專利名稱：四沖程預混壓縮點火式內(nèi)燃機的控制裝置和控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于四沖程預混壓縮點火式內(nèi)燃機的控制裝置和控制方法，所述內(nèi)燃機在發(fā)動機高負荷運行時具有高燃料效率。
背景技術：
預混壓縮點火模式作為內(nèi)燃機的常規(guī)運行模式是公知的。預混壓縮點火模式中，燃燒室中產(chǎn)生的燃料-空氣進氣被壓縮，使得燃料-空氣進氣自動點火，并在極短的時間內(nèi)發(fā)生燃燒。該模式中，已燃燒氣體通常加到燃料-空氣進氣中以提高燃料-空氣進氣的溫度。
日本專利申請公布No.JP-A-264319說明了一種控制裝置，其在排氣行程中，通過打開排氣門將已燃燒氣體從燃燒室排放到排氣口，然后在進氣行程中，通過重新打開排氣門將已燃燒氣體再次引入燃燒室。
當發(fā)動機所需的輸出增加(亦即，發(fā)動機負荷增加)時，燃燒所需的空氣量增加。上述控制裝置固定進氣行程中排氣門重新打開的正時(亦即，排氣門重開正時)。當發(fā)動機上的負荷低時，通過在該固定的正時重新打開排氣門，燃燒所需的已燃燒氣體量被引入燃燒室。當所需的輸出增加時，所述控制裝置減小排氣門在進氣行程期間重新打開時的升程，并減小排氣口的截面面積，所述已燃燒氣體通過所述排氣口引入燃燒室。從而當所需的輸出增加時，引入燃燒室的已燃燒氣體量減少。因此，當發(fā)動機上的負荷高時，有充足的空氣引入燃燒室。
所述控制裝置重新打開排氣門，以在大量空氣引入燃燒室之前將已燃燒氣體引入所述燃燒室。當燃燒室重新打開時，排氣口中已燃燒氣體的壓力極高。因此，即使排氣門的升程(或者排氣口的截面面積)減小，已燃燒氣體量也可能不會充分減少。換言之，當已燃燒氣體量需要充分減少時，排氣門的升程必須減小到極小的值。因此，當內(nèi)燃機上的負荷高時，有可能沒有充足的空氣量引入燃燒室。
如果所述排氣門的升程減小到極小的值，則由于從排氣口引入燃燒室的已燃燒氣體受到的阻力，泵送損失增加。因此，控制裝置難以在向燃燒室引入燃燒所需量的空氣的同時使內(nèi)燃機在高燃料效率下運行。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于四沖程預混壓縮點火式內(nèi)燃機的控制裝置和控制方法，所述內(nèi)燃機在發(fā)動機高負荷運行時具有高燃料效率。
按照本發(fā)明，采用了一種用于四沖程預混壓縮點火式內(nèi)燃機的控制裝置。
所述用于四沖程預混壓縮點火式內(nèi)燃機的控制裝置包括進氣門控制裝置和排氣門控制裝置。進氣門控制裝置在進氣門打開正時打開進氣門，使得進氣門至少在部分的進氣行程中是打開的，并在進氣門關閉正時關閉進氣門。排氣門控制裝置包括第一排氣門控制裝置和第二排氣門控制裝置。第一排氣門控制裝置在第一排氣門打開正時打開第一排氣門，使得第一排氣門在部分的排氣行程中是打開的，并且第一排氣門控制裝置在排氣上止點附近的第一排氣門關閉正時關閉第一排氣門。第二排氣門控制裝置在第二排氣門打開正時打開第二排氣門，所述第二排氣門打開正時相對于第一排氣門關閉正時和進氣門打開正時延遲，而相對于進氣門關閉正時提前。第二排氣門控制裝置還在第二排氣門關閉正時關閉排氣門。另外，當所述內(nèi)燃機上的負荷增加時，第二排氣門控制裝置延遲第二排氣門打開正時。
在該設置中，所述排氣門至少在部分排氣行程中是打開的。并且，所述進氣門至少在部分進氣行程中是打開的。因此，空氣被引入燃燒室。
此外，所述排氣門在第二排氣門打開正時重新打開。所述第二排氣門打開正時在所述已經(jīng)在部分排氣行程中打開的排氣門關閉之后。所述第二排氣門打開正時處于進氣門被打開的期間(亦即，進氣門打開期間)。從而，在排氣行程中從燃燒室排放到排氣口的已燃燒氣體，通過所述排氣口流回燃燒室。
在進氣行程中，從進氣門打開直到排氣門打開期間(亦即，從進氣門打開正時直到第二排氣門打開正時期間)，只有空氣被引入燃燒室。而且，在該設置中，當內(nèi)燃機上的負荷(亦即，所需的輸出)增加時，所述第二排氣門打開正時延遲。這就使得在上述期間引入燃燒室的空氣量增加，避免了需要將排氣門的升程減小到極小的值。結果，當所述內(nèi)燃機上的負荷增加時，內(nèi)燃機的運行具有高燃料效率。
在這種情況下，所述內(nèi)燃機可包括至少兩個進氣門。當所述內(nèi)燃機上的負荷低于預定閾值時，所述進氣門控制裝置可以僅打開和關閉所述至少兩個進氣門中的一個。
在該設置中，當所述內(nèi)燃機上的負荷低時，所述至少兩個進氣門僅有一個被打開。與所述至少兩個進氣門都被打開相比，這增加了空氣從進氣口流入燃燒室的流速。因此，所述燃料-空氣進氣和已燃燒氣體在燃燒室中得到劇烈的攪拌。這促進了熱量從已燃燒氣體傳輸?shù)饺剂?空氣進氣。從而，燃料-空氣進氣的溫度被可靠地提高。結果，燃料-空氣進氣可靠地進行自動點火。
在這種情況下，所述內(nèi)燃機可包括至少兩個排氣門。當所述內(nèi)燃機上的負荷低于預定閾值時，第一排氣門控制裝置可以打開和關閉所述至少兩個排氣門中的一個，并可相對于進氣門打開正時延遲第一排氣門關閉正時。當所述內(nèi)燃機上的負荷低于預定閾值時，進氣門控制裝置和第一排氣門控制裝置選擇一對進氣門和排氣門作為要打開和關閉的一對進氣門和排氣門，所述這對氣門之間的距離在全部進氣門和排氣門對之間的距離中是最長的。
通常，所述進氣門和排氣門兩者都在排氣上止點附近的重疊時期中是打開的。亦即，與上述構造中一樣，第一排氣門關閉正時相對于進氣門打開正時延遲。在重疊時期中，空氣在從進氣口流入燃燒室之后可能立即從所述燃燒室流出到排氣口(亦即，可能產(chǎn)生“漏氣(blow-by)”現(xiàn)象)。從進氣口流到排氣口的所述空氣降低了排氣口的壁面溫度以及排氣口中已燃燒氣體的溫度。
在該設置中，當一個進氣門和一個排氣門需要被打開和關閉時，所述控制裝置選擇一對進氣門和排氣門，所述氣門之間的距離在所有進氣門和排氣門對之間的距離中是最長的。亦即，所述這對氣門中進氣口的孔和排氣口的孔之間的路徑是最長的。這會減少空氣在從進氣口流入燃燒室之后立即從所述燃燒室流出到排氣口(亦即，產(chǎn)生“漏氣”現(xiàn)象)的可能性。結果，使得能夠防止排氣口中已燃燒氣體的溫度降低。
在這種情況下，當所述內(nèi)燃機上的負荷低于預定閾值時，進氣門控制裝置每過一預定周期就可切換被打開和關閉的進氣門，從一個進氣門切換到另一個進氣門。當所述內(nèi)燃機上的負荷低于預定閾值時，第一排氣門控制裝置每過所述預定周期就可切換被打開和關閉的排氣門，從一個排氣門切換到另一個排氣門。
在該設置中，當一個進氣門和一個排氣門需要被打開和關閉時，每過一預定周期，被打開和關閉的進氣門就被從一個進氣門切換到另一個進氣門。這會避免進氣門中只有一個被劇烈磨損、排氣門中只有一個被劇烈磨損、接觸所述各進氣門的構件(例如氣門座)中只有一個被劇烈磨損、接觸所述各排氣門的構件(例如氣門座)中只有一個被劇烈磨損、驅(qū)動所述各進氣門的所述構件只有一側被劇烈磨損或者驅(qū)動所述各排氣門的所述構件只有一側被劇烈磨損等情況。這會提高所述各個進氣門、排氣門和上述各構件的耐用性。
在這種情況下，第二排氣門控制裝置可以都打開和關閉所述兩個排氣門。
在該設置中，與只有一個排氣門被打開相比，能減小對于引入燃燒室的已燃燒氣體的阻力。這會減小由于將已燃燒氣體引入燃燒室所造成的損失，從而提高燃料效率。
在這種情況下，所述用于四沖程預混壓縮點火式內(nèi)燃機的控制裝置還可包括流量調(diào)節(jié)閥和調(diào)節(jié)閥控制裝置。所述流量調(diào)節(jié)閥設于包括排氣口的排氣通道中。所述流量調(diào)節(jié)閥中，調(diào)節(jié)其開度以改變所述排氣通道的截面面積，從而改變流過排氣通道的氣量。當所述內(nèi)燃機上的負荷降低時，所述調(diào)節(jié)閥控制設備控制流量調(diào)節(jié)閥以減小流量調(diào)節(jié)閥的開度。
