CN106593667A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的一技术方案的控制装置是可适用于内燃机(10)的内燃机的控制装置。内燃机(10)具备缸内喷射阀(39)和能够变更进气门(32)的闭阀正时的进气门驱动装置(33)。内燃机(10)在缸内喷射阀(39)的燃料的喷射正时在进气下止点前、且进行着阿特金森循环时进行燃料切断控制的执行条件成立了的情况下，将缸内喷射阀(39)的燃料的喷射正时延迟到进气下止点后，并进行喷射之后执行燃料切断控制。其结果，在进气下止点以后进气门打开的期间向进气通路内吹回的燃料量减少，所以能够减少在执行燃料切断控制的情况下作为未燃气体向排气通路流入的燃料的量。

Description

内燃机的控制装置

技术领域

本发明涉及具备能够变更进气门的闭阀正时的进气门驱动装置的内燃机的控制装置。

背景技术

以往以来，已知有具备向进气口内喷射燃料的进气口喷射阀和能够变更进气门的闭阀正时的进气门驱动装置、且进行通过使膨胀比比压缩比大来提高内燃机效率的阿特金森循环的火花点火式内燃机的控制装置(例如参照专利文献1)。

专利文献1所公开的装置(以下称为“以往装置”)设为如下结构：将进气门的闭阀正时设为下止点以后，将暂且被吸入到汽缸内的空气的一部分向进气口内推回，由此使压缩开始正时延迟。因此，以往装置通过使压缩开始正时延迟来实现膨胀比比压缩比大的阿特金森循环，使内燃机效率提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-073901号公报

发明内容

然而，在以往装置中，在为了进行阿特金森循环而使进气门的闭阀正时处于进气下止点以后的情况下，在进气行程期间喷射的燃料一度流入到缸内后，在进气下止点后的进气门开阀的期间被吹回到进气口内。此时，在执行停止来自进气口喷射阀的燃料喷射的燃料切断控制的情况下，在燃料切断控制的执行前吹回到进气口内的燃料会在燃料切断控制的执行期间再次流入缸内。其结果，含有在燃料切断控制的执行期间再次流入到缸内的燃料的混合气有可能在燃料切断控制期间未完全燃烧而作为未燃气体在排气通路中穿过。

本发明是为了应对上述的课题而做成的。即，本发明的目的之一在于，提供适用于实现阿特金森循环的内燃机、抑制在进行燃料切断控制的情况下未燃气体吹过排气通路的“内燃机的控制装置(以下称为“本发明装置”)”。

本发明装置适用于具备火花塞、进气门、向汽缸内喷射燃料的缸内喷射阀、以及驱动所述进气门以使所述进气门在进气下止点以后闭阀的进气门驱动装置的内燃机。

而且，本发明装置具备火花塞控制单元、喷射控制单元以及燃料切断控制单元。火花塞控制单元构成为控制所述火花塞的点火。

喷射控制单元构成为将所述缸内喷射阀的燃料的喷射正时切换成设为进气下止点前的期间的第1喷射正时和设为进气下止点以后的期间的第2喷射正时。

燃料切断控制单元构成为在预定的执行条件成立了的情况下执行停止所述缸内喷射阀的燃料喷射的燃料切断控制。

而且，本发明装置构成为，在所述缸内喷射阀的燃料的喷射正时为所述第1喷射正时的循环中所述执行条件成立了的情况下，在所述第2喷射正时喷射燃料并执行点火之后，执行所述燃料切断控制。

据此，缸内喷射阀的燃料喷射正时被延迟到进气下止点后，所以在进气下止点后进气门打开着的期间向进气通路内吹回的燃料量减少。其结果，能够减少在进行燃料切断控制的情况下作为未燃气体向排气通路流入的燃料的量。

并且，本发明装置的一技术方案构成为，所述第2喷射正时的喷射正时是所述进气门的闭阀后。

据此，第2喷射正时被设为在所述进气门的闭阀后，因此，被吹回到进气通路内的燃料的量为零。因此，与在进气下止点后的进气门打开着的正时喷射燃料的情况相比，能够减少向进气通路内吹回的燃料的量。其结果，在进行燃料切断控制的情况下，与在进气下止点后的进气门打开着的正时喷射燃料的情况相比，能够减少作为未燃气体流入排气通路的燃料的量。

