CN101900051B - 发动机的燃料喷射控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明得到一种发动机的燃料喷射控制装置，其具有：进气口；燃料喷射阀，其设置在上述进气口中；可变阀定时装置，其可以变更设置在燃料喷射阀的下游的进气阀的开阀定时；以及控制器，其调整上述可变阀定时装置和上述燃料喷射阀的燃料喷射定时，该发动机的燃料喷射控制装置的特征在于，上述控制器，与进气阀和排气阀之间的重叠量对应地，控制燃料喷射结束定时，上述控制器，在发动机冷起动时，重叠量与规定重叠量相比较大的情况下，调整燃料喷射定时，使燃料喷射结束定时与进气阀开阀定时相比成为提前角侧，并且，以重叠量与上述规定重叠量相比越大，从燃料喷射结束定时至进气阀开阀定时为止的时间间隔变得越大的方式，成为提前角。

Description

发动机的燃料喷射控制装置
技术领域
本发明涉及一种发动机的燃料喷射控制装置。
背景技术
现有的发动机的向进气口喷射燃料的燃料喷射控制装置，为了防止由于冷机时的来自气缸的废气的返吹与燃料喷雾之间的冲突而导致向进气口内壁面上附着燃料，对进气阀打开定时进行滞后角校正。另外，使返吹与燃料喷射定时不重叠。即，以不造成燃烧恶化或者排气性能恶化的程度，对进气阀打开定时进行滞后角校正，通过减少与排气阀关闭定时之间的重叠量，减弱返吹(参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2003-83123号公报
发明内容
但是，本发明人发现：在相对于规定的燃料喷射定时对进气阀打开定时进行滞后角校正而抑制返吹干涉时，不会成为与进气阀周围的气体流动对应的适当的燃料喷射定时。
本发明就是着眼于上述现有问题而提出的，其目的在于，提供一种发动机的燃料喷射控制装置，其在冷起动时，适当地对燃料喷射定时进行控制，使未燃尽碳氢化合物(未燃尽HC)的残留减少。
本发明是通过以下的方式解决上述课题的。此外，为了容易理解，标注与本发明的实施方式对应的标号，但不限定于此。
本发明得到一种发动机的燃料喷射控制装置，其特征在于，具有：进气口；燃料喷射阀，其设置在上述进气口中；可变阀定时装置，其可以变更设置在燃料喷射阀的下游的进气阀的开阀定时；以及控制器，其调整上述可变阀定时装置和上述燃料喷射阀的燃料喷射定时，上述控制器，与进气阀和排气阀之间的重叠量对应地，控制燃料喷射结束定时，上述控制器，在发动机冷起动时，重叠量与规定重叠量相比较大的情况下，调整燃料喷射定时，使燃料喷射结束定时与进气阀开阀定时相比成为提前角侧，并且，重叠量与上述规定重叠量相比越大，越使燃料喷射结束定时提前，以使得从燃料喷射结束定时至进气阀开阀定时为止的时间间隔变大。
发明的效果
根据本发明，从冷起动时至进气阀的温度上升到可以将燃料气化的温度为止，控制燃料喷射定时，以可以相对于进气阀开阀定时而利用排气的返吹。因此，通过高温排气的返吹，促进向进气口喷射的燃料的气化，所以可以大幅度地减少未燃尽碳氢化合物HC的残留。另外，由于燃料喷射定时与返吹量对应地进行控制，所以可以简单地得到效应。
附图说明
图1是本发明的燃料喷射控制装置的第1实施方式的发动机的概略结构图。
图2是按照开阀重叠量的不同，燃料喷射定时与未燃尽碳氢化合物HC的浓度之间的关系图。
图3是说明第1实施方式的燃料喷射控制装置的动作的流程图。
图4是返吹量(开阀重叠量)与燃料喷射定时之间的关系图。
图5是说明第1实施方式的燃料喷射控制的时序图。
图6是第2实施方式的可变动阀机构的斜视图。
图7是升程动作角可变机构的驱动轴方向视图。
图8是说明可变动阀机构的作用的图。
图9是按照吸入速度的不同，燃料喷射定时与未燃尽碳氢化合物HC的浓度之间的关系图。
图10是说明第2实施方式的燃料喷射控制装置的动作的流程图。
图11是说明第2实施方式的燃料喷射控制的时序图。
具体实施方式
图1是使用本发明的燃料喷射控制装置的第1实施方式的发动机的概略结构图。
发动机1是端口喷射式发动机。发动机1包含可变阀定时机构(Variable valve Timing Control；以下简称为“VTC机构”)40。VTC机构40对进气阀23的开闭定时进行控制。由于VTC机构40的构造是公知的，所以在这里简单地说明。
VTC机构40是具有进气阀用凸轮轴41、凸轮链轮42的开阀定时控制机构。凸轮轴41与凸轮41a一体成型，利用该凸轮41a使进气阀23开闭。凸轮链轮42插入嵌合凸轮轴41的前端中，可以相对于凸轮轴41进行相对旋转。凸轮链轮42与利用油压控制机构43调压后的油压对应地，相对于凸轮轴41进行相对旋转。凸轮链轮42与曲轴11同步旋转。由于是这种构造，所以通过使凸轮链轮42相对于凸轮轴41进行相对旋转，可以相对于发动机转速(曲轴11的旋转)，变更进气阀23的开闭定时。
