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      發(fā)動機的制作方法

      文檔序號:5247485閱讀:253來源:國知局
      專利名稱:發(fā)動機的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及發(fā)動機,并且具體地涉及具有將燃料噴入氣缸的缸內(nèi)噴射器和將燃料噴入進(jìn)氣歧管或者進(jìn)氣口的進(jìn)氣口噴射器并具有閥開啟特性改變機構(gòu)的發(fā)動機。
      背景技術(shù)
      一般而言,公知一種所謂的雙噴射型發(fā)動機具有將燃料噴入氣缸的缸內(nèi)噴射器和將燃料噴入進(jìn)氣歧管或者進(jìn)氣口的進(jìn)氣口噴射器,并且根據(jù)發(fā)動機的運行狀態(tài)輪流使用這些噴射器,以實現(xiàn)例如當(dāng)發(fā)動機在低負(fù)荷運行區(qū)域時的分層充氣燃燒和當(dāng)發(fā)動機在高負(fù)荷運行區(qū)域時的均質(zhì)充氣燃燒,或者以預(yù)定的燃料噴射比率同時使用這些噴射器以提高諸如燃料經(jīng)濟性和輸出特性。
      進(jìn)一步,還從例如日本專利公開No.11-351041公知一種雙噴射型發(fā)動機,它屬于上述類型并且具有諸如渦輪增壓器的增壓器。
      在日本專利公開No.11-351041公開的具有增壓器的發(fā)動機根據(jù)增壓壓力而改變從缸內(nèi)噴射器噴射的燃料量和從進(jìn)氣口噴射器噴射的燃料量之間的比率。具體地,當(dāng)發(fā)動機在高增壓壓力區(qū)域中的穩(wěn)態(tài)模式下時,從進(jìn)氣口噴射器噴射的燃料量的比率增大,而從缸內(nèi)噴射器噴射的燃料量比率減小。當(dāng)缸內(nèi)噴射器的前端溫度增大到等于或者高于預(yù)定值時,則使從缸內(nèi)噴射器噴射的燃料量的比率高于當(dāng)發(fā)動機在穩(wěn)態(tài)模式時所用的比率。以此方式,在燃燒室中產(chǎn)生均質(zhì)空氣燃料混合物,從而提高了燃燒效率并且防止了沉積物累積在缸內(nèi)噴射器中。
      對于具有增壓器和閥開啟特性改變機構(gòu)的稀燃發(fā)動機,為了提高燃料經(jīng)濟性以及減小廢氣排放(尤其是例如減小NOx),考慮在對應(yīng)于中低速和中低負(fù)荷區(qū)域的稀區(qū)域?qū)崿F(xiàn)輸出扭矩控制,這可以通過例如下述方式實現(xiàn)根據(jù)節(jié)氣門的開度控制進(jìn)氣量;通過在節(jié)氣門全開且沒有泵送損失的狀態(tài)下控制閥升程或者進(jìn)氣閥的閥開啟持續(xù)時間和關(guān)閉正時來控制進(jìn)氣量;通過控制增壓器增壓產(chǎn)生的壓力來控制進(jìn)氣量。期待在節(jié)氣門全開狀態(tài)中通過控制進(jìn)氣閥的閥升程或者閥開啟持續(xù)時間進(jìn)行的上述進(jìn)氣量控制將大滾流(即,高滾流比)的吸入空氣提供到燃燒室中以擴大稀燃極限。
      然而,如從圖3所示的滾流比和進(jìn)氣閥的閥升程或者閥開啟持續(xù)時間之間的關(guān)系可見,滾流比大致與進(jìn)氣閥的閥升程或者閥開啟持續(xù)時間的減小成比例減小。因而,如果進(jìn)氣閥的閥升程或者閥開啟持續(xù)時間減小,則不能充分實現(xiàn)稀燃所需的滾流比。接著,由于滾流比減小,如在圖4中進(jìn)氣閥升程或者閥開啟持續(xù)時間和所需空燃比之間的關(guān)系所示,不可避免地要將控制空燃比設(shè)定為較濃。結(jié)果,發(fā)生燃料經(jīng)濟性惡化和廢氣排放(尤其是NOx)惡化的問題。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明目的是提供一種用來解決上述問題的發(fā)動機,能夠防止由于滾流比減小而引起稀燃惡化,從而提高燃料經(jīng)濟性,并且NOx能夠得到降低。注意,日本公開專利No.11-351041沒有記載這樣的目的。
      根據(jù)本發(fā)明的一個實施例,發(fā)動機包括將燃料噴入氣缸的缸內(nèi)噴射器;將燃料噴入進(jìn)氣歧管的進(jìn)氣口噴射器;能夠改變進(jìn)氣閥的升程和開啟持續(xù)時間中至少一個的閥開啟特性改變機構(gòu);和燃料噴射控制單元,當(dāng)發(fā)動機在預(yù)定工作區(qū)域中,并且閥開啟特性改變機構(gòu)減小進(jìn)氣閥的升程和開啟持續(xù)時間中至少一個時,燃料噴射控制單元根據(jù)升程和開啟持續(xù)時間中至少一個的減小量增大由缸內(nèi)噴射器噴射的燃料的比率。此處,發(fā)動機可以是安裝有增壓器的稀燃發(fā)動機。
      在增壓壓力達(dá)到預(yù)定壓力之前,缸內(nèi)噴射器噴射的燃料比率可以根據(jù)增壓壓力的大小而增大。
      當(dāng)增壓壓力超過預(yù)定壓力時,可以固定由缸內(nèi)噴射器噴射的燃料的比率。