而且，本发明装置的另一技术方案构成为，所述第2喷射正时的喷射正时在所述进气门的闭阀前、且在汽缸内的压力按每单位曲轴角度上升的正时。

据此，与在进气下止点前喷射燃料的情况相比，能够使向进气通路内吹回的燃料的量减少。其结果，在进行燃料切断控制的情况下，与在进气下止点后的进气门打开着的正时喷射燃料的情况相比，能够减少作为未燃气体流入排气通路的燃料的量。此外，与使从缸内喷射阀喷射燃料的燃料喷射正时在进气门的闭阀后的情况相比，能够延长使燃料雾化的时间。其结果，与使从缸内喷射阀喷射燃料的燃料喷射正时在进气门的闭阀后的情况相比，能够抑制燃烧的恶化。

另外，在内燃机是多缸内燃机的情况下，若在燃料切断控制的执行期间执行由火花塞进行的点火，则在一部分汽缸中，含有被吹回到进气通路内后再次流入到缸内的燃料的混合气会在缸内燃烧，高温的排气流入排气通路。此时，在其他汽缸中未完全燃烧而流入排气通路的混合气有可能因高温的排气而在排气通路中着火，引起消声器放炮(afterfire)。

为此，本发明装置的一技术方案构成为，在内燃机具有多个汽缸的情况下，所述火花塞控制单元控制所述火花塞以在所述燃料切断控制的执行期间不进行点火。

据此，可抑制在一部分汽缸中含有被吹回到进气通路内后再次流入到缸内的燃料的混合气在缸内燃烧。其结果，可抑制高温的排气流入排气通路，因此能够抑制由未完全燃烧而流入排气通路的混合气引起的消声器放炮的产生。

本发明的其他目的、其他特征以及附属的优点能够参照以下的附图并根据所记述的关于本发明的各实施方式的说明而容易理解。

附图说明

图1是本发明的实施方式的内燃机的概略图。

图2是本发明的实施方式的进气门的阀特性的图。

图3是本发明的实施方式的燃料切断控制的时间图。

图4是表示发明的实施方式的CPU所执行的燃料切断控制的例程的流程图。

图5是表示本发明的实施方式的变形例的CPU所执行的缸内喷射阀的燃料喷射正时的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的“内燃机的控制装置(以下，有时称为“本控制装置”)”。

(概略结构)

本发明的实施方式的控制装置(以下称为“本控制装置”)可适用于图1所示的火花点火式多缸内燃机10(以下称为“内燃机”)。此外，图1仅图示出了特定的汽缸的截面，其他汽缸也具备同样的结构。

该内燃机10包括：缸体部20、固定于缸体部20上的缸盖30、用于向缸体部20供给空气的进气系统40、以及用于将来自缸体部20的排气向外部放出的排气系统50。

缸体部20包括缸21、活塞22、连杆23以及曲轴24。活塞22在缸内往复运动，活塞22的往复运动经由连杆23向曲轴24传递，由此曲轴24旋转。活塞22的顶面、缸21的壁面以及缸盖30的下表面界定燃烧室(汽缸)25。

缸盖30具备：与燃烧室25连通的进气口31、开闭进气口31的进气门32、驱动进气门32并且能够变更进气门32的阀特性的进气门驱动装置33、与燃烧室25连通的排气口34、开闭排气口34的排气门35、驱动排气门35的排气凸轮轴36、火花塞37、含有产生向火花塞37施加的高电压的点火线圈的点火器38、以及将燃料向汽缸25内喷射的缸内喷射阀39。缸内喷射阀39控制燃料的喷射以在进气口31开阀的正时向燃烧室25内供给燃料。

进气门驱动装置33是具有能够将进气门32的阀特性切换成两种阀特性的功能的可变气门机构。图2A表示进气门32的阀特性成为第1阀特性的情况。第1阀特性是大作用角32a的阀特性，进气开阀正时IVO是进气上止点TDC的正时，进气闭阀正时IVC是进气下止点BDC后的正时(例如下止点后ABDC60～70°)。图2B表示第2阀特性。第2阀特性是小作用角32b的阀特性，进气开阀正时IVO是进气上止点TDC的正时，进气闭阀正时IVC是下止点BDC的正时。

