发动机的燃料喷射控制装置 【技术领域】
本发明涉及一种发动机的燃料喷射控制装置。背景技术 现有的发动机的向进气口喷射燃料的燃料喷射控制装置， 为了防止由于冷机时的 来自气缸的废气的返吹与燃料喷雾之间的冲突而导致向进气口内壁面上附着燃料， 对进气 阀打开定时进行滞后角校正。另外， 使返吹与燃料喷射定时不重叠。即， 以不造成燃烧恶化 或者排气性能恶化的程度， 对进气阀打开定时进行滞后角校正， 通过减少与排气阀关闭定 时之间的重叠量， 减弱返吹 ( 参照专利文献 1)。
专利文献 1 ： 日本特开 2003-83123 号公报
发明内容 但是， 本发明人发现 ： 在相对于规定的燃料喷射定时对进气阀打开定时进行滞后 角校正而抑制返吹干涉时， 不会成为与进气阀周围的气体流动对应的适当的燃料喷射定 时。
本发明就是着眼于上述现有问题而提出的， 其目的在于， 提供一种发动机的燃料 喷射控制装置， 其在冷起动时， 适当地对燃料喷射定时进行控制， 使未燃尽碳氢化合物 ( 未 燃尽 HC) 的残留减少。
本发明是通过以下的方式解决上述课题的。 此外， 为了容易理解， 标注与本发明的 实施方式对应的标号， 但不限定于此。
本发明得到一种发动机的燃料喷射控制装置， 其特征在于， 具有 ： 进气口 ； 燃料喷 射阀， 其设置在上述进气口中 ； 可变阀定时装置， 其可以变更设置在燃料喷射阀的下游的进 气阀的开阀定时 ； 以及控制器， 其调整上述可变阀定时装置和上述燃料喷射阀的燃料喷射 定时， 上述控制器， 与进气阀和排气阀之间的重叠量对应地， 控制燃料喷射结束定时， 上述 控制器， 在发动机冷起动时， 重叠量与规定重叠量相比较大的情况下， 调整燃料喷射定时， 使燃料喷射结束定时与进气阀开阀定时相比成为提前角侧， 并且， 重叠量与上述规定重叠 量相比越大， 越使燃料喷射结束定时提前， 以使得从燃料喷射结束定时至进气阀开阀定时 为止的时间间隔变大。
发明的效果
根据本发明， 从冷起动时至进气阀的温度上升到可以将燃料气化的温度为止， 控 制燃料喷射定时， 以可以相对于进气阀开阀定时而利用排气的返吹。 因此， 通过高温排气的 返吹， 促进向进气口喷射的燃料的气化， 所以可以大幅度地减少未燃尽碳氢化合物 HC 的残 留。另外， 由于燃料喷射定时与返吹量对应地进行控制， 所以可以简单地得到效应。
附图说明
图 1 是本发明的燃料喷射控制装置的第 1 实施方式的发动机的概略结构图。图 2 是按照开阀重叠量的不同， 燃料喷射定时与未燃尽碳氢化合物 HC 的浓度之间 的关系图。
图 3 是说明第 1 实施方式的燃料喷射控制装置的动作的流程图。
图 4 是返吹量 ( 开阀重叠量 ) 与燃料喷射定时之间的关系图。
图 5 是说明第 1 实施方式的燃料喷射控制的时序图。
图 6 是第 2 实施方式的可变动阀机构的斜视图。
图 7 是升程动作角可变机构的驱动轴方向视图。
图 8 是说明可变动阀机构的作用的图。
图 9 是按照吸入速度的不同， 燃料喷射定时与未燃尽碳氢化合物 HC 的浓度之间的 关系图。
图 10 是说明第 2 实施方式的燃料喷射控制装置的动作的流程图。
图 11 是说明第 2 实施方式的燃料喷射控制的时序图。 具体实施方式
图 1 是使用本发明的燃料喷射控制装置的第 1 实施方式的发动机的概略结构图。
发动机 1 是端口喷射式发动机。发动机 1 包含可变阀定时机构 (Variable valve Timing Control ； 以下简称为 “VTC 机构” )40。VTC 机构 40 对进气阀 23 的开闭定时进行控 制。由于 VTC 机构 40 的构造是公知的， 所以在这里简单地说明。
VTC 机构 40 是具有进气阀用凸轮轴 41、 凸轮链轮 42 的开阀定时控制机构。凸轮 轴 41 与凸轮 41a 一体成型， 利用该凸轮 41a 使进气阀 23 开闭。凸轮链轮 42 插入嵌合凸轮 轴 41 的前端中， 可以相对于凸轮轴 41 进行相对旋转。凸轮链轮 42 与利用油压控制机构 43 调压后的油压对应地， 相对于凸轮轴 41 进行相对旋转。凸轮链轮 42 与曲轴 11 同步旋转。 由于是这种构造， 所以通过使凸轮链轮 42 相对于凸轮轴 41 进行相对旋转， 可以相对于发动 机转速 ( 曲轴 11 的旋转 )， 变更进气阀 23 的开闭定时。