发动机1的排气阀33，利用排气阀用凸轮轴45进行开闭。排气阀33相对于发动机转速(曲轴11的旋转)，以一定的定时进行开闭。发动机1的进气通路2，在上游包括进气集气管21，在下游包括进气口22。另外，在进气集气管21的上游设置进气节气门51。进气节气门51利用节气门电动机52进行驱动。在进气口22上设置燃料喷射阀53。燃料喷射阀53向进气口22喷射燃料。燃料喷射阀53利用控制器70进行控制。另外，如果将进气阀23打开，则喷射的燃料与进气通路2的空气一起向缸内10流入。
在发动机1的排气通路3中，设置歧管催化剂31以及地板下催化剂32。歧管催化剂31以及地板下催化剂32，是使包含在排气中的大气污染物质即碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)以及氮氧化物(NOx)与氧气彼此进行化学反应，生成无害的水、二氧化碳以及氮的三元催化剂。歧管催化剂31以及地板下催化剂32，同时去除在以理想空燃比为中心的较窄的范围内产生的大气污染物质。在排气通路3中，将排气阀33打开，从缸内10进行排气。另外，排气通过歧管催化剂31以及地板下催化剂32而去除大气污染物质，向大气中排出。
空气流量计61对吸入空气量进行检测。VTC角度传感器62，对进气阀23的开阀定时下的曲轴角度进行检测。曲轴角度传感器63对发动机旋转速度进行检测。O2传感器64对在排气中包含的氧气进行检测。水温传感器65对发动机水温进行检测。加速器位置传感器66对加速踏板35的踏入量进行检测。
控制器70基于上述检测信号，对燃料喷射阀53、火花塞12、进气节气门51(节气门电动机52)、以及VTC机构40进行控制。控制器70由具有中央运算装置(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)以及输入输出接口(I/O接口)的微型计算机构成。也可以使控制器70由多个微型计算机构成。
另外，本发明人着眼于，因将进气阀23和排气阀33同时打开的重叠量而产生的排气的返吹，对冷起动时的燃料喷射造成的影响。如果存在重叠量，则在将进气阀23打开时，会产生缸内10的排气向进气口22流动的返吹。另外，如果在发动机1的起动时等低旋转·低负载时存在重叠量，则在将进气阀23打开前向进气口22喷射的燃料的一部分，由于返吹而不向缸内10流动，会附着在进气口22的内壁面上。另外，当前，存在在发动机1的冷起动时，控制使得不设置重叠量的技术。但是，本发明人发现：在冷起动时，在进气阀23达到可以将燃料气化的温度为止的期间，不是为了防止燃料向进气口22的内壁面附着而不产生返吹，而是相反地利用返吹，促进燃料的气化，这样可以有效地使未燃尽碳氢化合物HC减少。
将这种关系在图2中表示。图2是随着重叠量的不同，燃料喷射定时与未燃尽碳氢化合物HC的浓度之间的关系图。图2(A)是表示冷起动时的各进气阀开阀定时的燃料喷射定时与未燃尽碳氢化合物HC的浓度之间的倾向的图。图2(B-1)～图2(B-3)是表示各重叠量的最佳喷射结束定时的图。
说明图2(A)。在发动机的冷却水温为零下的情况下，将排气阀闭阀定时EVC设为一定，使进气阀开阀定时IVO为提前角，设置重叠量。曲线图中，纵轴表示未燃尽碳氢化合物HC的浓度，横轴表示燃料的喷射结束角度。另外，针对各重叠量，将燃料的喷射结束角度下的未燃尽碳氢化合物HC的浓度连成曲线，形成折线曲线图。重叠量通过VTC机构40设置。图中所示的VTC角度，是通过VTC机构40使开阀定时IVO为提前角的角度。VTC角度为0度、15度、20度以及30度。VTC角度为0度时，处于不使VTC机构40动作的状态。VTC角度为0度时，进气阀开阀定时IVO设定为从排气阀闭阀定时EVC向滞后角侧滞后2度。因此，在例如VTC角度为15度时，利用VTC机构40实现的进气阀开阀定时IVO的提前角量为15度，但重叠量为13度。另外，图中所示的箭头表示进气阀开阀定时IVO，被圆圈包围的曲线点，表示未燃尽碳氢化合物HC的浓度最低的燃料喷射结束定时。在VTC角度为0时，未燃尽碳氢化合物HC的浓度最低的燃料喷射结束定时为角度A。另外，在VTC角度为15度、20度以及30度时，未燃尽碳氢化合物HC的浓度最低的燃料喷射结束定时，分别为角度B、角度C以及角度D。