进气系统40具备：进气管41，其包括与进气口31连通且与进气口31一起形成进气通路的进气歧管；空气滤清器42，其设于进气管41的端部；节气门43，其处于进气管41内，使进气通路的开口截面积可变；以及构成节气门驱动单元的节气门致动器43a。

排气系统50具有与排气口34连通的排气歧管51、连接于排气歧管51的排气管52、以及在排气管52上配置的三元催化剂53。

另一方面，该系统具备热线式空气流量计61、节气门位置传感器62、曲轴位置传感器63、加速器开度传感器64以及缸内压传感器65。

热线式空气流量计61检测在进气管41内流动的吸入空气的每单位曲轴角度的质量流量，输出表示质量流量Ga的信号。

节气门位置传感器62检测节气门43的开度，输出表示节气门开度ΘA的信号。

曲轴位置传感器63按曲轴24每旋转10度输出脉冲。从曲轴位置传感器63输出的脉冲通过后述的电气控制装置70转换成表示内燃机转速NE的信号。并且，电气控制装置70基于来自曲轴位置传感器63的信号求出内燃机10的曲轴角度(绝对曲轴角θ)。

加速器开度传感器64检测由驾驶员操作的加速器踏板81的加速器开度，输出表示加速器踏板81的加速器开度Accp的信号。加速器踏板81的加速器开度Accp是表示内燃机10的负荷的大小的一个参数。

缸内压传感器65针对多个汽缸中的每个设置有一个。缸内压传感器65检测所对应的燃烧室25内的压力即缸内压。各汽缸的缸内压在曲轴角每变化微小角度Δθ时由电气控制装置70取得。并且，上述所取得的缸内压P与所对应的汽缸的曲轴角θ相关联并以缸内压P(θ)的形式逐步储存于后述的RAM73。

电气控制装置70是包括CPU71、ROM73、RAM72、备用RAM74、以及含有AD转换器的接口75等的周知的微型电子计算机。

接口75与上述传感器61～64连接，向CPU71供给来自这些传感器的信号。而且，接口75根据CPU71的指示向进气门驱动装置33、节气门致动器43a输出驱动信号，向各汽缸的缸内喷射阀39输出喷射指示信号，向各汽缸的点火器38输出点火信号。

本控制装置通过切换进气门32的阀特性来进行“阿特金森循环”。而且，本控制装置进行停止来自缸内喷射阀39的燃料喷射的“燃料切断控制”。而且，本控制装置在进行着阿特金森循环时后述的执行条件成立了的情况下，将从缸内喷射阀39喷射燃料的燃料喷射正时切换成进气下止点以后、并且由火花塞37进行点火，之后执行燃料切断控制。因此，以下依次说明阿特金森循环、燃料切断控制。

(阿特金森循环)

阿特金森循环是使内燃机10的膨胀比比压缩比大的循环。在本控制装置中，可通过将进气门32的闭阀正时设为进气下止点以后来实现。具体而言，本控制装置利用进气门驱动装置33将进气门32的阀特性设为第1阀特性。据此，能够通过使进气门32的闭阀正时处于进气下止点以后来使膨胀比比压缩比大，所以能够提高内燃机10的内燃机效率。

(燃料切断控制)

本控制装置的电气控制装置70所具备的CPU71在内燃机10为预定的运转条件的情况下进行停止缸内喷射阀39的燃料喷射的燃料切断控制。预定的运转条件(以下称为“执行条件”)例如是减少内燃机10的输出转矩的情况。具体而言，本控制装置在加速器踏板81的加速器开度Accp成为预定量以下(例如、加速器开度成为零的Accpoff)的情况下判定为执行条件成立了，进行燃料切断控制。CPU71通过执行燃料切断控制能够迅速减少内燃机10的输出转矩，并且抑制多余的燃料消耗，由此能够提高燃料经济性。

而且，CPU71构成为，在进气门32是第1阀特性且从缸内喷射阀39喷射燃料的燃料喷射正时是进气下止点前时、执行条件成立了的情况下，将从缸内喷射阀39喷射燃料的燃料喷射正时切换成进气门32的闭阀后、并且由火花塞37进行点火，之后执行燃料切断控制。而且，CPU71构成为在执行燃料切断控制的情况下不由火花塞37进行点火。

