专利名称：内燃机的控制装置和控制方法
技术领域：
本发明涉及应用于将燃烧室内分为内部EGR (Exhaust Gas Recirculation :废气再循环)气体层和可燃层进行分层燃烧的内燃机的控制装置和控制方法。
背景技术：
以往,如在日本特开2008 — 255866号公报所公开那样,存在这样的内燃机将燃烧室内分为内部EGR气体层和可燃层，以进行使所述可燃层着火燃烧的分层燃烧。在所述内燃机中，在排气行程中，将内部EGR气体导入到第I进气门的上游侧的第I进气口。然后，在进气行程中，将第I进气口的内部EGR气体经由所述第I进气门导入到燃烧室内，并将第2进气门的上游侧的第2进气口内的新气导入到燃烧室内，在燃烧室内形成内部EGR气体层和可燃层。 另外，以往，设置在导入内部EGR气体的第I进气口处的第I进气门在进气行程的中期关闭。因此，经由第I进气口的进气导入在进气行程的中途中断。其结果是，燃烧室内的气体流动减弱，存在不能充分促进新气和燃料的混合的问题。这里，如果加强气体流动，则能促进新气和燃料的混合，然而当加强气体流动时，燃料容易混入到内部EGR气体，不能充分增加内部EGR气体的量。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种在通过加强气体流动来促进新气和燃料的混合的同时、能够抑制燃料混入到内部EGR气体中的内燃机的控制装置和控制方法。为了达到上述目的，本发明涉及的内燃机的控制装置是应用于内燃机的控制装置，所述内燃机具有设置在各燃烧室的第I进气门和第2进气门；设置在进气口处并朝向所述第I进气门和第2进气门分别喷射燃料的燃料喷射装置；以及可变气门传动机构，其将所述第I进气门的配气正时和所述第2进气门的配气正时变更为相互不同的配气正时，所述控制装置的特征在于，将所述第I进气门的开启时刻设定在上止点前，将所述第2进气门的开启时刻设定在上止点以后，并且，将所述第I进气门的关闭时刻和所述第2进气门的关闭时刻都设定早下止点以后，另一方面，在所述配气正时的设定状态下，将所述燃料喷射装置进行的朝向所述第I进气门的燃料喷射的开始正时设定为滞后于上止点的时刻。并且，本发明涉及的内燃机的控制方法是应用于内燃机的控制方法，所述内燃机具有设置在各燃烧室的第I进气门和第2进气门；设置在进气口处并朝向所述第I进气门和第2进气门分别喷射燃料的燃料喷射装置；以及可变气门传动机构，其将所述第I进气门的配气正时和所述第2进气门的配气正时变更为相互不同的配气正时，所述控制方法的特征在于，所述控制方法包括以下步骤将所述第I进气门的开启时刻设定在上止点之前；
将所述第2进气门的开启时刻设定在上止点以后；将所述第I进气门的关闭时刻和所述第2进气门的关闭时刻都设定在下止点以后；以及在所述配气正时的设定状态下，将所述燃料喷射装置进行的朝向所述第I进气门的燃料喷射的开始正时设定为滞后于上止点的时刻。本发明的其他目的和特征可参照附图并根据下文的描述来进行理解。
图I是本发明的实施方式中的发动机的结构图。图2是示出本发明的实施方式中的可变气门传动机构的特性的线图。图3是示出本发明的实施方式中的可变气门传动机构的特性的线图。图4是示出本发明的实施方式中的可变气门传动机构的控制概要的图。图5是示出本发明的实施方式中的燃料喷射装置的图。图6是示出本发明的实施方式中的配气正时和喷射正时的图。图7是示出本发明的实施方式中的喷射正时的运算处理的流程图。图8是示出本发明的实施方式中的燃料喷射装置的图。图9是示出本发明的实施方式中的喷射正时的运算处理的流程图。图10是示出本发明的实施方式中的配气正时和喷射正时的图。图11是不出本发明的实施方式中的配气正时、喷射正时以及燃料喷射量的图。图12是示出本发明的实施方式中的燃料喷射量的比率的运算处理的流程图。