在随着VTC角度的不同观察未燃尽碳氢化合物HC的浓度变化的情况下，如果在VTC角度为0度时，在进气阀开阀定时IVO后设定燃料的喷射结束定时，则未燃尽碳氢化合物HC的浓度最低。另外，VTC角度越大，越将燃料的喷射结束定时设定为相对于进气阀开阀定时IVO提前。这样，未燃尽碳氢化合物HC的浓度最低。另外，显而易见，与VTC角度为0度时相比，存在VTC角度可以使未燃尽碳氢化合物HC的浓度减少。可以认为其原因是，由于排气的返吹为高温，所以促进向进气口22喷射的燃料的气化。由此可知，向进气口22流动的排气的返吹，可以有效地使未燃尽碳氢化合物HC减少。
另外，如图2(B-1)～图2(B-3)所示，可以与重叠量对应地，将燃料的最佳喷射结束定时大致地分为3种样式。图2(B-1)中重叠量为零或者负值。此时没有返吹。此时，将燃料的喷射结束定时设定在进气阀开阀定时IVO后而喷射燃料。通过该进气行程喷射，减少燃料向进气口、进气阀的附着，由此减少未燃尽碳氢化合物的排出。另外，图2(B-2)中重叠量小。此时，即使有返吹量，量也很少。此时，将燃料的喷射结束定时设定在与进气阀开阀定时IVO大致相同的定时，或者在进气阀开阀定时IVO的稍后喷射燃料。由此，通过利用进气的吸入效应将燃料高效地雾化，同时吸入气缸内，从而可以减少未燃尽碳氢化合物的排出。图2(B-3)中重叠量大。此时，返吹量多。此时，将燃料的喷射结束定时设定在进气阀开阀定时IVO前而喷射燃料。由于返吹的影响较大，所以通过减少返吹，减少未燃尽碳氢化合物的排出。
在图2的情况下，成为返吹量少或多的临界值的重叠量，位于零至13度之间。重叠量的临界值随着发动机的不同而不同。在成为临界值的重叠量时，进气阀开阀定时IVO与燃料的最佳喷射结束定时一致。另外，进气阀开阀定时IVO相对于临界的滞后角量或者提前角量越大，进气阀开阀定时IVO与燃料的最佳喷射结束定时之间的定时差越大。由此，如果与重叠量对应地设定燃料的喷射结束定时，则成为未燃尽碳氢化合物HC的减少效果最佳的燃料喷射定时。
下面，参照图3，具体地说明对上述的控制。图3是说明本实施方式的燃料喷射控制装置的动作的流程图。
在步骤S 1中，控制器70利用水温传感器65对发动机的冷却水温Tw进行检测。另外，在发动机1冷起动的情况下或者发动机1的冷却水温从起动时开始上升的温度ΔTw与规定值相比较低的情况下，使处理进入步骤S2。在此以外的情况下，不执行本控制，而成为通常的燃料喷射控制。在这里，所谓规定值，是指从起动时至进气阀成为可以将燃料气化的温度之前，发动机1的冷却水温所上升的温度。
在步骤S2中，控制器70判定进气阀23的开阀控制动作条件是否成立。可以根据VTC机构40的油压控制机构43的油压状态进行该判定。如果油压大于或等于可以使VTC机构40动作的值，则进气阀23的开阀控制动作条件成立。另外，在可以进行VTC动作的情况下，使处理进入步骤S3。在不能进行VTC动作的情况下，使处理进入步骤S7。
在步骤S3中，控制器70推定返吹量。返吹受重叠量的大小影响。另外，也受发动机1的运转状态影响。因此，将与它们之间的关系作为对应图预先存储在ROM中。重叠量可以通过进气阀23以及排气阀33的开闭控制进行检测。另外，基于该对应图，推定返吹量。
在步骤S4中，控制器70判定推定的返吹量是否与规定量相比较多。规定量如上述所示，根据未燃尽碳氢化合物HC的减少效果最高的燃料喷射结束定时与进气阀开阀定时IVO一致时的重叠量而求出。另外，在返吹量与规定量相比较多的情况下，使处理进入步骤S51。在返吹量小于或等于规定量的情况下，使处理进入步骤S61。
在步骤S51中，控制器70计算燃料的喷射结束定时相对于进气阀开阀定时IVO的提前角量A。提前角量A与重叠量对应地根据对应图求出。对应图的详细内容在后面记述。
在步骤S52中，控制器70以与进气阀开阀定时IVO相比的提前角量A，对燃料的喷射结束定时进行提前角校正。
在步骤S61中，控制器70计算燃料的喷射结束定时相对于进气阀开阀定时IVO的滞后角量B。滞后角量B与提前角量A相同地，与重叠量对应地根据对应图求出。对应图的详细内容在后面记述。
在步骤S62中，控制器70以与进气阀开阀定时IVO相比的滞后角量B，对燃料的喷射结束定时进行滞后角校正。
在步骤S7中，控制器70将燃料的喷射结束定时设定在进气阀开阀定时IVO后。此时，重叠量为零或者负值。燃料的喷射结束定时，根据步骤S51或步骤S61中使用的对应图求出即可。
下面，参照图4，说明与重叠量对应地计算燃料喷射结束定时的与进气阀开阀定时IVO相比的提前角量A或者滞后角量B的本实施方式的对应图。图4是表示返吹量(重叠量)与燃料的喷射结束定时之间的关系的图。图4(A)是以曲轴角度表示相对于重叠量的燃料喷射结束定时的图。图4(B)是使图4(A)容易理解而表示相对于重叠量的燃料喷射结束定时与进气阀开阀定时IVO相比的校正量的图。重叠量的单位也为曲轴角度。