具体而言，在进气门32是第1阀特性且缸内喷射阀39的燃料喷射正时是进气下止点前时、加速器踏板81的加速器开度Accp成为加速器开度为零的Accpoff的情况下，ECU71判定为执行条件成立了。接着，ECU71控制成，将从缸内喷射阀39喷射燃料的燃料喷射正时设定成进气门32的闭阀后、并且由火花塞37进行点火。接着，ECU71在使燃料在进气门32的闭阀后从缸内喷射阀39喷射、并且由火花塞37进行了点火之后，停止来自缸内喷射阀39的燃料喷射(即、执行燃料切断控制)。而且，执行燃料切断控制、并且停止由火花塞37进行的点火。

据此，通过使缸内喷射阀的燃料喷射正时延迟到进气门32的闭阀后，从而在进气下止点后进气门打开的期间被吹回到进气通路内的燃料量为零。其结果，能够减少在进行了燃料切断控制的情况下作为未燃气体向排气通路流动的燃料的量。此外，本控制装置构成为在燃料切断控制的执行期间停止由火花塞37进行的点火，因此可抑制在一部分汽缸中含有被吹回到进气通路内后再次流入到缸内的燃料的混合气在缸内燃烧的情况。其结果，可抑制高温的排气向排气通路流动，因此能够抑制由未完全燃烧而流动到排气通路的混合气引起的消声器放炮的产生。

接着，参照图3的时间图说明本控制装置的电气控制装置70实际进行的燃料切断控制。此外，图3所示的时间图表示进气门32的阀特性是第1阀特性的情况。在图3中示出了被吹回到进气通路内的燃料的量的随着时间的变化。而且，在图3中示出了从缸内喷射阀39喷射燃料的燃料喷射正时的随着时间的变化、以及来自缸内喷射阀39的燃料喷射量的随着时间的变化、火花塞37的点火的开闭、以及加速器踏板81的加速器开度Accp的随着时间的变化。

在从时刻t1到时刻t2的期间，加速器踏板81的加速器开度Accp比加速器开度为零的Accpoff大，执行条件不成立。在时刻t2加速器踏板81的加速器开度Accp成为加速器关闭的Accpoff，因此判定为执行条件成立。之后，在时刻t3，将从缸内喷射阀39喷射燃料的燃料喷射正时从进气下止点前切换到进气门32的闭阀后、并且继续由火花塞37进行点火。而且，伴随对缸内喷射阀39的燃料喷射正时进行变更，被吹回到进气通路内的燃料量减少。之后，通过在时刻t4执行燃料切断控制，来自缸内喷射阀39的燃料喷射量成为零。而且，在时刻t4将火花塞37的点火设为关闭，不再进行火花塞37的点火。

(实际的工作)

接着，说明本控制装置的实际的工作。

本控制装置的CPU71(以下称为“CPU”)自内燃机启动后按每预定的定时执行图4的流程图所示的燃料切断控制例程。因此，CPU在适当的定时开始步骤100的处理，判定执行条件是否成立。在此，首先对执行条件不成立的情况进行说明。

在执行条件不成立的情况下，在步骤100中，CPU判定为“否”，进入步骤110，将表示从缸内喷射阀39喷射燃料的燃料喷射正时从进气下止点前切换成进气门32的闭阀后的情况的“喷射正时切换标志”设定成非激活。

在执行步骤110的处理后，CPU进入步骤120，设定成由火花塞37进行点火。

在执行步骤120的处理后，CPU进入步骤130，设定成从缸内喷射阀39进行燃料的喷射，结束本例程。

接着，对执行条件成立、且进气门32的阀特性是第2阀特性的情况进行说明。在步骤100中执行条件成立，因此CPU判定为“是”，执行步骤140的处理。CPU通过执行步骤140的处理来判定进气门32的阀特性是否是第1阀特性。

