專利名稱：具有可變壓縮比機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有可變壓縮比機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，并特別涉及防止在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中可能由壓縮比控制下的活塞位移量瞬時(shí)變化引起的空氣-燃料比偏離的一種技術(shù)。本發(fā)明進(jìn)而涉及用于具有可變壓縮比機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法。
背景技術(shù)：
日本Laid-Open專利申請(qǐng)No.2001-263114公開了一種具有可變壓縮比機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，通過操作在活塞進(jìn)氣沖程期間控制壓縮比。這種可變壓縮比機(jī)構(gòu)包括多個(gè)連桿(諸如樞軸地連接到活塞的連接桿)，并以這樣的方式操作，即在低/中負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)操作范圍設(shè)置為高，或在低/中速度高負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)操作范圍設(shè)置為低，以及在低/中速度低/中負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)操作范圍設(shè)置為高。通過根據(jù)如上發(fā)動(dòng)機(jī)速度和負(fù)荷控制壓縮比，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠達(dá)到燃料經(jīng)濟(jì)性與功率輸出良好的平衡。

發(fā)明內(nèi)容
壓縮比一般在負(fù)荷方向移動(dòng)，以使得滿足燃料經(jīng)濟(jì)性與功率輸出兩者的要求。在高變速比驅(qū)動(dòng)(geared driving)中，壓縮比在沒有增加發(fā)動(dòng)機(jī)速度情況下響應(yīng)加速器踏板操作而快速變化。于是，引起了一種可能性，即當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度相對(duì)低時(shí)，壓縮比基本上在進(jìn)氣沖程期間變化，從而引起循環(huán)中活塞位移量的瞬時(shí)改變。
例如，在快速加速情況下活塞位移量隨壓縮比降低而瞬時(shí)增加。如果燃料噴射量在活塞位移量這樣增加之前已經(jīng)決定，則發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際空氣-燃料比從其目標(biāo)值向稀薄側(cè)(1ean side)偏移。這導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)加速與排氣性能劣化。
因而，本發(fā)明的目的是要提供一種具有可變壓縮比機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其能夠防止在壓縮比控制下，例如在快速加速時(shí)空氣-燃料比偏移，于是既保持運(yùn)行(功率輸出與燃料效率)性能又保持排氣性能。
本發(fā)明的又一目的是要對(duì)這種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)提供一種控制方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包括一個(gè)在進(jìn)氣沖程期間通過操作來改變發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際壓縮比的可變壓縮比機(jī)構(gòu)，該發(fā)動(dòng)機(jī)能夠響應(yīng)壓縮比變化而校正噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料量。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包括一個(gè)在進(jìn)氣沖程期間通過操作來改變發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際壓縮比的可變壓縮比機(jī)構(gòu)，該發(fā)動(dòng)機(jī)能夠調(diào)節(jié)可變壓縮比機(jī)構(gòu)的壓縮比控制速度。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的一種控制方法，包括操作發(fā)動(dòng)機(jī)的可變壓縮比機(jī)構(gòu)以改變實(shí)際壓縮比；允許發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射閥在排氣和進(jìn)氣沖程期間向發(fā)動(dòng)機(jī)噴射燃料；以及控制燃料噴射閥，以便在進(jìn)氣沖程期間響應(yīng)壓縮比的變化校正噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料量。
根據(jù)本發(fā)明第四方面，提供了用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的一種控制方法，包括操作發(fā)動(dòng)機(jī)的可變壓縮比機(jī)構(gòu)以改變實(shí)際壓縮比；以及響應(yīng)壓縮比的變化調(diào)節(jié)可變壓縮比機(jī)構(gòu)的壓縮比控制速度。


