專利名稱:用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門特性控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門特性控制裝置。
背景技術(shù)：
在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，通過催化劑對(duì)排氣成分進(jìn)行凈化。但是，在發(fā)動(dòng)機(jī)正在進(jìn)行預(yù)熱或類似情況，因而催化劑溫度較低時(shí)，催化劑不能提供足夠的凈化性能。為了解決這個(gè)難題，采用了多種類型的催化劑預(yù)熱控制以便迅速提高催化劑的溫度。
例如，在可以向燃燒室直接噴射并供給燃料的缸內(nèi)噴射式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，可以通過例如下述方式來提高燃燒氣體的溫度(1)延遲點(diǎn)火正時(shí)正時(shí)；(2)增大進(jìn)氣量以使空燃比較?。灰约?3)在壓縮沖程的后半段執(zhí)行燃料噴射。因此，在這種類型的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，在發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱過程中，燃料噴射正時(shí)被設(shè)定在壓縮沖程的后半段。由此，提高了排氣溫度，從而使催化劑溫度迅速提高。
同時(shí)，執(zhí)行各種類型的控制以減少發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱過程中從燃燒室向排氣通道排出的碳?xì)浠衔?HC)排放量。例如，在日本專利公開No.2003-120348中公開的一種裝置中，在發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱過程中將排氣閥門的關(guān)閉正時(shí)設(shè)定在延遲側(cè)，以使閥門的重疊量增大。結(jié)果，向排氣通道排放的排氣被再次吸入燃燒室。因此，所吸入的排氣中含有的未燃燒HC在后續(xù)的燃燒沖程中再次燃燒，從而減少HC排放量。
但是，在以上述方式執(zhí)行催化劑預(yù)熱控制的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，如果在壓縮沖程的后半段噴射的燃料噴射量過度增加，則火花塞附近的空燃比變得太濃，這會(huì)使空氣燃料混合物的燃燒條件惡化。在此情況下，作為一種對(duì)策，可以將燃料噴射分開并以多次分開式噴射的形式來執(zhí)行。這樣可以在火花塞附近形成適當(dāng)?shù)目杖急取５?，如果這些分開式噴射中任何一次的燃料噴射量小于燃料噴射值的最小噴射量(可以對(duì)燃料噴射量進(jìn)行控制的最少量)，就不能進(jìn)行這樣的分開式噴射。因此，會(huì)執(zhí)行非分開式噴射，并在壓縮沖程的后半段噴射所有燃料。注意，燃料噴射量是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等設(shè)定的。當(dāng)燃料噴射量不能大到足以使得在火花塞附近形成濃的空燃比時(shí)，就執(zhí)行非分開式噴射。
但是，在與上述類似的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，即在一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)(沖程順序包括吸氣沖程、壓縮沖程、燃燒沖程和排氣沖程)期間噴射燃料的次數(shù)發(fā)生改變的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，空氣燃料混合物的燃燒條件隨著噴射的次數(shù)而改變。因此，在如上所述對(duì)排氣閥門的關(guān)閉正時(shí)執(zhí)行延遲控制時(shí)，最佳延遲量隨著噴射次數(shù)是不同的。但是，采用上述已知的延遲控制，延遲量不隨著噴射次數(shù)而改變。因此，就需要進(jìn)一步改進(jìn)上述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中對(duì)排氣閥門的關(guān)閉正時(shí)執(zhí)行的延遲控制。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是考慮到上述情況而構(gòu)思的，其目的是提供一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門特性控制裝置，它根據(jù)一次發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間的燃料噴射次數(shù)來執(zhí)行控制，減少預(yù)熱操作期間的碳?xì)浠衔锏呐欧帕俊?br> 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，閥門特性控制裝置應(yīng)用到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)包括可變閥門機(jī)構(gòu)，該可變閥門機(jī)構(gòu)適于至少在排氣閥門的閥門特性和排氣閥門的關(guān)閉正時(shí)之間進(jìn)行改變，并且(2)改變一次發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間的燃料噴射次數(shù)。閥門特性控制裝置在內(nèi)燃機(jī)預(yù)熱操作期間將關(guān)閉正時(shí)設(shè)定到延遲側(cè)，并包括延遲量設(shè)定裝置，所述延遲量設(shè)定裝置用于根據(jù)噴射次數(shù)在預(yù)熱操作期間設(shè)定關(guān)閉正時(shí)延遲量。
根據(jù)第一方面，即使在預(yù)熱操作期間改變?nèi)剂蠂娚浯螖?shù)，也可以根據(jù)燃料噴射次數(shù)設(shè)定排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量。換句話說，相應(yīng)于由噴射次數(shù)差異造成的燃燒條件差異而設(shè)定延遲量。因此，可以根據(jù)燃料噴射次數(shù)滿意地控制預(yù)熱操作期間的排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量。
在第一方面，延遲量設(shè)定裝置可以將延遲量設(shè)定為使得延遲量隨著噴射次數(shù)的減少而減小。
即使在一次發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中噴射的燃料量相同，隨著燃料噴射次數(shù)的減少，每次噴射中噴射的燃料數(shù)目變大。由此，火花塞附近的空燃比傾向于更加變濃，這樣接著造成空氣燃料混合物的燃燒條件更易于惡化的傾向。由此，根據(jù)上述配置，隨著燃料噴射次數(shù)的減少，即隨著燃燒條件越來越可能惡化，可以將閥門重疊量減小并從而使內(nèi)部EGR量減少。由此，即使噴射次數(shù)改變，也可以將燃燒條件維持在較好狀態(tài)。此外，另一方面，隨著噴射次數(shù)增加(即隨著燃燒條件越來越良好)，排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量R也增大。因此，可以增大再次吸入燃燒室中的未燒掉HC量，從而可以大大減少HC排放量。
在本發(fā)明的第一方面，延遲量設(shè)定裝置可以包括延遲量設(shè)定對(duì)照表，用于根據(jù)噴射次數(shù)設(shè)定關(guān)閉正時(shí)延遲量。因此可以根據(jù)相應(yīng)的對(duì)照表設(shè)定延遲量。
采用這種配置，可以根據(jù)延遲量設(shè)定對(duì)照表來設(shè)定排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量以依照燃料噴射次數(shù)設(shè)定延遲量。因此，可以根據(jù)噴射次數(shù)可靠地設(shè)定關(guān)閉正時(shí)延遲量。
在第一方面，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度來設(shè)定延遲量。
當(dāng)排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量設(shè)定得更大時(shí)，再次吸入燃燒室的未燒掉HC量增大。同時(shí)，內(nèi)部EGR量增大，這使得空氣燃料混合物的燃燒條件趨向于更加不穩(wěn)定。另一方面，當(dāng)排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量設(shè)定得較小時(shí)，再次吸入燃燒室的未燒掉HC量減小。但是，由于內(nèi)部EGR量減少，可以形成更易于燃燒的良好空氣燃料混合物。
