專利名稱：具有預燃燒室的內燃機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有主燃燒室和副燃燒室的內燃機，尤其涉及一種采用相對簡單的構造來獲得穩(wěn)定燃燒的技術。
背景技術：
相關內燃機除了主燃燒室外還具有副燃燒室?；鹁鏍罨鹧?也稱為“燃料火炬”)通過點燃副燃燒室中的空氣/燃料混合物而產(chǎn)生。該燃料火炬被噴入主燃燒室從而縮短燃燒過程并且使該燃燒過程穩(wěn)定。
但是，在相關內燃機中，副燃燒室不可避免地會容納來自前一循環(huán)的殘留氣體，這往往會由于副燃燒室中的點火困難和較慢的燃燒速度而導致較差的火炬射流(也就是，不穩(wěn)定的燃燒)。
而且，在相關技術中，流通通道設置在用于進氣門的閥座與副燃燒室之間，一部分新鮮空氣進氣通過流通通道和副燃燒室被吸入主燃燒室。這樣，副燃燒室可能會被掃氣。

發(fā)明內容
相關技術具有至少一條需要克服的缺點。具體地說，雖然副燃燒室中的殘留氣體減少，但是副燃燒室中的空氣/燃料混合物在隨后的循環(huán)中可能過于稀薄，由此導致較差的燃燒。
因此，提供一種內燃機，該內燃機具有相對簡單的構造，可減小副燃燒室中存在的殘留氣體并且仍然提供穩(wěn)定的燃燒。因此，相關技術中的上述問題可被克服。
根據(jù)本發(fā)明，也提供一種內燃機，該內燃機包括活塞、主燃燒室、副燃燒室、設置在所述主燃燒室與所述副燃燒室之間的隔離件、排氣門、進氣門以及連接于所述進氣門的可變氣門正時裝置。所述活塞響應曲軸的轉動而往復移動。所述主燃燒室至少部分地由所述活塞限定。所述隔離件包括至少一條在所述主燃燒室與所述副燃燒室之間提供流體連通的通道。所述排氣和進氣門相對于所述主燃燒室往復移動地設置。所述可變氣門正時裝置延遲所述進氣門的相對于所述活塞和所述排氣門的移動的移動，使得所述延遲產(chǎn)生第一和第二壓差。所述第一壓差橫跨所述至少一條通道以及在所述主燃燒室與所述副燃燒室之間。所述第一壓差包括響應于所述活塞的進氣沖程所述主燃燒室中的壓力低于所述副燃燒室中的壓力，并且。所述第二壓差也橫跨所述至少一條通道的兩端以及在所述主燃燒室與所述副燃燒室之間。所述第二壓差包括響應于所述進氣門相對于所述主燃燒室的開啟形態(tài)所述主燃燒室中的壓力高于所述副燃燒室中的壓力。
根據(jù)本發(fā)明，也提供一種內燃機，該內燃機包括主燃燒室、進氣和排氣門、副燃燒室、設置在所述主燃燒室與所述副燃燒室之間的隔離壁、燃料噴射閥以及火花塞。所述主燃燒室部分地由活塞限定，所述進氣和排氣門部分地限定所述主燃燒室。所述該副燃燒室的容積小于所述主燃燒室的容積。所述隔離壁包括至少一條在所述主燃燒室與所述副燃燒室之間提供流體連通的連通通道。所述燃料噴射閥將待燃燒的燃料供向所述主燃燒室。所述火花塞相對于所述副燃燒室設置，所述火花塞引發(fā)所述副燃燒室中的燃燒，從而產(chǎn)生火炬火焰并且通過所述至少一條連通通道噴入所述主燃燒室從而在所述主燃燒室中燃燒空氣/燃料混合物。所述進氣門的開啟正時相對于所述排氣門的關閉正時以及排氣沖程中所述活塞的上止點正時予以延遲，所述進氣門的開啟正時響應于小于預定值的內燃機負載進行延遲。
根據(jù)本發(fā)明，也提供一種內燃機，該內燃機包括往復移動的活塞、由所述活塞至少部分地限定的主燃燒室、往復移動的進氣門以及往復移動的排氣門。所述內燃機包括副燃燒室和可變氣門正時裝置，用于減小在所述副燃燒室中的前一循環(huán)的殘留氣體。所述副燃燒室通過隔離件與所述主燃燒室分離，該隔離件包括至少一條通道，該通道在所述主燃燒室與所述副燃燒室之間提供流體連通。
根據(jù)本發(fā)明，也提供一種減小內燃機的副燃燒室中殘留氣體的方法。所述內燃機包括通過隔離件與所述副燃燒室分離的主燃燒室。所述隔離件包括至少一條在所述主燃燒室與所述副燃燒室之間提供流體連通的通道。所述殘留氣體來自所述內燃機的前一次燃燒循環(huán)。所述方法包括相對于排氣沖程中的排氣門關閉和達到上止點的活塞延遲進氣門開啟正時，并且將進氣通道流體連通地連接于所述主燃燒室。所進行的延遲在所述主燃燒室與所述副燃燒室之間產(chǎn)生所述主燃燒室中的壓力小于所述副燃燒室中的壓力的第一壓差。所述連接在所述延遲的結束時以及所述活塞達到上止點之后進行，所述連接在所述主燃燒室與所述副燃燒室之間產(chǎn)生所述主燃燒室中的壓力大于所述副燃燒室中的壓力的第二壓差。
