專利名稱：發(fā)動機(jī)的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)的控制裝置。
背景技術(shù)：
以往，對應(yīng)于減速燃料過量供應(yīng)(rich spike)的執(zhí)行,來減小柴油節(jié)流閥的開度，控制缸內(nèi)壓，以使得缸內(nèi)壓變?yōu)榕c壓縮端的缸內(nèi)溫度對應(yīng)的預(yù)定的壓力以下(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。另一方面，已知有通過使兩個(gè)進(jìn)氣閥的相位不同，來提高氣缸內(nèi)的吸入空氣的流動性，進(jìn)行燃燒改善(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)I :日本專利文獻(xiàn)特開2010-24865號公報(bào)；專利文獻(xiàn)2 :日本專利文獻(xiàn)特開2009-144521號公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題但是，即便是在進(jìn)行了上述專利文獻(xiàn)I那樣的控制的情況下，在稀薄燃燒的壓縮點(diǎn)火式(柴油式)的發(fā)動機(jī)中，也有時(shí)會在濃時(shí)排出大量的煙塵。另外，通常在通過被配置于離開氣缸的位置的柴油節(jié)流閥來減小空氣量的情況下，由于從柴油節(jié)流閥到氣缸的容積，而有可能產(chǎn)生氣體輸送滯后，響應(yīng)性惡化。并且，為了在燃料過量供應(yīng)中進(jìn)行濃燃燒，要求響應(yīng)性好地創(chuàng)建濃狀態(tài)，但是上述專利文獻(xiàn)2的進(jìn)氣閥的相位控制未考慮濃燃燒的情況，認(rèn)為在應(yīng)用于燃料過量供應(yīng)控制方面還有改良的余地。因此，本說明書公開的發(fā)動機(jī)的控制裝置的課題是抑制煙塵的產(chǎn)生，提高濃燃燒的響應(yīng)性。用于解決問題的單元為了解決上述課題，本說明書公開的發(fā)動機(jī)的控制裝置包括第一相位改變單元，所述第一相位改變單元使第一進(jìn)氣閥的相位比第二進(jìn)氣閥的相位滯后；控制部，所述控制部為了使所述發(fā)動機(jī)的氣缸內(nèi)的空氣量減小至目標(biāo)值而成為濃燃燒，進(jìn)行通過所述第一相位改變單元使所述第一進(jìn)氣閥的相位比所述第二進(jìn)氣閥的相位滯后的進(jìn)氣閥的相位控制，所述發(fā)動機(jī)是缸內(nèi)燃料噴射式的發(fā)動機(jī)。通過將第一進(jìn)氣閥的相位滯后，存留在氣缸內(nèi)的空氣量減少。由于氣缸內(nèi)的空氣量減少，氣缸內(nèi)變?yōu)闈鉅顟B(tài)。另外，通過使氣缸內(nèi)的空氣量減少，有效壓縮比下降。因此，能夠抑制煙塵的產(chǎn)生。另外，第一進(jìn)氣閥和第二進(jìn)氣閥的相位差在氣缸內(nèi)產(chǎn)生渦流。渦流能夠改善燃燒性，抑制煙塵的產(chǎn)生。如上地，通過進(jìn)氣閥的相位控制而進(jìn)行向氣缸內(nèi)的空氣的導(dǎo)入，由此提高了濃燃燒(燃料過量供應(yīng))的響應(yīng)性。即，由于向氣缸內(nèi)的空氣的導(dǎo)入經(jīng)由響應(yīng)于循環(huán)的進(jìn)氣閥來進(jìn)行，因此通過該進(jìn)氣閥的相位控制來控制空氣的導(dǎo)入有助于控制性、響應(yīng)性的提高。
本說明書公開的發(fā)動機(jī)的控制裝置包括第一相位改變單元，所述第一相位改變單元使第一進(jìn)氣閥的相位比第二進(jìn)氣閥的相位滯后；節(jié)流閥，所述節(jié)流閥調(diào)整所述發(fā)動機(jī)的吸入空氣量；以及控制部，使所述發(fā)動機(jī)的氣缸內(nèi)的空氣量減小至目標(biāo)值而成為濃燃燒，所述控制部進(jìn)行通過所述第一相位改變單元使所述第一進(jìn)氣閥的相位比所述第二進(jìn)氣閥的相位滯后的進(jìn)氣閥的相位控制，并在通過所述第一相位改變單元進(jìn)行進(jìn)氣閥的相位控制而無法將所述氣缸內(nèi)的空氣量減小到所述目標(biāo)值以下的情況下，所述控制部繼所述進(jìn)氣閥的相位控制之后進(jìn)行所述節(jié)流閥的節(jié)流控制，以通過所述節(jié)流閥使所述氣缸內(nèi)的空氣量成為所述目標(biāo)值以下，其中，所述發(fā)動機(jī)是缸內(nèi)燃料噴射式的發(fā)動機(jī)。當(dāng)即使進(jìn)行進(jìn)氣閥的相位控制也無法將空氣量減小至目標(biāo)值以下時(shí)，初次由節(jié)流閥進(jìn)行對空氣量的控制。節(jié)流閥的節(jié)流控制只要進(jìn)行由于進(jìn)氣閥的相位控制而不足的量的空氣量的調(diào)整即可。因此，由于從節(jié)流閥向氣缸內(nèi)的氣體輸送滯后而引起的對響應(yīng)性的影響變?yōu)樽钚∠薅?。通過在節(jié)流閥的節(jié)流控制之前進(jìn)行進(jìn)氣閥的相位控制，可以起到以下的效果。首先，能夠通過渦流促進(jìn)燃料噴霧的擴(kuò)散，能夠減少對氣缸缸壁的燃料附著、由燃料引起的油稀釋。由于減小有效壓縮比而導(dǎo)致燃燒溫度下降，排氣溫度也下降，因此產(chǎn)生延長 濃燃燒繼續(xù)時(shí)間的余地。由此，能夠縮短催化劑控制時(shí)間，改善燃油經(jīng)濟(jì)性。