專利名稱：內(nèi)燃機(jī)用控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)用控制系統(tǒng)，尤其涉及一種用于配置有增壓器 的內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，所述增壓器利用排氣的能量對進(jìn)氣增壓。
背景技術(shù)：
根據(jù)日本專利申請未審定公報(bào)No. 2002-266686中公開的技術(shù)，在具有 利用排氣的能量對進(jìn)氣增壓的增壓器的內(nèi)燃機(jī)中，限定為進(jìn)氣門和排氣門 二者都打開的時(shí)期的氣門重疊時(shí)期越長，增壓壓力越高，則燃料噴射正時(shí) 延遲越大。
根據(jù)日本專利申請未審定公報(bào)No. 5-1581中公開的技術(shù)，在具有增壓 器和設(shè)置在進(jìn)氣口中的燃料噴射閥的內(nèi)燃機(jī)中，當(dāng)通過增壓器執(zhí)行增壓時(shí)， 在氣門重疊時(shí)期中燃料噴射被影響，并且當(dāng)沒有通過增壓器執(zhí)行增壓時(shí)， 與當(dāng)執(zhí)行增壓時(shí)相比燃料噴射開始正時(shí)被提前。日本專利申請未審定公才艮 No. 7-151006，日本專利No. 3323542,日本專利申請未審定公報(bào)No. 2000-73800以及日本專利申請未審定公報(bào)No. 2000-192820也公開了關(guān)于 氣門正時(shí)和燃料噴射正時(shí)控制的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種技術(shù)，在通過增壓器增加增壓壓力時(shí)，該技 術(shù)能夠更好地抑制具有增壓器的內(nèi)燃機(jī)中的不良排氣排放。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)通過增壓器增加增壓壓力時(shí)，通過控制氣門重疊時(shí)期 來調(diào)節(jié)在氣門重疊時(shí)期中從進(jìn)氣口流到排氣口的流通空氣量，使得排氣的 空燃比成為目標(biāo)空燃比。 更具體地，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)用控制系統(tǒng)包括
使用排氣的能量對進(jìn)氣增壓的增壓器；
設(shè)置在排氣通路中凈化排氣的排氣凈化催化劑；
用于控制氣門重疊時(shí)期的重疊控制裝置，所述氣門重疊時(shí)期限定為進(jìn) 氣門和排氣門二者都打開的時(shí)期，
其中，當(dāng)通過所述增壓器增加增壓壓力時(shí)，通過所述氣門重疊控制裝 置控制所述氣門重疊時(shí)期，以調(diào)節(jié)在所述氣門重疊時(shí)期中從進(jìn)氣口流出到 排氣口的流通空氣量，由此將排氣的空燃比調(diào)節(jié)至目標(biāo)空燃比。
當(dāng)通過增壓器增加增壓壓力時(shí)，進(jìn)氣通路中的壓力比排氣通路中的壓 力高，即，進(jìn)氣口中的壓力比排氣口中的壓力高。因此，在氣門重疊時(shí)期 中，從進(jìn)氣口流出至氣缸的空氣的至少一部分將流出到排氣口中，而沒有 用于在氣缸內(nèi)燃燒。在氣門重疊時(shí)期中這樣從進(jìn)氣口流出到排氣口中的空 氣將被稱作流通空氣。
本發(fā)明中，氣門重疊時(shí)期由氣門重疊控制裝置控制以將排氣的空燃比 調(diào)節(jié)為目標(biāo)空燃比。這里，目標(biāo)空燃比設(shè)定為可能抑制不良排氣排放的值。
目標(biāo)空燃比的值可以根據(jù)設(shè)置在排氣通路中的排氣凈化催化劑的特征確 定。空燃比的值可以根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)改變。
重疊時(shí)期的長度變長。另一方面，當(dāng)排氣門的關(guān)閉正時(shí)被提前時(shí)或當(dāng)進(jìn)氣 門的打開正時(shí)被延遲時(shí)，氣門重疊時(shí)期的長度變短。
氣門重疊時(shí)期的長度越長，流通空氣量越大。氣門重疊時(shí)期的長度越 短，流通空氣量越小。因此，可以通過控制氣門重疊時(shí)期來調(diào)節(jié)流通空氣 量，以由此控制排氣的空燃比。
排氣的空燃比也可以通過控制內(nèi)燃機(jī)中的燃料噴射量來調(diào)節(jié)。然而， 與燃料噴射量的變化相比，流通空氣量的變化對用于在氣缸內(nèi)燃燒的空氣 燃料混合物的空燃比的影響更小。因此，當(dāng)通過調(diào)節(jié)流通空氣量來控制排 氣的空燃比時(shí)，可以在抑制對內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的影響的同時(shí)將排氣的空 燃比調(diào)節(jié)為目標(biāo)空燃比。
因此，根據(jù)本發(fā)明，通過在由增壓器增加增壓壓力時(shí)控制流通空氣量
從而將排氣的空燃比調(diào)節(jié)至目標(biāo)空燃比，可以更好地抑制不良排氣朝M文。 本發(fā)明中，在所使用的排氣凈化催化劑是三元催化劑的情況下，上述
目標(biāo)空燃比可以設(shè)定為理論空燃比或接近理論空燃比的值。
當(dāng)周圍氛圍的空燃比等于或接近理論空燃比時(shí)，三元催化劑能夠更有
效地凈化排氣。因此，在排氣凈化催化劑是三元催化劑的情況下，可能通
過以上述方式控制排氣的空燃比來更好地抑制不良排氣排放。 本發(fā)明中，上述目標(biāo)空燃比可以設(shè)定為稀空燃比或稍濃空燃比。 這里，稍濃空燃比是這樣的空燃比，其稍低于理論空燃比并且在該空