優(yōu)選地，能夠在點火時減少副燃燒室中的殘留氣體，例如，通過增強新鮮空氣的流動，從而實現(xiàn)更方便的點火和更穩(wěn)定的燃燒。


附圖結合于此并且構成本說明書的一部分，附圖與下述總體說明、下述詳細說明共同用于解釋本發(fā)明的特征。
圖1(a)是示出包括副燃燒室的內燃機的構造的示意性圖示。
圖1(b)是用于圖1(a)所示的內燃機的電子控制單元的示意圖。
圖2是說明產(chǎn)生在圖1(a)所示的內燃機中的燃料噴霧的狀態(tài)的示意性圖示。
圖3是用于圖1(a)所示的內燃機中的操作圖。
圖4(a)至4(h)是說明由圖1(a)所示的內燃機采用的進氣門開啟延遲操作模式的示意性圖示。
圖5是參照圖1描述的內燃機的操作的流程圖。
圖6示出圖1(a)所示內燃機中的排氣再循環(huán)控制、空氣/燃料比、進氣量和進氣門開啟正時之間的關系。
圖7是說明在圖1(a)所示的內燃機中的進氣門開啟正時的延遲的時間圖。
圖8(a)是示出包括副燃燒室的內燃機的另一構造的示意性圖示。
圖8(b)是圖8(a)所示的內燃機中的活塞頂?shù)母┮晥D。
圖9(a)和9(b)是說明圖8(a)所示的內燃機中的第一次燃料噴射噴霧和第二次燃料噴射噴霧的示意性圖示。
圖10(a)是說明圖8(a)所示的內燃機的改進方案中在進氣沖程期間的第一次燃料噴射噴霧的示意性圖示。
圖10(b)是圖10(a)所示的內燃機中的活塞頂?shù)母┮晥D。
圖11是說明圖10(a)所示的改進內燃機中在壓縮沖程期間的第二次燃料噴射噴霧的示意性圖示。
圖12是說明圖10(a)所示的改進內燃機中具有長期間的第二次燃料噴射噴霧的示意性圖示。
圖13是說明參照圖8(a)描述的內燃機的操作的流程圖。
圖14是圖8(a)所示的內燃機中使用的操作圖。
圖15是說明圖8(a)所示的內燃機中的進氣門開啟正時延遲和燃料噴射正時的時間圖。
圖16示出圖8(a)所示的內燃機中的排氣再循環(huán)控制、空氣/燃料比、進氣量和進氣門開啟正時之間的關系。
圖17(a)是示出包括副燃燒室的內燃機的另一構造的示意性圖示。
圖17(b)是用于圖17(a)所示的內燃機的電子控制單元的示意圖。
圖18是圖17(a)所示的內燃機中使用的操作圖。
圖19(a)至19(h)是說明圖17(a)所示的內燃機中采用的進氣門開啟延遲操作模式的示意性圖示。
圖20示出圖17(a)所示的內燃機中的排氣再循環(huán)控制、空氣/燃料比、進氣量和進氣門開啟正時之間的關系。
圖21是說明圖17(a)所示的內燃機中的進氣門開啟正時延遲的時間圖。
圖22是說明備選燃料噴射方案的時間圖。
圖23(a)是示出包括副燃燒室的內燃機的另一構造的示意性圖示。
圖23(b)是用于圖23(a)所示的內燃機的電子控制單元的示意圖。
圖24是圖23(a)所示的內燃機中使用的操作圖。
圖25是說明參照圖23(a)描述的內燃機的操作的流程圖。
圖26是說明圖23(a)所示的內燃機中的進氣門開啟正時延遲的時間圖。
具體實施例方式
圖1(a)示出內燃機(“ICE”)的示意性視圖。缸蓋1、缸體2和活塞3限定主燃燒室(也稱為“主室”)4。主燃燒室4通過進氣門7與進氣口5連接，并且通過排氣門8與排氣口6連接。
進氣門7和排氣門8分別由進氣凸輪9和排氣凸輪10驅動開啟和關閉?？勺儦忾T正時機構11耦合于與進氣凸輪9連接的進氣凸輪軸9a的端部。可變氣門正時機構11在發(fā)動機操作期間可以改變進氣凸輪9的相位。如這里所使用的，“相位”涉及進氣門7的開啟/關閉正時。