具体实施例方式图I是示出应用本发明涉及的控制装置的车辆用的发动机系统的图。图I所示的发动机101是直列型多缸内燃机，然而可以是V型和水平对置型等的内燃机。在用于将空气导入到发动机101的各气缸内的进气管102设置有检测发动机101的吸入空气流量QA的吸入空气量传感器103。作为吸入空气量传感器103，可使用例如检测进气的质量流量的热线式流量计等。在各燃烧室104设置有对燃烧室104的进气口进行开闭的第I进气门105a和第2进气门105b。并且，在进气管102的靠进气门105a、105b上游侧的进气口部，按各气缸分别设置燃料喷射阀106。从燃料喷射阀106喷射的燃料经由进气门105a、105b与空气一起被吸入到燃烧室104内。燃烧室内的燃料通过火花塞107的火花点火进行着火燃烧。然后，燃烧产生的压力将活塞108向曲轴109下推，从而驱动曲轴109旋转。并且，在各燃烧室104设有对燃烧室104的排气口进行开闭的第I排气门I IOa和第2排气门110b，该排气门IlOaUlOb开启而将废气排出到排气管111。在排气管111设置有具有三元催化剂等的催化转换器112。催化转换器112对废气进行净化。如前所述，发动机101的每个气缸具有2个进气门105a、105b和2个排气门110a、110b。靠第I进气门105a上游侧的第I进气口 113a和靠第2进气门105b上游侧的第2进气口 113b合流而与进气管102连接。进气门105a、105b和排气门110a、IlOb伴随由曲轴109驱动着旋转的进气凸轮轴和排气凸轮轴的旋转而进行动作。2个排气门IlOaUlOb在一定的配气正时进行开启动作。另一方面，2个进气门105a、105b的配气正时通过可变气门传动机构114a、114b可变。第I可变气门传动机构114a是如下这样的公知机构通过使进气凸轮轴相对于曲轴109的旋转相位变化，从而使进气门105a、105b的气门工作角的相位连续地变化。并且，第2可变气门传动机构114b是如下这样的机构不使第I进气门105a的配气正时变化，而使第2进气门105b的配气正时可变。借助该第2可变气门传动机构114b能够使第2进气门105b的配气正时从与第I进气门105a相同的正时变化为与第I进气门 105a不同的正时。作为第2可变气门传动机构114b,可使用在日本特开2008 — 255866号公报、日本特开2009 - 197597号公报等公开的机构。在日本特开2008 - 255866号公报中公开了如下机构通过使控制轴的角度变化而使进气门的最大气门升程量与气门工作角(valve operation angle)—起连续地可变的机构；和将用于驱动进气门的凸轮切换为工作角大的凸轮和工作角小的凸轮中的任一方的机构。在日本特开2009 - 197597号公报中公开了具有针对I个气门设置多个的凸轮鼻、和将多个凸轮鼻中的任一方的驱动力传递到气门的装置的机构。这里，在作为第2可变气门传动机构114b使用切换凸轮的机构的情况下，如图2所示，在选择大工作角凸轮时，第I进气门105a和第2进气门105b的气门升程量和气门工作角大致相等，在选择小工作角凸轮时，第2进气门105b的气门升程量和气门工作角被设定成小于第I进气门105a的气门升程量和气门工作角。这里，在作为第2可变气门传动机构114b使用可使最大气门升程量连续地变化的机构的情况下，如图3所示，在第2进气门105b的最大气门升程量和气门工作角的可变范围内，包含与第I进气门105a的气门升程量和气门工作角相同的最大气门升程量和气门工作角、以及在选择所述工作角小的凸轮时的最大气门升程量和气门工作角。并且，在各火花塞107上直接安装有向火花塞107供给点火能量的点火模块116。点火模块116具有点火线圈和控制向点火线圈的通电的功率晶体管。控制装置201具有计算机，输入来自各种传感器和开关的信号，根据预先存储的程序进行运算处理。然后，控制装置201输出燃料喷射阀106、可变气门传动机构114a、114b、点火模块116等的操作量。控制装置201除了输入吸入空气量传感器103的输出信号以外，还输入来自以下部件等的信号输出曲轴109的旋转角信号POS的曲轴角传感器203 ;检测油门踏板207的开度ACC的油门开度传感器206 ;输出进气凸轮轴的旋转角信号CAM的凸轮角传感器204 ；检测发动机101的冷却水的温度TW的水温传感器208 ;根据废气中的氧浓度检测空燃比AF的空燃比传感器209等，并且，控制装置201输入发动机101的运转和停止的主开关即点火开关205的信号。这里，根据图4概略说明控制装置201的可变气门传动机构114a、114b的控制。