燃比下排氣中未燃燃料成分的量大到足以引起排氣凈化催化劑的過度升溫
的可能性很小。
當(dāng)通過調(diào)節(jié)流通空氣量將排氣的空燃比調(diào)節(jié)為稀空燃比或稍濃空燃比 時(shí)，使得包含在排氣中的未燃燃料成分的量或供給到排氣凈化催化劑的未 燃燃料成分的量很小。從而，可能防止排氣凈化催化劑的過度升溫。因此，
性能的惡化。因此，上述處理還使得更好地抑制有害排氣排放的增加成為 可能。
根椐本發(fā)明的系統(tǒng)可以還設(shè)置有用于向進(jìn)氣口或氣缸內(nèi)噴射燃料的燃 料噴射閥，和用于控制通過燃料噴射閥的燃料噴射正時(shí)的燃料噴射正時(shí)控 制裝置，以及用于控制通過燃料噴射閥的燃料噴射量的燃料噴射量控制裝 置。在這種情況下，當(dāng)通過增壓器增加增壓壓力時(shí)，將通過燃料噴射閥的
燃料噴射正時(shí)控制為所噴射的燃料的至少 一部分與流通空氣一起流出到排 氣口的正時(shí)。
例如，在燃料噴射閥適于向進(jìn)氣口內(nèi)噴射燃料的情況下，當(dāng)通過增壓 器增加增壓壓力的同時(shí)，在排氣沖程或氣門重疊時(shí)期中通過由燃料噴射閥 噴射燃料可能引起噴射的燃料的至少一部分與流通空氣一起流出到排氣 口。另一方面，在燃料噴射閥適于向氣缸內(nèi)噴射燃料的情況下，在通過增 壓器增加增壓壓力的同時(shí)，在氣門重疊時(shí)期中通過由燃料噴射閥噴射燃料
可能引起噴射的燃料的至少 一部分與流通空氣一起流出到排氣口 。
當(dāng)在通過增壓器增加增壓壓力的同時(shí)，燃料與流通空氣一起流出到排
氣口時(shí)，流出的燃料在排氣通路內(nèi)燃燒。從而，排氣的溫度能夠升高。這 意味著可以增加排氣的能量。
上述處理中，由流通空氣和與流通空氣一起流出到排氣口的燃料組成 的空氣燃料混合物(該空氣燃料混合物將被簡稱為流通空氣燃料混合物) 的空燃比越低，燃料燃燒所產(chǎn)生的能量越大。然而，由于燃料的比熱大于 空氣的比熱，所以流通空氣燃料混合物的空燃比越低，流通空氣燃料混合 物的比熱越高。因此，如果流通空氣燃料混合物的空燃比過低，則即使在 燃料燃燒的情況下排氣的溫度也很難升高。因此，在流通空氣燃料混合物 的空燃比等于理論空燃比的情況下，在流通空氣燃料混合物中的燃料燃燒 時(shí)排氣溫度的增加最大，并且因此在這種情況下，排氣的能量也最大。
因此，在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，當(dāng)使得燃料與流通空氣一起流出到排 氣口時(shí)，通過控制燃料噴射閥的燃料噴射正時(shí)和控制燃料噴射量，可以將 流通空氣燃料混合物的空燃比調(diào)節(jié)為理論空燃比或接近理論空燃比的空燃 比。
以這種方式，可能在通過增壓器增加增壓壓力時(shí)增加排氣的能量。結(jié) 果，可能更迅速地增加增壓壓力。
同樣在如上所述使得燃料與流通空氣一起流出到排氣口并且流通空氣 燃料混合物將被調(diào)節(jié)至諸如理論空燃比、接近理論空燃比的空燃比、稀空 燃比或稍濃空燃比的某一值的情況下，當(dāng)通過增壓器增加增壓壓力時(shí)，可 能通過控制氣門重疊時(shí)期來調(diào)節(jié)流通空氣量，由此將排氣的空燃比調(diào)節(jié)為 理論空燃比或接近理論空燃比的空燃比。
如上所述，當(dāng)通過增壓器增加增壓壓力時(shí)，通過不僅將排氣的空燃比 而且將流通空氣燃料混合物的空燃比調(diào)節(jié)至理論空燃比或接近理論空燃比 的空燃比，可能在更好地抑制不良排氣排放的同時(shí)，更迅速地增加增壓壓 力。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以以這樣的方式控制，即當(dāng)通過增壓器增加增壓
壓力時(shí)，在增壓壓力達(dá)到低于所需求的要求增壓壓力的特定增壓壓力之前， 使得通過燃料噴射閥噴射的燃料的至少 一部分與流通空氣一起流出到排氣 口，并且在增壓壓力達(dá)到所述特定增壓壓力后，可以禁止通過燃料噴射閥 噴射的燃料與流通空氣一起流出到排氣通路內(nèi)。
如上所述，當(dāng)在通過增壓器增加增壓壓力的同時(shí)4吏得燃料與流通空氣 一起流出到排氣口中時(shí)，可以更迅速地增加增壓壓力。然而，即使在增壓 壓力將被增加至要求增壓壓力的情況下，如果增壓壓力增加至一定程度， 則即使在排氣的能量沒有通過在排氣通路內(nèi)燃燒燃料而增加的情況下，增 壓壓力也將迅速地增加至要求增壓壓力。
鑒于此，當(dāng)通過增壓器增加增壓壓力時(shí)，以這樣的方式控制燃料噴射 閥的燃料噴射正時(shí)，即直到增壓壓力達(dá)到低于要求增壓壓力的特定增壓壓 力為止，使得燃料與流通空氣一起流出到排氣口。該時(shí)間以后，禁止燃料 與流通空氣一起流出到排氣口。換句話說，以使得燃料不與流通空氣一起 流出到排氣口的方式控制燃料噴射閥的燃料噴射正時(shí)。
這里，上述特定增壓壓力是以這樣的方式設(shè)定值，即當(dāng)增壓壓力上升 至該特定增壓壓力時(shí)，可以認(rèn)為即使在燃料沒有在排氣通路內(nèi)燃燒的情況 下，增壓壓力也將迅速地上升至要求增壓壓力。特定增壓壓力的值根據(jù)要 求增壓壓力而確定。
才艮據(jù)如上所述的本發(fā)明，可能減少用于增加排氣能量的燃料量。因此， 可能在抑制燃料消耗惡化的同時(shí)更迅速地增加增壓壓力。
由以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行的詳細(xì)說明，本發(fā)明的上 述以及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將會(huì)變得更顯而易見。