发动机 1 的排气阀 33， 利用排气阀用凸轮轴 45 进行开闭。排气阀 33 相对于发动 机转速 ( 曲轴 11 的旋转 )， 以一定的定时进行开闭。发动机 1 的进气通路 2， 在上游包括进 气集气管 21， 在下游包括进气口 22。另外， 在进气集气管 21 的上游设置进气节气门 51。进 气节气门 51 利用节气门电动机 52 进行驱动。在进气口 22 上设置燃料喷射阀 53。燃料喷 射阀 53 向进气口 22 喷射燃料。燃料喷射阀 53 利用控制器 70 进行控制。另外， 如果将进 气阀 23 打开， 则喷射的燃料与进气通路 2 的空气一起向缸内 10 流入。
在发动机 1 的排气通路 3 中， 设置歧管催化剂 31 以及地板下催化剂 32。歧管催化 剂 31 以及地板下催化剂 32， 是使包含在排气中的大气污染物质即碳氢化合物 (HC)、 一氧化 碳 (CO) 以及氮氧化物 (NOx) 与氧气彼此进行化学反应， 生成无害的水、 二氧化碳以及氮的 三元催化剂。 歧管催化剂 31 以及地板下催化剂 32， 同时去除在以理想空燃比为中心的较窄 的范围内产生的大气污染物质。在排气通路 3 中， 将排气阀 33 打开， 从缸内 10 进行排气。 另外， 排气通过歧管催化剂 31 以及地板下催化剂 32 而去除大气污染物质， 向大气中排出。
空气流量计 61 对吸入空气量进行检测。VTC 角度传感器 62， 对进气阀 23 的开阀 定时下的曲轴角度进行检测。曲轴角度传感器 63 对发动机旋转速度进行检测。O2 传感器 64 对在排气中包含的氧气进行检测。水温传感器 65 对发动机水温进行检测。加速器位置传感器 66 对加速踏板 35 的踏入量进行检测。
控制器 70 基于上述检测信号， 对燃料喷射阀 53、 火花塞 12、 进气节气门 51( 节气 门电动机 52)、 以及 VTC 机构 40 进行控制。控制器 70 由具有中央运算装置 (CPU)、 只读存 储器 (ROM)、 随机存储器 (RAM) 以及输入输出接口 (I/O 接口 ) 的微型计算机构成。也可以 使控制器 70 由多个微型计算机构成。
另外， 本发明人着眼于， 因将进气阀 23 和排气阀 33 同时打开的重叠量而产生的 排气的返吹， 对冷起动时的燃料喷射造成的影响。如果存在重叠量， 则在将进气阀 23 打开 时， 会产生缸内 10 的排气向进气口 22 流动的返吹。另外， 如果在发动机 1 的起动时等低旋 转· 低负载时存在重叠量， 则在将进气阀 23 打开前向进气口 22 喷射的燃料的一部分， 由于 返吹而不向缸内 10 流动， 会附着在进气口 22 的内壁面上。另外， 当前， 存在在发动机 1 的 冷起动时， 控制使得不设置重叠量的技术。但是， 本发明人发现 ： 在冷起动时， 在进气阀 23 达到可以将燃料气化的温度为止的期间， 不是为了防止燃料向进气口 22 的内壁面附着而 不产生返吹， 而是相反地利用返吹， 促进燃料的气化， 这样可以有效地使未燃尽碳氢化合物 HC 减少。
将这种关系在图 2 中表示。图 2 是随着重叠量的不同， 燃料喷射定时与未燃尽碳 氢化合物 HC 的浓度之间的关系图。图 2(A) 是表示冷起动时的各进气阀开阀定时的燃料喷 射定时与未燃尽碳氢化合物 HC 的浓度之间的倾向的图。图 2(B-1) ～图 2(B-3) 是表示各 重叠量的最佳喷射结束定时的图。 说明图 2(A)。在发动机的冷却水温为零下的情况下， 将排气阀闭阀定时 EVC 设为 一定， 使进气阀开阀定时 IVO 为提前角， 设置重叠量。曲线图中， 纵轴表示未燃尽碳氢化合 物 HC 的浓度， 横轴表示燃料的喷射结束角度。另外， 针对各重叠量， 将燃料的喷射结束角度 下的未燃尽碳氢化合物 HC 的浓度连成曲线， 形成折线曲线图。重叠量通过 VTC 机构 40 设 置。图中所示的 VTC 角度， 是通过 VTC 机构 40 使开阀定时 IVO 为提前角的角度。VTC 角度 为 0 度、 15 度、 20 度以及 30 度。VTC 角度为 0 度时， 处于不使 VTC 机构 40 动作的状态。VTC 角度为 0 度时， 进气阀开阀定时 IVO 设定为从排气阀闭阀定时 EVC 向滞后角侧滞后 2 度。 因 此， 在例如 VTC 角度为 15 度时， 利用 VTC 机构 40 实现的进气阀开阀定时 IVO 的提前角量为 15 度， 但重叠量为 13 度。另外， 图中所示的箭头表示进气阀开阀定时 IVO， 被圆圈包围的曲 线点， 表示未燃尽碳氢化合物 HC 的浓度最低的燃料喷射结束定时。在 VTC 角度为 0 时， 未 燃尽碳氢化合物 HC 的浓度最低的燃料喷射结束定时为角度 A。另外， 在 VTC 角度为 15 度、 20 度以及 30 度时， 未燃尽碳氢化合物 HC 的浓度最低的燃料喷射结束定时， 分别为角度 B、 角度 C 以及角度 D。