控制装置201根据发动机101的负载、转速、温度等各种运转条件，设定适于各运转条件的进气门105a、105b的配气正时，将可变气门传动机构114a、114b控制为达到该配气正时。例如如图4所示，将发动机101的运转条件分为实现燃料消耗率提高的低负载区域、实现爆震抑制的高负载区域、实现废气净化的预热运转时、实现发动机输出提高的加速运转时等情况，分别设定进气门105a、105b的配气正时目标值。实现燃料消耗率提高的运转条件是要求与输出相比使燃料消耗率的性能优先的低旋转且低负载的运转条件。在实现该燃料消耗率改善的运转条件中，控制装置201借助第I可变气门传动机构114a使进气凸轮轴的旋转相位提前，并借助第2可变气门传动机构114a使第2进气门105b的气门工作角小于第I进气门105a的气门工作角。由此，将第I进气门105a的开启时刻IVO设定在上止点TDC之前，将第2进气门105b的开启时刻IVO设定在上止点TDC之后，将第I进气门105a的关闭时刻IVC和第2进气门105b的关闭时刻IVC设定为下止点BDC之后的大致相同时刻，通过分层燃烧实现燃料消耗率提高。这里，作为一例，将第I进气门105a的开启时刻IVO设定为BTDC8deg，将第2进气门105b的开启·时刻IVO设定为ATDC36deg，将第I进气门105a的关闭时刻IVC和第2进气门105b的关闭时刻IVC设定为ABDC40deg。并且，实现爆震抑制的条件是容易发生爆震的预热后的高负载侧的运转条件。在该实现爆震抑制的条件中，控制装置201在使进气门105a、105b的气门工作角保持与实现燃料消耗率提高的条件的情况同等的状态下，借助第I可变气门传动机构114a使进气凸轮轴的旋转相位滞后。然后，使进气门105a、105b的配气正时比实现燃料消耗率提高的条件的情况滞后，将第I进气门105的开启时刻IVO设定在上止点附近。由此，内部EGR气体的量减少，而且，通过加强气体流动而使燃烧速度加快，实现爆震抑制。并且，实现废气净化的条件是要求使催化转换器112的温度迅速升温到活性温度的、发动机101的预热运转时。在该预热运转时，控制装置201设定为与实现爆震抑制的条件的情况相同的配气正时。由此，能够在更加滞后的点火正时进行点火，通过使点火正时滞后来提高废气温度，促进催化转换器112的活性。并且，实现发动机输出提高的条件是与燃料消耗率性能相比要求发动机输出的加速运转时和中高负载区域等的运转条件。在实现该发动机输出提高的条件中，控制装置201在将第I可变气门传动机构114a的进气凸轮轴的旋转相位保持为与抑制爆震的条件的情况和实现废气净化的条件的情况同等的状态下，借助第2可变气门传动机构114b将第2进气门105b的气门工作角设定为与第I进气门105a的气门工作角相同。然后，将进气门105a、105b的开启时刻IVO都设定在上止点附近，将进气门105a、105b的关闭时刻IVC都设定为下止点以后的大致相同时刻。由此，可提高新气的填充效率，可进行均匀燃烧。接下来，详细说明前述的实现燃料消耗率提高的条件中的、控制装置201对配气正时的控制和对燃料喷射的控制。首先，如图5所示，发动机101在进气管102处具备由每个气缸各一个的燃料喷射阀106构成的燃料喷射装置，根据图6说明该燃料喷射阀106向朝向第I进气门105a的方向和朝向第2进气门105b的方向这两个方向喷射燃料的情况下的控制。在实现所述燃料消耗率提高的条件下，如上所述，控制装置201将第I进气门105a的开启时刻IVO设定在上止点之前，将第2进气门105b的开启时刻IVO设定在上止点TDC之后，另一方面，将第I进气门105a的关闭时刻IVC和第2进气门105b的关闭时刻IVC设定在下止点BDC之后的大致相同时刻。另外，排气门IlOaUlOb的关闭时刻EVC设定在上止点附近，排气门IlOaUlOb的开启时刻EVO设定在下止点附近。作为一例，将排气门IlOaUlOb的关闭时刻EVC设定为ATDC23deg，将排气门IlOaUlOb的开启时刻EVO设定为BBDC5deg。由此，第I进气门105a在活塞上升中的排气行程中开启，当第I进气门105a在活塞上升中开启时，燃烧室内的燃烧后的气体回吹到靠第I进气门105a上游的第I进气口113a。然后，在第I进气门105a的开启状态下，在活塞到达上止点TDC之前，回吹到第I进气口 113a的气体由于活塞转而下降并切换到进气行程而被吸入到燃烧室104内。