[发明专利]内燃机的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机的控制装置，其具备在与内燃机的运转状态 相应的点火正时对燃烧室内的混合气体进行点火而使其燃烧的点火单 元和控制上述混合气体中所包含的已燃气体的量的已燃气体量控制单 元。

背景技术

以往，公知有如下的内燃机的控制装置：基于由气缸压力检测单元 所检测出的气缸压力(燃烧室内的压力)来计算燃烧比率MFB(Mass Fraction Burnt)，并控制点火正时(燃烧开始时期)以使规定的曲轴转角 时的燃烧比率MFB与目标燃烧比率一致。这样的装置之一例如构成为， 对点火正时SA进行控制以使压缩上止点后的曲轴转角8°时的燃烧比率 MFB8成为50％。由此，即使在内燃机存在个体差异的情况下，也可对 各发动机设定适当的点火正时。从而，就能够使燃烧效率得以改善，并 使内燃机的输出转矩增大(例如，参照日本特开2006-144645号公报)。

在这里，燃烧比率MFB是与指示热量的比率实质上等价的值。指 示热量的比率被定义为，关于一次燃烧冲程，“直到规定的时刻为止由 在燃烧室中已燃烧的燃料所产生的热中被变换成对活塞所作的功的热 的累计量Qsum相对于由在该燃烧室中已燃烧的所有燃料所产生的热 中被变换成对活塞所作的功的热的总量Qtotal的比率Qsum/Qtotal”。 燃烧比率MFB被定义为“直到规定的时刻为止在燃烧室中已燃烧的燃 料中贡献于对活塞所作的功的燃料的累计量相对于在该燃烧室中已燃 烧的所有燃料中贡献于对活塞所作的功的燃料的总量的比率”。

另一方面，具备能够控制进气门以及/或者排气门的开阀时期以及闭 阀时期的可变气门正时装置(VVT)的内燃机广泛地为人所知。可变气门 正时装置之一，通过使进气门的开阀时期提前或者延迟，来控制进气门 和排气门均被维持于打开状态的期间(以下称之为“气门重叠期间”或 者“重叠期间”)。

一般而言，若重叠期间变长，则从燃烧室排出到进气口且之后再次 被吸入燃烧室的已燃气体(亦被称为“内部EGR气体”或者“本身EGR 气体”)的量将增大。换言之，可变气门正时装置作为已燃气体量控制 装置而发挥功能。

若通过此可变气门正时装置或外部EGR装置等已燃气体量控制装 置使已燃气体量增大了，则燃烧速度降低。即、如图15所示那样，对 于在燃烧室中已燃烧的燃料所产生的热之中贡献于对活塞所作的功的 热量(指示产生热量)的增加比率，已燃气体量相对较多的情况(由图15 的实线所示的曲线的倾斜度)小于已燃气体量相对较少的情况(由图15 的虚线所示的曲线的倾斜度)。即、已燃气体量越多则燃烧速度越降低。 其结果就是，因燃烧温度降低，NOx排放量也降低。

进而，已燃气体量越多则燃烧越缓慢地进展，所以燃烧期间变长。 从而，就能够使更多的燃料进行燃烧。即、图15的期间T1比期间T2 长，与已燃烧的燃料的总量相对应的总热量Qtotal1也比总热量Qtotal2 大。其结果就是，已燃气体量越多则HC及CO排放量越降低。然而， 若已燃气体量过大则燃烧变得不稳定。其结果就是，HC及CO增加。

根据以上说明，发明者获得如下见解：如果能够在HC及CO等不 增加的范围内尽量多地设定混合气体中所包含的已燃气体量，就能够降 低NOx排放量而不会导致HC以及CO的增加。进而，还获得如下的 见解：在通过变更重叠期间来进行已燃气体量调整的情况下，如果能够 在HC以及CO等不增加的范围内尽量多地设定已燃气体量，就能够降 低泵气损失而不会导致HC以及CO的增加。

因此，发明者提出以下方案：对已燃气体量进行控制(对重叠期间进 行控制)，以使从压缩上止点到压缩上止点后15°(ATDC 15°)的期间的燃 烧比率的变化量(即、燃烧速度)在不导致HC以及CO增加的范围内与 尽可能小的规定值一致。由此，可以回避因燃烧变得不稳定而使HC以 及CO排放量增大的情况的同时，降低NOx的排放量。此外，在本说 明书中，将压缩上止点后的曲轴转角X°记作“ATDC X°、或者ATDCX”， 将压缩上止点前的曲轴转角Y°记作“BTDC Y°、或者BTDCY”。

但是，发明者进一步反复经过研究的结果发现了：即使在对已燃气 体量(重叠期间)进行控制，以使从压缩上止点到ATDC 15°为止的期间 的燃烧比率的变化量维持于上述规定值的情况下，有时，若点火正时变 化了则HC以及CO排放量也会变动。