在該設置中，當內(nèi)燃機上的負荷降低時(亦即當所需的輸出降低時)，所述流量調(diào)節(jié)閥的開度減小。不管例如排氣通道具有什么樣的形狀，這會增加排氣通道中(特別是排氣口中)已燃燒氣體的壓力，從而，通過在進氣行程中打開排氣門，將充足的已燃燒氣體引入燃燒室。結果，燃料-空氣進氣的溫度被更可靠地提高。因此，當所述內(nèi)燃機上的負荷低時(亦即，所需的輸出低時)，燃料-空氣進氣更可靠地進行自動點火。
將從隨后結合附圖對優(yōu)選實施例的說明中清楚本發(fā)明的上述以及其它目的和特征，其中圖1是顯示采用按照本發(fā)明第一實施例的控制裝置的系統(tǒng)的構造示意圖，所述控制裝置用于在四沖程點火模式下運行的內(nèi)燃機；圖2是顯示從圖1中燃燒室看到的所述燃燒室的氣缸蓋部分的底面的示意圖；圖3是顯示由圖1中電控單元的中央處理器(CPU)所執(zhí)行的程序的原理框圖；圖4是顯示圖1中電控單元的CPU所涉及的運行區(qū)域的映射的示圖；圖5是說明性示圖，其從概念上顯示當圖1中的內(nèi)燃機在低負荷點火模式下運行時，某一氣缸中的進氣門和排氣門的打開/關閉正時；圖6A～6C是示意性地顯示引入燃燒室的空氣和已燃燒氣體流中的變化的示圖；圖7是說明性示圖，其從概念上顯示當圖1中的內(nèi)燃機在中/高負荷點火模式下運行時，某一氣缸中的進氣門和排氣門的打開/關閉正時；圖8A和8B的示圖示意性地顯示在本發(fā)明第一實施例中的低負荷點火模式和中/高負荷點火模式下，進氣門和排氣門的升程隨著曲柄轉角的變化；以及圖9A和9B的示圖示意性地顯示在本發(fā)明第二實施例中的低負荷點火模式和中/高負荷點火模式下，進氣門和排氣門的升程隨著曲柄轉角的變化。
具體實施例方式
下面，將參看附圖對按照本發(fā)明的每個實施例的用于內(nèi)燃機的控制裝置進行說明。所述按照每個實施例的控制裝置用于在四沖程點火模式下運行的多氣缸內(nèi)燃機(本實施例中為四沖程發(fā)動機)。
在四沖程點火模式下，當曲軸轉動720度時完成四個行程。所述四個行程包括從排氣上止點(此后稱為“TDC”)到進氣下止點(此后稱為“BDC”)的進氣行程、從進氣BDC到壓縮TDC的壓縮行程、從壓縮TDC到膨脹BDC的膨脹行程、以及從膨脹BDC到排氣TDC的排氣行程。
圖1顯示其中采用了用于上述內(nèi)燃機的按照第一實施例的內(nèi)燃機的系統(tǒng)的示意性構造。盡管圖1僅顯示一個氣缸的剖面，但是另外的各個氣缸具有相同的構造。
所述內(nèi)燃機(此后簡稱為“發(fā)動機”)包括氣缸體部分20、氣缸蓋部分30、進氣系統(tǒng)40和排氣系統(tǒng)50。氣缸體部分20包括氣缸體、曲軸箱和油盤。氣缸蓋部分30固定在氣缸體部分20上?？諝馔ㄟ^進氣系統(tǒng)40提供到氣缸體部分20。已燃燒氣體通過排氣系統(tǒng)50從氣缸體部分20排放到車輛之外。
氣缸體部分20還包括氣缸21、活塞22、連桿23和曲軸24?；钊?2在氣缸21中進行往復運行?；钊?2的往復運動通過連桿23傳輸?shù)角S24上。結果使曲軸24發(fā)生轉動。氣缸21、活塞22的頂以及氣缸蓋部分30組成基本上為圓柱形的燃燒室25。
圖2顯示從所述燃燒室25看到的氣缸蓋部分30的底面(此后簡稱為“氣缸蓋表面”)。如圖1和圖2所示，氣缸蓋部分30包括連歌進氣口31a和31b；兩個進氣門32a和32b；電磁式進氣門驅(qū)動機構32c；兩個排氣口33a和33b；兩個排氣門34a和34b；電磁式排氣門驅(qū)動機構34c；火花塞35；點火器36；噴射器(燃料噴射閥)37；蓄能器37a；以及燃料泵37b。進氣口31a和31b連接到燃燒室25上。進氣門32a和32b分別打開/關閉進氣口31a和31b?？僧斪鬟M氣門驅(qū)動部分的進氣門驅(qū)動機構32c驅(qū)動所述兩個進氣門32a和32b。排氣口33a和33b連接到燃燒室25上。排氣門34a和34b分別打開/關閉排氣口33a和33b。可當作排氣門驅(qū)動部分的排氣門驅(qū)動機構34c驅(qū)動所述兩個排氣門34a和34b。包含點火線圈的點火器36產(chǎn)生高電壓并向火花塞35提供所述高電壓。噴射器37將燃料噴射到燃燒室25中。蓄能器37a以高壓向噴射器37提供燃料。燃料泵37b向蓄能器37a壓送燃料。進氣門驅(qū)動機構32c和排氣門驅(qū)動機構34c連接到驅(qū)動電路38上。
如圖2所示，進氣口31a和31b具有各自的圓孔。因此，在所述氣缸蓋表面中形成所述兩個圓孔。當使用包括氣缸2的中心軸的平面將氣缸蓋表面分成兩個部分時，進氣口31a和31b的所述孔的中心位于氣缸蓋表面的一個部分中。
排氣口33a和33b與進氣口31a和31b相似，具有各自的圓孔。因此，在所述氣缸蓋表面中形成所述兩個圓孔。排氣口33a的所述孔的中心位于氣缸蓋表面的所述另一部分中。排氣口33a的所述孔的中心也位于經(jīng)過進氣口31a的中心和氣缸21的所述中心軸的直線上。排氣口33b的所述孔的中心位于氣缸蓋表面的所述另一部分中。排氣口33b的所述孔的中心也位于經(jīng)過進氣口31b的中心和氣缸21的所述中心軸的直線上。
在該設置中，進氣門32a和排氣門34a之間的距離以及進氣門32b和排氣門34b之間的距離，長于進氣門32a和排氣門34b之間的距離以及進氣門32b和排氣門34a之間的距離。換言之，所述進氣門32a和排氣門34a對之間的距離以及所述進氣門32b和排氣門34b對之間的距離，在所有一個進氣門和一個排氣門組成的氣門對之間的距離中是最長的。
進氣門驅(qū)動機構32c根據(jù)來自驅(qū)動電路38的驅(qū)動信號驅(qū)動進氣門32a和32b。從而，每個進氣門32a和32b在極短的時間內(nèi)移動到預定的門打開位置或預定的門關閉位置。因此，當進氣門32a和32b打開時，所述進氣門32a和32b的升程基本上是不變的。進氣門32a和32b的升程僅僅在所述進氣門32a和32b發(fā)生移動的極短時間內(nèi)發(fā)生改變。
排氣門驅(qū)動機構34c根據(jù)來自驅(qū)動電路38的驅(qū)動信號驅(qū)動排氣門34a和34b，其驅(qū)動方式與進氣門驅(qū)動機構32c驅(qū)動進氣門32a和32b的方式相似。從而，每個排氣門34a和34b在極短的時間內(nèi)移動到預定的門打開位置或預定的門關閉位置。因此，當排氣門34a和34b打開時，所述排氣門34a和34b的升程基本上是不變的。排氣門34a和34b的升程僅僅在所述排氣門34a和34b發(fā)生移動的極短時間內(nèi)發(fā)生變化，如所述進氣門32a和32b的情況一樣。
如圖1所示，進氣系統(tǒng)40包括進氣歧管41、緩沖罐42、進氣管43、空氣過濾器(AF)44、機械增壓器(SC)45、流量調(diào)節(jié)閥46、中間冷卻器(IC)47、節(jié)氣門48和旁路49。進氣歧管41連接到進氣口31上。緩沖罐42連接到進氣歧管41上。進氣管43的一端連接到所述緩沖罐42上。進氣歧管41、緩沖罐42和進氣管43組成進氣通道(進氣管路)。在進氣管43中，空氣過濾器44、機械增壓器45、流量調(diào)節(jié)閥46、中間冷卻器47、節(jié)氣門48以及旁路49按照所述順序從所述進氣管43的另一端一直設置到所述進氣管43的下游區(qū)域(亦即緩沖罐42)。
所述機械增壓器45包括機械增壓離合器45a。機械增壓離合器45a根據(jù)驅(qū)動信號，在運行狀態(tài)(增壓狀態(tài))和非運行狀態(tài)(非增壓狀態(tài))之間切換機械增壓器45的狀態(tài)。當機械增壓器45處于運行狀態(tài)時，所述機械增壓器被發(fā)動機10驅(qū)動。當機械增壓器45處于非運行狀態(tài)時，所述機械增壓器不被發(fā)動機10驅(qū)動。