继相关的内部EGR气体吸入后，新气经由第I进气门105a被吸入到燃烧室104内。 另一方面，第2进气门105b在活塞上升中的排气行程中不开启，而在活塞到达上止点TDC之后的进气行程中开启，因而不发生燃烧气体向靠第2进气门105b上游侧的第2进气口 113b回吹的情况。这里，由于第I进气门105a和第2进气门105b根据相位差开启，因而在燃烧室104内产生涡流。然后，由于进气门105a、105b双方保持开启状态直到下止点BDC以后，因而，在开启初期产生的涡流在进气行程中持续，燃烧室104内的涡流得到强化。其结果是，燃烧室104内的平均流速增加，燃烧室104内的气体的动能增大，可促进新气和燃料的混合。另外，在内部EGR气体向燃烧室104内的导入刚刚大致完成之后的、进气行程的中途，若关闭第I进气门105a，则涡流变弱。与此相对，如果根据相位差开启进气门105a、105b、并使双方的开启状态持续直到下止点BDC后，则实现涡流的加强。不过，当加强燃烧室内的气体流动时，燃料容易混入内部EGR气体内，由此使得燃料稳定度下降，因而不能充分增加内部EGR气体的量。因此，控制装置201将燃料喷射阀106的喷射开始正时设定为如下这样的正时在回吹到第I进气口 113a的气体经由第I进气门105a被吸入到燃烧室104内之后、且从燃料喷射阀106向新气中喷射燃料的正时。即，在活塞刚刚转而下降之后的进气行程初期，内部EGR气体经由第I进气门105a被吸入到燃烧室内，所以，若在此时进行燃料喷射阀106的燃料喷射，则燃料会混入到内部EGR气体内。因此，在经过内部EGR气体的吸入期间即进气行程的初期之后，开始燃料喷射阀106的燃料喷射，以便在来自燃料喷射阀106的燃料喷雾到达第I进气门105a的时刻，内部EGR气体已被吸入到燃烧室104内。由此，可抑制燃料混入到内部EGR气体中，因而可使第I进气门105a的开启时刻IVO进一步提前来增大内部EGR气体的量。并且，气体流动得到加强，促进了新气和燃料的混合，因而改善了混合气的均匀度，可改善燃料消耗率。这里，从上止点TDC到燃料喷射阀106的燃料喷射开始的滞后期间可预先设定为固定的时间或固定的曲轴角度。不过，回吹到第I进气口 113a的内部EGR气体的量越多，回吹气体被吸入到燃烧室内所需要的时间就越长。因此，如果将从上止点TDC到喷射开始正时的滞后期间设定成即便在回吹气体量多的情况下燃料也不会混入到内部EGR气体中，则当回吹气体量少时，喷射开始正时会过度滞后。其结果是，燃料的汽化时间变短，并且，燃烧混合气的均匀度下降，燃烧稳定性下降。因此，按照图7的流程图说明将从上止点TDC到喷射开始正时的滞后期间设定成能够根据回吹气体量改变的处理。图7的流程图示出控制装置201每隔一定时间执行的喷射开始的滞后时间的设定处理。首先，在步骤SI中，进行针对第I进气口 113a的回吹气体量Wm (cc)的运算。回吹气体量Wm的运算可使用例如日本特开2004 — 044548号公报公开的推定方法来进行。具体地说，根据第I进气门105a的各曲轴角的气门升程量和第I进气门105b的 开启时刻IV0，运算气门重叠时的第I进气门105a的气门开口面积AWm。然后，根据该气门开口面积AWm计算气门重叠时的基本回吹气体量WmO。这里，气门开口面积AWm越大，基本回吹气体量WmO就为更大的值。然后，针对该基本回吹气体量WmO，实施与此时的进气压力或发动机转速对应的修正，计算回吹气体量Wm。关于与进气压力对应的修正，第I进气门105a的上游侧压力即进气管压越高，将回吹气体量Wm修正得越小。并且，发动机转速Ne越高，将回吹气体量Wm修正得越小。在下一步骤S2中，根据在步骤SI求出的回吹气体量Wm，运算回吹气体被吸入到燃烧室内所需要的时间TD (ms)。当设I个气缸的气缸容积为VOL (cc)，并设I个进气循环的时间为Tl (ms)时，根据下式计算所述时间TD。TD = (Wm / VOL) XTl这里，I个进气循环的时间Tl (ms)是根据发动机转速Ne (rpm),并根据下式计算出来的。Tl = (60X1000) / Ne / 2并且，I个气缸的气缸容积VOL (cc)是根据气缸孔径和活塞行程，并根据下式计算出来的。