      發(fā)動機還可以包括重疊度改變單元,當(dāng)發(fā)動機在預(yù)定工作區(qū)域中,并且閥開啟特性改變機構(gòu)減小進(jìn)氣閥的升程和開啟持續(xù)時間中的至少一個時,重疊度改變單元通過改變排氣閥的開啟/關(guān)閉正時而增大重疊度的量。
      對于本發(fā)明實施例的發(fā)動機,不管增壓器是否存在,當(dāng)發(fā)動機在預(yù)定工作區(qū)域時,并且閥開啟特性改變機構(gòu)減小進(jìn)氣閥的升程和開啟持續(xù)時間中至少一個時,燃料噴射控制單元根據(jù)升程和開啟持續(xù)時間中至少一個的減小量增大由缸內(nèi)噴射器噴射的燃料的比率。
      因而,噴入氣缸的燃料量根據(jù)升程和開啟持續(xù)時間中至少一個的減小量而增大。因此增大的噴射流用來補充由于進(jìn)氣閥的升程和開啟持續(xù)時間中至少一個的減小而引起的滾流減小,使得燃料經(jīng)濟性得到提高,并且NOx得到減小。注意,本發(fā)明的發(fā)動機不限于稀燃發(fā)動機。
      此處,在發(fā)動機包括增壓器的情況下,在增壓壓力達(dá)到預(yù)定壓力之前,缸內(nèi)噴射器噴射的燃料比率根據(jù)增壓壓力的大小而增大。因而,在達(dá)到預(yù)定增壓壓力之前,燃料噴射控制單元根據(jù)增壓壓力的大小而增大缸內(nèi)噴射器噴射燃料的比率。因而,在達(dá)到預(yù)定增壓壓力之前缸內(nèi)噴射器噴射的燃料量根據(jù)增壓壓力的大小而增大,其中所述預(yù)定增壓壓力可以達(dá)到稀燃所需的滾流比。因而,當(dāng)增壓壓力低時用增大的噴射流來補充滾流,使得稀燃得到保持,燃料經(jīng)濟性得到提高,并且NOx得到減小。
      進(jìn)一步,當(dāng)增壓壓力超過預(yù)定壓力時,固定缸內(nèi)噴射器噴射燃料的比率。因而,當(dāng)增壓壓力超過預(yù)定壓力時,燃料噴射控制單元固定缸內(nèi)噴射器噴射的燃料比率。因而,在固定噴入氣缸的燃料量的同時,超過預(yù)定壓力的增壓壓力提供了足夠的滾流,從而以更稀的空燃比完成稀燃。
      而且,發(fā)動機還可以包括重疊度改變單元,當(dāng)發(fā)動機在預(yù)定工作區(qū)域中,并且閥開啟特性改變機構(gòu)減小進(jìn)氣閥的升程和開啟持續(xù)時間中至少一個時,重疊度改變機構(gòu)通過改變排氣閥的開啟/關(guān)閉正時而增大重疊度。以此方式,內(nèi)部EGR能夠用來進(jìn)一步降低NOx。此外,能夠防止由于進(jìn)氣閥的開啟/關(guān)閉正時的改變而對實際壓縮比的影響。而且,排氣閥的延遲開啟提供了高壓縮比的優(yōu)點,因而燃料經(jīng)濟性能夠進(jìn)一步得到提高,并且NOx能夠進(jìn)一步得到降低。


      圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一和第二實施例的發(fā)動機整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
      圖2是示出了本發(fā)明實施例的電子結(jié)構(gòu)的框圖。
      圖3是示出閥開啟持續(xù)時間或者閥升程和滾流比之間的關(guān)系的圖。
      圖4是示出了閥開啟持續(xù)時間或者閥升程和所需空燃比(A/F)之間關(guān)系的圖。
      圖5是示出了用在本發(fā)明實施例中的示例性發(fā)動機工作區(qū)域映射的圖。
      圖6是圖示了本發(fā)明實施例中安裝有增壓器的稀燃發(fā)動機的稀燃區(qū)域中示例性基本輸出扭矩控制的圖。
      圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的示例性控制處理過程的流程圖。
      圖8是圖示了在本發(fā)明第一和第二實施例中安裝有增壓器的稀燃發(fā)動機的稀燃區(qū)域中輸出扭矩控制的圖。
      圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的示例性控制處理過程的流程圖。
      圖10示出了本發(fā)明第二實施例的閥正時圖,其中(A)和(C)對應(yīng)于圖6的區(qū)域(a)和區(qū)域(c)的相應(yīng)閥正時,并且(B)示出了在控制排氣閥EX的開啟/關(guān)閉正時提前量以改變重疊度的量的情況下的閥正時。
      具體實施例方式
      以下,將參照附圖詳細(xì)描述實施本發(fā)明的最佳方式。
      圖1概略性示出一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)大致圖示了安裝有增壓器的稀燃發(fā)動機,其中該發(fā)動機以渦輪增壓器作為增壓器,且根據(jù)本發(fā)明的第一和第二實施例應(yīng)用到該系統(tǒng)中。圖1所示的發(fā)動機100構(gòu)造成多缸發(fā)動機(例如,四缸發(fā)動機,然而圖1僅僅示出一個氣缸),空氣燃料混合物在每個燃燒室102中燃燒以使活塞103往復(fù)運動,由此從曲軸(未示出)獲得動力。注意,發(fā)動機可以不具有增壓器。
