CN110318888A - 发动机控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种发动机控制装置，基于具备向进气管内喷射燃料的燃料喷射阀的发动机的曲轴角至少对进气门、排气门以及所述燃料喷射阀进行控制，从而实现内部EGR，其中，使所述进气门的开阀正时和闭阀正时比第一运转状态即基准运转状态滞后，并且，使所述排气门的闭阀正时比所述基准运转状态提前，在从排气行程结束后活塞首次通过下死点后开始上升到所述进气门闭阀而开阀为止期间使所述燃料喷射阀喷射燃料。

Description

发动机控制装置
技术领域
本发明涉及发动机控制装置。
本申请基于申请日为2018年3月28日、申请号为特愿2018-062572号的日本申请要求优先权，在此引用其内容。
背景技术
在日本特开2012-057527号公报中公开了一种内燃机的控制装置，该内燃机的控制装置具备：相对于同一气缸设置的多个进气口；排气供给机构，其在内燃机的每个排气行程中，使排气在除了多个进气口中的至少一个的任一进气口再循环，在与该排气行程相隔至少一个循环的排气行程后的进气行程中，将再循环的排气供给到气缸内。
该控制装置利用了内部EGR技术，其目的在于同时实现进气门的高温化和抑制爆震。
发明内容
然而，在上述控制装置中，虽然能够实现进气门的高温化，但是由于在进气口内配置的燃料喷射阀暴露于高温的排气，因此在应对燃料喷射阀的热损害方面仍然存在问题。
本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于，提出应对燃料喷射阀的热损害的方案并且与以往相比促进点火前燃料的气化。
用于解决技术问题的技术方案
为达成上述目的，本发明采用以下形态。
(1)一种发动机控制装置，基于具备向进气管内喷射燃料的燃料喷射阀的发动机的曲轴角至少对进气门、排气门以及所述燃料喷射阀进行控制，从而实现内部EGR，该发动机控制装置的特征在于，使所述进气门的开阀正时和闭阀正时比第一运转状态即基准运转状态滞后，并且，使所述排气门的闭阀正时比所述基准运转状态提前，在从排气行程结束后活塞首次通过下死点后开始上升到所述进气门闭阀而开阀为止期间使所述燃料喷射阀喷射燃料。
(2)在上述(1)所述的形态中，可以在从所述排气行程结束后所述活塞首次通过所述下死点后开始上升到所述进气门闭阀为止的期间使所述燃料喷射阀至少喷射一次燃料。
(3)在上述(1)所述的形态中，所述发动机可以具备向所述气缸内直接喷射燃料的第二燃料喷射阀，可以在从所述排气行程结束后所述活塞首次通过所述下死点后所述进气门闭阀到所述活塞到达上死点为止期间，使所述第二燃料喷射阀喷射燃料。
(4)在上述(2)所述的形态中，所述发动机可以具备向所述气缸内直接喷射燃料的第二燃料喷射阀，在所述排气行程结束后所述活塞首次通过所述下死点后所述进气门闭阀到所述活塞到达上死点为止期间，使所述第二燃料喷射阀喷射燃料。
发明的效果
根据上述各形态，提出了应对燃料喷射阀的热损害的方案并且与以往相比能够促进点火前燃料的气化。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式的发动机控制装置A以及作为控制对象的发动机E的主要结构的示意图。
图2是表示该发动机控制装置A的功能性结构的框图。
图3是表示该发动机控制装置A的动作的时序图。
附图标记说明