在随着 VTC 角度的不同观察未燃尽碳氢化合物 HC 的浓度变化的情况下， 如果在 VTC 角度为 0 度时， 在进气阀开阀定时 IVO 后设定燃料的喷射结束定时， 则未燃尽碳氢化合 物 HC 的浓度最低。 另外， VTC 角度越大， 越将燃料的喷射结束定时设定为相对于进气阀开阀 定时 IVO 提前。这样， 未燃尽碳氢化合物 HC 的浓度最低。另外， 显而易见， 与 VTC 角度为 0 度时相比， 存在 VTC 角度可以使未燃尽碳氢化合物 HC 的浓度减少。可以认为其原因是， 由 于排气的返吹为高温， 所以促进向进气口 22 喷射的燃料的气化。由此可知， 向进气口 22 流 动的排气的返吹， 可以有效地使未燃尽碳氢化合物 HC 减少。
另外， 如图 2(B-1) ～图 2(B-3) 所示， 可以与重叠量对应地， 将燃料的最佳喷射结
束定时大致地分为 3 种样式。图 2(B-1) 中重叠量为零或者负值。此时没有返吹。此时， 将 燃料的喷射结束定时设定在进气阀开阀定时 IVO 后而喷射燃料。通过该进气行程喷射， 减 少燃料向进气口、 进气阀的附着， 由此减少未燃尽碳氢化合物的排出。另外， 图 2(B-2) 中重 叠量小。此时， 即使有返吹量， 量也很少。此时， 将燃料的喷射结束定时设定在与进气阀开 阀定时 IVO 大致相同的定时， 或者在进气阀开阀定时 IVO 的稍后喷射燃料。由此， 通过利用 进气的吸入效应将燃料高效地雾化， 同时吸入气缸内， 从而可以减少未燃尽碳氢化合物的 排出。图 2(B-3) 中重叠量大。此时， 返吹量多。此时， 将燃料的喷射结束定时设定在进气 阀开阀定时 IVO 前而喷射燃料。由于返吹的影响较大， 所以通过减少返吹， 减少未燃尽碳氢 化合物的排出。
在图 2 的情况下， 成为返吹量少或多的临界值的重叠量， 位于零至 13 度之间。重 叠量的临界值随着发动机的不同而不同。在成为临界值的重叠量时， 进气阀开阀定时 IVO 与燃料的最佳喷射结束定时一致。另外， 进气阀开阀定时 IVO 相对于临界的滞后角量或者 提前角量越大， 进气阀开阀定时 IVO 与燃料的最佳喷射结束定时之间的定时差越大。由此， 如果与重叠量对应地设定燃料的喷射结束定时， 则成为未燃尽碳氢化合物 HC 的减少效果 最佳的燃料喷射定时。 下面， 参照图 3， 具体地说明对上述的控制。图 3 是说明本实施方式的燃料喷射控 制装置的动作的流程图。
在步骤 S 1 中， 控制器 70 利用水温传感器 65 对发动机的冷却水温 Tw 进行检测。 另外， 在发动机 1 冷起动的情况下或者发动机 1 的冷却水温从起动时开始上升的温度 ΔTw 与规定值相比较低的情况下， 使处理进入步骤 S2。在此以外的情况下， 不执行本控制， 而成 为通常的燃料喷射控制。 在这里， 所谓规定值， 是指从起动时至进气阀成为可以将燃料气化 的温度之前， 发动机 1 的冷却水温所上升的温度。
在步骤 S2 中， 控制器 70 判定进气阀 23 的开阀控制动作条件是否成立。可以根据 VTC 机构 40 的油压控制机构 43 的油压状态进行该判定。如果油压大于或等于可以使 VTC 机构 40 动作的值， 则进气阀 23 的开阀控制动作条件成立。另外， 在可以进行 VTC 动作的情 况下， 使处理进入步骤 S3。在不能进行 VTC 动作的情况下， 使处理进入步骤 S7。
在步骤 S3 中， 控制器 70 推定返吹量。返吹受重叠量的大小影响。另外， 也受发动 机 1 的运转状态影响。 因此， 将与它们之间的关系作为对应图预先存储在 ROM 中。 重叠量可 以通过进气阀 23 以及排气阀 33 的开闭控制进行检测。另外， 基于该对应图， 推定返吹量。
在步骤 S4 中， 控制器 70 判定推定的返吹量是否与规定量相比较多。规定量如上 述所示， 根据未燃尽碳氢化合物 HC 的减少效果最高的燃料喷射结束定时与进气阀开阀定 时 IVO 一致时的重叠量而求出。另外， 在返吹量与规定量相比较多的情况下， 使处理进入步 骤 S51。在返吹量小于或等于规定量的情况下， 使处理进入步骤 S61。
在步骤 S51 中， 控制器 70 计算燃料的喷射结束定时相对于进气阀开阀定时 IVO 的 提前角量 A。提前角量 A 与重叠量对应地根据对应图求出。对应图的详细内容在后面记述。
在步骤 S52 中， 控制器 70 以与进气阀开阀定时 IVO 相比的提前角量 A， 对燃料的喷 射结束定时进行提前角校正。
在步骤 S61 中， 控制器 70 计算燃料的喷射结束定时相对于进气阀开阀定时 IVO 的 滞后角量 B。滞后角量 B 与提前角量 A 相同地， 与重叠量对应地根据对应图求出。对应图的
