CN107532561B - 发动机控制装置以及发动机控制方法 - Google Patents

Abstract

发动机控制装置对缸内直接喷射燃料式火花点火发动机进行控制，该缸内直接喷射燃料式火花点火发动机具有：燃料喷射阀，其将燃料直接喷射至缸内；以及火花塞，其对缸内的混合气体进行火花点火。发动机控制装置具有对驾驶者的加速请求进行检测的加速请求传感器，在存在加速请求且缸内的活塞的冠面温度低于规定温度的情况下，使点火定时滞后以使得直至点火后的火焰到达活塞的冠面为止的时间延长。

Description

发动机控制装置以及发动机控制方法

技术领域

本发明涉及对缸内直接喷射燃料式火花点火发动机进行控制的发动机控制装置以及发动机控制方法。

背景技术

通常在发动机的排气通路配置有用于对废气进行净化的催化剂装置。在催化剂装置中担载的催化剂在小于活性化温度时无法发挥良好的催化剂功能，因此在内燃机启动时需要用于使催化剂尽早升温至活性化温度的暖机运转。作为暖机运转的方法，存在如下方法，即，使点火定时滞后，由此提高废气的温度而使催化剂升温。另外，在这种暖机运转中，为了在使得点火定时滞后的状态下也确保良好的点火性，有时实施在使得燃料喷雾集中于火花塞的附近的状态下进行火花点火的所谓分层燃烧。

发明内容

在这种暖机运转中，例如如果因进行加速等而急速地施加负荷，则从上述这样的分层燃烧向均质化学计量燃烧切换。JP3190130中公开了如下内容，即，根据加速时的燃料喷射量而使点火定时连续地滞后，由此提高整个加速区域的驾驶性。

然而，这些方法完全未考虑对废气微粒(PM：Particulate Matter)的生成量的抑制。因而，在活塞冠面的温度低时的加速时，难以抑制PM的排出量(下面，也称为PN：Particulate Number)的增加。

因此，在本发明中，其目的在于以能够在活塞冠面的温度低时的加速时抑制PN的增加的方式对发动机进行控制。

根据本发明的某个方式，提供一种发动机控制装置，该发动机控制装置对缸内直接喷射燃料式火花点火发动机进行控制，该缸内直接喷射燃料式火花点火发动机具有：燃料喷射阀，其将燃料直接喷射至缸内；以及火花塞，其对缸内的混合气体进行火花点火。发动机控制装置具有对驾驶者的加速请求进行检测的加速请求传感器，在存在加速请求且缸内的活塞的冠面温度低于规定温度的情况下，使点火定时滞后以使得直至点火后的火焰到达活塞的冠面为止的时间延长。

附图说明

图1是应用本实施方式的缸内直接喷射燃料式火花点火发动机的燃烧室周围的概略结构图。

图2是表示用于抑制PN的增加的控制流程的流程图。

图3是第1实施方式的设定火花点火定时的滞后量的表。

图4是表示第1实施方式的火花点火定时的图。

图5是相对于液态燃料推定量而使点火定时线性地变化时的图。

图6是相对于液态燃料推定量而使点火定时阶梯式地变化时的图。

图7是相对于燃料喷射量而使点火定时线性地变化时的图。

图8是第1实施方式的设定阀重叠期间的长度的表。

图9是阀重叠期间扩大时的阀定时扩大量的说明图。

图10是第1实施方式的阀定时的表。

图11是阀定时相对于液态燃料推定量的表。

图12是相对于液态燃料推定量而使阀重叠期间线性地变化时的图。

图13是相对于燃料喷射量而使阀重叠期间线性地变化时的图。

图14是阀重叠期间相对于喷射定时的说明图。

图15是对点火定时滞后的效果进行说明的第1图。

图16是对点火定时滞后的效果进行说明的第2图。

图17是对点火定时滞后的效果进行说明的第3图。

图18是表示点火定时以及阀重叠与PN浓度的关系的图。

图19是第2实施方式的阀重叠校正量相对于液态燃料推定量的说明图。

图20是第2实施方式的阀重叠校正量相对于燃料喷射量的说明图。

具体实施方式

下面，参照附图等对本发明的实施方式进行说明。

(第1实施方式)

图1是应用本实施方式的缸内直接喷射燃料式火花点火发动机(下面，也称为“发动机”)1的燃烧室周围的概略结构图。此外，图1仅示出一个气缸，但本实施方式也能够应用于多气缸发动机。

发动机1的气缸体1B具有气缸2。活塞3可进行往返移动地收纳于气缸2。活塞3经由连杆12与未图示的曲轴连结，因曲轴旋转而进行往返移动。另外，活塞3在冠面3A(下面，也称为活塞冠面3A)具有后述的腔室10。

发动机1的气缸盖1A具有凹状的燃烧室11。燃烧室11构成为所谓的屋顶型(pent-roof type)，在进气侧的倾斜面配置有一对进气阀6，在排气侧的倾斜面配置有一对排气阀7。而且，在由上述一对进气阀6以及一对排气阀7包围的燃烧室11的大致中心位置，火花塞8配置为沿着气缸2的轴线。