VOL =(孔径 /2) 2X X 行程在步骤S3中，将燃料喷射阀106的喷射开始正时设定为从开始向燃烧室104吸入回吹气体的上止点TDC经过了所述时间TD的时刻。另外，由于存在从燃料喷射阀106喷射的燃料到达进气门105为止的输送时间，因而可与该输送时间相应地修正所述时间TD。不过，由于燃料的输送时间是较短的时间，因而，如果根据时间TD确定喷射开始正时，就能充分抑制燃料向内部EGR气体混合。并且，可针对根据发动机负载和发动机转速划分出的各运转区域，设定存储有将此时的回吹气体量Wm估计在内的时间TD的映射图，并可从该映射图中检索到对应于此时的发动机负载和发动机转速所存储的时间TD。如上所述，当回吹气体量Wm多时，回吹气体被吸入到燃烧室为止的时间变长，对应于此，使燃料喷射阀106的喷射开始正时进一步滞后。由此，可在抑制从燃料喷射阀106喷射的燃料混入到内部EGR气体中的同时，将燃料喷射阀106的喷射开始正时设定为尽可能早的时刻。进而，只要能将燃料喷射阀106的喷射开始正时设定为尽可能早的时刻，就能延长燃料喷雾的汽化时间，并且可促进燃料混合气的均匀化，可提高燃料稳定性。另外，如图8所示，发动机101具有由向第I进气门105a喷射燃料的第I燃料喷射阀106a和向第2进气门105b喷射燃料的第2燃料喷射阀106b构成的燃料喷射装置，在该发动机101中，如上所述，可设定进气门105a、105b的配气正时，而且可设定向第I进气门105a喷射燃料的喷射开始正时。在具有第I燃料喷射阀106a和第2燃料喷射阀106b的情况下，对于向第I进气门105a喷射燃料的第I燃料喷射阀106a，要求在内部EGR气体被吸入到燃烧室内之后使第I燃料喷射阀106a开始燃料喷射，以便提高燃烧性。另一方面，对于向不发生回吹的第2进气门105b喷射燃料的第2燃料喷射阀106b，无需在与第I燃料喷射阀106a相同的时刻喷射燃料。因此，在具有第I燃料喷射阀106a和第2燃料喷射阀106b的发动机101中，控制装置201可按照图9的流程图分别设定第I燃料喷射阀106a的喷射开始正时和第2燃料 喷射阀106b的喷射开始正时。图9的流程图示出控制装置201每隔一定时间执行的喷射开始正时设定处理。在步骤Sll中，与步骤SI—样，运算回吹气体量Wm (cc)，在步骤S12中，与步骤S2 一样，运算回吹气体吸入到燃烧室104内所需要的时间TD (ms)。在步骤S13中，运算第2燃料喷射阀106b的喷射开始正时IT2。如上所述，第2燃料喷射阀106b的喷射开始正时IT2可设定为与第I燃料喷射阀106a的喷射开始正时ITl不同的时刻。并且，即使在比第I燃料喷射阀106a的喷射开始正时ITl早的时刻开始第2燃料喷射阀106b的燃料喷射，也能抑制燃料混入到内部EGR气体。因此，对于第2燃料喷射阀106b的喷射开始正时IT2，可设定为能充分确保燃料的汽化时间、而且能将燃料与经由第2进气门105b吸入到燃烧室内的新气均匀混合的时刻。具体地说，例如如图10所示，将第2进气门105b的开启时刻IVO设为第2燃料喷射阀106b的喷射开始正时IT2。这样，如果与第2进气门105b的开启时刻IVO同步地开始第2燃料喷射阀106b的喷射，则当经由第2进气门105b吸入到燃烧室内的气体流动较强时可使第2燃料喷射阀106b喷射燃料。由此，可实现燃料混合气的均匀化，并且可充分确保燃烧室内的燃料喷雾的汽化时间。不过，第2燃料喷射阀106b的喷射开始正时IT2不限定于第2进气门105b的开启时刻IV0，例如可以设定在第2进气门105b的开启时刻IVO之前。在步骤S14中，与步骤S3 —样，将第I燃料喷射阀106a的喷射开始正时ITl设定为从开始向燃烧室吸入回吹气体的上止点TDC经过了所述时间TD的时刻。在图10所示的例子中，将第I燃料喷射阀106a的喷射脉宽和第2燃料喷射阀106b的喷射脉宽设定为相等。即，使对应于吸入到燃烧室104的新气量所要求的燃料量的一半从第I燃料喷射阀106a喷射，使剩余的一半从第2燃料喷射阀106b喷射。不过，内部EGR气体和新气经由第I进气门105a被吸入到燃烧室104内，与此相对，新气经由第2进气门105b被吸入到燃烧室104内，通过第2进气门105b的新气的量比通过第I进气门105a的新气的量多。