圖1是示意性示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)及其進(jìn)排氣系統(tǒng) 的圖。
圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的進(jìn)氣門和排氣門的打開/關(guān)閉正 時(shí)以及燃料噴射閥的燃料噴射正時(shí)的圖。
圖3是才艮據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于控制氣門重疊時(shí)期的控制例程的 流程圖。
圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的進(jìn)氣門和排氣門的打開/關(guān)閉正 時(shí)以及燃料噴射閥的燃料噴射正時(shí)的圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用于控制氣門重疊時(shí)期的控制例程的 流程圖。
圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的用于在增加增壓壓力時(shí)控制燃 料噴射正時(shí)的控制例程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下文中，將參照

根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)用控制系統(tǒng)的具體實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)
(內(nèi)燃機(jī)及其進(jìn)排氣系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu))
在以下說明的實(shí)施例中，本發(fā)明應(yīng)用到用于驅(qū)動(dòng)車輛的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。 圖1是示意性示出根據(jù)本實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)及其進(jìn)排氣系統(tǒng)的圖。內(nèi)燃機(jī)l 具有氣缸，該氣缸內(nèi)可滑動(dòng)地設(shè)置有活塞4。形成在氣缸2上部的燃燒室5 與進(jìn)氣口 6和排氣口 7連接。
進(jìn)氣口 6和排氣口 7朝向燃燒室5的開口分別通過進(jìn)氣門8和排氣門 9打開/關(guān)閉。對進(jìn)氣門8和排氣門9分別設(shè)置有進(jìn)氣可變氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)10 和排氣可變氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11，使得各個(gè)氣門的打開/關(guān)閉正時(shí)可以改變。氣 缸2中，設(shè)置有用于向燃燒室5噴射燃料的燃料噴射閥3和用于點(diǎn)燃燃燒 室5內(nèi)的空氣燃料混合物的火花塞15。
進(jìn)氣口 6和排氣口 7分別與進(jìn)氣通路12和排氣通路13連接。在進(jìn)氣 通路12中的特定位置設(shè)置有渦輪增壓器(增壓器)14的壓縮機(jī)14a。另一 方面，在排氣通路13中的特定位置設(shè)置有渦輪增壓器14的渦輪14b。
在壓縮機(jī)14a上游的進(jìn)氣通路12中設(shè)置有輸出表示進(jìn)氣流量的電信號(hào) 的空氣流量計(jì)23和用于調(diào)節(jié)進(jìn)氣流量的節(jié)氣門15。在壓縮機(jī)14a下游的
進(jìn)氣通路12中設(shè)置有輸出表示進(jìn)氣通路12內(nèi)壓力的電信號(hào)的進(jìn)氣壓力傳 感器24。
另一方面，在渦輪14b上游的排氣通路13中設(shè)置有輸出表示排氣通路 13內(nèi)壓力的電信號(hào)的排氣壓力傳感器25和輸出表示排氣的空燃比的電信 號(hào)的空燃比傳感器26。在渦輪14b下游的排氣通路13中設(shè)置有三元催化 劑16。
具有上述結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)1與控制內(nèi)燃機(jī)1的ECU 20連接。ECU 20是根 據(jù)內(nèi)燃機(jī)l的運(yùn)行要求和駕駛員的需求控制內(nèi)燃機(jī)l的運(yùn)行狀態(tài)的單元。 ECU20與諸如空氣流量計(jì)23、進(jìn)氣壓力傳感器24、排氣壓力傳感器25、空 燃比傳感器26、加速器位置傳感器21以及曲軸位置傳感器22之類的各種傳 感器電氣地連接。加速器位置傳感器21適于輸出表示內(nèi)燃機(jī)1安裝于其上的 車輛的加速器踏板位置的電信號(hào)。曲軸位置傳感器22適于輸出表示曲軸的 轉(zhuǎn)角的電信號(hào)，該曲軸與活塞4的往復(fù)運(yùn)動(dòng)連動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)。這些傳感器的輸出 信號(hào)輸入到ECU 20。