并且，節(jié)流閥的節(jié)流控制被抑制在最小限度，因此節(jié)流閥的下游側(cè)的進(jìn)氣管的壓力被維持得較高。其結(jié)果是，能夠改善EGR(Exhaust Gas Recirculation,排出氣體再循環(huán))的控制性。另外,可以認(rèn)為節(jié)流閥的節(jié)流控制伴隨著泵損的增大，由此導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩下降，對駕駛性能的影響大。另夕卜，難以估計(jì)泵損增大何種程度，因此也難以進(jìn)行駕駛性能改善的控制。與此相對，在進(jìn)氣閥的相位控制中，通過打開進(jìn)氣孔，滯后關(guān)閉進(jìn)氣閥，來降低氣缸內(nèi)的空氣量，因此能夠抑制對泵損的影響。其結(jié)果是，能夠改善轉(zhuǎn)矩級差，也可緩和對駕駛性能的影響。本申請說明書公開的發(fā)動機(jī)的控制裝置可以包括改變所述第二進(jìn)氣閥的相位的第二相位改變單元，所述控制部通過所述第一相位改變單元進(jìn)行對所述第一進(jìn)氣閥的滯后控制，并通過所述第二相位改變單元進(jìn)行使所述第二進(jìn)氣閥提前的提前控制。由于能夠增大進(jìn)氣閥的相位差，因此能夠加強(qiáng)渦流。其結(jié)果是，能夠進(jìn)一步抑制煙塵的產(chǎn)生。這里，吸入空氣量越少，所述控制部越能夠增大所述第二進(jìn)氣閥的提前量。吸入空氣量越少，進(jìn)氣具有的慣性力越小。因此，其主旨是增大第一進(jìn)氣閥與第二進(jìn)氣閥之間的相位差來加強(qiáng)渦流。當(dāng)所述發(fā)動機(jī)的排氣壓為預(yù)先確定的預(yù)定值以上時(shí)，所述控制部能夠抑制所述節(jié)流閥的節(jié)流控制。如果抑制節(jié)流閥的節(jié)流控制，則節(jié)流閥下游的進(jìn)氣管的壓力被保持得較高。其主旨是在不失火的范圍內(nèi)將進(jìn)氣管的壓力保持得較高，將與排氣壓之差維持得較小，來維持EGR的控制性。所述發(fā)動機(jī)的排氣壓越大，所述控制部越能夠增大所述節(jié)流閥的開度。當(dāng)排氣壓大時(shí)，增大節(jié)流閥的開度來將節(jié)流閥下游側(cè)的進(jìn)氣管的壓力保持得較高。其主旨是與上述同樣地維持EGR的控制性。當(dāng)所述發(fā)動機(jī)處于高旋轉(zhuǎn)且高負(fù)荷時(shí)，所述控制部能夠抑制所述節(jié)流閥的節(jié)流控制。其主旨是在擔(dān)心由于進(jìn)行節(jié)流閥的節(jié)流控制而導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩下降時(shí)的駕駛性能惡化的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，抑制節(jié)流閥的節(jié)流控制，抑制駕駛性能惡化。
所述發(fā)動機(jī)越是高旋轉(zhuǎn)且高負(fù)荷，所述控制部越能夠增大所述節(jié)流閥的開度。其主旨是與上述同樣地抑制由于節(jié)流閥的節(jié)流控制引起的駕駛性能惡化。排氣的溫度越高，本說明書公開的發(fā)動機(jī)的控制裝置中的所述控制部越能夠增大所述第一進(jìn)氣閥的相位的滯后量?？刂撇吭诓皇Щ鸬姆秶鷥?nèi)增大滯后量，降低排氣溫度。其主旨是通過濃燃燒繼續(xù)時(shí)間的延長來縮短催化劑控制時(shí)間，實(shí)現(xiàn)燃油經(jīng)濟(jì)性的改善。尤其是，在具有增壓器的情況下，為了保護(hù)增壓器而存在溫度的 制約，但是能夠通過降低排氣溫度來延長濃燃燒繼續(xù)時(shí)間。本說明書公開的發(fā)動機(jī)的控制裝置還包括增壓器，在所述增壓器的增壓大于目標(biāo)增壓的情況下，所述控制部能夠增大所述第一進(jìn)氣閥的相位的滯后量。當(dāng)增壓(實(shí)際增壓)大于目標(biāo)增壓時(shí)，通過增大滯后量，能夠降低氣缸內(nèi)的空氣量。這樣的控制與通過節(jié)流閥的節(jié)流來調(diào)整空氣量的情況相比，在控制性、響應(yīng)性、泵損方面是有利的。本說明書公開的發(fā)動機(jī)的控制裝置還包括改變排氣閥的相位的第三相位改變單元，排氣的溫度越高，所述控制部越增大由所述第三相位改變單元改變的所述排氣閥的滯后量。其主旨是通過降低排氣損失，降低對增壓器施加的工作量，來抑制增壓上升。所述控制部在使?jié)馊紵隣顟B(tài)結(jié)束時(shí)，在增大了所述節(jié)流閥的開度之后使所述滯后了的第一進(jìn)氣閥提前。當(dāng)通過使其滯后而創(chuàng)建出濃燃燒狀態(tài)的第一進(jìn)氣閥復(fù)原、即、使該第一進(jìn)氣閥提前時(shí)，在增大了節(jié)流閥的開度之后使該第一進(jìn)氣閥提前。如果先進(jìn)行第一進(jìn)氣閥的提前，之后增大節(jié)流閥的開度，則有可能產(chǎn)生由于在被提前的階段氣體量急劇增大而引起的阻塞。通過抑制阻塞的產(chǎn)生，能夠抑制泵損、耗油率惡化、駕駛性能惡化。所述控制部在使?jié)馊紵隣顟B(tài)結(jié)束時(shí)，在增大了所述節(jié)流閥的開度之后使所述提前了的第二進(jìn)氣閥滯后。該控制是假定通過在進(jìn)行第一進(jìn)氣閥的滯后并進(jìn)行第二進(jìn)氣閥的提前而成為濃燃燒狀態(tài)的情況的控制。與在上述中在增大了節(jié)流閥的開度之后使第一進(jìn)氣閥提前的情況相同，使第二進(jìn)氣閥滯后。由此，能夠抑制阻塞產(chǎn)生，能夠抑制泵損、燃油經(jīng)濟(jì)性惡化、駕駛性能惡化。發(fā)明效果根據(jù)本說明書公開的發(fā)動機(jī)的控制裝置，能夠抑制煙塵的產(chǎn)生，提高燃料過量供應(yīng)的響應(yīng)性。