從以下的說明將可理解本發(fā)明其它目的和特征。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一示例性實(shí)施例具有可變壓縮比機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的一種系統(tǒng)配置。
圖2是圖1的可變壓縮比機(jī)構(gòu)的裝配圖。
圖3是表示圖1發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比特性的圖示。
圖4是表示在高和低壓縮比狀態(tài)活塞運(yùn)動(dòng)的圖示。
圖5圖示表示在活塞進(jìn)氣沖程期間從高壓縮比狀態(tài)向低壓縮比狀態(tài)移動(dòng)時(shí)活塞的運(yùn)動(dòng)。
圖6是表示圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射特性的圖示。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例燃料噴射量校正圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例校正燃料噴射量的流程圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例燃料噴射量校正圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例校正燃料噴射量的流程圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例燃料噴射量校正圖。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例校正燃料噴射量的流程圖。
圖13是表示發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際壓縮比與目標(biāo)壓縮比之間的偏離的長期變化的圖示。
圖14是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例壓縮比控制速度調(diào)節(jié)圖。
圖15是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例壓縮比控制速度調(diào)節(jié)的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面將通過以下的實(shí)施例說明本發(fā)明，其中相同的部件和部分通過相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)明，以省略對(duì)其重復(fù)的描述。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D1到8說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)1。
如同1所示，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)1具有進(jìn)氣管55，排氣管54，壓縮機(jī)53，空氣流量計(jì)2，中間冷卻器3，進(jìn)氣壓力計(jì)4，渦輪增壓器(增壓器)51，渦輪52，燃料噴射閥16，火花塞17，活塞38，汽缸39，曲軸31(參見圖2)，催化轉(zhuǎn)化器19，消聲器20，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM)11及各種傳感器。
壓縮機(jī)53被設(shè)置在進(jìn)氣管55中。空氣流量計(jì)2位于壓縮機(jī)53的上游側(cè)以檢測(cè)吸入氣體量。中間冷卻器3位于壓縮機(jī)53的下游側(cè)，且進(jìn)氣壓力計(jì)4位于中間冷卻器3的下游側(cè)，以檢測(cè)增加的壓力。安裝的各傳感器包括曲柄角傳感器5，其檢測(cè)曲柄角及發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne，氧氣傳感器6檢測(cè)廢氣中氧氣濃度，爆震傳感器(knocksensor)8檢測(cè)爆震的發(fā)生，節(jié)流傳感器10檢測(cè)節(jié)流閥9的開度(以下稱為“節(jié)流閥開度TVO”)，以及進(jìn)氣溫度傳感器60檢測(cè)在中間冷卻器3出口側(cè)吸入氣體的溫度。來自這些傳感器5，6，8，10和60的檢測(cè)信號(hào)輸入ECM 11，以便ECM 11根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)1的操作。渦輪52設(shè)置在排氣管54中。渦輪增壓器51對(duì)渦輪52與壓縮機(jī)53兩者同心地定位，并使排氣旁路閥56從渦輪52上游側(cè)旁路部分廢氣，以便根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)控制增壓。燃料噴射閥16設(shè)置在每一汽缸39上以向汽缸39進(jìn)氣門噴射燃料，從而在燃燒室中形成空氣-燃料混合物。在第一實(shí)施例中，每一循環(huán)中在活塞38的排氣沖程和進(jìn)氣沖程期間噴射燃料?？諝?燃料混合物由火花塞17點(diǎn)燃從而引起在燃燒室的燃燒。燃燒的廢氣通過排氣管54流動(dòng)以便向渦輪52提供旋轉(zhuǎn)能。廢氣由催化轉(zhuǎn)化器19清潔，并然后清潔的氣體通過消聲器20排出。
應(yīng)當(dāng)注意，發(fā)動(dòng)機(jī)1設(shè)計(jì)為四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，并具有圖1未示出的另外三組活塞38，汽缸39，燃料噴射閥16和火花塞17。為了標(biāo)識(shí)，對(duì)每一活塞38給定一號(hào)碼(參見圖6)。