ECU 20還與節(jié)氣門15、燃料噴射閥3、火花塞15、進(jìn)氣可變氣門驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)10和排氣可變氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11電氣地連接。這些部件由ECU20控制。 例如，ECU20控制進(jìn)氣可變氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)10和排氣可變氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11， 以分別控制進(jìn)氣門8和排氣門9的打開/關(guān)閉正時(shí)。從而，控制了在其間進(jìn)氣 門8和排氣門9都打開的氣門重疊時(shí)期。
(進(jìn)排氣門的打開/關(guān)閉正時(shí)和燃料噴射正時(shí))
這里，將參照圖2說明才艮據(jù)本實(shí)施例的進(jìn)氣門8和排氣門9的打開/關(guān)閉 正時(shí)和燃料噴射閥3的燃料噴射正時(shí)。圖2示出了在本實(shí)施例中進(jìn)氣門8和排 氣門9的打開/關(guān)閉正時(shí)和燃料噴射閥3的燃料噴射正時(shí)。圖2中，橫軸表示 時(shí)間，縱軸表示進(jìn)氣門8和排氣門9的開度。
如圖2所示，在本實(shí)施例中，在排氣門9被關(guān)閉前進(jìn)氣門8打開。因此， 圖2中表示為Tov的時(shí)期構(gòu)成氣門重疊時(shí)期(在下文中該時(shí)期將被稱作氣門 重疊時(shí)期Tov)。如在加速期間的情況，當(dāng)通過渦輪增壓器14增加增壓壓 力時(shí)，進(jìn)氣通路12內(nèi)的壓力比排氣通路13內(nèi)的壓力高。因此，在氣門重疊
時(shí)期Tov中，存在流通空氣，該流通空氣從進(jìn)氣口6流出到排氣口7，而不 用于在氣缸2內(nèi)的燃燒。
圖2中，Tfm表示通過燃料噴射閥15噴射燃料的燃料噴射正時(shí)(在下文 中該時(shí)期將被稱作燃料噴射正時(shí)Tfin)。如從圖2中可見，本實(shí)施例中燃料 噴射正時(shí)Tfin設(shè)定為氣門重疊時(shí)期結(jié)束后的時(shí)期。因此，在燃料噴射正時(shí) Tfin期間噴射的燃料將不會(huì)在氣門重疊時(shí)期Tov中與流通空氣一起流出到 排氣口7。
(當(dāng)增加增壓壓力時(shí)氣門重疊時(shí)期的控制)
下文中，將說明在本實(shí)施例中，如何在通過渦輪增壓器14增加增壓壓 力時(shí)控制氣門重疊時(shí)期Tov。
如上所述，當(dāng)增加增壓壓力時(shí)，在氣門重疊時(shí)期Tov中發(fā)生空氣的流 通。氣門重疊時(shí)期Tov越長，則流通空氣量的長度越大，而氣門重疊時(shí)期 的長度越短，則流通空氣量越小。這意味著可以通過控制氣門重疊時(shí)期Tov 來調(diào)節(jié)流通空氣量。
本實(shí)施例中，當(dāng)增加增壓壓力時(shí)，控制流通空氣量以將排氣的空燃比 調(diào)節(jié)至接近理論空燃比的值。本實(shí)施例中，三元催化劑16設(shè)置在排氣通路 13中。因此，當(dāng)排氣的空燃比調(diào)節(jié)至接近理論空燃比的值時(shí)，可能用該三 元催化劑16更有效地凈化排氣。
(用于控制氣門重疊時(shí)期的控制例程)
下文中，將參照圖3的流程圖說明根據(jù)本實(shí)施例的用于控制氣門重疊 時(shí)期的控制例程。該例程預(yù)先存儲(chǔ)在ECU 20中，并且在內(nèi)燃機(jī)l運(yùn)行時(shí)以 定期的間隔重復(fù)執(zhí)行。
該例程中，首先在步驟S101中，基于加速器位置傳感器21的檢測值由 ECU 20判定加速器位置是否在增加加速度的方向上被改變。如果步驟SIOI 中的問題的答案是肯定的，則認(rèn)為通過渦輪增壓器14增加增壓壓力，并且 ECU20的處理轉(zhuǎn)到步驟S102。另一方面，如果步驟S101中的問題的答案是 否定的，則認(rèn)為增壓壓力沒有增加，并且ECU20終止本例程的本次執(zhí)行。 步驟S102中，ECU 20讀入由空氣流量計(jì)23檢測的進(jìn)氣量Ga和基于由曲軸位置傳感器22檢測到的值計(jì)算出的內(nèi)燃機(jī)l的轉(zhuǎn)數(shù)(或發(fā)動(dòng)機(jī)速度) Ne。
然后，ECU 20的處理轉(zhuǎn)到步驟S103，在該步驟S103中，ECU 20參照 排氣門9被關(guān)閉的時(shí)間和進(jìn)氣門8被打開的時(shí)間計(jì)算氣門重疊時(shí)期Tov的長 度。
然后，ECU 20的處理轉(zhuǎn)到步驟S104,在該步驟S104中，ECU 20讀入 由進(jìn)氣壓力傳感器24檢測到的進(jìn)氣通路12內(nèi)的壓力Pin (在下文中該壓力將 被稱作進(jìn)氣壓力Pin )和由排氣壓力傳感器25檢測到的排氣通路13內(nèi)的壓力 Pex (在下文中該壓力將被稱作排氣壓力Pex)。
然后，ECU 20的處理轉(zhuǎn)到步驟S105,在該步驟S105中，ECU 20基于 進(jìn)氣量Ga、發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)Ne、氣門重疊時(shí)期Tov的長度、進(jìn)氣壓力Pin以及 排氣壓力Pex估計(jì)流通空氣量Qaout。進(jìn)氣量Ga越大，以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)Ne 越大，流通空氣量Qaout越大。此外，如上所述，氣門重疊時(shí)期Tov的長度 越長，流通空氣量Qaout越大。另外，進(jìn)氣壓力Pin與排氣壓力Pex之間的 差異越大，流通空氣量Qaout越大。進(jìn)氣量Qaout與諸如進(jìn)氣量Ga、發(fā)動(dòng) 機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)Ne、氣門重疊時(shí)期Tov的長度、進(jìn)氣壓力Pin以及排氣壓力Pex之 類的其它變量之間的關(guān)系例如通過實(shí)驗(yàn)確定，并且預(yù)先存儲(chǔ)在ECIJ 20中。