圖I是組裝有實(shí)施例的發(fā)動機(jī)的控制裝置的發(fā)動機(jī)的整體構(gòu)成圖；圖2是實(shí)施例的發(fā)動機(jī)的簡要構(gòu)成圖；圖3是表示進(jìn)氣凸輪軸的一例的說明圖；圖4是詳細(xì)示出發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)的一例的框圖；圖5是表示發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣閥及排氣閥的配置的一例的說明圖；圖6是表示進(jìn)氣閥的相位變化的圖；圖7是表示在發(fā)動機(jī)的控制裝置中進(jìn)行的控制的一例的流程圖；圖8是表不排氣的溫度與進(jìn)氣閥的滯后量的關(guān)系的映射的一例；圖9是表示增壓與進(jìn)氣閥的滯后量的關(guān)系的映射的一例；圖10是表示排氣壓與節(jié)流閥的開度的關(guān)系的映射的一例；
圖11是表示發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速及發(fā)動機(jī)負(fù)荷與節(jié)流閥的開度的關(guān)系的映射的一例；圖12是使?jié)馊紵隣顟B(tài)結(jié)束時(shí)的流程圖的一例；圖13是表示實(shí)施例2的進(jìn)氣凸輪軸的一例的說明圖；圖14是表示吸入空氣量與提前量的關(guān)系的映射的一例；圖15是表示排氣凸輪軸的一例的說明圖；圖16是表示排氣的溫度與排氣閥的滯后量的關(guān)系的映射的一例。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。但是，在附圖中，各部分的尺寸、比率等存在沒有與實(shí)際的尺寸、比率等完全一致地圖示出的情況。另外，也存在根據(jù)圖面而省略細(xì) 節(jié)描繪的情況。實(shí)施例I圖I是組裝有實(shí)施例的發(fā)動機(jī)的控制裝置的發(fā)動機(jī)50的整體構(gòu)成圖。本實(shí)施例中的發(fā)動機(jī)50是壓縮點(diǎn)火式的柴油發(fā)動機(jī)，但是只要是缸內(nèi)燃料噴射式的發(fā)動機(jī)即可，也可以是汽油發(fā)動機(jī)。如圖I所示，進(jìn)氣系統(tǒng)10包括空氣流量計(jì)(A/C)ll、中冷器(I/C)12、以及進(jìn)氣歧管13?？諝饬髁坑?jì)11計(jì)測吸入空氣量。中冷器12冷卻增壓器30壓縮的進(jìn)氣。進(jìn)氣歧管13向發(fā)動機(jī)50的各氣缸51a分配進(jìn)氣。排氣系統(tǒng)20包括排氣歧管21和催化劑22。排氣歧管21將來自各氣缸51a的排氣在下游側(cè)合流到一個(gè)排氣通路中。催化劑22對排氣進(jìn)行凈化。增壓器30包括壓縮部31和渦輪部32。增壓器30是排氣驅(qū)動式的可變?nèi)萘啃蜏u輪增壓器，并且其壓縮部31被設(shè)置在進(jìn)氣系統(tǒng)10中，渦輪部32被設(shè)置在排氣系統(tǒng)20中。如圖2所不,發(fā)動機(jī)50包括氣缸體51、氣缸蓋52、活塞53、第一進(jìn)氣閥54A、第二進(jìn)氣閥B、排氣閥55、燃料噴射閥56、以及進(jìn)氣側(cè)VVT (Variable Valve Timing，可變氣門正時(shí))57。進(jìn)氣側(cè)VVT 57如后面所述是使第一進(jìn)氣閥54A的相位比第二進(jìn)氣閥54B的相位滯后的第一相位改變單元的一例。在氣缸體51中形成有氣缸51a?；钊?3被容納在氣缸51a內(nèi)。氣缸蓋52被固定在氣缸體51的上表面。燃燒室58作為被氣缸體51、氣缸蓋52以及活塞53包圍的空間而形成。在氣缸蓋52上形成有進(jìn)氣孔52a和排氣孔52b。進(jìn)氣孔52a向燃燒室58引導(dǎo)進(jìn)氣，排氣孔52b從燃燒室58排出氣體。另外，在氣缸蓋52上設(shè)置有第一進(jìn)氣閥54A、第二進(jìn)氣閥54B以及排氣閥55。第一進(jìn)氣閥54A、第二進(jìn)氣閥54B打開或關(guān)閉進(jìn)氣孔52a，排氣閥55打開或關(guān)閉排氣孔52b。圖3是驅(qū)動第一進(jìn)氣閥54A和第二進(jìn)氣閥54B的進(jìn)氣凸輪軸100的說明圖。進(jìn)氣凸輪軸100為內(nèi)部軸101可自由旋轉(zhuǎn)地嵌入到外部軸102內(nèi)的二層構(gòu)造。第一凸輪103被固定銷104固定在內(nèi)部軸101上。第一凸輪103變?yōu)閺脑O(shè)置于外部軸102上的槽102a露到外部的狀態(tài)。第一凸輪103通過內(nèi)部軸101相對于外部軸102旋轉(zhuǎn)，而能夠改變相位。第二凸輪105通過壓入而固定在外部軸102上。第一凸輪103驅(qū)動第一進(jìn)氣閥54A。第二凸輪105驅(qū)動第二進(jìn)氣閥54B。
