CN104520562B - 内燃机的控制装置和控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机的控制装置包括：EGR控制单元，其基于内燃机的操作状态，对EGR阀执行打开/关闭控制；以及燃料喷射控制单元，其基于内燃机的操作状态，通过操作端口喷射喷射器和缸内直接喷射喷射器中的至少一个，执行端口喷射和缸内直接喷射中的至少一个。燃料喷射控制单元在内燃机的操作范围内，设定在EGR阀关闭的状态下停止端口喷射并且执行缸内直接喷射的EGR非操作缸内直接喷射区，并且在EGR非操作缸内直接喷射区内，设定在EGR阀打开的状态下执行至少端口喷射的EGR操作端口喷射容许区的一部分。

Description

内燃机的控制装置和控制方法
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置和控制方法，更具体地说，涉及在使用端口喷射和缸内直接喷射的内燃机上执行燃料喷射控制的内燃机的控制装置和控制方法。
背景技术
存在装配在车辆上并且为设置端口喷射喷射器和缸内直接喷射喷射器的双喷射型的多缸内燃机(在下文中，称为发动机)。这种发动机具有能通过使用两种类型的喷射器，控制端口喷射(将燃料喷射到端口内)和缸内直接喷射(将燃料直接喷射到气缸内)的燃料喷射控制装置。
存在一种用于内燃机的控制装置，其例如，基于发动机的操作状态，在端口喷射、缸内直接喷射和使用端口喷射与缸内直接喷射的双喷射之间切换(例如，见日本专利申请公开No.2010-169038(JP2010-169038A)中的段落0064)。
此外，还存在一种内燃机的控制装置，其在执行端口喷射和缸内直接喷射两者的同时，通过可变地控制通过两种燃料喷射的燃料喷射量的比率(喷射分配比)，由EGR装置减少EGR气体量时，抑制燃料喷射器的堵塞(例如，见日本专利申请公开No.2010-024951(JP2010-024951A)的段落0008至0009)。
发明内容
然而，通过用于内燃机的上述控制装置，如果EGR装置在不执行端口喷射并仅执行缸内直接喷射的操作状态中操作，则暴露于进气通道的内部的端口喷射喷射器的喷射孔周围的温度升高，可能导致出现在端口喷射喷射器的喷射孔易于产生沉淀物的状态。因此，担心排气净化性能和驾驶性能恶化，因为当易于产生沉淀物的状态频繁出现或仅缸内直接喷射的操作状态持续长时间时，由于所产生的沉淀物，来自端口喷射喷射器的燃料喷射量减少。
本发明提供一种内燃机的控制装置和控制方法，其能有效地抑制在端口喷射喷射器的喷射孔形成沉淀物，与EGR装置是否操作无关。
本发明的第一方面提供一种内燃机的控制装置。该内燃机包括：排气通道；进气通道；将排气通道与进气通道连接的EGR通道；打开或关闭EGR通道的EGR阀；执行将燃料喷射到进气通道内的端口喷射的端口喷射喷射器；以及执行将燃料直接喷射到内燃机的气缸内的缸内直接喷射的缸内直接喷射喷射器。该控制装置包括：EGR控制单元，其被配置成基于内燃机的操作状态，对EGR阀执行打开/关闭控制；以及燃料喷射控制单元，其被配置成基于内燃机的操作状态，通过操作端口喷射喷射器和缸内直接喷射喷射器中的至少一个，执行端口喷射和缸内直接喷射中的至少一个。燃料喷射控制单元被配置成在内燃机的操作范围内，设定EGR非操作缸内直接喷射区，在该EGR非操作缸内直接喷射区中，在EGR阀关闭的状态下，停止端口喷射，并且执行缸内直接喷射，并且燃料喷射控制单元被配置成在EGR非操作缸内直接喷射区内，设定EGR操作端口喷射容许区的一部分，在该EGR操作端口喷射容许区中，在EGR阀打开的状态下，执行至少端口喷射。
在上述方面中，在EGR非操作缸内直接喷射区内设定EGR操作端口喷射容许区的一部分，在EGR非操作缸内直接喷射区中，在EGR阀关闭的状态(EGR非操作状态)中，不执行端口喷射，仅执行缸内直接喷射，在EGR操作端口喷射容许区中，在EGR阀打开的状态(EGR操作状态)中，执行至少端口喷射。由此，当已经在EGR非操作缸内直接喷射区内操作的内燃机转变到EGR操作状态时，在内燃机的操作状态进入EGR操作端口喷射容许区的该一部分的范围内时，通过使用端口喷射喷射器，执行燃料喷射。因此，能通过燃料，充分地冷却端口喷射喷射器的喷射孔周围的部分，喷射孔周围的温度难以升高，因此，有效地抑制在端口喷射喷射器的喷射孔处易于产生沉淀物的状态的发生。
在上述方面中，EGR控制单元可以被配置成在内燃机的操作范围内，设定EGR阀打开的EGR操作区和EGR阀关闭的EGR非操作区，并且燃料喷射控制单元可以被配置成设定EGR操作端口喷射容许区，使得内燃机的负荷率(load factor)和内燃机的发动机转速中的至少一个达到比在EGR操作区中的范围更宽的范围。