详细内容在后面记述。
在步骤 S62 中， 控制器 70 以与进气阀开阀定时 IVO 相比的滞后角量 B， 对燃料的喷 射结束定时进行滞后角校正。
在步骤 S7 中， 控制器 70 将燃料的喷射结束定时设定在进气阀开阀定时 IVO 后。 此 时， 重叠量为零或者负值。燃料的喷射结束定时， 根据步骤 S51 或步骤 S61 中使用的对应图 求出即可。
下面， 参照图 4， 说明与重叠量对应地计算燃料喷射结束定时的与进气阀开阀定时 IVO 相比的提前角量 A 或者滞后角量 B 的本实施方式的对应图。图 4 是表示返吹量 ( 重叠 量 ) 与燃料的喷射结束定时之间的关系的图。图 4(A) 是以曲轴角度表示相对于重叠量的 燃料喷射结束定时的图。图 4(B) 是使图 4(A) 容易理解而表示相对于重叠量的燃料喷射结 束定时与进气阀开阀定时 IVO 相比的校正量的图。重叠量的单位也为曲轴角度。
在本实施方式中， 在返吹的影响较小的情况下， 燃料的喷射结束定时与重叠量对 应地， 大致一定地变化。燃料的喷射结束定时， 不取决于进气阀的开阀定时 IVO 和排气阀的 闭阀定时 EVC 的间隔， 而设为从进气阀的开阀定时 IVO 开始大致一定曲轴角度后。在返吹 的影响较大的情况下， 燃料的喷射结束定时也与重叠量对应地， 大致一定的变化。 燃料的喷 射结束定时， 不取决于进气阀的开阀定时 IVO 和排气阀的闭阀定时 EVC 的间隔， 而设为从进 气阀的开阀定时 IVO 开始大致一定曲轴角度前。另外， 对于返吹的影响从小变大的转换期 间， 燃料的喷射结束定时也与重叠量对应地大致一定地变化。在这里， 将进气阀开阀定时 IVO 与排气阀闭阀定时 EVC 一致时设为点 A， 将可靠地判断为返吹的影响较小的最大重叠量 处设为点 B， 将进气阀开阀定时 IVO 与燃料的喷射结束定时一致时设为点 C， 将可靠地判断 为返吹的影响较大的最小重叠量处设为点 D。另外， 图 4(B) 以燃料的喷射结束定时与进气 阀开阀定时 IVO 之间的定时差， 表示燃料的喷射结束定时。在至返吹的影响较小的点 B 的 重叠量为止， 相对于进气阀开阀定时 IVO， 滞后角量 B 一定。在大于或等于返吹的影响较大 的点 D 的重叠量时， 相对于进气阀开阀定时 IVO， 提前角量 A 一定。另外， 从点 B 至点 D 为 止， 与重叠量对应地， 逐渐地使校正量变化。从点 B 至点 C， 进行向滞后角侧的校正。在点 C 处， 校正量为零。从点 C 至点 D 为止， 进行向提前角侧的校正。基于该对应图， 根据重叠量， 可以计算燃料的喷射结束定时与进气阀开阀定时 IVO 相比的提前角量 A 或者滞后角量 B 即 可。
图 5 是说明本实施方式的燃料喷射控制的时序图。此外， 为了使与流程图之间的 对应关系容易理解， 标注步骤编号 S 而一并记载。
将发动机 1 起动， 至时刻 t0 为止， 不使 VTC 机构 40 动作 ( 图 5(A) ； S1 → S2， 否 )， 重叠量为负并一定 ( 图 5(B))。 此时， 燃料的喷射结束定时相对于进气阀开阀定时 IVO 以滞 后角量 B 设定在滞后角侧 ( 图 5(C) ； S7)。
经过时刻 t0， 如果 VTC 机构 40 动作 ( 图 5(A) ； S1 → S2， 是 )， 则 VTC 机构 40 使进 气阀开阀定时 IVO 成为提前角， 直至目标重叠量为止 ( 图 5(B))。 目标重叠量随着发动机的 负载以及转速而变化。 另外， 根据重叠量推定返吹量 (S3)。 在本实施方式中， 重叠量与返吹 量成正比。
从时刻 t0 至时刻 t2 为止， 重叠量以时刻 t1 为界从负变为正， 但返吹量与规定量 相比较少 ( 图 5(B) ； S4， 否 )。此时， 燃料的喷射结束定时， 以与进气阀开阀定时 IVO 相比的滞后角量 B， 设定在滞后角侧 ( 图 5(C) ； S61 → S62)。滞后角量 B 一定。
从时刻 t2 至时刻 t3 为止， 重叠量继续向正向增加， 而且返吹量与规定量相比较小 ( 图 5(B) ； S4， 否 )。此时， 燃料的喷射结束定时， 以与进气阀开阀定时 IVO 相比的滞后角量 B， 设定在滞后角侧 ( 图 5(C) ； S61 → S62)。滞后角量 B 逐渐地接近零而变化。另外， 在时 刻 t3 时， 燃料的喷射结束定时与进气阀开阀定时 IVO 一致 ( 图 5(C))。