另外，在气缸盖1A的夹于一对进气阀6之间的位置，燃料喷射阀9配置为面对燃烧室11。后文中对从燃料喷射阀9喷射的燃料喷雾的指向性进行叙述。

进气阀6以及排气阀7由作为阀重叠期间调整机构的可变动阀机构20驱动。可变动阀机构20只要能够使进气阀6以及排气阀7的阀定时、即开阀定时以及闭阀定时变化以使得进气阀6以及排气阀7均产生开阀的阀重叠期间即可。此外，开阀定时是指开始开阀动作的定时，闭阀定时是指结束闭阀动作的定时。在本实施方式中，采用使对进气阀6进行驱动的凸轮轴以及对排气阀7进行驱动的凸轮轴的、相对于曲轴的旋转相位变化的公知的可变动阀机构20。此外，也可以采用不仅能使旋转相位变化，而且还能使进气阀6以及排气阀7的工作角变化的公知的可变动阀机构。另外，作为可变动阀机构20，并不局限于能够对进气阀6和排气阀7的打开关闭定时这二者进行调整，也可以是仅能够对任一者进行调整。例如，即使仅能够对进气阀6的打开关闭定时进行调整，只要能够以延长或缩短的方式对进气阀6的打开期间和排气阀7的打开期间的阀重叠期间进行调整，则也可以采用其他机构。

在排气通路5的废气流下游侧安装有用于对发动机1的废气进行净化的废气净化催化剂。废气净化催化剂例如是三元催化剂。

如上所述，活塞3在活塞冠面3A具有腔室10。腔室10在活塞冠面3A设置于偏向进气侧的位置。而且，燃料喷射阀9以下述方式配置，即，如果在活塞3处于上止点附近时喷射燃料，则使得燃料喷雾指向该腔室10。与腔室10碰撞的燃料喷雾沿着腔室10的壁面向上翻卷而形成为朝向火花塞8的方向的形状。

此外，由控制器100根据发动机1的运转状态而控制发动机1的燃料喷射量、燃料喷射定时以及点火定时等。此外，燃料喷射定时是指开始喷射燃料的定时。另外，为了执行上述控制，发动机1具有曲轴转角传感器、冷却水温传感器32、对吸入空气量进行检测的空气流量计、对加速器踏板的踏入量进行检测的加速器开度传感器31、直接或间接地对废气净化催化剂的温度进行检测的催化剂温度传感器33等各种检测装置。加速器开度传感器31作为对驾驶员的加速请求进行检测的加速请求传感器而起作用，但加速请求传感器并不局限于此。例如，可以应用手动进行加速器操作的结构，只要能够对加速请求量进行检测即可，并不拘泥于操作件的方式。

下面，对控制器100所执行的发动机1启动时的控制进行说明。在本实施方式中，进行分2次喷射每1个燃烧周期所需的燃料量的所谓2阶段喷射。

废气净化催化剂在温度低于活性化温度时无法发挥充分的净化性能。因此，在废气净化催化剂的温度低于活性化温度的冷机启动时，需要使废气净化催化剂尽早升温。因此，在废气净化催化剂在刚冷间启动之后的怠速状态下处于非活性状态的情况下，控制器100为了使废气净化催化剂尽早实现活性化而执行超滞后分层燃烧。此外，超滞后分层燃烧本身是公知的(参照日本特开2008-25535号公报)。

在超滞后分层燃烧中，控制器100将点火定时设定为膨胀行程的前半段的、例如压缩上止点之后的15-30deg。另外，控制器100将第1次的燃料喷射定时设定于进气行程的前半段，将第2次的燃料喷射定时设定为压缩行程的后半段的、燃料喷雾在点火定时之前能到达火花塞8的周围的定时，例如压缩上止点之前50-60deg。

在这里，对第1次的燃料喷射量和第2次的燃料喷射量进行说明。

在上述的超滞后分层燃烧中排出的废气的空燃比是化学计量(理论空燃比)。与通常的燃料喷射量设定方法相同，控制器100对以每1个燃烧周期的吸入空气量能够完全燃烧的燃料量(下面，也称为总燃料量)进行计算。将该总燃料量中的一部分、例如50-90重量％设为第1次的喷射量，将剩余的部分设为第2次的喷射量。

如果如上述那样设定喷射燃料量，则在第1次的喷射燃料中喷射的燃料喷雾不会与腔室10碰撞，而是在缸体2内扩散，与空气混合而在燃烧室11的整个区域形成与化学计量相比而稀薄的均质混合气体。而且，在第2次的喷射燃料中喷射的燃料喷雾与腔室10碰撞而向上翻卷，由此到达火花塞8的附近，在火花塞8的周围集中地形成与化学计量相比而浓厚的混合气体。由此，燃烧室11内的混合气体变为分层状态。如果在该状态下利用火花塞8进行火花点火，则进行抑制失火、烟的产生的抗外部干扰能力较强的燃烧。但是，上述的燃烧是分层燃烧，为了与点火定时与压缩上止之前的通常的分层燃烧区分开，将其称为超滞后分层燃烧。

