CN109555616B - 发动机的控制设备 - Google Patents

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Abstract

一种发动机(10)的控制设备(1)包括：第一控制装置(1E)，其响应于进气量(Q)设置发动机(10)的进气阀(12)的阀开启时刻；和第二控制装置(1F)，其响应于量(Q)设置发动机(10)的燃料喷射器(11)的喷射开始时间。在量(Q)在等于或大于预定值(Qo)的第一范围内的情况下，相较于在量(Q)等于预定值(Qo)的情况，第一控制装置(1E)使阀开启时刻提前,并且相较于在量(Q)小于预定值(Qo)的第二范围内的情况，第二控制装置(1F)使喷射开始时间延迟。

Description

发动机的控制设备
技术领域
此公开涉及一种发动机的控制设备，其包括端口喷射器和改变进气阀开启/关闭时刻的可变气门机构。
背景技术
一些传统的发动机采用气门重叠时段，其中进气阀和排气阀的相应开启状态彼此重叠，以便提高燃烧气体的扫气效率和/或进气的充气效率。配备有例如涡轮增压器的发动机能够通过延长气门重叠时段来提高充气效率，实现引擎输出增大。鉴于此，已经开发出技术以使发动机的进气阀和/或排气阀的开启/关闭时刻可变并且根据发动机负荷等控制气门重叠时段(例如日本专利特开No.H7-11962)。
然而，在配备有端口喷射器的发动机中，将气门重叠时段设定得越长，越容易造成所谓穿透，这是从进气通道流动至汽缸的混合物直接穿过至排气通道的现象。当穿透发生时，由端口喷射供给的燃料穿过汽缸并且向外流动至排气通道，从而发动机输出和/或排气性能可能变坏。该穿透更可能发生在当发动机的目标转矩大(即当负载增加)时并且趋于发生在例如当增压压力变为高于排气压力时。此外，在大气压力低于标准大气压力的高海拔下行驶期间，空气密度减小，从而如果气门重叠时段设置为如在标准大气压力下一样时，由于充气效率未到达期望值，输出可能下降。
发明内容
本公开是鉴于上述问题而设计，其目的之一是提供一种发动机的控制设备，能够在实现预期发动机输出的同时抑制穿透。除以上目的之外，在以下实施例中执行本发明的每个构造所引出的而传统技术没有实现的有益效果也被认为是本公开的其他目的。
(1)本发明的一方面是一种发动机的控制设备，该发动机包括：燃料喷射器，其将燃料喷射进入进气端口；可变气门机构，其改变至少进气阀的开启/关闭时刻；和第一检测装置，其检测流经发动机的进气通道的进气量；该控制设备包括：第一控制装置，其响应于进气量设置进气阀的阀开启时刻；和第二控制装置，其响应于进气量设置燃料喷射器的喷射开始时间。在进气量在等于或大于预定值的第一范围内的情况下，相较于进气量等于预定值的情况，第一控制装置使阀开启时刻提前。进一步，在进气量在第一范围内的情况下，相较于进气量在小于预定值的第二范围内的情况，第二控制装置使喷射开始时间延迟。
(2)优选地，随着第一范围内进气量增大，第一控制装置使阀开启时刻提前，并且随着第一范围内进气量增大，第二控制装置使喷射开始时间延迟。
(3)发动机优选地包括涡轮增压装置。在此情况下，第一范围优选地覆盖增压压力等于或高于大气压力(即，涡轮增压装置执行增压)的情况下的进气量的范围。
这意味着，因为增压压力和限定第一范围的进气量成比例关系，第一范围(其中进气量等于或者大于预定值)优选地至少覆盖“增压压力≥大气压力”的范围。如果用负载或转矩替代进气量，则第一范围优选地是中-高负载范围，其中由于涡轮增压装置在节气门完全打开的条件下执行增压造成增压压力变为等于或高于大气压力。另一方面，第二范围优选地是低负载范围，其中利用节气门控制进气量。