圖4是詳細(xì)表示發(fā)動機(jī)50的進(jìn)氣系統(tǒng)10的框圖。在進(jìn)氣系統(tǒng)10中沿空氣的流動排列有空氣流量計(jì)11、增壓器30、中冷器12、節(jié)流閥60、進(jìn)氣歧管13、進(jìn)氣孔52a。并且，通過被進(jìn)氣側(cè)VVT 57驅(qū)動的進(jìn)氣閥54A(54B)向氣缸51a內(nèi)導(dǎo)入空氣。節(jié)流閥60調(diào)整吸入空氣量。在節(jié)流閥60與進(jìn)氣歧管13之間、即節(jié)流閥60的下游側(cè)連接有EGR管道61。在EGR管道61中配置有EGR閥62。另外，一旦節(jié)流閥60通過節(jié)流控制而被減小開度，則作為節(jié)流閥60的下游側(cè)的以A表示的區(qū)域變?yōu)樨?fù)壓。另一方面，EGR管道61的比EGR閥62靠上游的一側(cè)由于排氣而變?yōu)楦邏骸GR閥62根據(jù)其上游側(cè)與下游側(cè)的壓力差而進(jìn)行開閉動作。如圖5所示，進(jìn)氣孔52a具體地說包括從上游側(cè)向燃燒室58分岔和開口的部分進(jìn)氣孔Ini、In2。排氣孔52b包括從下游側(cè)向燃燒室58分岔和開口的部分排氣孔Exl、Ex2。并且，第一進(jìn)氣閥54A打開或關(guān)閉部分進(jìn)氣孔Inl，第二進(jìn)氣閥54B打開或關(guān)閉部分進(jìn)氣孔In2，兩個(gè)排氣閥55打開或關(guān)閉部分排氣孔Exl、Ex2。部分進(jìn)氣孔Inl的流量系數(shù)小于部分進(jìn)氣孔In2的流量系數(shù)。具體地說，部分進(jìn)氣孔Inl的流路截面積小于部分進(jìn)氣孔In2的流路截面積。因此，第一進(jìn)氣閥54A的閥直 徑小于第二進(jìn)氣閥54B的閥直徑。如后面詳述，在使第一進(jìn)氣閥54A比第二進(jìn)氣閥54B滯后的情況下，來自第二進(jìn)氣閥54B的空氣先導(dǎo)入到氣缸51a內(nèi)。這樣，通過使空氣導(dǎo)入到氣缸51a內(nèi)的正時(shí)錯(cuò)開，能夠產(chǎn)生渦流。并且，通過將滯后側(cè)的第一進(jìn)氣閥54A設(shè)置在流量系數(shù)小的部分進(jìn)氣孔Inl側(cè)，從而對空氣向氣缸51a內(nèi)導(dǎo)入的勢頭設(shè)置差異，能夠進(jìn)一步加強(qiáng)渦流。加強(qiáng)渦流對煙塵的降低有效。如圖2所示，在氣缸蓋52上設(shè)置有燃料噴射閥56。燃料噴射閥56向缸內(nèi)直接噴射燃料。另外，在氣缸蓋52上設(shè)置有進(jìn)氣側(cè)VVT 57。對進(jìn)氣側(cè)VVT 57應(yīng)用能夠改變第一進(jìn)氣閥54A和第二進(jìn)氣閥54B中的第一進(jìn)氣閥54A的閉閥時(shí)期的裝置。即，進(jìn)氣側(cè)VVT57改變圖3所示的內(nèi)部軸101的相位。在發(fā)動機(jī)50中設(shè)置有各種傳感器。具體地說，設(shè)置有例如空氣流量計(jì)11、用于檢測曲軸角度或發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NE的曲軸角傳感器71、用于檢測發(fā)動機(jī)50的冷卻水溫的水溫傳感器72、以及用于檢測缸內(nèi)壓PO的缸內(nèi)壓傳感器73等。另外，在進(jìn)氣系統(tǒng)10中設(shè)置有用于檢測增壓P的增壓傳感器74、用于檢測進(jìn)氣溫度PO’的溫度傳感器75。另外，在進(jìn)氣側(cè)VVT 57中設(shè)置有用于檢測配氣相位正時(shí)的配氣相位正時(shí)傳感器76。E⑶I是相當(dāng)于控制部的電子控制裝置，并包括由CPU、ROM、RAM等構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)和輸入輸出電路?？諝饬髁坑?jì)11或前述的傳感器71 76等各種傳感器和開關(guān)類與ECU I電連接。另外，增壓器30、燃料噴射閥56以及進(jìn)氣側(cè)VVT 57等各種的控制對象被電連接。ROM是用于存儲記述有CPU執(zhí)行的各種處理的程序和映射數(shù)據(jù)等的構(gòu)成。CPU基于存儲在ROM中的程序根據(jù)需要利用RAM的臨時(shí)存儲區(qū)域的同時(shí)執(zhí)行處理，由此能夠通過ECU I在功能上實(shí)現(xiàn)各種控制單元、判定單元或檢測單元等。E⑶I進(jìn)行通過進(jìn)氣側(cè)VVT 57使第一進(jìn)氣閥54A的相位比第二進(jìn)氣閥54B的相位滯后的進(jìn)氣閥的相位控制，以使發(fā)動機(jī)50的氣缸內(nèi)的空氣量減少到目標(biāo)值而成為濃燃燒。并且，在無法通過進(jìn)氣側(cè)VVT 87進(jìn)行進(jìn)氣閥的相位控制來將氣缸51a內(nèi)的空氣量減少到目標(biāo)值以下的情況下，采取以下的措施。即，繼進(jìn)氣閥的相位控制之后通過節(jié)流閥60進(jìn)行節(jié)流閥的節(jié)流控制，以使氣缸51a內(nèi)的空氣量變?yōu)槟繕?biāo)值以下。E⑶I進(jìn)行使第一進(jìn)氣閥54A和第二進(jìn)氣閥54B中的第一進(jìn)氣閥54A的閉閥時(shí)期滯后的進(jìn)氣閥的相位控制。具體地說，如圖6所示，在固定第二進(jìn)氣閥54B的配氣相位正時(shí)的同時(shí)，一體地改變第一進(jìn)氣閥54A的開閥時(shí)期和閉閥時(shí)期，由此對第一進(jìn)氣閥54A的閉閥時(shí)期進(jìn)行滯后控制。