CPU，进气门32的阀特性是第2阀特性，因此CPU在步骤140中判定为“否”，进入步骤150，设定成停止由火花塞37进行的点火。

CPU在执行步骤150的处理后进入步骤160，若喷射正时切换标志为激活，则设定成非激活。

CPU在执行步骤160的处理后进入步骤170，通过设定成停止来自缸内喷射阀39的燃料的喷射，来执行燃料切断控制，结束本例程。

接着，对执行条件成立、并且进气门32的阀特性是第1阀特性、缸内喷射阀39的燃料喷射正时是进气下止点前的情况进行说明。CPU依次执行步骤100和步骤140的处理。进气门32的阀特性是第1阀特性，因此CPU将步骤140的处理判定为“是”，进入步骤180。

CPU在步骤180中判定缸内喷射阀39的燃料喷射正时是否是进气下止点前。由于缸内喷射阀39的燃料喷射正时是进气下止点前，因此CPU将步骤180的处理判定为“是”，进入步骤190。

CPU在步骤190中将从缸内喷射阀39喷射燃料的燃料喷射正时从进气下止点前变更为进气门32的闭阀后、并且将喷射正时切换标志设定成激活。

CPU在执行步骤190的处理后依次执行上述的步骤120和步骤130的处理，结束本例程。

接着，对执行条件成立、并且进气门32的阀特性是第1阀特性、缸内喷射阀39的燃料喷射正时不是进气下止点前的情况进行说明。CPU依次执行步骤100、步骤140、步骤180以及步骤200的处理。CPU在步骤200中判定喷射正时切换标志是否为激活。CPU在喷射正时切换标志为非激活的情况下将步骤200的处理判定为“否”，依次执行上述的步骤150、步骤160以及步骤170的处理，结束本例程。

CPU在步骤200中在喷射正时切换标志为激活的情况下将步骤200判定为“是”，进入步骤210。CPU在步骤210中判定在喷射正时切换标志激活后是否由缸内喷射阀39执行燃料的喷射。换言之，CPU在步骤210中判定在缸内喷射阀39的燃料的喷射正时从进气下止点前切换成进气门32的闭阀后是否执行了燃料喷射。在喷射正时切换标志激活后没有由缸内喷射阀39执行燃料的喷射的情况下，CPU将步骤210的处理判定为“否”，结束本例程。

在喷射正时切换标志激活后由缸内喷射阀39执行了燃料的喷射的情况下，CPU将步骤210的处理判定为“是”，进入步骤220。CPU在步骤220中判定在喷射正时切换标志激活后是否由火花塞37进行了点火。在喷射正时切换标志激活后没有由火花塞37执行点火的情况下，CPU将步骤220的处理判定为“否”，结束本例程。

在喷射正时切换标志激活后由火花塞37执行了点火的情况下，CPU将步骤220的处理判定为“是”，进入步骤150。CPU设定成在步骤150中停止由火花塞37进行的点火。

CPU在执行步骤150的处理后在步骤160中将喷射正时切换标志设定成非激活。

CPU设定成在执行步骤160的处理后在步骤170中停止来自缸内喷射阀39的燃料的喷射，执行燃料切断控制，结束本例程。

以上，如所说明那样，根据该本控制装置，缸内喷射阀39的燃料喷射正时被延迟到进气门32的闭阀后，因此在进气下止点后进气门打开着的期间向进气通路内吹回的燃料量为零。其结果，能够减少在进行了燃料切断控制的情况下作为未燃气体流入排气通路的燃料的量。此外，本控制装置构成为在执行燃料切断控制的期间停止由火花塞37进行的点火，因此可抑制在一部分汽缸中含有被吹回到进气通路内后再次流入到缸内的燃料的混合气在缸内燃烧。其结果，可抑制高温的排气流入排气通路，因此能够抑制由未完全燃烧而流入排气通路的混合气而引起的消声器放炮的产生。

(本控制装置的变形例)

变形例的CPU仅在如下点不同：在本控制装置中的图4所示的“燃料切断控制”例程的步骤190中，将从缸内喷射阀39喷射燃料的燃料喷射正时从进气下止点前的正时变更为处于进气门32的闭阀前、且缸内压按每单位曲轴角度上升的正时。