(4)发动机优选地包括：第二检测装置，其检测大气压力。在此情况下，控制设备优选地包括：第一计算装置，其基于进气量计算充气效率；和第二计算装置，其基于进气量和大气压力计算容积效率，其中第二控制装置分别基于充气效率和容积效率计算喷射开始时间，并且当该第二控制装置计算出的喷射开始时间彼此不同时，将更延迟的一个设置为喷射开始时间。
(5)优选地，随着第二范围内进气量增大，第一控制装置使阀开启时刻延迟。
根据该发动机的控制设备，可以在实现预期发动机输出的同时抑制穿透的发生。
附图说明
下面将参考附图对本发明的性质以及其他目的和优势做出说明，所有附图中相同或相似的部分以相同的附图标记表示，因此对本发明不是限制性的并且其中：
图1是根据至少一个实施例的控制设备的方框图和图示应用该控制设备的发动机的构造的图；
图2是描绘各自设置在图1的控制设备中的第一图表和第二图表的图表示例(正常压力和发动机转速NeA的图表示例)；
图3是描绘各自设置在图1的控制设备中的第一图表和第二图表的图表示例(正常压力和发动机转速NeB的图表示例)；
图4是图1的控制设备中设置的另一个图表示例；
图5是与图4中的转速不同的另一个图表示例；和
图6是图示将由图1的控制设备执行的控制过程的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图描述根据至少一个实施例的发动机的控制设备。以下实施例仅仅是说明性的并且不意指排除在以下实施例中未说明的任何其他修改或应用。可以以不背离本实施例的目的的方式修改本实施例的每个元件。可以以任何合适的方式结合本实施例的元件并且可以省略一些元件。
1.发动机
车载汽油发动机10(下文简单地称为发动机10)中应用有根据至少一个实施例的控制设备1。该发动机10是四冲程(4循环)发动机，其包括使用端口喷射的燃料喷射系统和施加排气压力的涡轮增压系统中的至少一个。图1示出了设置在多汽缸发动机10中的一个汽缸。
每个汽缸设置有在进气端口中喷射燃料的端口喷射器11(燃料喷射器)。从端口喷射器11喷射的燃料在进气端口中被雾化并且以与进气(新鲜空气)充分混合的状态被导入至汽缸中。由控制设备1控制要从端口喷射器11被喷射的燃料量和其喷射期。例如，控制脉冲信号从控制设备1被传输至端口喷射器11并且端口喷射器11的喷射端口打开对应于控制脉冲信号的幅度的一段时期。相应地，燃料喷射量符合控制脉冲信号的幅度(驱动脉冲宽度)并且喷射开始时间对应于传输控制脉冲信号的时间。
进气端口和排气端口各自的开口设置有进气阀12和排气阀13。进气阀12和排气阀13的每个上端部分被连接至设置在可变气门机构20中的摇臂并且其响应于摇臂的摇动而独立地上下被动地进行往复运动。每个摇臂的另一端设置有由凸轮轴轴向支撑的凸轮。摇臂的摇摆形式根据该凸轮的形状(凸轮轮廓)而限定。控制设备1经由可变气门机构20控制进气阀12和排气阀13的开启/关闭时刻。
根据至少一个实施例的可变气门机构20设置有气门正时调节机构21，作为用于改变每个摇臂的摇摆运动的时间的特征。气门正时调节机构21是改变进气阀12和排气阀13的开启/关闭时刻的机构，并且具有改变在摇臂中产生摇摆运动的凸轮或凸轮轴的旋转相位的功能。
对应于用于控制开启/关闭时刻的参数被称为相位角。相位角是表示每个凸轮的相位与标准凸轮轴的相位相比提前或延迟了多少的量并且对应于进气阀12和排气阀13的每个开启/关闭时刻(阀开启时刻和阀关闭时刻)。相位角由控制设备1计算和设置并且被传输至气门正时调节机构21。气门正时调节机构21通过调整每个凸轮的相位角(进气相位角和排气相位角)任意地控制开启/关闭时刻。