      發(fā)動機100的每個燃燒室102與進(jìn)氣口104和排氣口105連通。進(jìn)氣歧管106連接到進(jìn)氣口104。排氣歧管107連接到排氣口105。在發(fā)動機100的氣缸蓋中,針對每個燃燒室102設(shè)置用于開啟/關(guān)閉進(jìn)氣口104的進(jìn)氣閥IN和用于開啟/關(guān)閉排氣口105的排氣閥EX。發(fā)動機100還具有火花塞109,其數(shù)量對應(yīng)于氣缸的數(shù)量?;鸹ㄈ?09設(shè)置在氣缸蓋中,面對相關(guān)的燃燒室102的內(nèi)側(cè)。
      在本發(fā)明的發(fā)動機100中,設(shè)置將燃料噴射供應(yīng)到進(jìn)氣口104的進(jìn)氣口噴射器110p以及直接將燃料噴射供應(yīng)到燃燒室102的缸內(nèi)噴射器110c。發(fā)動機100具有的缸內(nèi)噴射器110c數(shù)量對應(yīng)于氣缸的數(shù)量。每個缸內(nèi)噴射器110c能夠?qū)⒅T如汽油的燃料直接噴入相關(guān)的燃燒室102,并且通過燃料輸送管連接到容納諸如汽油的液體燃料的燃料箱(這些部件沒有示出)。此外,上述進(jìn)氣口噴射器110p能夠?qū)⒅T如汽油的燃料噴入相關(guān)的進(jìn)氣口104,并且通過燃料輸送管(未示出)連接到前述燃料箱。每個燃燒室102至少設(shè)置一個缸內(nèi)噴射器110c。
      此處,在本發(fā)明的發(fā)動機100中,進(jìn)氣閥IN由進(jìn)氣閥機構(gòu)112開啟/關(guān)閉,進(jìn)氣閥機構(gòu)112具有可變升程機構(gòu)和可變閥正時機構(gòu),這些機構(gòu)允許閥開啟特性改變,其中閥開啟特性包括進(jìn)氣閥IN的閥升程或者閥開啟持續(xù)時間以及開啟/關(guān)閉正時。排氣閥EX由排氣閥機構(gòu)114開啟/關(guān)閉,排氣閥機構(gòu)114具有可變閥正時機構(gòu),該可變閥正時機構(gòu)允許至少包括開啟/關(guān)閉正時的閥開啟特性改變。此處,進(jìn)氣閥機構(gòu)112可以由公知的閥開啟特性控制設(shè)備實現(xiàn),該公知的閥開啟特性控制設(shè)備構(gòu)造成包括例如在日本專利公開No.2001-263015中公開的中間(intermediary)驅(qū)動機構(gòu)。此外,排氣閥機構(gòu)114也是公知的。因而,以下沒有對它們進(jìn)行詳細(xì)的描述,而是給出簡單的描述。
      對于閥升程或者閥開啟持續(xù)時間和開啟/關(guān)閉正時,由可變升程機構(gòu)改變閥升程或者閥開啟持續(xù)時間,而由可變閥正時機構(gòu)改變開啟/關(guān)閉正時。
      進(jìn)氣閥IN由進(jìn)氣凸輪經(jīng)由閥開啟特性控制設(shè)備的中間驅(qū)動機構(gòu)和搖臂提升。控制中間驅(qū)動機構(gòu)的控制軸位置,以控制進(jìn)氣凸輪的驅(qū)動持續(xù)時間,并控制閥升程和從開啟正時到關(guān)閉正時的角度范圍(即,進(jìn)氣閥IN的閥開啟持續(xù)時間)。進(jìn)一步,進(jìn)氣凸輪附裝到進(jìn)氣凸輪軸,并且進(jìn)氣凸輪軸的相位可變以改變進(jìn)氣閥IN的開啟/關(guān)閉正時。注意,只要采用橫向?qū)ΨQ的進(jìn)氣凸輪,閥升程和閥開啟持續(xù)時間的關(guān)系就是閥開啟持續(xù)時間隨閥升程減小而減小。因而,在以下描述中,在某些情況下使用這些因素中的一個因素。
      類似地,排氣閥EX由排氣凸輪經(jīng)由搖臂提升。排氣凸輪附裝到排氣凸輪軸,并且排氣凸輪軸的相位可變以改變排氣閥EX的開啟/關(guān)閉正時。此處,通過改變進(jìn)氣凸輪軸和排氣凸輪軸各自的相位來改變上述進(jìn)氣閥IN和排氣閥EX的開啟/關(guān)閉正時。因而,根據(jù)這些凸輪軸各自的相位相對于基準(zhǔn)位置的提前角或者延遲角來改變開啟/關(guān)閉正時,而保持閥開啟持續(xù)時間恒定。
      發(fā)動機100的活塞103構(gòu)造成所謂深碗型,其頂部形成凹部103a。在發(fā)動機100中,在空氣吸入每個燃燒室102的狀態(tài)下,諸如汽油的燃料能夠直接從每個缸內(nèi)噴射器110c噴向每個燃燒室102中的活塞103的凹部103a。因而,在發(fā)動機100中,不同于周圍稀的空氣燃料混合物,火花塞109附近產(chǎn)生濃的空氣燃料混合物層。因而,可以用相當(dāng)稀的空氣燃料混合物來實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)燃燒。