中間冷卻器47使用冷卻劑冷卻通過進氣管43的空氣。中間冷卻器47連接到散熱器47a和循環(huán)泵47b上。散熱器47a將中間冷卻器47中的熱量散發(fā)到大氣中。循環(huán)泵47b使得冷卻劑在中間冷卻器47和散熱器47a之間循環(huán)。
節(jié)氣門48以可轉動方式支撐于進氣管43中。節(jié)氣門致動器48a驅(qū)動所述節(jié)氣門48，從而改變進氣通道的截面面積。
所述旁路49的一端連接到流量調(diào)節(jié)閥46上。旁路49的另一端連接到中間冷卻器47和節(jié)氣門48之間的進氣管43上。流量調(diào)節(jié)閥46的開度(未圖示)根據(jù)驅(qū)動信號進行改變。從而，流量調(diào)節(jié)閥46調(diào)節(jié)流入中間冷卻器47的空氣量以及旁通中間冷卻器47的空氣量(亦即流入旁路49的空氣量)。
排氣系統(tǒng)50包括排氣歧管51、排氣管52和三元催化設備53。排氣歧管51包括多個通道和一個集箱。所述各通道相互獨立并連接到所有氣缸中的排氣口33a和33b。所述集箱布置在所述這些通道的下游。已燃燒氣體在流經(jīng)所述各通道之后流入所述集箱。排氣管52布置在所述集箱的下游，并連接到排氣歧管51上。三元催化設備53設于排氣管52中。所述排氣口33a和33b、排氣歧管51和排氣管52構成排氣通道。
所述排氣系統(tǒng)50還包括流量調(diào)節(jié)閥54。所述流量調(diào)節(jié)閥54以可轉動方式支撐于排氣歧管51中排氣歧管51的集箱處的(或者支撐于排氣管52中排氣歧管51和排氣管52相連接的區(qū)域附近的位置)。調(diào)節(jié)閥致動器54a驅(qū)動流量調(diào)節(jié)閥54，從而改變流量調(diào)節(jié)閥54的開度。這會改變流量調(diào)節(jié)閥54布置處的排氣通道的截面面積。
該系統(tǒng)包括空氣流量計61、曲軸位置傳感器62、加速器踏板運行傳感器63和電控單元70。
空氣流量計61輸出指示流經(jīng)進氣管43的空氣量的信號。每當曲軸24轉動5度，曲軸位置傳感器62就輸出具有窄脈沖寬度的信號。然而，每當曲軸24轉動360，曲軸位置傳感器62就輸出具有寬脈沖寬度的信號。曲軸位置傳感器62的輸出信號指示發(fā)動機轉速NE。加速器踏板運行傳感器63輸出指示加速器踏板64的操作量(亦即加速器踏板操作量Accp)的信號。
電控單元70是一種包括中央處理器(CPU)71、只讀存儲器(ROM)72、隨機存取存儲器(RAM)73、RAM 74和接口75的微機，所述組件通過總線相互連接。ROM 72預先存儲例如由CPU 71執(zhí)行的程序、表(查找表和映射)以及常數(shù)。CPU 71將數(shù)據(jù)輸入RAM 73，使得RAM 73在需要時臨時存儲所述數(shù)據(jù)。當電能提供給備份RAM 74時，所述備份RAM74對數(shù)據(jù)進行存儲。當供應給備份RAM 74的電能被中斷時，備份RAM74中的所述數(shù)據(jù)不會丟失。接口75包括AD轉換器。
接口75連接到上述傳感器61～63上。接口75將已經(jīng)從傳感器61～63傳輸過來的信號提供給CPU 71。所述接口75按照CPU 71提供的指令，也將驅(qū)動信號傳輸給點火器36、噴射器37、燃料泵37b、驅(qū)動電路38、機械增壓離合器45a、流量調(diào)節(jié)閥46、致動器48a和54a。
接下來將對具有上述構造的控制裝置的運行進行概述。所述控制裝置打開和關閉所述排氣門34a和34b中的至少一個，使得所述排氣門34a和34b中的至少一個在部分的排氣行程中是打開的。從而，燃燒室25中的已燃燒氣體得到排放。另外，所述控制裝置打開和關閉所述進氣門32a和32b中的至少一個，使得所述進氣門32a和32b中的至少一個在部分的進氣行程中是打開的。從而，空氣被引入燃燒室25。
此外，所述控制裝置在第二排氣門打開正時EO2將排氣門34a和34b都打開。第二排氣門打開正時EO2在所述控制裝置關閉所述在部分排氣行程中打開的所述排氣門34a和34b中的至少一個的正時之后。第二排氣門打開正時EO2也處于所述進氣門32a和32b中的至少一個被打開的期間(進氣門打開期間)。從而，在排氣行程中從燃燒室25排放到排氣口33a和33b的已燃燒氣體，通過所述排氣口33a和33b流回燃燒室25。
在進氣行程中，從進氣門32a和32b中的至少一個被打開的正時直到排氣門34a和34b被重新打開的正時(亦即，第二排氣門打開正時EO2)期間，只有空氣被引入燃燒室25。從而，當發(fā)動機10上的負荷(亦即，所需的輸出)增加時，所述控制裝置使所述第二排氣門打開正時EO2延遲，以增加引入燃燒室25的空氣量。
更具體地，如圖3所示，所述控制裝置包括低負荷點火裝置F11、中/高負荷點火裝置F12和模式切換裝置G11。當電控單元70的CPU 71執(zhí)行預定程序時，所述這些裝置的功能得到執(zhí)行。相應地，下面將說明CPU 71所執(zhí)行的操作，就像這些操作是上述裝置執(zhí)行的一樣。每個所述低負荷點火裝置F11和中/高負荷點火裝置F12都可當作所述進氣門控制裝置、第一排氣門控制裝置、第二排氣門控制裝置和調(diào)節(jié)閥控制裝置。
所述模式切換裝置G11使用如圖4所示的運行區(qū)域映射。所述運行區(qū)域映射存儲在電控單元70的ROM 72中。所述運行區(qū)域映射定義發(fā)動機10上的負荷和發(fā)動機轉速NE與操作模式之間的關系。
在所述運行區(qū)域映射中，采用低負荷點火模式和中/高負荷點火模式作為運行模式。該映射中，發(fā)動機10上的負荷低于預定閾值的低負荷區(qū)域A中選擇低負荷點火模式。
發(fā)動機10上的負荷等于或高于預定閾值的中/高負荷區(qū)域B中選擇中/高負荷點火模式。
模式切換裝置G11基于運行區(qū)域映射、發(fā)動機10上的負荷以及發(fā)動機轉速NE確定運行模式。然后，發(fā)動機10在所確定的運行模式下運行。所需的扭矩Tqtgt或者加速器踏板的操作量Accp可被采用作為指示發(fā)動機10上的負荷的參數(shù)。所需的扭矩Tqtgt是基于加速器踏板的操作量Accp和發(fā)動機轉速NE確定的。
當發(fā)動機10的狀態(tài)是正在低負荷區(qū)域A中運行時，模式切換裝置G11基于運行區(qū)域映射選擇低負荷點火裝置F11。從而，低負荷點火裝置F11使發(fā)動機10運行。
所述低負荷點火裝置F11通過驅(qū)動調(diào)節(jié)閥致動器54a控制流量調(diào)節(jié)閥54，使得當所述發(fā)動機10上的負荷減小時，所述流量調(diào)節(jié)閥54的開度也減小。此外，低負荷點火裝置F11通過在預定正時(如圖5所示)驅(qū)動進氣門驅(qū)動機構32c、排氣門驅(qū)動機構34c和噴射器37，使發(fā)動機10運行。
更具體地，低負荷點火裝置F11在低負荷點火模式下的第一排氣門打開正時EO1(參看圖5中(1)EO1)通過驅(qū)動排氣門驅(qū)動機構34c僅打開一個排氣門34a或34b。從而，在先前燃燒循環(huán)中通過燃燒產(chǎn)生的已燃燒氣體通過排氣口33a或33b排出(亦即，排出已燃燒氣體的過程開始)。第一排氣門打開正時EO1剛好在膨脹行程結束之前(亦即剛好在膨脹BDC1之前)。所述第一排氣門打開正時EO1基于發(fā)動機10上的負荷設置。
然后，低負荷點火裝置F11在低負荷點火模式下的進氣門打開正時IO(參看圖5中(2)IO)，通過驅(qū)動進氣門驅(qū)動機構32c僅打開一個進氣門32a或32b。從而，空氣被引入燃燒室25(亦即，引入空氣的過程開始)。進氣門打開正時IO剛好在排氣行程結束之前(亦即剛好在排氣TDC1之前)。所述進氣門打開正時IO基于發(fā)動機10上的負荷設置。