因此，为了形成均匀的可燃混合气，如图11所示，可使第2燃料喷射阀106b喷射的燃料量比第I燃料喷射阀106a喷射的燃料量多。这里，可将第I燃料喷射阀106a的燃料喷射量和第2燃料喷射阀106b的燃料喷射量的比率固定为预先设定的一定值，可按照所述比率使第I燃料喷射阀106a和第2燃料喷射阀106b分别分担与新气量对应的燃料量进行喷射。并且，通过第I进气门105a的新气量随着内部EGR气体的量而变化，对应于此，可将第I燃料喷射阀106a的燃料喷射量和第2燃料喷射阀106b的燃料喷射量的比率设定为可变。图12的流程图示出控制装置201每隔一定时间执行的喷射量比率设定处理。在步骤S21中，根据吸入空气量传感器103的信号运算吸入空气量Qa。在步骤S22中，根据吸入空气量Qa、发动机转速Ne等运算燃料喷射量Tp。 在步骤S23中，与所述步骤SI —样，运算回吹气体量Wm。在步骤S24中，运算经由第I进气门105a吸入到燃烧室104的新气量和经由第2进气门105b吸入到燃烧室104的新气量的比率。这里，新气和回吹气体经由第I进气门105a吸入到燃烧室104，该新气和回吹气体的总量与经由第2进气门105a吸入到燃烧室104的新气量大致相等。S卩，在将经由第I进气门105a吸入的新气量设为Qal、将经由第2进气门105b吸入的新气量设为Qa2时，Qa + Wm是吸入到燃烧室内的气体的总量，由于该总量的一半与经由第2进气门105b吸入的新气量Qa2大致相同，因而新气量Qa2被求出为Qa2 = (Qa + Wm)/2。另一方面，由于Qa2 = Qal + Wm,因而新气量Qal被求出为Qal = Qa2 — Wm =(Qa+ Wm)/2—Wm，新气量的比率为 Qal Qa2 = (Qa + Wm) /2 - Wm (Qa + Wm)/2。由于只要以与所述新气量的比率对应的比率从第I燃料喷射阀106a和第2燃料喷射阀106b喷射燃料即可，因而在下一步骤S25中，根据所述新气量比率，运算从第I燃料喷射阀106a喷射的燃料喷射量Tpl和从第2燃料喷射阀106b喷射的燃料喷射量Tp2。即，按照Tp = Tpl + Τρ2，且 Tpl Tp2 = Qal Qa2，运算各喷射量 Tpl、Τρ2 而得到Tpl = Tp X Qal/Qa、Tp2 = TpXQa2/Qa。如上所述，如果对应于通过各进气门105a、105b的新气量的差异量，分别设定燃料喷射阀106a、106b各自的燃料喷射量，则喷射针对通过各进气门105a、105b的新气可形成目标空燃比的量的燃料，可形成目标空燃比的均匀的可燃混合气，可提高燃烧稳定性。另外，在设置第I燃料喷射阀106a和第2燃料喷射阀106b的情况下，可使这些燃料喷射阀106a、106b在进气管12的上下游方向分开设置。并且，作为进气门105a、105b，可使用借助电磁铁的磁吸引力进行动作的电磁驱动阀。并且，在具有第I燃料喷射阀106a和第2燃料喷射阀106b的发动机101中，可根据回吹的内部EGR气体的量设定从第2燃料喷射阀106b的喷射开始正时到第I燃料喷射阀106a的喷射开始正时的滞后时间，可从开始第2燃料喷射阀106b的喷射起经过所述滞后时间之后开始第I燃料喷射阀106a的喷射。因此，第I燃料喷射阀106a的喷射开始正时的基准位置不限定于上止点。并且，可将第2燃料喷射阀106a的燃料喷射分为第2进气门105b的开启前和开启后这2次进行，或者可在第2进气门105b开启后分多次进行。并且，可设置向第I进气门105a和第2进气门105b双方喷射燃料的双向燃料喷射阀、和向第2进气门105b喷射燃料的单向燃料喷射阀，可使与通过第I进气门105a的新气量对应的燃料从双向燃料喷射阀喷射，与通过第2进气门105b的新气量对应的燃料可通过来自双向燃料喷射阀的喷射和来自单向燃料喷射阀的喷射的合计获得。并且，第I燃料喷射阀106a和第2燃料喷射阀106b可以是相同的喷雾特性，可使用喷雾角、喷雾粒径等不同的燃料喷射阀，并且，可使针对第I燃料喷射阀106a的燃料供给压力与针对第2燃料喷射阀106b的燃料供给压力不同。并且，可将第I进气门105a的关闭时刻和第2进气门105b的关闭时刻设定为下止点以后的不同时刻，例如，可将第I进气门105a的开启时刻和第2进气门105b的开启时刻设定为相同，并使第I进气门105a的关闭时刻IVC比第2进气门105b的关闭时刻IVC 早。将2011年7月21日提交的日本专利申请No. 2011 — 160142的全部内容作为参