在本实施方式中，在返吹的影响较小的情况下，燃料的喷射结束定时与重叠量对应地，大致一定地变化。燃料的喷射结束定时，不取决于进气阀的开阀定时IVO和排气阀的闭阀定时EVC的间隔，而设为从进气阀的开阀定时IVO开始大致一定曲轴角度后。在返吹的影响较大的情况下，燃料的喷射结束定时也与重叠量对应地，大致一定的变化。燃料的喷射结束定时，不取决于进气阀的开阀定时IVO和排气阀的闭阀定时EVC的间隔，而设为从进气阀的开阀定时IVO开始大致一定曲轴角度前。另外，对于返吹的影响从小变大的转换期间，燃料的喷射结束定时也与重叠量对应地大致一定地变化。在这里，将进气阀开阀定时IVO与排气阀闭阀定时EVC一致时设为点A，将可靠地判断为返吹的影响较小的最大重叠量处设为点B，将进气阀开阀定时IVO与燃料的喷射结束定时一致时设为点C，将可靠地判断为返吹的影响较大的最小重叠量处设为点D。另外，图4(B)以燃料的喷射结束定时与进气阀开阀定时IVO之间的定时差，表示燃料的喷射结束定时。在至返吹的影响较小的点B的重叠量为止，相对于进气阀开阀定时IVO，滞后角量B一定。在大于或等于返吹的影响较大的点D的重叠量时，相对于进气阀开阀定时IVO，提前角量A一定。另外，从点B至点D为止，与重叠量对应地，逐渐地使校正量变化。从点B至点C，进行向滞后角侧的校正。在点C处，校正量为零。从点C至点D为止，进行向提前角侧的校正。基于该对应图，根据重叠量，可以计算燃料的喷射结束定时与进气阀开阀定时IVO相比的提前角量A或者滞后角量B即可。
图5是说明本实施方式的燃料喷射控制的时序图。此外，为了使与流程图之间的对应关系容易理解，标注步骤编号S而一并记载。
将发动机1起动，至时刻t0为止，不使VTC机构40动作(图5(A)；S1→S2，否)，重叠量为负并一定(图5(B))。此时，燃料的喷射结束定时相对于进气阀开阀定时IVO以滞后角量B设定在滞后角侧(图5(C)；S7)。
经过时刻t0，如果VTC机构40动作(图5(A)；S1→S2，是)，则VTC机构40使进气阀开阀定时IVO成为提前角，直至目标重叠量为止(图5(B))。目标重叠量随着发动机的负载以及转速而变化。另外，根据重叠量推定返吹量(S3)。在本实施方式中，重叠量与返吹量成正比。
从时刻t0至时刻t2为止，重叠量以时刻t1为界从负变为正，但返吹量与规定量相比较少(图5(B)；S4，否)。此时，燃料的喷射结束定时，以与进气阀开阀定时IVO相比的滞后角量B，设定在滞后角侧(图5(C)；S61→S62)。滞后角量B一定。
从时刻t2至时刻t3为止，重叠量继续向正向增加，而且返吹量与规定量相比较小(图5(B)；S4，否)。此时，燃料的喷射结束定时，以与进气阀开阀定时IVO相比的滞后角量B，设定在滞后角侧(图5(C)；S61→S62)。滞后角量B逐渐地接近零而变化。另外，在时刻t3时，燃料的喷射结束定时与进气阀开阀定时IVO一致(图5(C))。
如果经过时刻t3，则重叠量超过规定量，返吹量与规定量相比变多(图5(B)；S4，是)。另外，从时刻t3至时刻t4为止，返吹量逐渐地变多，在时刻t4，成为充分地得到未燃尽碳氢化合物HC的减少效果的返吹量。此时，燃料的喷射结束定时，以与进气阀开阀定时IVO相比的提前角量A，设定在提前角侧(图5(C)；S51→S52)。提前角量A，从时刻t3至时刻t4为止，与返吹量对应地逐渐增加。
从时刻t4至时刻t5为止，重叠量继续增加。另外，在时刻t5达到目标重叠量(图5(B))。此时，燃料的喷射结束定时，以与进气阀开阀定时IVO相比的提前角量A，设定在提前角侧(图5(C)；S51→S52)。提前角量A一定(图5(C))。
根据本实施方式，从冷起动时至进气阀23的温度上升到可以将燃料气化的温度为止，利用排气的返吹，控制燃料喷射定时。在向进气口22喷射燃料时，利用面向燃烧室10的进气阀23为高温这一点，向进气阀23喷射燃料。另外，燃料利用进气阀23的热量而气化。但是，由于在冷起动时，进气阀23不为高温，所以燃料不被气化，而附着在进气口22的内壁面上。因此，着眼于流过进气口22的排气的返吹为高温这一点，现有技术担心在冷起动时与燃料之间的冲突，而控制进气阀开阀定时IVO，以不产生返吹，与之相反，本发明相对于进气阀开阀定时IVO，对燃料的喷射结束定时进行控制，以利用返吹。由此，与现有技术相比，可以大幅度地减少未燃尽碳氢化合物HC。
另外，由于本发明利用返吹量使未燃尽碳氢化合物HC减少，所以与返吹量对应地变更燃料的喷射结束定时。在这里，由于返吹量是根据重叠量推定的，所以不必花费另外的传感器等成本，可以容易地推定返吹量。
在返吹量与规定量相比较多的情况下，控制为在与进气阀开阀定时IVO相比的提前角侧喷射燃料。由此，在进气阀开阀定时IVO后，通过向进气口22流动来的返吹，将喷射的燃料气化。然后，将气化的燃料吸入缸内10。由此，利用返吹量，可以减少进气口22的内壁面上的未燃尽碳氢化合物HC。