发动机10的进气/排气系统配备有涡轮增压器16(涡轮增压装置)，其通过施加排气压力使得至汽缸的进气增压。涡轮增压器16的涡轮16A设置在排出通道14中并且涡轮增压器16的压缩机16B设置在进气通道15中。涡轮增压器16的增压操作由控制设备1控制。空气过滤器17相对于进气流设置在压缩机16B的上游侧并且过滤从外部吸入的空气。此外，中间冷却器18相对于进气流设置在压缩机16B的下游侧并且冷却压缩空气。电控节气门19设置在中间冷却器18的下游侧。根据节气门19的开口(节气门开口)调整流至进气端口的空气量。节气门开口由控制设备1控制。应注意的是，未图示的催化转化器设置在涡轮16A的下游侧。
排气通道14设置有排气旁通通道22从而将涡轮16A的上游侧和下游侧彼此连接。进一步，电控废气门23设置在排气旁通通道22中。废气门23是增压压力调节阀，其通过控制流向涡轮16A的排气量改变增压压力。废气门23设置有执行器并且阀体的位置(孔径)是电控的。执行器的动作由控制设备1控制。
发动机10配备有检测发动机10的转速Ne的转速传感器2、检测流经进气通道15的进气量的气流传感器3(第一检测装置)、检测节气门19的上游压力的节气门上游压力传感器4、检测进气歧管压力的进气歧管压力传感器5和检测进气温度的进气温度传感器6。此外，车辆配备有检测加速器踏板的按压量(加速器开口)的加速器位置传感器7(APS)。加速器开口是对应于驾驶者加速需要和/或向前移动意图的参数，换句话说，是与发动机10的负载(对发动机10的输出要求)关联的参数。进一步，车辆配备有检测大气压力的大气压力传感器8(第二检测装置)。大气压力传感器8可以设置在发动机10或并入控制设备1中。由传感器2至8检测到的各种的信息被传输至控制设备1。
控制设备1是电子控制单元(计算机，ECU)，其综合控制每个与发动机10相关的诸如点火系统、燃料系统、进气/排气系统和阀致动系统的扩展系统。控制设备1包括LSI装置或内置电子装置，例如微处理器、ROM、RAM等集成其中，并且控制设备1连接至设置在车辆中的车载网络的通信线路。控制设备1控制要被供给至发动机10的每个汽缸的空气量和燃料喷射量、每个汽缸的点火时段、增压压力等等。上面提及的传感器2至8被连接至控制设备1的输入端口。输入信息包括发动机转速、进气量、进气歧管压力、进气温度、加速器开口、大气压力等等。
控制设备1的具体控制对象包括，例如要从端口喷射器11喷射的燃料喷射量和其喷射时段、火花塞的点火时段、进气阀12和排气阀13的开启/关闭时刻、涡轮增压器16的操作状态、节气门19的开口和废气门23的孔径。在本实施例中，将描述有关控制进气阀12的阀开启时刻(进气相位角)和来自端口喷射器11的燃料的喷射开始时间(SOI；开始喷射、喷射开始角)的控制设备1。根据至少一个实施例的控制设备1使用预先储存在其中的两种图表执行控制。
2.控制的概述
控制设备1基于由气流传感器3检测到的进气量(即实际进气量Q)设置进气阀12的每个阀开启时刻(进气相位角)和来自端口喷射器11的燃料的喷射开始时间(SOI)。然后，控制设备1通过将如上所设置的阀开启时刻传输至气门正时调节机构21来控制进气阀12的阀开启时刻。进一步，控制设备1通过将与如上所设置的喷射开始时间对应的控制脉冲信号传输至端口喷射器11来控制喷射时段。应注意，进气实际量Q响应于节气门19而变化，节气门19根据基于发动机10的目标转矩T所计算出的目标进气量控制。本实施例假定排气阀13的开启/关闭时刻是不变的。因此，在本实施例中，气门重叠时段通过改变进气阀12的阀开启时刻而变化。
在上述设置中，控制设备1在下面至少一种情况下改变阀开启时刻和喷射开始时间的各自设置方式：实际进气量Q在等于或者大于预定值Qo的第一范围内的情况；实际进气量Q在小于预定值Qo的第二范围内的情况。在下文中，第一范围被称为“输出集中区域”并且第二范围被称为“燃料消耗集中区域”。适用于空转的区域可以设置在相对于燃料消耗集中区域的更低负载侧，即，在实际进气量Q小于第二预定值的第三范围内，其中第二预定值小于预定值Qo。