      本發(fā)明的發(fā)動機100具有渦輪增壓器120。渦輪增壓器120使用供應(yīng)到設(shè)置在排氣通道上的渦輪120T的排氣氣體的能量來驅(qū)動設(shè)置在進(jìn)氣通道上的壓縮機120C以實現(xiàn)增壓。渦輪增壓器在渦輪120T的入口噴嘴部分處包括增壓控制設(shè)備,該增壓控制設(shè)備是用作可變流量機構(gòu)的可變噴嘴120VN。該可變噴嘴120VN由可變噴嘴工作致動器121驅(qū)動以處于“全閉”位置、“全開”位置和二者之間的中間位置中任何一種位置,其中可變噴嘴工作致動器121構(gòu)造成包括諸如DC電動機的電驅(qū)動致動器。此處,可變噴嘴的“全閉”是指作為可變噴嘴部件的可變?nèi)~片將噴嘴關(guān)閉以使其具有最小流通面積的狀態(tài),而可變噴嘴的“全開”是指開啟噴嘴以使其具有最大流通面積的狀態(tài)。此處,增壓控制設(shè)備可以通過設(shè)置在旁通路徑上的排氣減壓閥來實現(xiàn),所述旁通路徑允許渦輪120T的入口側(cè)和出口側(cè)彼此連通。
      進(jìn)一步,穩(wěn)壓箱124設(shè)置在進(jìn)氣通道122上,連接到進(jìn)氣歧管106。在穩(wěn)壓箱124的上游側(cè)上,設(shè)置調(diào)節(jié)進(jìn)氣量的節(jié)氣門126。節(jié)氣門126是所謂的電子控制節(jié)氣門并且由節(jié)氣門電動機128驅(qū)動。進(jìn)氣通道122的入口設(shè)置有空氣濾清器132。在濾清器的下游側(cè),設(shè)置用于檢測進(jìn)氣量的空氣流量計134。在壓縮機120C的下游側(cè)設(shè)置用于冷卻吸入空氣的中間冷卻器130。此外,在進(jìn)氣通道122的壓縮機120C的下游側(cè)設(shè)置增壓壓力(進(jìn)氣壓)傳感器136。
      渦輪增壓器120的渦輪120T的下游側(cè)連接排氣管140。在排氣管140的通道上,設(shè)置用于例如預(yù)熱的三元催化劑142以及用于處理稀燃狀態(tài)下的NOx的NOx催化劑144。利用這些催化劑裝置,來自每個燃燒室102的排氣得到凈化。在本實施例中,全量程空燃比傳感器146設(shè)置在緊接著渦輪120T的下游處以檢測排氣的空燃比。此外,在三元催化劑142的下游側(cè)上,設(shè)置第一氧傳感器147。而且,在NOx催化劑144的下游側(cè)上,設(shè)置第二氧傳感器148。用于檢測排氣特性和狀態(tài)的這些全量程空燃比傳感器146和第一和第二氧傳感器147、148總稱為排氣傳感器149。
      發(fā)動機100具有如圖2所示構(gòu)造的控制系統(tǒng)。發(fā)動機100包括用作控制裝置的電子控制單元(以下“ECU”)200。ECU 200包括諸如CPU、ROM、RAM的存儲裝置和輸入/輸出端口以及存儲例如各種信息和映射的備份RAM。各種傳感器通過未示出的A/D轉(zhuǎn)換器連接到ECU 200的輸入端口,所述傳感器諸如包括上述空燃比傳感器146的排氣傳感器149和增壓壓力傳感器136、設(shè)置在發(fā)動機100的曲軸附近處的曲軸角傳感器151、檢測加速器踏板下壓程度的加速器踏板位置傳感器152、檢測發(fā)動機冷卻劑溫度的冷卻劑傳感器153、檢測節(jié)氣門126的開度的節(jié)氣門開啟位置傳感器154、用于控制進(jìn)氣閥機構(gòu)112的閥開啟特性的控制軸位置傳感器155、進(jìn)氣凸輪位置傳感器156和用于控制排氣閥機構(gòu)114的排氣凸輪位置傳感器157。ECU 200接收這些傳感器的相應(yīng)的檢測信號以獲得相應(yīng)的檢測值。進(jìn)一步,上述進(jìn)氣閥機構(gòu)112、排氣閥機構(gòu)114、火花塞109、噴射器110c、110p、節(jié)氣門電動機128、諸如可變噴嘴工作致動器121的各種致動器通過D/A轉(zhuǎn)換器(未示出)連接到ECU 200的輸出端口。
      ECU 200使用存儲在存儲裝置中的例如各種映射、基準(zhǔn)值、設(shè)定值,并且基于信息和例如傳感器的檢測值,控制發(fā)動機運行參數(shù),所述發(fā)動機運行參數(shù)諸如噴射器110c和110p所噴射的燃料量以及噴射器110c和110p之間的燃料噴射比率、火花塞109的點火正時、節(jié)氣門電動機128開啟節(jié)氣門的程度、由可變噴嘴工作致動器121產(chǎn)生的增壓壓力、進(jìn)氣閥機構(gòu)112實現(xiàn)的進(jìn)氣閥IN的閥升程或者閥開啟持續(xù)時間和開啟/關(guān)閉正時、和排氣閥機構(gòu)114實現(xiàn)的排氣閥EX的開啟/關(guān)閉正時。尤其是,在ECU200的存儲裝置中,所存儲的表示發(fā)動機100的運行狀態(tài)區(qū)域的映射如同圖5所示的映射,其中縱軸表示加速器踏板行程(由加速器踏板傳感器152所檢測的加速器踏板下壓程度表示的所需負(fù)荷),橫軸表示發(fā)動機速度(由曲軸角傳感器151所檢測的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度)。在映射上設(shè)定根據(jù)發(fā)動機100的所需特性針對前述控制由實驗確定的最佳值,并且這些映射存儲在ECU 200的存儲裝置中。