然后，在低負荷點火模式下，所述打開的進氣門32a(或32b)以及所述打開的排氣門34a(或34b)保持打開狀態(tài)，直至第一排氣門關閉正時EC1(以后說明)為止。所述進氣門32a和排氣門34a對之間的路徑(或者所述進氣門32b和排氣門34b對之間的路徑)在所有一個進氣門和一個排氣門組成的氣門對之間的距離中是最長的。亦即，所述進氣口31a的孔和所述排氣口33a的孔之間的路徑(或者所述進氣口31b的孔和所述排氣口33b的孔之間的路徑)是最長的。這會減少空氣在通過進氣口31a流入燃燒室25之后立即從所述燃燒室通過排氣口33a流出(亦即，產(chǎn)生“漏氣”現(xiàn)象)的可能性。結果，使得能夠防止由于漏氣現(xiàn)象引起的排氣口中已燃燒氣體溫度的降低。
然后，低負荷點火裝置F11在低負荷點火模式下的第一排氣門關閉正時EC1(參看圖5中(3)EC1)，通過驅(qū)動排氣門驅(qū)動機構34c關閉排氣門34a(或34b)。從而，排出已燃燒氣體的過程結束。第一排氣門關閉正時EC1相對于進氣門打開正時IO延遲，并接近排氣TDC1(該實施例中剛好在排氣TDC1之后)。第一排氣門關閉正時EC1基于發(fā)動機10上的負荷設置。本說明書中，從第一排氣門打開正時EO1直到第一排氣門關閉正時EC1的時期稱為“第一排氣門打開周期”。所述第一排氣門關閉正時EC1設置為，當所述排氣門被首先關閉時[無疑，所述排氣門首先關閉的正時由所述第一排氣門關閉正時EC1決定，本人認為說明實際的事件比參考抽象的正時更易于理解]，使得燃燒室25中基本上所有的已燃燒氣體都通過排氣口33a被排出。
然后，低負荷點火裝置F11在低負荷模式下的噴射開始正時INJ(參看圖5中(4)INJ)打開噴射器37以噴射燃料?；诎l(fā)動機10上的負荷和發(fā)動機轉速NE，在正時INJ噴射的燃料量設置為使得在燃燒室25中形成的燃料-空氣進氣極稀。
然后，只有空氣被引入燃燒室25，直到低負荷點火模式下的第二排氣門打開正時EO2(以后說明)為止(例如參看顯示發(fā)動機10在45度ATDC時的狀態(tài)的圖6A)。噴入燃燒室25中的燃料通過空氣流進行擴散。本說明書中，曲柄轉角(ATDC度數(shù))表示相對于排氣TDC1的曲柄轉角。當曲軸24轉動時，曲柄轉角(ATDC度數(shù)，為正值)增大。
然后，低負荷點火裝置F11在低負荷模式下的第二排氣門打開正時EO2(參看圖5中(5)EO2)通過驅(qū)動排氣門驅(qū)動機構34c打開排氣門34a和34b。從而，已經(jīng)積聚在排氣口33a和33b中的已燃燒氣體重新引入燃燒室25。第二排氣門打開正時EO2相對于第一排氣門關閉正時EC1延遲，而相對于進氣BDC2提前。所述第二排氣閥打開正時EO2基于發(fā)動機10上的負荷設置。
所述已燃燒氣體連續(xù)流入燃燒室25中，直到低負荷點火模式下的第二排氣門關閉正時EC2(以后說明)為止(例如參看顯示發(fā)動機10在90度ATDC時的狀態(tài)的圖6B)。
然后，低負荷點火裝置F11在低負荷模式下的第二排氣門關閉正時EC2(參看圖5中(6)EC2)關閉排氣門34a和34b。從而，重新引入已燃燒氣體的過程結束。第二排氣門關閉正時EC2相對于進氣BDC2提前。所述第二排氣門關閉正時EC2基于發(fā)動機10上的負荷設置。本說明書中，從第二排氣門打開正時EO2直到第二排氣門關閉正時EC2的時期稱為“第二排氣門打開周期”。
因此，在第二排氣門打開周期中排氣門34a和34b都是打開的。這與只有一個排氣門34a或者34b被打開相比，會減小將空氣重新引入燃燒室25所受到阻力。這也會減小由于將已燃燒氣體重新引入燃燒室25所造成的泵送損失。從而，燃料效率得到提高。
另外，如上所述，所述流量調(diào)節(jié)閥54的開度已經(jīng)被減小。從而，排氣口33a和33b中的已燃燒氣體不太可能流出到所述流量調(diào)節(jié)閥54的下游區(qū)域。因此，排氣口33a和33b附近的已燃燒氣體的壓力高。相應地，在第二排氣門打開周期中，充足的已燃燒氣體被引入燃燒室25。結果，燃料-空氣進氣的溫度可靠地得到提高。因而，當發(fā)動機10上的負荷低(亦即所需的輸出低)時，燃料-空氣進氣可靠地進行自動點火。
打開的進氣門32a(或32b)在低負荷模式下的進氣門關閉正時IC(以后說明)被關閉(例如參看顯示發(fā)動機10在進氣BDC2時的狀態(tài)的圖6C)。
然后，低負荷點火裝置F11在低負荷模式下的進氣門關閉正時IC(參看圖5中(7)IC)通過驅(qū)動進氣門驅(qū)動機構32c關閉進氣門32a(或32b)。從而，將空氣引入燃燒室25的過程結束，而壓縮在燃燒室25中產(chǎn)生的燃料-空氣進氣的過程開始。進氣門關閉正時IC相對于第二排氣門關閉正時EC2延遲，并接近進氣BDC2(該實施例中剛好在進氣BDC2之后)。所述進氣門關閉正時IC基于發(fā)動機10上的負荷設置。本說明書中，從進氣門打開正時IO直到進氣門關閉正時IC的時期稱為“進氣門打開周期”。
從而，在所述進氣門打開周期中只有一個進氣門32a(或32b)是打開的。這與當進氣門32a和32b都是打開的相比，會提高空氣從進氣口31a(或31b)流入燃燒室25的流速。因此，燃料-空氣進氣和已燃燒氣體被流入燃燒室25的空氣劇烈攪拌。這促進了熱量從已燃燒氣體傳輸?shù)饺剂?空氣進氣。從而，燃料-空氣進氣的溫度被可靠地提高。
當活塞22接近壓縮TDC2時，燃燒室25中產(chǎn)生的燃料-空氣進氣被極大地壓縮，燃料-空氣進氣的溫度提高。當活塞22達到壓縮TDC2附近的位置時，燃料-空氣進氣的溫度達到點火溫度(亦即，燃料-空氣進氣自動點火并且燃燒開始的溫度)。所述自動點火溫度可以是，例如1000K。從而，燃料-空氣進氣自動點火并發(fā)生燃燒。
然后，在燃料-空氣進氣自動點火之后，燃料-空氣進氣由于燃燒開始膨脹。從而，當發(fā)動機10的狀態(tài)是處于低負荷模式A時，所述發(fā)動機在點火模式下運行。
另外，每完成所述燃燒循環(huán)，低負荷點火裝置F11就在進氣門32a和32b之間交替地使用進氣門，所述進氣門在進氣門打開正時IO和進氣門關閉正時IC被驅(qū)動(被打開或關閉)。另外，每完成所述燃燒循環(huán)，低負荷點火裝置F11就在排氣門34a和34b之間交替地使用排氣門，所述排氣門在第一排氣門打開正時EO1和第一排氣門關閉正時EC1被驅(qū)動(被打開或關閉)。亦即，低負荷點火裝置F11在一個燃燒循環(huán)中打開和關閉所述進氣門32a和排氣門34a組成的所述氣門對之后，低負荷點火裝置F11在下一個燃燒循環(huán)中打開和關閉所述進氣門32b和排氣門34b組成的所述氣門對。此外，低負荷點火裝置F11在一個燃燒循環(huán)中打開和關閉所述進氣門32b和排氣門34b組成的所述氣門對之后，低負荷點火裝置F11在下一個燃燒循環(huán)中打開和關閉所述進氣門32a和排氣門34a組成的所述氣門對。
這會避免進氣門32a和32b中只有一個被劇烈磨損、排氣門34a和34b中只有一個被劇烈磨損、接觸所述進氣門32a和32b的構件(例如氣門座)中只有一個被劇烈磨損、接觸所述排氣門34a和34b的構件(例如氣門座)中只有一個被劇烈磨損、驅(qū)動所述進氣門32a和32b的所述構件(亦即進氣門驅(qū)動機構32c)只有一側被劇烈磨損、或者驅(qū)動所述排氣門34a和34b的所述構件(亦即排氣門驅(qū)動機構34c)只有一側被劇烈磨損等情況。這會提高進氣門32a和32b、排氣門34a和34b以及上述各構件的耐用性。
當發(fā)動機10的狀態(tài)處于中/高負荷區(qū)域B時(亦即，發(fā)動機10需要在中/高負荷點火模式下運行)，模式切換裝置G11基于運行區(qū)域映射選擇中/高負荷點火裝置F12。從而，中/高負荷點火裝置F12使發(fā)動機10運行。