输出集中区域是实际进气量Q相对较大的中高负载区域并且是专注实现发动机10所要求的输出(驾驶者的要求转矩)的运行区域。在输出集中区域中，在节气门开口完全打开的条件下执行增压。换句话说，输出集中区域覆盖了在涡轮增压器16执行增压并且增压压力等于或高于大气压力的情况下的实际进气量Q的范围。
与此相反，燃料消耗集中区域是实际进气量Q相对较小的低负载区域并且是专注提高燃料消耗的运行区域。在燃料消耗集中区域内，不执行增压并且利用节气门开口控制进气量。阀开启时刻设置在最大延迟角侧，以便抑制在与这些区域的边界对应的实际进气量Q的值(即预定值Qo)处发生碰撞。换句话说，将阀开启时刻设置为最大延迟角的实际进气量Q的值Qo对应于输出集中区域和燃料消耗集中区域的边界。
因而，在实际进气量Q在输出集中区域内的情况下，相较于实际进气量Q等于预定值Qo的情况，控制设备1使阀开启时刻提前。随着输出集中区域内实际进气量Q增加，根据至少一个实施例的控制设备1使阀开启时刻提前(相对于预定值Qo增大提前角的量)。因此，随着输出集中区域内的负载增加，气门重叠时段延长，导致要被导入汽缸的进气量增加。
在实际进气量Q在燃料消耗集中区域内的情况下，相较于实际进气量Q等于预定值Qo的情况，根据至少一个实施例的控制设备1使阀开启时刻提前。随着燃料消耗集中区域内实际进气量Q增加(接近预定值Qo)，根据至少一个实施例的控制设备1使阀开启时刻延迟(相对于预定值Qo减小提前角的量)。因此，在燃料消耗集中区域内，内部EGR量增加，导致泵气损失减小。
进一步，在实际进气量Q在输出集中区域内的情况下，相较于实际进气量Q在燃料消耗集中区域内的情况，控制设备1使喷射开始时间延迟。随着输出集中区域内实际进气量Q增加，根据至少一个实施例的控制设备1使喷射开始时间延迟(相对于预定值Qo增大延迟角的量)。在输出集中区域内，因为随着实际进气量Q的增加，阀开启时刻被提前并且气门重叠时段延长，所以除上述情况之外，使喷射开始时间延迟会抑制混合物的穿透。
根据至少一个实施例的控制设备1通过考虑大气压力来设置阀开启时刻和喷射开始时间。具体地，控制设备1基于实际进气量Q计算充气效率Ec并且基于充气效率Ec和大气压力中的至少一个计算容积效率Ev。然后，控制设备1基于充气效率Ec和容积效率Ev分别计算阀开启时刻，并且基于充气效率Ec和容积效率Ev分别计算喷射开始时间。控制设备1比较由此计算出的两个阀开启时刻，当两个彼此不同时，将更提前的一个设置为阀开启时刻。进一步，控制装置1比较由此计算出的两个喷射开始时间，当两个彼此不同时，将更延迟的一个设置为喷射开始时间。应注意，当两个彼此相等时，将该值本身设置为阀开启时刻或喷射开始时间。
例如，在大气压力低于标准大气压力的高海拔处，因为空气密度相较于在标准大气压力(即平原)中减小，所以基于充气效率Ec的阀开启时刻和基于容积效率Ev的阀开启时刻不相同，并且基于充气效率Ec的喷射开始时间和基于容积效率Ev的喷射开始时间不相同。鉴于此，当两个阀开启时刻不同时，通过采用两个中更提前的一个并设置为最终的阀开启时刻，可以在考虑空气密度减小时执行控制。类似地，当两个喷射开始时间不同时，通过采用两个中更延迟的一个并设置为最终的喷射开始时间，可以在考虑空气密度减小时执行控制。
根据至少一个实施例的控制设备1预先针对每个发动机转速Ne储存了控制图表。每个控制图表包括一对第一图表和第二图表，第一图表中针对充气效率Ec和容积效率Ev设置了阀开启时刻，第二图表中针对每个充气效率Ec和容积效率Ev设置了喷射开始时间。即，每个第一图表在横轴上示出了充气效率Ec或容积效率Ev并且在竖轴上表示阀开启时刻。类似地，每个第二图表在横轴上示出了充气效率Ec或容积效率Ev并且在竖轴上示出了喷射开始时间。