A发动机控制装置；E发动机；1气缸；1a缸盖；2活塞；3火花塞；4进气管；5排气管；6进气门；6a进气门正时可变机构；7排气门；7a排气门正时可变机构；8主燃料喷射阀；9副燃料喷射阀(第二燃料喷射阀)；10输入电路；11CPU；12点火电路；13燃料喷射阀驱动电路；14气门正时控制电路；15ROM；16RAM。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。
本实施方式的发动机控制装置A以图1所示的发动机E为控制对象。首先对该发动机E进行说明，发动机E是四冲程汽油发动机，具备气缸1、活塞2、火花塞3、进气管4、排气管5、进气门6、排气门7、主燃料喷射阀8以及副燃料喷射阀9。
气缸1是具有圆筒状的内部空间的金属部件，对活塞2进行收纳使其上下动作自如。在气缸1中，图1中的上侧为缸盖1a，设有火花塞3、进气管4、排气管5、进气门6以及排气门7。活塞2滑动自如地收纳在上述内部空间内，是在该内部空间内沿圆筒形状的轴心方向往复移动的圆筒状部件。图1中的活塞2的下侧经由连杆2A与曲轴(省略图示)连接。在上述内部空间内被缸盖1a和活塞2夹住的空间为供燃料燃烧的燃烧室B。
火花塞3以前端在燃烧室B露出的方式设置于缸盖1a，通过放电而对燃烧室B内的燃料进行点火。这样的火花塞3的放电(点火)由发动机控制装置A控制。进气管4是设置于缸盖1a的管，一端在燃烧室B开口，另一端与大气连通。该进气管4将从燃料喷射阀8喷射的燃料和从大气吸入的空气(燃烧用空气)从进气口供给到燃烧室B。
排气管5与上述进气管4同为设置于缸盖1a的管，一端在燃烧室B开口，另一端与大气连通。该排气管5将在燃烧室B产生的燃烧气体(排气)从排气口排出到大气。需要说明的是，在燃烧室B中，进气管4的一端所连接的部位为进气口，排气管5的一端所连接的部位为排气口。
在图1中虽然没有图示，但是在进气管4的中途部位设有用于对燃烧用空气的流量进行调节的节气门等。在排气管5的中途部位设有对燃烧气体(排气)进行净化的排气处理装置等。
进气门6是对进气管4的一端(前端)进行开闭的机械式开闭阀。排气门7是对排气管5的一端(前端)进行开闭的机械式开闭阀。这些进气门6和排气门7被包含与上述曲轴连结的凸轮轴(图示省略)的气门机构驱动，随着凸轮轴的旋转即曲轴的旋转而开闭。上述气门机构是相对于曲轴的旋转使气门的开阀时机发生变化的机构，是相对于进气门6的进气门正时可变机构6a或相对于排气门7的排气门正时可变机构7a。
主燃料喷射阀8是在进气管4的中途部位设置的电磁阀(针形阀)，向进气管4内喷射规定量的汽油(燃料)。该主燃料喷射阀8的开闭动作由发动机控制装置A进行控制。并且，副燃料喷射阀9是设置于缸盖1a的电磁阀(针形阀)，向燃烧室B内喷射规定量的汽油(燃料)。该副燃料喷射阀9的开闭动作由发动机控制装置A控制。需要说明的是，该副燃料喷射阀9是本发明中的第二燃料喷射阀的一个例子。
接着，参照图2对发动机控制装置A的功能性结构进行说明。如图2所示，该发动机控制装置A具备输入电路10、CPU11、点火电路12、燃料喷射阀驱动电路13、气门正时控制电路14、ROM15以及RAM16。
输入电路10是将表示发动机E的状态的各种状态信号转换为CPU11能够处理的信号的接口电路。上述状态信号是在发动机E的各部分设置的各种传感器(省略图示)的传感器信号，例如包含表示发动机E的旋转状态的曲柄脉冲。输入电路10将这样的状态信号的转换信号输出到CPU11。
CPU11是基于在ROM15中存储的发动机控制程序和从上述输入电路10输入的状态信号的转换信号对点火电路12和燃料喷射阀驱动电路13进行控制的运算装置。即，CPU11基于发动机控制程序和状态信号的转换信号来生成点火控制信号而将其输出至点火电路12。并且，CPU11生成燃料喷射阀控制信号而将其输出至燃料喷射阀驱动电路13。另外，CPU11生成气门控制信号而将其输出至气门正时控制电路14。