注意，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱操作期間冷卻劑溫度較低時(shí)，空氣燃料混合物具有變得更不穩(wěn)定的趨勢(shì)。因此，在這樣的時(shí)候可以隨著冷卻劑溫度升高而將延遲量設(shè)定得更大，從而使得(1)低溫時(shí)空氣燃料混合物的燃燒條件穩(wěn)定，以及(2)HC排放量減少。
另一方面，當(dāng)預(yù)熱操作期間冷卻劑溫度略高時(shí)，由于催化劑得到活化，所以HC排放量減少，燃燒氣體的溫度較高。因此，在這樣的時(shí)候，即使隨著冷卻劑溫度的升高而將延遲量設(shè)定得較小，也足以減少HC排放量，并可以形成更易于燃燒的良好空氣燃料混合物。
根據(jù)上面的說明可以明白，排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量的最佳值與冷卻劑溫度有緊密的關(guān)系。因此，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度來設(shè)定排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量，以便根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度和燃料噴射次數(shù)來恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量。此外，由此還可以滿意地減少HC排放量并形成更易于燃燒的良好空氣燃料混合物。
在第一方面，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)外部負(fù)載水平來設(shè)定延遲量。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)外部負(fù)載增加時(shí)，例如在驅(qū)動(dòng)空調(diào)時(shí)或增大電力負(fù)載時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)趨向于變得更加不穩(wěn)定。如果此時(shí)增大排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量，則內(nèi)部EGR量增大，造成空氣燃料混合物的燃燒條件趨向于更容易惡化。由此，工作狀態(tài)可能會(huì)甚至更加不穩(wěn)定。為了解決這個(gè)問題，根據(jù)上述配置，根據(jù)燃料噴射次數(shù)和外部負(fù)載水平來設(shè)定延遲量。因此，可以以上述方式對(duì)工作狀態(tài)變得更加不穩(wěn)定進(jìn)行抑制。注意，優(yōu)選地，在上述配置中，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)外部負(fù)載水平的增加而將延遲量設(shè)定得較小。
在第一方面，可以根據(jù)從發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)以來所經(jīng)過的時(shí)間來設(shè)定延遲量。
如果減小內(nèi)部EGR量，使得形成更易于燃燒的良好空氣燃料混合物，即如果將排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量設(shè)定得更小，則排放到排氣通道的HC排放量增大。此外，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后的時(shí)間流逝，催化劑溫度升高，催化劑的凈化性能也提高。因此，在這些情況下，即使延遲量設(shè)定得較小，催化劑也能對(duì)HC進(jìn)行凈化。由此，根據(jù)上述配置，依照從發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)以來所經(jīng)過的時(shí)間來設(shè)定排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量，從而根據(jù)催化劑的凈化性能來設(shè)定延遲量。因此，根據(jù)上述配置，采用依照燃料噴射次數(shù)而設(shè)定的相應(yīng)延遲量，可以抑制HC排放量增大，并形成更易于燃燒的良好空氣燃料混合物。注意，在上述配置中，優(yōu)選為隨著從發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后經(jīng)過的時(shí)間增加而將延遲量設(shè)定得更小。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的閥門特性控制裝置包括設(shè)在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的延遲量設(shè)定部分，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)包括可變閥門機(jī)構(gòu)，所述可變閥門機(jī)構(gòu)能夠至少在排氣閥門的閥門特性和排氣閥門的關(guān)閉正時(shí)之間進(jìn)行改變，并(2)在一次發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中改變?nèi)剂蠂娚浯螖?shù)。延遲量設(shè)定部分根據(jù)預(yù)熱操作期間的噴射次數(shù)設(shè)定關(guān)閉正時(shí)延遲量。
根據(jù)對(duì)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行的下述說明，參考附圖，可以更明白本發(fā)明中前述的和另外的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中，相同的標(biāo)號(hào)用于表示相同的元件。
圖1是示出一種示例的結(jié)構(gòu)示意圖，在該示例中，根據(jù)一種實(shí)施例的閥門特性控制裝置應(yīng)用到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)；圖2是示出上述實(shí)施例中用于將目標(biāo)位移角設(shè)定到排氣側(cè)所進(jìn)行的操作程序的流程圖；圖3A示出了根據(jù)冷卻劑溫度對(duì)第一噴射和第二噴射的排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量(對(duì)應(yīng)于排氣側(cè)目標(biāo)位移角)進(jìn)行設(shè)定的對(duì)照表；圖3B示出了根據(jù)外部負(fù)載因子對(duì)第一噴射和第二噴射的排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量(對(duì)應(yīng)于排氣側(cè)目標(biāo)位移角)進(jìn)行設(shè)定的對(duì)照表；圖3C示出了根據(jù)從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)以來所經(jīng)過的時(shí)間對(duì)第一噴射和第二噴射的排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量(對(duì)應(yīng)于排氣側(cè)目標(biāo)位移角)進(jìn)行設(shè)定的對(duì)照表；圖4是示出執(zhí)行目標(biāo)位移角設(shè)定處理所帶來的發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱操作期間實(shí)際排氣側(cè)位移角改變的時(shí)序圖。
具體實(shí)施方式下文中，將參考圖1到圖4，對(duì)根據(jù)本發(fā)明用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)閥門特性控制裝置的示例性實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖1示出了汽油發(fā)動(dòng)機(jī)1的結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)本實(shí)施例用于內(nèi)燃機(jī)的閥門特性控制裝置應(yīng)用于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)1。
汽油發(fā)動(dòng)機(jī)1的氣缸體2設(shè)有多個(gè)汽缸3。(圖1中只示出了汽缸3中的一個(gè)。為了簡(jiǎn)單起見，下面的說明將集中在這個(gè)汽缸3上，但是同樣的描述也適用于其他汽缸3)?；钊?設(shè)在汽缸3中并通過控制桿6連接到曲軸5。控制桿6將活塞4的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲軸5的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。用于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(冷卻劑溫度THW)進(jìn)行檢測(cè)的冷卻劑溫度傳感器43安裝到氣缸體2。