考引用于此。虽然在本发明中仅对所选的实施方式进行了说明，但是显然本领域技术人员可以根据这些公开内容在不脱离权利要求书所界定的本发明的范围内进行各种变更和修改。并且，本发明的实施方式中的上述内容仅用于进行说明解释，并不用来限定由权利要求书及其等同物所界定的本发明。
权利要求
1.一种应用于内燃机的控制装置，所述内燃机具有设置在各燃烧室的第I进气门和第2进气门；设置在进气口处以朝向所述第I进气门和第2进气门分别喷射燃料的燃料喷射装置；以及可变气门传动机构，其将所述第I进气门的配气正时和所述第2进气门的配气正时变更为相互不同的配气正时，所述控制装置的特征在于， 将所述第I进气门的开启时刻设定在上止点之前，将所述第2进气门的开启时刻设定在上止点以后，并且，将所述第I进气门的关闭时刻和所述第2进气门的关闭时刻都设定在下止点以后，另一方面， 在所述配气正时的设定状态下，将所述燃料喷射装置进行的朝向所述第I进气门的燃料喷射的开始正时设定为滞后于上止点的时刻。
2.根据权利要求I所述的内燃机的控制装置，其特征在于， 将朝向所述第I进气门的燃料喷射的开始正时设定为经由所述第I进气门回吹到进气口侧的气体量越多，就越滞后于上止点的正时。
3.根据权利要求2所述的内燃机的控制装置，其特征在于， 根据所述第I进气门的开启时刻、内燃机的进气压力以及内燃机的转速，推定经由所述第I进气门回吹到进气口侧的气体量。
4.根据权利要求I所述的内燃机的控制装置，其特征在于， 所述燃料喷射装置包括朝向所述第I进气门喷射燃料的第I燃料喷射阀；和朝向所述第2进气门喷射燃料的第2燃料喷射阀， 将所述第I燃料喷射阀的燃料喷射的开始正时设定为比上止点滞后的时刻，并将所述第2燃料喷射阀的燃料喷射的开始正时设定在所述第I燃料喷射阀的燃料喷射的开始正时之前。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于， 所述燃料喷射装置包括朝向所述第I进气门喷射燃料的第I燃料喷射阀；和朝向所述第2进气门喷射燃料的第2燃料喷射阀， 将所述第I燃料喷射阀的燃料喷射量设定为比所述第2燃料喷射阀的燃料喷射量少。
6.根据权利要求5所述的内燃机的控制装置，其特征在于， 经由所述第I进气门回吹到进气口侧的气体量越多，将所述第I燃料喷射阀的燃料喷射量设定得越少。
7.根据权利要求5所述的内燃机的控制装置，其特征在于， 按照经由所述第I进气门被抽吸到燃烧室内的新气的量与经由所述第2进气门被抽吸到所述燃烧室内的新气的量的比率，设定所述第I燃料喷射阀的燃料喷射量和所述第2燃料喷射阀的燃料喷射量。
8.根据权利要求I至4中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于， 在所述内燃机的低旋转且低负载的区域，将所述第I进气门的开启时刻设定在上止点之前，将所述第2进气门的开启时刻设定在上止点以后，并且，将所述第I进气门的关闭时刻和所述第2进气门的关闭时刻都设定在下止点以后。
9.根据权利要求I至4中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于， 将所述第I进气门的关闭时刻和所述第2进气门的关闭时刻设定在下止点以后的相同时刻。
10.根据权利要求I至3中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于， 所述燃料喷射装置具有燃料喷射阀，所述燃料喷射阀向朝向所述第I进气门的方向、和朝向所述第2进气门的方向这2个方向喷射燃料。
11.一种应用于内燃机的控制 方法，所述内燃机具有设置在各燃烧室的第I进气门和第2进气门；设置在进气口处以朝向所述第I进气门和第2进气门分别喷射燃料的燃料喷射装置；以及可变气门传动机构，其将所述第I进气门的配气正时和所述第2进气门的配气正时变更为相互不同的配气正时，所述控制方法的特征在于， 所述控制方法包括以下步骤 将所述第I进气门的开启时刻设定在上止点之前； 将所述第2进气门的开启时刻设定在上止点以后； 将所述第I进气门的关闭时刻和所述第2进气门的关闭时刻都设定在下止点以后；以及 在所述配气正时的设定状态下，将所述燃料喷射装置进行的朝向所述第I进气门的燃料喷射的开始正时设定为滞后于上止点的时刻。