在返吹量不存在或者小于或等于规定量的情况下，控制为在与进气阀开阀定时IVO相比的滞后角侧喷射燃料。由此，由于在进气阀23打开的状态下喷射燃料，所以可以将燃料直接吸入缸内10。由此，可以减少进气口22的内壁面上的未燃尽碳氢化合物HC。
如上述所示，与返吹量对应地，使燃料的喷射结束定时相对于进气阀开阀定时IVO为提前角或者滞后角。将喷射结束定时的校正量(提前角量或者滞后角量)制成对应图，根据返吹量计算。返吹量根据重叠量推定。在本实施方式中，如果从对应图中读取与重叠量(返吹量)对应的喷射结束定时的校正量，则可以设定适当的燃料喷射结束定时。另外，从发动机1的冷起动时至进气阀23的温度成为可以将燃料气化的温度为止，发动机1可以持续未燃尽碳氢化合物HC的减少效果高的燃料喷射定时控制。由此，发动机1的燃料消耗效率提高。
(第2实施方式)
第2实施方式是在第1实施方式的VTC机构40的基础上，具有与进气阀23的动作角对应地使升程量可变的升程动作角可变机构110的情况下的燃料喷射控制。
图6是在本发明的第2实施方式中，对进气阀23的开闭定时进行控制的可变动阀装置100的斜视图。在图6中，仅简略地图示出与1个气缸对应的一对进气阀23及其关联部件。可变动阀装置100具有VTC机构40、升程动作角可变机构110。此外，以下对于实现与上述内容相同的功能的部分，标注相同的标号，适当省略重复的说明。
首先，说明升程动作角可变机构110的结构。
在进气阀23的上方，设置向气缸排列方向延伸的凸轮轴41。凸轮轴41，经由设置在一端部上的凸轮链轮42等，利用未图示的传动带或链条与曲轴连接，与曲轴联动地绕轴旋转。
在凸轮轴41上，针对每个气缸，各安装一对摆动凸轮112，其可以相对于凸轮轴41自由旋转。对于其作用，在后面详细记述，该摆动凸轮112以凸轮轴41为中心，以规定的旋转范围摆动(上下移动)，由此，对位于其下方的阀门挺杆113进行按压，使进气阀23向下方发生升程。此外，一对摆动凸轮112之间利用圆筒等，以相同相位固定。
在凸轮轴41上，一体形成圆筒状的凸轮41a。凸轮41a固定在从摆动凸轮112沿轴向以规定的距离分离的位置上。另外，连杆臂115的基端，可自由旋转地与凸轮41a的外周面嵌合。
在凸轮轴41的斜上方，控制轴116与凸轮轴41平行地向气缸排列方向延伸，可自由旋转地被支撑。
在控制轴116的一端部上，设置升程量控制致动器130，其使控制轴116在规定旋转角度范围内旋转。升程量控制致动器130，基于来自对发动机1的运转状态进行检测的控制器70的控制信号，而实施控制。
在控制轴116上，一体形成控制凸轮117。摇臂118可自由旋转地与控制凸轮117的外周面嵌合。摇臂118以控制凸轮117的轴心为支点进行摆动。
此外，摇臂118成为以支撑在控制凸轮117上的中央基端部118a为中心，与轴向垂直地向左右方向延伸的形状。
摇臂118的一端部和连杆臂115的凸出端115b，以摇臂118位于上方的方式，通过插入两者中的连结销119连结。
摇臂118的另一端部和连杆部件120的一端部，通过插入两者中的连结销121连结。
连杆部件120的另一端部和摆动凸轮112，通过插入两者中的连结销122，以摆动凸轮112位于摇臂118的下方的方式连结。
下面，说明升程动作角可变机构110的作用。
图7是升程动作角可变机构110的驱动轴方向视图。图7(A)是表示进气阀23的零升程时的摆动凸轮112的最小摆动时以及最大摆动时的位置的图。图7(B)是表示进气阀23的全升程时的摆动凸轮112的最小摆动时以及最大摆动时的位置的图。
在这里，所谓进气阀23的零升程时，是指进气阀23不产生升程的情况(即，进气阀的升程量为零)。另外，所谓进气阀23的全升程时，是指进气阀23为最大升程量的情况。
如图7(A)所示，在控制凸轮117的中心P1位于控制轴116的轴心P2的上方，控制凸轮的厚壁部117a相对于控制轴116位于上方时，摇臂118作为整体位于上方，成为将摆动凸轮112的端部112a相对地向上方提升的状态。即，作为摆动凸轮112的初始位置，凸轮面112b向远离阀门挺杆113的方向倾斜(参照图7(A)的左侧)。因此，在伴随着驱动轴41的旋转，摆动凸轮112进行摆动时，基圆面112c较长，持续与阀门挺杆113接触，凸轮面112b与阀门挺杆113接触的期间变短。因此，进气阀23的最大升程量变小(参照图7(A)的右侧)。另外，从进气阀23的开阀定时至闭阀定时为止的曲轴角度区间，即进气阀23的动作角也缩小。