通过该构造，当内燃机转变成EGR操作状态时，内燃机的操作状态早且易于进入EGR操作端口喷射容许区，因此，通过使用端口喷射喷射器，更易于执行燃料喷射。
在上述构造中，燃料喷射控制单元可以被配置成将EGR操作端口喷射容许区设定为包括EGR操作区的操作区。
在这种情况下，当内燃机转变成EGR操作状态时，内燃机的操作状态可靠地且早进入EGR操作端口喷射容许区，因此，通过使用端口喷射喷射器，早且可靠地执行燃料喷射，因此，喷射孔周围的温度难以进一步升高。
在上述构造中，EGR控制单元可以被配置成在超出内燃机的预定负荷率的负荷操作范围内设定EGR操作区，在该预定负荷率处或低于该预定负荷率，缸内直接喷射和端口喷射被容许执行。
通过该构造，能设定达到比EGR操作区更宽范围的EGR操作喷射分配区，并且在EGR操作期间，更可靠地执行端口喷射，因此，可以有效地抑制发生在端口喷射喷射器的喷射孔处易于产生沉淀物的状态。
上述方面中，EGR操作端口喷射容许区可以是在EGR阀打开的状态下执行端口喷射和缸内直接喷射的EGR操作喷射分配区。
在这种情况下，即使当从EGR非操作缸内直接喷射状态转变成EGR操作状态，也不要求显著地改变燃料喷射状态，因此，可以抑制由于喷射条件的改变而导致的内燃机的操作状态的变化。
在上述构造中，燃料喷射控制单元可以被配置成将在EGR操作喷射分配区的一部分中的通过端口喷射的燃料喷射量的下限值限制到预设定下限喷射量。
通过该构造，可以通过将EGR操作喷射分配区的该一部分中的端口喷射量设定到最小喷射量或以上，充分地确保抑制沉淀物的效果。可以以最小喷射量或以上，冷却端口喷射喷射器的喷射孔。
在上述构造中，燃料喷射控制单元可以被配置成除EGR操作喷射分配区和EGR非操作缸内直接喷射区外，还在内燃机的操作范围内，设定EGR非操作喷射分配区，在该EGR非操作喷射分配区中，在EGR阀关闭的状态下，执行缸内直接喷射和端口喷射，并且燃料喷射控制单元可以被配置成设定EGR操作喷射分配区的一部分，使得EGR操作喷射分配区的该一部分从EGR非操作喷射分配区侧延伸到EGR非操作缸内直接喷射区侧。
在这种情况下，可以通过仅对用来避免在EGR操作期间在端口喷射喷射器的喷射孔处易于产生沉淀物的状态的范围扩展喷射分配区，来抑制由于喷射分配区的改变而导致的内燃机的操作状态的变化。
本发明的第二方面提供一种内燃机的控制方法。该内燃机包括：排气通道；进气通道；将排气通道与进气通道连接的EGR通道；打开或关闭EGR通道的EGR阀；执行将燃料喷射到进气通道内的端口喷射的端口喷射喷射器；以及执行将燃料直接喷射到内燃机的气缸内的缸内直接喷射的缸内直接喷射喷射器。该控制方法包括：在内燃机的操作范围内，设定EGR非操作缸内直接喷射区，在该EGR非操作缸内直接喷射区中，在EGR阀关闭的状态下，停止端口喷射，并且执行缸内直接喷射，并且在EGR非操作缸内直接喷射区内，设定EGR操作端口喷射容许区的一部分，在该EGR操作端口喷射容许区中，在EGR阀打开的状态下，执行至少端口喷射。
根据上述方面，获得与第一方面的有益效果类似的有益效果。
根据上述方面，即使当已经在EGR非操作缸内直接喷射区内操作的内燃机转变成EGR操作状态时，但当内燃机的操作状态进入EGR操作端口喷射容许区的一部分的操作范围时，可以通过使端口喷射喷射器执行燃料喷射，来使用燃料充分地冷却端口喷射喷射器的喷射孔附近的部分。因此，通过使端口喷射喷射器的喷射孔周围的温度难以升高，可以有效地抑制在端口喷射喷射器的喷射孔处形成沉淀物。
附图说明
在下文中，将参考附图，描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术及工业重要性，其中，相同的数字表示相同的元件，并且其中：
图1是根据本发明的实施例的内燃机的示意构造；
图2是根据本发明的实施例的用于内燃机的控制装置的示意框图；
图3是示例根据本发明的实施例的内燃机的操作范围以及在该操作范围内设定的EGR操作区、EGR非操作缸内直接喷射区、EGR非操作喷射分配区和EGR操作喷射分配区的图，其中，纵轴表示负荷率，并且横轴表示发动机转速Ne；
图4是示例根据本发明的实施例的内燃机的操作范围以及在该操作范围内设定的EGR操作区、EGR非操作缸内直接喷射区、EGR非操作喷射分配区和EGR操作喷射分配区的图，其中，纵轴表示负荷率，并且横轴表示发动机转速Ne；
图5是示出由根据本发明的实施例的内燃机的控制装置执行的喷射量计算处理的示意流的流程图；
图6是示出选择用来确定图5的喷射量计算处理中，内燃机的操作区的两种映射中的一个的处理的过程的流程图；以及
图7是示出由根据本发明的实施例的内燃机的控制装置执行的、在EGR操作喷射分配区内的下限端口喷射量限制处理的示意过程的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图，描述本发明的实施例。