12.根据权利要求11所述的内燃机的控制方法，其特征在于， 设定所述燃料喷射的开始正时的步骤如下 将朝向所述第I进气门的燃料喷射的开始正时设定为经由所述第I进气门回吹到进气口侧的气体量越多，就越滞后于上止点的正时。
13.根据权利要求12所述的内燃机的控制方法，其特征在于， 所述控制方法还包括以下步骤根据所述第I进气门的开启时刻、内燃机的进气压力、以及内燃机的转速，推定经由所述第I进气门回吹到进气口侧的气体量。
14.根据权利要求11所述的内燃机的控制方法，其特征在于， 所述燃料喷射装置包括朝向所述第I进气门喷射燃料的第I燃料喷射阀(106a);和朝向所述第2进气门喷射燃料的第2燃料喷射阀， 设定所述燃料喷射的开始正时的步骤如下 将所述第I燃料喷射阀的燃料喷射的开始正时设定在比上止点滞后的时刻，并将所述第2燃料喷射阀的燃料喷射的开始正时设定在所述第I燃料喷射阀的燃料喷射的开始正时之前。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的内燃机的控制方法，其特征在于， 所述燃料喷射装置包括朝向所述第I进气门喷射燃料的第I燃料喷射阀；和朝向所述第2进气门喷射燃料的第2燃料喷射阀， 所述控制方法还包括以下步骤将所述第I燃料喷射阀的燃料喷射量设定为比所述第2燃料喷射阀的燃料喷射量少。
16.根据权利要求15所述的内燃机的控制方法，其特征在于， 设定所述燃料喷射量的步骤包括以下步骤经由所述第I进气门回吹到进气口侧的气体量越多，将所述第I燃料喷射阀的燃料喷射量设定得越少。
17.根据权利要求15所述的内燃机的控制方法，其特征在于， 设定所述燃料喷射量的步骤包括以下步骤按照经由所述第I进气门被抽吸到所述燃烧室内的新气的量与经由所述第2进气门被抽吸到燃烧室内的新气的量的比率，设定所述第I燃料喷射阀的燃料喷射量和所述第2燃料喷射阀的燃料喷射量。
18.根据权利要求11至14中任一项所述的内燃机的控制方法，其特征在于， 所述控制方法还包括以下步骤判定所述内燃机是否在低旋转且低负载的区域运转， 设定所述配气正时的步骤如下 在所述内燃机以低旋转且低负载运转的情况下，将所述第I进气门的开启时刻设定在上止点之前，将所述第2进气门的开启时刻设定在上止点以后，并且，将所述第I进气门的关闭时刻和所述第2进气门的关闭时刻都设定在下止点以后。
19.根据权利要求11至14中任一项所述的内燃机的控制方法，其特征在于， 设定所述第I进气门的关闭时刻和所述第2进气门的关闭时刻的步骤包括以下步骤将所述第I进气门的关闭时刻和所述第2进气门的关闭时刻设定在下止点以后的相同时刻。
20.根据权利要求11至13中任一项所述的内燃机的控制方法，其特征在于， 所述燃料喷射装置具有燃料喷射阀，所述燃料喷射阀向朝向所述第I进气门的方向、和朝向所述第2进气门的方向这2个方向喷射燃料。
全文摘要
本发明提供内燃机的控制装置和控制方法，应用于将燃烧室内分为内部EGR气体层和可燃层以进行分层燃烧的内燃机。在具有第1进气门和第2进气门的端口喷射式内燃机中，将第1进气门的开启时刻设定在上止点之前，将第2进气门的开启时刻设定在上止点以后，另一方面，将第1进气门和第2进气门的关闭时刻设定在下止点以后。由此，回吹到靠第1进气门上游侧的进气口的EGR气体在上止点后被吸入到燃烧室内，而且，在燃烧室内产生的涡流被加强，促进了燃料和新气的混合。然后，回吹到靠第1进气门上游侧的进气口的EGR气体在上止点后被吸入到燃烧室内以后，开始朝向第1进气门喷射燃料。由此，抑制了燃料混入到经由第1进气门被吸入到燃烧室内的EGR气体。
文档编号F02D41/30GK102889143SQ20121025044
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月19日 优先权日2011年7月21日
发明者村井淳 申请人:日立汽车系统株式会社