另一方面，如图7(B)所示，在控制凸轮117的中心P1位于控制轴116的轴心P2的下方，控制凸轮的厚壁部117a相对于控制轴116位于下方的情况下，摇臂118作为整体位于下方，成为将摆动凸轮112的端部112a相对地向下方按压的状态。即，作为摆动凸轮112的初始位置，凸轮面112b向接近阀门挺杆113的方向倾斜(参照图7(B)的左侧)。因此，在伴随着驱动轴41的旋转，摆动凸轮112进行摆动时，与阀门挺杆113接触的部位从基圆面112c向凸轮面112b迅速移动。因此，进气阀23的最大升程量变大(参照图7(B)的右侧)。另外，进气阀23的动作角也扩大。
图8是说明可变动阀装置100的作用的图。
首先，由于可以使参照图7说明的控制凸轮117的初始位置连续地变化，所以与此相伴，进气阀23的阀升程特性连续地变化。即，如图8的实线所示，可变动阀装置100利用升程动作角可变机构110，可以使进气阀23的升程量以及动作角，两者同时连续地扩大、缩小。虽然取决于各部分的设计，但伴随着例如进气阀23的升程量以及动作角的大小变化，进气阀23的开阀定时和闭阀定时大致对称地变化。
另外，如图8的虚线所示，可变动阀装置100可以利用VTC机构40，使升程中心角提前或者滞后。
如上述所示，通过将升程动作角可变机构110与VTC机构40组合，由此，可变动阀装置100可以在任意的曲轴角度位置使进气阀23开闭，可以将进气阀23的开阀定时设定为任意的定时。即，可以任意地设定进气阀23的阀定时。
在本实施方式中，除了第1实施方式的控制以外，在返吹量不存在或者与规定量相比较少的情况下，考虑向缸内10的吸入而对燃料的喷射结束定时进行控制。
吸入是在进气阀打开时，相对于进气通路2的压力，缸内10的压力充分小的情况下产生的。具体地说，如果从排气行程至进气行程的过程中，活塞13经过上止点TDC而下降，则缸内容积逐渐地增加。此时，如果进气阀23关闭，则缸内压力下降。另外，如果进气阀23打开，则进气通路2的空气被强有力地吸入缸内10。吸入是在即使经过上止点TDC进气阀23也没有打开的状态，即负重叠量较大的情况下产生的。
本实施方式具有升程动作角可变机构110，其可以使进气阀23的升程量以及动作角，两者同时连续地放大、缩小。越将进气阀23设置为小动作角，负重叠量越大。并且，成为上述压力关系而产生吸入。而且，此时进气阀23的阀升程也变低。另外，如果阀升程较低，则吸入的流速较快。由此，动作角越小越产生吸入，吸入速度较快。
图9是本实施方式中随着吸入速度的不同，燃料喷射定时与未燃尽碳氢化合物HC的浓度之间的关系图。图9(A)是表示与动作角对应的燃料最佳喷射结束定时的图。图9(B)是表示燃料喷射结束定时与进气阀开阀定时IVO相比的滞后角量C与动作角之间的关系的图。
如图9(A)所示，如果动作角变小，则负重叠量变大，进气阀开阀定时IVO远离上止点TDC。另外，动作角越小，相对于进气阀开阀定时IVO滞后的燃料喷射结束定时，越可以有效地减少未燃尽碳氢化合物HC的浓度。此时，在图9(B)中，将燃料喷射结束定时与进气阀开阀定时IVO相比的滞后角量设为C，与动作角对应地连成曲线。
在这里，推定为动作角越小越产生吸入，吸入速度较快。另外，如图9(B)所示，在吸入速度与规定值相比较快的情况下，与吸入速度对应地，使燃料喷射结束定时相对于进气阀开阀定时IVO滞后。即，由于动作角越小越受到吸入的影响，所以喷射结束定时被设定为使得燃料混入吸入的气流中。此时，吸入速度越快，滞后角量C变得越大。在吸入速度小于或等于规定值的情况下，使燃料喷射结束定时从进气阀开阀定时IVO成为一定的滞后角。另外，如果无法得到吸入效应，则也可以进行在第1实施方式中返吹量小于或等于规定量的情况下实施的控制(S61→S62)。
下面，参照图10，具体地说明对上述的控制。图10是说明本实施方式的燃料喷射控制装置的动作的流程图。说明本实施方式特有的控制、即步骤S81～步骤S86。其他与第1实施方式相同。
在排气的返吹量不存在或者与规定量相比较少的情况下，即重叠量为负或者较小的情况下(S4，否)，使处理进入步骤S81。
在步骤S81中，控制器70推定向缸内的吸入速度。吸入速度是根据进气阀23的动作角推定的。进气阀23的动作角，可以基于来自控制器70的动作角目标值，或者，由未图示的公知的传感器检测出的实际动作角，而进行检测。吸入速度在越是小动作角时越快。另外，也可以根据进气阀开阀定时IVO的缸内压力与进气压力之间的压力差而进行推定。吸入速度，在进气阀开阀定时IVO的缸内压力与进气压力相比非常小的情况下较快。
在步骤S82中，控制器70判定吸入速度是否与规定值相比较快。规定值随着发动机的不同而变化，其是吸入是否对最佳的燃料喷射结束定时造成影响的临界值。另外，在吸入速度与规定值相比较快的情况下，使处理进入步骤S83。在此以外的情况下，使处理进入步骤S85。