根据至少一个实施例的控制设备1选择与转速传感器2检测到的发动机转速Ne对应的控制图表。然后。控制设备1通过将充气效率Ec和容积效率Ev应用到选定的控制图表中来获取阀开启时刻和喷射开始时间，选择合适的一个，并且控制气门正时调节机构21、端口喷射器11等。
图2和3各自描绘了储存在控制设备1中的控制图表的示例，横轴表示充气效率Ec。在横轴上表示容积效率Ev的控制图表没有被描绘，但是具有与图2和3的控制图表类似趋势。图2描绘了用于标准大气压力和发动机转速Ne的控制图表，其中发动机转速Ne为第一转速NeA(在正常压力和Ne＝NeA的运行情况下要被使用的图表)。图3描绘了用于标准大气压力和发动机转速Ne的控制图表，其中发动机转速Ne为高于第一转速NeA的第二转速NeB(在正常压力和Ne＝NeB运行情况下要被使用的图表)。应注意，图3利用双点划线以重叠的方式描绘了图2所示的图表。
如图2和3所示，在控制图表的第一图表中，基于充气效率Ec设置两个包含输出集中区域(第一范围)和燃料消耗集中区域(第二范围)的区域。在这些区域的边界的负载值(充气效率Ec的值Eco)对应于上面提及的实际进气量Q的预定值。进气阀12的阀开启时刻设置在与预定值Qo对应的边界值Eco处、在最大延迟角侧。
在输出集中区域内，阀开启时刻相对于边界值Eco处的值被设置在提前角侧并且喷射开始时间相对于燃料消耗集中区域内的值被设置在延迟角侧。与上述相反，在燃料消耗集中区域内，阀开启时刻相对于在边界值Eco处的值被设置在提前角侧并且喷射开始时间被设置在最大提前角侧(排气冲程的开始时间附近)。这里，燃料消耗集中区域中的阀开启时刻被设定成随着充气效率Ec的增加而延迟。只要燃料消耗集中区域中的阀开启时刻被设定成实现最佳燃料消耗就足够了，并且可以不必限于图2和3中所描绘的那些。
在根据至少一个实施例的每个第二图表中，设置在延迟角侧的喷射开始时间的极限值SOILIM，并且喷射开始时间不会延迟越过极限值SOILIM。SOILIM目的在于即使当喷射开始时间被控制至最大延迟角时也能保障燃料和新鲜空气的最小混合时间。如图3中描绘的第二图表中的中空箭头所标示的，随着发动机转速Ne增加，极限值SOILIM被设置在进一步的提前角侧(即NeA的情况相比于NeB的情况更提前)。这是为了通过抑制与喷射开始时间有关的延迟角的量来保障混合时间，因为混合物的穿透的发生随着发动机转速Ne增加而减少。穿透的发生较少的理由是，随着发动机转速Ne增加，气门重叠时段缩短，因为发动机10的曲柄轴的每个单一旋转需要花费更少的时间，而端口喷射的燃料到达进气阀12所用的时间是大体恒定的而不考虑发动机转速Ne。
与横轴表示充气效率Ec的图2和3描绘的控制图表相反，图4和5以横轴表示实际进气量Q来各自描绘控制图表的示例。图4描绘了发动机转速Ne为第一转速NeA的图表并且图5是发动机转速Ne为第二转速NeB的图表。如图4和5所示，当横轴表示实际进气量Q时，阀开启时刻和喷射开始时间的图表在大气压力的影响下变化。
具体地，随着大气压力下降(随着空气密度减小)，相对于相同的实际进气量Q，阀开启时刻提前并且喷射开始时间延迟。进一步，如图4中空心圆圈所示，低旋转区域中的输出集中区域随着大气压力减小而延长至低负载侧(预定值Qo转移至低负载区)。这是因为，在大气压力较低的高海拔处的低旋转状态中，在实际进气量Q相较于在标准大气压力中的状况下较少的情况下，除非节气门19完全地打开(优选地，执行增压)，否则可能无法确保期望输出值。燃料消耗集中区域随着输出集中区域在低旋转区域内扩展而收缩。
如图4和5中的空心三角形所示，喷射开始时间开始延迟时的实际进气量Q的值随着大气压力下降而减小。换句话说，喷射开始时间从实际进气量Q低的一侧开始延迟。如上所述，即使当大气压力不是标准大气压力，也在确保与目标转矩T对应的输出转矩的同时抑制燃料的穿透。
3.控制的构造