然后，ECU 20的處理轉(zhuǎn)到步驟S106,在該步驟S106中，ECU 20通過 從進(jìn)氣量Ga中減去流通空氣量Qaout估計(jì)用于在氣缸2內(nèi)燃燒的氣缸內(nèi)空 氣量Qc。
然后，ECU 20的處理轉(zhuǎn)到步驟S107，在該步驟S107中，ECU 20基于 上述估計(jì)的氣缸內(nèi)空氣量Qc確定可以獲得要求發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的燃料噴射量 Qf和燃料噴射正時(shí)Tfin。燃料噴射正時(shí)Tfin被確定為在氣門重疊時(shí)期結(jié)束 后出現(xiàn)的特定正時(shí)。
然后，ECU 20的處理轉(zhuǎn)到步驟S108,在該步驟S108中，ECU 20進(jìn)行 控制，以執(zhí)行通過燃料噴射閥3的燃料噴射和通過火花塞15的點(diǎn)火。
然后，ECU20的處理轉(zhuǎn)到步驟S109，在該步驟S109中，判定由空燃比 傳感器26檢測出的排氣的空燃比AFex是否高于理論空燃比AF0。如果步驟
S109中的問題的答案是肯定的，則ECU20的處理轉(zhuǎn)到步驟S110,而如果答 案是否定的，則ECU20的處理轉(zhuǎn)到步驟S111。
步驟S110中，ECU 20通過控制排氣可變氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)ll和/或進(jìn)氣可 變氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)10來縮短氣門重疊時(shí)期Tov，從而將排氣的空燃比AFex調(diào) 節(jié)為理論空燃比AFO。換句話說，ECU 20進(jìn)行控制，以減少流通空氣量 Qaout。與此相關(guān)，通過提前排氣門9的關(guān)閉正時(shí)或通過延遲進(jìn)氣門8的打 開正時(shí)，可以縮短氣門重疊時(shí)期Tov。縮短氣門重疊時(shí)期Tov后，ECU 20 終止本例程的本次執(zhí)行。
步驟S111中，ECU 20判定排氣的空燃比AFex是否低于理論空燃比 AFO。如果步驟S111中的問題的答案是肯定的，則ECU20的處理轉(zhuǎn)到步驟 S112。另一方面，如果步驟S111中的問題的答案是否定的，則認(rèn)為排氣的 空燃比AFex等于理論空燃比AFO，并且ECU 20終止本例程的本次執(zhí)行。
步驟S112中，ECU 20通過控制排氣可變氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)ll和/或進(jìn)氣可 變氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)10來延長氣門重疊時(shí)期Tov，從而將排氣的空燃比AFex調(diào) 節(jié)為理論空燃比AFO。換句話說，ECU 20進(jìn)行控制，以增加流通空氣量 Qaout。與此相關(guān)，通過延遲排氣門9的關(guān)閉正時(shí)或通過提前進(jìn)氣門8的打 開正時(shí)可以延長氣門重疊時(shí)期Tov。延長氣門重疊時(shí)期Tov后，ECU 20終 止本例程的本次執(zhí)行。
根據(jù)上述控制例程，當(dāng)增壓壓力增加時(shí)，可能通過控制流通空氣量 Qaout將排氣的空燃比AFex調(diào)節(jié)為理論空燃比AFO。從而，排氣在三元催 化劑16中更有效地凈化。
還可以通過控制燃料噴射閥3的燃料噴射量Qf來調(diào)節(jié)排氣的空燃比 AFex。然而，與燃料噴射量Qf的變化相比，流通空氣量Qaout的變化對用 于在氣缸2內(nèi)燃燒的空氣燃料混合物的空燃比的影響更小。因此，當(dāng)通過控 制流通空氣量Qaout來調(diào)節(jié)排氣的空燃比AFex時(shí)，可能在抑制對內(nèi)燃機(jī)l 的運(yùn)行狀態(tài)的影響的同時(shí)將排氣的空燃比AFex調(diào)節(jié)為理論空燃比AFO 。
因此，根據(jù)本實(shí)施例，當(dāng)通過渦輪增壓器14增加增壓壓力時(shí)，可能更 好地抑制不良排氣排放。
針對在增加增壓壓力時(shí)通過控制流通空氣量將排氣的空燃比調(diào)節(jié)為理 論空燃比的情況，對本實(shí)施例進(jìn)行了說明。然而，可替換地，可以將排氣 的空燃比調(diào)節(jié)為稀空燃比或稍濃空燃比。
這里，稍濃空燃比是指這樣的空燃比，其稍低于理論空燃比，并且在
該空燃比下排氣中未燃燃料成分的量大到足以引起三元催化劑16過度升溫 的可能性很小。當(dāng)排氣的空燃比被調(diào)節(jié)為稀空燃比或稍濃空燃比時(shí)，根據(jù) 內(nèi)燃機(jī)l的運(yùn)行狀態(tài)確定目標(biāo)空燃比的值。目標(biāo)空燃比的值與內(nèi)燃機(jī)l的運(yùn) 行狀態(tài)之間的關(guān)系可以通過例如實(shí)驗(yàn)預(yù)先確定。
通過控制流通空氣量從而將排氣的空燃比調(diào)節(jié)為稀空燃比或稍濃空燃 比，可以減少排氣中未燃燃料成分的量或供給至三元催化劑16的未燃燃料 成分的量。因此，可能防止三元催化劑16的過度升溫，由此可能減少由三 元催化劑16的過度升溫引起的三元催化劑16的排氣凈化性能的惡化。如上 所述，根據(jù)本控制方法，還可能更好地抑制不良排氣排放。