根据上述这样的超滞后分层燃烧，与当前的均质化学计量燃烧相比，不仅能够使排气温度升高，而且还能够减少从燃烧室11向排气通路5的碳氢化合物(HC)排出量。即，根据超滞后分层燃烧，与仅通过当前的均质化学计量燃烧、仅通过分层燃烧、或者与此相对地在燃烧后期以后(膨胀行程以后、排气行程中)进一步喷射追加燃料的燃烧方式等进行暖机的情况相比，能够抑制从启动开始起直至废气净化催化剂实现了活性化为止的期间内的HC向大气中的排出，并能够实现废气净化催化剂的早期活性化。此外，在这里，通过2阶段燃料喷射而进行超滞后分层燃烧，但燃料喷射的阶段数并不局限于此。

但是，在超滞后分层燃烧的执行过程中与活塞冠面3A碰撞的燃料的一部分不会朝火花塞8的方向翻卷，而是附着于活塞冠面3A。即使在燃料附着于活塞冠面3A的情况下，如果附着的燃料气化而在该燃烧周期中燃烧，则燃料也不会残留于活塞冠面3A。然而，执行超滞后分层燃烧是在冷机启动时，因此直至活塞冠面3A的温度升高为止，附着的燃料难以气化。另外，如果附着的燃料因该燃烧周期中的燃烧火焰传播而燃烧，则燃料不会残留于活塞冠面3A。然而，在超滞后分层燃烧中在膨胀行程中开始燃烧，因此燃烧火焰不会到达活塞冠面3A、或者在膨胀行程后半段以温度降低后的状态而到达活塞冠面3A，因此难以使附着的燃料在该周期中燃尽。此外，将残留于活塞冠面3A的液态燃料被燃烧火焰点火而燃烧的现象称为池火(pool fire)。

因此，在冷机启动之后的规定期间内，残留于活塞冠面3A的液态燃料持续增加。这里所说的规定期间是指直至残留于活塞冠面3A的液态燃料在1个燃烧周期中气化的量多于在1个燃烧周期中附着于活塞冠面3A的量为止的期间。

即，如果超过规定期间而持续进行超滞后分层燃烧，则残留于活塞冠面3A的液态燃料逐渐减少。然而，在经过规定期间之前，有时在液态燃料残留于活塞冠面3A的状态下从超滞后分层燃烧向均质化学计量燃烧切换。例如，有时踏入加速器踏板而进行加速。此外，这里所说的均质化学计量燃烧是指在整个燃烧室11中形成理论空燃比的混合气体而进行火花点火的燃烧方式。

在进行超滞后分层燃烧时踏入加速器踏板而加速的情况下，将控制向正常控制切换。在本实施方式中，正常控制是指在均质化学计量燃烧中在最佳点火时机(MBT：minimumadvance for best torque、扭矩最大点处的点火时机)下进行火花点火的控制。通常的均质化学计量燃烧时的MBT是比TDC略微提前的点火定时。此外，此时的燃料喷射是进气行程喷射。

如果在液态燃料残留于活塞冠面3A的状态下从超滞后分层燃烧切换为以MBT进行均质化学计量燃烧，则燃烧火焰在高温的状态下到达活塞冠面3A而产生池火，残留的液态燃料燃烧。而且，如果直至此次的燃烧周期为止而蓄积的液态燃料燃烧，则呈现出PN增加的倾向。

因此，在本实施方式中，为了抑制因液态燃料燃烧而引起的PN的增加，控制器100执行下面说明的控制。

图2是表示用于抑制PN的增加的控制流程的流程图。该控制流程由控制器100执行。此外，例如以10毫秒左右的较短间隔反复执行本流程。

在本流程中，为了抑制因火焰与残留于活塞冠面3A的液态燃料接触而产生PM，使点火定时滞后。另外，为了降低残留于活塞冠面3A的液态燃料量(下面，也简称为“液态燃料量”)，将阀重叠期间扩大。下面，根据流程图的步骤进行说明。

在步骤S101中，控制器100判定从超滞后分层燃烧时起加速器踏板是否持续被以大于规定量A的幅度踏入。在这里，规定量A是指被认为驾驶员具有加速意愿的程度的加速器踏板的踏入量。预先设定该规定量A。另外，此时，能够基于废气净化催化剂的温度而判定是否处于超滞后分层燃烧时。具体而言，如果废气净化催化剂的温度小于活性温度则判定为执行过程中，如果大于或等于活性温度则判定为未处于执行过程中。

而且，在步骤S101中加速器踏板未被以大于规定量A的幅度踏入时，控制器100判定催化剂温度是否超过催化剂的活性化温度TC(S102)。而且，在催化剂温度未超过催化剂的活性化温度TC的情况下，控制器100持续进行前述的超滞后分层燃烧控制(S103)。

另一方面，在步骤S101中加速器踏板被以大于规定量A的幅度踏入时、或者在步骤S102中催化剂温度超过催化剂的活性化温度TC的情况下，控制器100进行均质化学计量燃烧控制(S104)。均质化学计量燃烧是指如前所述那样在整个燃烧室11形成理论空燃比的混合气体而进行火花点火的燃烧方式。此外，即使在催化剂温度超过活性化温度TC的情况下也使处理进入步骤S104，在后述的步骤S105中进行与活塞冠面3A的温度相应的控制是因为催化剂实现了活性化，活塞冠面3A的温度未必升高，在活塞冠面3A的温度较低的情况下，有时PN也增加。