中/高負荷點火裝置F12除了完全打開流量調(diào)節(jié)閥54、在進氣門打開周期中將進氣門32a和32b都打開、在第一排氣門打開周期中將排氣門34a和34b都打開、并使得第二排氣門打開周期相對于低負荷點火模式下的第二排氣門打開周期延遲之外，所述中/高負荷點火裝置F12與低負荷點火裝置F11(原文為F12，有誤)相同。因此，此后，本說明將集中在上述不同之處。
中/高負荷點火裝置F12通過驅(qū)動調(diào)節(jié)閥致動器54a控制調(diào)節(jié)閥54，使得流量調(diào)節(jié)閥54被完全打開。這會減小對于流經(jīng)所述排氣通道的已燃燒氣體的阻力。結果，燃料效率得到提高。
另外，中/高負荷點火裝置F12通過在預定正時(如圖7所示)驅(qū)動進氣門驅(qū)動機構32c、排氣門驅(qū)動機構34c和噴射器37，使發(fā)動機10運行。
更具體地，中/高負荷點火裝置F12在中/高負荷點火模式下的第一排氣門打開正時EO1(參看圖7中(1)EO1)通過驅(qū)動排氣門驅(qū)動機構34c將排氣門34a或34b都打開。從而，在先前燃燒循環(huán)中通過燃燒產(chǎn)生的已燃燒氣體通過排氣口33a和33b排出。所述第一排氣門打開正時EO1基本上與低負荷模式下的正時EO1相同。亦即，所述第一排氣門打開正時EO1剛好在膨脹BDC1之前。所述第一排氣門打開正時EO1基于發(fā)動機10上的負荷設置。
當發(fā)動機10上的負荷增加時，通過燃燒產(chǎn)生的已燃燒氣體量增加。這會增加需要在第一排氣門打開周期中排放的已燃燒氣體量。因而，如果只有一個排氣門34a或34b被打開，則背壓(亦即，已燃燒氣體從燃燒室25排出所受到的阻力)可能會過度地增加。因此，如前所述，當發(fā)動機10在中/高負荷點火模式下運行時，排氣門34a和34b都被打開。這會防止背壓過度增加。
然后，中/高負荷點火裝置F12在中/高負荷點火模式下的進氣門打開正時IO(參看圖7中(2)IO)通過驅(qū)動進氣門驅(qū)動機構32c將進氣門32a或32b都打開。從而，空氣被引入燃燒室25。所述進氣門打開正時IO基本上與低負荷模式下的正時IO相同。亦即，所述進氣門打開正時IO剛好在排氣TDC1之前。所述進氣門打開正時IO基于發(fā)動機10上的負荷設置。
然后，中/高負荷點火裝置F12在中/高負荷點火模式下的第一排氣門關閉正時EC1(參看圖7中(3)EC1)關閉排氣門34a和34b。所述第一排氣門關閉正時EC1基本上與低負荷模式下的正時EC1相同。亦即，所述第一排氣門關閉正時EC1剛好在排氣TDC1之后。所述第一排氣門關閉正時EC1基于發(fā)動機10上的負荷設置。然后，噴射器37在中/高負荷點火模式下的噴射開始正時INJ(參看圖7中(4)INJ)噴射燃料。所述噴射開始正時INJ基于發(fā)動機10上的負荷設置。
然后，中/高負荷點火裝置F12在中/高負荷點火模式下的第二排氣門打開正時EO2(參看圖7中(5)EO2)，通過驅(qū)動排氣門驅(qū)動機構34c打開排氣門34a和34b。從而，已經(jīng)在第一排氣門打開周期中通過排氣口33a和33b排放的已燃燒氣體又被重新引入燃燒室25。所述第二排氣門打開正時EO2相對于低負荷點火模式下的定時EO2延遲，而相對于進氣BDC2提前。
圖8A顯示在低負荷點火模式下進氣門32a或32b的升程和排氣門34a和34b的升程隨著曲柄轉角的變化。圖8B顯示在中/高負荷點火模式下進氣門32a和32b的升程和排氣門34a和34b的升程隨著曲柄轉角的變化。圖8A和8B中，實線L1指示在第一排氣門打開周期中排氣門34a或/和34b的升程的變化。虛線L2指示在第二排氣門打開周期中排氣門34a和34b的升程的變化。點線L3指示在進氣門打開周期中進氣門32a或/和32b的升程的變化。
如圖8A和8B所示，在中/高負荷點火模式下，第二排氣門打開正時EO2(亦即，第二排氣門打開周期開始的正時)相對于低負荷點火模式下的正時EO2延遲。相應地，在中/高負荷點火模式下，在已燃燒氣體引入之前、只有空氣被引入燃燒室25的時期(亦即，從進氣門打開正時IO(其基本上與排氣TDC1相同)直到第二排氣門打開正時EO2的時期)長于低負荷點火模式下的相應時期。從而，在中/高負荷點火模式下，在上述時期中引入燃燒室25的空氣量多于在低負荷點火模式下的所述空氣量。
結果，當發(fā)動機10上的負荷增加時，燃燒所需的大量空氣能夠供應到燃燒室25。這就避免了需要將排氣門34a和34b的升程減小到極小的值(亦即，需要減小排氣門34a和排氣口33a之間的間隙以及排氣門34b和排氣口33b之間的間隙)，以減少引入燃燒室25的已燃燒氣體量。從而，發(fā)動機在高燃燒效率下運行。
然后，在中/高負荷點火模式下的第二排氣門關閉正時EC2(參看圖7中(6)EC2)，排氣門34a和34b被關閉。所述第二排氣門關閉正時EC2相對于低負荷模式下的正時EC2延遲。所述第二排氣門關閉正時EC2基于發(fā)動機10上的負荷設置。然后，在中/高負荷點火模式下的進氣門關閉正時IC(參看圖7中(7)IC)，進氣門32a和32b被關閉。當活塞22達到壓縮TDC附近的位置時，燃料-空氣的溫度達到自動點火溫度，并且燃料-空氣進氣自動點火并燃燒。然后，在燃料-空氣進氣自動點火之后，燃料-空氣進氣由于燃燒開始膨脹。因此，當發(fā)動機10的狀態(tài)處于中/高負荷區(qū)域B時，發(fā)動機10在所述中/高負荷點火模式下運行。
如上所述，在中/高負荷點火模式下，本發(fā)明第一實施例的用于內(nèi)燃機的控制裝置使得第二排氣門打開正時EO2相對于低負荷點火模式下的正時EO2延遲。結果，當發(fā)動機10上的負荷增加時，發(fā)動機的運行具有高燃料效率。
接下來將說明按照本發(fā)明第二實施例的用于內(nèi)燃機的控制裝置。第二實施例中的發(fā)動機10A與第一實施例中的發(fā)動機10的區(qū)別僅在于，所述發(fā)動機10A的進氣門驅(qū)動機構和排氣門驅(qū)動機構是機械式的。此后，本說明將集中在所述不同之處。
內(nèi)燃機10A包括機械式進氣門驅(qū)動機構，而不是與第一實施例中一樣的電磁式進氣門驅(qū)動機構32c。所述進氣門驅(qū)動機構是一種包括公知的可變正時機構的可變正時凸輪。所述可變正時機構在可變正時使用驅(qū)動軸(凸輪軸)打開和關閉進氣門32a和32b，所述驅(qū)動軸由于曲軸24的轉動而發(fā)生轉動。
當所述凸輪機構驅(qū)動進氣門32a和32b時，如果所述凸輪不進行平穩(wěn)的轉動，則所述凸輪和進氣門32a和32b之間的摩擦可能造成嚴重的泵送損失，并且由于所述凸輪和進氣門32a和32b之間的碰撞，可能引起極大的噪音。因此，每個凸輪形成為，使得在所述凸輪外形上凸輪尖不具有極大的曲率。相應地，在使用該機械式進氣門驅(qū)動機構的情況下，進氣門32a和32b的升程在所述進氣門32a和32b被打開的期間逐漸發(fā)生變化，這與使用電磁式進氣門驅(qū)動機構32c的情況不同。
另外，暫時停止一個進氣門32a或32b的運行的一種公知的運行停止機構被并入到所述進氣門驅(qū)動機構中(例如，參考日本專利申請公報No.JP-A-2005-36660)。
內(nèi)燃機10A還包括機械式排氣門驅(qū)動機構，而不是與第一實施例中一樣的電磁式排氣門驅(qū)動機構34c。所述排氣門驅(qū)動機構是一種可變正時凸輪機構，其中并入了所述運行停止機構，象所述機械進氣驅(qū)動機構一樣。相應地，在使用該機械式排氣門驅(qū)動機構的情況下，排氣門34a和34b的升程在所述排氣門34a和34b被打開的期間逐漸發(fā)生變化，這與使用電磁式排氣門驅(qū)動機構34c的情況不同。
