发动机控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于发动机的发动机控制装置，该发动机包括用于直接将燃料喷射到气缸内的缸内喷射阀和用于将燃料喷射到进气口内的端口喷射阀。
【背景技术】
[0002]传统地，具有双燃料喷射模式的发动机已经被提出。具有双燃料喷射模式的发动机将缸内喷射和端口喷射相结合，在缸内喷射中，燃料从缸内喷射阀被直接喷射到气缸内，在端口喷射中，燃料从端口喷射阀被喷射到进气口内。这种发动机采用均质燃烧以将以均匀的浓度分布在气缸内的燃料-空气混合物燃烧，以及分层进气燃烧以将高密度的、非均匀分布的，且在火花塞附近形成分层的燃料-空气混合物燃烧。通常情况下，燃料喷射被控制，以便端口喷射主要在均质燃烧期间被实施，而缸内喷射则主要在分层进气燃烧期间被实施。
[0003]作为示例，专利文献1公开了一种在较低负载下通过缸内喷射产生分层进气燃烧，而在较高负载下通过端口喷射产生均质燃烧的发动机。在进气冲程期间，当负载比用于发起端口喷射的预定负载值低时，该发动机发起缸内喷射，从而确保在缸内喷射供给时燃料足够用于燃烧，即便有些在端口喷射中被供给的燃料会附着在进气管的内壁上。
[0004]相关专利文献
[0005]专利文献1:日本专利特开公开N0.Hei4-237854
【发明内容】
[0006]发明所要解决的技术问题
[0007]—些采用缸内喷射和端口喷射的结合的发动机提供阀重叠期，在阀重叠期期间，进气阀打开的持续时间与进气阀打开的持续时间重叠，目的为提高燃烧气体的扫气效率和吸入空气的充气效率。特别是在进气和排气系统中带有增压器的发动机中，较长的阀重叠期能够提高充气效率，从而导致增强的发动机输出。为了延长这些阀重叠期，用于改变发动机中的进气阀和排气阀的开/闭时期的技术已经被开发，从而依据诸如发动机负载的参数来调整阀重叠期。
[0008]但是，较长的阀重叠期通常会导致叫做串漏的现象，其中，来自进气路径的空气(燃料-空气混合物)直接进入排气路径。这种串漏可以招致发动机输出和排气性能的降低，因为在端口喷射中被供给的燃料通过气缸，并且流向排气路径。当进气被增压器增压时，尤其当发动机在低转速运行的时候，串漏趋向于发生。
[0009]因此，在带有增压器的并进一步配置有可变阀致动机构的采用缸内喷射和端口喷射的结合的发动机中，以期优化相应的燃料喷射时期，燃料喷射比和阀重叠期，从而充分地利用双喷射方案的优点，以及恰当地进行燃料喷射以应对阀重叠期期间发生的串漏问题。
[0010]本实施例是依据上述存在的问题而提出的，目的是提供一种用于采用缸内喷射和端口喷射的结合的发动机的发动机控制装置，其抑制串漏并利用双喷射方案的优点。本发明的目的并不仅限于上述技术目的，并且通过在以下用于实施本发明的模式中所描述的配置所达到的优点和效果的规定，但没有被常规技术所实现的，也被认为是本实施例的其它目的。
[0011]问题的解决方案
[0012](1)这里公开的发动机控制装置是用于具有增压器的发动机的发动机控制装置，该发动机包括用于将燃料喷射到发动机中的气缸内的缸内喷射阀、用于将燃料喷射至气缸的进气口的端口喷射阀、和改变发动机的进气阀和排气阀中的至少一个的开/闭时期的可变阀致动机构。该发动机控制装置包括:喷射控制器，其基于发动机的转速，控制通过缸内喷射阀和通过端口喷射阀的燃料的喷射；和可变阀控制器，其基于转速控制可变阀致动机构。
[0013]可变阀控制器提供用于在第一转速区域将进气阀和排气阀均打开的阀重叠期，而在转速比第一转速区域中的大的第二转速区域中缩短阀重叠期；以及在转速从第一转速区域变速到第二转速区域的期间内，喷射控制器使得燃料通过缸内喷射阀和通过端口喷射阀被喷射，并且将通过端口喷射阀喷射燃料的时期提前。