將排氣的空燃比調(diào)節(jié)為稀空燃比或稍濃空燃比的方法不僅可以應(yīng)用到 排氣通路13內(nèi)設(shè)置的排氣凈化催化劑是三元催化劑的情況，而且可以應(yīng)用 到排氣凈化催化劑是諸如氧化催化劑、NOx存儲(chǔ)還原催化劑或NOx選擇性 還原催化劑之類的不同類型催化劑的情況。 (第二實(shí)施例)
根據(jù)第二實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)及其進(jìn)排氣系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與圖1所示的相 同，并且將省略其說明。
(進(jìn)排氣門的打開/關(guān)閉正時(shí)和燃料噴射正時(shí))
這里，將參照圖4說明根據(jù)本實(shí)施例的進(jìn)氣門8和排氣門9的打開/關(guān)閉 正時(shí)以及燃料噴射閥3的燃料噴射正時(shí)。圖4示出在本實(shí)施例中進(jìn)氣門8和排 氣門9的打開/關(guān)閉正時(shí)以及燃料噴射閥3的燃料噴射正時(shí)。圖4中，橫軸表 示時(shí)間，縱軸表示進(jìn)氣門8和排氣門9的開度。
如圖4所示，進(jìn)氣門8和排氣門9的打開和關(guān)閉正時(shí)與圖2所示的相同。 即，在排氣門9關(guān)閉之前進(jìn)氣門8打開。因此，表示為Tov的時(shí)期構(gòu)成氣門 重疊時(shí)期Tov。同樣在圖4中，以與圖2中相同的方式，燃料噴射正時(shí)Tfin 表示為正時(shí)Tfin。
在本實(shí)施例中，由圖4可見，燃料噴射正時(shí)Tfin與氣門重疊時(shí)期Tov部 分地重疊。具體地，通過燃料噴射閥3的燃料噴射在氣門重疊時(shí)期Tov中開 始，并且在氣門重疊時(shí)期Tov完成后結(jié)束。因此，在氣門重疊時(shí)期Tov中， 在燃料噴射正時(shí)Tfin期間噴射的燃料的一部分與流通空氣一起流出到排氣 口7。下文中，在氣門重疊時(shí)期Tov中與流通空氣一起流出到排氣口7的燃 料將被稱作流通燃料。
如加速期間的情況，在通過渦輪增壓器14增加增壓壓力時(shí)，如果以上 述方式設(shè)定燃料噴射正時(shí)Tfin以允許產(chǎn)生燃料流通，則由于流通燃料在排 氣通路13內(nèi)燃燒，可能增加排氣的溫度。因此，可能增加排氣的能量。
在本實(shí)施例中，考慮流通燃料量來確定在增加增壓壓力時(shí)的燃料噴射 量和燃料噴射正時(shí)Tfin。
(用于控制氣門重疊時(shí)期的控制例程)
下文中，將參照圖5的流程圖說明根據(jù)本實(shí)施例的用于控制氣門重疊時(shí) 期的控制例程。除步驟S107由步驟S207和S208替代外，該例程與圖3所示 的例程相同。因此，將只說明步驟S207和S208。如同前述例程的情況，該 例程預(yù)先存儲(chǔ)在ECU 20中，并且在內(nèi)燃機(jī)l運(yùn)行時(shí)以定期的間隔重復(fù)地執(zhí) 行。
本例程中，步驟S106后ECU 20的處理轉(zhuǎn)到步驟S207。步驟S207中， ECU 20基于在本例程的最近一次執(zhí)行中確定的流通燃料量Qfout、燃料噴 射量Qf和流通空氣量Qaout以及在步驟S105中估計(jì)的流通空氣量Qaout來 估計(jì)在燃料噴射中的流通燃料量Qfout。
然后，ECU 20的處理轉(zhuǎn)到步驟S208,在該步驟S208中，ECU 20基于 估計(jì)的氣缸內(nèi)空氣量Qc和估計(jì)的流通燃料量Qfout確定可以獲得要求發(fā)動(dòng) 機(jī)動(dòng)力的燃料噴射量Qf和燃料噴射正時(shí)Tfm。在該步驟中，通過將流通燃 料量Qfout與基于氣缸內(nèi)空氣量Qc計(jì)算出的燃料噴射量相加來確定燃料噴 射量Qf。步驟S208后，ECU20的處理轉(zhuǎn)到步驟S108。
根據(jù)本實(shí)施例，即使在當(dāng)增壓壓力增加時(shí)隨空氣的流通產(chǎn)生燃料的流
通的情況下，也可能通過控制流通空氣量Qaout將排氣的空燃比AFex調(diào)節(jié) 為理論空燃比AFO。因此，可能更好地抑制有害排氣排放的增加。 (變型)
在第二實(shí)施例的處理中，可以控制燃料噴射閥3的燃料噴射正時(shí)和燃料 噴射量，從而不僅將排氣的空燃比而且將流通空氣燃料混合物的空燃比都 調(diào)節(jié)為接近理論空燃比的值，該流通空氣燃料混合物是流通空氣和流通燃 料的混合物。
通過以使燃料噴射正時(shí)和氣門重疊時(shí)期彼此重疊的時(shí)間變長的方式控 制燃料噴射正時(shí)，并且增加燃料噴射量，可能在抑制用于在氣缸2內(nèi)燃燒的 燃料量的增加的同時(shí)，增加流通燃料量。另一方面，通過以使燃料噴射正 時(shí)和氣門重疊時(shí)期彼此重疊的時(shí)間變短的方式控制燃料噴射正時(shí)，并且減 少燃料噴射量，可能在抑制用于在氣缸2內(nèi)燃燒的燃料量的減少的同時(shí)，減 少流通燃料量。以這種方式，可能通過控制燃料噴射正時(shí)和燃料噴射量來 調(diào)節(jié)流通燃料量。因此，可能通過控制燃料噴射正時(shí)和燃料噴射量將流通 空氣燃料混合物的空燃比調(diào)節(jié)為接近理論空燃比的值。
如上所述，當(dāng)發(fā)生燃料流通時(shí)，排氣的能量由于流通燃料的燃燒而增 大。當(dāng)流通空氣燃料混合物的空燃比等于理論空燃比時(shí)，排氣的能量最大。