進氣通道23是進氣口5的連接上游。雖然在圖1(a)中沒有示出，但是進氣收集器和移除進氣空氣中顆粒的空氣過濾器可設置在進氣通道23的上游。氣流計24(參見圖1(b))和電控節(jié)流活門25可設置在進氣通道23中，該氣流計24檢測流過進氣通道23的進氣量，該電控節(jié)流活門25控制流過進氣通道23的進氣量。排氣通道20是排氣口6的連接下游。排氣再循環(huán)(“EGR”)通道21與排氣通道20流體連通，該排氣再循環(huán)通道21將從主燃燒室4排出到排氣通道20的一部分排氣供給至進氣通道23。EGR閥22設置在EGR通道21中，該閥控制供給至進氣通道23的排氣量。
副燃燒室(也被稱為“副室”)12至少部分地設置在缸蓋1中。副燃燒室12鄰近主燃燒室4。隔離壁13限定在主燃燒室4與副燃燒室12之間。穿過隔離壁13的連通通道13a提供兩個燃燒室4與12之間的流體連通。
燃料噴射閥(也稱為“燃料噴射器”)14a優(yōu)選地采用高壓燃料噴射類型，適合將燃料直接噴入主燃燒室4。也就是，燃料噴射閥14a的構造和布置結構使得燃料被直接地噴灑入主燃燒室4。
火花塞(也稱為“點火塞”)15設置在副燃燒室12中從而點燃副燃燒室12中的空氣/燃料(“A/F”)混合物。當點燃副燃燒室12中的A/F混合物時，燃料火炬通過連通通道13a噴入主燃燒室4，使主燃燒室4中的A/F混合物燃燒。優(yōu)選地，另外參照圖2，至少一部分來自燃料噴射閥14a的燃料噴霧被朝向連通通道13a導向。
參照圖1(b)，可變氣門正時裝置11、燃料噴射閥14a、火花塞15、電控節(jié)流活門25和EGR閥22受內燃機控制單元(“ECU”)30的控制，該單元又接收表示ICE操作狀態(tài)的各種信號。例如，ECU 30可接收下述信號1)由氣流計24檢測的進氣量Qa，2)可由油門踏板傳感器26檢測的油門開度APO，3)可由曲軸轉角傳感器27檢測的內燃機轉速Ne，4)可由水溫傳感器28檢測的內燃機冷卻水溫Tw，以及5)可由車速傳感器33檢測的車速。可以想象，表示其他ICE操作狀態(tài)的信號也可提供至ECU 30。根據(jù)所接收的信號，ECU 30執(zhí)行預定的計算并且發(fā)送各種信號。例如，ECU 30可發(fā)送控制信號至1)可變氣門正時機構11從而控制氣門正時，2)燃料噴射閥14a從而控制燃料噴灑，3)火花塞15從而在正確的時間點火，4)節(jié)流活門25從而控制進氣量，以及5)EGF閥22從而控制EGR量。
如在后文所述，在預定的(各)ICE操作狀態(tài)下，進氣門開啟正時(“IVO”)可以為了穩(wěn)定燃燒的目的而延遲。如這里所使用的，術語“延遲”指代將一功能發(fā)生作用的時間相對于上止點(“TDC”)調整至稍晚的時間，上止點即活塞3往復運動至最接近缸蓋1的點。傳統(tǒng)地，通常按照曲軸旋轉相對于TDC的度數(shù)測量延遲。被稱為“IVO延遲操作模式”的功能指代延遲進氣門7開啟的正時。
圖3示出ICE的優(yōu)選操作圖。低速、低負載操作的區(qū)域由圖3中的參考字母A標示。區(qū)域A的特征在于“稀燃操作”，即，ICE在稀薄A/F混合物的情況下(A/F比λ＞1)進行操作。在范圍B中，ICE以理想配比的A/F比進行操作或者以理想配比的A/F比同時加入EGR進行操作。也就是說，ICE以理想配比的A/F比、僅在新鮮空氣的情況下(即，λ＝1)進行操作，或者以理想配比的A/F比、在新鮮空氣和使用EGR的情況下(即，[λ＝1]+EGR)進行操作。如這里所使用的，“理想配比的A/F比”指代化學最優(yōu)點，在該點處，燃燒室中的所有燃料和空氣的所有氧氣含量將在燃燒期間理想地相互平衡。對于汽油燃料，理想配比的A/F比大概為空氣與燃料質量比的14.7倍。優(yōu)選地，IVO延遲操作模式僅在區(qū)域A(例如，在稀燃操作的情況下)和作為區(qū)域B的一部分的區(qū)域C中采用。區(qū)域C包括區(qū)域C的預定低速、低負載部分，在該部分中，ICE以理想配比的A/F比、在新鮮空氣的情況下進行操作，或者以理想配比的A/F比、在新鮮空氣和使用EGR的情況下進行操作。
