內(nèi)燃機的控制裝置以及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種直接向燃燒室內(nèi)噴射燃料，并利用火花塞對所生成的混合氣進行點火的內(nèi)燃機，尤其涉及一種具有可變壓縮比機構(gòu)的內(nèi)燃機的控制裝置以及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為對內(nèi)燃機的機械性壓縮比進行變更的可變壓縮比機構(gòu)，當(dāng)前已知有各種形式的機構(gòu)。例如，由本申請人提出了多個通過對多連桿式活塞曲柄機構(gòu)的連桿幾何結(jié)構(gòu)進行變更而使活塞上止點位置沿上下位移的可變壓縮比機構(gòu)。此外，也公知有通過相對于曲軸的中心位置使氣缸的位置沿上下位移，從而同樣地使機械性壓縮比變化的可變壓縮比機構(gòu)。
[0003]另一方面，公知如下的缸內(nèi)直噴式的火花點火內(nèi)燃機，其面向燃燒室內(nèi)而配置燃料噴射閥，向缸內(nèi)直接噴射燃料。在如上所述的缸內(nèi)直噴式的內(nèi)燃機中，如在專利文獻I中記載那樣，尤其在高負載區(qū)域等中設(shè)為均質(zhì)燃燒時，在進氣行程中進行燃料噴射。如上所述，在進氣行程中設(shè)定的燃料噴射期間是與燃料噴射量成正比的實際時間基準的期間，因此越是高速高負載，曲軸轉(zhuǎn)角越長，如果燃料噴射閥的噴射率(每單位時間的噴射量)較小，則在高速高負載區(qū)域中直至比進氣下止點靠后為止，燃料噴射都不會結(jié)束，燃料的氣化、混合惡化。
[0004]專利文獻I針對如上所述的問題，在高速高負載區(qū)域中使一對進氣閥的升力特性產(chǎn)生差異，生成渦旋，從而促進燃料的氣化以及混合。
[0005]此處，在專利文獻I中，公開了將高負載區(qū)域中的燃料噴射開始定時正好設(shè)為排氣上止點(也稱為進氣上止點)的例子，但如果如上所述地在排氣上止點處開始燃料噴射，則噴射出的燃料會與活塞碰撞而附著，成為高負載區(qū)域中產(chǎn)生煙霧的主要原因，因此通常在比排氣上止點稍微延遲的定時開始燃料噴射。
[0006]如在上述專利文獻I中所記載的那樣，如果在高負載時使燃料噴射結(jié)束定時過度延遲，則無法確保燃料噴霧的氣化以及混合所需的時間，燃燒發(fā)生惡化。另一方面，如果使燃料噴射開始定時靠近排氣上止點，則由于燃料向活塞碰撞、附著而煙霧增大。因此，燃料噴射閥的噴射率不得不確保為一定程度上較大，但如果燃料噴射閥的噴射率較大，則在燃料噴射量較少時，噴射期間(即燃料噴射閥的開期間)過短，計量精度降低。
[0007]專利文獻1:日本特開2003 - 106177號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于，能夠以與如專利文獻I所述的氣化及混合促進方式不同的方式，應(yīng)對高負載區(qū)域中的比較長的噴射期間，將燃料噴射閥的噴射率設(shè)定為比較小。
[0009]本發(fā)明是一種內(nèi)燃機的控制裝置，其具有通過使活塞和氣缸的相對的位置關(guān)系變化而將機械性壓縮比設(shè)為可變的可變壓縮比機構(gòu)，并且具有向燃燒室內(nèi)直接噴射燃料的燃料噴射閥，
[0010]在該內(nèi)燃機的控制裝置中，在至少包含全開的內(nèi)燃機高負載區(qū)域中，將壓縮比控制為低壓縮比，并且將燃料噴射開始定時設(shè)為排氣上止點前，以使得燃料噴射期間跨越排氣上止點。
[0011]進一步優(yōu)選，上述可變壓縮比機構(gòu)由多連桿式活塞曲柄機構(gòu)構(gòu)成，并且以與同一行程的單連桿式活塞曲柄機構(gòu)相比較，在上止點附近的活塞上升速度減小的方式設(shè)定連桿幾何結(jié)構(gòu)。
[0012]在本發(fā)明中，在與燃料噴射量相對應(yīng)的燃料噴射期間變長的高負載區(qū)域中，通過可變壓縮比機構(gòu)得到的壓縮比成為低壓縮比，因此，上止點處的活塞的位置(相對于氣缸的位置)與高壓縮比時相比降低。即，在氣缸側(cè)配置的燃料噴射閥和活塞冠面之間的距離與高壓縮比時相比擴大。因此，在排氣上止點附近從燃料噴射閥噴射燃料時，抑制向活塞冠面碰撞、附著。
[0013]因此，即使將燃料噴射開始定時設(shè)為排氣上止點前，以使得燃料噴射期間跨越排氣上止點，也不易產(chǎn)生煙霧，并且無需使燃料噴射結(jié)束定時過度延遲，而能夠容許比較長的噴射期間。因此，能夠利用噴射率較小的燃料噴射閥。