图1至图4示出根据本发明的实施例，内燃机及其控制装置的构造。图5至图7示出由控制装置执行的多个控制程序的流程。配备根据本实施例的内燃机的控制装置，用于安装在汽车(车辆)上的火花点火多缸内燃机，例如，直列四缸四冲程汽油发动机(在下文中，称为发动机)。
首先，将描述构造。
如图1和图2所示，根据本实施例的内燃机的控制装置包括作为内燃机的发动机10，并且具有发动机控制计算机(在下文中，ECC)100。
发动机10包括本体块20、进气装置30、排气装置40和排气再循环(EGR)装置50。通过将曲轴箱12、气缸盖13等等安装在缸体11上，形成本体块20。进气装置30和排气装置40分别布置在本体块20的两侧。EGR装置50形成从排气装置40侧到进气装置30侧的排气回流路径。
本体块20将活塞22分别容纳在多个气缸21内，使得可往复地移动活塞22。在缸体11中形成多个气缸21。在由气缸盖13封闭其上端侧的气缸21内，分别形成燃烧室23。燃烧室23的容积随相应的活塞22的往复运动而改变。曲轴27经多个连杆26耦接到多个活塞22。当随着多个燃烧室23内的压力变化，多个活塞22往复移动时，经连杆26，通过多个活塞22，驱动曲轴27旋转。
进气装置30包括多个进气端口31、进气阀32、进气凸轮轴(未示出)和进气侧可变阀正时机构(在下文中，称为进气侧VVT)33。在气缸盖13中形成多个进气端口31，使得分别与多个燃烧室23连通。进气阀32打开或关闭相应的进气端口31。进气凸轮轴驱动进气阀32。进气侧VVT 33能通过使用位于进气凸轮轴和进气阀32之间的致动器，改变进气阀32的阀操作正时。
此外，进气装置30包括进气歧管35、空气过滤器36和节流阀37。进气歧管35具有与气缸21的进气端口31连接的进气分支管部(未详细地示出)。在进气歧管35的上游提供空气过滤器36。节流阀37通过使用节流阀马达37b，打开或关闭进气节流阀元件37a。在进气歧管35内的进气通道35a中，提供进气节流阀元件37a。
发动机10进一步包括点火装置15。点火装置15包括多个火花塞15a和多个点火线圈15b。多个火花塞15a点燃相应燃烧室23内的空气-燃料混合物。多个点火线圈15b生成施加到这些火花塞15a的高电压。
发动机10具有多个端口喷射喷射器16、多个缸内直接喷射喷射器17和喷射器驱动器电路18。多个端口喷射喷射器16分别安装在多个进气端口31或进气歧管35的进气分支管部处。多个缸内直接喷射喷射器17分别安装在用于各个气缸的本体块20处，以便直接将燃料喷射到燃烧室23的内部。喷射器驱动器电路18响应来自ECC 100的控制信号，有选择地打开多个端口喷射喷射器16和多个缸内直接喷射喷射器17。
多个端口喷射喷射器16使相应的喷射孔(未指定参考数字)暴露于相应的进气端口31的内部。当通过喷射器驱动器电路18，驱动多个端口喷射喷射器16打开时，多个端口喷射喷射器16将雾化燃料喷射到相应的进气端口31内的相应进气阀32的上游侧上的吸入空气中。这些多个端口喷射喷射器16连接到输送管(未示出)。通过燃料供给泵(未示出)加压到供给压力的燃料被积累并且储存在输送管中。
多个缸内直接喷射喷射器17是例如高压燃料喷射阀，每一个能将燃料喷射到位于发动机10的压缩冲程的最后一级的相应的气缸21中。多个缸内直接喷射喷射器17连接到高压输送管(未示出)。高压输送管经高压燃料管线，连接到高压燃料泵。
喷射器驱动器电路18具有信号转换电路，当喷射器驱动器电路18接收控制信号时，将来自ECC 100的控制信号(诸如喷射器驱动信号、燃料喷射请求信号和高压燃料喷射量信号)转换成高电压和大电流驱动信号。喷射器驱动器电路18在对应于来自ECC 100的控制信号的端口喷射喷射器16和缸内直接喷射喷射器17的受控一个上执行驱动控制。
排气装置40包括排气口41、排气阀42和排气凸轮轴43。在气缸盖13中形成排气口41，以便与相应的燃烧室23连通。排气阀42打开或关闭相应的排气口41。排气凸轮轴43驱动排气阀42。
此外，排气装置40包括排气歧管45、排气管46、第一催化剂47和第二催化剂48。排气歧管45具有连接到气缸21的排气口41的排气分支管部(未详细地示出)。排气管46连接到排气歧管45的集合管部45a。在排气管46的排气通道46a中，布置第一催化剂47，诸如三元催化剂。在第一催化剂47的下游部分，在排气管46中布置第二催化剂48，诸如三元催化剂。
EGR装置50包括EGR通道(排气回流通道)和EGR阀52(排气回流控制阀)。EGR通道51能将发动机10的排气(排出气体)从排气通道45回流到进气通道35a。在EGR通道51中提供EGR阀52。EGR阀52能根据来自ECC 100的控制信号，打开或关闭EGR通道51，并且在EGR阀打开52时可调地改变阀开度。