IVO延遲操作模式將在下文參照圖4進行說明。如上文所述，在IVO延遲操作模式下，當表示燃燒穩(wěn)定性的參數(shù)指示預定的操作狀態(tài)時，該模式延遲進氣門7的開啟正時(IVO)。例如，在ICE的稀燃操作期間，這一參數(shù)可以是大于預定值的空氣/燃料比。更具體地說，進氣門7的IVO相對于排氣沖程中的排氣門8的排氣門關閉(“EVC”)正時和活塞3的TDC正時被延遲。從下文將清楚可知，IVO延遲操作模式會減小點火時的副燃燒室12中存在的殘余氣體(這也可以被認為是增加新鮮空氣)。因此，點火得以改善，火炬噴射得以促進(或者火炬火焰得以增強)，這將促使穩(wěn)定的燃燒。特別地，IVO延遲操作模式有利于點火并且會改善副燃燒室12中的燃燒速度。
當接近活塞3的排氣沖程TDC正時關閉排氣門8時，殘余氣體(即，來自前一循環(huán))遺留或者截留在主燃燒室4和副燃燒室12中，如圖4(a)所示。在這種情況下，特別地，遺留在副燃燒室12中的殘余氣體可使點火更加困難并且降低燃燒速度，由此導致較差的燃燒。因此，理想的是減少這些殘留氣體。
在隨后的進氣沖程中，活塞3移動離開缸蓋1，導致主燃燒室4中的殘留氣體膨脹，由此降低主燃燒室4中的壓力。因此，在主燃燒室4與副燃燒室12之間產(chǎn)生壓力差，副燃燒室12中的殘留氣體被吸入主燃燒室4中，如圖4(b)所示。
然后，如圖4(c)所示，當進氣門7隨后被開啟時(也就是，在排氣沖程中的排氣門8的EVC正時和活塞3的TDC正時之后)，新鮮空氣在由活塞3的移動所產(chǎn)生的壓力差的作用下穿過進氣門7沖入主燃燒室4。隨著新鮮空氣沖入，主燃燒室4中的壓力增加，在主燃燒室4與副燃燒室12之間產(chǎn)生相對壓差(即，與進氣門7的IVO正時之前的壓差相比)。因此，如圖4(d)所示，一些新鮮空氣從主燃燒室4流動至副燃燒室12。
流入副燃燒室12的新鮮空氣與先前已經(jīng)被抽出副燃燒室12的一些殘留氣體混合，并且形成“工作混合物”。但是，回流入副燃燒室12的工作混合物具有低百分比的殘留氣體(以及對應的較高百分比的新鮮空氣)。也就是說，由于IVO延遲操作模式，副燃燒室12中的殘留氣體被新鮮空氣稀釋。因此，在副燃燒室12中點火方便性得以改善，在點火之后，從副燃燒室12噴向主燃燒室4的火炬火焰得以增強(和/或火炬火焰的噴射速度被增加)，并且獲得更穩(wěn)定的燃燒。因此，可以在更稀薄的A/F比的情況下進行操作。
在排氣沖程中活塞3的TDC正時之后的期間，采用IVO延遲操作模式，并且在這一期間，進氣門7和排氣門8保持關閉。在IVO延遲操作模式的這一期間，主燃燒室4中的殘留氣體膨脹，從而減小主燃燒室4中的壓力并且在連通通道13a的兩端，即在主燃燒室4(相對低壓)與副燃燒室12(相對高壓)之間，產(chǎn)生第一壓差。來自前一循環(huán)并且處于副燃燒室12中的殘留氣體穿過隔離壁13經(jīng)由連通通道13a被吸入主燃燒室4，第一壓差被減小，即，副燃燒室12中的壓力被減小，同時主燃燒室4中的壓力被增加。當采用進氣門7的IVO正時的時候，即，在由IVO延遲操作模式延遲之后，新鮮空氣沖入并且稀釋主燃燒室4中的殘留氣體。新鮮空氣的流入也會增加主燃燒室4中的壓力并且在連通通道13a的兩端，即在主燃燒室4(相高高壓)與副燃燒室12(相對低壓)之間，產(chǎn)生第二壓差。第二壓差致使殘留氣體和新鮮空氣的工作混合物穿過隔離壁13經(jīng)由連通通道13a沖入副燃燒室12。流入副燃燒室12的工作混合物中的殘留氣體的百分比被新鮮空氣的對應百分比減小，副燃燒室12中的殘留氣體量因此小于副燃燒室12僅含有殘留氣體時的量。因此，與相關內燃機相比，點火時副燃燒室中的殘留氣體的量被減小，點火被促進并且實現(xiàn)穩(wěn)定的燃燒。
優(yōu)選地，當存在第二壓差并且工作混合物流入副燃燒室12中時，將燃料噴入連通通道13a附近的位置。當在這一正時進行噴射時，如下文所述，考慮到副燃燒室12中的A/F混合物在活塞3的壓縮沖程中變得更加稀薄，所以可調整副燃燒室12中的A/F混合物的濃度，并且仍然提供用于點火和燃燒的適當?shù)腁/F混合物。優(yōu)選地，燃料噴射閥14a設置成使得，在從接近IVO正時到主燃燒室4中的壓力幾乎與進氣口5中的壓力平衡時的點這一時間段中，一部分燃料噴霧被朝向連通通道13a導向，并且至少部分燃料被噴射和供給。殘留氣體被抽出副燃燒室12并且?guī)缀跛械臍埩魵怏w都被新鮮空氣和燃料替代。因此，副燃燒室12中的殘留氣體被減少，主燃燒室4和副燃燒室12中的A/F混合物變得更濃從而進一步改善點火方便性以及實現(xiàn)燃燒穩(wěn)定性。