進(jìn)而，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)1具有可變壓縮比機(jī)構(gòu)100以控制發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比ε。
如圖2中所示，可變壓縮比機(jī)構(gòu)100耦合到曲軸31，并包含用于每一汽缸39的下拉桿34，上拉桿35及控制連桿40，控制軸42和致動(dòng)器43。
曲軸31有多個(gè)軸頸32，曲柄銷33及配重31a。軸頸32可旋轉(zhuǎn)地支撐在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體(未示出)的主軸承上。每一曲柄銷33按給定量相對(duì)于軸頸32偏心定位。基本上在下拉桿34的中心形成一嚙合孔(engagement hole)，且曲柄銷33嚙合在下拉桿34的嚙合孔中，以使得下拉桿34能夠圍繞曲軸銷33樞軸地轉(zhuǎn)動(dòng)。上拉桿35在其下端通過連接銷36樞軸地連接到下拉桿24的一端，并在其上端通過活塞銷37樞軸地連接到活塞38。活塞38當(dāng)受到燃燒壓力時(shí)產(chǎn)生在汽缸39中的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。該往復(fù)運(yùn)動(dòng)從活塞38傳送到曲軸31，同時(shí)通過上和下拉桿35和34轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)動(dòng)力?？刂七B桿40在其上端通過連接銷41樞軸地連接到下拉桿34的另一端，并在其下端通過控制軸42樞軸地連接到發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體，例如氣缸體適當(dāng)?shù)牟糠帧？刂戚S42有小直徑部分42b以及與小直徑部分42b不同心的大直徑部分42a，并被支撐在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體上，以使得控制軸42能夠圍繞小直徑部分42b旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在大直徑部分42a被連接到控制連桿40的下端。當(dāng)控制軸42借助于致動(dòng)器43被旋轉(zhuǎn)時(shí)，大直徑部分42a相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)體的軸心平移以便移動(dòng)控制連桿40的樞軸點(diǎn)(即控制軸40的下端)，從而改變活塞38在活塞上死點(diǎn)(TDC)的位置。這時(shí)即使在進(jìn)氣沖程期間壓縮比ε也被改變。
這里，可變壓縮比機(jī)構(gòu)100采取上所述的多連桿型活塞沖程機(jī)構(gòu)的形式。多連桿型活塞沖程機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，對(duì)于壓縮比ε的變化發(fā)動(dòng)機(jī)1的耐爆震性(knock resistance)變得相對(duì)穩(wěn)定，因?yàn)榧词箟嚎s比ε低發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室也不會(huì)變形，且沒有能夠引起表面點(diǎn)火的邊緣和點(diǎn)。另外，可變壓縮比機(jī)構(gòu)100可以采取副活塞型(sub-piston type)活塞沖程機(jī)構(gòu)的形式，并在日本專利申請(qǐng)No-7-3201中公開。
如圖3所示，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度Ne及節(jié)流閥開度TVO(即發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷)來控制壓縮比ε。
在第一實(shí)施例中，ECU 11設(shè)置一目標(biāo)壓縮比，以使得可變壓縮比機(jī)構(gòu)100把實(shí)際壓縮比向目標(biāo)壓縮比調(diào)節(jié)。目標(biāo)壓縮比設(shè)置為隨節(jié)流閥開度TVO的降低而增加，以獲得燃料經(jīng)濟(jì)性的改進(jìn)，并隨節(jié)流閥開度TVO的增加而降低，從而防止爆震發(fā)生。雖然在第一實(shí)施例中節(jié)流閥開度TVO用作為發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷參數(shù)，但也可使用加速器踏板開度APO或吸氣量來替代節(jié)流閥開度TVO。進(jìn)而，目標(biāo)壓縮比設(shè)置為隨發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne增加。由于發(fā)動(dòng)機(jī)1的高速運(yùn)轉(zhuǎn)形成較大的慣性力，因而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne相對(duì)高時(shí)另一種可能是保持目標(biāo)壓縮比不變。
目標(biāo)壓縮比被轉(zhuǎn)換為控制軸42的目標(biāo)角度(位置)(以下稱為“目標(biāo)控制軸角度”)。一旦從控制軸角度傳感器(未示出)收到關(guān)于實(shí)際控制軸角度的輸入，ECU 11基于實(shí)際控制軸角度與目標(biāo)控制軸角度之間的偏離產(chǎn)生一反饋控制信號(hào)，并在該控制信號(hào)的控制下驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器43。