尽管在图中未详细地示出，但EGR通道51例如由EGR管或部分排气歧管45形成，并且将排气歧管45中的排气通道45b连接到进气歧管35内部的进气通道35a内的节流阀37的下游的稳压罐中的扩展通道部39b。
EGR阀52能响应输入到其中的开度控制信号Aev，改变其阀开度，使得可变地控制表示通过EGR通道51的排气回流量(再循环流量)的EGR率(排气回流率＝回流排气流量/总进气流量(包括新鲜空气进气量和排气再循环量))。EGR装置50进一步包括EGR冷却器53。EGR冷却器53相对于EGR阀52，在排气通道45b侧上形成EGR通道51的一部分，并且能冷却通过EGR通道51的回流排气。EGR冷却器53通过与发动机10的冷却液交换热，冷却通过EGR通道51的回流排气。
发动机10具有各种传感器和致动器。
具体地，在发动机10的进气系统中，布置空气流量计61(进气流量传感器)、节流阀开度传感器62和凸轮角传感器63。在发动机10的本体块20内，提供曲柄角传感器64和冷却液温度传感器65。在发动机10的排气系统中，提供上游侧空燃比传感器66和下游侧空燃比传感器67。上游侧空燃比传感器66位于第一催化剂47的排气入口附近。下游侧空燃比传感器67位于第一催化剂47的排气出口附近。此外，在安装发动机10的车辆上，提供加速器操作量传感器68。加速器操作量传感器68检测加速器踏板(未示出)的操作位置。提供高压燃料压力传感器69，以便检测高压输送管中的燃料压力。
空气流量计61检测通过进气装置30，进入进气通道35a中的空气的流量Qa。节流阀开度传感器62检测节流阀37的开度Tha。凸轮角传感器63例如通过以进气凸轮轴的预定旋转角的间隔(例如，90°＝凸轮轴27的旋转角，即180°的一半)，检测进气凸轮轴的旋转，生成脉冲信号。曲柄角传感器64能通过例如对10°的曲轴27的每一旋转输出具有窄脉冲的信号，并且对360°的曲轴27的每一旋转输出具有宽脉冲的信号，来检测曲柄角位置和发动机转速Ne。冷却液温度传感器65通过检测通过本体块20的水套11w的冷却液温度，输出表示冷却液温度Tw的信号。上游侧空燃比传感器66检测第一催化剂47的入口侧的排气空燃比。下游侧空燃比传感器67检测第一催化剂47和第二催化剂48之间的位置的排气氧浓度。
这些传感器连接到ECC 100的输入接口电路。
除喷射器驱动器电路18外，节流阀马达37b、EGR阀52(电磁驱动部)、驱动燃料供给泵的燃料泵驱动电路71、用于控制进气侧VVT33的油控制阀72(电磁控制阀，其控制通过燃油供应/排出控制启动的VVT；在下文中，称为OCV)的驱动电路等等也电连接到ECC 100的输出接口电路。然而，这些部件的构造与现有技术类似，因此，在此不提供详细描述。
尽管在图中未示出详细硬件构造，ECC 100包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和备用存储器(可以是非易失存储器)，并且进一步包括具有A/D转换器等等的输入接口电路、具有驱动器和继电器开关的输出接口电路、恒压电路、和用于与另一车载电子控制单元(ECU)通信的通信接口电路。
除上述传感器外，点火继电器开关(未示出)、ECT选择开关(未示出)等等也连接到ECC 100的输入接口电路。另一ECU，诸如传输控制计算机(TCC)连接到ECC 100的通信端口(未示出)。
ECC 100基于传感器信息或在ROM或备用存储器中存储的存储信息，根据在ROM中预存的多个控制参数，并且进一步通过与另一车载ECU的通信，控制发动机10。
ECC 100起ECU控制单元的作用和燃料喷射控制单元的作用。ECU控制单元基于发动机10的操作状态，在EGR阀52上执行开/关控制。燃料喷射控制单元基于发动机10的操作状态，激活端口喷射喷射器16和缸内直接喷射喷射器17中的至少一个集合，并且执行端口喷射和缸内直接喷射中的至少一个。
例如，ECC 100能通过基于发动机10的操作状态、加速度请求等等，计算燃料喷射量，并且将控制信号及时地输出到驱动端口喷射喷射器16和缸内直接喷射喷射器17的喷射器驱动器电路18，起用于喷射分配控制(稍后所述)的多种作用。此外，ECC 100基于发动机10的操作状态和缸内直接喷射喷射器17(图2中的缸内直接喷射喷射器#1至#4)的喷射特性，起将从高压燃料泵供给高压输送管的燃料的压力控制到最佳燃料压力的作用。
具体地，用作EGR控制单元的ECC 100包含基于发动机10的操作状态执行EGR控制的映射M1。在映射M1中，在发动机10的操作范围内，设定EGR阀关闭52的EGR非操作区Ra和EGR阀打开52的EGR操作区Rb.