并且，由此，使第一進(jìn)氣閥54A的閉閥時(shí)期比第二進(jìn)氣閥54B的閉閥時(shí)期滯后。ECU I以進(jìn)氣側(cè)VVT 57作為控制對象對第一進(jìn)氣閥54A的閉閥時(shí)期進(jìn)行滯后控制。這里，E⑶I進(jìn)行的滯后控制是使第一進(jìn)氣閥54A滯后關(guān)閉的意思上的滯后控制。因此，第一進(jìn)氣閥54A的閉閥時(shí)期與進(jìn)氣下止點(diǎn)相比被設(shè)定在滯后側(cè) 。E⑶I把握通過各種傳感器71 76獲得的信息，并且基于由上述各種傳感器71 76獲得的信息來把握吸入空氣量、排氣壓、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、排氣的溫度、增壓等。另夕卜，ECU I把握用于成為濃燃燒的氣缸內(nèi)的空氣量的目標(biāo)值。接著，說明在以上的發(fā)動機(jī)50中由控制裝置進(jìn)行的控制的一例。圖7是表示在發(fā)動機(jī)的控制裝置中進(jìn)行的控制(濃燃燒控制)的一例的流程圖。以ECU I為主體進(jìn)行該控制。首先，在步驟SI中進(jìn)行進(jìn)氣閥的相位控制。具體地說，E⑶I通過向進(jìn)氣側(cè)VVT 57發(fā)出指令，進(jìn)行第一進(jìn)氣閥54A的滯后控制。首先，通過進(jìn)行第一進(jìn)氣閥54A的滯后控制，與第一進(jìn)氣閥54A相比，先從第二進(jìn)氣閥54B導(dǎo)入空氣，能夠產(chǎn)生渦流。由于渦流的產(chǎn)生，能夠改善燃燒，抑制煙塵的產(chǎn)生。另外，由于控制被配置于接近氣缸51a的位置的第一進(jìn)氣閥54A，因此能夠確保良好的響應(yīng)性。如果最初控制節(jié)流閥60，則可不考慮活塞53的運(yùn)動、燃燒的正時(shí)來調(diào)整空氣量。與此相對，通過先進(jìn)行進(jìn)氣閥的相位控制，能夠調(diào)整循環(huán)的空氣量。繼步驟SI之后，在步驟S2中，通過步驟SI中的進(jìn)氣閥的相位控制來判斷吸入空氣量是否小于氣缸51a內(nèi)的目標(biāo)空氣量。當(dāng)在步驟S2中判斷為是時(shí)，前進(jìn)到步驟S4。在步驟S4中，采用改變?nèi)剂系膰娚湟?guī)格等措施，進(jìn)行濃燃燒。另一方面，當(dāng)在步驟S2中判斷為否時(shí)，前進(jìn)到步驟S3。在步驟S3中，進(jìn)行節(jié)流閥60的節(jié)流控制。即，在即使進(jìn)行進(jìn)氣閥的相位控制也無法將空氣量減小到目標(biāo)值以下的情況下，初次由節(jié)流閥60進(jìn)行空氣量的控制。節(jié)流閥60的節(jié)流控制進(jìn)行由于進(jìn)氣閥的相位控制而不足的量的調(diào)整。因此，能夠?qū)⒂捎趶墓?jié)流閥60向氣缸51a內(nèi)輸送氣體的滯后導(dǎo)致的響應(yīng)性的惡化抑制在最小限度。在步驟S3之后，進(jìn)行步驟S4的處理。即，進(jìn)行濃燃燒。這樣,通過在節(jié)流閥的節(jié)流控制之前進(jìn)行進(jìn)氣閥的相位控制，能夠起到以下的效果。首先，能夠通過渦流促進(jìn)燃料噴霧的擴(kuò)散。并且，能夠減少燃料對氣缸缸壁的附著、由燃料引起的油稀釋。在濃燃燒時(shí)，氣缸51a內(nèi)的空氣量減少。即，氣缸51a內(nèi)的氣體的密度下降，因此燃料的噴霧的貫徹力增大。其結(jié)果是，容易產(chǎn)生燃料對氣缸缸壁的附著、油的稀釋。對于這樣的情況，通過在節(jié)流閥的節(jié)流控制之前進(jìn)行進(jìn)氣閥的相位控制，能夠?qū)崿F(xiàn)通過渦流的產(chǎn)生而促進(jìn)噴霧的擴(kuò)散。其結(jié)果是，能夠抑制燃料對缸內(nèi)缸壁的附著、油稀釋。另外，由于有效壓縮比降低而導(dǎo)致燃燒溫度下降，排氣溫度也下降。因此，能夠延長濃燃燒繼續(xù)時(shí)間。由此，實(shí)現(xiàn)催化劑控制時(shí)間的縮短、改善燃油經(jīng)濟(jì)性。即，當(dāng)進(jìn)行濃燃燒時(shí)，排氣的溫度會上升。因此，尤其是在安裝有增壓器的情況下，有時(shí)為了保護(hù)增壓器而受到溫度的制約，但是即使在這樣的情況下也能夠繼續(xù)濃燃燒。
另外，由于節(jié)流閥的節(jié)流控制被抑制到最小限度，因此能夠?qū)⒐?jié)流閥的下游側(cè)(尤其是圖4中以A表示的區(qū)域)的進(jìn)氣管的壓力維持得較高。其結(jié)果是，能夠改善EGR的控制性。即，EGR閥62根據(jù)其上游側(cè)和下游側(cè)的壓力差而動作。因此，在圖4中，如果以A表示的區(qū)域的壓力由于節(jié)流閥60的節(jié)流而下降，EGR閥62的上游和下游的壓力差變大，則控制性會惡化。即，只要EGR閥62稍稍打開，大量的EGR氣體就會導(dǎo)入，EGR的控制性會惡化。一旦EGR的控制性惡化，則容易產(chǎn)生EGR氣體過多或不足，這有時(shí)會導(dǎo)致排放的惡化。通過在節(jié)流閥的節(jié)流控制之前進(jìn)行進(jìn)氣閥的相位控制，能夠改善濃燃燒中和從濃燃燒恢復(fù)時(shí)的控制性。并且，節(jié)流閥的節(jié)流控制伴隨著泵損的增大，由此有可能產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的下降，駕駛性能的惡化。