如果经过时刻 t3， 则重叠量超过规定量， 返吹量与规定量相比变多 ( 图 5(B) ； S4， 是 )。另外， 从时刻 t3 至时刻 t4 为止， 返吹量逐渐地变多， 在时刻 t4， 成为充分地得到未燃 尽碳氢化合物 HC 的减少效果的返吹量。此时， 燃料的喷射结束定时， 以与进气阀开阀定时 IVO 相比的提前角量 A， 设定在提前角侧 ( 图 5(C) ； S51 → S52)。提前角量 A， 从时刻 t3 至 时刻 t4 为止， 与返吹量对应地逐渐增加。
从时刻 t4 至时刻 t5 为止， 重叠量继续增加。 另外， 在时刻 t5 达到目标重叠量 ( 图 5(B))。此时， 燃料的喷射结束定时， 以与进气阀开阀定时 IVO 相比的提前角量 A， 设定在提 前角侧 ( 图 5(C) ； S51 → S52)。提前角量 A 一定 ( 图 5(C))。
根据本实施方式， 从冷起动时至进气阀 23 的温度上升到可以将燃料气化的温度 为止， 利用排气的返吹， 控制燃料喷射定时。 在向进气口 22 喷射燃料时， 利用面向燃烧室 10 的进气阀 23 为高温这一点， 向进气阀 23 喷射燃料。另外， 燃料利用进气阀 23 的热量而气 化。但是， 由于在冷起动时， 进气阀 23 不为高温， 所以燃料不被气化， 而附着在进气口 22 的 内壁面上。因此， 着眼于流过进气口 22 的排气的返吹为高温这一点， 现有技术担心在冷起 动时与燃料之间的冲突， 而控制进气阀开阀定时 IVO， 以不产生返吹， 与之相反， 本发明相对 于进气阀开阀定时 IVO， 对燃料的喷射结束定时进行控制， 以利用返吹。 由此， 与现有技术相 比， 可以大幅度地减少未燃尽碳氢化合物 HC。
另外， 由于本发明利用返吹量使未燃尽碳氢化合物 HC 减少， 所以与返吹量对应地 变更燃料的喷射结束定时。 在这里， 由于返吹量是根据重叠量推定的， 所以不必花费另外的 传感器等成本， 可以容易地推定返吹量。
在返吹量与规定量相比较多的情况下， 控制为在与进气阀开阀定时 IVO 相比的提 前角侧喷射燃料。由此， 在进气阀开阀定时 IVO 后， 通过向进气口 22 流动来的返吹， 将喷射 的燃料气化。然后， 将气化的燃料吸入缸内 10。由此， 利用返吹量， 可以减少进气口 22 的内 壁面上的未燃尽碳氢化合物 HC。
在返吹量不存在或者小于或等于规定量的情况下， 控制为在与进气阀开阀定时 IVO 相比的滞后角侧喷射燃料。 由此， 由于在进气阀 23 打开的状态下喷射燃料， 所以可以将 燃料直接吸入缸内 10。由此， 可以减少进气口 22 的内壁面上的未燃尽碳氢化合物 HC。
如上述所示， 与返吹量对应地， 使燃料的喷射结束定时相对于进气阀开阀定时 IVO 为提前角或者滞后角。将喷射结束定时的校正量 ( 提前角量或者滞后角量 ) 制成对应图， 根据返吹量计算。返吹量根据重叠量推定。在本实施方式中， 如果从对应图中读取与重叠 量 ( 返吹量 ) 对应的喷射结束定时的校正量， 则可以设定适当的燃料喷射结束定时。另外， 从发动机 1 的冷起动时至进气阀 23 的温度成为可以将燃料气化的温度为止， 发动机 1 可以 持续未燃尽碳氢化合物 HC 的减少效果高的燃料喷射定时控制。由此， 发动机 1 的燃料消耗 效率提高。
( 第 2 实施方式 )第 2 实施方式是在第 1 实施方式的 VTC 机构 40 的基础上， 具有与进气阀 23 的动 作角对应地使升程量可变的升程动作角可变机构 110 的情况下的燃料喷射控制。
图 6 是在本发明的第 2 实施方式中， 对进气阀 23 的开闭定时进行控制的可变动阀 装置 100 的斜视图。在图 6 中， 仅简略地图示出与 1 个气缸对应的一对进气阀 23 及其关联 部件。可变动阀装置 100 具有 VTC 机构 40、 升程动作角可变机构 110。此外， 以下对于实现 与上述内容相同的功能的部分， 标注相同的标号， 适当省略重复的说明。
首先， 说明升程动作角可变机构 110 的结构。
在进气阀 23 的上方， 设置向气缸排列方向延伸的凸轮轴 41。凸轮轴 41， 经由设置 在一端部上的凸轮链轮 42 等， 利用未图示的传动带或链条与曲轴连接， 与曲轴联动地绕轴 旋转。
在凸轮轴 41 上， 针对每个气缸， 各安装一对摆动凸轮 112， 其可以相对于凸轮轴 41 自由旋转。对于其作用， 在后面详细记述， 该摆动凸轮 112 以凸轮轴 41 为中心， 以规定的旋 转范围摆动 ( 上下移动 )， 由此， 对位于其下方的阀门挺杆 113 进行按压， 使进气阀 23 向下 方发生升程。此外， 一对摆动凸轮 112 之间利用圆筒等， 以相同相位固定。