其中，EGR非操作区Ra例如设定成满足冷却液温度Tw低于或等于预定温度的条件、在负荷率低于预定负荷率的怠速下操作发动机10的条件、从发动机起动开始还未经过预定时间段的条件、发动机10正空转的条件(在没有负荷和发动机转速Ne超出预定值的状态中)等等的任何一个的操作区。另一方面，在除EGR非操作区Ra外的操作区中，在发动机10的负荷率超出预定负荷率的负荷操作范围内宽范围上设定EGR操作区。预定负荷率在此是用于确定是否允许缸内直接喷射和端口喷射的阈值的喷射分配容许负荷率KL1(预定负荷率)或接近喷射分配容许负荷率KL1的负荷率。
由此，EGR非操作区Ra包括发动机10以低负荷和低转速操作，引入到每一气缸21中的新鲜空气量和燃料量小，并且通过引入EGR空气而使燃烧状态易于变为不稳定的操作区。EGR操作区Rb例如包括燃烧状态稳定的操作区，如发动机10以相对高负荷和高转速操作，并且通过引入足够的EGR气体，可能预期NOx减少和输出功率提高的操作区。
用作EGR控制单元的ECC 100基于传感器信息，诸如节流阀开度Tha、进气量Qa、发动机转速Ne和冷却液温度Tw，确定发动机10的操作状态是EGR非操作区Ra还是EGR操作区Rb。当ECC 100确定发动机10的操作状态落在EGR操作区Rb内，ECC 100打开EGR阀52来将发动机10的排气(排出气体)的一部分从排气通道45b，通过EGR通道51，回流到进气通道35a。
另一方面，用作燃料喷射控制单元的ECC 100包含映射M2(见图2)，其中，将发动机10的操作区分成图3中所示的四个操作区R1、R2、R3和R4。ECC 100基于映射M2，确定对应于发动机10的操作状态的燃料喷射条件，并且生成喷射器驱动器电路18的命令信号。
在图3中，由纵轴的发动机负荷，例如，负荷率KL和横轴的发动机转速Ne，表示发动机10的操作范围。图3中的低负荷和低发动机转速操作范围R1是仅执行端口喷射的端口喷射操作区(该图中的(PI))。负荷率高于或等于该图中的喷射分配容许负荷率KL1并且低于或等于预定负荷率KL2，并且发动机转速不落在该图中的极其高发动机转速范围内的操作区R2是基于发动机10的操作状态，在喷射分配条件中，执行使用端口喷射和缸内直接喷射的混合喷射的喷射分配操作区(该图中的(PI+DI))。喷射分配操作区R2可以扩展到与在对应于端口喷射操作区R1的低发动机转速范围中相比，负荷更高的操作区。
相对对图3中的喷射分配操作区R2，高负荷或高发动机转速侧的操作区R3是仅执行缸内直接喷射的缸内直接喷射操作区(科中的(DI))。
缸内直接喷射操作区R3是在由发动机转速Ne和发动机负荷(负荷率)KL限定的发动机10的操作范围内，在EGR阀关闭52的状态下，在停止端口喷射的同时，仅执行缸内直接喷射的EGR非操作缸内直接喷射区。EGR非操作缸内直接喷射区R3是当EGR装置50不引入外部EGR时，不执行端口喷射，并且包括预定操作区，诸如图3中，负荷率KL的范围从KL2至KL3(例如，从40至60％)的范围和发动机转速Ne的范围从Ne1到Ne2(例如，从2800到4000[rpm])的范围。
该图中，位于喷射分配操作区R2的低负荷侧上的操作区R4是选择喷射操作区，其中，执行基于发动机10的操作状态选择的端口喷射和缸内直接喷射中的一个(该图中的(PI/DI))。
用作燃料喷射控制单元的ECC 100根据ROM中存储的控制程序，使端口喷射喷射器16(图2中的端口喷射喷射器#1至#4)在发动机10冷起动时，执行燃料喷射，并且当高压输送管中的燃料压力已经超出预定压力值时，开始将喷射命令信号输出到缸内直接喷射喷射器17。
如图4所示，用作燃料喷射控制单元的ECC 100具有映射M3，其中，在作为EGR非操作缸内直接喷射区的缸内直接喷射操作区R3内，设定在EGR阀打开52的状态下执行缸内直接喷射和端口喷射的EGR操作喷射分配区R2'的一部分R2a'。
其中，设定EGR操作喷射分配区R2'以便扩展到相对于EGR非操作喷射分配操作区R2，负荷率KL和发动机转速Ne增加的一侧，使得该部分R2a'进入缸内直接喷射操作区R3。EGR操作喷射分配区R2'是在EGR阀52打开的状态中，执行至少端口喷射的EGR操作端口喷射容许区，并且至少该部分R2a'进入预定操作区。
设定EGR操作喷射分配区R2'，使得发动机10的负荷率KL和发动机10的发动机转速Ne中的至少一个达到比在EGR操作区Ra中更宽的范围，并且例如设定为包括如图4所示的EGR操作区Rb的操作区。
当发动机10处于EGR操作喷射分配区R2'内的操作状态时，基于发动机10的操作状态，在喷射分配条件下，ECC 100使端口喷射喷射器16和缸内直接喷射喷射器17执行混合喷射(该图中的(PI+DI))。然而，当发动机10处于相对于EGR非操作喷射分配操作区R2扩展的EGR操作喷射分配区R2'的部分R2a'的操作状态中时，ECC 100将通过来自端口喷射喷射器16的端口喷射的燃料喷射量的下限值限制到预设定下限喷射量。