控制设备1例如在储存器中记录和保存用于设置阀开启时刻和喷射开始时间的程序，以及用于控制可变气门机构20、端口喷射器11等的程序。可选择地，上述程序被记录并保存在计算机可读记录介质中,并且经由连接至接口装置的读取器被控制设备1读取并运行。
上述程序包括目标转矩计算器1A、节气阀控制器1B、充气效率计算器1C、容积效率计算器1D、第一控制器1E和第二控制器1F。这些元件代表由控制设备1运行的程序的部分功能并且被假定为由软件提供。然而，每个功能的部分或整个功能可以由硬件(电子线路)提供，或者可以由软件和硬件的结合提供。
目标转矩计算器1A计算发动机10要输出的转矩的目标值(即目标转矩T)。节气门控制器1B基于目标转矩T计算目标进气量并且基于目标进气量控制节气门19。气流传感器3检测到的实际进气量Q随着节气门开口而变化。
充气效率计算器1C(第一计算装置)基于实际进气量Q计算充气效率Ec。容积效率计算器1D(第二计算装置)基于实际进气量Q和大气压力中的至少一个计算容积效率Ev。这些计算使用例如上面提及的传感器3至7检测到的值通过已知的方法执行。在本实施例中，充气效率计算器1C和容积效率计算器1D各自选择与转速传感器2检测到的发动机转速Ne对应的控制图表。
第一控制器1E(第一控制装置)响应于实际进气量Q设置阀开启时刻并且控制可变气门机构20。在实际进气量Q在输出集中区域内的情况下，相较于在实际进气量Q等于预定值Qo的情况，第一控制器1E使阀开启时刻提前，并且随着实际进气量Q增大而增大提前角的量。进一步，第一控制器1E随着燃料消耗集中区域内实际进气量Q增大而使阀开启时刻延迟。
第二控制器1F(第二控制装置)响应于实际进气量Q设置喷射开始时间并且控制端口喷射器11。在实际进气量Q在输出集中区域内的情况下，相较于在实际进气量Q在燃料消耗集中区域内的情况下，第二控制器1F使喷射开始时间延迟，并且随着实际进气量Q增大而增大延迟角的量。
本实施例假定第一控制器1E和第二控制器1F通过使用控制图表分别设置阀开启时刻和喷射开始时间。
即，根据至少一个实施例的第一控制器1E将计算出的充气效率Ec和计算出的容积效率Ev应用到选定的控制图表的第一图表，并且获取基于充气效率Ec的阀开启时刻和基于容积效率Ev的阀开启时刻中的至少一个。然后，第一控制器1E将所获取的两个阀开启时刻中更提前的一个设置为阀开启时刻，并将该阀开启时刻传输至气门正时调节机构21以控制阀开启时刻。因为本实施例假定排气阀13的相位角不变(恒定)，第一控制器1E通过控制进气阀12的阀开启时刻来改变(调整)气门重叠时段。
根据至少一个实施例的第二控制器1F将计算出的充气效率Ec和计算出的容积效率Ev应用到选定的控制图表的第二图表，并且获取基于充气效率Ec的喷射开始时间和基于容积效率Ev的喷射开始时间中的至少一个。然后，第二控制器1F将所获取的两个喷射开始时间中更延迟的一个设置为喷射开始时间，并且将控制脉冲信号传输至端口喷射器11使得在喷射开始时间执行端口喷射。燃料喷射量根据例如充气效率Ec计算。
4.流程图
图6示出了用于说明上面提及的控制内容的流程图示例。当车辆的主电源开启时控制设备1以预定的计算周期遵从此流程图。
首先，由上面提及的传感器2至8检测到的各种信息被输入至控制设备1(步骤S1)并且目标转矩计算器1A计算出目标转矩T(步骤S2)。
在步骤S3中，节气门控制器1B控制节气门19并且因为这改变了进气量，气流传感器3检测实际进气量Q。接下来，充气效率计算器1C计算出充气效率Ec(步骤S4)并且容积效率计算器1D计算出容积效率Ev(步骤S5)。进一步，对应于发动机转速Ne的控制图表被选择(步骤S6)。