[0014]特别地，喷射控制器在第一转速区域中和第二转速区域中通过缸内喷射阀实施燃料喷射和通过端口喷射阀实施燃料喷射，并且当转速从第一转速区域变速到第二转速区域时，将用于通过端口喷射阀喷射燃料的时期提前。
[0015]关于与发动机的转速相关的区域，术语“边际速度区域”在这里被定义。边际速度区域被定义为包括第一转速区域和第二转速区域之间的边际转速的转速的区域，或者介于第一和第二转速区域之间的转速区域(间隙)。另外，任何低于第一转速区域的转速和任何高于第二转速区域的转速均不包括在边际速度区域之内。
[0016]上述表达中的“转速变速”是指发动机的转速落入边际速度区域内的情况。据此，这里使用的表达“转速变速”并不总是指仅仅是发动机转速从第一转速区域改变到第二转速区域的情况。
[0017]优选地，第二转速区域包括在边际速度区域内。优选地，第一转速区域的下限值在边际速度区域之外，而第一转速区域的上限值在边际速度区域之内。
[0018](2)优选地，随着转速增加，喷射控制器进一步提前用于通过端口喷射阀喷射燃料的时期。换句话说，随着转速的降低，喷射控制器优选地进一步延迟通过端口喷射阀喷射燃料的时期。术语用于通过端口喷射阀喷射燃料的时期”指的是燃料被喷射的期间的时间。因此，随着转速的增加，喷射控制器优选进一步提前用于通过端口喷射阀发起燃料喷射的时间。
[0019](3)优选地，随着转速的增加，喷射控制器增加要通过端口喷射阀喷射的燃料的量的比例。
[0020](4)优选地，当使得燃料通过端口喷射阀被喷射时，喷射控制器将要通过端口喷射阀喷射的燃料的量与要通过缸内喷射阀喷射的燃料的量的比例设定为1或者更低。
[0021](5)优选地，在转速是在第一转速区域内且等于或小于预定的转速的低转速区域中时，喷射控制器使燃料仅通过缸内喷射阀喷射。
[0022](6)优选地，在第一转速区域中，喷射控制器使燃料分别在进气冲程期间和压缩冲程期间通过缸内喷射阀喷射。
[0023](7)优选地，具有增压器的发动机包括被设置在发动机的排气路径中的排气涡轮，其通过排气流而旋转；以及被设置在发动机的进气路径中的进气涡轮(sic)，进气涡轮通过被耦接到排气涡轮，而随着排气涡轮的转动而转动。优选地，发动机进一步包括被布置在排气路径中的增压压力调节阀，并且可以在向排气涡轮提供排气流的关闭状态和绕过排气涡轮而将排气流排出的开启状态之间转换。在这个配置中，当增压压力调节阀是在关闭状态时，可变阀控制器优选提供用于在第一转速区域将进气阀和排气阀均打开的阀重叠期，而在转速比第一转速区域中的大的第二转速区域中缩短阀重叠期，并且在转速从第一转速区域变速到第二转速区域的期间，喷射控制器优选地使得燃料通过缸内喷射阀和通过端口喷射阀被喷射，并且将用于通过端口喷射阀喷射燃料的时期提前。
[0024]发明的有益效果
[0025]根据这个发动机控制装置，缸内喷射和端口喷射的优点均能够被利用，抑制在阀重叠期的串漏，使得能够提供更高的输出，和提供优异的排气性能。
【附图说明】
[0026]图1是示例根据一个实施例中的发动机控制装置的模块配置，以及该控制装置被应用的发动机的配置的图；
[0027]图2是示例图1中所示的控制装置中的喷射区域控制单元的模块配置的图；
[0028]图3是图解排气阀和进气阀的开启和关闭时期、根据发动机运行模式所选择的燃料喷射模式、以及在这些喷射模式下的燃料喷射时期的示意图；
[0029]图4是依据该控制装置的选择燃料喷射模式的图；
[0030]图5(a)是显示发动机转速与在高负载运行状态下的燃料喷射比的关系图；以及图5(b)是显示端口喷射量与缸内喷射量的比例与力矩之间的关系的图；
[0031 ]图6是端口喷射起始时间对于发动机转速被设定的图；
[0032]图7是示例发动机控制装置中的喷射区域控制的控制过程的流程图；
[0033]图8是示例发动机控制装置中的增压控制的控制过程的流程图；