在隨后的一半進氣沖程中，隨著第二壓差的消失，即隨著主燃燒室4中的壓力與副燃燒室12中的壓力平衡，主燃燒室4與副燃燒室12之間的流動消失。如圖4(e)所示，新鮮空氣持續(xù)從進氣口5流入主燃燒室4，直到進氣門7關閉，在主燃燒室4與副燃燒室12之間不存在特定的流動模式。
如圖4(f)所示，在進氣門7關閉之后，主燃燒室4中的壓力在活塞3的壓縮沖程期間增加。隨著主燃燒室4中的壓力增加，在主燃燒室4(相對高壓)和副燃燒室12(相對低壓)之間產(chǎn)生第三壓差，主燃燒室4中的工作混合物流入副燃燒室12，如圖4(g)所示。在進氣門關閉(“IVC”)正時，副燃燒室12中的混合物比主燃燒室4中的混合物相對更濃，并且由于在活塞3的壓縮沖程期間工作混合物流動離開主燃燒室4，副燃燒室12中的混合物變得逐漸增加地稀釋，如圖4(h)所示。
圖5是根據(jù)結合圖1-4所示和所述的ICE的操作的流程圖。流程圖中示出的操作步驟相應于每個預定計算期間得以執(zhí)行。在步驟S1，讀取由曲軸轉角傳感器27檢測的內燃機轉速Ne、由油門踏板傳感器26檢測的油門開度APO、由車速傳感器33檢測的車速以及其他信息；并且根據(jù)這些檢測值，使用已知的方法計算內燃機操作狀態(tài)，諸如內燃機上的負載。在步驟S2，根據(jù)所計算的內燃機操作狀態(tài)，確定所計算的內燃機操作狀態(tài)是否適合執(zhí)行IVO延遲操作模式。如果步驟S2為否，即，如果所計算的內燃機操作狀態(tài)不適合執(zhí)行IVO延遲操作模式，那么操作前進至步驟S6，以設定燃料噴射量，然后返回至該流程的開始。如果步驟S2為是，即，如果所計算的內燃機操作狀態(tài)適合執(zhí)行IVO延遲操作模式，那么從例如通過實驗得到的存儲數(shù)據(jù)圖查詢IVO正時，在步驟S5，設定與稀薄A/F比相適合的用于操作的燃料噴射量，然后程序返回至流程圖的開始。
圖6示出表示EGR控制、A/F混合物、進氣量和IVO正時的優(yōu)選關系的示意圖。在高負載范圍內，ICE優(yōu)選地以理想配比的A/F比并且不使用EGR進行操作。從高負載范圍到中負載范圍，將EGR逐漸地引入，即，應用于進氣系統(tǒng)的EGR的量逐漸增加，直到EGR引入的比率變得大于預定比率。當EGR應用率達到預定比率時，開始IVO延遲操作模式，隨著EGR應用率的增加，IVO延遲的程度增加。隨著EGR應用率增加，燃燒趨于變得不穩(wěn)定。因此，在高負載到中負載的范圍內執(zhí)行IVO延遲操作模式對于促進副燃燒室12中的殘留氣體減少以及加濃可燃A/F混合物來說是首要的。
在低負載范圍內，IVO延遲操作模式在稀燃操作期間持續(xù)執(zhí)行，即，在稀薄A/F混合物的情況下進行操作。隨著A/F混合物變得更加稀薄，即，隨著所供給的A/F混合物變得更加稀薄，延遲的程度增加。在特定點處，空氣量被減小以降低負載，并且進氣口5中的壓力被降低。相應地，IVO正時被進一步延遲(也就是，延遲的程度量隨著空氣量的降低而增加)。如上文所述，與增加EGR應用率相結合，隨著內燃機上的負載減小或者隨著供給主ICE的A/F混合物變得更加稀薄，燃燒也變得不穩(wěn)定。
在不包括IVO延遲操作模式的相關內燃機中，進氣門的開啟期間從排氣沖程中正好在活塞上止點正時之前的時刻延伸到進氣沖程中正好在活塞下止點正時之后的時刻，如圖7中的點劃線所示。但是，在使用IVO延遲操作模式的ICE中，排氣門8的EVC正時稍微在排氣沖程的活塞3的TDC之后(時刻t1)進行。此后，活塞3的沖程從排氣沖程變化為進氣沖程，主燃燒室4的容積逐漸增加，主燃燒室4中的壓力逐漸減小。結果，第一壓差在主燃燒室4與副燃燒室12之間產(chǎn)生(即，主燃燒室4中的壓力小于副燃燒室12中的壓力)，并且殘留的氣體從副燃燒室12流動至主燃燒室4。第一壓差在圖7中通過主燃燒室4中的壓降(以實線示出)與副燃燒室12中的壓差(以虛線示出)之間的滯后示出。