并且，難以估計(jì)泵損增大何種程度，因此也難以進(jìn)行駕駛性能改善的控制。與此相對，在進(jìn)氣閥的相位控制中，通過打開進(jìn)氣孔52a,滯后關(guān)閉第一進(jìn)氣閥54A,來降低氣缸內(nèi)的空氣量，因此能夠抑制泵損的惡化。其結(jié)果是，也能夠抑制駕駛性能的惡化。這樣，通過進(jìn)行進(jìn)氣閥的相位控制，并且在節(jié)流閥的節(jié)流控制之前進(jìn)行進(jìn)氣閥的相位控制，能夠得到各種效果。 這里，說明在步驟SI中能夠考慮的各種事項(xiàng)。另外，為了便于說明，這些事項(xiàng)分別說明，但是也能夠成為同時(shí)考慮多個(gè)事項(xiàng)的控制?！杜艢獾臏囟取稥⑶I在步驟SI中能夠考慮發(fā)動機(jī)50的排氣的溫度。圖8是表示排氣的溫度與進(jìn)氣閥的滯后量的關(guān)系的映射的一例。當(dāng)由于進(jìn)行濃燃燒而排氣的溫度變得過高時(shí)，不希望繼續(xù)濃燃燒。尤其是，在具有增壓器30的情況下，從保護(hù)增壓器30的觀點(diǎn)出發(fā)，有時(shí)會受到制約。因此，排氣的溫度越高，越增大第一進(jìn)氣閥54A的相位的滯后量。由此，能夠降低有效壓縮比，降低排氣的溫度。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)增壓器30的保護(hù)。這樣，通過使排氣的溫度成為能夠?qū)崿F(xiàn)增壓器30的保護(hù)的范圍，能夠在保護(hù)增壓器30的同時(shí)延長濃燃燒繼續(xù)時(shí)間。由此，能夠縮短催化劑控制時(shí)間，有助于改善燃油經(jīng)濟(jì)性?！对鰤骸稥⑶I在步驟SI中能夠考慮發(fā)動機(jī)50中的增壓。圖9是表示增壓與進(jìn)氣閥的滯后量的關(guān)系的映射的一例。增壓的變化伴隨著由于所謂的增壓滯后引起的響應(yīng)滯后。因此，即使進(jìn)行了增壓的控制，實(shí)際增壓也有時(shí)會超過目標(biāo)增壓。這樣，在實(shí)際增壓超過了目標(biāo)增壓的情況下，如果想要通過節(jié)流閥的節(jié)流來進(jìn)行應(yīng)對，則擔(dān)心控制性、響應(yīng)的惡化。因此，通過增加第一進(jìn)氣閥54A的滯后量，可減小伴隨著增壓的增加而增加的量的空氣。由此，能夠維持控制性、響應(yīng)性。這樣的控制在泵損方面也是有利的。接著，說明在節(jié)流閥的節(jié)流控制(步驟S3)中能夠考慮的各種事項(xiàng)。另外，為了便于說明，這些事項(xiàng)分別說明，但是也可以成為同時(shí)考慮了多個(gè)事項(xiàng)的控制?！杜艢鈮骸稥⑶I在節(jié)流閥的節(jié)流控制(步驟S3)中能夠考慮發(fā)動機(jī)50的排氣壓。圖10是表示排氣壓與節(jié)流閥的開度的關(guān)系的映射的一例。發(fā)動機(jī)50的排氣壓越大，ECU I越增大節(jié)流閥60的開度。換言之，可減小節(jié)流閥60的節(jié)流量。并且，E⑶I在發(fā)動機(jī)50的排氣壓變?yōu)轭A(yù)先確定的預(yù)定值以上時(shí)，抑制節(jié)流閥的節(jié)流控制，并且可以說是禁止節(jié)流閥的節(jié)流控制。
在排氣壓高的情況下，如果增大節(jié)流閥60的節(jié)流，降低節(jié)流閥60的下游側(cè)的壓力，則EGR閥62的上游側(cè)和下游側(cè)的壓力差越發(fā)變大。如果EGR閥62的上游側(cè)和下游側(cè)的壓力差變大，則如上所述EGR的控制性會惡化。因此，當(dāng)排氣壓大時(shí)，增大節(jié)流閥60的開度，較高地保持節(jié)流閥60的下游側(cè)的進(jìn)氣管的壓力。由此，維持EGR的控制性。當(dāng)排氣壓高于閾值時(shí)，禁止節(jié)流控制，全部打開節(jié)流閥60。《發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動機(jī)負(fù)荷》E⑶I在節(jié)流閥的節(jié)流控制(步驟S3)中能夠考慮發(fā)動機(jī)50的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷。圖11是表示發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動機(jī)負(fù)荷與節(jié)流閥60的開度的關(guān)系的映射的一例。發(fā)動機(jī)50越是高旋轉(zhuǎn)且越是高負(fù)荷，ECU I越增大節(jié)流閥60的開度，在發(fā)動機(jī)50是高旋轉(zhuǎn)且高負(fù)荷時(shí)(當(dāng)超過預(yù)先確定的閾值時(shí))，抑制節(jié)流閥60的節(jié)流控制，并且可以說是禁止節(jié)流閥60的節(jié)流控制。