在步骤S7中，使用第一图表，基于充气效率Ec和容积效率Ev分别获取阀开启时刻。然后，判断两个阀开启时刻是否彼此不同(步骤S8)。当两个阀开启时刻彼此不同时，流程行进到步骤S9并且更提前的一个被选择并设置为阀开启时刻。另一方面，当两个阀开启时刻彼此相等时，流程行进到步骤S10并且该值本身被设置为阀开启时刻。
在步骤S11中，使用第二图表，基于充气效率Ec和容积效率Ev分别获取喷射开始时间。然后，判断两个喷射开始时间是否彼此不同(步骤S12)。当两个喷射开始时间彼此不同时，流程行进到步骤S13并且更延迟的一个被选择并设置为喷射开始时间。另一方面，当两个喷射开始时间彼此相等时，流程行进到步骤S14并且该值本身被设置为喷射开始时间。然后，第一控制器1E和第二控制器1F分别控制可变气门机构20和端口喷射器11(步骤S15)，并且流程返回。
5.有益效果
(1)根据上述控制设备1，基于实际进气量Q设置进气阀12的阀开启时刻(即气门重叠时段)和来自端口喷射器11的燃料的喷射开始时间(端口喷射时刻)中的每一个。具体地，在实际进气量Q在输出集中区域内的情况下，阀开启时刻被提前并且喷射开始时间被延迟。因此，实现预期发动机输出的同时能够抑制穿透的发生。
(2)根据上述控制设备1，随着输出集中区域内的实际进气量Q增大，阀开启时刻被提前并且喷射开始时间被延迟。由于实际进气量Q增大，因为空气的惯性力增大，即使进气阀12在压缩冲程期间关闭，空气也几乎不会倒流。鉴于此，通过随着输出集中区域内实际进气量Q增大而使阀开启时刻提前，阀关闭时刻同样被提前，从而促使燃烧的空气量能够增大并且因此，能够提高发动机10的输出。另一方面，因为延长的气门重叠时段，燃料的穿透可能更容易地发生，但是通过随着实际进气量Q的增大而延迟喷射开始时间，能够有效地抑制燃料的穿透。
(3)上述发动机10包括涡轮增压器16并且输出集中区域覆盖执行增压的状况下的实际进气量Q的范围。在涡轮增压器16执行增压的情况下，即在实际进气量Q在输出集中区域内的情况下，因为上述控制设备1使阀开启时刻提前，所以能够确保期望输出。进一步，在此情况下，因为喷射开始时间被延迟，能够抑制穿透的发生。
(4)根据上述控制设备1，分别基于充气效率Ec和容积效率Ev计算出喷射开始时间，并且当两个喷射开始时间彼此不同时，将更延迟的一个设置为喷射开始时间。因此，通过进一步考虑大气压力的影响(例如海拨)能够抑制燃料的穿透，并且能够提高燃烧的稳定性。此外，因为以上实施例采用类似地计算两个阀开启时刻的构造并且当两个彼此不同时将更提前的一个设置为阀开启时刻，通过进一步考虑大气压力的影响能够实现预期发动机输出。
(5)根据上述控制设备1，阀开启时刻随着燃料消耗集中区域内实际进气量Q增大而延迟，从而在即使在燃料消耗集中区域内也要确保输出的情形下能够增大进气量，实现预期发动机输出。进一步，因为以上实施例采用了将喷射开始时间的极限值SOILIM设置在延迟角侧的构造，即使当喷射开始时间被控制在最大延迟角时也能够保障燃料和新鲜空气的最少混合时间。此外，因为极限值SOILIM随着发动机转速Ne增大(随着混合物几乎不会引起穿透)而被设置在进一步的提前角侧，在考虑穿透的同时能够保障混合时间。进一步，因为以上实施例采用通过使用提前设置的控制图表设置阀开启时刻的构造，能够避免使算术处理复杂化，使得控制负载减少。
6.其他方面
无论如何，在不脱离实施例的目的的情况下，可以以各种方式修改实施例。如果需要，可以选择和省略上述实施例的每个元件，并且如果合适可以将其组合。
上述实施例示出了通过使用控制图表设置阀开启时刻和喷射开始时间中的至少一个的示例，但是控制图不是必需的，并且可选地，可以通过使用例如数学公式来设定阀开启时刻和喷射开始时间。图2至5中所示的控制图表(第一图表和第二图表)的各个特征仅仅是示例，也可以在使用控制图表中使用除了以上之外的控制图表。