在活塞3的進氣沖程期間，進氣門7開啟(在時刻t2)，因為主燃燒室4中的壓力已經(jīng)被降低，所以新鮮空氣被吸入主燃燒室4。在IVO時，主燃燒室4中的壓力增加，第二壓差產(chǎn)生在主燃燒室4與副燃燒室12之間(即主燃燒室4中的壓力大于副燃燒室12中的壓力)，殘留氣體和新鮮空氣的工作混合物從主燃燒室4流入副燃燒室12。第二壓差也在圖7中通過主燃燒室4中的壓降(以實線示出)與副燃燒室12中的壓差(以虛線示出)之間的滯后示出。第一壓差出現(xiàn)在時刻t2之前，第二壓差出現(xiàn)在時刻t2之后。
此后，在時刻t3，主燃燒室4與副燃燒室12之間的第二壓差開始消失，即，壓力開始在主燃燒室4與副燃燒室12中平衡，并且在這些燃燒室之間的流動幾乎消失(在時刻t3)。但是，在活塞3的隨后壓縮沖程期間，在時刻t4，主燃燒室4中的壓力增加，并且在主燃燒室4與副燃燒室12之間產(chǎn)生第三壓差(即，主燃燒室4中的壓力大于副燃燒室12中的壓力)。由于第三壓差，工作混合物從主燃燒室4流向副燃燒室12。第三壓差也在圖7中通過主燃燒室4中的壓降(以實線示出)與副燃燒室12中的壓降(以虛線示出)之間的滯后示出。第三壓差在時刻t4之后出現(xiàn)。
通過執(zhí)行IVO延遲操作模式，由于進氣門7的IVO正時相對于排氣沖程的排氣門8的EVC正時和活塞3的TDC正時二者被延遲，所以上述第一、第二和第三壓差也在主燃燒室4與副燃燒室12之間產(chǎn)生。借助第一、第二和第三壓差，副燃燒室12中的殘留氣體被減小，有利于點火，并且燃燒穩(wěn)定性得以改善。因此，可在更加稀薄的A/F混合物和/或增加應用EGR的情況下進行ICE操作。
通過在開啟進氣門7之后、在壓力增加期間、向連通通道13a附近噴射燃料(從時刻t2至時刻t3)，可向副燃燒室12提供更濃的A/F混合物。因此，有利于點火，并且可進一步改善燃燒穩(wěn)定性。
通過對ICE應用IVO延遲操作模式，至少可獲得下述優(yōu)勢。
IVO延遲操作模式相對于排氣沖程中的EVC正時與活塞3的TDC正時二者延遲IVO正時，使得減少點火時的副燃燒室12中的殘留氣體，并且增加副燃燒室12中的A/F混合物的濃度。因此，有利于點火并且火炬噴射得以促進和/或增強，從而獲得穩(wěn)定的燃燒。
在內燃機負載低于預定值的ICE操作范圍中執(zhí)行IVO延遲操作模式可減小副燃燒室12中的殘留氣體。而且，也可實現(xiàn)穩(wěn)定的燃燒。此外，當在稀燃操作狀態(tài)下執(zhí)行IVO延遲操作模式時，例如，其中輸送至內燃機的A/F混合物變得稀薄時，或者在應用至ICE的EGR大于預定比率的狀態(tài)下，反而可獲得穩(wěn)定的燃燒。
隨著1)ICE負載變小2)所供給的A/F混合物變得稀薄，或者3)EGR應用增加，IVO正時的延遲程度的增加可減小主燃燒室4中的壓力。因此，副燃燒室12中的大量殘留氣體可被新鮮空氣替換。因此，即使在更低負載、更稀薄的A/F混合物或者大量增加的EGR應用的情況下，也可進行穩(wěn)定燃燒。
在進氣門開啟之后出現(xiàn)的增加缸壓的期間噴射燃料使新鮮空氣和燃料能夠流入副燃燒室12。也就是，殘留氣體可由新鮮空氣和燃料替換。因此，有利于點火，并且燃燒的穩(wěn)定性得以改善。特定地，將一部分燃料噴霧朝向連通通道13a導向可確保新鮮空氣和燃料流入副燃燒室12。
如圖8(a)和8(b)所示的ICE將在下文進行說明。在圖8(a)所示的ICE與圖1(a)所示的ICE之間存在許多相似之處；但是，為了便于說明，在下文中只說明其區(qū)別之處。如圖8(a)和8(b)所示，活塞的頂表面形成有第一凹槽16和第二凹槽17。第一凹槽16接納由第一次燃料噴射產(chǎn)生的第一燃料噴霧并且將該第一燃料噴霧朝向連通通道13a改變方向。第二凹槽17接納壓縮沖程期間由第二次燃料噴射產(chǎn)生的第二燃料噴霧從而在燃燒期間提供分層的進氣。如這里所述的，“分層的進氣”指代缸中的A/F混合物的分層。圖9(a)示出由第一凹槽16朝向連通通道13a改變方向的第一次燃料噴射的第一燃料噴霧。圖9(b)示出提供分層進氣的第二次燃料噴射的第二燃料噴霧。根據(jù)圖8(a)和圖9(a)所示的布置結構，燃料噴射閥14a設置在側壁上，使得第一燃料噴霧在形成于活塞頂表面上的第一凹槽16的幫助下被朝向連通通道13a(或者副燃燒室12)改變方向，正如IVO延遲操作模式期間所需要的那樣。