隨著發(fā)動機(jī)處于高旋轉(zhuǎn)且高負(fù)荷，由于進(jìn)行節(jié)流閥的節(jié)流控制而導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩下降時(shí)的駕駛性能惡化變大。在這樣的情況下，抑制節(jié)流閥的節(jié)流量，增大節(jié)流閥60的開度。當(dāng)為轉(zhuǎn)速和負(fù)荷比閾值高的區(qū)域時(shí)，禁止節(jié)流控制，全部打開節(jié)流閥60。由此，能夠抑制駕駛性能惡化。接著，對使?jié)馊紵隣顟B(tài)結(jié)束時(shí)的控制進(jìn)行說明。ECU I當(dāng)判斷為使?jié)馊紵隣顟B(tài)結(jié)束時(shí)，基于圖12所示的流程圖，結(jié)束濃燃燒狀態(tài)(燃料過量供應(yīng))。首先，在步驟Sll中增大減小了的節(jié)流閥60的開度。之后，在步驟S12中將第一進(jìn)氣閥控制在提前側(cè)。通過設(shè)為這樣的順序，能夠抑制節(jié)流閥60中阻塞的產(chǎn)生。其結(jié)果是，能夠抑制泵損、耗油率惡化、駕駛性能惡化。如以上說明的那樣，根據(jù)實(shí)施例的發(fā)動機(jī)的控制裝置，能夠抑制煙塵的產(chǎn)生，提高濃燃燒的響應(yīng)性。實(shí)施例2接著，參照圖13、圖14來說明實(shí)施例2。實(shí)施例2與實(shí)施例I不同之處在于實(shí)施例2具有相當(dāng)于改變第二進(jìn)氣閥54B的相位的第二相位改變單元的進(jìn)氣側(cè)VVT 157。進(jìn)氣側(cè)VVT157如圖13所示被安裝到外部軸102上。由此，進(jìn)氣側(cè)VVT 157改變通過被壓入到外部軸102的第二凸輪105被驅(qū)動的第二進(jìn)氣閥54B的相位。E⑶I通過進(jìn)氣側(cè)VVT 57進(jìn)行對第一進(jìn)氣閥54A的滯后控制，并進(jìn)行通過進(jìn)氣側(cè)VVT 157使第二進(jìn)氣閥54B提前的提前控制。通過這樣擴(kuò)大相位差，能夠加強(qiáng)渦流，其結(jié)果是能夠進(jìn)一步抑制煙塵的產(chǎn)生。在如上地提前第二進(jìn)氣閥54B的情況下，吸入空氣量越少，E⑶I越增大第二進(jìn)氣閥54B的提前量。圖14是表示吸入空氣量與第二進(jìn)氣閥54B的提前量的關(guān)系的映射的一例。在向氣缸51a內(nèi)的吸入空氣量少的情況下，進(jìn)氣具有的慣性力變小。因此，增大第一進(jìn)氣閥與第二進(jìn)氣閥之間的相位差來加強(qiáng)渦流。其結(jié)果是，能夠抑制煙塵的產(chǎn)生。在如上地進(jìn)行了第二進(jìn)氣閥54B的提前控制的情況下，E⑶I在結(jié)束濃燃燒狀態(tài)時(shí)增大節(jié)流閥60的開度之后，使提前了的第二進(jìn)氣閥64B滯后，成為原來的狀態(tài)。具體地說，在圖12所示的步驟Sll中，與第一進(jìn)氣閥54A的提前一起進(jìn)行第二進(jìn)氣閥54B的滯后而結(jié)束濃燃燒狀態(tài)。通過如上地提前第二進(jìn)氣閥54B，能夠進(jìn)一步地抑制煙塵的產(chǎn)生。
實(shí)施例3接著，參照圖15、圖16說明實(shí)施例3。實(shí)施例3與實(shí)施例I不同之處在于具有相當(dāng)于改變排氣閥55的相位的第三相位改變單元的排氣側(cè)VVT 207。排氣側(cè)VVT 207如圖15所示被安裝到壓入有驅(qū)動排氣閥55的排氣凸輪201的排氣凸輪軸200上。排氣側(cè)VVT207的構(gòu)成與進(jìn)氣側(cè)VVT 57相同，因此省略其詳細(xì)說明。圖16是表示排氣的溫度與排氣閥55的滯后量的關(guān)系的映射的一例。排氣的溫度越高，E⑶I越增大基于排氣側(cè)VVT 207的排氣閥55的滯后量。通過降低排氣損失，降低對增壓器30施加的工作量，可以抑制增壓上升。通過抑制增壓上升，能夠降低導(dǎo)入到氣缸51a內(nèi)的空氣量。這樣，由于抑制增壓的上升而降低空氣量與節(jié)流閥的節(jié)流的情況相比，在控制性、響應(yīng)性、泵損方面有利。上述實(shí)施例只是用于實(shí)施本發(fā)明的例子，本發(fā)明不限于此，這些實(shí)施例的各種變形處于本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且在本發(fā)明的范圍內(nèi)能夠?qū)嵤┢渌鞣N實(shí)施例根據(jù)上述記載是顯而易見的。符號說明 I ...ECU30…增壓器50…發(fā)動機(jī)54A…第一進(jìn)氣閥54B…第二進(jìn)氣閥55…排氣閥57，157...進(jìn)氣側(cè) VVT60…節(jié)流閥61... EGR 管道62...EGR 閥100…進(jìn)氣凸輪軸200…排氣凸輪軸207…排氣側(cè)VVT
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動機(jī)的控制裝置，所述發(fā)動機(jī)是缸內(nèi)燃料噴射式的發(fā)動機(jī)， 所述控制裝置包括 第一相位改變單元，所述第一相位改變單元使第一進(jìn)氣閥的相位比第二進(jìn)氣閥的相位滯后；以及 節(jié)流閥，所述節(jié)流閥調(diào)整所述發(fā)動機(jī)的吸入空氣量； 控制部，為了使所述發(fā)動機(jī)的氣缸內(nèi)的空氣量減小至目標(biāo)值而成為濃燃燒，所述控制部進(jìn)行通過所述第一相位改變單元使所述第一進(jìn)氣閥的相位比所述第二進(jìn)氣閥的相位滯后的進(jìn)氣閥的相位控制，并在通過所述第一相位改變單元進(jìn)行進(jìn)氣閥的相位控制而無法將所述氣缸內(nèi)的空氣量減小到所述目標(biāo)值以下的情況下，所述控制部繼所述進(jìn)氣閥的相位控制之后進(jìn)行所述節(jié)流閥的節(jié)流控制，以通過所述節(jié)流閥使所述氣缸內(nèi)的空氣量成為所述目標(biāo)值以下。