下面，在步骤S105中，控制器100获取活塞冠面3A的温度(下面，有时也简称为“活塞冠面温度”)。在本实施方式中，能够根据冷却水温传感器32的检测值而求出活塞冠面温度。例如，预先求出利用已有的冷却水温传感器32而获取的温度和活塞冠面温度之间的关系，由此能够基于利用已有的冷却水温传感器32所获取的温度而在发动机1的控制时获取活塞温度。

在步骤S106中，控制器100判定在步骤S105获取的活塞冠面温度是否小于预先设定的阈值T1。在活塞冠面温度小于阈值T1的情况下，控制器100执行步骤S107的处理，在大于或等于阈值T1的情况下，执行步骤S111的处理。

对于本步骤中所使用的阈值T1，预先设定为即使从超滞后分层燃烧切换为正常控制也能够满足PN的排出限制值的值。换言之，能够将阈值T1称为附着于活塞冠面3A的液态燃料在1个周期中能够气化、燃烧的温度与无法气化、燃烧的温度的临界温度。而且，在1个周期中无法气化、燃烧的温度是指附着于活塞冠面3A的液态燃料直至下一个周期为止保持液态，也称为成为生成废气微粒(PM)的主要原因的温度。此外，可以认为在加速时即使未由液态燃料将活塞冠面3A润湿有时也会产生火焰，因此将阈值T1设为该温度和未产生火焰的温度的临界温度。

在步骤S107中，控制器100以后述的方式对火花点火定时的滞后量进行计算。例如，预先制作图3所示的表并将其存储于控制器100，以活塞冠面温度对该表进行检索，由此计算出火花点火定时(下面，有时也简称为“点火定时”)的滞后量。

图3是第1实施方式的设定火花点火定时的滞后量的表。图3中，纵轴表示点火定时的滞后量，横轴表示活塞冠面温度。在活塞冠面3A的温度T为T＞阈值T1的情况下，点火定时的滞后量为零，在阈值T1≥T的情况下，点火定时的滞后量为RT1。

在步骤S108中，控制器100设定点火定时。具体而言，根据正常的均质化学计量燃烧用的点火定时和在步骤S107中计算出的点火定时的滞后量RT1而对新的点火定时进行计算。

图4是表示第1实施方式的火花点火定时的图。图4中示出了执行上述步骤S107以及S108的处理的情况下的点火定时的一个例子。图4中的纵轴表示点火定时，横轴表示活塞冠面温度T。在活塞冠面温度T小于阈值T1的情况下，将点火定时设定为与正常控制时的均质化学计量燃烧时的基本点火定时(MBT)相比以滞后量RT1而滞后。

在假设点火定时未滞后的情况下，因点火而传播的火焰立即到达活塞冠面3A。于是，火焰尽早与残留于腔室10的液态燃料接触而使得PN增加。然而，如上所述，如果使点火定时滞后，则因点火而传播的火焰未到达活塞冠面3A、或者假设即使到达也会滞后到达，因此能够缩短火焰相对于活塞冠面3A的接触时间。而且，因减少了残留于活塞冠面3A的液态燃料的燃烧量而能够抑制PN的增加。另外，如果点火定时滞后，则火焰在膨胀行程中降低温度而到达活塞冠面3A，因此假设即使产生池火，也能够减小其火势的大小。而且，能够抑制PN的增加。

此外，可以预先制作点火定时相对于在活塞冠面3A残留的液态燃料的推定量(下面，有时也称为“液态燃料推定量”)的表，并在步骤S107以及步骤S108中在使得点火定时滞后时参照该表而求出液态燃料推定量。液态燃料推定量与活塞冠面温度之间存在关联关系。如果活塞冠面温度较高则液态燃料容易蒸发，因此活塞冠面3A的液态燃料推定量减少。另一方面，如果活塞冠面温度较低则液态燃料难以蒸发，因此活塞冠面3A的液态燃料推定量增多。

因而，预先将表设定为液态燃料推定量越多则火花点火定时的滞后量越大。变为液态燃料推定量越多则图3中的点火定时滞后量越向上偏移的表。液态燃料推定量越多，在液态燃料与火焰接触的情况下，PN越增加。然而，通过以上述方式对点火定时的滞后量进行计算，能够缩短火焰相对于活塞冠面3A的液态燃料的接触时间。而且，能够抑制PN的增加。

图5是相对于液态燃料推定量而使点火定时线性地变化时的图。这样，即使在相对于液态燃料推定量而使点火定时线性地变化的情况下，通过同上所述的作用也能够抑制PN的增加。

图6是相对于液态燃料推定量而使点火定时阶梯式地变化时的图。这样，即使在相对于液态燃料推定量而使点火定时阶梯式地变化的情况下，通过同上所述的作用也能够抑制PN的增加。

此外，在对液态燃料量的推定时，能够基于活塞冠面温度和发动机启动之后的经过时间而对液态燃料量进行推定。具体而言，首先，基于活塞冠面温度越低则液态燃料越容易残留于活塞冠面3A的特性而预先规定各活塞冠面温度下每单位时间的残留量，通过对该值乘以从发动机启动起的经过时间而计算出附着于活塞冠面3A的累计量。然后，从该累计量中减去后述的气化量，将其结果作为液态燃料的推定量。