      此處,參照圖5中的發(fā)動機運行狀態(tài)區(qū)域映射,描述當(dāng)本發(fā)明的發(fā)動機100在稀燃區(qū)域時輸出扭矩控制的示例。對于該發(fā)動機100,對于根據(jù)理論空燃比(下文中稱為“理論”)的燃燒區(qū)域和根據(jù)稀空燃比的燃燒區(qū)域分別執(zhí)行控制,其中,在根據(jù)理論空燃比的燃燒區(qū)域,加速器踏板下壓到較大的程度,即該區(qū)域是高負(fù)荷和高發(fā)動機rpm或者高發(fā)動機速度區(qū)域,該燃燒區(qū)域在圖5中表示為理論區(qū)域“1”;根據(jù)稀空燃比的燃燒區(qū)域?qū)?yīng)于其余中低負(fù)荷區(qū)域和中低速區(qū)域,稀燃區(qū)域由圖5中的稀區(qū)域“2”表示。對于稀區(qū)域“2”,基本上燃料從進(jìn)氣口噴射器110p噴射以在燃燒室102中產(chǎn)生均質(zhì)且稀的空氣燃料混合物,并且針對以下三個區(qū)域(a)、(b)和(c)分別執(zhí)行前述輸出扭矩控制超低負(fù)荷和超低速度區(qū)域(a);低負(fù)荷和低速區(qū)域(b);中間負(fù)荷和中間速度區(qū)域(c)。
      對于這些區(qū)域,例如如在圖6中所示,設(shè)定的發(fā)動機運行參數(shù)例如(A)節(jié)氣門開啟程度,以下稱為節(jié)氣門開度,(B)進(jìn)氣閥IN的閥升程或者閥開啟持續(xù)時間(圖6中以“IN開啟持續(xù)時間”表示),(C)進(jìn)氣閥IN的開啟/關(guān)閉正時(在圖6中表示為“IN VVT”)的提前量,和(D)增壓壓力。具體地,對于區(qū)域(a),根據(jù)加速器下壓程度的增大(即,所需輸出扭矩的增大),節(jié)氣門開度大致線性地增大以控制進(jìn)氣量。此時,進(jìn)氣閥IN的閥升程或者閥開啟持續(xù)時間保持為大的升程或者長的開啟持續(xù)時間。如圖6頂部的閥正時所示,開啟正時大致緊接在上死點(TDC)之后,并且在下死點(BDC)之后關(guān)閉正時顯著地被延遲了。開啟/關(guān)閉正時的提前量變小,即相對于正常的量有延遲。因而,提高了Atkinson循環(huán)中的燃料經(jīng)濟性。由于當(dāng)發(fā)動機在該區(qū)域(a)運行時排氣能量不足,增壓器壓力大致為零。
      對于區(qū)域(b),在加速器下壓程度增大的同時,節(jié)氣門大致保持全開,并且進(jìn)氣閥IN的閥升程或者閥開啟持續(xù)時間隨著加速器下壓程度增大而減小,并且開啟/關(guān)閉正時(IN VVT)改變(提前),使得閥緊接在上死點之后開啟并且略晚于下死點關(guān)閉以控制進(jìn)氣量。進(jìn)一步,對于區(qū)域(c),在增壓器的壓力隨著加速器下壓程度增大而增大的同時保持區(qū)域(b)的控制狀態(tài),以控制進(jìn)氣量。
      關(guān)于本發(fā)明的發(fā)動機100,根據(jù)上述基本輸出扭矩控制,通過有效地使用缸內(nèi)噴射器110c的噴射流,防止了由于進(jìn)氣閥IN的升程或者開啟持續(xù)時間的減小而導(dǎo)致滾流比降低所造成的稀燃極限的降低,使得提高了燃料經(jīng)濟性并且減小了廢氣排放,尤其是NOx。
      接著,現(xiàn)在參照圖7和圖8的流程圖描述本發(fā)明第一實施例的控制。圖7示出了由本實施例的ECU 200執(zhí)行的用于控制進(jìn)氣口噴射器110p和缸內(nèi)噴射器110c之間燃料噴射比率變化的處理過程。在每個預(yù)設(shè)曲軸角重復(fù)該處理過程。
      首先,在S701,ECU 200根據(jù)基于包括在上述傳感器中的加速器踏板位置傳感器152和曲軸角傳感器151的檢測值的加速器下壓程度(所需負(fù)荷)和轉(zhuǎn)數(shù)Ne(轉(zhuǎn)速)確定發(fā)動機的運行區(qū)域。進(jìn)一步,在隨后的步驟S702中,根據(jù)節(jié)氣門開啟位置傳感器154、控制軸位置傳感器155、進(jìn)氣凸輪位置傳感器156和排氣傳感器149的相應(yīng)的檢測值,確定諸如節(jié)氣門開度、進(jìn)氣閥IN的升程或者開啟持續(xù)時間、進(jìn)氣閥IN的開啟/關(guān)閉正時的提前量和控制空燃比(以下稱為“控制A/F”)的發(fā)動機運行參數(shù)的相應(yīng)當(dāng)前值。程序接著進(jìn)行到S703以判斷發(fā)動機狀態(tài)現(xiàn)在是否在進(jìn)氣口噴射器110p和缸內(nèi)噴射器110c以某個燃料噴射比率噴射燃料的區(qū)域。該判斷是根據(jù)例如進(jìn)氣閥IN的升程或者開啟持續(xù)時間是否等于或者小于判斷用的預(yù)定升程或者開啟持續(xù)時間來進(jìn)行的。
      當(dāng)S703中的判斷結(jié)果是否定(=“否”)時,即當(dāng)閥升程或者閥開啟持續(xù)時間大于判斷用的預(yù)定升程或者開啟持續(xù)時間時,程序進(jìn)行到S704。接著,根據(jù)上述基本控制,進(jìn)氣口噴射器110p噴射100%燃料。換言之,缸內(nèi)噴射器110c停止噴射燃料,即,發(fā)送以缸內(nèi)噴射比率α=0%噴射燃料的指令,并且該處理過程結(jié)束。注意,通過另一過程來執(zhí)行燃料噴射控制,該控制包括對應(yīng)于運行狀態(tài)的噴射燃料量和燃料噴射正時。