2.如權(quán)利要求I所述的發(fā)動機(jī)的控制裝置，其中， 所述控制裝置包括改變所述第二進(jìn)氣閥的相位的第二相位改變單元， 所述控制部通過所述第一相位改變單元進(jìn)行對所述第一進(jìn)氣閥的滯后控制，并通過所述第二相位改變單元進(jìn)行使所述第二進(jìn)氣閥提前的提前控制。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)動機(jī)的控制裝置，其中， 吸入空氣量越少，所述控制部越增大所述第二進(jìn)氣閥的提前量。
4.如權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的發(fā)動機(jī)的控制裝置，其中， 當(dāng)所述發(fā)動機(jī)的排氣壓為預(yù)先確定的預(yù)定值以上時(shí)，所述控制部抑制所述節(jié)流閥的節(jié)流控制。
5.如權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的發(fā)動機(jī)的控制裝置，其中， 所述發(fā)動機(jī)的排氣壓越大，所述控制部越增大所述節(jié)流閥的開度。
6.如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的發(fā)動機(jī)的控制裝置，其中， 當(dāng)所述發(fā)動機(jī)處于高旋轉(zhuǎn)且高負(fù)荷時(shí)，所述控制部抑制所述節(jié)流閥的節(jié)流控制。
7.如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的發(fā)動機(jī)的控制裝置，其中， 所述發(fā)動機(jī)越是高旋轉(zhuǎn)且高負(fù)荷，所述控制部越增大所述節(jié)流閥的開度。
8.如權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的發(fā)動機(jī)的控制裝置，其中， 排氣的溫度越高，所述控制部越增大所述第一進(jìn)氣閥的相位的滯后量。
9.如權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的發(fā)動機(jī)的控制裝置，其中， 所述控制裝置還包括增壓器， 在所述增壓器的增壓大于目標(biāo)增壓的情況下，所述控制部增大所述第一進(jìn)氣閥的相位的滯后量。
10.如權(quán)利要求8或9所述的發(fā)動機(jī)的控制裝置，其中， 所述控制裝置還包括改變排氣閥的相位的第三相位改變單元， 排氣的溫度越高，所述控制部越增大由所述第三相位改變單元改變的所述排氣閥的滯后量。
11.如權(quán)利要求I至10中任一項(xiàng)所述的發(fā)動機(jī)的控制裝置，其中， 所述控制部在使?jié)馊紵隣顟B(tài)結(jié)束時(shí)，在增大了所述節(jié)流閥的開度之后使所述滯后了的第一進(jìn)氣閥提前。
12.如權(quán)利要求2至10中任一項(xiàng)所述的發(fā)動機(jī)的控制裝置，其中， 所述控制部在使?jié)馊紵隣顟B(tài)結(jié)束時(shí)，在增大了所述節(jié)流閥的開度之后使所述提前了的第二進(jìn)氣閥滯后。
13.一種發(fā)動機(jī)的控制裝置，所述發(fā)動機(jī)是缸內(nèi)燃料噴射式的發(fā)動機(jī)， 所述控制裝置包括 第一相位改變單元，所述第一相位改變單元使第一進(jìn)氣閥的相位比第二進(jìn)氣閥的相位滯后; 控制部，所述控制部為了使所述發(fā)動機(jī)的氣缸內(nèi)的空氣量減小至目標(biāo)值而成為濃燃燒，進(jìn)行通過所述第一相位改變單元使所述第一進(jìn)氣閥的相位比所述第二進(jìn)氣閥的相位滯后的進(jìn)氣閥的相位控制。
全文摘要
一種發(fā)動機(jī)的控制裝置，所述發(fā)動機(jī)是缸內(nèi)燃料噴射式的發(fā)動機(jī)，所述控制裝置包括第一相位改變單元，所述第一相位改變單元使第一進(jìn)氣閥的相位比第二進(jìn)氣閥的相位滯后；節(jié)流閥，所述節(jié)流閥調(diào)整所述發(fā)動機(jī)的吸入空氣量；以及控制部，為了使所述發(fā)動機(jī)的氣缸內(nèi)的空氣量減小至目標(biāo)值而成為濃燃燒，所述控制部進(jìn)行通過所述第一相位改變單元使所述第一進(jìn)氣閥的相位比所述第二進(jìn)氣閥的相位滯后的進(jìn)氣閥的相位控制，并在通過所述第一相位改變單元進(jìn)行進(jìn)氣閥的相位控制而無法將所述氣缸內(nèi)的空氣量減小到所述目標(biāo)值以下的情況下，所述控制部繼所述進(jìn)氣閥的相位控制之后進(jìn)行所述節(jié)流閥的節(jié)流控制，以通過所述節(jié)流閥使所述氣缸內(nèi)的空氣量成為所述目標(biāo)值以下。
文檔編號F02D13/02GK102782288SQ20108006503
公開日2012年11月14日 申請日期2010年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月8日
發(fā)明者伊藤勝廣, 小鄉(xiāng)知由, 小川孝, 巖田一康 申請人:豐田自動車株式會社