[0034]图9是示例发动机控制装置中的阀重叠期控制的控制过程的流程图。
【具体实施方式】
[0035]下文中将参考附图描述实施例。需要注意的是，以下描述的实施例仅仅是示例性的，并不旨在排除没有明确地在以下的实施例中被描述的技术的各种变形和应用。
[0036][1.设备配置]
[0037][1-1.发动机]
[0038]本实施例的发动机控制装置应用于被设置在如图1所示的车辆中的汽油发动机10 (在下文中简称为“发动机10”)。发动机10是四冲程循环发动机，其具有采用端口喷射和缸内喷射的组合的燃料喷射系统，并具有利用排气压力的增压系统。图1显示被设置在多气缸发动机10中的多个气缸20中的一个。气缸20带有活塞19，以便在其中是可滑动的，并且通过活塞19的往复运动经由连接杆被转换为曲轴21的旋转运动。
[0039]在每个气缸20的顶部，布置有进气口 17和排气口 18。进气阀27被布置于进气口 17的开口部，排气阀28被布置于排气口 18的开口部。在进气口 17和排气口 18之间，布置有火花塞22，以使得火花塞22的尖端朝向燃烧室突出。通过发动机控制装置1控制何时点燃火花塞22，这将在后面的部分进行描述。
[0040]进气阀27和排气阀28的上端分别连接到可变阀致动机构40中的摇臂35和37，并且响应于摇臂35和37各自的摆动运动，独立地垂直往复运动。在摇臂35和37的另一端，还分别布置有通过各自的凸轮轴枢转的凸轮36和38。摇臂35和37的摆动图案由凸轮36和38的外形(凸轮轮廓)定义。通过可变阀致动机构40，进气阀27和排气阀28的阀升程与阀时期通过发动机控制装置1控制。
[0041][1-2.燃料喷射系统]
[0042]作为用于将燃料提供给气缸20的喷射器，用于将燃料直接喷射到气缸20内的缸内喷射阀(直喷式喷射器)11，和用于将燃料喷射到进气口 17内的端口喷射阀(口喷射式喷射器)12被设置。依据发动机10的运行状态，两种类型的燃料喷射被选择或结合，以产生均质燃烧来将以均匀浓度分布在气缸20内的燃料-空气混合物燃烧，以及分层进气燃烧来将高浓度的、不均匀分布的、和在火花塞22附近形成分层的燃料-空气混合物燃烧。
[0043]端口喷射主要在均质燃烧期间被实施，而缸内喷射则主要在分层进气燃烧期间被实施。然而，需要注意的是，当燃料从缸内喷射阀11被喷射出的同时，可以产生均质燃烧。由于燃料在气缸20内气化时潜热被吸收，因而通过缸内喷射产生的均质燃烧通常会提供充气效率的增加。燃烧温度的降低对抑制撞击也有好处。
[0044]自缸内喷射阀11喷射的燃料通过气缸20内产生的分层气流例如被引导至火花塞22的附近，且不均匀地分布在吸入空气中。反之，自端口喷射阀22喷射的燃料例如在进气口 17内雾化，并且在与进气空气均匀混合后被导入到气缸20。
[0045]这两种类型的喷射阀11和12也可以被配置在被设置在发动机10中的其他气缸(未示出)中。要从缸内喷射阀11和端口喷射阀12喷射的燃料的量，以及燃料要被喷射的时期，通过发动机控制装置1控制。例如，响应于从发动机控制装置1传送到喷射阀11和12的各自的控制脉冲信号，喷射阀11和12各自的喷射口被打开与控制脉冲信号对应的持续时间。在该配置下，要被喷射的燃料的量(燃料喷射量)依据脉冲控制信号的幅度(驱动脉冲宽度)被控制，并且相应的喷射要被发起的时间(喷射开始时间)对应于控制脉冲信号被传递的时间。
[0046]缸内喷射阀11通过高压燃料供应路径13A连接到高压栗14A。端口喷射阀12通过低压燃料供应路径13B连接到低压栗14B。燃料以比给端口喷射阀12的燃料的压力高的压力被供应给缸内喷射阀11。高压栗14A和低压栗14B为用于栗送燃料的机械可变流量栗。栗14A和14B利用供给自发动机10或电动机的动力运行，以将燃料箱15中存储的燃料分别排出至供应路径13A和13B。从栗14A和14B排出的各自的燃料的量和压