氣缸蓋7安裝到氣缸體2的上部，燃燒室8形成于汽缸3中活塞4上端與氣缸蓋7之間。氣缸蓋7中設(shè)有用于將燃料直接噴射到燃燒室8中的噴射器16以及火花塞11。氣缸蓋7中對(duì)應(yīng)于燃燒室8的位置處設(shè)有分別連接到進(jìn)氣通道14和排氣通道15的進(jìn)氣端口12和排氣端口13。
進(jìn)氣端口12和排氣端口13分別由進(jìn)氣閥門17和排氣閥門18開啟和關(guān)閉，進(jìn)氣閥門17和排氣閥門18設(shè)在對(duì)應(yīng)于燃燒室8的位置處。進(jìn)氣閥門17和排氣閥門18隨著進(jìn)氣凸輪軸31和排氣凸輪軸32的轉(zhuǎn)動(dòng)而開啟和關(guān)閉，更具體地說，通過設(shè)在進(jìn)氣凸輪軸31和排氣凸輪軸32上相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)而開啟和關(guān)閉。正時(shí)滑輪33和34通過正時(shí)帶35連接到曲軸35并由其驅(qū)動(dòng)。當(dāng)曲軸5轉(zhuǎn)動(dòng)兩次，每個(gè)正時(shí)滑輪33和34轉(zhuǎn)動(dòng)一次。此外，在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)1工作時(shí)，曲軸5的轉(zhuǎn)矩通過正時(shí)帶35以及正時(shí)滑輪33和34傳遞到進(jìn)氣凸輪軸31和排氣凸輪軸32。因此，隨著曲軸5的轉(zhuǎn)動(dòng)而同步地驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣閥門17和排氣閥門18開啟和關(guān)閉，即在與活塞4往復(fù)運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的預(yù)定正時(shí)使它們開啟和關(guān)閉。
曲軸角度傳感器41設(shè)在曲軸5附近。這個(gè)曲軸角度傳感器41對(duì)曲軸5的轉(zhuǎn)動(dòng)相位(曲軸角度)進(jìn)行檢測(cè)，并使用這種檢測(cè)結(jié)果作為對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)1(曲軸5)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE進(jìn)行檢測(cè)的基礎(chǔ)。進(jìn)氣側(cè)凸輪角度傳感器42a設(shè)在進(jìn)氣凸輪軸31附近。來自進(jìn)氣側(cè)凸輪角度傳感器42a和曲軸角度傳感器41的輸出信號(hào)用作對(duì)進(jìn)氣凸輪軸31的轉(zhuǎn)動(dòng)相位(凸輪角度)進(jìn)行檢測(cè)的基礎(chǔ)。與之類似，排氣側(cè)凸輪角度傳感器42b設(shè)在排氣凸輪軸32附近。來自排氣側(cè)凸輪角度傳感器42b和曲軸角度傳感器41的輸出信號(hào)用作對(duì)排氣凸輪軸32的轉(zhuǎn)動(dòng)相位(凸輪角度)進(jìn)行檢測(cè)的基礎(chǔ)。
從點(diǎn)火器(未具體示出)輸出的高電壓施加到火花塞11?；鸹ㄈ?1的點(diǎn)火正時(shí)是由來自點(diǎn)火器的高壓輸出正時(shí)確定的。在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)1中，來自進(jìn)氣通道14的吸入空氣與從噴射器16噴射的燃料混合形成空氣燃料混合物，通過火花塞11對(duì)所述混合物點(diǎn)火。然后空氣燃料混合物燃燒，燃燒室8中造成的爆發(fā)產(chǎn)生汽油發(fā)動(dòng)機(jī)1的動(dòng)力。另外，當(dāng)時(shí)形成的燃燒氣體排放到排氣通道15并由催化劑70凈化。
緩沖罐51設(shè)在部分進(jìn)氣通道14中用于抑制吸入空氣的脈動(dòng)。節(jié)流閥53設(shè)在緩沖罐51的上游側(cè)，其開度根據(jù)油門踏板(未示出)的操作而改變。通過改變節(jié)流閥53的開度，可以對(duì)吸入燃燒室8的空氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，節(jié)流閥開度傳感器54安裝在節(jié)流閥53附近并對(duì)其開度進(jìn)行檢測(cè)。氣流計(jì)55布置在節(jié)流閥53的上游側(cè)并根據(jù)吸入汽油發(fā)動(dòng)機(jī)1的進(jìn)氣量GA產(chǎn)生輸出。
進(jìn)氣閥門可變正時(shí)機(jī)構(gòu)60a作為可變閥門機(jī)構(gòu)設(shè)置在進(jìn)氣凸輪軸31的正時(shí)滑輪33上。此外，排氣閥門可變正時(shí)機(jī)構(gòu)60b作為可變閥門機(jī)構(gòu)也設(shè)置在排氣凸輪軸32的正時(shí)滑輪34上。
進(jìn)氣閥門可變正時(shí)機(jī)構(gòu)60a通過相對(duì)于曲軸5改變正時(shí)滑輪33和進(jìn)氣凸輪軸31的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)相位，而持續(xù)改變進(jìn)氣閥門17的閥門正時(shí)。排氣閥門可變機(jī)構(gòu)60b通過相對(duì)于曲軸5改變正時(shí)滑輪34和排氣凸輪軸32的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)相位，而持續(xù)改變排氣閥門18的閥門正時(shí)。
各種輔助設(shè)備90安裝到汽油發(fā)動(dòng)機(jī)1并用曲軸5的轉(zhuǎn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)。這些輔助設(shè)備90包括用于空調(diào)(未示出)的壓縮機(jī)90a、交流發(fā)電機(jī)90b、油泵90c和水泵90d。
汽油發(fā)動(dòng)機(jī)1的各種控制是通過電子控制單元(下文中稱為“ECU”)80來執(zhí)行的。這些控制包括點(diǎn)火正時(shí)控制、燃料噴射量控制以及根據(jù)各個(gè)閥門正時(shí)機(jī)構(gòu)的相位控制而進(jìn)行的閥門正時(shí)控制。ECU 80設(shè)有微型計(jì)算機(jī)作為主要組成部件。微型計(jì)算機(jī)包括中央處理單元(CPU)。ECU 80設(shè)有例如只讀存儲(chǔ)器用于預(yù)先儲(chǔ)存各種程序、對(duì)照表等的只讀存儲(chǔ)器(ROM)、以及隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(RAM)用于臨時(shí)儲(chǔ)存CPU的計(jì)算結(jié)果等。ECU 80還包括備份RAM、輸入接口和輸出接口，即使在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)1停止時(shí)備份RAM也含有計(jì)算結(jié)果、預(yù)先存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)等。來自曲軸角度傳感器41、進(jìn)氣側(cè)凸輪角度傳感器42a、排氣側(cè)凸輪角度傳感器42b、冷卻劑溫度傳感器43、節(jié)流閥開度傳感器54、氣流計(jì)55等的輸出信號(hào)通過輸入接口輸入ECU 80。ECU 80能夠根據(jù)來自傳感器41到43、54和55等的輸出信號(hào)來檢測(cè)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)1的工作狀態(tài)。
另一方面，輸出接口通過各個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路連接到用于噴射器16、火花塞11所用的點(diǎn)火器、進(jìn)氣閥門可變正時(shí)機(jī)構(gòu)60a和排氣閥門可變正時(shí)機(jī)構(gòu)60b等的各自驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器。
ECU 80根據(jù)來自傳感器41到43、54和55等的輸出信號(hào)，依照存儲(chǔ)在ROM中的控制程序以及初始數(shù)據(jù)，對(duì)噴射器16、點(diǎn)火器、進(jìn)氣閥門可變正時(shí)機(jī)構(gòu)60a和排氣閥門可變正時(shí)機(jī)構(gòu)60b的驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器進(jìn)行正確的控制。
