内燃机的控制装置以及控制方法_2

文档序号:9332343阅读:来源:国知局
在气缸体29的下部配置有具有与曲轴21平行的旋转中心轴的电动机31,减速器32以在轴向上串联排列的方式与该电动机31连接。作为该减速器32,使用减速比较大的例如波动齿轮机构,其减速器输出轴32a与电动机31的输出轴(未图示)位于同轴上。因此,减速器输出轴32a和控制轴28位于相互平行的位置,并通过中间连杆35将固定在减速器输出轴32a上的第I臂33和固定在控制轴28上的第2臂34彼此连结,以使得两者联动地转动。
[0023]S卩,如果电动机31旋转,则减速器输出轴32a的角度以利用减速器32进行了大幅减速的形式发生变化。该减速器输出轴32a的转动从第I臂33经由中间连杆35向第2臂34传递,控制轴28转动。由此,如上所述,内燃机I的机械压缩比变化。此外,在图示例中,第I臂33以及第2臂34在彼此相同的方向上延伸,因此,例如成为如果减速器输出轴32a向顺时针方向转动则控制轴28也向顺时针方向转动的关系,但也能够以向相反方向转动的方式构成连杆机构。
[0024]上述可变压缩比机构2的目标压缩比在发动机控制器9中基于内燃机运转条件(例如要求负载和内燃机转速)进行设定,对上述电动机31进行驱动控制以实现该目标压缩比。
[0025]此外,在本发明中,可变压缩比机构2不是必须的,也可以是固定压缩比内燃机。
[0026]图2以上述内燃机I的负载和转速为参数而示出内燃机I的运转区域,图中由符号LI示出的线表示运转区域Al与运转区域A2之间的边界,运转区域Al是目标空燃比为理论空燃比的运转区域,运转区域A2是目标空燃比为比理论空燃比更浓的所谓输出空燃比的高速高负载侧的运转区域。此外,在理论空燃比区域Al中,基本上,通过基于上述空燃比传感器14的检测信号的公知的空燃比反馈控制,将理论空燃比作为目标而控制燃料供给量。与此相对,输出空燃比区域A2基本上通过开环控制对燃料供给量进行控制。另外,在输出空燃比区域A2中,越是高速高负载侧,目标空燃比变得越浓。
[0027]在此,在本实施例中,将缸内喷射用燃料喷射阀8作为主燃料喷射阀使用,在包含运转区域A1、A2双方在内的整个区域中,对缸内喷射用燃料喷射阀8进行驱动。与此相对,将进气口喷射用燃料喷射阀41用作在特定的运转条件时辅助性地动作的副燃料喷射阀而安排位置。即,在理论空燃比区域Al中,基本上仅利用作为主燃料喷射阀的缸内喷射用燃料喷射阀8,喷射供给所需的全部量的燃料,作为副燃料喷射阀的进气口喷射用燃料喷射阀41被停止。但是,在每单位时间所需的燃料量较大(换言之,每单位时间的空气量较大)的高速高负载区域中,仅利用缸内喷射用燃料喷射阀8无法供给所需的燃料量,额外需要由进气口喷射用燃料喷射阀41进行的燃料供给。
[0028]图2中由符号L2不出的线表不与作为主燃料喷射阀的缸内喷射用燃料喷射阀8的最大喷射量相对应的运转条件,如图所示,包含了理论空燃比区域Al的整个区域以及输出空燃比区域A2中的低速低负载侧的一部分区域。因此,在这些运转区域中,仅利用缸内喷射用燃料喷射阀8就能够提供所需的燃料量,但在与该线L2相比高速高负载侧,仅利用缸内喷射用燃料喷射阀8时燃料量变得不充分。因此,进行由作为副燃料喷射阀的进气口喷射用燃料喷射阀41进行的额外的燃料喷射,在本实施例中,如切换线L3所示,将进行该进气口喷射用燃料喷射阀41的喷射和停止的切换的边界,设定在上述2条边界线L1、L2的中间。即,切换线L3同理论空燃比区域Al与输出空燃比区域A2之间的边界线LI相比,位于高速高负载侧(即输出空燃比区域A2内),并且同时,为了对缸内喷射用燃料喷射阀8的最大喷射量提供适当的富余,同与最大喷射量相当的边界线L2相比,设定在低速低负载侦U。此外,在实际的控制的基础上,在进气口喷射用燃料喷射阀41的动作的开始时和停止时提供适当的迟滞,但在图2中,为了简化说明,开始时和停止时均作为I条切换线L3而进行图示。