上述的气化量是指附着于活塞冠面3A的燃料中的气化的量。燃料的温度越高则越容易气化，因此活塞冠面3A的温度越高则气化量越多。

另外，可以预先制作点火定时相对于向活塞冠面3A的燃料喷射量的表，在步骤S107以及步骤S108中使点火定时滞后时选择与燃料喷射量相应的表。燃料喷射量越多，则活塞冠面3A的液态燃料的残留量越多。另一方面，燃料喷射量越少，则活塞冠面3A的液态燃料的残留量越少。

因而，越是燃料喷射量较多的情况下的表，则预先将点火定时的滞后量设定得越大。成为燃料喷射量越多则图3中的点火定时的滞后量越向上偏移的表。燃料喷射量越多则残留于活塞冠面3A的液态燃料推定量也越多，因此在其与火焰接触的情况下PN增加。然而，通过以上述方式对火花点火定时的滞后量进行计算，能够更可靠地缩短火焰相对于活塞冠面3A的液态燃料的接触时间。而且，能够抑制PN的增加。

图7是相对于燃料喷射量而使点火定时线性地变化时的图。这样，即使在相对于燃料喷射量而使点火定时线性地变化的情况下，通过同上所述的作用也能够抑制PN的增加。

返回至对图2的流程图的说明。

在步骤S109中，控制器100基于活塞冠面温度T而对阀重叠期间进行计算。这里所说的阀重叠期间是指由曲轴转角表示进气阀6以及排气阀7打开的状态持续的期间。

图8是第1实施方式的设定阀重叠期间的长度的表。图8中，纵轴表示阀重叠期间，横轴表示活塞冠面温度T。在图8中，在活塞冠面温度T为T＜T1的情况下，阀重叠期间为V1，在T≥T1的情况下，阀重叠期间为基本重叠期间V0。在这里，V0＜V1的关系成立。

如果阀重叠期间延长，则所谓的内部EGR气体量增加。内部EGR气体的温度较高，因此将其吸入至缸内而使得进气行程至点火定时的缸内温度升高。如果缸内温度升高，则活塞温度也升高，附着于腔室的液态燃料的气化得到促进。因此，图8的表设定为，如果冠面温度T较低，则阀重叠期间较长。

在步骤S110中，控制器100设定用于实现步骤S109中计算出的阀重叠期间的可变动阀机构20的变换角，对阀重叠量进行变更。更详细而言，通过后述的方法对进气阀6以及排气阀7的阀定时进行计算，基于计算结果而对进气侧以及排气侧的可变动阀机构20的变换角进行变更。

图9是阀重叠期间扩大时的阀定时扩大量的说明图。在本实施方式中，如图9所示，设定为进气阀6的打开定时的提前量比排气阀7的关闭定时的滞后量大。

这样，通过使进气阀6的打开定时进一步提前而扩大阀重叠期间，能够增多排气行程中内部EGR气体向进气端口侧返回的量。返回至进气端口的内部EGR气体在下一个进气行程中向缸内流入。而且，能够有效地增加所谓的内部EGR量。

图10是第1实施方式的阀定时的表。图10是用于实现步骤S109中计算出的阀重叠期间、且用于求出进气阀6的打开定时(图中的IVO)以及排气阀7的关闭定时(图中的EVC)的表。图10中的纵轴表示阀定时，横轴表示阀重叠量。在阀重叠期间为基本阀重叠期间V0(图8)的情况下，进气阀6的打开定时为IVO0，排气阀7的关闭定时为EVC0。在阀重叠期间为V1的情况下，进气阀6的打开定时为比IVO0提前的IVO1，排气阀7的关闭定时为比EVC0滞后的EVC1。这样，无论阀重叠期间的长度如何，都能设定为使得进气阀6的打开定时和排气阀7的关闭定时隔着排气上止点。

这样，在本实施方式中，在超滞后分层燃烧时加速器踏板以比规定量A大的幅度被踏入的情况下，在活塞冠面温度T小于阈值T1的情况下，使阀重叠期间扩大，因此内部EGR增加。如果内部EGR增加，则能够利用高温的EGR气体而使缸内温度升高。而且，通过使活塞冠面3A的液态燃料蒸发而能够减少积存于活塞冠面3A的液态燃料。而且，能够抑制PN的增加。

另外，EGR气体具有因降低缸内的氧气浓度而降低火花点火后的燃烧温度的特性。如果燃烧温度较低，则能够通过化学反应而抑制PM的产生。因而，通过扩大阀重叠期间而能够抑制PN的增加。

此外，可以预先制作阀重叠期间相对于残留于活塞冠面3A的液态燃料推定量的表，在步骤S109以及步骤S110中扩大阀重叠期间时，参照该表而求出阀重叠期间。液态燃料推定量与活塞冠面温度之间存在关联关系。如果活塞冠面温度较高则液态燃料容易蒸发，因此活塞冠面3A的液态燃料推定量减少。另一方面，如果活塞冠面温度较低则液态燃料难以蒸发，因此活塞冠面3A的液态燃料推定量增多。

图11是阀定时相对于液态燃料推定量的表。如图11所示，预先将表设定为液态燃料推定量越多则阀重叠期间越长。液态燃料推定量越多，在液态燃料与火焰接触的情况下，PN越增加。然而，通过以上述方式求出阀重叠期间，能够减少残留于活塞冠面3A的液态燃料量。而且，能够抑制PN的增加。另外，能够如前所述那样提高内部EGR的效果，因此由此也能够抑制PN的增加。