在該設置中，第二實施例中用于發(fā)動機10A的控制裝置在與第一實施例中的正時相似的所述正時驅(qū)動進氣門32a和32b以及排氣門34a和34b，如圖9A和9B所示。圖9A顯示在低負荷點火模式下，進氣門32a或32b的升程以及排氣門34a和34b的升程隨著曲柄轉角的變化。9B顯示在中/高負荷點火模式下，進氣門32a或32b的升程以及排氣門34a和34b的升程隨著曲柄轉角的變化。圖9A和9B中，實線L1指示在第一排氣門打開周期中排氣門34a或/和34b的升程的變化。虛線L2指示在第二排氣門打開周期中排氣門34a和34b的升程的變化。點線L3指示在進氣門打開周期中進氣門32a或/和32b的升程的變化。
如上所述，所述凸輪和排氣門34a和34b之間的摩擦可能造成嚴重的泵送損失，并且由于所述凸輪和排氣門34a和34b之間的碰撞，可能引起極大的噪音。因此，每個凸輪形成為，使得在所述凸輪外形上凸輪尖不具有極大的曲率。相應地，當排氣門打開周期減小時，排氣門34a和34b的升程減小。亦即，如圖9A和9B所示，第一排氣門打開周期(亦即從EO1直到EC1的時期)中的所述升程小于第二排氣門打開周期(亦即從EO2直到EC2的時期)中的所述升程。
此后，將更具體地說明所述控制裝置的實際運行。低負荷點火裝置F11控制所述進氣門驅(qū)動機構的所述運行停止機構，以在進氣門打開正時IO和進氣門關閉正時IC停止進氣門32a和32b中的一個的運行。從而，所述進氣門驅(qū)動機構的凸輪機構僅驅(qū)動進氣門32a和32b中的另一個。
另外，低負荷點火裝置F11控制所述排氣門驅(qū)動機構的所述運行停止機構，以在第一排氣門打開正時EO1和第一排氣門關閉正時EC1停止排氣門34a和34b中的一個的運行。從而，所述排氣門驅(qū)動機構的凸輪機構僅驅(qū)動排氣門34a和34b中的另一個。
中/高負荷點火裝置F12控制所述進氣門驅(qū)動機構的所述運行停止機構，以容許進氣門32a和32b在進氣門打開正時IO和進氣門關閉正時IC都得到運行。從而，所述進氣門驅(qū)動機構的凸輪機構使進氣門32a和32b都得到驅(qū)動。
另外，中/高負荷點火裝置F12控制所述排氣門驅(qū)動機構的所述運行停止機構，以容許排氣門34a和34b在第一排氣門打開正時EO1和第一排氣門關閉正時EC1都得到運行。從而，所述排氣門驅(qū)動機構的凸輪機構使排氣門34a和34b都得到驅(qū)動。
此外，中/高負荷點火裝置F12通過控制所述排氣門控制機構的可變正時機構，使得第二排氣門打開正時EO2和第二排氣門關閉正時EC2相對于低負荷點火模式下的正時EO2和EC2延遲，如圖9所示。從而，與在第一實施例中一樣，當發(fā)動機10A在中/高負荷點火模式下運行時，與發(fā)動機10A在低負荷點火模式下運行相比，在已燃燒氣體引入之前、只有空氣被引入燃燒室25的時期(亦即吸氣行程中從進氣門打開正時IO直到第二排氣門打開正時EO2的時期)中，大量空氣被供應到燃燒室。
結果，當發(fā)動機10A上的負荷增加時，燃燒所需的大量空氣能夠供應到燃燒室25。這就避免了需要將排氣門34a和34b的升程減小到極小的值(亦即，需要減小排氣門34a和排氣口33a之間的間隙以及排氣門34b和排氣口33b之間的間隙)，以減少引入燃燒室25的已燃燒氣體量。
如前所述，在中/高負荷點火模式下，本發(fā)明第二實施例中用于發(fā)動機10A的所述控制裝置使得第二排氣門打開正時EO2相對于低負荷模式下的正時EO2延遲，這與第一實施例相同。結果，當發(fā)動機10A上的負荷增加時，發(fā)動機10A的運行具有高燃料效率。
第二實施例中，進氣口控制閥(空氣流控制閥)可以設在進氣口31a和31b中。當所述進氣口控制閥被完全打開/關閉時，所述進氣口31a和31b被打開/關閉。在這種情況下，在低負荷點火模式中，所述控制裝置在進氣門打開正時IO和進氣門關閉正時IC對進氣門32a和32b都進行驅(qū)動(打開和關閉)。所述控制裝置也完全打開所述各進氣口控制閥中的一個，并完全關閉另一個。
從而，在進氣門打開周期中，空氣僅通過一個進氣口31a或31b流入燃燒室25，避免了需要停止一個進氣門32a或32b的運行。這提高了流入燃燒室25的空氣的流速。因而，所述控制裝置不需要包括停止一個進氣門32a或32b運行的所述運行停止機構。
本發(fā)明不局限于上述各個實施例。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以形成多種修改。例如，在上述每個實施例中，當發(fā)動機10的狀態(tài)處于中/高點火區(qū)域B內(nèi)的高負荷區(qū)域時，所述發(fā)動機10可以在火花點火模式下運行。
盡管在上述每個實施例中流量調(diào)節(jié)閥54布置在排氣歧管51的集箱上，但是所述流量調(diào)節(jié)閥54也可以布置在每個排氣口33a和33b上。在這種情況下，流量調(diào)節(jié)閥54到每個排氣門34a和34b之間的排氣通道的體積減小。這會減小流量調(diào)節(jié)閥54的開度的變化和所述排氣通道中已燃燒氣體的壓力的變化之間的時滯。結果，當發(fā)動機10上的負荷發(fā)生劇烈變化時，引入燃燒室25的已燃燒氣體量被適當?shù)氐玫秸{(diào)節(jié)。
權利要求
1.一種用于四沖程預混壓縮點火式內(nèi)燃機的控制裝置，所述控制裝置的特征在于，包括進氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)，其在進氣門打開正時(IO)打開進氣門(32a，32b)，使得所述進氣門(32a，32b)至少在部分的進氣行程中是打開的，并在進氣門關閉正時關閉所述進氣門(32a，32b)；以及排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)，其包括第一排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)和第二排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)，其中所述第一排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)在第一排氣門打開正時(EO1)打開排氣門(34a，34b)，使得所述排氣門(34a，34b)在部分的排氣行程中是打開的，并且所述第一排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)在排氣上止點附近的第一排氣門關閉正時(EC1)關閉所述排氣門(34a，34b)；第二排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)在第二排氣門打開正時(EO2)打開所述排氣門(34a，34b)，所述第二排氣門打開正時相對于所述第一排氣門關閉正時(EC1)和所述進氣門打開正時(IO)延遲，而相對于所述進氣門關閉正時(IC)提前，并且所述第二排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)在第二排氣門關閉正時(EC2)關閉所述排氣門(34a，34b)，以及當所述內(nèi)燃機上的負荷增加時，所述第二排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)延遲所述第二排氣門打開正時(EO2)。
2.如權利要求1所述的用于四沖程預混壓縮點火式內(nèi)燃機的控制裝置，其中所述內(nèi)燃機(10)包括至少兩個進氣門(32a，32b)；以及當所述內(nèi)燃機(10)上的負荷低于預定閾值時，所述進氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)僅打開和關閉所述至少兩個進氣門(32a，32b)中的一個。