因此，當(dāng)通過渦輪增壓器14增加增壓壓力時(shí)，如上所述通過不僅將排 氣的空燃比而且將流通空氣燃料混合物的空燃比都調(diào)節(jié)為接近理論空燃比 的值，可能在更好地抑制不良排氣排放的同時(shí)，更迅速地增加增壓壓力。
在本實(shí)施例的處理中，通過燃料噴射閥3的燃料噴射可以作用多次。更 具體地，燃料噴射可以在氣門重疊時(shí)期Tov的噴射和氣門重疊時(shí)期Tov完成 后的噴射中分開作用。在這種情況下，在氣門重疊時(shí)期Tov期間作用的噴 射可以引起燃料的流通，并且用于在氣缸2內(nèi)燃燒的燃料可以由氣門重疊時(shí) 期Tov完成后作用的噴射提供。
同樣在本實(shí)施例中，如第一實(shí)施例一樣，排氣的空燃比可以調(diào)節(jié)為稀 空燃比或稍濃空燃比。 (第三實(shí)施例)
根據(jù)第三實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)及其進(jìn)排氣系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與圖1所示的相 同，并且將省略其說明。
(用于在增加增壓壓力時(shí)控制燃料噴射正時(shí)的處理)
這里，將參照圖6說明才艮據(jù)本實(shí)施例的用于在通過渦輪增壓器14增加增 壓壓力時(shí)控制燃料噴射正時(shí)的處理。圖6是根據(jù)本實(shí)施例的用于在增加增壓 壓力時(shí)控制燃料噴射正時(shí)的控制例程的流程圖。該例禾呈預(yù)先存儲(chǔ)在ECU 20 中，并且在內(nèi)燃機(jī)l運(yùn)行時(shí)以定期的間隔重復(fù)執(zhí)行。
本例程中，首先在步驟S301中，ECU20基于加速器位置傳感器21的檢 測值判定加速器位置是否在用于增加加速度的方向上改變。如果步驟S301 中的問題的答案是肯定的，則認(rèn)為通過渦輪增壓器14增加增壓壓力，并且 ECU20的處理轉(zhuǎn)到步驟S302。另一方面，如果步驟S301中的問題的答案是 否定的，則認(rèn)為增壓壓力沒有增加，并且ECU20終止本例程的本次執(zhí)行。
步驟S302中，ECU計(jì)算基于加速器位置需求的要求增壓壓力Pr。要求 增壓壓力Pr是在該壓力下內(nèi)燃機(jī)l的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載可以增加至要求發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù) 載的壓力。要求增壓壓力Pr與加速器位置之間的關(guān)系預(yù)先通過例如實(shí)驗(yàn)確 定。
然后，ECU 20的處理轉(zhuǎn)到步驟S303,在該步驟S303中ECU 20基于要 求增壓壓力Pr計(jì)算特定增壓壓力Pt。特定增壓壓力Pt是這樣的壓力，即如 果增壓壓力增加至該特定增壓壓力Pt，則可以認(rèn)為即使沒有燃料在排氣通 路13內(nèi)燃燒，增壓壓力也將會(huì)迅速地增加至要求增壓壓力Pt。要求增壓壓 力Pr與特定增壓壓力Pt之間的關(guān)系預(yù)先通過例如實(shí)驗(yàn)確定。
然后，ECU20的處理轉(zhuǎn)到步驟S304，在該步驟S304中，判定由進(jìn)氣壓 力傳感器24檢測到的進(jìn)氣壓力Pin是否高于特定增壓壓力Pt。如果步驟S304 中的問題的答案是肯定的，則認(rèn)為增壓壓力已經(jīng)超過特定增壓壓力Pt，并 且ECU20的處理轉(zhuǎn)到步驟S305。另一方面，如果步驟S304中的問題的答案 是否定的，則認(rèn)為增壓壓力沒有達(dá)到特定增壓壓力Pt，并且ECU20的處理 轉(zhuǎn)到步驟S306。
步驟S305中，如圖2所示，ECU 20將燃料噴射正時(shí)Tfin設(shè)定為氣門重
疊時(shí)期Tov結(jié)束后的正時(shí)，換句話說，燃料噴射正時(shí)Tfin設(shè)定在不產(chǎn)生燃料 流通的時(shí)期中。此后，ECU20終止本例程的本次執(zhí)行。
另一方面，步驟S306中，ECU20將燃料噴射正時(shí)Tfin設(shè)定為與氣門重 疊時(shí)期Tov部分地重疊的正時(shí)，換句話說，燃料噴射正時(shí)Tfin設(shè)定在產(chǎn)生燃 料流通的時(shí)期中。此后，ECU20終止本例程的本次執(zhí)行。
根據(jù)上述控制例程，當(dāng)通過渦輪增壓器14增加增壓壓力時(shí)，如上述第 二實(shí)施例中的情況一樣，直到增壓壓力達(dá)到特定增壓壓力Pt為止允許發(fā)生 燃料的流通，并且如上述第一實(shí)施例中的情況一樣，在增壓壓力達(dá)到特定 增壓壓力Pt后禁止燃料的流通。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，當(dāng)認(rèn)為在增加增壓壓力中增壓壓力已充分 地上升時(shí)(即，當(dāng)認(rèn)為即使沒有在排氣通路13內(nèi)的燃燒燃料的情況下增壓 壓力也將迅速地上升至要求增壓壓力Pr時(shí))，即使增壓壓力還沒有達(dá)到要 求增壓壓力Pr,也阻止燃料流通的發(fā)生。通過這個(gè)特征，可能減少用于增 加排氣能量的燃料量。因此，可能在防止每單位燃料的行駛里程下降的同 時(shí)，更迅速地增加增壓壓力。
盡管在上述第一至第三實(shí)施例的情況下，燃料噴射閥3適于向氣缸2內(nèi) 的燃燒室5直接噴射燃料，但本發(fā)明還可以應(yīng)用于燃料噴射閥3設(shè)置在進(jìn)氣 口 6中并且適于向進(jìn)氣口 6內(nèi)噴射燃料的情況。