图12是相对于液态燃料推定量而使阀重叠期间线性地变化时的图。这样，即使在相对于液态燃料推定量而使阀重叠期间线性地变化的情况下，通过同上所述的作用也能够抑制PN的增加。

另外，可以预先制作阀重叠期间相对于燃料喷射量的表，在步骤S109以及S110中扩大阀重叠期间时参照该表而求出阀重叠期间。如果燃料喷射量较多，则活塞冠面3A的液态燃料的残留量增多。另一方面，如果燃料喷射量较少，则活塞冠面3A的液态燃料的残留量减少。

因而，预先将表设定为，燃料喷射量越多则将阀重叠期间设定得越长。成为燃料喷射量越多则图8中的阀重叠期间越向上偏移的表。燃料喷射量越多则残留于活塞冠面3A的液态燃料推定量也越多，在液态燃料与火焰接触的情况下，PN增加。然而，通过以上述方式求出阀重叠期间，能够减少残留于活塞冠面3A的液态燃料量。而且，能够抑制PN的增加。另外，能够如前所述那样提高内部EGR的效果，因此由此也能够抑制PN的增加。

图13是相对于燃料喷射量而使阀重叠期间线性地变化时的图。这样，即使在相对于燃料喷射量而使阀重叠期间线性地变化的情况下，通过同上所述的作用也能够抑制PN的增加。

图14是阀重叠期间相对于喷射定时的说明图。可以利用图14所示的表，基于喷射定时而求出阀重叠期间。图14中的纵轴表示阀重叠期间，横轴表示燃料的喷射定时。在这里，燃料的喷射定时处于压缩上止点之前。而且，在横轴上越趋向右侧则越趋向比压缩上止点提前的定时。

在图14的表中，设为喷射定时越接近上止点则阀重叠期间越长。如果喷射定时接近上止点，则燃料容易附着于活塞冠面3A。即，液态燃料容易残存于活塞冠面3A。然而，在这里，喷射定时越接近上止点则将阀重叠期间设定为越长，因此能够减少活塞冠面3A的液态燃料的残留量而抑制PN的增加。

此外，在图2的流程图中，可以比步骤S107-S108的处理先执行步骤S109-S110的处理。另外，可以设为仅执行步骤S107-S108的处理、以及步骤S109-S110的处理中的任一者。

在步骤S101或步骤S106的判定结果为执行步骤S111的情况下，执行正常控制。正常控制是以MBT而进行均质化学计量燃烧的运转控制。再次参照图3及图4，在冠面温度T大于或等于阈值T1的情况下，将点火定时的滞后量设为零，将点火定时设为应当执行MBT的基本点火定时。另外，在冠面温度T大于或等于阈值T1的情况下，将阀重叠期间设定为与V0相比更短。而且，设为抑制吸入空气的泄漏量的增加而使得气缸堆积效率变高。例如，将气缸堆积效率设定为最高。由此，在活塞冠面温度升高的情况下，即使在从超滞后分层燃烧切换为均质化学计量燃烧的情况下，针对加速请求也能实现充分的加速。

对上述的控制流程进行总结，控制器100在均质化学计量燃烧控制时获取活塞冠面3A的温度T。在活塞冠面3A的温度T大于或等于阈值T1的情况下，控制器100进行以MBT执行均质化学计量燃烧的正常控制。另一方面，在活塞冠面3A的温度T小于阈值T1的情况下，控制器100使火花点火定时比正常控制时滞后、且使阀重叠期间比正常控制时扩大。

此外，在上述实施方式中，相对于活塞冠面温度阶梯式地使点火定时以及阀重叠期间变化，但也可以使点火定时以及阀重叠期间相对于活塞冠面温度线性地变化。

下面，对本实施方式的效果进行说明。

在本实施方式中，在需要对安装于排气通路5的废气净化催化剂进行暖机的情况下，控制器100执行如下催化剂暖机运转(超滞后分层燃烧)，即，在处于压缩行程中、且燃料喷雾与活塞冠面3A碰撞而使得碰撞后的燃料喷雾沿着活塞冠面3A的形状朝向所述火花塞8的定时喷射燃料，在压缩上止点以后进行火花点火。而且，在从超滞后分层燃烧切换为均质化学计量燃烧控制之后活塞冠面3A的温度低于规定温度的情况下，以使得直至点火后的火焰到达活塞冠面3A为止的时间延长的方式使火花点火定时滞后。

在使燃料喷雾与活塞冠面3A碰撞、且执行超滞后分层燃烧时，液态燃料容易积存于活塞冠面3A。在这种状况下，例如如果以大于规定量A的幅度踏入加速器踏板而变为加速状态，则要以MBT进行均质燃烧，因此火焰与积存于活塞冠面3A的燃料接触。而且，由此会生成PM。

然而，在本实施方式中，在这种状況下，使火花点火定时滞后而使得直至点火后的火焰到达活塞冠面3A为止的时间延长，因此能够缩短PM的产生时间。而且，能够抑制PN的增加。

另外，可以如本实施方式这样形成为，在活塞冠面3A残存的液态燃料的推定量越多则使火花点火定时越滞后。由此，在活塞冠面3A残存的液态燃料越多，能够使得火焰和液态燃料越难以产生接触。而且，能够抑制PM的生成而抑制PN的增加。