3.如權利要求2所述的用于四沖程預混壓縮點火式內(nèi)燃機的控制裝置，其中所述內(nèi)燃機(10)包括至少兩個排氣門(34a，34b)；當所述內(nèi)燃機上的負荷低于預定閾值時，所述第一排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)打開和關閉所述至少兩個排氣門(34a，34b)中的一個，并相對于所述進氣門打開正時(IO)延遲所述第一排氣門關閉正時(EC1)；以及當所述內(nèi)燃機上的負荷低于預定閾值時，所述進氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)和所述第一排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)選擇一對所述進氣門(32a，32b)和所述排氣門(34a，34b)作為要打開和關閉的一對進氣門和排氣門，所述這對氣門之間的距離在全部進氣門和排氣門對之間的距離中是最長的。
4.如權利要求3所述的用于四沖程預混壓縮點火式內(nèi)燃機的控制裝置，其中當所述內(nèi)燃機上的負荷低于預定閾值時，所述進氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)每過一預定周期就交替地打開和關閉所述至少兩個進氣門(32a，32b)；以及當所述內(nèi)燃機上的負荷低于預定閾值時，所述第一排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)每過所述預定周期就交替地打開和關閉所述至少兩個排氣門(34a，34b)。
5.如權利要求3或4所述的用于四沖程預混壓縮點火式內(nèi)燃機的控制裝置，其中，所述第二排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)打開和關閉所述至少兩個排氣門(34a，34b)。
6.如權利要求1～4中的任一項所述的用于四沖程預混壓縮點火式內(nèi)燃機的控制裝置，還包括設于包括排氣口(33a，33b)的排氣通道(50)中的流量調(diào)節(jié)閥(54)，其中，調(diào)節(jié)其開度來改變所述排氣通道(50)的截面面積，從而改變通過所述排氣通道(50)的氣量；以及調(diào)節(jié)閥控制設備(F11，F(xiàn)12)，當所述內(nèi)燃機上的負荷降低時，所述調(diào)節(jié)閥控制設備控制所述流量調(diào)節(jié)閥(54)以減小所述流量調(diào)節(jié)閥(54)的開度。
7.一種用于四沖程預混壓縮點火式內(nèi)燃機的控制裝置，所述控制裝置的特征在于，包括進氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)，其在進氣門打開正時(IO)打開進氣門(32a，32b)，使得所述進氣門(32a，32b)至少在部分的進氣行程中是打開的，并在進氣門關閉正時(IC)關閉所述進氣門(32a，32b)；以及排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)，其包括第一排氣門控制裝置(F11，F(xiàn) 12)和第二排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)，其中所述第一排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)在第一排氣門打開正時(EO1)打開第一排氣門(34a，34b)，使得所述第一排氣門(34a，34b)在部分的排氣行程中是打開的，并且所述第一排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)在排氣上止點附近的第一排氣門關閉正時(EC1)關閉所述第一排氣門(34a，34b)；第二排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)在第二排氣門打開正時(EO2)打開第二排氣門(34a，34b)，所述第二排氣門打開正時相對于所述第一排氣門關閉正時(EC1)和所述進氣門打開正時(IO)延遲，而相對于所述進氣門關閉正時(IC)提前，并且所述第二排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)在第二排氣門關閉正時(EC2)關閉所述第二排氣門(34a，34b)，以及當所述內(nèi)燃機上的負荷增加時，所述第二排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)延遲第二排氣門打開正時(EO2)。
8.如權利要求7所述的用于四沖程預混壓縮點火式內(nèi)燃機的控制裝置，其中所述內(nèi)燃機(10)包括至少兩個進氣門(32a，32b)；以及當所述內(nèi)燃機上的負荷低于預定閾值時，所述進氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)僅打開和關閉至少兩個進氣門(32a，32b)中的一個。
9.如權利要求8所述的用于四沖程預混壓縮點火式內(nèi)燃機的控制裝置，其中當所述內(nèi)燃機上的負荷低于預定閾值時，所述第一排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)僅打開和關閉第一排氣門(34a，34b)，并相對于所述進氣門打開正時(IO)延遲所述第一排氣門關閉正時(EC1)；以及當所述內(nèi)燃機上的負荷低于預定閾值時，所述進氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)和所述第一排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)選擇一對所述進氣門(32a，32b)和所述排氣門(34a，34b)作為要打開和關閉的一對進氣門和排氣門，所述這對氣門之間的距離在全部進氣門和排氣門對之間的距離中是最長的。
10.如權利要求9所述的用于四沖程預混壓縮點火式內(nèi)燃機的控制裝置，其中當所述內(nèi)燃機上的負荷低于預定閾值時，所述進氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)每過一預定周期就交替地打開和關閉所述至少兩個進氣門(32a，32b)；以及當所述內(nèi)燃機上的負荷低于預定閾值時，所述第一排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)每過所述預定周期就交替地打開和關閉所述至少第一和第二排氣門(34a，34b)。
11.如權利要求8或9所述的用于四沖程預混壓縮點火式內(nèi)燃機的控制裝置，其中，所述第二排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)打開和關閉所述至少第一和第二排氣門(34a，34b)。
12.如權利要求7～10中的任一項所述的用于四沖程預混壓縮點火式內(nèi)燃機的控制裝置，還包括設于包括排氣口(33a，33b)的排氣通道(50)中的流量調(diào)節(jié)閥(54)，其中，調(diào)節(jié)其開度來改變所述排氣通道(50)的截面面積，從而改變通過所述排氣通道(50)的氣量；以及調(diào)節(jié)閥控制設備(F11，F(xiàn)12)，當所述內(nèi)燃機上的負荷降低時，所述調(diào)節(jié)閥控制設備控制所述流量調(diào)節(jié)閥(54)以減小所述流量調(diào)節(jié)閥(54)的開度。
13.一種用于在可變發(fā)動機負荷下控制四沖程預混壓縮點火式內(nèi)燃機的方法，其特征在于，包括以下步驟在進氣門打開正時(IO)，使用進氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)打開進氣門(32a，32b)，使得所述進氣門(32a，32b)至少在部分的進氣行程中是打開的，并在進氣門關閉正時(IC)關閉所述進氣門(32a，32b)；在第一排氣門打開正時(EO1)，使用第一排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)打開排氣門(34a，34b)，使得所述排氣門(34a，34b)在部分的排氣行程中是打開的，并在排氣上止點附近的第一排氣門關閉正時(EC1)關閉所述排氣門(34a，34b)；以及在第二排氣門打開正時(EO2)，使用第二排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)打開排氣門(34a，34b)，所述第二排氣門打開正時相對于所述第一排氣門關閉正時(EC1)和所述進氣門打開正時(IO)延遲，而相對于所述進氣門關閉正時(IC)提前，并在第二排氣門關閉正時(EC2)關閉所述排氣門(34a，34b)，其中當所述內(nèi)燃機上的負荷增加時，通過所述第二排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)延遲所述第二排氣門打開正時(EO2)。
14.如權利要求13所述的方法，其中所述內(nèi)燃機(10)包括至少兩個進氣門(32a，32b)，并且當所述內(nèi)燃機上的負荷低于預定閾值時，通過所述進氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)僅打開和關閉所述至少兩個進氣門(32a，32b)中的一個。
15.如權利要求14所述的方法，其中所述內(nèi)燃機(10)包括至少兩個排氣門(34a，34b)；當所述內(nèi)燃機上的負荷低于所述預定閾值時，通過所述第一排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)使所述第一排氣門關閉正時(EC1)相對于所述進氣門打開正時(IO)延遲；并且當所述內(nèi)燃機上的負荷低于所述預定閾值時，通過所述進氣門控制裝置和所述第一排氣門控制裝置，選擇一對所述進氣門(32a，32b)和所述排氣門(34a，34b)作為要打開和關閉的一對進氣門和排氣門，所述這對氣門之間的距離在全部進氣門和排氣門對之間的距離中是最長的。
16.如權利要求15所述的方法，其中當所述內(nèi)燃機上的負荷低于所述預定閾值時，每過一預定周期，所述至少兩個進氣門(32a，32b)就被所述進氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)交替地打開和關閉；以及當所述內(nèi)燃機上的負荷低于所述預定閾值時，每過所述預定周期，所述至少兩個排氣門(34a，34b)就被所述第一排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)交替地打開和關閉。
17.如權利要求15或16所述的方法，其中，所述至少兩個排氣門(34a，34b)都被所述第二排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)打開和關閉。
18.如權利要求13～16中的任一項所述的方法，還包括當所述內(nèi)燃機上的負荷降低時，通過減小設于排氣通道(50)中的流量調(diào)節(jié)閥(54)的開度來減小所述排氣通道(50)的截面面積，以減小所述通過排氣通道(50)的氣量。
19.一種用于在可變發(fā)動機負荷下控制四沖程預混壓縮點火式內(nèi)燃機的方法，其特征在于，包括以下步驟在進氣門打開正時(IO)，使用進氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)打開進氣門(32a，32b)，使得所述進氣門(32a，32b)至少在部分的進氣行程中是打開的，并在進氣門關閉正時(IC)關閉所述進氣門(32a，32b)；在第一排氣門打開正時(EO1)，使用第一排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)打開第一排氣門(34a，34b)，使得所述第一排氣門(34a，34b)在部分的排氣行程中是打開的，并在排氣上止點附近的第一排氣門關閉正時(EC1)關閉所述第一排氣門(34a，34b)；以及在第二排氣門打開正時(EO2)，使用第二排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)打開第二排氣門(34a，34b)，所述第二排氣門打開正時相對于所述第一排氣門關閉正時(EC1)和所述進氣門打開正時(IO)延遲，而相對于所述進氣門關閉正時(IC)提前，并在第二排氣門關閉正時(EC2)關閉所述第二排氣門(34a，34b)，其中當所述內(nèi)燃機上的負荷增加時，通過所述第二排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)延遲所述第二排氣門打開正時(EO2)。
20.如權利要求19所述的方法，其中所述內(nèi)燃機(10)包括至少兩個進氣門(32a，32b)，并且當所述內(nèi)燃機上的負荷低于預定閾值時，所述至少兩個進氣門(32a，32b)中僅一個被所述進氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)打開和關閉。
21.如權利要求20所述的方法，其中所述內(nèi)燃機包括至少兩個排氣門(34a，34b)；當所述內(nèi)燃機上的負荷低于所述預定閾值時，通過所述第一排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)使所述第一排氣門關閉正時(EC1)相對于所述進氣門打開正時(IO)延遲；并且當所述內(nèi)燃機上的負荷低于所述預定閾值時，通過所述進氣門控制裝置和所述第一排氣門控制裝置，選擇一對所述進氣門(32a，32b)和所述排氣門(34a，34b)作為要打開和關閉的一對進氣門和排氣門，所述這對氣門之間的距離在全部進氣門和排氣門對之間的距離中是最長的。
22.如權利要求21所述的方法，其中當所述內(nèi)燃機上的負荷低于所述預定閾值時，每過一預定周期，所述至少兩個進氣門(32a，32b)就被所述進氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)交替地打開和關閉；并且當所述內(nèi)燃機上的負荷低于所述預定閾值時，每過所述預定周期，所述至少第一和第二排氣門(34a，34b)就被所述第一排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)交替地打開和關閉。
23.如權利要求21或22所述的方法，其中，所述至少第一和第二排氣門(34a，34b)都被所述第二排氣門控制裝置(F11，F(xiàn)12)打開和關閉。
24.如權利要求19～22中的任一項所述的方法，還包括當所述內(nèi)燃機上的負荷降低時，通過減小設于排氣通道(50)中的流量調(diào)節(jié)閥(54)的開度來減小所述排氣通道(50)的截面面積，以減小通過所述排氣通道(50)的氣量。
全文摘要
一種用于四沖程預混壓縮點火式內(nèi)燃機(10)的控制裝置，其在第一排氣門打開正時(EO1)打開排氣門(34a，34b)，以從燃燒室排放已燃燒氣體，并在相對于進氣門打開正時(IO)延遲的第二排氣門打開正時(EO2)重新打開排氣門(34a，34b)。從而，從燃燒室排放的已燃燒氣體通過排氣口流回所述燃燒室。當所述發(fā)動機上的負荷增加時，所述控制裝置延遲第二排氣門打開正時(EO2)。這避免了需要減小所述排氣門的升程來減小重新引入燃燒室中的已燃燒氣體量，并防止流入燃燒室的已燃燒氣體所受到的阻力增加。
文檔編號F02D11/00GK1966956SQ20061014573
公開日2007年5月23日 申請日期2006年11月14日 優(yōu)先權日2005年11月14日
發(fā)明者小林辰夫 申請人:豐田自動車株式會社