在凸轮轴 41 上， 一体形成圆筒状的凸轮 41a。凸轮 41a 固定在从摆动凸轮 112 沿 轴向以规定的距离分离的位置上。另外， 连杆臂 115 的基端， 可自由旋转地与凸轮 41a 的外 周面嵌合。 在凸轮轴 41 的斜上方， 控制轴 116 与凸轮轴 41 平行地向气缸排列方向延伸， 可自 由旋转地被支撑。
在控制轴 116 的一端部上， 设置升程量控制致动器 130， 其使控制轴 116 在规定旋 转角度范围内旋转。 升程量控制致动器 130， 基于来自对发动机 1 的运转状态进行检测的控 制器 70 的控制信号， 而实施控制。
在控制轴 116 上， 一体形成控制凸轮 117。摇臂 118 可自由旋转地与控制凸轮 117 的外周面嵌合。摇臂 118 以控制凸轮 117 的轴心为支点进行摆动。
此外， 摇臂 118 成为以支撑在控制凸轮 117 上的中央基端部 118a 为中心， 与轴向 垂直地向左右方向延伸的形状。
摇臂 118 的一端部和连杆臂 115 的凸出端 115b， 以摇臂 118 位于上方的方式， 通过 插入两者中的连结销 119 连结。
摇臂 118 的另一端部和连杆部件 120 的一端部， 通过插入两者中的连结销 121 连 结。
连杆部件 120 的另一端部和摆动凸轮 112， 通过插入两者中的连结销 122， 以摆动 凸轮 112 位于摇臂 118 的下方的方式连结。
下面， 说明升程动作角可变机构 110 的作用。
图 7 是升程动作角可变机构 110 的驱动轴方向视图。图 7(A) 是表示进气阀 23 的 零升程时的摆动凸轮 112 的最小摆动时以及最大摆动时的位置的图。图 7(B) 是表示进气 阀 23 的全升程时的摆动凸轮 112 的最小摆动时以及最大摆动时的位置的图。
在这里， 所谓进气阀 23 的零升程时， 是指进气阀 23 不产生升程的情况 ( 即， 进气 阀的升程量为零 )。 另外， 所谓进气阀 23 的全升程时， 是指进气阀 23 为最大升程量的情况。
如图 7(A) 所示， 在控制凸轮 117 的中心 P1 位于控制轴 116 的轴心 P2 的上方， 控
制凸轮的厚壁部 117a 相对于控制轴 116 位于上方时， 摇臂 118 作为整体位于上方， 成为将 摆动凸轮 112 的端部 112a 相对地向上方提升的状态。即， 作为摆动凸轮 112 的初始位置， 凸轮面 112b 向远离阀门挺杆 113 的方向倾斜 ( 参照图 7(A) 的左侧 )。因此， 在伴随着驱 动轴 41 的旋转， 摆动凸轮 112 进行摆动时， 基圆面 112c 较长， 持续与阀门挺杆 113 接触， 凸 轮面 112b 与阀门挺杆 113 接触的期间变短。因此， 进气阀 23 的最大升程量变小 ( 参照图 7(A) 的右侧 )。另外， 从进气阀 23 的开阀定时至闭阀定时为止的曲轴角度区间， 即进气阀 23 的动作角也缩小。
另一方面， 如图 7(B) 所示， 在控制凸轮 117 的中心 P1 位于控制轴 116 的轴心 P2 的下方， 控制凸轮的厚壁部 117a 相对于控制轴 116 位于下方的情况下， 摇臂 118 作为整体 位于下方， 成为将摆动凸轮 112 的端部 112a 相对地向下方按压的状态。即， 作为摆动凸轮 112 的初始位置， 凸轮面 112b 向接近阀门挺杆 113 的方向倾斜 ( 参照图 7(B) 的左侧 )。因 此， 在伴随着驱动轴 41 的旋转， 摆动凸轮 112 进行摆动时， 与阀门挺杆 113 接触的部位从基 圆面 112c 向凸轮面 112b 迅速移动。因此， 进气阀 23 的最大升程量变大 ( 参照图 7(B) 的 右侧 )。另外， 进气阀 23 的动作角也扩大。
图 8 是说明可变动阀装置 100 的作用的图。 首先， 由于可以使参照图 7 说明的控制凸轮 117 的初始位置连续地变化， 所以与此 相伴， 进气阀 23 的阀升程特性连续地变化。即， 如图 8 的实线所示， 可变动阀装置 100 利用 升程动作角可变机构 110， 可以使进气阀 23 的升程量以及动作角， 两者同时连续地扩大、 缩 小。虽然取决于各部分的设计， 但伴随着例如进气阀 23 的升程量以及动作角的大小变化， 进气阀 23 的开阀定时和闭阀定时大致对称地变化。
另外， 如图 8 的虚线所示， 可变动阀装置 100 可以利用 VTC 机构 40， 使升程中心角 提前或者滞后。
如上述所示， 通过将升程动作角可变机构 110 与 VTC 机构 40 组合， 由此， 可变动阀 装置 100 可以在任意的曲轴角度位置使进气阀 23 开闭， 可以将进气阀 23 的开阀定时设定 为任意的定时。即， 可以任意地设定进气阀 23 的阀定时。