ECU 80通過對(duì)進(jìn)氣閥門可變正時(shí)機(jī)構(gòu)60a進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制來對(duì)進(jìn)氣閥門17執(zhí)行閥門正時(shí)控制。在進(jìn)氣閥門17的閥門正時(shí)控制中，驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣閥門可變正時(shí)機(jī)構(gòu)60a，使得進(jìn)氣閥門17的實(shí)際閥門正時(shí)變?yōu)楦鶕?jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)而設(shè)定的目標(biāo)閥門正時(shí)。在這種控制中，采用進(jìn)氣側(cè)實(shí)際位移角VTin(即進(jìn)氣凸輪軸31的實(shí)際位移角)作為進(jìn)氣閥門17的實(shí)際閥門正時(shí)。此外，采用進(jìn)氣側(cè)目標(biāo)位移角VTTin(即進(jìn)氣凸輪軸31的目標(biāo)位移角)作為進(jìn)氣閥門17的目標(biāo)閥門正時(shí)。根據(jù)進(jìn)氣側(cè)實(shí)際位移角VTin與進(jìn)氣側(cè)目標(biāo)位移角VTTin之間的偏差ΔVTin對(duì)進(jìn)氣閥門可變正時(shí)機(jī)構(gòu)60a的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行反饋控制，從而將進(jìn)氣閥門17的閥門正時(shí)調(diào)整為目標(biāo)閥門正時(shí)。
與之類似，ECU 80通過對(duì)排氣閥門可變正時(shí)機(jī)構(gòu)60b進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制來對(duì)排氣閥門18執(zhí)行閥門正時(shí)控制。在排氣閥門18的閥門正時(shí)控制中，驅(qū)動(dòng)排氣閥門可變正時(shí)機(jī)構(gòu)60b，使得排氣閥門18的實(shí)際閥門正時(shí)成為根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)而設(shè)定的目標(biāo)閥門正時(shí)。在這種控制中，采用排氣側(cè)實(shí)際位移角VTex(即排氣凸輪軸32的實(shí)際位移角)作為排氣閥門18的實(shí)際閥門正時(shí)。此外，采用排氣側(cè)目標(biāo)位移角VTTex(即排氣凸輪軸32的目標(biāo)位移角)作為排氣閥門18的目標(biāo)閥門正時(shí)。根據(jù)排氣側(cè)實(shí)際位移角VTex與排氣側(cè)目標(biāo)位移角VTTex之間的偏差ΔVTex對(duì)排氣閥門可變正時(shí)機(jī)構(gòu)60b的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行反饋控制，從而將排氣閥門18的閥門正時(shí)調(diào)整為目標(biāo)閥門正時(shí)。
注意，上述各個(gè)閥門正時(shí)控制中使用的相應(yīng)位移角是表示凸輪軸31或32相對(duì)于曲軸5的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)相位的值。這些位移角轉(zhuǎn)化為曲軸角度(℃A)。進(jìn)氣側(cè)實(shí)際位移角VTin是根據(jù)曲軸角度傳感器41和進(jìn)氣側(cè)凸輪角度傳感器42a的輸出信號(hào)求出的。當(dāng)進(jìn)氣閥門17的閥門正時(shí)延遲到最大程度(下文中稱為“最大延遲正時(shí)”)時(shí)，進(jìn)氣側(cè)實(shí)際位移角VTin為“零(0)℃A”。因此，進(jìn)氣側(cè)實(shí)際位移角VTin是表示進(jìn)氣閥門17的閥門正時(shí)已經(jīng)比最大延遲正時(shí)提前了多少的值。
排氣側(cè)實(shí)際位移角VTex是根據(jù)曲軸角度傳感器41和排氣側(cè)凸輪角度傳感器42b的輸出信號(hào)求出的。當(dāng)排氣閥門18的閥門正時(shí)提前到最大程度(下文中稱為“最大提前正時(shí)”)時(shí)，排氣側(cè)實(shí)際位移角VTex為“零(0)℃A”。因此，排氣側(cè)實(shí)際位移角VTex是表示排氣閥門18的閥門正時(shí)已經(jīng)比最大提前正時(shí)延遲了多少的值，也就是表示排氣閥門18的關(guān)閉正時(shí)延遲了多少的值。
除了上述控制之外，在本實(shí)施例的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)1中，當(dāng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在冷啟動(dòng)時(shí)，執(zhí)行催化劑快速預(yù)熱控制，使得催化劑70可以迅速表現(xiàn)出其排氣凈化性能。在這種催化劑快速預(yù)熱控制中，(a)在壓縮沖程的后半段(例如在25°BTDC)執(zhí)行燃料噴射，(b)通過增大進(jìn)氣量來增大燃料噴射量，(c)將點(diǎn)火正時(shí)延遲。由此，可以提高排氣溫度，從而使催化劑70迅速活化。
注意，如果壓縮沖程的后段噴射的燃料噴射量過度增加，則火花塞11附近的空燃比會(huì)過濃，這使得空氣燃料混合物的燃燒條件惡化。在此情況下，作為一種對(duì)策，可以將燃料噴射分開并以多次分開式噴射的形式來執(zhí)行，從而在火花塞11附近形成適當(dāng)?shù)目杖急?。例如，在此?shí)施例中，可以將燃料噴射作為兩次噴射來執(zhí)行，即在壓縮沖程的前半段(180°BTDC)執(zhí)行一次噴射，并在壓縮沖程的后半段(30°BTDC)期間執(zhí)行一次噴射。但是，在某些情況下，如果將一定大小的燃料噴射量分為兩個(gè)燃料噴射量，則分成的燃料噴射量可能小于噴射器16的最小噴射量(可以對(duì)燃料噴射量進(jìn)行控制的最小量)。在這些情況下，不能對(duì)燃料噴射量進(jìn)行調(diào)整。結(jié)果，在這些時(shí)候，執(zhí)行非分開式噴射(一次噴射)，在壓縮沖程的后半段噴射所有的燃料。注意，即使在壓縮沖程的后半段中噴射所有燃料時(shí)，如果可以在火花塞11附近形成適當(dāng)?shù)目杖急龋涂梢詧?zhí)行非分開式噴射。
以上述方式進(jìn)行分開式噴射還是非分開式噴射是根據(jù)一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)(包括吸氣沖程、壓縮沖程、燃燒沖程和排氣沖程的沖程順序)中要噴射到單個(gè)氣缸的總?cè)剂蠂娚淞縌確定的。為了獲得預(yù)熱工作過程中總?cè)剂蠂娚淞縌，首先根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載因子L(例如進(jìn)氣量GA、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE等)計(jì)算基礎(chǔ)燃料噴射量。然后，通過用啟動(dòng)后增加量校正系數(shù)和預(yù)熱增加量校正系數(shù)對(duì)基本燃料噴射量進(jìn)行校正而求得總?cè)剂蠂娚淞縌，所述這些系數(shù)是根據(jù)冷卻劑溫度THW等計(jì)算出的。
在進(jìn)行催化劑快速預(yù)熱控制時(shí)，為了減小從排氣通道15排放的HC量，通過增大進(jìn)氣量而使空氣燃料混合物的空燃比變濃，同時(shí)將排氣閥門18的閥門正時(shí)設(shè)定在延遲側(cè)。通過以此方式使空燃比變濃，可以促進(jìn)未燃HC氧化并提高燃燒空氣的溫度。此外，排氣閥門18的閥門正時(shí)被延遲，也就是將排氣閥門18的一個(gè)閥門特性——關(guān)閉正時(shí)——設(shè)定在延遲側(cè)，以便增大閥門重疊量。由此，排放到排氣通道15的排氣被再次吸入到燃燒室8。因此，排氣中所含的未燃HC在隨后的燃燒沖程中再次燃燒，由此減少了HC排放量。
但是，在一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中改變?nèi)剂蠂娚浯螖?shù)時(shí)，空氣燃料混合物的燃燒條件取決于噴射次數(shù)而改變。因此，在對(duì)排氣閥門18的關(guān)閉正時(shí)延遲量進(jìn)行控制時(shí)，最佳延遲量取決于噴射次數(shù)而改變。
因此，在根據(jù)冷卻劑溫度設(shè)定排氣閥門關(guān)閉正時(shí)的基本延遲量的配置中，無法設(shè)定合適的延遲量。更具體地說，預(yù)熱操作期間的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE由于摩擦影響而變化。由此，即使冷卻劑溫度相同，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載因子L也會(huì)變化。因此，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載因子L計(jì)算的基本燃料噴射量也改變，從而使總?cè)剂蠂娚淞縌也改變。因此，即使冷卻劑溫度相同，也不能確定應(yīng)當(dāng)執(zhí)行分開式噴射還是非分開式噴射，不能設(shè)定與空氣燃料混合物的燃燒條件相符的適當(dāng)延遲量。因此，如果根據(jù)冷卻劑溫度來設(shè)定排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量，則即使改變噴射次數(shù)，延遲量也必須設(shè)定在足以維持良好燃燒條件的較小值。這樣，在前述延遲控制中，設(shè)定的延遲量不能與燃料噴射次數(shù)的改變相對(duì)應(yīng)。因此，針對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)1中排氣閥門18的關(guān)閉正時(shí)進(jìn)行的延遲控制還有進(jìn)一步改進(jìn)的余地。