具体而言，参照图5说明从缸内喷射阀39喷射燃料的燃料喷射正时。在图5中示出了单位曲轴角度下的缸内压的变化、单位曲轴角度下的进气门32的阀开度的变化以及单位曲轴角度下的向进气通路内吹回的空气量的变化。在从成为进气下止点BDC的曲轴角度θ5到进气下止点BDC以后的θ6的期间，活塞22的速度大，而且进气门32的开度也大，因此向进气通路内吹回的空气量增加。因此，在从曲轴角度θ5到θ6的期间，随着向进气通路内吹回的空气量增加，向进气通路内吹回的燃料量增加。在从曲轴角度θ6到θ7的期间，随着进气门32的阀开度减小，向进气通路吹回的空气量减少，因此缸内压上升。而且，在从曲轴角度θ6到θ7的期间，随着吹回的空气量减少，向进气通路内吹回的燃料量减少。因此，CPU在步骤190中将缸内喷射阀39的燃料的喷射正时设定成图5的时间图所示的由缸内压传感器65检测的缸内压按每单位曲轴角度上升、且从进气门32的阀开度变小的期间即从曲轴角度θ6到θ7之间的正时。

据此，能够使向进气通路内吹回的燃料的量减少。此外，与将从缸内喷射阀39喷射燃料的燃料喷射正时设为进气门32的闭阀后的情况相比，能够延长使燃料雾化的时间，因此能够抑制燃烧的恶化。

此外，该变形例的CPU也可以构成为不使用由缸内压传感器65检测的缸内压，而是通过预先设定表示进气门32的阀开度与缸内压的关系的映射，来基于该映射设定从缸内喷射阀39喷射燃料的燃料喷射正时。

以上，如所说明那样，根据本发明的实施方式和变形例的控制装置，缸内喷射阀39的燃料喷射正时被延迟到进气下止点以后，因此能够使在进气下止点以后进气门打开的期间向进气通路内吹回的燃料的量减少。其结果，能够减少在进行燃料切断控制的情况下作为未燃气体向排气通路流动的燃料的量。

此外，本发明并不限定于上述实施方式和变形例，可以在本发明的范围内采用各种变形例。例如，内燃机也可以是能够变更机械压缩比的可变压缩比内燃机。在可变压缩比内燃机中，通过变更机械压缩比，能够增大进气门的闭阀正时的延迟量，所以向进气通路内吹回的燃料的量变多。因此，通过将本发明应用于可变压缩比内燃机，能够进一步减少向进气通路内吹回的燃料的量。

并且，在本实施方式和变形例中，无需是能够变更进气门32的闭阀正时的结构，例如也可以是进气门的特性仅具备第1阀特性的结构。而且，在是能够变更进气门32的闭阀正时的结构的情况下，也可以是例如如VVT那样变更凸轮的相位的结构。

并且，在本实施方式和变形例中，第2喷射正时下的来自缸内喷射阀39的燃料的喷射正时是进气下止点后即可。

附图标记说明

10…内燃机；32…进气门；33…进气门驱动装置；火花塞37、39…缸内喷射阀；70…电气控制装置；71…CPU。

Claims (4)

1.一种内燃机的控制装置，该内燃机具备：

火花塞；

进气门；

缸内喷射阀，其向汽缸内喷射燃料；以及

进气门驱动装置，其驱动所述进气门以使所述进气门在进气下止点以后闭阀，其中，

所述控制装置具备：

点火控制单元，其控制所述火花塞的点火；

喷射控制单元，其能够将所述缸内喷射阀的燃料的喷射正时切换成进气下止点前的第1喷射正时和进气下止点以后的第2喷射正时；以及

燃料切断控制单元，其在预定的执行条件成立了的情况下执行停止从所述缸内喷射阀喷射燃料的燃料切断控制，

该控制装置构成为，在所述缸内喷射阀的燃料的喷射正时为所述第1喷射正时的循环中所述执行条件成立了的情况下，在所述第2喷射正时喷射燃料并执行点火的循环之后，执行所述燃料切断控制。

2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，

该控制装置构成为，所述第2喷射正时在所述进气门的闭阀后。

3.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，

该控制装置构成为，所述第2喷射正时在所述进气门的闭阀前、且在所述汽缸内的压力按每单位曲轴角度上升的期间。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的控制装置，

所述内燃机具有多个所述汽缸，

所述火花塞控制单元构成为，控制所述火花塞以在所述燃料切断控制的执行期间不执行点火。