在步骤S83中，控制器70计算燃料喷射结束定时与进气阀开阀定时IVO相比的滞后角量C。吸入速度与滞后角量C之间的关系，如图9(B)所示预先被制成对应图。
在步骤S84中，控制器70以与进气阀开阀定时IVO相比滞后角量C，向后对燃料喷射结束定时进行滞后角校正。
在步骤S85中，控制器70与步骤S83相同地，计算燃料喷射结束定时的与进气阀开阀定时IVO相比的滞后角量C。
在步骤S86中，控制器70以与进气阀开阀定时IVO相比滞后角量C，向后对燃料喷射结束定时进行滞后角校正。
图11是说明本实施方式的燃料喷射控制的时序图。此外，为了使与流程图之间的对应关系容易理解，标注步骤编号S而一并记载。
在时刻t0将发动机冷起动，直至时刻t1为止，为怠速中(图11(A)(B)(F))。此时，将进气阀23设为小动作角·小升程，使重叠量在负侧较大(图11(C)(D))。在此情况下，不产生排气的返吹(S4，否)，产生向缸内流动的较快的吸入(S81→S82，是)。由此，为了通过在流速较快的向缸内的吸入中混入燃料，而促进燃料的气化，以与进气阀开阀定时IVO相比的滞后角量C，向后对燃料喷射结束定时进行滞后角校正(S83→S84)。
从时刻t1至时刻t2为止，车辆逐渐地加速，发动机的转速增加(图11(A)(B))。此时，由于使进气阀23从小动作角·小升程逐渐地增加动作角·升程量，所以重叠量虽然还处于负向，但负量减小(图11(C)(D))。由于在此情况下，还可以得到吸入效应(S4→S81→S82，是)，所以以与进气阀开阀定时IVO相比的滞后角量C，向后对燃料喷射结束定时进行滞后角校正(S83→S84)。
从时刻t2至时刻t3为止，发动机的转速进一步增加(图11(A))。另外，将进气阀23向大动作角·大升程变更，使进气阀开阀定时IVO提前(图11(E))。在时刻t3，进气阀开阀定时IVO与EVC重叠，重叠量为零(图11(D))。此时，由于重叠量为负，所以不产生排气的返吹，也不产生吸入(S4→S81→S82，否)，因此，以与进气阀开阀定时IVO相比的滞后角量C，向后对燃料喷射结束定时进行滞后角校正(S85→S86)。该期间，是从得到吸入效应的状态向得到返吹效应的状态转换的期间。另外，在前者的情况下，相对于进气阀开阀定时IVO进行滞后角校正，与此相对，后者为提前角校正。由此，燃料喷射结束定时的与进气阀开阀定时IVO相比的滞后角量C，从时刻t2的状态逐渐地减少，直至变为零(图11(E))。
从时刻t3至时刻t4为止，车辆处于行驶状态(图11(A)(B))。此时，由于将进气阀23设为大动作角·大升程，所以向正向产生重叠量(图11(C)(D))。由此，产生排气的返吹，由于可以得到返吹效应，所以以与进气阀开阀定时IVO相比的提前角量A，向前对燃料喷射结束定时进行提前角校正(S4→S51→S52)。
从时刻t4至时刻t5，由于发动机的状态与从时刻t2至时刻t3时相同，所以进行相同的控制。
从时刻t5至时刻t6，由于发动机的状态与从时刻t1至时刻t2时相同，所以进行相同的控制。
从时刻t6至时刻t7，由于发动机的状态与从时刻t0至时刻t1时相同，所以进行相同的控制。
在时刻t7，发动机水温为控制结束水温。另外，由于进气阀23可以将向进气口22喷射的燃料气化，所以不进行本控制而逐渐地向通常的燃料喷射控制转换。
根据本实施方式，在可以使进气阀23的动作角以及升程量同时可变的情况下，还考虑向缸内的吸入。由于不仅是排气的返吹，还考虑取决于吸入速度的未燃尽碳氢化合物HC的减少效果，而对燃料喷射定时进行控制，所以使减少未燃尽碳氢化合物HC的效果提高。
本发明并不限定于以上说明的实施方式，在其技术思想的范围内，可以进行各种变形或变更，显而易见，这些也包含在本发明的技术范围中。
例如，在实施方式中，根据重叠量推定返吹量，但不限于此。对于返吹量，也可以在进气口设置用于检测气体流动或温度等的传感器而进行推定。另外，对于表示燃料喷射结束定时相对于进气阀开阀定时IVO的校正量的对应图，在本实施方式中，使用在大于或等于以及小于规定的重叠量的情况下使提前角量A以及滞后角量B一定的对应图，但不限于此。也可以使用与重叠量对应地随时改变提前角量A以及滞后角量B的对应图。另外，在第2实施方式中，升程动作角可变机构使升程量以及动作角联动地可变，但也可以采用仅使升程量可变的类型。另外，考虑吸入而使燃料喷射结束定时相对于进气阀开阀定时IVO滞后，但不限于此。也可以按照发动机的规格，吸入相对于进气阀开阀定时IVO提前。如果吸入速度非常快，则进气阀内部的燃料附着，也随着吸入的流动而向缸内流入。

Claims (13)

1.一种发动机的燃料喷射控制装置，其特征在于，具有：