另外，可以如本实施方式这样形成为，缸内的燃料喷射量越多则使得火花点火定时的滞后量越增大。可以认为，燃料喷射量越多，则在活塞冠面3A残存的液态燃料也越多。因而，燃料喷射量越多，通过增大火花点火定时的滞后量，能够使得火焰和液态燃料越难以产生接触。

另外，在本实施方式中，在超滞后分层燃烧的执行过程中，在以大于规定量A的幅度踏入加速器踏板、且缸内的活塞冠面3A的温度低于规定温度的情况下，扩大阀重叠期间。

如果使燃料喷雾与活塞冠面3A碰撞、且执行超滞后分层燃烧，则液态燃料容易积存于活塞冠面3A。在这样的状况下，如果以大于规定量A的幅度踏入加速器踏板而变为加速状态，则切换为以MBT进行均质燃烧的控制，因此PN会增加。

然而，在本实施方式中，在这种状况下使阀重叠期间扩大而使内部EGR增加。如果内部EGR增加，则能够利用高温的EGR气体使燃烧室温度升高。而且，能够使活塞冠面3A的液态燃料蒸发而减少积存于活塞冠面3A的液态燃料。而且，能够抑制PN的增加。

另外，EGR气体具有因降低缸内的氧气浓度而使得燃烧温度降低的特性。如果燃烧温度较低，则能够以化学反应的方式抑制PM的产生。因而，通过扩大阀重叠期间而能够抑制PN的增加。

另外，可以如本实施方式这样形成为，残存于活塞冠面3A的液态燃料越多，则越扩大阀重叠期间。通过扩大阀重叠期间而能够使得所谓的内部EGR量增加。如果内部EGR量增加，则能够利用燃烧气体的温度而使得活塞冠面3A的温度进一步升高，从而能够进一步减少液态燃料。因此，即使残存于活塞冠面3A的液态燃料增多，通过扩大阀重叠期间也能够使内部EGR增加。而且，能够使残留于活塞冠面3A的液态燃料进一步气化。

另外，可以形成为，向缸内喷射的燃料喷射量越多则越扩大阀重叠期间。通过扩大阀重叠期间而能够使得内部EGR量增加。如果内部EGR量增加，则能够利用燃烧气体的温度而使得活塞冠面3A的温度进一步升高，从而能够进一步减少液态燃料。因此，即使如加速时那样因燃料喷射量较多而使得残存于活塞冠面3A的液态燃料增多，也能够通过扩大阀重叠期间而增加内部EGR量。而且，能够使残留于活塞冠面3A的液态燃料进一步气化。

另外，在燃料喷射定时是例如在活塞上止点附近的情况下等液态燃料容易附着于活塞冠面3A的喷射定时的情况下，可以扩大阀重叠期间。即使因液态燃料容易附着于活塞冠面3A的喷射定时而有可能使得残存于活塞冠面3A的液态燃料增多，通过扩大阀重叠期间也能够使得内部EGR量增加。而且，能够使残留于活塞冠面3A的液态燃料气化。

另外，在本实施方式中，在扩大阀重叠期间时，以下述方式扩大阀重叠期间，即，与从排气上止点起直至将排气阀7关闭为止的期间相比，使得从将进气阀6打开起直至排气上止点为止的期间延长。这样，以使得从将进气阀6打开起直至排气上止点为止的期间延长的方式扩大阀重叠期间，能够增多在排气行程中内部EGR气体返回至进气端口侧的量。返回至进气端口的内部EGR气体在下一个进气行程中流入至缸内。而且，能够使所谓的内部EGR量高效地增加。

图15是对点火定时滞后的效果进行说明的第1图。图16是对点火定时滞后的效果进行说明的第2图。图17是对点火定时滞后的效果进行说明的第3图。图15至图17中示出了使点火定时不同时的燃烧室内的燃烧状态。在这些图中，白色表示的是燃烧室内的光焰。已知如果产生光焰则产生较多的PM。即，如果产生光焰的期间变长，则还产生较多的PM。

在图15至图17中，最上层是在进行超滞后分层燃烧(VIR)控制时将ATDC(上止点后)10(deg)设为点火定时时的燃烧室内的照片。中层是刚从超滞后分层燃烧切换为均质燃烧之后将上止点之后的-5(deg)设为点火定时时的燃烧室内的照片。即，将上止点之前的5(deg)设为点火定时时的燃烧室内的照片。最下层是在刚从超滞后分层燃烧切换为均质燃烧之后将-25(deg)设为点火定时时的燃烧室内的照片。即，是将上止点之前的25(deg)设为点火定时时的燃烧室内的照片。

图15中示出了上止点之后的-30(deg)至上止点之后的40(deg)的照片。另外，图16中示出了上止点之后的40(deg)至上止点之后的110(deg)的照片。图17中示出了上止点之后的110(deg)至上止点之后的180(deg)的照片。

参照图15至图17，在超滞后分层燃烧(最上层)的情况下，在上止点之后的70(deg)前后至上止点之后的140(deg)前后产生光焰。但是，与其他点火定时的照片相比，可知光焰不强。