為了解決這種問題，在本實(shí)施例中，根據(jù)與燃料噴射次數(shù)相符的控制來執(zhí)行目標(biāo)位移角設(shè)定過程，使得在預(yù)熱操作期間可以有利執(zhí)行對(duì)排氣閥門18關(guān)閉正時(shí)的延遲量控制。下面將說明目標(biāo)位移角設(shè)定過程。
圖2示出了由ECU 80執(zhí)行的排氣閥門18的目標(biāo)位移角設(shè)定處理的程序。這種處理在執(zhí)行催化劑快速預(yù)熱控制的時(shí)候(即發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生預(yù)熱操作時(shí))重復(fù)執(zhí)行。注意，這種處理對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的延遲量設(shè)定裝置。
當(dāng)處理開始時(shí)，首先讀取冷卻劑溫度THW、啟動(dòng)迄今時(shí)間ST、以及外部負(fù)載因子A(S100)。啟動(dòng)迄今時(shí)間ST是表示從發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)以來所經(jīng)過時(shí)間的值，并由ECU 80定期更新。外部負(fù)載因子A是表示用于驅(qū)動(dòng)輔助設(shè)備90等的發(fā)動(dòng)機(jī)功率水平(即發(fā)動(dòng)機(jī)外部負(fù)載水平)的值。例如，在驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)90時(shí)，或者當(dāng)增大電力負(fù)載時(shí)，外部負(fù)載因子A具有較大的值。
接著，判定當(dāng)前的燃料噴射狀態(tài)是否為二次噴射(分開式噴射)(S110)。對(duì)于正在執(zhí)行雙噴射的情況(步驟S110得到“是”)，根據(jù)冷卻劑溫度THW、啟動(dòng)迄今時(shí)間ST和外部負(fù)載因子A，使用儲(chǔ)存在ROM中的雙噴射用對(duì)照表來計(jì)算排氣側(cè)目標(biāo)位移角VTTex(S120)。
另一方面，對(duì)于并非正在執(zhí)行二次噴射(步驟S110得到“否”)，即正在執(zhí)行一次噴射(非分開式噴射)的情況，根據(jù)冷卻劑溫度THW、啟動(dòng)迄今時(shí)間ST和外部負(fù)載因子A，使用儲(chǔ)存在ROM中的一次噴射用對(duì)照表來計(jì)算排氣側(cè)目標(biāo)位移角VTTex(S130)。通過步驟S120或步驟S130的處理來設(shè)定與燃料噴射次數(shù)相應(yīng)的排氣側(cè)目標(biāo)位移角VTTex(即排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量R的目標(biāo)值)，然后終止本處理。此后，對(duì)排氣閥門可變正時(shí)機(jī)構(gòu)60b的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制，使得排氣側(cè)實(shí)際位移角VTex變成步驟S120或步驟S130計(jì)算所得的排氣側(cè)目標(biāo)位移角VTTex，由此將排氣閥門關(guān)閉正時(shí)的實(shí)際延遲量設(shè)定為與燃料噴射次數(shù)對(duì)應(yīng)的量。
接下來將參考圖3A到圖3C對(duì)二次噴射用對(duì)照表和一次噴射用對(duì)照表的設(shè)定進(jìn)行說明。
圖3A示出了用于根據(jù)冷卻劑溫度THW對(duì)排氣閥門18關(guān)閉正時(shí)的延遲量R(即排氣側(cè)目標(biāo)位移角VTTex)進(jìn)行設(shè)定的對(duì)照表；圖3B示出了用于根據(jù)外部負(fù)載因子A設(shè)定延遲量R的對(duì)照表；圖3C示出了用于根據(jù)啟動(dòng)迄今時(shí)間ST來設(shè)定延遲量R的對(duì)照表。注意，在圖3A到圖3C中，用實(shí)線表示二次噴射用對(duì)照表，用點(diǎn)劃線表示一次噴射用對(duì)照表。
首先，如圖3A到圖3C中的實(shí)線和點(diǎn)劃線所示，一次噴射用對(duì)照表和二次噴射用對(duì)照表被分別設(shè)定為使得即使在相同條件下，執(zhí)行一次噴射時(shí)(點(diǎn)劃線)的延遲量R也要小于執(zhí)行二次噴射時(shí)(實(shí)線)的延遲量。換句話說，延遲量R是根據(jù)燃料噴射次數(shù)設(shè)定的，使得延遲量R隨著燃料噴射次數(shù)的減少而減小。進(jìn)行這種設(shè)定是為了下述原因。
即使一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間噴射的燃料量相同，每次噴射中噴射的燃料量也隨著燃料噴射次數(shù)的減少而增大。因此，火花塞11附近的空燃比傾向于變濃，這樣接著造成空氣燃料混合物的燃燒條件更易于惡化的傾向。由此，隨著燃料噴射次數(shù)的減少，延遲量R可以設(shè)定得更小。在此情況下，隨著噴射次數(shù)的減少(即隨著燃燒條件越來越容易惡化)而減小閥門重疊量并減少內(nèi)部EGR量。由此，即使噴射次數(shù)改變，也可以將燃燒條件維持在較好狀態(tài)。此外，如果采用這種設(shè)定，隨著噴射次數(shù)增加(即隨著燃燒條件越來越良好)，排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量R也增大。因此，可以增大再次吸入燃燒室8中的未燃HC量，從而可以大大減少HC排放量。
接下來將對(duì)一次噴射用對(duì)照表和二次噴射用對(duì)照表中根據(jù)冷卻劑溫度THW設(shè)定延遲量R的原因進(jìn)行說明。
在將排氣閥門18的關(guān)閉正時(shí)延遲量R設(shè)定得較大時(shí)，再次吸入燃燒室8的未燃HC量也增大。同時(shí)，內(nèi)部EGR量增大，使得空氣燃料混合物的燃燒條件具有變得更不穩(wěn)定的趨勢(shì)。另一方面，在將排氣閥門18的關(guān)閉正時(shí)延遲量R設(shè)定得較小時(shí)，再次吸入燃燒室8的未燃HC量減小。但是，由于內(nèi)部EGR量減小，會(huì)形成更加易于燃燒的良好的空氣燃料混合物。
注意，在發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱操作期間，當(dāng)冷卻劑溫度THW較低時(shí)，空氣燃料混合物的燃燒具有變得更加不穩(wěn)定的趨勢(shì)。因此，在這種時(shí)候，可以隨著冷卻劑溫度THW的升高而將延遲量R設(shè)定得較大，從而使得(1)低溫時(shí)空氣燃料混合物的燃燒條件更加穩(wěn)定，(2)減少HC排放量。由圖3A的實(shí)線可見，二次噴射用對(duì)照表設(shè)定為直到冷卻劑溫度THW達(dá)到溫度TH1之前，延遲量R都隨著冷卻劑溫度THW的升高而增大。另一方面，在執(zhí)行一次噴射時(shí)，總噴射量Q大大減小。如果在這種時(shí)候?qū)⑴艢忾y門18的關(guān)閉正時(shí)延遲，則發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)傾向于變得不穩(wěn)定。由此，在本實(shí)施例中，如圖3A中點(diǎn)劃線所示，一次噴射用對(duì)照表設(shè)定為使得直到達(dá)到高于溫度TH1的溫度TH2之前，延遲量R都設(shè)定為“零(0)”。注意，在這個(gè)溫度區(qū)域，可以將一次噴射用對(duì)照表和二次噴射用對(duì)照表設(shè)定得相同。
當(dāng)預(yù)熱操作期間冷卻劑溫度THW略高時(shí)，由于催化劑70得到活化，燃燒氣體的溫度較高，HC排放量減小。因此，在這樣的時(shí)候，即使隨著冷卻劑溫度THW的升高而將延遲量R設(shè)定得較小，也足以減少HC排放量并形成使燃燒更容易的良好的空氣燃料混合物。由圖3A所示實(shí)線可見，在二次噴射用對(duì)照表中，在冷卻劑溫度THW達(dá)到既高于溫度TH1也高于溫度TH2的溫度TH3之后，隨著冷卻劑溫度THW的升高而將延遲量R設(shè)定得越小。此外，由圖3A所示點(diǎn)劃線明顯可見，一次噴射用對(duì)照表設(shè)定為使得在冷卻劑溫度THW達(dá)到高于溫度TH3的溫度TH4之后，隨著冷卻劑溫度THW的升高，延遲量R變得越小。