如圖4和5所示，活塞38的位置隨曲柄角變化而變化。
在TDC與下死點(diǎn)(BDC)之間的進(jìn)氣沖程期間從高壓縮比狀態(tài)切換到低壓縮比狀態(tài)時(shí)，活塞位移量與壓縮比ε保持不變的情形相比瞬時(shí)增加?；钊灰屏康倪@種增加發(fā)動(dòng)機(jī)在該周期導(dǎo)致引入汽缸39的吸氣量的增加。如果在活塞位移量增加之前燃料噴射量已確定，則發(fā)動(dòng)機(jī)1的實(shí)際空氣-燃料比偏離目標(biāo)空氣-燃料比而趨向稀薄側(cè)。
另一方面，在從低壓縮比狀態(tài)切換到高壓縮比狀態(tài)時(shí)，活塞位移量瞬時(shí)降低。如果在在活塞位移量降低之前燃料噴射量已確定，則發(fā)動(dòng)機(jī)1的實(shí)際空氣-燃料比偏離目標(biāo)空氣-燃料比而趨向濃(rich)側(cè)。
為了避免這種空氣-燃料比偏離，燃料噴射被如下控制。
如圖6所示，每汽缸每循環(huán)在兩個(gè)步驟噴射燃料。主燃料噴射在排氣沖程進(jìn)行，向汽缸39的進(jìn)氣門噴射標(biāo)準(zhǔn)量燃料。此后，在進(jìn)氣沖程進(jìn)行次燃料噴射，向汽缸30的進(jìn)氣門噴射可調(diào)節(jié)量燃料。(以下，在進(jìn)氣沖程期間噴射的燃料量稱為“進(jìn)氣沖程燃料噴射量”)。當(dāng)可變壓縮比機(jī)構(gòu)100通過操作而改變壓縮比ε時(shí)，響應(yīng)壓縮比ε的改變按下述方式校正進(jìn)氣沖程燃料噴射量，以使得進(jìn)氣沖程燃料噴射量隨壓縮比ε的降低而增加，并隨壓縮比ε的增加而降低。
在第一實(shí)施例中，通過參照?qǐng)D7的燃料噴射量校正圖來確定校正值從而校正進(jìn)氣沖程燃料噴射量，該圖定義了相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne與控制軸42轉(zhuǎn)速(以下稱為“控制軸速度Vcsft”)的校正值。這里，控制軸速度Vcsft對(duì)應(yīng)于壓縮比ε被變處的壓縮比控制速度。
如校正圖中所示出的，當(dāng)控制軸42在降低壓縮比ε的方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，校正值被設(shè)置為正值，并且當(dāng)控制軸42在增加壓縮比ε的方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其被設(shè)置為負(fù)值。進(jìn)而，當(dāng)壓縮比控制速度保持不變時(shí)，每循環(huán)活塞位移量的變化量隨發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne增加而降低，并且當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne保持不變時(shí)，其隨壓縮比控制速度降低而降低。于是，校正值被這樣設(shè)置，以使得校正值的絕對(duì)值隨發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne的降低及控制軸速度Vcsft的增加而增加。
進(jìn)氣沖程燃料噴射量的校正如圖8所示進(jìn)行。
在步驟S101，ECM 11響應(yīng)壓縮比ε的改變讀取發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne和控制軸速度Vcsft。
在步驟S102，ECM 11參照燃料噴射量校正圖，并在校正圖中查找對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne及控制軸速度Vcsft的校正值。
在步驟S103，ECM 11基于校正值校正進(jìn)氣沖程燃料噴射量，從而調(diào)節(jié)燃料噴射脈沖寬度。這里，通過把校正值加到基準(zhǔn)燃料量而校正進(jìn)氣沖程燃料噴射量。如果校正值為零，則進(jìn)氣沖程燃料噴射量設(shè)置為基準(zhǔn)燃料量。如果校正值大于零，則進(jìn)氣沖程燃料噴射量相對(duì)于基準(zhǔn)燃料量增加校正值，以便與活塞位移量瞬時(shí)增加相當(dāng)。如果基準(zhǔn)值小于零，則進(jìn)氣沖程燃料噴射量相對(duì)于基準(zhǔn)燃料量降低校正值，以便與活塞位移量瞬時(shí)降低相當(dāng)。
這使得能夠向發(fā)動(dòng)機(jī)1提供適當(dāng)?shù)娜剂狭浚⒎乐箍赡苡稍趬嚎s比控制下活塞位移量瞬時(shí)變化引起的空氣-燃料比偏離。這樣能夠改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)和排氣性能。
此外，能夠?qū)Φ谝粚?shí)施例作出以下的修改。
對(duì)于在低壓縮比狀態(tài)較高功率輸出，空氣-燃料比需要取比化學(xué)計(jì)算的空氣-燃料比更濃的值(即過量空氣系數(shù)λ＝1)，并且對(duì)于高壓縮比狀態(tài)中低燃料消耗，需要取比化學(xué)計(jì)算的空氣-燃料比更稀的值。這樣，希望在從高壓縮比狀態(tài)切換到低壓縮比狀態(tài)時(shí)控制空氣-燃料比到較濃的值，并在從低壓縮比狀態(tài)切換到高壓縮比狀態(tài)時(shí)控制空氣-燃料比到較稀的值。如果燃料噴射量在壓縮比ε改變之前已確定，則這種空氣-燃料比控制是不可行的。