在本实施方式中， 除了第 1 实施方式的控制以外， 在返吹量不存在或者与规定量 相比较少的情况下， 考虑向缸内 10 的吸入而对燃料的喷射结束定时进行控制。
吸入是在进气阀打开时， 相对于进气通路 2 的压力， 缸内 10 的压力充分小的情况 下产生的。具体地说， 如果从排气行程至进气行程的过程中， 活塞 13 经过上止点 TDC 而下 降， 则缸内容积逐渐地增加。此时， 如果进气阀 23 关闭， 则缸内压力下降。另外， 如果进气 阀 23 打开， 则进气通路 2 的空气被强有力地吸入缸内 10。吸入是在即使经过上止点 TDC 进 气阀 23 也没有打开的状态， 即负重叠量较大的情况下产生的。
本实施方式具有升程动作角可变机构 110， 其可以使进气阀 23 的升程量以及动作 角， 两者同时连续地放大、 缩小。越将进气阀 23 设置为小动作角， 负重叠量越大。并且， 成 为上述压力关系而产生吸入。而且， 此时进气阀 23 的阀升程也变低。另外， 如果阀升程较 低， 则吸入的流速较快。由此， 动作角越小越产生吸入， 吸入速度较快。
图 9 是本实施方式中随着吸入速度的不同， 燃料喷射定时与未燃尽碳氢化合物 HC 的浓度之间的关系图。 图 9(A) 是表示与动作角对应的燃料最佳喷射结束定时的图。 图 9(B) 是表示燃料喷射结束定时与进气阀开阀定时 IVO 相比的滞后角量 C 与动作角之间的关系的
图。 如图 9(A) 所示， 如果动作角变小， 则负重叠量变大， 进气阀开阀定时 IVO 远离上止 点 TDC。 另外， 动作角越小， 相对于进气阀开阀定时 IVO 滞后的燃料喷射结束定时， 越可以有 效地减少未燃尽碳氢化合物 HC 的浓度。此时， 在图 9(B) 中， 将燃料喷射结束定时与进气阀 开阀定时 IVO 相比的滞后角量设为 C， 与动作角对应地连成曲线。
在这里， 推定为动作角越小越产生吸入， 吸入速度较快。另外， 如图 9(B) 所示， 在 吸入速度与规定值相比较快的情况下， 与吸入速度对应地， 使燃料喷射结束定时相对于进 气阀开阀定时 IVO 滞后。即， 由于动作角越小越受到吸入的影响， 所以喷射结束定时被设定 为使得燃料混入吸入的气流中。此时， 吸入速度越快， 滞后角量 C 变得越大。在吸入速度 小于或等于规定值的情况下， 使燃料喷射结束定时从进气阀开阀定时 IVO 成为一定的滞后 角。另外， 如果无法得到吸入效应， 则也可以进行在第 1 实施方式中返吹量小于或等于规定 量的情况下实施的控制 (S61 → S62)。
下面， 参照图 10， 具体地说明对上述的控制。图 10 是说明本实施方式的燃料喷射 控制装置的动作的流程图。说明本实施方式特有的控制、 即步骤 S81 ～步骤 S86。其他与第 1 实施方式相同。
在排气的返吹量不存在或者与规定量相比较少的情况下， 即重叠量为负或者较小 的情况下 (S4， 否 )， 使处理进入步骤 S81。
在步骤 S81 中， 控制器 70 推定向缸内的吸入速度。吸入速度是根据进气阀 23 的 动作角推定的。进气阀 23 的动作角， 可以基于来自控制器 70 的动作角目标值， 或者， 由未 图示的公知的传感器检测出的实际动作角， 而进行检测。 吸入速度在越是小动作角时越快。 另外， 也可以根据进气阀开阀定时 IVO 的缸内压力与进气压力之间的压力差而进行推定。 吸入速度， 在进气阀开阀定时 IVO 的缸内压力与进气压力相比非常小的情况下较快。
在步骤 S82 中， 控制器 70 判定吸入速度是否与规定值相比较快。规定值随着发动 机的不同而变化， 其是吸入是否对最佳的燃料喷射结束定时造成影响的临界值。 另外， 在吸 入速度与规定值相比较快的情况下， 使处理进入步骤 S83。在此以外的情况下， 使处理进入 步骤 S85。
在步骤 S83 中， 控制器 70 计算燃料喷射结束定时与进气阀开阀定时 IVO 相比的滞 后角量 C。吸入速度与滞后角量 C 之间的关系， 如图 9(B) 所示预先被制成对应图。
在步骤 S84 中， 控制器 70 以与进气阀开阀定时 IVO 相比滞后角量 C， 向后对燃料喷 射结束定时进行滞后角校正。
在步骤 S85 中， 控制器 70 与步骤 S83 相同地， 计算燃料喷射结束定时的与进气阀 开阀定时 IVO 相比的滞后角量 C。
在步骤 S86 中， 控制器 70 以与进气阀开阀定时 IVO 相比滞后角量 C， 向后对燃料喷 射结束定时进行滞后角校正。