[0029]在与上述切换线L3相比高速高负载侧的区域中,由缸内喷射用燃料喷射阀8供给的燃料量是恒定的,相对于所需燃料量的不足部分从进气口喷射用燃料喷射阀41进行喷射供给。
[0030]图3示出由于驾驶员的加速/减速操作而使内燃机运转条件横穿上述切换线L3,进行进气口喷射用燃料喷射阀41的喷射的开始及停止的情况下的时序图。此外,包含图3在内,各图中的“ GD I ”代表由缸内喷射用燃料喷射阀8进行的缸内喷射,“ MPI ”代表由进气口喷射用燃料喷射阀41进行的进气口喷射。
[0031]该时序图的前半部分示出内燃机的要求扭矩由于驾驶员的加速操作而不断上升的状态,到时间tl为止,内燃机运转条件位于理论空燃比区域Al内。因此,缸内喷射用燃料喷射阀8的喷射量不断增加,但以理论空燃比为I时的燃料增加率保持为I。在时间tl时,横穿图2所示的边界线LI,从理论空燃比区域Al转换至输出空燃比区域A2。因此,在此之后,缸内喷射用燃料喷射阀8的喷射量增加,并且燃料增加率不断逐渐增加。并且,作为在时间t2时横穿切换线L3的结果,开始进行由进气口喷射用燃料喷射阀41进行的燃料喷射。同时,缸内喷射用燃料喷射阀8的喷射量的增加停止。此时,进气口喷射用燃料喷射阀41以最少的喷射量开始进行燃料喷射,但如前所述,燃料喷射阀41具有固有的最小燃料喷射量,因此,在开始后立即至少进行该最小燃料喷射量的燃料供给。因此,如果从该进气口喷射用燃料喷射阀41向进气口 7喷射的燃料到达燃烧室3,则总燃料量阶梯式地增加。
[0032]但是,在如上述所示开始进行进气口喷射用燃料喷射阀41的燃料喷射时,内燃机运转条件位于输出空燃比区域A2内,仅利用缸内喷射用燃料喷射阀8已经成为比理论空燃比更浓的输出空燃比,因此即使总燃料量阶梯式地增加,扭矩增加也几乎不发生。如前所述,在空燃比已经过浓的状态下,发生的扭矩依赖于缸内的空气量,因而虽然利用总燃料量的增加使空燃比变得更浓,由汽化热产生的所谓的燃料冷却作用增大,但扭矩几乎不增加。因此,不会给驾驶员带来扭矩阶差感。
[0033]在图示例子中,从时间t2至时间t3进一步继续加速操作,因此随着要求扭矩的增加,进气口喷射用燃料喷射阀41的喷射量不断增加。
[0034]在时间t3时加速结束,从时间t4起变为减速操作。伴随着该减速操作,从时间t4至时间t5,进气口喷射用燃料喷射阀41的喷射量逐渐减少。缸内喷射用燃料喷射阀8的喷射量恒定。在时间t5时,内燃机运转条件横穿切换线L3,因此由进气口喷射用燃料喷射阀41进行的燃料喷射停止。此时,至少相当于最小燃料喷射量的燃料量仍然阶梯式地减少,但与上述喷射开始时相同地,仅利用缸内喷射用燃料喷射阀8就成为比理论空燃比更浓的输出空燃比,因此扭矩的减少较少,不会给驾驶员带来扭矩阶差感。
[0035]总之,如图3的最下层所示,在利用作为主燃料喷射阀的缸内喷射用燃料喷射阀8进行燃料增加的期间内,执行进气口喷射用燃料喷射阀41的喷射和停止的切换。由此,相对于至少相当于最小燃料喷射量的燃料量的阶梯式的增减,扭矩的敏感度变低,能够抑制扭矩阶差感。
[0036]如上述所示,在上述实施例中,将缸内喷射用燃料喷射阀8作为主燃料喷射阀,在其喷射量变得不充分的高速高负载区域中,利用进气口喷射用燃料喷射阀41对燃料量进行补充,因而对于由增压产生的空气量(进而要求燃料量)的大范围的变化,能够使用容量较小的缸内喷射用燃料喷射阀8,例如空闲时等情况下的喷射量控制变得容易。另外,作为进气口喷射用燃料喷
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