点火电路12基于从CPU11输入的点火控制信号而对火花塞3进行驱动。即，点火电路12生成与点火控制信号同步的火花塞驱动信号而将其输出至火花塞3。燃料喷射阀驱动电路13基于从CPU11输入的燃料喷射阀控制信号而生成喷射阀驱动信号，将其输出至主燃料喷射阀8和副燃料喷射阀9。气门正时控制电路14基于从CPU11输入的气门控制信号生成气门正时控制信号，将其输出至进气门正时可变机构6a和排气门正时可变机构7a。
ROM15是存储上述发动机控制程序和执行该发动机控制控制程序所需的各种控制数据的非易失性存储器。ROM15响应从CPU11输入的读取要求，将发动机控制程序和控制数据输出至CPU11。RAM16是暂时存储CPU11执行发动机控制程序时的各种数据的易失性工作存储器。
接着，参照上述图1～3对本实施方式的发动机控制装置A和发动机E的动作详细地进行说明。
最初，发动机E以吸入行程、压缩行程、燃烧行程以及排气行程为一个循环而进行动作。吸入行程是活塞2下降而从进气管4向燃烧室B吸入燃料与燃烧用空气的混合气体的行程。在该吸入行程中，处于进气门6将进气口打开、排气门7将排气口关闭的状态。压缩行程是活塞2上升而对在吸入行程中被吸入燃烧室B的混合气体进行压缩的行程。在该压缩行程中，处于进气门6将进气口关闭、排气门7将排气口关闭的状态。
燃烧行程是在发动机控制装置A的控制下通过火花塞3对在压缩行程中压缩的混合气体进行点火的行程。在该燃烧行程中，处于进气门6将进气口关闭、排气门7将排气口关闭的状态。在燃烧行程中对混合气体点火时，通过燃烧气体下压活塞2。排气行程是通过活塞2的上升而将在燃烧行程中产生的燃烧气体从排气口排出到燃烧室B的外部的行程。在该排气行程中，处于进气门6将进气口关闭、排气门7将排气口打开的状态。
在这里，在从排气行程向下一循环的进气行程切换时，在排气行程的最后设有气门重叠期间。如图3所示，该气门重叠期间是进气门6和排气门7在360°的曲轴角附近共同开阀的期间。即，在气门重叠期间，进气口和排气口双方同时打开。
在该图3中，虚线表示第一运转状态即基准运转状态下的进气门6和排气门7中的阀体升程，即开闭动作。基准运转状态下的进气门6的开阀正时、闭阀正时以及排气门7的闭阀正时设定为尽可能不发生内部EGR(Exhaust Gas Recirculation；排气再循环)并且尽可能不发生气体从燃烧室B向进气管4内的逆流。与此相对，实线表示本实施方式中的进气门6和排气门7中的阀体升程即开闭动作。如该图3所示，在本实施方式中，虽然具有进气门6和排气门7共同开阀的气门重叠期间，但该气门重叠期间的时间幅度比以往大幅缩短。
即，本实施方式的发动机控制装置A将排气门7的闭阀正时设定为比理想配比(stoichiometric)区域的运转状态提前，并且将进气门6的开阀正时和闭阀正时设定为比理想配比区域的运转状态滞后。而且，如图3所示，发动机控制装置A在从活塞2通过了下死点后到进气门6由闭阀到开阀为止的期间从主燃料喷射阀8向进气管4喷射燃料。
根据本实施方式，通过使排气门7的闭阀提前而使在燃烧室B内残留的高温燃烧气体与在进气行程中流入燃烧室B内的低温混合气体相混合，进行所谓的内部EGR。并且，根据本实施方式，通过使进气门6的闭阀时机滞后而使相混合而成为适当温度的气体向进气管4逆流。因此，在进气管4内配置的燃料喷射阀8不会暴露于过度的高温，能够使进气管4内的温度成为促进燃料气化的最佳温度。另外，根据本实施方式，能够在进气行程开始前较长地设定促进燃料气化的期间。因此，根据本实施方式，能够使燃料喷射阀8不暴露于过度的高温，并且与以往相比能够促进点火前燃料的气化。