于是，能夠不僅基于首先提及的響應(yīng)于活塞位移量瞬時(shí)變化設(shè)置的校正值，而且基于設(shè)置為控制空氣-燃料比到所需值的第二校正值，從而校正進(jìn)氣沖程燃料噴射量。第二校正值被設(shè)置為，當(dāng)壓縮比ε降低時(shí)增加燃料噴射量以使得空氣-燃料比變?yōu)檩^濃，并當(dāng)壓縮比ε增加時(shí)降低燃料噴射量以使得空氣-燃料比變?yōu)檩^稀。這樣，就能夠防止在壓縮比控制下的空氣-燃料比偏離，并同時(shí)把實(shí)際空氣-燃料比迅速控制到目標(biāo)空氣-燃料比，從而獲得發(fā)動(dòng)機(jī)1運(yùn)行和排氣性能的進(jìn)一步改進(jìn)。
以下，將說明本發(fā)明的第二實(shí)施例。第二實(shí)施例類似于第一實(shí)施例，所不同在于進(jìn)氣沖程燃料噴射量的校正過程。在第二實(shí)施例中，當(dāng)控制軸速度Vcsft大于或等于給定值Vcsft1且發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne低于或等于給定值n1時(shí)，響應(yīng)活塞位移量的變化而校正進(jìn)氣沖程燃料噴射量。進(jìn)而，基于壓縮比控制速度，即第二實(shí)施例中的控制軸速度Vcsft確定燃料噴射量校正值。
現(xiàn)在將說明在Vcsft＝Vcsft1和Ne＝n1時(shí)校正進(jìn)氣-沖程燃料噴射量的基礎(chǔ)。
假設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)1具有位移量500cc且可變壓縮比ε范圍從8到15并需要0.1秒從最高壓縮比變到最低壓縮比(或從最低壓縮比變到最高壓縮比)。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne是600rpm正?？辙D(zhuǎn)速度時(shí)，在單旋轉(zhuǎn)期間壓縮比ε按最高壓縮比與最低壓縮比之間的最大量變化。就是說，壓縮比ε在進(jìn)氣沖程期間按以上的最大壓縮比變化量的一半變化。這時(shí)，在進(jìn)氣沖程期間活塞位移量變化量變?yōu)榇蠹s17cc并對(duì)應(yīng)于活塞位移量的3.5％。發(fā)動(dòng)機(jī)1的空氣-燃料比從化學(xué)計(jì)算的空氣-燃料比(A/F＝ca.14，λ＝1)偏移大約0.5。從而需要對(duì)進(jìn)氣沖程燃料噴射量校正，以使得降低這種空氣-燃料比偏離。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne低于空轉(zhuǎn)速度時(shí)，進(jìn)氣沖程在時(shí)間上變得更長。進(jìn)氣沖程期間壓縮比ε的改變量增加，并對(duì)校正進(jìn)氣沖程燃料噴射量的需要也增加。
另一方面，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne高于空轉(zhuǎn)速度時(shí)，進(jìn)氣沖程期間壓縮比ε的改變量降低?？諝?燃料比偏離降低到0.5或更低。沒有必要校正進(jìn)氣沖程燃料噴射量。
于是，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne低于或等于閾值發(fā)動(dòng)機(jī)速度時(shí)，定義閾值發(fā)動(dòng)機(jī)速度并校正進(jìn)氣沖程燃料噴射量是合理的。
進(jìn)而，進(jìn)氣沖程期間壓縮比ε的變化量隨壓縮比控制速度增加而增加。然后，對(duì)校正進(jìn)氣-沖程燃料噴射量的需要增加，以防止空氣-燃料比偏離。參照最小壓縮比控制速度(按該速度進(jìn)氣沖程最長)定義閾值壓縮比控制速度(該閾值壓縮比控制速度導(dǎo)致空氣-燃料比偏離被校正)，并且當(dāng)壓縮比控制速度大于或等于閾值壓縮比控制速度時(shí)校正進(jìn)氣沖程燃料噴射量也是合理的。
由于發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne控制到如上所述的狹窄的速度范圍內(nèi)，空氣-燃料比偏離對(duì)壓縮比控制速度更敏感。這樣在第二實(shí)施例中能夠基于壓縮比控制速度確定校正值。
在第二實(shí)施例中，參照?qǐng)D9的燃料噴射量校正圖來確定校正值。如該校正圖中所示，在Vcsft＝Vcsft1且Ne＝n1時(shí)校正值被設(shè)置為隨控制軸速度Vcsft的增加而增加。雖然圖9只示出相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne以及在壓縮比ε降低時(shí)的控制軸速度Vcsft的正校正值，但能夠設(shè)置相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne以及在壓縮比ε增加時(shí)的控制軸速度Vcsft的負(fù)校正值，從而使得校正值的絕對(duì)值隨控制軸速度Vcsft增加而增加，并在Vcsft＝Vcsft1且Ne＝n1時(shí)由于以上相同的原因校正進(jìn)氣沖程燃料噴射量。
進(jìn)氣沖程燃料噴射量的校正如圖10中所示進(jìn)行。
在步驟S121，ECU 11讀取發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne及控制軸速度Vcsft。
在步驟S122，ECU 11確定控制軸速度Vcsft是否大于或等于給定值Vcsft1，以及發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne是否低于或等于給定值n1。如果在步驟S122結(jié)果是“Yes”，則程序進(jìn)到步驟S123。如果在步驟S122結(jié)果是“No”，則程序不校正進(jìn)氣沖程燃料噴射量而退出。
在步驟S123，ECM 11參照燃料噴射量校正圖，并在該校正圖中查找與控制軸速度Vcsft對(duì)應(yīng)的校正值。
在步驟S124，ECM 11基于校正值校正進(jìn)氣沖程燃料噴射量。