也可考慮使用其他構造和布置結構。在這些構造和布置結構中，優(yōu)選地，活塞頂表面形成有多個凹槽，其中至少一個凹槽接納由在IVO延遲操作模式期間采用的第一次燃料噴射所產(chǎn)生的燃料噴霧并且將燃料噴霧朝向連通通道13a改變方向，另一凹槽接納由第二次燃料噴射所產(chǎn)生的燃料噴霧，從而在主燃燒室4中提供分層的進氣。例如，如圖10(a)、10(b)和11所示，燃料噴射閥14a可設置在主燃燒室4的正上方，活塞頂表面形成有內部和外部的同心凹槽。如圖10(a)和10(b)所示，在IVO延遲操作模式期間，第一次燃料噴射在進氣沖程期間朝向內凹槽噴灑燃料(對應于圖9(a)中的第一凹槽16)。如圖11所示，第二次燃料噴射，即提供分層的進氣，在壓縮沖程期間朝向外凹槽噴灑燃料(對應于圖9(b)中的第二凹槽17)。采用這種布置結構，可在主燃燒室4中有利地產(chǎn)生更均勻的空氣/燃料混合物。如圖12所示，如果第二次燃料噴射的期間較長，那么燃料噴霧初始被外凹槽改變方向以提供分層的進氣并且隨后被內凹槽朝向連通通道13a改變方向。但是，這一現(xiàn)象不會導致任何缺陷。
圖13是根據(jù)結合圖8-12所示和所述的ICE的操作的流程圖。由于這一流程圖的操作步驟類似于圖5所示的步驟，所以只有那些不同的步驟將在下文中進行說明。在步驟S7，確定分層進氣燃燒是否適于當前的操作狀態(tài)，如果是，即如果確定當前操作范圍適于分層進氣燃燒，那么操作流程前進至步驟S8和S9，從而分別設定第一次和第二次燃料噴射量，并且采用用于實現(xiàn)分層進氣燃燒的燃料噴射。
圖14示出結合圖8-13所示和所述的ICE的操作圖。與圖3中的區(qū)域A類似，處于低速以及低負載范圍內的ICE的稀燃操作在IVO延遲操作模式的情況下采用。但是，圖14中的低速、低負載范圍被分開為相對高負載區(qū)域A1，其中進氣沖程期間的燃料噴射提供用于燃燒的均勻工質，和相對低負載區(qū)域A2，其中第一次燃料噴射與IVO延遲操作模式相關聯(lián)地在進氣沖程期間進行，并且在隨后的壓縮沖程期間進行其他的第二次燃料噴射，從而提供用于燃燒的均勻工質。
圖15是結合圖8-14所示和所述的ICE的IVO延遲操作模式的時間圖。在均勻的燃燒范圍A1中，在進氣沖程期間的第一次燃料噴射正時對應于由第一凹槽接納并改變方向的第一燃料噴霧。但是，當ICE在均勻燃燒范圍A1中操作時，第一次燃料噴射不必要噴射所有將要在一次循環(huán)內被供給的燃料。也就是，只有一部分由第一次燃料噴射所噴射的燃料可被導向至第一凹槽，同時在第一次燃料噴射之后立即進行第二次燃料噴射(參見圖15中的燃料噴射期間“a”)?；蛘?，第二次燃料噴射的進行可延遲至時刻t3與t4之間，即，在主燃燒缸中的壓力響應于進氣門的開啟而增加之后、但是在燃料噴霧可被導向至第二凹槽的時刻之前(參見圖15中的燃料噴射期間“b”)。
當ICE在分層燃燒范圍A2中操作時，進氣沖程期間的第一次燃料噴射正時對應于由第一凹槽接納和改變方向的第一燃料噴霧，并且在壓縮沖程期間的第二次燃料噴射正時對應于由第二凹槽接納并改變方向第二燃料噴霧，(參見圖15中的燃料噴射期間“c”)。
如果在每次循環(huán)中所供應的燃料在第一次和第二次燃料噴射之間區(qū)分開來，那么優(yōu)選地由第一次燃料噴射所噴射的燃料的量至少足以避免當內燃機負載減小時、當輸送至ICE的A/F混合物變得稀薄時、和/或當EGR應用增加時(在EGR正在使用的情況下)的較差的燃燒穩(wěn)定性。通過增加第一次燃料噴射期間的噴射燃料量，流入副燃燒室12的燃料流增加，同時主燃燒缸中的壓力響應于進氣門的開啟而增加。因此，副燃燒室12中的A/F混合物變濃(正如主燃燒室4中的A/F混合物那樣)，這又會便于點火并且改善燃燒穩(wěn)定性。