进气口；
燃料喷射阀，其设置在上述进气口中；
可变阀定时装置，其可以变更设置在燃料喷射阀下游的进气阀的开阀定时；以及
控制器，其调整上述可变阀定时装置和上述燃料喷射阀的燃料喷射定时，
上述控制器，与进气阀和排气阀之间的重叠量对应地，控制燃料喷射结束定时，
上述控制器，在发动机冷起动时，上述重叠量与规定重叠量相比较大的情况下，调整上述燃料喷射定时，使上述燃料喷射结束定时与上述进气阀开阀定时相比位于提前角侧，并且，上述重叠量与上述规定重叠量相比越大，越使上述燃料喷射结束定时提前，以使得从上述燃料喷射结束定时至上述进气阀开阀定时为止的时间间隔变大。
2.根据权利要求1所述的发动机的燃料喷射控制装置，其特征在于，
上述控制器，在发动机冷起动时，上述重叠量为负的情况下，调整上述燃料喷射定时，以使上述燃料喷射结束定时与上述进气阀开阀定时相比位于滞后角侧。
3.根据权利要求1所述的发动机的燃料喷射控制装置，其特征在于，
上述控制器，在发动机冷起动时，上述重叠量与规定重叠量相比较小的情况下，调整上述燃料喷射定时，使上述燃料喷射结束定时与上述进气阀开阀定时大致相等。
4.根据权利要求1所述的发动机的燃料喷射控制装置，其特征在于，
上述控制器，在发动机冷起动时，上述重叠量与规定重叠量相比较小的情况下，与上述重叠量无关地，调整上述燃料喷射定时，使上述燃料喷射结束定时与上述进气阀的开阀定时相比滞后一定间隔。
5.根据权利要求1所述的发动机的燃料喷射控制装置，其特征在于，
上述控制器，在发动机冷起动时，上述重叠量大于与上述规定重叠量相比较大的第2规定重叠量的情况下，与上述重叠量的大小无关地，调整上述燃料喷射定时，使上述燃料喷射结束定时与上述进气阀开阀定时相比提前一定间隔。
6.一种发动机的燃料喷射控制装置，其特征在于，具有：
进气口；
燃料喷射阀，其设置在上述进气口中；
可变阀定时装置，其可以变更设置在燃料喷射阀下游的进气阀的开阀定时；以及
控制器，其调整上述可变阀定时装置和上述燃料喷射阀的燃料喷射定时，
还具有：
推定上述进气阀的温度的单元；以及
判定上述进气阀的温度是否达到规定的可以将燃料气化的温度的单元，
上述控制器，与进气阀和排气阀之间的重叠量对应地，控制燃料喷射结束定时，
上述控制器，在发动机冷起动时上述进气阀的温度达到规定的可以将燃料气化的温度之前，上述重叠量越大，越将上述燃料喷射定时设定在提前角侧。
7.根据权利要求6所述的发动机的燃料喷射控制装置，其特征在于，
上述发动机的排气阀的闭阀定时是固定的。
8.根据权利要求6所述的发动机的燃料喷射控制装置，其特征在于，
上述控制器，在发动机冷起动时，上述进气阀的温度达到规定的可以将燃料气化的温度后，控制上述进气阀开阀定时以使上述重叠量变小，并且，设定为使上述燃料喷射结束定时与上述进气阀开阀定时相比进一步位于提前角侧。
9.一种发动机的燃料喷射控制装置，其特征在于，具有：
进气口；
燃料喷射阀，其设置在上述进气口中；
可变阀定时装置，其可以变更设置在燃料喷射阀下游的进气阀的开阀定时；以及
控制器，其调整上述可变阀定时装置和上述燃料喷射阀的燃料喷射定时，
还具有返吹量推定部，其推定在进气阀的开阀定时，向上述进气口流动的排气的返吹量，
上述控制器，在冷起动时，调整可变阀定时装置，使进气阀的开阀定时与排气阀的闭阀定时相比提前，并且
上述控制器，与上述返吹量对应地控制上述燃料喷射定时，并且，在上述返吹量不存在或者与规定量相比较小的情况下，将上述燃料喷射结束定时与进气阀的开阀定时相比设定在滞后角侧，在上述返吹量与规定量相比较多的情况下，将上述燃料喷射结束定时设定在排气行程、且与进气阀的定时中的开阀定时相比位于提前角侧。
10.根据权利要求9所述的发动机的燃料喷射控制装置，其特征在于，
上述返吹量推定部，根据排气阀和进气阀均打开的开阀重叠期间的长度，推定返吹量。
11.根据权利要求9所述的发动机的燃料喷射控制装置，其特征在于，
具有吸入速度推定部，其推定进气向缸内的吸入速度，
上述控制器，在上述返吹量不存在或者小于或等于规定量的情况下，上述吸入速度与规定值相比越快，将上述燃料喷射结束定时与上述进气阀开阀定时的间隔设定得越大。
12.根据权利要求11所述的发动机的燃料喷射控制装置，其特征在于，
吸入速度是基于进气阀的升程量推定的。
13.根据权利要求9所述的发动机的燃料喷射控制装置，其特征在于，
上述可变阀定时装置至少具有下述一种机构：
可变阀定时机构，其在上述进气阀的阀门动作角以及升程量一定的状态下，变更开阀定时，
或者升程动作角可变机构，其可以与上述进气阀的动作角对应地，变更升程量。
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