基于发动机10的操作状态的喷射分配条件在此是指例如对应于在发动机转速Ne、冷却液温度Tw和缸内进气量Mc(稍后所述)设定的缸内直接喷射率Kdi的条件。喷射分配条件预设定为喷射分配条件映射M4(见图2)，并且存储在ECC 100的ROM或备用存储器中。
当然，ECC 100还具有执行已知空燃比反馈控制和子反馈控制的功能。
接着，将描述本实施例的操作。
图5示出在发动机10的运转期间，由ECC 100重复执行的喷射量计算处理的流程。在进气冲程前，每次气缸的任何一个的曲柄角变为预定曲柄角，例如，BTDC 90℃A时，启动该处理。
在该流程图中，首先，基于进气量Qa和发动机转速Ne，计算当前进气冲程中，吸入燃烧室23的缸内进气量Mc(步骤S11)，并且基于缸内进气量Mc和目标空燃比AFth，计算用于使燃烧空燃比变为目标空燃比，例如，理论空燃比Afth的基础燃料喷射量Fbase(步骤S12)。然后，设定通过将各种已知校正量Dfi与基本燃料喷射量Fbase相加获得的喷射量Fi(步骤S13)。
接着，基于所计算的缸内进气量Mc，计算负荷率KL(发动机10的每一旋转，实际进气量与基准最大进气量的比(％))，确定发动机10的当前操作状态属于由映射M2、M3确定的操作区的哪一个(步骤S14)，并且确定选择缸内直接喷射(DI)、端口喷射(PI)或混合喷射(PI+DI)中的哪一喷射模式(步骤S15，步骤S16)。
当选择仅执行缸内直接喷射(DI)的缸内直接喷射模式时(步骤S15为是)，将缸内直接喷射喷射器17的燃料喷射量与总燃料喷射量Fi的比(在下文中，称为缸内直接喷射率)Kdi设定为“1”(步骤S17)。另一方面，当选择仅执行端口喷射(PI)的端口喷射模式时(步骤S16为是)，将缸内直接喷射率Kdi设定为“0”(步骤S18)。当选择使用缸内直接喷射(DI)和端口喷射(PI)的混合喷射(PI+DI)的喷射模式时(步骤S16为否)，通过基于缸内进气量Mc、发动机转速Ne、冷却液温度Tw等等，参考喷射分配条件映射M4，设定缸内直接喷射率Kdi。
接着，通过将上述总燃料喷射量Fi与缸内直接喷射率Kdi相乘，计算缸内喷射量Fid(步骤S20)，并且通过将总燃料喷射量Fi与(1-Kdi)相乘，计算端口喷射量Fip(步骤S21)。
ECC 100将由此计算的缸内喷射量Fid和端口喷射量Fip输出到喷射器驱动器电路18。此外，对基于由凸轮角传感器63和曲柄角传感器64检测的信息计算的端口喷射时段和缸内直接喷射时段，ECC 100将命令信号输出到喷射器驱动器电路18。以下述方式，通过喷射器16、17的每一个，及时地执行燃料喷射。在相应的喷射时段期间，喷射器驱动器电路18将对应于缸内喷射量Fid和端口喷射量Fip的喷射驱动信号分别输出到用于发动机10的气缸数的四个端口喷射喷射器16和四个缸内直接喷射喷射器17。
另一方面，用作EGR控制单元的ECC 100基于传感器信息，诸如节流阀开度Tha、进气量Qa、发动机转速Ne和冷却液温度Tw，确定发动机10的操作状态落在EGR非操作区Ra还是EGR操作区Eb内。当确定发动机10的操作状态落在EGR操作区Rb内时，EGR阀打开52。
此时，发动机10的排气(排出气体)的一部分从排气通道45b通过EGR通道51，回流到进气通道35a。由此，再循环排气。因此，例如，能减少发动机10的排气中的NOx。
顺便提一下，在上述操作区确定步骤S 14中，基于EGR操作期间的映射M2和EGR非操作期间的映射M3，确定发动机10的操作状态。即，在EGR操作期间，确定发动机10的操作状态落在端口喷射操作区R1、混合喷射的喷射分配操作区R2、缸内直接喷射操作区R3或选择喷射操作区R4的哪一区域中。此外，在EGR非操作期间，确定发动机10的操作状态是否落在混合喷射的喷射分配操作区R2'内。
通过执行图6所示的映射选择处理，选择映射M2、M3。
在图6，首先，获得表示发动机10的操作状态的各种传感器信息，并且检测发动机10的操作状态(步骤S31)。
接着，基于传感器信息，诸如节流阀开度Tha、进气量Qa、发动机转速Ne和冷却液温度Tw，确定发动机10的操作状态是否落在EGR操作区Rb内并且满足EGR操作条件。
此时，当满足EGR操作条件时(步骤S32为是)，使用从混合喷射的喷射分配区扩展的映射M3(步骤S33)。另一方面，此时，当不满足EGR操作条件时(步骤S32为否)，使用将混合喷射的喷射分配区设定为非扩展正常区的映射M2(步骤S34)。
当发动机10的操作状态落在扩展EGR操作喷射分配区R2'内，并且至少落在作为扩展部分的EGR操作喷射分配区R2'的部分R2a'的操作状态中时，执行图7中所示的端口喷射量限制处理。
在图7中，首先，获得各种传感器信息并且检测发动机10的操作状态，然后，从RAM加载在上述喷射量计算处理中计算的端口喷射量Fip(步骤S41)。
接着，基于节流阀开度Tha、进气量Qa、发动机转速Ne、冷却液温度Tw等等，确定发动机10的操作状态是否落在EGR操作区Rb内，以及是否满足EGR操作条件(步骤S42)。
此时，当不满足EGR操作条件时(步骤S42为否)，当前处理结束。
另一方面，当满足EGR操作条件时(步骤S42为是)，设定端口喷射量下限值Fip_min(步骤S43)。端口喷射量下限值Fip_min可以基于例如进气温度、冷却液温度Tw和另一操作状态可变地设定，或可以预设定为固定值。
接着，校验所计算的端口喷射量Fip是否大于或等于端口喷射量下限值Fip_min(步骤S44)。
此时，例如，如果同样在EGR操作期间，执行与在EGR非操作期间基本上类似的喷射量计算处理，当发动机10的操作状态落在扩展至进入EGR非操作缸内直接喷射区R3的EGR操作喷射分配区R2'的部分R2a'内时，所计算的端口喷射量Fip可以相对小。在这种情况下，存在所计算的端口喷射量Fip未达到端口喷射量下限值Fip_min或更高的可能性(步骤S44为否)；然而，在本实施例中，将所计算的端口喷射量Fip设定成进气量喷射量下限值Fip_min或更高(步骤S45)。由此，确保有必要且足以提供难以在端口喷射喷射器16的喷射孔产生沉淀物的状态的端口喷射量。
在执行上述处理的本实施例中，现在假定已经在EGR非操作缸内直接喷射区R3内操作的发动机10已经转变成EGR操作状态。
在本实施例中，设定EGR操作喷射分配区R2'的部分R2a'以便扩展到EGR非操作缸内直接喷射区R3，因此，此时，在发动机10的操作状态进入EGR操作喷射分配区R2'的部分R2a'的操作范围时，通过使用端口喷射喷射器16，执行燃料喷射。
由此，通过端口喷射的燃料，充分冷却端口喷射喷射器16的喷射孔附近的部分，并且喷射孔附近的温度难以升高。因此，有效地抑制在端口喷射喷射器16的喷射孔处，易于产生沉淀物的状态的发生。
在本实施例中，在发动机10的操作范围内，设定EGR阀打开52的EGR操作区Rb和EGR阀关闭52的EGR非操作区Ra，并且设定EGR操作喷射分配区R2'，使得发动机10的负荷率KL和发动机10的发动机转速Ne中的至少一个达到比在EGR操作区Rb中更宽的范围。由此，当发动机10转变成EGR操作状态时，发动机10的操作状态易于早进入EGR操作喷射分配区R2'，并且通过利用端口喷射喷射器16，更早执行燃料喷射。
特别地，在本实施例中，将EGR操作喷射分配区R2'设定为包括EGR操作区Rb的操作区，因此，当发动机10转变成EGR操作状态时，发动机10的操作状态可靠地并且早进入EGR操作喷射分配区R2'。此外，在转变成EGR操作状态前后，缸内直接喷射继续，因此，不要求显著地改变燃料喷射状态，并且抑制由于喷射条件的变化而导致内燃机的操作状态变化。
此外，在本实施例中，通过EGR操作喷射分配区R2'的部分R2a'中的端口喷射，燃料喷射量Fip的下限值被限制到预设定下限喷射量Fip_min，因此，可以通过将EGR操作喷射分配区R2'的部分R2a'中的端口喷射量Fip设定成最小喷射量Fip_min或更大，充分地确保抑制沉淀物形成的效果。可以以最小喷射量Fip_min或更大，冷却端口喷射喷射器16的喷射孔。
在发动机10的操作范围内，设定EGR操作喷射分配区R2'的部分R2a'，以便从EGR非操作喷射分配区R2侧扩展到EGR非缸内直接喷射区R3侧。因此，可以仅对有效地避免在EGR操作期间，在端口喷射喷射器16的喷射孔处易于产生沉淀物的状态的范围，扩展喷射分配区，因此，可以抑制由于喷射分配区的变化而导致发动机10的操作状态的变化。
此外，在超出发动机10的预定喷射分配容许负荷率KL1的负荷操作范围内，设定EGR操作区Rb，在预定喷射分配容许负荷率KL1或更低，允许执行缸内直接喷射和端口喷射。因此，能设定达到比EGR操作区Rb更宽范围的EGR操作喷射分配区R2'，并且在EGR操作期间，能可靠地执行端口喷射，因此，可以有效地抑制发生在端口喷射喷射器16的喷射孔易于产生沉淀物的状态。
如上所述，根据本实施例，即使当在EGR非操作缸内直接喷射区R3内操作的发动机10转变成EGR操作状态时，但当发动机10的操作状态进入EGR操作喷射分配区R2'的一部分的操作范围时，可以通过使端口喷射喷射器16执行燃料喷射，充分地冷却端口喷射喷射器16的喷射孔附近的部分。因此，可以通过使端口喷射喷射器16的喷射孔附近的温度难以升高，有效地抑制在端口喷射喷射器16的喷射孔处形成沉淀物。
在上述实施例中，设定端口喷射量下限值Fip_min，能想到通过设定端口喷射量的上限值，抑制过度端口喷射。
如上所述，本发明能在EGR操作期间，通过使用燃料，充分地冷却端口喷射喷射器的喷射孔附近的部分，并且有通过使端口喷射喷射器的喷射孔附近的温度难以升高，有效地抑制在端口喷射喷射器的喷射孔处形成沉淀物。由此构成的发明在用于能同时提供端口喷射喷射器和缸内直接喷射喷射器的双喷射内燃机的一般控制装置中是有用的。