      當(dāng)在S703中的判斷結(jié)果是肯定(=“是”)時,即,當(dāng)閥升程或者閥開啟持續(xù)時間小于判斷用的預(yù)定閥升程或者閥開啟持續(xù)時間時,處理進(jìn)行到S705以確定缸內(nèi)噴射器的燃料噴射比率α(%)。具體地,根據(jù)進(jìn)氣閥IN的升程或者開啟持續(xù)時間,確定缸內(nèi)燃料噴射比率α(見圖8區(qū)域(b)中的(B)IN開啟持續(xù)時間、(E)燃料噴射比率)。因而,根據(jù)升程或者開啟持續(xù)時間的減小,缸內(nèi)燃料噴射比率α增大,因而缸內(nèi)噴射器噴射的燃料量增大。因而,增大的噴射流補償了由于進(jìn)氣閥的升程或者開啟持續(xù)時間減小而引起的滾流減小。因而,稀燃極限保持較高,不必將控制A/F設(shè)定為濃。假定發(fā)動機運行狀態(tài)所需的噴射燃料的總量是100%,并且缸內(nèi)噴射器噴射的燃料比率是α,進(jìn)氣口噴射器110p噴射的燃料比率是(100-α)(%)。因而,當(dāng)確定了缸內(nèi)噴射器噴射的燃料比率時,進(jìn)氣口噴射器噴射的燃料比率也唯一確定。因而,在以下描述中,僅僅使用缸內(nèi)噴射器噴射的燃料比率α。
      隨后,在本實施例中,在S705中根據(jù)進(jìn)氣閥IN的升程或者開啟持續(xù)時間確定缸內(nèi)噴射器噴射的燃料比率α之后,在隨后的S706中根據(jù)增壓傳感器136的檢測值確定作為增壓壓力當(dāng)前值的實際增壓壓力Dp。然后在S707中,判斷該實際增壓壓力Dp是否大于設(shè)定增壓壓力Ds,其中增壓壓力Ds是預(yù)先確定的,并且根據(jù)該增壓壓力Ds可以獲得稀燃所需的滾流比(見圖8中的區(qū)域(c))。當(dāng)判斷為實際增壓壓力Dp小于預(yù)先設(shè)定增壓壓力Ds時,即當(dāng)判斷結(jié)果是肯定的(=“是”)時,程序進(jìn)行到S708。然后,根據(jù)該實際增壓壓力Dp的大小,缸內(nèi)噴射器噴射的燃料比率α增大。換言之,在實際增壓壓力Dp達(dá)到預(yù)先設(shè)定增壓壓力Ds之前,缸內(nèi)噴射器噴射的燃料比率α根據(jù)該實際增壓壓力Dp的大小增大。以此方式,通過增大缸內(nèi)噴射器噴射的燃料比率α,并因而增大缸內(nèi)噴射器噴射的燃料量以通過增大的噴射流補償滾流的不足,從而解決了增壓壓力不足的問題。結(jié)果,稀燃極限保持較高,并且不必將控制A/F設(shè)定為濃。
      當(dāng)在S707判斷為實際增壓壓力Dp大于預(yù)先設(shè)定的增壓壓力Ds時,即當(dāng)判斷結(jié)果是否定(=“否”)時,這意味著該增壓壓力允許以足夠的滾流比供應(yīng)吸入的空氣。然后,程序進(jìn)行到S709,而沒有經(jīng)過S708。在S709,如圖8所示,在區(qū)域(c)的實際增壓壓力Dp達(dá)到預(yù)先設(shè)定增壓壓力Ds之前,增大缸內(nèi)噴射器噴射的燃料比率α的控制(在實際增壓壓力Dp達(dá)到預(yù)先設(shè)定增壓壓力Ds之后,缸內(nèi)噴射器110c噴射的燃料比率固定),以及當(dāng)實際增壓壓力Dp超過預(yù)先設(shè)定增壓壓力Ds時增壓壓力自身實現(xiàn)的高滾流比,它們提供了更稀的空燃比。因而,控制A/F被修正到接近稀。因而,稀燃得到維持,燃料經(jīng)濟性得到提高,并且NOx進(jìn)一步降低了。
      再參照圖8和圖9的流程圖,描述本發(fā)明第二實施例中的控制。圖9是由實施例的ECU 200執(zhí)行的、控制進(jìn)氣口噴射器110p和缸內(nèi)噴射器110c之間燃料噴射比率變化和重疊度變化的處理過程。該處理過程也在每個預(yù)定的設(shè)定曲軸角重復(fù)。
      在第二實施例中,尤其對于上述第一實施例中的區(qū)域(b),還對排氣閥EC的開啟/關(guān)閉的提前量(以下也稱為EX VVT提前量)執(zhí)行圖10所示控制以控制重疊度(也稱為O/L量)變化,由此進(jìn)一步提高了燃料經(jīng)濟性并且進(jìn)一步降低了NOx。此處,圖10中的(A)和(C)分別對應(yīng)于上述圖6中的區(qū)域(a)和區(qū)域(c)的閥正時。圖10中的(B)表示在控制排氣閥EX的開啟/關(guān)閉正時提前量以改變重疊度的情況下的閥正時。
      如上所述,對于區(qū)域(b),對進(jìn)氣閥IN的升程、開啟持續(xù)時間以及開啟/關(guān)閉正時(IN VVT)的提前量進(jìn)行控制以控制進(jìn)氣量,由此控制輸出扭矩。此處,進(jìn)氣閥IN的關(guān)閉正時不僅對控制進(jìn)氣量,而且對控制實際壓縮比和滾流比也是重要的控制參數(shù)??梢酝ㄟ^增大閥重疊度的量來控制用于進(jìn)一步降低NOx的內(nèi)部EGR的量。為了增大閥的重疊度,可以提前進(jìn)氣閥IN的開啟/關(guān)閉正時(IN VVT),也可以延遲排氣閥的開啟/關(guān)閉正時(EX VVT)。然而,如果提前進(jìn)氣閥的開啟/關(guān)閉正時(IN VVT)以增大重疊度,則實際壓縮比的增大超過了前述Atkinson循環(huán)中所需的壓縮比,這導(dǎo)致了由于下述影響而不能進(jìn)行稀薄燃燒,所述影響來自為了避免爆震的點火正時延遲或者用于內(nèi)部EGR校正的點火正時延遲控制。相反,延遲排氣閥EX的開啟/關(guān)閉正時(EX VVT)以增大重疊度對實際壓縮比影響較小,并且可以只針對內(nèi)部EGR校正設(shè)定點火正時延遲,這對稀燃是有利的。而且,排氣閥EX的延遲開啟提供了高壓縮比的效果,因而燃料經(jīng)濟性進(jìn)一步得到提高并且NOx得到進(jìn)一步降低。