图 11 是说明本实施方式的燃料喷射控制的时序图。此外， 为了使与流程图之间的 对应关系容易理解， 标注步骤编号 S 而一并记载。
在时刻 t0 将发动机冷起动， 直至时刻 t1 为止， 为怠速中 ( 图 11(A)(B)(F))。 此时， 将进气阀 23 设为小动作角·小升程， 使重叠量在负侧较大 ( 图 11(C)(D))。在此情况下， 不产生排气的返吹 (S4， 否 )， 产生向缸内流动的较快的吸入 (S81 → S82， 是 )。由此， 为了
通过在流速较快的向缸内的吸入中混入燃料， 而促进燃料的气化， 以与进气阀开阀定时 IVO 相比的滞后角量 C， 向后对燃料喷射结束定时进行滞后角校正 (S83 → S84)。
从时刻 t1 至时刻 t2 为止， 车辆逐渐地加速， 发动机的转速增加 ( 图 11(A)(B))。 此时， 由于使进气阀 23 从小动作角· 小升程逐渐地增加动作角· 升程量， 所以重叠量 虽然还处于负向， 但负量减小 ( 图 11(C)(D))。由于在此情况下， 还可以得到吸入效应 (S4 → S81 → S82， 是 )， 所以以与进气阀开阀定时 IVO 相比的滞后角量 C， 向后对燃料喷射 结束定时进行滞后角校正 (S83 → S84)。
从时刻 t2 至时刻 t3 为止， 发动机的转速进一步增加 ( 图 11(A))。另外， 将进气阀 23 向大动作角·大升程变更， 使进气阀开阀定时 IVO 提前 ( 图 11(E))。在时刻 t3， 进气阀 开阀定时 IVO 与 EVC 重叠， 重叠量为零 ( 图 11(D))。此时， 由于重叠量为负， 所以不产生排 气的返吹， 也不产生吸入 (S4 → S81 → S82， 否 )， 因此， 以与进气阀开阀定时 IVO 相比的滞后 角量 C， 向后对燃料喷射结束定时进行滞后角校正 (S85 → S86)。该期间， 是从得到吸入效 应的状态向得到返吹效应的状态转换的期间。 另外， 在前者的情况下， 相对于进气阀开阀定 时 IVO 进行滞后角校正， 与此相对， 后者为提前角校正。由此， 燃料喷射结束定时的与进气 阀开阀定时 IVO 相比的滞后角量 C， 从时刻 t2 的状态逐渐地减少， 直至变为零 ( 图 11(E))。
从时刻 t3 至时刻 t4 为止， 车辆处于行驶状态 ( 图 11(A)(B))。此时， 由于将进气 阀 23 设为大动作角· 大升程， 所以向正向产生重叠量 ( 图 11(C)(D))。由此， 产生排气的返 吹， 由于可以得到返吹效应， 所以以与进气阀开阀定时 IVO 相比的提前角量 A， 向前对燃料 喷射结束定时进行提前角校正 (S4 → S51 → S52)。
从时刻 t4 至时刻 t5， 由于发动机的状态与从时刻 t2 至时刻 t3 时相同， 所以进行 相同的控制。
从时刻 t5 至时刻 t6， 由于发动机的状态与从时刻 t1 至时刻 t2 时相同， 所以进行 相同的控制。
从时刻 t6 至时刻 t7， 由于发动机的状态与从时刻 t0 至时刻 t1 时相同， 所以进行 相同的控制。
在时刻 t7， 发动机水温为控制结束水温。另外， 由于进气阀 23 可以将向进气口 22 喷射的燃料气化， 所以不进行本控制而逐渐地向通常的燃料喷射控制转换。
根据本实施方式， 在可以使进气阀 23 的动作角以及升程量同时可变的情况下， 还 考虑向缸内的吸入。由于不仅是排气的返吹， 还考虑取决于吸入速度的未燃尽碳氢化合物 HC 的减少效果， 而对燃料喷射定时进行控制， 所以使减少未燃尽碳氢化合物 HC 的效果提 高。
本发明并不限定于以上说明的实施方式， 在其技术思想的范围内， 可以进行各种 变形或变更， 显而易见， 这些也包含在本发明的技术范围中。
例如， 在实施方式中， 根据重叠量推定返吹量， 但不限于此。 对于返吹量， 也可以在 进气口设置用于检测气体流动或温度等的传感器而进行推定。另外， 对于表示燃料喷射结 束定时相对于进气阀开阀定时 IVO 的校正量的对应图， 在本实施方式中， 使用在大于或等 于以及小于规定的重叠量的情况下使提前角量 A 以及滞后角量 B 一定的对应图， 但不限于 此。 也可以使用与重叠量对应地随时改变提前角量 A 以及滞后角量 B 的对应图。 另外， 在第 2 实施方式中， 升程动作角可变机构使升程量以及动作角联动地可变， 但也可以采用仅使升程量可变的类型。另外， 考虑吸入而使燃料喷射结束定时相对于进气阀开阀定时 IVO 滞后， 但不限于此。也可以按照发动机的规格， 吸入相对于进气阀开阀定时 IVO 提前。如果吸入 速度非常快， 则进气阀内部的燃料附着， 也随着吸入的流动而向缸内流入。