注意，由圖3A所示實(shí)線明顯可見，二次噴射用對(duì)照表設(shè)定為使得當(dāng)冷卻劑溫度THW處于從溫度TH1到溫度TH3之間的范圍內(nèi)時(shí)，延遲量具有與冷卻劑溫度THW無關(guān)恒定較大值。此外，由圖3A所示點(diǎn)劃線明顯可見，當(dāng)冷卻劑溫度THW處于從溫度TH2到溫度TH4之間的范圍內(nèi)時(shí)，延遲量R具有與冷卻劑溫度THW無關(guān)的恒定較大值。
根據(jù)上述說明可以理解，排氣閥門18關(guān)閉正時(shí)延遲量R的最佳值與冷卻劑溫度THW具有緊密的關(guān)系。因此，排氣閥門18關(guān)閉正時(shí)延遲量R可以根據(jù)冷卻劑溫度THW來設(shè)定，以便根據(jù)冷卻劑溫度THW和燃料噴射次數(shù)來恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量。此外，由此可以滿意地減少HC排放量，并形成更易于燃燒的良好空氣燃料混合物。
注意，在本實(shí)施例中，設(shè)定了延遲量R為常數(shù)而與冷卻劑溫度THW無關(guān)的溫度區(qū)域。不過，延遲量R也可以設(shè)定為使得(1)在冷卻劑溫度THW達(dá)到預(yù)定溫度之前，延遲量R隨著冷卻劑溫度THW的升高而增大，并且(2)在達(dá)到該預(yù)定溫度之后，隨著冷卻劑溫度THW的升高而減小。此外，上述溫度TH1與TH2的值之間的關(guān)系以及溫度TH3與TH4的值之間的關(guān)系僅僅是一種示例。但是可以對(duì)這些關(guān)系進(jìn)行適當(dāng)?shù)母摹?br> 接下來將對(duì)一次噴射用對(duì)照表和二次噴射用對(duì)照表中根據(jù)外部負(fù)載因子A設(shè)定延遲量R的原因進(jìn)行說明。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)外部負(fù)載增大時(shí)，例如當(dāng)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)90a時(shí)或增大電力負(fù)載時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)趨向于變得更不穩(wěn)定。如果在這樣的時(shí)候增大排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量R，則內(nèi)部EGR量增大，使得燃料空氣混合物的燃燒條件趨向于更易于惡化。因此，可能使工作狀態(tài)變得更加不穩(wěn)定。為了解決這個(gè)難題，如圖3B中實(shí)線和點(diǎn)劃線所示，二次噴射用對(duì)照表和一次噴射用對(duì)照表分別設(shè)定為使得延遲量R隨著外部負(fù)載因子A的增大而增大。進(jìn)行這種設(shè)定的結(jié)果是將延遲量R設(shè)定為與外部負(fù)載水平相對(duì)應(yīng)。因此，可以抑制發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)由于外部負(fù)載的增大而惡化。
接下來將對(duì)一次噴射用對(duì)照表和二次噴射用對(duì)照表中根據(jù)啟動(dòng)迄今時(shí)間ST來設(shè)定延遲量R的原因進(jìn)行說明。
如果減小內(nèi)部EGR量，使得形成更易于燃燒的良好空氣燃料混合物，也就是如果將排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量R設(shè)定得較小，則排放到排氣通道15的HC排放量增大。此外，催化劑70的溫度隨著發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后經(jīng)過的時(shí)間而升高，催化劑70的凈化性能也提高。因此，在這些情況下，即使延遲量R設(shè)定得較小，催化劑70也能凈化HC。由此，由圖3C的實(shí)線和點(diǎn)劃線明顯可見，二次噴射用對(duì)照表和一次噴射用對(duì)照表設(shè)定為使得隨著啟動(dòng)迄今時(shí)間ST的增加而變小。由此，根據(jù)啟動(dòng)迄今時(shí)間ST對(duì)排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量R進(jìn)行設(shè)定，并因此根據(jù)催化劑70的凈化性能對(duì)延遲量R進(jìn)行設(shè)定。這樣，可以抑制HC排放量增加，并可以形成更易于燃燒的良好空氣燃料混合物。
注意，在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后的時(shí)間到達(dá)某個(gè)量之前，催化劑70都不會(huì)活化，因此在這段時(shí)間內(nèi)不能凈化HC。因此，在本實(shí)施例中，如圖3C中實(shí)線和點(diǎn)劃線所示，直到啟動(dòng)迄今時(shí)間ST達(dá)到預(yù)定長(zhǎng)度之前，延遲量R都設(shè)定為與啟動(dòng)迄今時(shí)間ST無關(guān)的恒定較大值，從而抑制未燃HC的排放。此外，直到啟動(dòng)迄今時(shí)間ST達(dá)到預(yù)定長(zhǎng)度之前，也就是在催化劑70處于未活化狀態(tài)時(shí)，將延遲量R相對(duì)于啟動(dòng)迄今時(shí)間ST的下降率抑制在較小的值。在啟動(dòng)迄今時(shí)間ST達(dá)到預(yù)定長(zhǎng)度之后，也就是催化劑70已經(jīng)活化之后，可以增加這種下降率。此外，各個(gè)對(duì)照表可以設(shè)定為緊接在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后，延遲量R隨著啟動(dòng)迄今時(shí)間ST的增加而減小。
在上述方式中，根據(jù)燃料噴射次數(shù)選擇用于設(shè)定延遲量R的延遲量設(shè)定對(duì)照表，并根據(jù)冷卻劑溫度THW、外部負(fù)載因子A和啟動(dòng)迄今時(shí)間ST來設(shè)定延遲量R。由此，可以在任何給定時(shí)間根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)來適當(dāng)?shù)卦O(shè)定延遲量R，即排氣側(cè)目標(biāo)位移角VTTex。
接下來將參考圖4對(duì)預(yù)熱操作期間執(zhí)行上述目標(biāo)位移角設(shè)定處理造成的排氣側(cè)實(shí)際位移角VTex改變進(jìn)行說明。
如圖4所示，在預(yù)熱操作期間，用預(yù)熱增加量校正系數(shù)和啟動(dòng)后增加量校正系數(shù)對(duì)基本燃料噴射量進(jìn)行校正，并且總?cè)剂蠂娚淞縌增大。因此，為了在火花塞11附近形成良好的空燃比而執(zhí)行二次噴射。此外，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后的時(shí)間流逝，預(yù)熱增加量校正系數(shù)和啟動(dòng)后增加量校正系數(shù)隨著冷卻劑溫度THW的升高而減小，進(jìn)氣量GA也減小，以減小發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE。由此，總?cè)剂蠂娚淞縌逐漸減小。當(dāng)總?cè)剂蠂娚淞縌小于可以通過二次噴射進(jìn)行噴射的量時(shí)(時(shí)刻t1)，燃料噴射次數(shù)改變?yōu)橐淮螄娚洹?br> 執(zhí)行二次噴射時(shí)與執(zhí)行噴射相同量燃料的一次噴射時(shí)相比，空氣燃料混合物的燃燒條件更好。因此，根據(jù)二次噴射用對(duì)照表，排氣側(cè)實(shí)際位移角VTex在延遲側(cè)被設(shè)定為較大值，其延遲量R隨著冷卻劑溫度THW的升高、啟動(dòng)迄今時(shí)間ST的增大等等而逐漸減小。此外，當(dāng)燃料噴射次數(shù)從二次噴射改為一次噴射時(shí)(時(shí)刻t1)，用于對(duì)排氣側(cè)目標(biāo)位移角VTTex進(jìn)行設(shè)定的對(duì)照表隨著燃料噴射次數(shù)的改變而切換，即二次噴射用對(duì)照表切換到一次噴射用對(duì)照表。因此，根據(jù)一次噴射用對(duì)照表來設(shè)定排氣側(cè)目標(biāo)位移角VTTex，并改變排氣側(cè)實(shí)際位移角VTex，使得延遲量R對(duì)于此時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)而言是適當(dāng)?shù)?。由此，?dāng)二次噴射用對(duì)照表切換到一次噴射用對(duì)照表時(shí)，即使冷卻劑溫度THW、外部負(fù)載因子A和啟動(dòng)迄今時(shí)間ST不變，排氣側(cè)目標(biāo)位移角VTTex也要設(shè)定為使得延遲量R減小。因此，排氣側(cè)實(shí)際位移角VTex設(shè)定為在時(shí)刻t1突然減小。此后，延遲量R設(shè)置為隨著冷卻劑溫度THW的升高、啟動(dòng)迄今時(shí)間ST的增加等而逐漸減小。