[0014]此外，作為上述可變壓縮比機構(gòu)，在使用在上止點附近處的活塞上升速度較小的多連桿式活塞曲柄機構(gòu)的情況下，相對于噴霧的活塞的相對速度減小，因此，與活塞冠面的碰撞進一步得到緩和，在煙霧抑制方面更加有效。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，在高負載時無需使燃料噴射結(jié)束定時過度延遲，而能夠容許比較長的噴射期間，能夠利用噴射率較小的燃料噴射閥。
【附圖說明】
[0016]圖1是表示本發(fā)明的一個實施例所涉及的控制裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)說明圖。
[0017]圖2是表示本實施例中的控制的流程的流程圖。
[0018]圖3是將本實施例中的活塞行程的特性以及能夠噴射期間與對比例相比較而表示的特性圖。
【具體實施方式】
[0019]下面，基于附圖詳細地說明本發(fā)明的一個實施例。
[0020]圖1表示使用本發(fā)明的汽車用內(nèi)燃機I的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該內(nèi)燃機I例如是具有利用了多連桿式活塞曲柄機構(gòu)的可變壓縮比機構(gòu)2的四沖程的帶渦輪增壓器的缸內(nèi)直噴式火花點火內(nèi)燃機，在該內(nèi)燃機I中，在燃燒室3的頂壁面上配置有一對進氣閥4以及一對排氣閥5，并且，在由這些進氣閥4以及排氣閥5包圍的中央部配置有火花塞6。
[0021]在利用上述進氣閥4開閉的進氣口 7的下方配置有向燃燒室3內(nèi)直接噴射燃料的燃料噴射閥8。上述燃料噴射閥8是通過施加驅(qū)動脈沖信號而開閥的電磁式或壓電式的噴射閥，噴射與該驅(qū)動脈沖信號的脈沖寬度實質(zhì)上成正比的量的燃料。在圖示的例子中，將燃料噴射閥8配置為朝向斜下方噴射燃料。
[0022]在與上述進氣口 7連接的進氣通路18的集氣部18a上游側(cè)，安裝有利用來自發(fā)動機控制器9的控制信號控制開度的電子控制型節(jié)流閥19，此外，在該電子控制型節(jié)流閥19的上游側(cè)配置有渦輪增壓器的壓縮機20。在該壓縮機20的上游側(cè)配置有對吸入空氣量進行檢測的空氣流量計10。
[0023]上述排氣閥5具有能夠?qū)υ撆艢忾y5的開閉定時進行可變控制的排氣側(cè)可變閥機構(gòu)41。該可變閥機構(gòu)41可以是能夠使開定時以及閉定時各自獨立地變更的機構(gòu)，也可以是具有將開定時以及閉定時同時延遲/提前的結(jié)構(gòu)的機構(gòu)。在本實施例中，使用使排氣側(cè)凸輪軸42相對于曲軸21的相位延遲/提前的后者的形式的機構(gòu)。另外，也可以是進氣閥4也具有同樣的可變閥機構(gòu)。
[0024]此外，在與排氣口 11連接的排氣通路12上安裝有由三元催化器構(gòu)成的催化裝置13，在該催化裝置13的上游側(cè)配置有對空燃比進行檢測的空燃比傳感器14。
[0025]向上述發(fā)動機控制器9輸入下述傳感器類的檢測信號，該傳感器除了上述的空氣流量計10、空燃比傳感器14之外，還包括用于檢測內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器15、對冷卻水溫進行檢測的水溫傳感器16、對由駕駛員操作的加速器踏板的踏入量進行檢測的加速度開度傳感器17等。發(fā)動機控制器9基于這些檢測信號，將通過燃料噴射閥8的燃料噴射量以及噴射定時、通過火花塞6的點火定時、節(jié)流閥19的開度、排氣閥5的開閉定時等控制為最佳。
[0026]此處，上述燃料噴射閥8的噴射量除了一部分的運轉(zhuǎn)區(qū)域之外，利用基于上述空燃比傳感器14的檢測信號進行的公知的空燃比反饋控制，將理論空燃比作為目標而進行控制。即，基于空燃比傳感器14的檢測信號而運算出空燃比反饋校正系數(shù)α，通過該空燃比反饋校正系數(shù)α乘以基本燃料噴射量，而求出應(yīng)該從燃料噴射閥8噴射出的燃料噴射量。
[0027]另一方面，可變壓縮比機構(gòu)2利用了在日本特開2004 — 116434號公報等中記載的公知的多連桿式活塞曲柄機構(gòu)，其將下述部件作為主體而構(gòu)成，該部件包括:下連桿22，其可自由旋轉(zhuǎn)地被支撐