上面提及的根据负载对阀开启时刻的提前角的改变(提前开始时充气效率Ec的值、负载的增量和提前角的量之间的关系等)仅仅是示例。上面提及的根据负载对喷射开始时间的延迟角的改变(延迟开始时充气效率Ec的值、负载的增量和延迟角的量之间的关系等)仅仅是示例。当负载低时，进气通道15中的压力低并且不超过排气压力，从而例如燃料的穿透几乎不会发生。因为此，在低负载侧可以省略延迟喷射开始时间的过程。
上述发动机10是说明性的并且不必限于以上所述。例如，发动机可以包括除端口喷射器11之外的将燃料直接喷射进汽缸内的汽缸内喷射器。只要可变气门机构包括改变至少进气阀12的阀开启时刻的机构就足够了，从而排气阀13一侧的气门正时调节机构21可以被省略。相反地，可变气门机构可以进一步包括连续地改变进气阀12和/或排气阀13的最大抬升量的机构。
数字标号列表
1 控制设备
1A 目标转矩计算器
1B 节气门控制器
1C 充气效率计算器(第一计算装置)
1D 容积效率计算器(第二计算装置)
1E 第一控制器(第一控制装置)
1F 第二控制器(第二控制装置)
3 气流传感器(第一检测装置)
8 大气压力传感器(第二检测装置)
10 发动机
11 端口喷射器(燃料喷射器)
12 进气阀
15 进气通道
16 涡轮增压器(涡轮增压装置)
20 可变气门机构
Ec 充气效率
Ev 容积效率
Ne 发动机转速
Q 实际进气量(进气量)
Qo 预定值
如此描述的本发明，显然可以以许多方式改变本发明。这些变化不应被视为脱离本发明的精神和范围，并且对于本领域技术人员显而易见的是所有这些修改旨在包括在所附权利要求的范围内。

Claims (5)

1.一种发动机的控制设备，所述发动机包含燃料喷射器、可变气门机构、第一检测装置和第二检测装置，所述燃料喷射器将燃料喷射进入进气端口，所述可变气门机构改变至少进气阀的开启/关闭时刻，所述第一检测装置检测流经所述发动机的进气通道的进气量，所述第二检测装置检测大气压力，其特征在于，所述控制设备包含：
第一计算装置，所述第一计算装置基于所述进气量计算充气效率；
第二计算装置，所述第二计算装置基于所述进气量和所述大气压力计算容积效率；
第一控制装置，所述第一控制装置响应于所述进气量设置所述进气阀的阀开启时刻；和
第二控制装置，所述第二控制装置响应于所述进气量设置所述燃料喷射器的喷射开始时间；其中：
所述第二控制装置分别基于所述充气效率和所述容积效率计算所述喷射开始时间，并且当由所述第二控制装置计算出的所述喷射开始时间彼此不同时，将更延迟的一个设置为所述喷射开始时间，
在所述进气量在大于预定值的第一范围内的情况下，相较于所述进气量等于所述预定值的情况，所述第一控制装置使所述阀开启时刻提前；并且
在所述进气量在所述第一范围内的情况下，相较于所述进气量在小于所述预定值的第二范围内的情况，所述第二控制装置使所述喷射开始时间延迟。
2.如权利要求1所述的控制设备，其特征在于，其中：
随着所述进气量在所述第一范围内增大，所述第一控制装置使所述阀开启时刻提前；并且
随着所述进气量在所述第一范围内增大，所述第二控制装置使所述喷射开始时间延迟。
3.如权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述发动机包含涡轮增压装置，其中，
所述第一范围覆盖增压压力等于或高于大气压力的情况下的所述进气量的范围。
4.如权利要求2所述的控制设备，其特征在于，所述发动机包含涡轮增压装置，其中，
所述第一范围覆盖增压压力等于或高于大气压力的情况下的所述进气量的范围。
5.如权利要求1至4中任一项所述的控制设备，其特征在于，其中，随着所述进气量在所述第二范围内增大，所述第一控制装置使所述阀开启时刻延迟。
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