并且，本实施方式的发动机控制装置A在从排气行程结束后活塞2首次通过下死点后开始上升到进气门6闭阀为止的期间使主燃料喷射阀8至少喷射一次汽油(燃料)。
根据本实施方式，相对于从气缸1的内部向进气管4的内部逆流而吹向主燃料喷射阀8的气体，从主燃料喷射阀8吹出燃料，因此直接到达主燃料喷射阀8的气流变弱，另外由于汽油(燃料)的气化而使气体的温度降低，因此能够进一步降低热对主燃料喷射阀8的影响。
另外，在本实施方式中，具有向气缸1的内部直接喷射燃料的副燃料喷射阀9，发动机控制装置A在从排气行程结束后活塞2首次通过下死点后进气门6闭阀到活塞2达到上死点为止期间，使副燃料喷射阀9喷射汽油(燃料)。
在进行内部EGR的状态下，导入气缸内的混合气体与通过燃烧生成的燃烧气体中在排气行程中未排出的燃烧气体相混合的气体在压缩行程中被压缩后点火。为使气体正常点火燃烧，需要在导入的混合气体中混合与所含有的燃烧用空气相匹配的必要燃料量。在本实施方式中，该所需燃料量的至少一部分通过在从活塞2通过下死点后到进气门6闭阀而开阀为止期间从主燃料喷射阀8向进气管4喷射燃料来供给。
从主燃料喷射阀8喷射的燃料在进气管4内促进气化后被导入燃烧室B内。然而，在发动机E刚起动之后等进气管4内温度低的状态下，向进气管4内逆流的气体不能使进气管4内的温度充分地上升。在这种情况下，存在从主燃料喷射阀8喷射的燃料气化不充分的可能性。因此，在活塞2通过下死点后到进气门6闭阀而开阀为止的期间，能够从主燃料喷射阀8喷射到进气管4的燃料量受限，不能满足必要燃料量。
例如，为了向气缸内供给必要燃料量，考虑在进气行程的中间时刻从主燃料喷射阀8喷射燃料。然而，在这种情况下，导入燃烧室B的燃料气化而使气体被冷却，因此在进气管4中逆流的气体也被冷却，这与使进气管4内升温相悖。
在这一点，根据本实施方式，副燃料喷射阀9在气体向进气管4逆流后向燃烧室B内喷射燃料而补偿必要燃料量，因此能够防止在进气管4内逆流的气体的温度比使进气管4内升温所需的温度低。另外，根据本实施方式，从副燃料喷射阀喷射的燃料相对于一般来说难以被冷却而容易成为高温的活塞喷射而能够促进气化，因此能够促进所有必要燃料量气化。

Claims (4)

1.一种发动机控制装置，基于具备向进气管内喷射燃料的燃料喷射阀的发动机的曲轴角至少对进气门、排气门以及所述燃料喷射阀进行控制，从而实现内部EGR，该发动机控制装置的特征在于，
使所述进气门的开阀正时和闭阀正时比第一运转状态即基准运转状态滞后，并且，使所述排气门的闭阀正时比所述基准运转状态提前，
在从排气行程结束后活塞首次通过下死点后开始上升到所述进气门闭阀而开阀为止期间使所述燃料喷射阀喷射燃料。
2.根据权利要求1所述的发动机控制装置，其特征在于，
在从所述排气行程结束后所述活塞首次通过所述下死点后开始上升到所述进气门闭阀为止的期间使所述燃料喷射阀至少喷射一次燃料。
3.根据权利要求1所述的发动机控制装置，其特征在于，
所述发动机具备向所述气缸内直接喷射燃料的第二燃料喷射阀，
在从所述排气行程结束后所述活塞首次通过所述下死点后所述进气门闭阀到所述活塞到达上死点为止期间，使所述第二燃料喷射阀喷射燃料。
4.根据权利要求2所述的发动机控制装置，其特征在于，
所述发动机具备向所述气缸内直接喷射燃料的第二燃料喷射阀，
在所述排气行程结束后所述活塞首次通过所述下死点后所述进气门闭阀到所述活塞到达上死点为止期间，使所述第二燃料喷射阀喷射燃料。
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