      接著,在第二實施例中,首先在S901中,根據(jù)從加速器踏板位置傳感器152和曲軸角傳感器151的檢測值檢測的加速器下壓程度和轉(zhuǎn)數(shù)Ne來確定發(fā)動機工作區(qū)域。進(jìn)一步,在隨后的S902中,根據(jù)節(jié)氣門開啟位置傳感器154、控制軸位置傳感器155、進(jìn)氣凸輪位置傳感器156和排氣傳感器149的相應(yīng)檢測值,將這些工作參數(shù)的相應(yīng)當(dāng)前值確定為節(jié)氣門開度、進(jìn)氣閥IN的升程或者開啟持續(xù)時間、進(jìn)氣閥IN的開啟/關(guān)閉正時提前量和控制A/F。然后,處理進(jìn)行到S903,其中根據(jù)關(guān)于進(jìn)氣閥IN的升程或者開啟持續(xù)時間是否等于或者小于判斷用的預(yù)定升程或者開啟持續(xù)時間的判斷,來判斷工作區(qū)域是否在進(jìn)氣口噴射器110p和缸內(nèi)噴射器110c以一定的燃料噴射比率噴射燃料的燃料噴射區(qū)域。
      如上文中結(jié)合基本控制所述,當(dāng)S903中的判斷結(jié)果是否定(=“否”)時,即當(dāng)升程或者開啟持續(xù)時間大于判斷用的預(yù)定升程或者開啟持續(xù)時間時,處理進(jìn)行到S904,發(fā)出以進(jìn)氣口噴射器110p占100%的燃料噴射比率噴射燃料的指令。換言之,發(fā)出缸內(nèi)噴射器以0%的燃料噴射比率(即α=0%)噴射燃料的指令。然后,在S905,確定允許重疊度(O/L)為零的排氣閥EX的開啟/關(guān)閉正時提前量,并結(jié)束此處理過程。
      相反,如果在S903中的判斷是肯定的(=“是”)并且因而升程或者開啟持續(xù)時間小于判斷用的預(yù)定升程或者開啟持續(xù)時間,則程序進(jìn)行到S906以根據(jù)進(jìn)氣閥IN的升程或者開啟持續(xù)時間確定缸內(nèi)噴射器的燃料噴射比率α(%)(見圖8中的區(qū)域(b))。然后,在本實施例中,在S907中,為了獲得根據(jù)進(jìn)氣閥IN的升程或者開啟持續(xù)時間的重疊度(O/L)的量,確定排氣閥EX的開啟/關(guān)閉正時(EX VVT)提前量。點火正時被校正到對于與該重疊度(O/L)的量相應(yīng)的內(nèi)部EGR量適合的正時。進(jìn)一步,在S907中,缸內(nèi)噴射器110c的燃料噴射正時設(shè)定成遲于排氣閥EX的關(guān)閉正時。因而,在排氣閥EX關(guān)閉之后來自缸內(nèi)噴射器110c的噴射流提高了高滾流比。
      進(jìn)一步,在以下的S908中,根據(jù)增壓傳感器136的檢測值,確定作為增壓壓力的當(dāng)前值的實際增壓壓力Dp。在S909中,判斷該實際增壓壓力Dp是否大于設(shè)定增壓壓力Ds,其中該設(shè)定增壓壓力Ds是預(yù)先確定的,并且通過該設(shè)定增壓壓力可以獲得稀燃所需的滾流比(見圖8中的區(qū)域(c))。當(dāng)判斷為實際增壓壓力Dp小于該預(yù)先設(shè)定增壓壓力Ds時,即當(dāng)判斷是肯定(=“是”)時,程序進(jìn)行到S910,根據(jù)實際增壓壓力Dp的大小增大缸內(nèi)噴射器110c的燃料噴射比率α。隨后該過程結(jié)束。換言之,在實際增壓壓力Dp達(dá)到預(yù)先設(shè)定增壓壓力Ds之前,缸內(nèi)噴射器110c的燃料噴射比率α根據(jù)實際增壓壓力Dp的大小而增大。以此方式,缸內(nèi)噴射器的燃料噴射比率α增大,缸內(nèi)噴射器噴射的燃料量也因而增大,解決了增壓壓力不足的問題。因此增大的噴射流補償了滾流的不足。結(jié)果,稀燃極限保持較高,并且不必將控制A/F設(shè)定為濃。
      相反,當(dāng)在S909中判斷為實際增壓壓力Dp大于預(yù)先設(shè)定增壓壓力Ds時,即當(dāng)判斷是否定(=“否”)時,增壓壓力允許以足夠的滾流比供應(yīng)吸入的空氣。然后,程序進(jìn)行到S911,且不經(jīng)過上述S910。在S911,如圖8所示,在區(qū)域(c)中,控制缸內(nèi)噴射器的燃料噴射比率α使其增大直到實際增壓壓力Dp達(dá)到預(yù)先設(shè)定增壓壓力Ds(在實際增壓壓力Dp達(dá)到預(yù)先設(shè)定的增壓壓力Ds之后,缸內(nèi)噴射器110c的燃料噴射比率α固定),并且當(dāng)實際增壓壓力Dp超過預(yù)先設(shè)定增壓壓力Ds時,通過增壓壓力自身實現(xiàn)高滾流比,因而空燃比能夠進(jìn)一步變稀。因而,出于減小上述重疊度(O/L)的量的目的,校正排氣閥EX的開啟/關(guān)閉正時(EX VVT)的提前量,使得點火正時對于與該重疊度(O/L)的量對應(yīng)的內(nèi)部EGR量是合適的正時。進(jìn)一步,還根據(jù)對排氣閥EX的關(guān)閉正時的校正,校正缸內(nèi)噴射器110c的燃料噴射正時。然后,在S912中,如在上述實施例中那樣,將控制A/F進(jìn)一步校正得更稀。以此方式,更稀的燃燒得到保持,燃料經(jīng)濟性得到增大,并且NOx進(jìn)一步得到降低。