上述實(shí)施例可以獲得下面的效果。
(1)在預(yù)熱操作期間，根據(jù)燃料噴射次數(shù)來設(shè)定排氣閥門18關(guān)閉正時(shí)延遲量R。也就是相應(yīng)于噴射次數(shù)差異造成的燃燒條件差異來設(shè)定延遲量R。因此，可以有利地根據(jù)燃料噴射次數(shù)來控制預(yù)熱操作期間的排氣閥門18關(guān)閉正時(shí)延遲量R。
(2)隨著燃料噴射次數(shù)減小，可以將排氣閥門18關(guān)閉正時(shí)延遲量R設(shè)定得較小。因此，即使燃料噴射次數(shù)改變，也可以將燃燒條件維持在良好狀態(tài)，并大大減少HC排放量。
(3)根據(jù)燃料噴射次數(shù)提供用于設(shè)定關(guān)閉正時(shí)延遲量R的延遲量設(shè)定對(duì)照表，并根據(jù)相應(yīng)的對(duì)照表來設(shè)定延遲量R。換句話說，可以根據(jù)噴射次數(shù)來可靠地設(shè)定關(guān)閉正時(shí)延遲量R。
(4)排氣閥門18關(guān)閉正時(shí)延遲量R的最佳值與冷卻劑溫度THW有密切關(guān)系。本實(shí)施例中，在二次噴射用對(duì)照表和一次噴射用對(duì)照表中，根據(jù)冷卻劑溫度THW來設(shè)定排氣閥門18關(guān)閉正時(shí)延遲量R。因此，可以根據(jù)燃料噴射次數(shù)來恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量R。
特別是在本實(shí)施例中，當(dāng)冷卻劑溫度THW較低時(shí)，根據(jù)冷卻劑溫度THW將延遲量R設(shè)定得較大。由此，既可以使這種低溫情況下空氣燃料混合物的燃燒條件穩(wěn)定，也可以減少HC排放量。另外，當(dāng)冷卻劑溫度THW較高時(shí)，隨著冷卻劑溫度THW的增大而將延遲量R設(shè)定得較小。因此，在高溫時(shí)，可以形成更易于燃燒的良好空氣燃料混合物。
(5)在二次噴射用對(duì)照表和一次噴射用對(duì)照表中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)外部負(fù)載水平(外部負(fù)載因子A)來設(shè)定延遲量R。因此，可以根據(jù)燃料噴射次數(shù)和外部負(fù)載水平來設(shè)定延遲量R，從而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)變得不穩(wěn)定進(jìn)行抑制。特別是在本實(shí)施例中，隨著外部負(fù)載水平變大而將延遲量R設(shè)定得較小。由此可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)變得不穩(wěn)定進(jìn)行滿意的抑制。
(6)在二次噴射用對(duì)照表和一次噴射用對(duì)照表中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后經(jīng)過的時(shí)間(啟動(dòng)迄今時(shí)間ST)來設(shè)定延遲量R。因此，可以根據(jù)催化劑70的凈化性能來設(shè)定延遲量R。此外，采用根據(jù)催化劑70的凈化性能和燃料噴射次數(shù)設(shè)定各自的延遲量R，可以抑制HC排放量增加，并形成更易于燃燒的良好空氣燃料混合物。特別是在本實(shí)施例中，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后所經(jīng)過時(shí)間的增加而將延遲量R設(shè)定得較小。因此，可以有利地促進(jìn)抑制HC排放量增加和維持良好燃燒條件。
應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明可以進(jìn)行下列方式的修改。
在本實(shí)施例中，延遲量R，也就是排氣側(cè)目標(biāo)位移角VTTex，是根據(jù)不同參數(shù)來設(shè)定的，這些參數(shù)是冷卻劑溫度THW、外部負(fù)載因子A和啟動(dòng)迄今時(shí)間ST。但是，延遲量R(排氣側(cè)目標(biāo)位移角VTTex)也可以根據(jù)這些參數(shù)中任意一個(gè)或任意多個(gè)來進(jìn)行設(shè)定。此外，也可以用排氣溫度或催化劑70的溫度作為參數(shù)。在此情況下，以與根據(jù)啟動(dòng)迄今時(shí)間ST設(shè)定延遲量R相類似的方式，來根據(jù)排氣溫度或催化劑70的溫度來設(shè)定延遲量R。
在上述實(shí)施例中，在分開噴射次數(shù)時(shí)執(zhí)行了兩次噴射。但是，本發(fā)明可以根據(jù)同樣的原理應(yīng)用到將燃料噴射分為更多次噴射的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中。更具體地說，可以提供用于根據(jù)燃料噴射次數(shù)來設(shè)定延遲量R的設(shè)定對(duì)照表，并根據(jù)該設(shè)定對(duì)照表中所選擇的一個(gè)來依照噴射次數(shù)設(shè)定延遲量R。采用這樣的配置，可以獲得與上面的實(shí)施例相同的操作效果。注意，即使噴射次數(shù)被分為三次噴射或更多次，設(shè)置對(duì)應(yīng)于每種噴射次數(shù)的相應(yīng)延遲量設(shè)定對(duì)照表也并不關(guān)鍵。因此，可以將設(shè)置的對(duì)照表數(shù)目保持在所需的最小限度。
也可以使用函數(shù)表達(dá)式來求出延遲量R，因此在此情況下，不需要將對(duì)照表儲(chǔ)存在ROM中。
在上述實(shí)施例中，目標(biāo)位移角設(shè)定處理是與催化劑快速預(yù)熱控制一起執(zhí)行的。但是，為了獲得與上述實(shí)施例相同的操作效果，在發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱操作期間排氣閥門18關(guān)閉正時(shí)被設(shè)定在延遲側(cè)的情況下，最少只要執(zhí)行目標(biāo)位移角設(shè)定處理就足夠了。
在上述實(shí)施例中，采用位移角作為表示排氣閥門18閥門正時(shí)的值。但是，這只是一種示例，也可以采用表示排氣閥門18關(guān)閉正時(shí)的其他參數(shù)。
上述可變閥門機(jī)構(gòu)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)閥門(即進(jìn)氣閥門17和排氣閥門18)的閥門正時(shí)進(jìn)行改變。但是，本發(fā)明的閥門特性控制裝置不限于應(yīng)用到這種類型的可變閥門機(jī)構(gòu)。例如，本發(fā)明可以應(yīng)用到下述可變閥門機(jī)構(gòu)，該閥門機(jī)構(gòu)改變發(fā)動(dòng)機(jī)閥門升程并由此改變發(fā)動(dòng)機(jī)閥門的閥門正時(shí)。
在上述實(shí)施例中，所述汽油發(fā)動(dòng)機(jī)1是缸內(nèi)噴射式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。但是，在向進(jìn)氣端口噴射燃料并改變?nèi)剂蠂娚浯螖?shù)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，在燃燒條件與類似于上述方式改變的情況下，也可以以與上述類似的形式對(duì)排氣閥門關(guān)閉正時(shí)延遲量進(jìn)行設(shè)定。通過采用這樣的配置，可以獲得與上述實(shí)施例中所述同樣的操作效果。
在上述實(shí)施例中，將根據(jù)本發(fā)明的閥門特性控制裝置應(yīng)用到包括可變閥門機(jī)構(gòu)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)1，所述可變閥門機(jī)構(gòu)使得進(jìn)氣閥門和排氣閥門的閥門特性可以改變。但是，本發(fā)明可以應(yīng)用到的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)決不限于此。更具體地說，只要內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(a)設(shè)有可變閥門機(jī)構(gòu)，該可變閥門機(jī)構(gòu)至少能夠在排氣閥門的閥門特性和排氣閥門的關(guān)閉正時(shí)進(jìn)行改變，并且(b)設(shè)置為可以改變其一次循環(huán)期間的燃料噴射次數(shù)，就可以采用根據(jù)上述實(shí)施例的閥門特性控制裝置及其變化形式。