另外，在刚从超滞后分层燃烧切换为均质燃烧之后将上止点之后的-25(deg)设为点火定时的情况下(最下层)的情况下，在上止点之后的-10(deg)前后(即，上止点之前的10(deg)前后)至上止点之后的120(deg)前后产生光焰。而且，可知这些光焰的强度与其他点火定时相比更强。

与此相对，如本实施方式那样，在刚从超滞后分层燃烧切换为均质燃烧之后将上止点之后的-5(deg)设为点火定时的情况下(中层)的情况下，在上止点之后的20(deg)前后至上止点之后的120(deg)前后产生光焰。即，这些光焰产生期间与将上止点之后的-25(deg)设为点火定时的情况相比更短。并且，可知光焰的强度也与将点火定时设为上止点之后的-25(deg)的情况相比更弱。

这样，如本实施方式那样，因使点火定时滞后而使得火焰难以到达活塞冠面3A，因此能够缩短光焰的产生期间。而且，能够抑制PN的增加。另外，燃烧温度也因内部EGR的效果而降低。由此，能够进一步抑制PN的增加。

图18是表示点火定时以及阀重叠与PN浓度的关系的图。在图18中，横轴表示点火定时，纵轴表示PN浓度。而且，图18中示出了阀重叠范围较小时的结果、以及扩大了阀重叠范围时的结果。

根据这些结果可知，通过扩大阀重叠范围而能够减小PN浓度。另外，可知如果使点火定时滞后，则该效果进一步增大。

(第2实施方式)

可以在如前所述那样求出阀重叠期间之后以下述方式对阀重叠期间进行校正。

图19是第2实施方式的阀重叠校正量相对于液态燃料推定量的说明图。图20是第2实施方式的阀重叠校正量相对于燃料喷射量的说明图。

而且，利用下面的式子求出校正后阀O/L量。

校正后阀O/L期间＝阀O/L期间×(校正值(液态燃料推定量)+校正值(燃料喷射量)－1)

在上式中，“阀O/L期间”是在前述的实施方式中最终求出的阀重叠期间。在这里，以校正值对已经求出的阀重叠期间进行校正并求出校正后阀重叠期间。而且，利用校正后阀重叠期间进行阀重叠控制。

另外，在上式中，“校正值(液态燃料推定量)”是图19中示出的函数。另外，在上式中，“校正值(燃料喷射量)”是图20中示出的函数。即，在这里，利用根据液态燃料推定量而求出的校正值、和根据燃料喷射量而求出的校正值对根据活塞冠面3A的温度而求出的阀重叠期间进行校正。

由此，通过利用液态燃料推定量和燃料喷射量对根据活塞冠面3A的温度而求出的阀重叠期间进行校正，能够求出更适当的阀重叠期间。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式不过示出本发明的应用例的一部分而已，其主旨并非将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构。

分别作为单独的实施方式而对上述各实施方式进行了说明，但也可以适当地进行组合。

Claims (6)

1.一种发动机控制装置，其对缸内直接喷射燃料式火花点火发动机进行控制，该缸内直接喷射燃料式火花点火发动机具有：

燃料喷射阀，其将燃料直接喷射至缸内；以及

火花塞，其对缸内的混合气体进行火花点火，其中，

所述发动机控制装置具有对驾驶者的加速请求进行检测的加速请求传感器，

在存在所述加速请求且所述缸内的活塞的冠面温度为使得附着于所述活塞的冠面的液态燃料直至下一个周期为止保持液态的温度的情况下，使点火定时滞后以使得直至点火后的火焰到达所述活塞的冠面为止的时间延长。

2.根据权利要求1所述的发动机控制装置，其中，

在所述活塞的冠面残存的液态燃料量越多，使所述点火定时越滞后。

3.根据权利要求1所述的发动机控制装置，其中，

向所述缸内喷射的燃料喷射量越多，使所述点火定时越滞后。

4.根据权利要求1所述的发动机控制装置，其中，

在所述活塞的冠面温度超过使得附着于所述活塞的冠面的液态燃料直至下一个周期为止保持液态的温度的情况下，在所述缸内的整个燃烧室形成理论空燃比的混合气体，在扭矩最大点的点火时机对该理论空燃比的混合气体进行火花点火。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的发动机控制装置，其中，

具有阀重叠期间调整机构，该阀重叠期间调整机构对进气阀的打开期间和排气阀的打开期间的阀重叠期间进行调整，

并且，在存在所述加速请求且所述缸内的活塞的冠面温度为使得附着于所述活塞的冠面的液态燃料直至下一个周期为止保持液态的温度的情况下，所述发动机控制装置使隔着排气上止点的所述进气阀的打开期间和所述排气阀的打开期间的阀重叠期间扩大。

6.一种发动机控制方法，其对缸内直接喷射燃料式火花点火发动机进行控制，该缸内直接喷射燃料式火花点火发动机具有：

燃料喷射阀，其将燃料直接喷射至缸内；

火花塞，其对缸内的混合气体进行火花点火；以及

加速请求传感器，其对驾驶者的加速请求进行检测，其中，

在存在所述加速请求且所述缸内的活塞的冠面温度为使得附着于所述活塞的冠面的液态燃料直至下一个周期为止保持液态的温度的情况下，使点火定时滞后以使得直至点火后的火焰到达所述活塞的冠面为止的时间延长。