      盡管本發(fā)明已經(jīng)詳細(xì)進(jìn)行了描述和圖示,但可以清楚地理解到該描述是圖示性和示例性的,不是限制性的。本發(fā)明的范圍僅僅由所附的權(quán)利要求限制。
      權(quán)利要求
      1.一種發(fā)動機,包括缸內(nèi)噴射器,其將燃料噴入氣缸;進(jìn)氣口噴射器,其將燃料噴入進(jìn)氣歧管;閥開啟特性改變機構(gòu),其改變進(jìn)氣閥的升程和開啟持續(xù)時間中至少一個;和燃料噴射控制單元,當(dāng)所述發(fā)動機在預(yù)定工作區(qū)域中,并且所述閥開啟特性改變機構(gòu)減小所述進(jìn)氣閥的所述升程和所述開啟持續(xù)時間中至少一個時,所述燃料噴射控制單元根據(jù)所述升程和所述開啟持續(xù)時間中至少一個的所述減小的量增大由所述缸內(nèi)噴射器噴射的燃料的比率。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機,還包括增壓器,其中,在增壓壓力達(dá)到預(yù)定壓力之前,所述燃料噴射控制單元根據(jù)所述增壓壓力的大小增大由所述缸內(nèi)噴射器噴射的燃料的所述比率。
      3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動機,其中,當(dāng)所述增壓壓力超過所述預(yù)定壓力時,所述燃料噴射控制單元固定由所述缸內(nèi)噴射器噴射的燃料的所述比率。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機,還包括重疊度改變單元,當(dāng)所述發(fā)動機在預(yù)定工作區(qū)域中,并且所述閥開啟特性改變機構(gòu)減小所述進(jìn)氣閥的所述升程和所述開啟持續(xù)時間中的至少一個時,所述重疊度改變單元通過改變排氣閥的開啟/關(guān)閉正時而增大重疊度的量。
      5.一種發(fā)動機,包括缸內(nèi)噴射器,其將燃料噴入氣缸;進(jìn)氣口噴射器,其將燃料噴入進(jìn)氣歧管;閥開啟特性改變裝置,其改變進(jìn)氣閥的升程和開啟持續(xù)時間中至少一個;和燃料噴射控制裝置,當(dāng)所述發(fā)動機在預(yù)定工作區(qū)域中,并且所述閥開啟特性改變裝置減小所述進(jìn)氣閥的所述升程和所述開啟持續(xù)時間中至少一個時,所述燃料噴射控制裝置根據(jù)所述升程和所述開啟持續(xù)時間中至少一個的所述減小的量增大由所述缸內(nèi)噴射器噴射的燃料的比率。
      6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動機,還包括增壓器,其中,所述燃料噴射控制裝置包括用于在增壓壓力達(dá)到預(yù)定壓力之前,根據(jù)所述增壓壓力的大小增大由所述缸內(nèi)噴射器噴射的燃料的所述比率的裝置。
      7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)動機,其中,所述燃料噴射控制裝置包括用于當(dāng)所述增壓壓力超過所述預(yù)定壓力時,固定由所述缸內(nèi)噴射器噴射的燃料的所述比率的裝置。
      8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動機,還包括重疊度改變裝置,當(dāng)所述發(fā)動機在預(yù)定工作區(qū)域中,并且所述閥開啟特性改變裝置減小所述進(jìn)氣閥的所述升程和所述開啟持續(xù)時間中至少一個時,所述重疊度改變裝置通過改變排氣閥的開啟/關(guān)閉正時而增大重疊度的量。
      全文摘要
      發(fā)動機包括將燃料噴入氣缸的缸內(nèi)噴射器、將燃料噴入進(jìn)氣歧管的進(jìn)氣口噴射器和閥開啟特性改變機構(gòu),其中閥開啟特性改變機構(gòu)至少改變進(jìn)氣閥的升程或者開啟持續(xù)時間。當(dāng)發(fā)動機在預(yù)定工作區(qū)域中并且閥開啟特性改變機構(gòu)減小進(jìn)氣閥的升程或者開啟持續(xù)時間時,缸內(nèi)噴射器噴射的燃料比率根據(jù)升程或者開啟持續(xù)時間的減小量而增大,因而噴射流補償了滾流比的減小。
      文檔編號F02D41/00GK101091049SQ20068000158
      公開日2007年12月19日 申請日期2006年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月11日
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