通過這一校正過程，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)1提供適當(dāng)?shù)娜剂狭?。這樣即使活塞位移量在壓縮比控制下瞬時(shí)改變，也能夠防止空氣-燃料比偏離，從而獲得在運(yùn)轉(zhuǎn)和排氣性能的改進(jìn)。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)1的控制在第二實(shí)施例中變得更為簡化。
另外，在第二實(shí)施例中，能夠不僅基于首先提及的響應(yīng)活塞位移量瞬時(shí)改變而設(shè)置的校正值，而且還基于如第一實(shí)施例那樣被設(shè)置為把空氣-燃料比控制到所需值的第二校正值，從而校正進(jìn)氣沖程燃料噴射量。
本發(fā)明的第三實(shí)施例將說明如下。第三實(shí)施例類似于第一實(shí)施例，所不同在于進(jìn)氣沖程燃料噴射量的校正過程。如圖13所示，一般根據(jù)在加速起始階段實(shí)際壓縮比與目標(biāo)壓縮比之間的偏離Δε(以下就稱為“壓縮比偏離”)確定壓縮比控制速度。這樣，在第三實(shí)施例中基于發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne與壓縮比偏離Δε設(shè)置校正值，以便形成基本上與第一實(shí)施例中相同的校正。
在第三實(shí)施例中，參照?qǐng)D11的燃料噴射量校正圖來確定校正值。如在該校正圖中所示出的，校正值被設(shè)置為隨發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne降低而增加，并隨壓縮比偏離Δε增加而增加。雖然圖11只示出在加速情況下相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne和壓縮比ε降低時(shí)的壓縮比偏離Δε的正的校正值，但能夠設(shè)置在減速情況下相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne和壓縮比ε增加時(shí)的壓縮比偏離Δε的負(fù)的校正值，從而使得校正值的絕對(duì)值隨發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne的降低而增加，并隨壓縮比偏離Δε的增加而增加。
進(jìn)氣沖程燃料噴射量的校正如圖12中所示進(jìn)行。
在步驟S131，ECU 11確定發(fā)動(dòng)機(jī)1是否處于加速狀態(tài)。如果在步驟S131結(jié)果是“Yes”，則程序進(jìn)到步驟S132。如果在步驟S131結(jié)果是“No”，則程序退出。
在步驟S132，ECU 11計(jì)算壓縮比偏離Δε。例如，壓縮比偏離Δε能夠作為實(shí)際控制軸角度與目標(biāo)控制軸角度之間的偏離被確定。
在步驟S133，ECU 11參照燃料噴射量校正圖查找在該校正圖中與發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne及壓縮比偏離Δε對(duì)應(yīng)的校正值。
在步驟S134，ECU 11基于該校正值校正進(jìn)氣沖程燃料噴射量。
于是，即使在壓縮比控制下活塞位移量瞬時(shí)變化時(shí)，也能夠防止空氣-燃料比偏離，從而獲得運(yùn)轉(zhuǎn)和排氣性能的改進(jìn)。此外，為校正燃料噴射量，不必檢測(cè)壓縮比控制速度，即控制軸速度Vcsft。這使得能夠易于判斷在相對(duì)早的階段燃料噴射量是否需要校正，而不受到控制軸速度Vcsft檢測(cè)所產(chǎn)生的噪聲的影響，并從而更有效防止由于空氣-燃料比偏離所導(dǎo)致的可駕駛性的劣化。
如同在第一和第二實(shí)施例中那樣，在第三實(shí)施例中能夠不僅基于首先提及的響應(yīng)活塞位移量的瞬時(shí)變化而設(shè)置的校正值，而且還基于設(shè)置為控制空氣-燃料比達(dá)到所需值的第二校正值，從而校正進(jìn)氣沖程燃料噴射量。
最后，將說明本發(fā)明的第四實(shí)施例。在第一到第三實(shí)施例中，響應(yīng)于壓縮比控制下活塞位移量的瞬時(shí)變化來校正進(jìn)氣沖程燃料噴射量。然而，通過調(diào)節(jié)壓縮比控制速度(即控制軸速度Vscft)能夠降低活塞位移量的這種瞬時(shí)變化量。因而，在第四實(shí)施例中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne和壓縮比偏離Δε來調(diào)節(jié)壓縮比控制速度，以防止在壓縮比控制下空氣-燃料比偏離。
在第四實(shí)施例中，通過參照?qǐng)D14的壓縮比控制速度調(diào)節(jié)圖來確定調(diào)節(jié)值，從而調(diào)節(jié)壓縮比控制速度。如在該調(diào)節(jié)圖中所示出的，調(diào)節(jié)值被設(shè)置為隨發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne降低而增加，并隨壓縮比偏離Δε增加而增加。這里，較大調(diào)節(jié)值意味著最大壓縮比控制速度被調(diào)節(jié)到較低值。雖然圖14只示出在加速情況下相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne和壓縮比ε降低時(shí)的壓縮比偏離Δε的調(diào)節(jié)值，但也能夠設(shè)置在減速情況下相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne和壓縮比ε增加時(shí)的壓縮比偏離Δε的調(diào)節(jié)值。
如同15所指示那樣調(diào)節(jié)壓縮比控制速度。