閥門特性控制裝置設(shè)在包括可變閥門機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，所述可變閥門機(jī)構(gòu)至少可以在排氣閥門的閥門特性和排氣閥門的關(guān)閉正時(shí)之間進(jìn)行改變，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在一次發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間改變?nèi)剂蠂娚浯螖?shù)。閥門特性控制裝置在發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱操作期間將排氣閥門的關(guān)閉正時(shí)設(shè)定到延遲側(cè)。在執(zhí)行向延遲側(cè)的設(shè)定時(shí)，如果執(zhí)行兩次噴射，則根據(jù)二次噴射用對(duì)照表來計(jì)算排氣閥門的排氣側(cè)目標(biāo)位移角VTTex。另一方面，如果執(zhí)行一次噴射，則根據(jù)一次噴射用對(duì)照表來計(jì)算排氣閥門的排氣側(cè)目標(biāo)位移角VTTex。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門特性控制裝置，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有可變閥門機(jī)構(gòu)，所述可變閥門機(jī)構(gòu)適于至少在排氣閥門的閥門特性和所述排氣閥門的關(guān)閉正時(shí)之間進(jìn)行改變，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置為使得在一次發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中改變?nèi)剂蠂娚浯螖?shù)，所述閥門特性控制裝置在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)熱操作期間將所述關(guān)閉正時(shí)設(shè)定到延遲側(cè)，所述閥門特性控制裝置的特征在于包括延遲量設(shè)定裝置，用于根據(jù)所述噴射次數(shù)設(shè)定所述預(yù)熱操作期間的關(guān)閉正時(shí)延遲量。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門特性控制裝置，其中，所述延遲量設(shè)定裝置適于將所述延遲量設(shè)定為使得所述延遲量隨著所述噴射次數(shù)的減少而變小。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門特性控制裝置，其中，所述延遲量設(shè)定裝置包括多個(gè)延遲量設(shè)定對(duì)照表，用于根據(jù)所述噴射次數(shù)設(shè)定所述關(guān)閉正時(shí)延遲量，每一個(gè)所述設(shè)定對(duì)照表對(duì)應(yīng)于所述噴射次數(shù)中相應(yīng)的一個(gè)，所述延遲量根據(jù)所述相應(yīng)的設(shè)定對(duì)照表來設(shè)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1到3中任意一項(xiàng)所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門特性控制裝置，其中，所述延遲量是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度來設(shè)定的。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1到4中任意一項(xiàng)所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門特性控制裝置，其中，所述延遲量是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)外部負(fù)載水平來設(shè)定的。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1到5中任意一項(xiàng)所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門特性控制裝置，其中，所述延遲量是根據(jù)從發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)經(jīng)過的時(shí)間來設(shè)定的。
7.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門特性控制裝置，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有可變閥門機(jī)構(gòu)，所述可變閥門機(jī)構(gòu)適于至少在排氣閥門的閥門特性和所述排氣閥門的關(guān)閉正時(shí)之間進(jìn)行改變，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置為使得在一次發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中改變?nèi)剂蠂娚浯螖?shù)，所述閥門特性控制裝置包括延遲量設(shè)定部分，所述延遲量設(shè)定部分根據(jù)所述噴射次數(shù)設(shè)定所述發(fā)動(dòng)在預(yù)熱操作期間的關(guān)閉正時(shí)延遲量。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門特性控制裝置，其中，所述延遲量設(shè)定部分適于將所述延遲量設(shè)定為使得所述延遲量隨著所述噴射次數(shù)的減少而變小。
9.根據(jù)權(quán)利要求
7或8所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門特性控制裝置，其中，所述延遲量設(shè)定部分包括多個(gè)延遲量設(shè)定對(duì)照表，用于根據(jù)所述噴射次數(shù)設(shè)定所述關(guān)閉正時(shí)延遲量，每一個(gè)所述設(shè)定對(duì)照表對(duì)應(yīng)于所述噴射次數(shù)中相應(yīng)的一個(gè)，所述延遲量根據(jù)所述相應(yīng)的設(shè)定對(duì)照表來設(shè)定。
10.根據(jù)權(quán)利要求
7到9中任意一項(xiàng)所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門特性控制裝置，其中，所述延遲量是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度來設(shè)定的。
11.根據(jù)權(quán)利要求
7到10中任意一項(xiàng)所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門特性控制裝置，其中，所述延遲量是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)外部負(fù)載水平來設(shè)定的。
12.根據(jù)權(quán)利要求
7到11中任意一項(xiàng)所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門特性控制裝置，其中，所述延遲量是根據(jù)從發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)經(jīng)過的時(shí)間來設(shè)定的。
專利摘要
一種閥門特性控制裝置設(shè)在包括可變閥門機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，所述可變閥門機(jī)構(gòu)能夠至少在排氣閥門的閥門特性和排氣閥門的關(guān)閉正時(shí)之間進(jìn)行改變，所述發(fā)動(dòng)機(jī)中在一次發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間改變?nèi)剂蠂娚浯螖?shù)。在發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱操作期間，閥門特性控制裝置將排氣閥門關(guān)閉正時(shí)設(shè)定到延遲側(cè)。在執(zhí)行向延遲側(cè)的設(shè)定時(shí)，如果執(zhí)行兩次噴射，則根據(jù)二次噴射用對(duì)照表計(jì)算排氣閥門的排氣側(cè)目標(biāo)位移角VTTex。另一方面，如果執(zhí)行一次噴射，則根據(jù)一次噴射用對(duì)照表計(jì)算排氣閥門的排氣側(cè)目標(biāo)位移角VTTex。
文檔編號(hào)F02D35/00GK1993540SQ20058002582
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年12月16日
發(fā)明者井戶側(cè)正直, 細(xì)川修 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan