CN105358812B - 发动机控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于具有增压器(30)的发动机的发动机控制装置(1)，包括缸内喷射阀(11)，端口喷射阀(12)和可变阀致动机构(40)。该装置包括喷射控制器(3)，其基于发动机(10)的转速Ne，控制通过缸内喷射阀(11)和通过端口喷射阀(12)的燃料的喷射；可变阀控制器(5)，其基于转速Ne控制可变阀致动机构40。可变阀控制器(5)提供在第一转速区域中的阀重叠期，并缩短在具有比第一转速区域大的转速的第二转速区域中的气阀重叠期。在转速从第一转速区域变速到第二转速区域的期间，喷射控制器(3)实施缸内喷射和端口喷射，并且口将通过端口喷射阀(12)喷射燃料的时期提前。

Description

发动机控制装置
技术领域
本发明涉及一种用于发动机的发动机控制装置，该发动机包括用于直接将燃料喷射到气缸内的缸内喷射阀和用于将燃料喷射到进气口内的端口喷射阀。
背景技术
传统地，具有双燃料喷射模式的发动机已经被提出。具有双燃料喷射模式的发动机将缸内喷射和端口喷射相结合，在缸内喷射中，燃料从缸内喷射阀被直接喷射到气缸内，在端口喷射中，燃料从端口喷射阀被喷射到进气口内。这种发动机采用均质燃烧以将以均匀的浓度分布在气缸内的燃料-空气混合物燃烧，以及分层进气燃烧以将高密度的、非均匀分布的，且在火花塞附近形成分层的燃料-空气混合物燃烧。通常情况下，燃料喷射被控制，以便端口喷射主要在均质燃烧期间被实施，而缸内喷射则主要在分层进气燃烧期间被实施。
作为示例，专利文献1公开了一种在较低负载下通过缸内喷射产生分层进气燃烧，而在较高负载下通过端口喷射产生均质燃烧的发动机。在进气冲程期间，当负载比用于发起端口喷射的预定负载值低时，该发动机发起缸内喷射，从而确保在缸内喷射供给时燃料足够用于燃烧，即便有些在端口喷射中被供给的燃料会附着在进气管的内壁上。
相关专利文献
专利文献1：日本专利特开公开No.Hei4-237854
发明内容
发明所要解决的技术问题
一些采用缸内喷射和端口喷射的结合的发动机提供阀重叠期，在阀重叠期期间，进气阀打开的持续时间与进气阀打开的持续时间重叠，目的为提高燃烧气体的扫气效率和吸入空气的充气效率。特别是在进气和排气系统中带有增压器的发动机中，较长的阀重叠期能够提高充气效率，从而导致增强的发动机输出。为了延长这些阀重叠期，用于改变发动机中的进气阀和排气阀的开/闭时期的技术已经被开发，从而依据诸如发动机负载的参数来调整阀重叠期。
但是，较长的阀重叠期通常会导致叫做串漏的现象，其中，来自进气路径的空气(燃料-空气混合物)直接进入排气路径。这种串漏可以招致发动机输出和排气性能的降低，因为在端口喷射中被供给的燃料通过气缸，并且流向排气路径。当进气被增压器增压时，尤其当发动机在低转速运行的时候，串漏趋向于发生。
因此，在带有增压器的并进一步配置有可变阀致动机构的采用缸内喷射和端口喷射的结合的发动机中，以期优化相应的燃料喷射时期，燃料喷射比和阀重叠期，从而充分地利用双喷射方案的优点，以及恰当地进行燃料喷射以应对阀重叠期期间发生的串漏问题。
本实施例是依据上述存在的问题而提出的，目的是提供一种用于采用缸内喷射和端口喷射的结合的发动机的发动机控制装置，其抑制串漏并利用双喷射方案的优点。本发明的目的并不仅限于上述技术目的，并且通过在以下用于实施本发明的模式中所描述的配置所达到的优点和效果的规定，但没有被常规技术所实现的，也被认为是本实施例的其它目的。
问题的解决方案
(1)这里公开的发动机控制装置是用于具有增压器的发动机的发动机控制装置，该发动机包括用于将燃料喷射到发动机中的气缸内的缸内喷射阀、用于将燃料喷射至气缸的进气口的端口喷射阀、和改变发动机的进气阀和排气阀中的至少一个的开/闭时期的可变阀致动机构。该发动机控制装置包括：喷射控制器，其基于发动机的转速，控制通过缸内喷射阀和通过端口喷射阀的燃料的喷射；和可变阀控制器，其基于转速控制可变阀致动机构。
可变阀控制器提供用于在第一转速区域将进气阀和排气阀均打开的阀重叠期，而在转速比第一转速区域中的大的第二转速区域中缩短阀重叠期；以及在转速从第一转速区域变速到第二转速区域的期间内，喷射控制器使得燃料通过缸内喷射阀和通过端口喷射阀被喷射，并且将通过端口喷射阀喷射燃料的时期提前。
特别地，喷射控制器在第一转速区域中和第二转速区域中通过缸内喷射阀实施燃料喷射和通过端口喷射阀实施燃料喷射，并且当转速从第一转速区域变速到第二转速区域时，将用于通过端口喷射阀喷射燃料的时期提前。
关于与发动机的转速相关的区域，术语“边际速度区域”在这里被定义。边际速度区域被定义为包括第一转速区域和第二转速区域之间的边际转速的转速的区域，或者介于第一和第二转速区域之间的转速区域(间隙)。另外，任何低于第一转速区域的转速和任何高于第二转速区域的转速均不包括在边际速度区域之内。
上述表达中的“转速变速”是指发动机的转速落入边际速度区域内的情况。据此，这里使用的表达“转速变速”并不总是指仅仅是发动机转速从第一转速区域改变到第二转速区域的情况。
优选地，第二转速区域包括在边际速度区域内。优选地，第一转速区域的下限值在边际速度区域之外，而第一转速区域的上限值在边际速度区域之内。
(2)优选地，随着转速增加，喷射控制器进一步提前用于通过端口喷射阀喷射燃料的时期。换句话说，随着转速的降低，喷射控制器优选地进一步延迟通过端口喷射阀喷射燃料的时期。术语用于通过端口喷射阀喷射燃料的时期”指的是燃料被喷射的期间的时间。因此，随着转速的增加，喷射控制器优选进一步提前用于通过端口喷射阀发起燃料喷射的时间。
(3)优选地，随着转速的增加，喷射控制器增加要通过端口喷射阀喷射的燃料的量的比例。
(4)优选地，当使得燃料通过端口喷射阀被喷射时，喷射控制器将要通过端口喷射阀喷射的燃料的量与要通过缸内喷射阀喷射的燃料的量的比例设定为1或者更低。
(5)优选地，在转速是在第一转速区域内且等于或小于预定的转速的低转速区域中时，喷射控制器使燃料仅通过缸内喷射阀喷射。
(6)优选地，在第一转速区域中，喷射控制器使燃料分别在进气冲程期间和压缩冲程期间通过缸内喷射阀喷射。
(7)优选地，具有增压器的发动机包括被设置在发动机的排气路径中的排气涡轮，其通过排气流而旋转；以及被设置在发动机的进气路径中的进气压缩器，进气压缩器通过被耦接到排气涡轮，而随着排气涡轮的转动而转动。优选地，发动机进一步包括被布置在排气路径中的增压压力调节阀，并且可以在向排气涡轮提供排气流的关闭状态和绕过排气涡轮而将排气流排出的开启状态之间转换。在这个配置中，当增压压力调节阀是在关闭状态时，可变阀控制器优选提供用于在第一转速区域将进气阀和排气阀均打开的阀重叠期，而在转速比第一转速区域中的大的第二转速区域中缩短阀重叠期，并且在转速从第一转速区域变速到第二转速区域的期间，喷射控制器优选地使得燃料通过缸内喷射阀和通过端口喷射阀被喷射，并且将用于通过端口喷射阀喷射燃料的时期提前。
发明的有益效果
根据这个发动机控制装置，缸内喷射和端口喷射的优点均能够被利用，抑制在阀重叠期的串漏，使得能够提供更高的输出，和提供优异的排气性能。
附图说明
图1是示例根据一个实施例中的发动机控制装置的模块配置，以及该控制装置被应用的发动机的配置的图；
图2是示例图1中所示的控制装置中的喷射区域控制单元的模块配置的图；
图3是图解排气阀和进气阀的开启和关闭时期、根据发动机运行模式所选择的燃料喷射模式、以及在这些喷射模式下的燃料喷射时期的示意图；
图4是依据该控制装置的选择燃料喷射模式的图；
图5(a)是显示发动机转速与在高负载运行状态下的燃料喷射比的关系图；以及图5(b)是显示端口喷射量与缸内喷射量的比例与力矩之间的关系的图；
图6是端口喷射起始时间对于发动机转速被设定的图；
图7是示例发动机控制装置中的喷射区域控制的控制过程的流程图；
图8是示例发动机控制装置中的增压控制的控制过程的流程图；
图9是示例发动机控制装置中的阀重叠期控制的控制过程的流程图。
具体实施方式
下文中将参考附图描述实施例。需要注意的是，以下描述的实施例仅仅是示例性的，并不旨在排除没有明确地在以下的实施例中被描述的技术的各种变形和应用。
[1.设备配置]
[1-1.发动机]
本实施例的发动机控制装置应用于被设置在如图1所示的车辆中的汽油发动机10(在下文中简称为“发动机10”)。发动机10是四冲程循环发动机，其具有采用端口喷射和缸内喷射的组合的燃料喷射系统，并具有利用排气压力的增压系统。图1显示被设置在多气缸发动机10中的多个气缸20中的一个。气缸20带有活塞19，以便在其中是可滑动的，并且通过活塞19的往复运动经由连接杆被转换为曲轴21的旋转运动。
在每个气缸20的顶部，布置有进气口17和排气口18。进气阀27被布置于进气口17的开口部，排气阀28被布置于排气口18的开口部。在进气口17和排气口18之间，布置有火花塞22，以使得火花塞22的尖端朝向燃烧室突出。通过发动机控制装置1控制何时点燃火花塞22，这将在后面的部分进行描述。
进气阀27和排气阀28的上端分别连接到可变阀致动机构40中的摇臂35和37，并且响应于摇臂35和37各自的摆动运动，独立地垂直往复运动。在摇臂35和37的另一端，还分别布置有通过各自的凸轮轴枢转的凸轮36和38。摇臂35和37的摆动图案由凸轮36和38的外形(凸轮轮廓)定义。通过可变阀致动机构40，进气阀27和排气阀28的阀升程与阀时期通过发动机控制装置1控制。
[1-2.燃料喷射系统]
作为用于将燃料提供给气缸20的喷射器，用于将燃料直接喷射到气缸20内的缸内喷射阀(直喷式喷射器)11，和用于将燃料喷射到进气口17内的端口喷射阀(口喷射式喷射器)12被设置。依据发动机10的运行状态，两种类型的燃料喷射被选择或结合，以产生均质燃烧来将以均匀浓度分布在气缸20内的燃料-空气混合物燃烧，以及分层进气燃烧来将高浓度的、不均匀分布的、和在火花塞22附近形成分层的燃料-空气混合物燃烧。
端口喷射主要在均质燃烧期间被实施，而缸内喷射则主要在分层进气燃烧期间被实施。然而，需要注意的是，当燃料从缸内喷射阀11被喷射出的同时，可以产生均质燃烧。由于燃料在气缸20内气化时潜热被吸收，因而通过缸内喷射产生的均质燃烧通常会提供充气效率的增加。燃烧温度的降低对抑制撞击也有好处。
自缸内喷射阀11喷射的燃料通过气缸20内产生的分层气流例如被引导至火花塞22的附近，且不均匀地分布在吸入空气中。反之，自端口喷射阀22喷射的燃料例如在进气口17内雾化，并且在与进气空气均匀混合后被导入到气缸20。
这两种类型的喷射阀11和12也可以被配置在被设置在发动机10中的其他气缸(未示出)中。要从缸内喷射阀11和端口喷射阀12喷射的燃料的量，以及燃料要被喷射的时期，通过发动机控制装置1控制。例如，响应于从发动机控制装置1传送到喷射阀11和12的各自的控制脉冲信号，喷射阀11和12各自的喷射口被打开与控制脉冲信号对应的持续时间。在该配置下，要被喷射的燃料的量(燃料喷射量)依据脉冲控制信号的幅度(驱动脉冲宽度)被控制，并且相应的喷射要被发起的时间(喷射开始时间)对应于控制脉冲信号被传递的时间。
缸内喷射阀11通过高压燃料供应路径13A连接到高压泵14A。端口喷射阀12通过低压燃料供应路径13B连接到低压泵14B。燃料以比给端口喷射阀12的燃料的压力高的压力被供应给缸内喷射阀11。高压泵14A和低压泵14B为用于泵送燃料的机械可变流量泵。泵14A和14B利用供给自发动机10或电动机的动力运行，以将燃料箱15中存储的燃料分别排出至供应路径13A和13B。从泵14A和14B排出的各自的燃料的量和压力由发动机控制装置1控制。
[1-3.阀机构系统]
发动机10带有可变阀致动机构40，该机构40控制摇臂35和37，或凸轮36和38的操作。可变阀致动机构40是用于独立地或者彼此合作地改变进气阀27和排气阀28的各自的最大阀升程和阀时期的机构。可变阀致动机构40带有阀升程调节机构41和阀时期调节机构42，作为用于改变通过摇臂35和37的摆动的幅度和时期的机构。
阀升程调节机构41是连续改变进气阀27和排气阀28的最大阀升程的机构，并且具备分别改变由凸轮36和38传递到摆臂35和37的摆动的幅度的功能。摆臂35和37可以具有用于改变摆动的幅度的任意结构。用于阀升程的控制参数将被表示为控制角度θVVL。阀升程调节机构41具备随着控制角度θVVL的增加来增加阀升程的功能。控制角度θVVL通过发动机控制装置1中的阀控制单元5计算得到，然后被传送到阀升程调节机构41。
阀时期调节机构42是改变用于开启进气阀27和关闭排气阀28的时期(即阀时期)的机构，并且具有改变凸轮36和38或凸轮轴的旋转相位的功能，用于摆动摇臂35和37。通过改变凸轮36和38或凸轮轴的旋转相位，用于摆动摇臂35和37的时期可以相对于曲轴21的旋转相位而连续的改变。
用于阀时期的控制参数将被表示为相位角θVVT。相位角θVVT指示相对于凸轮轴的相位作为参考，凸轮36和38的相位具有多少提前量或延迟量，并对应于进气阀27的开启时间和排气阀28的关闭时间。相位角θVVT通过发动机控制装置1中的阀控制单元5计算得到，并且被传送到阀时期调节机构42。阀时期调节机构42通过调节用于凸轮36和38的相位角θVVT控制相应的阀时期至任何时间。
[1-4.进气和排气系统]
发动机10的进气和排气系统布置有涡轮增压器(增压器)30，涡轮增压器30利用排气压力对进入气缸20的进气进行增压。涡轮增压器30被布置横过被连接到进气口17上游的进气路径24和被连接到排气口18下游的排气路径29。通过排气路径29中的排气压力驱动，被设置给涡轮增压器30的涡轮(排气涡轮)30A旋转，并且将产生的旋转力矩传送到进气路径24中的压缩器(进气压缩器)30B。通过力矩的驱动，压缩器30B将进气路径24内的空气压缩以将压缩空气馈送至下游，从而为气缸20提供增压。通过涡轮增压器30的增压由发动机控制装置1控制。
在进气路径24中相对于压缩器30B的下游布置有中冷器39，其用于冷却压缩空气。在压缩器30B的上游布置有用于过滤外部吸入的进气空气的空气过滤器33。进一步地，进气旁路路径25被提供，以便将压缩器30B的上游的进气路径24和下游的进气路径24连接起来，并且插入进气旁路路径25，旁通阀26被提供。流过进气旁路路径25的空气的量根据旁通阀26的开度被调节。例如，当车辆突然减速时，旁通阀26被控制打开，并且具有将提供自压缩器30B的增压压力清除返回至上游侧的功能。需要注意的是，旁通阀26的开启由发动机控制装置1控制。
节气阀体被连接到中冷器39的下游，进气歧管被连接到节气阀体的下游。可电控的节气阀16布置于节气阀体内。流入进气歧管的空气的量依据节气阀16的开度(节气阀开度)被调节。节气阀开度由发动机控制装置1控制。
进气歧管带有用于临时保留流向每个气缸20的空气的稳压箱23。稳压箱23的下游的进气歧管被分支朝向气缸20的各个进气口17，并且稳压箱23位于该分支点处。稳压箱23具有减小气缸20内可能产生的进气脉动和进气干涉的功能。
插入涡轮30A的下游的排气路径29，布置催化装置43。例如，催化装置43具有去除，分解，和/或移除排气中的诸如颗粒物质(PMs)，氮氧化物(NOx)，一氧化碳(CO)，碳氢化合物(HCs)的成分的功能。在涡轮30A的上游侧，连接有排气歧管，该排气歧管被分支朝向气缸20的各个排气口18。
排气旁路路径31被提供，以便将相对于涡轮30A的上游侧的排气路径29和下游侧的排气路径29连接起来，并且可电控的废闸阀32被提供，插入排气旁路路径31。废闸阀32为增压压力调节阀，其通过控制流向涡轮30A的排气流的量来调节增压压力。废闸阀32带有致动器32b，致动器32b电控阀体32a的位置(即，开口)。致动器32b的运行由发动机控制装置1控制。
[1-5.检测系统]
在曲轴21的附近布置有发动机转速传感器44，其检测曲轴21的转速Ne(单位时间内的转数)。车辆配置有在车辆内任何合适的位置的加速踏板位置传感器45，检测加速踏板被压下多少(加速开度APS)。加速开度APS是指示驾驶员加速或启动车辆的请求的参数，换句话说，是与发动机10的负载P相关的参数(发动机10的输出请求)。
在进气路径24中布置有空气流动传感器46，其检测进气流速Q。进气流速Q是指示实际流过空气过滤器33的空气的流速的参数。在稳压箱23内布置有进气歧管压力传感器47和进气温度传感器48。进气歧管压力传感器47检测稳压箱23内的压力，该压力作为进气歧管压力，并且进气温度传感器48检测稳压箱23内的进气温度。传感器44-48所检测到的相应的信息被传送到发动机控制装置1。
[1-6.控制系统]
具有上述发动机10被安装在其中的车辆配备有发动机控制装置1。该发动机控制装置1被配置为LSI装置或诸如微处理器、ROM、和RAM的各种部件被安装在其中的嵌入式电子设备，并且发动机控制装置1被连接到用于被布置于车辆中的车载网络的通信线路。
发动机控制装置1是电子控制装置，其共同控制与发动机10相关的多种系统，例如点火系统，燃料系统，进气和排气系统，以及阀机构系统，并控制诸如要被供应给发动机10中的气缸20的空气的量和燃料的量、各个气缸20的点火时期、以及增压压力的各种参数。上面所描述的传感器44-48被连接到发动机控制装置1的输入口。提供给发动机控制装置1的信息包括加速开度APS、进气流速Q、进气歧管压力、进气温度、发动机转速Ne等。
通过发动机控制装置1控制的具体参数包括：要从缸内喷射阀11和端口喷射阀12喷射的燃料的量及何时被喷射，通过火花塞22的点火时期，进气阀27和排气阀28的阀升程和阀时期，涡轮增压器30的运行状态，节气阀16的开度，旁通阀26的开度，和废闸阀32的开度等。将描述本实施例所采用的三种类型的控制：喷射区域控制，增压控制和阀重叠期。
[2.控制概述]
[2-1.喷射区域控制]
在喷射区域控制中，燃料喷射类型根据发动机10的运行状态和发动机10所需的输出的大小进行切换。具体地，例如，基于发动机转速Ne,发动机负载P,空气的量,填充效率Ec(例如,目标填充效率和实际填充效率)和加速开度APS等等，下面的一种模式被选择：只有端口喷射被实施的“MPI模式”、只有缸内喷射被实施的“DI模式”、以及燃料结合端口喷射和缸内喷射而被喷射的“DI+MPI模式”。
图3图解排气阀28和进气阀27的打开和关闭时期、根据发动机10的运行状态而被选择的燃料喷射模式、以及在上述模式中的燃料喷射时期的示意图。在图中，具有阴影线的矩形表示燃料从端口喷射阀12被喷射出的持续时间(端口喷射时期)，而白色矩形则表示燃料从缸内喷射阀11被喷射出的持续时间(缸内喷射时期)。另外指出，矩形的左边代表燃料喷射开始，而右边代表燃料喷射结束。
MPI模式为发动机10的负载低时被选择的喷射模式。在MPI模式下，从缸内喷射阀11的燃料喷射被禁止，并且燃料的整个喷射量是从端口喷射阀12喷射出，以达到所需的输出。在MPI模式下，自端口喷射阀12喷射燃料的时期(燃料喷射时期)被预先设定，并且一旦MPI模式被选择，燃料在该预先设定的喷射时期被喷射。在附图中，自端口喷射阀12喷射燃料的时期在排气冲程中被设置。
需要注意的是，端口喷射的燃料喷射时期并不仅限于排气冲程，燃料喷射时期可以被设定为燃料喷射在位于排气冲程之前的膨胀冲程的后段，或在进气冲程期间被发起。在低负载运行状态下，通过端口喷射的增强气化的优点是利用了提高燃料-空气混合物的均匀性，从而提高排气性能。在下文中，从端口喷射阀12喷射的燃料的量将被称为“端口喷射量FP”。
DI模式为发动机10的负载高且发动机10的转速低时所被选择的喷射模式。在DI模式下，自端口喷射阀12的燃料喷射被禁止，并且燃料自缸内喷射阀11以下面两步中分别被喷射：在进气冲程期间和在压缩冲程期间，以达到所需的输出。在DI模式下，对于进气冲程和压缩冲程，用于自缸内喷射阀11的燃料喷射的各自的时期被预设，并且一旦DI模式被选择，燃料在被预设的喷射时期被喷射。
在缸内喷射之后，进气空气和燃烧室通过燃料的气化潜热被冷却。这个现象为所知晓的进气冷却效果，并且这个效果有利地针对撞击作用，导致增加的压缩比。特别地，通过下面两步分别进行燃料喷射：在进气冲程期间以及在压缩冲程期间，能够最大化进气冷却效果。较高的压缩比增加充气效率，产生较高的发动机输出和导致改善的燃料消耗。进一步，在压缩冲程期间的燃料喷射改善燃烧并加强抗撞击性能。
在低转速下，叫做串漏的现象倾向于在阀重叠期期间发生，其中，来自进气口17的进气空气(燃料-空气混合物)直接进入排气口18。串漏允许通过端口喷射阀12供给的燃料通过气缸20流动到排气路径29，从而产生由于燃料的短缺而导致的发动机输出的下降，以及由于流动到排气系统的碳氢化合物而导致的排气性能的降低。串漏现象倾向于发生在进气空气被涡轮增压器30压缩时，尤其当发动机10在低转速时。因此，通过当发动机10的负载高且发动机10在低转速时禁止端口喷射，串漏被预防。在下文中，从缸内喷射阀11喷射的燃料的量也将被称为“缸内喷射量FD”。
DI+MPI模式是当发动机10的运行状态不是在低负载下(即，当MPI模式没有被选择)、且发动机10的运行状态不是在高负载下且在低转速下(即，当DI模式没有被选择)时被选择的喷射模式。在DI+MPI喷射模式下，为了达到所需的输出，燃料以喷射的量的预定比例R从缸内喷射阀11和从端口喷射阀12被喷射出。换句话说，缸内喷射阀11和端口喷射阀12均在单个燃烧循环内被运行，以实现缸内喷射和端口喷射两者。这样就同时具备了缸内喷射和端口喷射的优点。
端口喷射量FP与缸内喷射量FD的比例(＝FP/FD)为预先设定的，并且除非该比例被比例更改单元3C(稍后描述)改变，在DI+MPI模式下，从缸内喷射阀11和端口喷射阀12喷射的燃料以该比例R进行喷射。端口喷射量FP与缸内喷射量FD的比例R被设置为0<R≤1的值。换句话说，从缸内喷射阀11喷射的燃料比从端口喷射阀12喷射的燃料多。代替比例R，缸内喷射量FD与在单个燃烧循环内要被喷射的燃料的总量(总燃料量FT,稍后描述)的比例R1(＝FD/FT)，以及端口喷射量FP与总燃料量FT的比例(＝FP/FT)R2可被预设。在这种情况下，R1和R2将满足下面的条件：R1≥R2并且R＝R1+R2。
进一步，根据发动机10的运行状态，DI+MPI模式具有两种类型：第一DI+MPI模式(下文称为“DI(进气)+MPI模式”)，在第一DI+MPI模式下，燃料仅在进气冲程期间内从缸内喷射阀11喷射；以及第二DI+MPI模式(下文称为“DI(进气，压缩)+MPI模式”)，在第二DI+MPI模式下，燃料分别在下面两步中从缸内喷射阀11被喷射：在进气冲程期间以及在压缩冲程期间。当发动机10的运行状态在中等负载下或在高负载且高转速下，DI(进气)+MPI模式被选择。当发动机10的运行状态在高负载且中等转速下，DI(进气，压缩)+MPI模式被选择。换句话说，当发动机10的运行状态在高负载下时，三个模式，即DI模式，DI(进气，压缩)+MPI模式和DI(进气)+MPI模式中的一个模式以转速递增的顺序，根据转速Ne被选择。
在DI(进气)+MPI模式被选择的中等负载运行状态下，总燃料喷射量FT比高负载下的小，因为其所需的输出比高负载下的小。在压缩冲程期间的缸内喷射可能引发烟雾。因此，在中等负载运行状态下，满足所需的输出的同时，仅在进气冲程期间内限制缸内喷射防止烟雾。
当运行状态在高负载且高转速状态，DI(进气)+MPI模式被选择，通过限制对于进气冲程的缸内喷射的时期，防止烟雾且同时保证从缸内喷射阀11喷射的燃料具有足够的时间气化。在DI(进气)+MPI模式下，在进气冲程期间通过缸内喷射阀11的燃料喷射的时期，和通过端口喷射阀12的燃料喷射的时期被预设。一旦DI(进气)+MPI模式被选择，除非时期被端口喷射时期更改单元3e(下文描述)改变，燃料在预设的喷射时期被喷射。需要注意的是，在这种模式下的端口喷射时期例如被设置，以便端口喷射在从膨胀冲程的后阶段到排气冲程的持续时间被实施。这样就为形成燃料-空气混合物提供了足够的时间，导致改善的均质性，从而提高了排气性能。
当运行状态在高负载且中等转速模式下，DI(进气，压缩)+MPI模式被选择，通过分别在两步中实现缸内喷射：在进气冲程期间和在压缩冲程期间，进气冷却效果被最大化且同时改善燃烧。在排气冲程期间额外的端口喷射增加预混合的量，导致改善的排气性能。由于三步燃料喷射相比在其他运行状态下的燃料喷射量，减少在各自的冲程内的燃料喷射量，所以串漏和烟雾被抑制。
在DI(进气,压缩)+MPI模式下，在进气和压缩冲程期间用于通过缸内喷射阀11的燃料喷射的时期，以及用于通过端口喷射阀12的燃料喷射的时期被预设。因而，一旦DI(进气,压缩)+MPI模式被选择，除非时期被端口喷射时期更改单元3e(下文描述)改变，燃料在被预设的喷射时期被喷射。
当DI(进气,压缩)+MPI模式被选择后，缸内喷射量FD被划为：在进气冲程期间要被喷射的燃料的量FDI(下文称之为“进气喷射量FDI”)，以及在压缩冲程期间要被喷射的燃料的量FDC(下文称之为“压缩喷射量FDC”)，用于在每一个冲程内喷射燃料。压缩喷射量FDC与进气喷射量FDI的比例W(＝FDC/FDI)被预设，并且在DI(进气,压缩)+MPI模式中的缸内喷射量FD以该比例W被划分。
压缩喷射量FDC与进气喷射量FDI的比例W值被设置为0<W<1的值。换句话说，在进气冲程期间比在压缩冲程期间从缸内喷射阀11喷射的燃料更多，并且其余的燃料在压缩冲程期间被喷射。代替比例W，进气喷射量FDI与缸内喷射量FD的比例W1(＝FDI/FD)和压缩喷射量FDC与缸内喷射量FD的比例W2(＝FDC/FD)可以被预设。在这种情况下，W1和W2将满足以下条件：W1>W2和W＝W1+W2。
[2-2.增压控制]
增压控制是用于确定涡轮增压器30的运行状态(例如，涡轮增压器30是否激活，或者涡轮增压器30的动作大小)的控制，取决于发动机10的运行状态和发动机10所需的输出的大小。具体来说，例如，基于诸如发动机转速Ne、发动机10的负载P、空气的量、填充效率Ec(例如目标填充效率和实际填充效率)和加速开度APS的各种参数，通过控制废闸阀32的开度来实施增压控制。
在典型的增压控制中，当发动机10的所需负载大于预定负载值PS时，关闭废闸阀32并激活涡轮增压器30。结果，增压增加了被引入气缸20的进气空气的量，导致增加的发动机输出。与此相反的，当发动机10的所需负载等于或小于预定负载值PS时，废闸阀32开启以允许废气通过排气旁路路径31流过。结果，从涡轮增压器30的废气涡轮输出被减小，或者涡轮增压器30被停用。
[2-3.阀重叠期控制]
阀重叠期控制是用于确定最佳的阀重叠期的控制方法，以便提高进气空气的充气效率和发动机的输出，并寻址燃料-空气混合物的串漏。阀重叠期为进气阀27打开的时期和排气阀28打开的时期的重叠的时期。较长的阀重叠期增强扫气效果并增加进气空气的充气效率，导致增强的发动机输出。然而，在阀重叠期期间，进气阀27和排气阀28均开启，包括从端口喷射阀12喷射的燃料的燃料-空气混合物倾向于发生串漏。尤其当增压控制激活涡轮增压器30时，串漏可能频繁发生。
例如，依据发动机10的运行状态以及发动机10所需的输出的大小，阀重叠期被设置。在本实施例中，当发动机10在高负载运行状态下，阀重叠期被设置。在本实施例中，三种设置用于阀重叠期。
首先，当发动机10在高负载运行状态下且DI(进气,压缩)+MPI模式在喷射区域控制中被选择时，例如，采用任何已知的技术设定“标准阀重叠期”。否则，当DI模式在喷射区域控制(即，在高负载和低转速区域下)中被选择后，阀重叠期从“标准阀重叠期”被延长。这用来最大化扫气效果，因为，在DI模式下，不需要寻址包括通过端口喷射阀12喷射的燃料的燃料-空气混合物的任何串漏。
当DI(进气)+MPI模式在喷射区域控制(例如，在高负载和低转速区域下)中已被选择时，阀重叠期从“标准阀重叠区”被缩短。这抑制从端口喷射阀12喷射的燃料的串漏。可变阀致动机构40被控制以提供被设置或改变的阀重叠期。
当发动机10在低或中等负载开启状态时，阀重叠期例如被设置为0(或者任何预设的值)，并且可变阀致动机构40相应地被控制。
[3.控制配置]
参见附图1，发动机控制装置1具有发动机负载计算单元2，喷射控制单元3，增压控制单元4和阀控制单元5，作为实现上述控制的部件。阀控制单元5具有阀重叠更改单元5a。也参见图2，喷射控制单元3带有总燃料量计算单元3a，喷射模式选择单元3b,比例更改单元3c，喷射量设定单元3d,端口喷射时期更改单元3e和喷射控制信号输出单元3f。这些部件可以通过电子电路(硬件)被嵌入，或可以被编程作为软件，或者一部分功能可以以硬件提供，而另一部分可以以软件提供。
[3-1.发动机负载计算单元]
发动机负载计算单元2适用于计算发动机10的负载P的大小。如在其中所使用的，术语“负载P”代表力或功率(发动机输出，马力)、功(能量)等等，其在发动机10上施加阻力。典型地，发动机10所需的发动机输出或任何其他相关的参数，被处理作为负载P。
负载P例如基于被引入到气缸20的空气的量被计算出，或基于进气空气的流速或排气空气的流速被计算出，等等。负载P可以基于任何其他参数计算得到，该其他参数诸如为进气压力，排气压力，车速V，转速Ne，加速开度APS或外部负载装置的运行状态等。在本实施例中，负载P的大小基于根据进气流速Q和转速Ne计算得到的填充效率Ec或充气效率Ev计算得到。在这个单元中计算得到的负载P的值被传送到喷射控制单元3，增压控制单元4和阀控制单元5。
[3-2.喷射区域控制单元]
喷射控制单元3(喷射控制器)适用于通过控制通过缸内喷射阀11的燃料喷射和通过端口喷射阀12的燃料喷射来实施喷射区域控制。
基于发动机10的转速Ne和通过发动机负载计算单元2计算得到的负载P，总燃料量计算单元3a适用于计算在单个燃烧循环内达到所需的输出的要被喷射的燃料的量，作为总燃料量FT。例如，包括发动机10的负载P和转速Ne作为参数的燃料喷射量图被预先存储在喷射控制单元3中，并且使用该图，要被喷射的燃料的总量(即，总燃料量FT)被计算得到。在这个单元中被计算得到的总燃料量FT被传送到喷射量设定单元3d。
基于发动机10的运行状态，喷射模式选择单元3b适用于从上面描述的几种燃料喷射模式：MPI模式，DI模式和DI+MPI模式，中选择一种。喷射控制单元3存储定义了发动机10的运行状态与燃料喷射模式之间的关系的图、计算公式等等。基于这样的图、计算公式等等选择出一个燃料喷射模式。
本实施例中，图4所示的喷射模式图被预先存储在喷射控制单元3中。在这个喷射模式图中，燃料喷射模式被指定于坐标平面上，该坐标平面由负载P作为垂直轴、转速Ne作为水平轴而定义。具体地，在负载P低于预设的第一负载P1的低负载运行状态下，MPI模式区域被指定。这里，第一负载P1是预设的常数，大约等于或小于预设的负载PS，该预设的负载PS为确定是否激活涡轮增压器30的增压的阈值。换句话说，在MPI模式区域中，通过涡轮增压器30的增压没有被激活。
在负载P等于或大于第一负载P1并小于预设的第二负载P2的中等负载运行状态下，DI(进气)+MPI模式被指定。这里，第二负载P2是预设的常数，大于第一负载P1且大约为总负载的80％。
在负载P等于或大于第二负载P2的高负载运行状态下，以下的三个区域：DI模式区域(第一转速区域)、DI(进气,压缩)+MPI模式区域(第一转速区域，边际速度区域)、以及DI(进气)+MPI模式区域(第二转速区域,边际速度区域)以转速Ne的递增顺序被指定。为简洁描述，转速Ne小于第一转速Ne1的区域被称为DI模式区域。转速Ne等于或大于第一转速Ne1且小于第二转速Ne2的区域被称为DI(进气,压缩)+MPI模式区域。转速Ne等于或大于第二转速Ne2的区域被称为DI(进气)+MPI模式区域。这里，例如，第一转速Ne1为预先设定的大于0的常数，并且为等于或大于空闲(idle)转速的值。第二转速Ne2也是预先设定的常数，并且大于第一转速Ne1。
MPI模式区域，DI模式区域，DI(进气)+MPI模式区域和DI(进气,压缩)+MPI模式区域分别为MPI模式，DI模式，DI(进气)+MPI模式和DI(进气,压缩)+MPI模式被选择的区域。通过将转速Ne和负载P应用到如图4所示的喷射模式图中，喷射模式选择单元3b选择一种燃料喷射模式。被选择的燃料喷射模式被传送到比例更改单元3c和喷射量设定单元3d以及阀控制单元5。
根据发动机10的转速Ne，当负载P在第二负载P2或更大的高负载运行状态下，且燃料喷射模式为DI+MPI模式时，比例更改单元3c适用于改变端口喷射量FP与缸内喷射量FD的比例R。如图5(a)中实线所示，比例更改单元3c随着转速Ne的增加而增加比例R，随着转速Ne的减小而减小比例R。
换句话说，随着转速Ne相对于第一转速Ne1增加，比例更改单元3c逐渐减小缸内喷射量FD与总燃料量FT的比例R1(在图中以短划线表示)，并逐渐增加端口喷射量FP与总燃料量FT的比例R2(在图中以链双短划线表示)。这种控制用于满足在高转速Ne下的所需的输出，在高转速Ne下，在单个燃烧循环内可以被喷射到气缸20内的燃料的量(即，缸内喷射量FD)被限制。另一方面，在低转速Ne下，该控制用于抑制可能在阀重叠期期间发生的串漏。
在如图5(a)的实线所示，在这个控制中，比例更改单元3c限制端口喷射量FP与缸内喷射量FD的比例R的最大值为1。换句话说，如图中短划线和双短划线所示的，在高转速，缸内喷射量FD与总燃料量FT的比例R1被设置为等于端口喷射量FP与总燃料量FT的比例R2。这是因为，如图5(b)所示出的，当端口喷射量FP与缸内喷射量FD的比例R达到0.5或更大的时候，对于一样的总燃料量FT，通过缸内喷射的进气冷却效果急剧地减弱，并且输出量也变得非常低。当比例R通过比例更改单元3c改变后，改变的比例R被传送到喷射量设定单元3d。
喷射量设定单元3d适用于，依据喷射模式选择单元3b所选择的燃料喷射模式，设定来自缸内喷射阀11的缸内喷射量FD(进气喷射量FDI和压缩喷射量FDC)和来自端口喷射阀12的端口喷射量FP。具体地，喷射量设定单元3d使用通过总燃料量计算单元3a计算得到的总燃料量FT、预设的比例R和比例W、以及通过比例更改单元3c改变的比例R来设定这些值。上述在这个单元中被设定的进气喷射量FDI，压缩喷射量FDC，以及端口喷射量FP被传送到喷射控制信号输出单元3f。
由于在MPI模式被选择的时候于仅端口喷射阀12被使用，喷射量设定单元3d分配0给缸内喷射量FD，并分配总燃料量FT给端口喷射量FP。
由于在DI模式被选择的时候仅缸内喷射阀11被使用，喷射量设定单元3d分配0给端口喷射量FP，并基于预设比例W将总燃料量FT划分为进气喷射量FDI和压缩喷射量FDC来设定喷射量FDI和FDC。
当DI(进气)+MPI模式在中等负载运行状态下被选择的时候，喷射量设定单元3d基于预设比例R，通过将总燃料量FT划分为缸内喷射量FD和端口喷射量FP来设定端口喷射量FP。其进一步分配缸内喷射量FD给进气喷射量FDI，并分配0给压缩喷射量FDC。
当DI(进气)+MPI模式在高负载运行状态下被选择的时候，喷射量设定单元3d基于比例更改单元3c改变的比例R，通过将总燃料量FT划分为缸内喷射量FD和端口喷射量FP来设定端口喷射量FP。其进一步设定缸内喷射量FD为进气喷射量FDI，并分配0给压缩喷射量FDC。
当DI(进气,压缩)+MPI模式在高负载运行状态下被选择的时候，喷射量设定单元3d基于比例更改单元3c改变的比例R，通过将总燃料量FT划分为缸内喷射量FD和端口喷射量FP来设定端口喷射量FP。其进一步基于预设比例W，通过将缸内喷射量FD分别划分为进气喷射量FDI和压缩喷射量FDC来设定喷射量FDI和FDC。
端口喷射时期更改单元3e适用于，当负载P在第二负载P2或更大的高负载运行状态下且被选择的燃料喷射模式涉及端口喷射(即，DI+MPI模式)的时候，根据转速Ne改变开始通过端口喷射阀12的燃料喷射的时间tp(下文称为“端口喷射开始时间tp”)。喷射控制单元3存储定义发动机10的转速Ne与端口喷射开始时间tp之间的关系的图、计算公式，等等。端口喷射开始时间tp基于这样的图，计算公式等被改变。响应于端口喷射开始时间tp的变化，通过端口喷射阀12的燃料喷射的时间段(燃料喷射时期)被改变。
在本实施例中，如图6所示，端口喷射开始时间更改图被预先存储在喷射控制单元3中。在该端口喷射开始时间更改图中，纵轴代表曲轴21的转角(CA)，横轴代表转速Ne，并且端口喷射开始时间tp随着转速Ne的增加而进一步提前。在图6所示的图中，端口喷射开始时间tp被设定在从膨胀冲程的后期到进气冲程的前期的范围内。
换句话说，当端口喷射开始时间tp被提前最远，端口喷射开始时间tp在膨胀冲程的后期被设定，且在从膨胀冲程的后期到排气冲程(或者到进气冲程的前期)的时间段期间，燃料从端口喷射阀12被喷射出。相反，当端口喷射开始时间tp被推迟最远，端口喷射开始时间tp被设定至进气冲程，且燃料在进气冲程期间从端口喷射阀12被喷射出。通过将转速Ne应用到如图6所示的端口喷射开始时间更改图，端口喷射时期更改单元3e根据转速Ne设定端口喷射开始时间tp。
在这种配置下，如图4中的白色箭头所示，端口喷射时期(MPI喷射时期)随着转速Ne的增加而进一步提前，其确保足够的时间用于形成燃料-空气混合物。相反，在转速Ne低的时候，端口喷射时期被推迟，以抑制在阀重叠期期间的串漏现象。当端口喷射开始时间tp被端口喷射时期更改单元3e所改变时，改变的端口喷射开始时间tp被传送到喷射控制信号输出单元3f。
喷射控制信号输出单元3f适用于将控制信号输出到缸内喷射阀11和端口喷射阀12，以便在预定的燃料喷射时期，根据通过喷射模式选择单元3b所选择的燃料喷射模式，通过喷射量设定单元3d所设定的燃料喷射量被提供。响应于那些控制信号，缸内喷射阀11和端口喷射阀12在该时间，且在对应于控制信号的持续时间内被操作。结果，燃料在预定的燃料喷射开始时间，以所需的缸内喷射量FD(进气喷射量FDI和压缩喷射量FDC)和所需的端口喷射量FP被喷射。一旦端口喷射开始时间tp通过端口喷射时期更改单元3e被改变，那么端口喷射在新的端口喷射开始时间tp被实施。
[3-3.增压控制单元]
增压控制单元4适用于实施上面所描述的增压控制。具体地，增压控制单元4确定当发动机10所需的负载P大于预定的负载PS时，需要进行增压，并控制致动器32b关闭废闸阀32。从而，涡轮增压器30被激活(ON状态),并且增压增加了气缸20中被引入的进气空气的量。
否则，增压控制单元4确定当发动机10所需的负载P等于或小于预定的负载PS时，不需要增压，并控制致动器32b打开废闸阀32。这允许排气空气从排气旁路路径31流动，并由此降低来自涡轮增压器30的排气涡轮输出或关闭涡轮增压器30(OFF状态)。
用于确定增压是否激活的条件并不仅限于比较所需负载P与预定负载PS。例如独立的不同于用于选择燃料喷射模式的条件可以被采用，或者条件可以被指定为在图4所示的图中的预定的区域。作为在图4所示的图中所指定的示例的条件，预定负载PS可以和P1具有相同的值。除了开/闭控制，废闸阀32的开度也可以被控制。
[3-4.阀控制单元]
阀控制单元(可变阀控制器)5适用于通过可变阀致动机构40的操作来实现实施以上描述的阀重叠期控制。阀控制单元5根据发动机10的运行状态(例如，转速Ne和/或负载P)和/或发动机10所需要的输出的大小来设置阀重叠期。在本实施例中，阀重叠期至少提供于发动机10处于高负载运行状态下。
阀重叠更改单元5a适用于当发动机10在高负载运行状态下，根据发动机转速Ne改变已经被预设的阀重叠期。这里，阀重叠更改单元5a依据已经被喷射模式选择单元3b选择的模式，延长或缩短阀重叠期。具体地，当DI模式被选择时，阀重叠更改单元5a延长阀重叠期，而当DI(进气)+MPI模式被选择时，阀重叠更改单元5a缩短阀重叠期。例如，基于发动机转速Ne和/或负载P，确定阀重叠期被延长或缩短的量。
阀控制单元5为进气阀27和排气阀28设定各自的控制角θVVL和相位角θVVT，以便提供已经被设定或改变的阀重叠期。之后，阀控制单元5将控制角θVVL和相位角θVVT的控制信息传送到可变阀致动机构40中的阀升程调节机构41和阀时期调节机构42，用以提供最佳的阀重叠期。
[4.流程图]
图7至图9是描述喷射区域控制、增压控制和阀重叠期控制的流程的流程图。这些流程由发动机控制装置1以预定的计算循环重复执行。
首先，喷射区域控制将被描述。参见图7，在步骤S10，通过传感器44-48检测到的各种类型的信息被送入发动机控制装置1。在步骤S20，发动机10的负载P由发动机负载计算单元2基于进气流速Q、转速Ne等计算得到。在接下来的步骤S30，总燃料量FT通过总燃料量计算单元3a计算得到。
在步骤S40中，喷射模式选择单元3b基于发动机10的运行状态选择出一个燃料喷射模式。例如，在选择燃料喷射模式时，当前时间的转速Ne和负载P在如图4所示出的图中落入那个区域被确定。在步骤S50中，确定负载P是否等于或大于第二负载P2。如果负载P是等于或大于第二负载P2的高，流程继续到步骤S60，该步骤确定转速Ne是否等于或大于第一转速Ne1。
如果转速Ne等于或大于第一转速Ne1，运行状态在高负载、且中等或更高的转速状态下，并且流程继续到步骤S70。在步骤S70中，比例更改单元3c根据转速Ne改变预设的比例R。例如，在改变比例R时，当前时间的转速Ne被应用到图5(a)的图中。在接下来的步骤S75中，预设的端口喷射开始时间tp由端口喷射时期更改单元3e根据转速Ne改变，流程继续到步骤S80。否则，如果步骤S50或步骤S60中的任意一个确定值不为真，流程继续到步骤S80。
在步骤S80中，基于燃料喷射模式，喷射量设定单元3d设定从缸内喷射阀11要被喷射的进气喷射量FDI和压缩喷射量FDC，并且设定从端口喷射阀12要被喷射的端口喷射量FP。之后在步骤S90中，控制信号由喷射控制信号输出单元3f输出到缸内喷射阀11和端口喷射阀12，以便确保燃料在步骤S75中被设定或者改变的燃料喷射时期，以在步骤S80中被设定的燃料喷射量进行喷射。
接下来，增压控制将被描述。如图8所示，在步骤X10，通过传感器44-48检测到的各种类型的信息被送入发动机控制装置1。在步骤X20，基于进气流速Q或转速Ne等等，发动机10的负载P由发动机负载计算单元2计算得到。在接下来的步骤X30中，由增压控制单元4确定负载P是否大于预定负载PS。
如果负载P大于预定负载PS,在步骤X40中，废闸阀32(WGV)被关闭且涡轮增压器30被激活。否则，如果负载P等于或小于预定负载PS,在步骤X50中，废闸阀32(WGV)被打开且涡轮增压器30被关闭。
最后，阀重叠期控制将被描述。如图9所示，在步骤Y10，通过传感器44-48检测到的各种类型的信息被送入发动机控制装置1。在步骤Y20中，基于进气流速Q、转速Ne等，发动机10的负载P由发动机负载计算单元2计算得到。在接下来的步骤Y25中，确定负载P是否是等于或大于第二负载P2的高。如果是高，在步骤Y30中，阀重叠期(VOL)通过阀控制单元5被设定。否则，如果不是高，该流程返回。
在步骤Y40中，确定在图7的步骤S40中所选择的燃料模式是否为DI模式。如果模式为DI模式，流程继续到步骤Y50，其中，在步骤Y30中设定的阀重叠期被延长，并且流程继续到步骤Y60。否则，如果模式不是DI模式，流程继续到步骤Y42，其中，燃料喷射模式是否为DI(进气)+MPI模式被确定。
如果模式为DI(进气)+MPI模式，流程继续到步骤Y44，其中，在步骤Y30中设定的阀重叠期被缩短，并且流程继续到步骤Y60。否则，如果模式不是DI(进气)+MPI模式，流程继续到步骤Y60。在步骤Y60中，依据已经被设定或改变的阀重叠期，进气阀27和排气阀28中的每一个的控制角θVVL和相位角θVVT被设定。然后在步骤Y70中，控制角θVVL和相位角θVVT的信息被输出。
[5.优点和效果]
(1)在上述发动机控制装置1中，阀重叠期通过阀控制单元5被提供，并且在第二转速区域的DI(进气)+MPI模式下，阀重叠期被缩短。因此，包括在阀重叠期期间从端口喷射阀12供给的燃料的燃料-空气混合物的串漏能够被避免。这抑制由于串漏引起的燃料缺失所导致的发动机输出的降低、和由流进排气系统的碳氢化合物所引发的排气性能的降低。
此外，在转速Ne从第一转速区域变速到第二转速区域(边际速度区域)的期间的时间段内的缸内和端口喷射的结合，既提供了缸内喷射的优点，又提供了端口喷射的优点。具体地，燃料的气化潜热冷却进气空气和燃烧室(进气冷却效果)，并且该效果有利地抵抗撞击，导致增加的压缩比。较高的压缩比增加充气效率，该增加的充气效率能够提高输出，产生改善的燃油消耗。另外，可以获得改善的均匀性的燃料-空气混合物，从而提高排气性能。
进一步地，自端口喷射阀的燃料喷射时期在转速Ne从第一转速区域变速到第二转速区域(边际速度区域)的期间的时间段内被提前，在阀重叠期期间燃料-空气混合物的串漏能够进一步被抑制。
据此，可以最大化地利用缸内喷射的优点(即，提供带有进气冷却效果的较高的输出)和端口喷射的优点(例如，改善的排气效果)，同时抑制串漏，使得既能够提供较高的输出，又能够提供卓越的排气性能。
(2)在上述发动机控制装置1中，通过端口喷射阀12的燃料喷射的开始时间tp随着转速Ne的增加进一步被提前。这样就为形成燃料-空气混合物提供了足够的时间，其降低了碳氢化合物的排放，导致改善的排气性能。另外，通过使端口喷射开始时间tp进一步随着转速Ne的减小而延迟，阀重叠期期间的串漏现象能够被抑制。这防止输出的降低和排气性能的下降。特别地，当转速Ne低时，通过设定在进气冲程期间的端口喷射开始时间tp，串漏能够以可靠的方式被抑制。
(3)另外，在上述发动机控制装置1中，端口喷射量FP的比例随着转速Ne的增加而增加，而端口喷射量FP的比例随着转速Ne的降低而降低。在高转速下，燃料能够通过缸内喷射阀11仅喷射短的时间段，并且燃料喷射的量可以被限制。即使在这种情况下，较高比例的端口喷射量FP确保所需的输出被满足，其抑制可能由缸内喷射而引发的烟雾。
另外，在较低转速下，由于端口喷射量FP的比例被设定的较低，可能在阀重叠期期间发生的串漏能够被抑制。据此，提供阀重叠期的优点(扫气效果和充气效果的改善)能够被达到。结合使用涡轮增压器30进一步增强扫气效果和充气效率的改善。
(4)当端口喷射量FP与缸内喷射量FD的比例R超过1时，缸内喷射的进气冷却效果迅速下降。在上述发动机控制装置1中，相反的是，在高负载运行状态下，端口喷射量FP与缸内喷射量FD的比例R保持为1或更小(1为最大)。因此，缸内喷射的进气冷却效果被保持，并且缸内喷射的优点可以被确保。
(5)在上述发动机控制装置1中，在第一转速Ne1或更小的低转速区域，燃料仅通过缸内喷射阀11进行喷射，阀重叠期期间的串漏能够以可靠的方式被抑制。这样就确保了较长的阀重叠期，其增强扫气效果。
(6)在上述发动机控制装置1中，在第二转速Ne2或更小的低或中等转速区域(即，第一转速区域)，在进气冲程期间和压缩冲程期间通过缸内喷射阀11的独立的燃料喷射最大化进气冷却效果。在压缩冲程期间的喷射改善燃烧，其进一步加强了抗撞击性能。
(7)在高转速区域，，用于提供缸内喷射阀11的燃料喷射的可用时间被限制，并且因此在压缩冲程期间的缸内喷射可能引发烟雾。相反，在上述的发动机控制装置1中，在高转速区域下，限制关于进气冲程的缸内喷射的时期抑制烟雾。另外，在进气冲程期间的缸内喷射提供了进气冷却效果，其进一步针对防止撞击动作并达到改善的充气效率和改善的输出的优点。额外的端口喷射确保获得输出所需的燃料的提供，并改善燃料空气混合物的均质性。
[6.变形例]
虽然已经在上面描述实施例，但是在不脱离本发明的精神范围内，实施例可以进行广泛多种的变形。如果需要，本实施例中的部件可以被省略或选择，或可以被合适地组合。
上述实施例中所描述的燃料喷射模式仅仅是示例性的，并不限制在图4所示的图中的那些。当上述实施例中燃料喷射模式依据负载P和转速Ne被选择时，燃料喷射模式可以仅依据转速Ne被选择，而不考虑负载P。
例如，在图4所示的图中的高负载区域的模式也可以被应用到低负载和中等负载下。具体地，在低转速区域，缸内喷射可以在进气冲程期间和压缩冲程期间独立地被实施。在中等转速区域，缸内喷射可以在进气冲程期间和压缩冲程期间独立地被实施，并且端口喷射可以进一步被实施。此外，在高转速区域，缸内喷射可以仅在进气冲程期间被实施，端口喷射可以至少在排气冲程期间被实施。
第一转速Ne1可以被省略，并且小于第二转速Ne2的运行区域可以被定义为第一转速区域，且等于或大于第二转速Ne2的运行区域可以被定义为第二转速区域。换句话说，DI模式可以被省略。在这种情况下，被提供在第二转速区域的阀重叠期短于被提供在第一转速区域的阀重叠期是足够的。进一步，缸内喷射端口喷射可以在任何转速区域被实施，且在第二转速区域的端口喷射时期可以更提前。
此外，当所选择的燃料喷射模式涉及端口喷射(即，DI+MPI模式)的时候，端口喷射时期更改单元3e可以依据转速Ne改变端口喷射开始时间tp，而不考虑负载P的值。另外，端口喷射时期更改单元3e所使用的用于改变端口喷射开始时间tp的图并不仅限于图6中所示的一个。作为选择，端口喷射可以在预定的时间被实施，而不改变端口喷射开始时间tp。实施端口喷射的时期并不限制在排气冲程。
另外，在DI+MPI模式下，缸内喷射可以仅在进气冲程期间被实施，而不用采取两步，或者可以在进气冲程期间和压缩冲程期间独立地被实施。
另外，虽然在上述实施例中，在高负载运行状态下，当DI+MPI模式被选择时，端口喷射量FP与缸内喷射量FD的比例R被改变时，端口喷射量FP的比例可以根据转速Ne改变，只要运行状态在高负载下，无论何种模式被选择。反之，当DI+MPI模式被选择时，端口喷射量FP的比例可以根据转速Ne被改变，而不考虑负载。或者，改变缸内喷射量FD和端口喷射量FP的比例的过程可以被省略，预设值可以被使用来取而代之。
另外，虽然阀重叠期被提供在高负载状态下的实例已经在上述实施例中被描述，但是阀重叠期也可以被提供在中间负载和/或低负载下。此外，阀重叠期在DI模式下被延长的实例已经被描述，阀重叠期可以是常量且不能被改变，即使是在DI模式下。
另外，虽然上述可变阀致动机构40包括有阀升程调节机构41和阀时期调节机构42，但是提供改变进气阀27和排气阀28中的至少一个的开/闭时期的机构足够了。
此外，虽然上述使用包括发动机10的负载P和转速Ne作为参数的图来选择燃料喷射模式的实施例已被描述，但是用于选择燃料喷射模式的图或计算公式并不仅限于该特定的实例。通过使用任何至少与发动机负载P相关的参数，或者与转速Ne相关的任何参数，燃料喷射模式可以被选择。
参考标记说明
1 发动机控制装置
2 发动机负载计算单元
3 喷射控制单元(喷射控制器)
3a 总燃料量计算单元
3b 喷射模式选择单元
3c 比例更改单元
3d 喷射量设定单元
3e 端口喷射时期更改单元
3f 喷射控制信号输出单元
4 增压控制单元
5 阀控制单元(可变阀控制器)
10 发动机
11 缸内喷射阀
12 端口喷射阀
17 进气口
18 排气口
20 气缸
24 进气通道
27 进气阀
28 排气阀
29 排气通道
30 涡轮增压器(增压器)
30A 涡轮(排气涡轮)
30B 压缩器(进气压缩器)
32 废闸阀(增压压力调节阀)
40 可变阀致动机构
Ne1 第一转速(预定转速)

Claims (9)

1.用于设置有增压器的发动机的发动机控制装置，其特征在于：所述发动机包括用于将燃料喷射到所述发动机中的气缸内的缸内喷射阀；用于将所述燃料喷射到所述气缸的进气口内的端口喷射阀；和改变所述发动机的进气阀和排气阀中的至少一个的开/闭时期的可变阀致动机构，所述发动机控制装置包括：
喷射控制器，所述喷射控制器基于所述发动机的转速，控制通过所述缸内喷射阀和通过所述端口喷射阀的所述燃料的喷射；以及
可变阀控制器，所述可变阀控制器基于所述转速，控制所述可变阀致动机构，
其中，所述可变阀控制器提供阀重叠期，所述阀重叠期用于在第一转速区域将所述进气阀和所述排气阀都打开，而在转速比所述第一转速区域中的大的第二转速区域中缩短所述阀重叠期，并且
在所述转速从所述第一转速区域变速到所述第二转速区域的期间内，所述喷射控制器使所述燃料通过所述缸内喷射阀和所述端口喷射阀被喷射，并且使用于通过所述端口喷射阀喷射所述燃料的时期向膨胀冲程提前。
2.如权利要求1所述的发动机控制装置，其特征在于，
随着所述转速增加，所述喷射控制器进一步使用于通过所述端口喷射阀喷射燃料的时期提前。
3.如权利要求1或2所述的发动机控制装置，其特征在于，
随着所述转速增加，所述喷射控制器增加要通过所述端口喷射阀喷射的所述燃料的量的比例。
4.如权利要求1所述的发动机控制装置，其特征在于，
当使得所述燃料通过所述端口喷射阀被喷射时，所述喷射控制器将要通过所述端口喷射阀喷射的所述燃料的量与要通过所述缸内喷射阀喷射的所述燃料的量的比例设定为1或更小。
5.如权利要求3所述的发动机控制装置，其特征在于，
当使得所述燃料通过所述端口喷射阀被喷射时，所述喷射控制器将要通过所述端口喷射阀喷射的所述燃料的量与要通过所述缸内喷射阀喷射的所述燃料的量的比例设定为1或更小。
6.如权利要求1所述的发动机控制装置，其特征在于，
在所述转速在所述第一转速区域内且等于或小于预定转速的低转速区域中，所述喷射控制器使得所述燃料仅通过所述缸内喷射阀被喷射。
7.如权利要求3所述的发动机控制装置，其特征在于，
在所述转速在所述第一转速区域内且等于或小于预定转速的低转速区域中，所述喷射控制器使得所述燃料仅通过所述缸内喷射阀被喷射。
8.如权利要求1所述的发动机控制装置，其特征在于，
在所述第一转速区域中，所述喷射控制器使所述燃料通过所述缸内喷射阀分别在进气冲程期间和压缩冲程期间被喷射。
9.如权利要求1所述的发动机控制装置，其特征在于，
设置有所述增压器的所述发动机包括：
排气涡轮，所述排气涡轮被布置于所述发动机的排气路径中，并且能够通过排气流而转动；
进气压缩器，所述进气压缩器被布置于所述发动机的进气路径中，并且所述进气压缩器通过被耦接到所述排气涡轮而能够随着所述排气涡轮的转动而转动；和
增压压力调节阀，所述增压压力调节阀被布置在所述排气路径中，并且在将所述排气流供给至所述排气涡轮的关闭状态和绕过所述排气涡轮排出所述排气流的开启状态之间是可转换的，并且
当所述增压压力调节阀处于关闭状态时，
所述可变阀控制器提供用于在所述第一转速区域中将所述进气阀和所述排气阀都打开的所述阀重叠期，而在转速比所述第一转速区域中的大的所述第二转速区域中缩短所述阀重叠期，
在所述转速从所述第一转速区域变速到所述第二转速区域的期间，所述喷射控制器使所述燃料通过所述缸内喷射阀和所述端口喷射阀被喷射，并且使用于通过所述端口喷射阀喷射燃料的时期向膨胀冲程提前。
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