在步驟S141，ECU 11確定發(fā)動(dòng)機(jī)1是否處于加速狀態(tài)。如果在步驟S141結(jié)果是“Yes”，則程序進(jìn)到步驟S142。如果在步驟S141結(jié)果是“No”，則程序退出。
在步驟S142，ECU 11計(jì)算壓縮比偏離Δε。例如，可作為實(shí)際控制軸角度與目標(biāo)控制軸角度之間的偏離確定壓縮比偏離Δε。
在步驟S143，ECU 11參照壓縮比控制速度調(diào)節(jié)圖，并查找該調(diào)節(jié)圖中與發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne及壓縮比偏離Δε對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)值。
在步驟S144，ECU 11基于該調(diào)節(jié)值調(diào)節(jié)致動(dòng)器控制信號(hào)，以便控制壓縮比控制速度。
這樣，可使壓縮比控制下的活塞位移量瞬時(shí)變化最小化，以防止空氣-燃料偏離并從而避免發(fā)動(dòng)機(jī)1運(yùn)轉(zhuǎn)和排氣性能劣化。
雖然第四實(shí)施例中調(diào)節(jié)值被設(shè)置為調(diào)節(jié)控制軸速度Vcsft，但當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1被配置為通過電流調(diào)節(jié)來控制壓縮比ε時(shí)，調(diào)節(jié)值可替代地設(shè)置為調(diào)節(jié)最大電流值，或當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1被配置為通過液壓管路的負(fù)載螺線管(duty sdenoid)來控制壓縮比ε時(shí)，調(diào)節(jié)值可設(shè)置為調(diào)節(jié)最大負(fù)載比(duty ratio)。進(jìn)而，能夠不僅基于響應(yīng)活塞位移量的瞬時(shí)變化設(shè)置的上述調(diào)節(jié)值，而且還基于設(shè)置為把空氣-燃料比控制到所需的值的第二調(diào)節(jié)值，從而調(diào)節(jié)壓縮比控制速度。
如上所述，以上所述本發(fā)明第一到第四實(shí)施例能夠防止在壓縮比控制下的空氣-燃料比偏離，并因而獲得在瞬時(shí)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)中運(yùn)轉(zhuǎn)(功率輸出和燃料效率)性能和排氣性能的改進(jìn)。
日本專利申請(qǐng)No.2002-382130(2002年12月27日申請(qǐng))在此引入作為參考。
雖然已參照特定實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。根據(jù)以上所述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到上述實(shí)施例的各種修改和變形。本發(fā)明的范圍參照以下權(quán)利要求定義。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包括在進(jìn)氣沖程期間通過操作改變?cè)摪l(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際壓縮比的可變壓縮比機(jī)構(gòu)，該發(fā)動(dòng)機(jī)能夠響應(yīng)該壓縮比的變化而校正噴射到該發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，噴射到所述發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料量被校正以使得隨所述壓縮比的降低而增加。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，噴射到所述發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料量被校正以使得隨所述壓縮比的增加而降低。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，該發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)速度和壓縮比控制速度來設(shè)置校正值，以便基于該校正值來校正噴射到該發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中該發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)速度以及實(shí)際壓縮比與目標(biāo)壓縮比之間的偏離來設(shè)置校正值，以便基于該校正值來校正噴射到該發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度低于或等于第一給定值且壓縮比控制速度高于或等于第二給定值時(shí)，該發(fā)動(dòng)機(jī)校正噴射到該發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中該發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比控制速度來設(shè)置校正值，以便基于該校正值來校正噴射到該發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，還包括具有一進(jìn)氣門的的汽缸；燃料噴射閥，用于在排氣沖程和進(jìn)氣沖程期間向所述汽缸的進(jìn)氣門噴射燃料，在排氣沖程期間燃料以第一燃料量噴射，并且在進(jìn)氣沖程期間燃料以第二燃料量噴射；以及控制模塊，用于控制燃料噴射閥，以便響應(yīng)壓縮比的變化校正所述第二燃料量。