Claims (7)

1.一种内燃机(10)的控制装置，所述内燃机(10)包括：排气通道(45b，46a)；进气通道(35a)；将所述排气通道(45b，46a)与所述进气通道(35a)连接的EGR通道(51)；打开或关闭所述EGR通道(51)的EGR阀(52)；执行将燃料喷射到所述进气通道(35a)内的端口喷射的端口喷射喷射器(16)；以及执行将燃料直接喷射到所述内燃机(10)的气缸内的缸内直接喷射的缸内直接喷射喷射器(17)，所述控制装置的特征在于包括：
EGR控制单元，所述EGR控制单元被配置成基于所述内燃机(10)的操作状态，对所述EGR阀(52)执行打开/关闭控制；以及
燃料喷射控制单元，所述燃料喷射控制单元被配置成基于所述内燃机(10)的操作状态，通过操作所述端口喷射喷射器(16)和所述缸内直接喷射喷射器(17)中的至少一个，执行所述端口喷射和所述缸内直接喷射中的至少一个，其中，
所述燃料喷射控制单元被配置成在所述内燃机(10)的操作范围内，设定EGR非操作缸内直接喷射区，在所述EGR非操作缸内直接喷射区中，在所述EGR阀(52)关闭的状态下，停止所述端口喷射，并且执行所述缸内直接喷射，并且所述燃料喷射控制单元被配置成在所述EGR非操作缸内直接喷射区内，设定EGR操作端口喷射容许区的一部分，在所述EGR操作端口喷射容许区中，在所述EGR阀(52)打开的状态下，执行至少所述端口喷射，
所述EGR控制单元被配置成在所述内燃机(10)的操作范围内，设定打开所述EGR阀(52)的EGR操作区和关闭所述EGR阀(52)的EGR非操作区，并且
所述燃料喷射控制单元被配置成设定所述EGR操作端口喷射容许区，使得所述内燃机(10)的负荷率和所述内燃机(10)的发动机转速中的至少一个达到比在所述EGR操作区中的范围更宽的范围。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其中
所述燃料喷射控制单元被配置成将所述EGR操作端口喷射容许区设定为包括所述EGR操作区的操作区。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中
所述EGR控制单元被配置成在超出所述内燃机(10)的预定负荷率的负荷操作范围内设定所述EGR操作区，在所述预定负荷率处或低于所述预定负荷率，所述缸内直接喷射和所述端口喷射被容许执行。
4.根据权利要求3所述的控制装置，其中
所述EGR操作端口喷射容许区是在所述EGR阀(52)打开的所述状态下，执行所述端口喷射和所述缸内直接喷射的EGR操作喷射分配区。
5.根据权利要求4所述的控制装置，其中
所述燃料喷射控制单元被配置成将在所述EGR操作喷射分配区所设定的一部分中的通过所述端口喷射的燃料喷射量的下限值限制到预设定下限喷射量。
6.根据权利要求4或5所述的控制装置，其中
所述燃料喷射控制单元被配置成除所述EGR操作喷射分配区和所述EGR非操作缸内直接喷射区外，还在所述内燃机(10)的操作范围内，设定EGR非操作喷射分配区，在所述EGR非操作喷射分配区中，在所述EGR阀(52)关闭的所述状态下，执行所述缸内直接喷射和所述端口喷射，并且所述燃料喷射控制单元被配置成设定所述EGR操作喷射分配区的一部分，使得所述EGR操作喷射分配区的所述一部分从所述EGR非操作喷射分配区侧延伸到所述EGR非操作缸内直接喷射区侧。
7.一种内燃机(10)的控制方法，所述内燃机(10)包括：排气通道(45b，46a)；进气通道(35a)；将所述排气通道(45b，46a)与所述进气通道(35a)连接的EGR通道(51)；打开或关闭所述EGR通道(51)的EGR阀(52)；执行将燃料喷射到所述进气通道(35a)内的端口喷射的端口喷射喷射器(16)；以及执行将燃料直接喷射到所述内燃机(10)的气缸内的缸内直接喷射的缸内直接喷射喷射器(17)，所述控制方法的特征在于包括：
在所述内燃机(10)的操作范围内，设定EGR非操作缸内直接喷射区，在所述EGR非操作缸内直接喷射区中，在所述EGR阀(52)关闭的状态下，停止所述端口喷射，并且执行所述缸内直接喷射，并且在所述EGR非操作缸内直接喷射区内，设定EGR操作端口喷射容许区的一部分，在所述EGR操作端口喷射容许区中，在所述EGR阀(52)打开的状态下，执行至少所述端口喷射，
在所述内燃机(10)的操作范围内，设定打开所述EGR阀(52)的EGR操作区和关闭所述EGR阀(52)的EGR非操作区，并且
设定所述EGR操作端口喷射容许区，使得所述内燃机(10)的负荷率和所述内燃机(10)的发动机转速中的至少一个达到比在所述EGR操作区中的范围更宽的范围。
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