在燃料噴射閥3設(shè)置在進(jìn)氣口 6中的情況下，如果燃料噴射閥3的燃料噴 射正時(shí)設(shè)定為氣門重疊時(shí)期結(jié)束后的進(jìn)氣沖程中的正時(shí)，則如第一實(shí)施例 的情況一樣，將不會(huì)發(fā)生燃料的流通。另一方面，如果燃料噴射閥3的燃料 噴射正時(shí)設(shè)定為排氣沖程中的正時(shí)或設(shè)定為與氣門重疊時(shí)期重疊，則如第 二實(shí)施例的情況一樣，將發(fā)生燃料的流通。
在允許發(fā)生燃料流通的情況下，可以通過增加排氣沖程中的燃料噴射 量或通過延長燃料噴射正時(shí)和氣門重疊時(shí)期彼此重疊的時(shí)間來增加流通燃 料的量。另一方面，可以通過減少排氣沖程中的燃料噴射量或通過縮短燃 料噴射正時(shí)與氣門重疊時(shí)期彼此重疊的時(shí)間來減少流通燃料的量。
本發(fā)明還可以應(yīng)用于既設(shè)置有適于燃料向氣缸2內(nèi)的燃燒室5直接噴射
的燃料噴射閥，又設(shè)置有適于向進(jìn)氣口6噴射燃料的燃料噴射閥的情況。本 發(fā)明還可以應(yīng)用到柴油機(jī)。
盡管對本發(fā)明的說明是根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行的，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將 意識(shí)到，在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，本文明可以以各種變型實(shí)施。
工業(yè)實(shí)用性
按照根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)用控制系統(tǒng)，可以在更好地增加增壓壓力的 同時(shí)，抑制不良排氣排放。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)用控制系統(tǒng)，包括使用排氣的能量對進(jìn)氣增壓的增壓器；設(shè)置在排氣通路中凈化排氣的排氣凈化催化劑；用于控制氣門重疊時(shí)期的重疊控制裝置，所述氣門重疊時(shí)期限定為進(jìn)氣門和排氣門二者都打開的時(shí)期；其中，當(dāng)通過所述增壓器增加增壓壓力時(shí)，通過所述氣門重疊控制裝置控制所述氣門重疊時(shí)期，以調(diào)節(jié)在所述氣門重疊時(shí)期中從進(jìn)氣口流出到排氣口的流通空氣量，由此將排氣的空燃比調(diào)節(jié)為目標(biāo)空燃比。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)用控制系統(tǒng)，其中，所述排氣凈化催 化劑是三元催化劑，并且所述目標(biāo)空燃比的值等于理論空燃比或接近理論 空燃比。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃機(jī)用控制系統(tǒng)，其中，所述目標(biāo)空燃比 的值是稀空燃比或稍濃空燃比。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)用控制系統(tǒng)，還包括 向所述進(jìn)氣口或氣缸內(nèi)噴射燃料的燃料噴射閥；置；以及用于控制通過所述燃料噴射閥的燃料噴射量的燃料噴射量控制裝置， 其中，當(dāng)通過所述增壓器增加增壓壓力時(shí)，由所述燃料噴射正時(shí)控制 裝置控制通過所述燃料噴射閥的燃料噴射正時(shí)，并且由所述燃料噴射量控 制裝置控制通過所述燃料噴射閥的燃料噴射量，由此使得所噴射的燃料的 至少一部分與所述流通空氣一起流出到所述排氣口 ，并且將所述流通空氣 的量與同所述流通空氣一起流出到所述排氣口的燃料的量的比值調(diào)節(jié)為理 論空燃比或接近理論空燃比的值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機(jī)用控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)通過所述增壓 器增加增壓壓力時(shí)，在增壓壓力達(dá)到低于所需求的要求增壓壓力的特定增 壓壓力時(shí)之前，使得通過所述燃料噴射閥噴射的燃料的至少 一部分與所述 流通空氣一起流出到所述排氣口 ，并且在增壓壓力達(dá)到所述特定增壓壓力 后，禁止通過所述燃料噴射閥噴射的燃料與所述流通空氣一起流出到所述 排氣口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)用控制系統(tǒng)，其目的在于提供一種技術(shù)，當(dāng)通過增壓器增加增壓壓力時(shí)，該技術(shù)能夠更好地抑制具有增壓器的內(nèi)燃機(jī)中的不良排氣排放。根據(jù)本發(fā)明，在具有增壓器和設(shè)置在排氣通路中的排氣凈化催化劑的內(nèi)燃機(jī)中，當(dāng)通過增壓器增加增壓壓力時(shí)，通過控制氣門重疊時(shí)期(S110，S112)來調(diào)節(jié)在氣門重疊時(shí)期中從進(jìn)氣口流出到排氣口的流通空氣量，使得排氣的空燃比成為目標(biāo)空燃比。
文檔編號(hào)F02D23/02GK101171411SQ200680015969
公開日2008年4月30日 申請日期2006年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月17日
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