9.一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包括在進(jìn)氣沖程期間通過操作改變發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際壓縮比的可變壓縮比機(jī)構(gòu)，該發(fā)動(dòng)機(jī)能夠調(diào)節(jié)該可變壓縮比機(jī)構(gòu)的壓縮比控制速度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中該發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)速度以及實(shí)際壓縮比與目標(biāo)壓縮比之間的偏離來設(shè)置調(diào)節(jié)值，以便基于該調(diào)節(jié)值來調(diào)節(jié)所述壓縮比控制速度。
11.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，包括步驟操作該發(fā)動(dòng)機(jī)的可變壓縮比機(jī)構(gòu)以改變實(shí)際壓縮比；允許該發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射閥在排氣和進(jìn)氣沖程期間向該發(fā)動(dòng)機(jī)噴射燃料；以及控制該燃料噴射閥，以便在進(jìn)氣沖程期間響應(yīng)所述壓縮比的變化來校正噴射到該發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料量。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的控制方法，其中進(jìn)氣沖程期間噴射到該發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料量被校正，以使得該燃料量隨所述壓縮比的降低而增加，以及隨所述壓縮比的增加而降低。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的控制方法，其中所述控制包括根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)速度和壓縮比控制速度來設(shè)置校正值，以便基于該校正值來校正在進(jìn)氣沖程期間噴射到該發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料量。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的控制方法，其中所述控制包括根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)速度以及實(shí)際壓縮比與目標(biāo)壓縮比之間的偏離來設(shè)置校正值，以便基于該校正值來校正進(jìn)氣沖程期間噴射到該發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料量。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的控制方法，其中所述控制包括判定發(fā)動(dòng)機(jī)速度是否低于或等于第一給定值，以及壓縮比控制速度是否高于或等于第二給定值；以及當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)速度低于或等于所述第一給定值且所述壓縮比控制速度高于或等于所述第二給定值時(shí)，根據(jù)該壓縮比控制速度來設(shè)置校正值，以便基于該校正值校正在進(jìn)氣沖程期間噴射到該發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料量。
16.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，包括操作該發(fā)動(dòng)機(jī)的可變壓縮比機(jī)構(gòu)以改變實(shí)際壓縮比；以及響應(yīng)該壓縮比的變化來調(diào)節(jié)該可變壓縮比機(jī)構(gòu)的壓縮比控制速度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的控制方法，其中所述調(diào)節(jié)包括根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)速度以及實(shí)際壓縮比與目標(biāo)壓縮比之間的偏離來設(shè)置調(diào)節(jié)值，以便基于該調(diào)節(jié)值來調(diào)節(jié)所述壓縮比控制速度。
全文摘要
提供一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，具有在進(jìn)氣沖程期間通過操作改變發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際壓縮比的可變壓縮比機(jī)構(gòu)，并能夠響應(yīng)壓縮比的變化而校正噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料量。
文檔編號(hào)F02D41/34GK1512050SQ20031012444
公開日2004年7月14日 申請(qǐng)日期2003年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月27日
發(fā)明者杉山孝伸, 介, 日吉亮介, 青山俊一, 一, 竹村信一 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社