根據(jù)上述燃料噴射，由第一次燃料噴射所噴射的燃料流入副燃燒室12并且在副燃燒室12中被點燃從而產(chǎn)生朝向主燃燒室4噴射的火炬火焰，從而點燃和燃燒已經(jīng)在主燃燒室4中由第二次燃料噴射產(chǎn)生的分層A/F混合物。
圖16示出用于結合圖8-15所示和所述的ICE的EGR控制、A/F混合物、進氣量和IVO正時的優(yōu)選關系的圖表。在分層燃燒范圍A2和均勻燃燒范圍A1二者中，通過隨著內燃機負載減小而增加IVO正時的延遲程度，副燃燒室12中的殘留氣體被減小，副燃燒室12中的燃料供給得以增加。
對于A/F混合物與IVO正時之間的關系，我們認為，在從均勻燃燒范圍A1轉換至分層燃燒范圍A2時的點處，在分層燃燒范圍A2的高負載端處的A/F混合物會比均勻燃燒范圍A1的低負載端處的A/F混合物更濃。出于這一原因，如圖14所示，在從均勻燃燒范圍A1轉換至分層燃燒范圍A2時，IVO正時被提前從而使得分層燃燒范圍A2的高負載端處的A/F混合物接近均勻燃燒范圍A1的低負載端處的A/F混合物，使得在范圍A1與A2之間實現(xiàn)順利的轉換。
除了結合圖1-7所述的ICE所提供的優(yōu)勢，結合圖8-16所示和所述的ICE也提供下列優(yōu)勢。
在缸壓增加期間，進行第一次燃料噴射。也就是，當主燃燒缸中的壓力響應于進氣門開啟而增加時，在第一次燃料噴射完成之后，第二次燃料噴射供給在一次循環(huán)中所需的燃料的其余量。因此，通過控制由第一次燃料噴射所噴射的燃料的量，流入副燃燒室12中的燃料流的量和副燃燒室12中的A/F混合物可被控制。而且，可適合地供給副燃燒室12中的混合物以便于點火并且穩(wěn)定燃燒。而且，在壓縮沖程期間進行第二次燃料噴射時也可提供分層進氣燃燒。
優(yōu)選地，活塞頂表面形成有凹槽16，該凹槽用于接納第一次燃料噴射的第一燃料噴霧并且將該第一燃料噴霧改變方向至連通通道13a附近的位置。如此，活塞頂表面可促進燃料的蒸發(fā)并且改善副燃燒室12中的燃燒。
同樣，優(yōu)選地，活塞頂表面也形成有用于僅接納第二次燃料噴射的第二燃料噴霧的凹槽17，借助第一次燃料噴射與第二次燃料噴射之間的活塞移動，第二燃料噴霧提供分層的進氣和穩(wěn)定的燃燒。
而且，優(yōu)選地，由第一次燃料噴射所噴射的燃料量(作為一次循環(huán)中供給的整體燃料量的一部分)響應于減小內燃機負載、響應于輸送至內燃機的A/F混合物的稀薄、和/或隨著EGR應用的增加而增加。因此，流入副燃燒室12的燃料流的量增加以避免出現(xiàn)難于保持穩(wěn)定燃燒的狀態(tài)。因此，即使在ICE以更低的負載、更加稀薄的A/F混合物或EGR應用增加時，也可獲得點火方便性和燃燒穩(wěn)定性的改善。
結合圖1-16所示和所述的每個ICE基于將燃料直接地噴入主燃燒室。優(yōu)選地，副燃燒室中的殘留氣體也可在包括端口燃料噴射的ICE中減少。如這里所使用的，“端口燃料噴射”指代燃料噴射系統(tǒng)的一種類型，其中的燃料被噴入進氣門的進氣口上游。
圖17(a)示出其中的端口燃料噴射閥14b設置在進氣口5處的ICE的示意圖，即代替結合圖1-16所述的燃料噴射閥14a。在其他方面，圖17(a)所示的ICE的布置結構與圖17(b)所示的ECU類似于結合圖1-16描述的內容，在此不再贅述。
圖18描述圖17所示的ICE的操作圖。類似于圖3所示的操作圖，低速、低負載操作的區(qū)域由參考字母A標示。區(qū)域A的特征在于稀燃操作(A/F比λ＞1)。在范圍B中，ICE以理想配比的A/F比進行操作或者以理想配比的A/F比并且加入EGR進行操作。也就是說，ICE以理想配比A/F比、在只有新鮮空氣(即，λ＝1)的情況下進行操作，或者以理想配比的A/F比、在新鮮空氣和使用EGR(即，[λ＝1]+EGR)的情況下進行操作。優(yōu)選地，IVO延遲操作模式僅在區(qū)域A(例如，在稀燃操作的情況下)和作為區(qū)域B的一部分的區(qū)域C中采用。區(qū)域C包括區(qū)域C的預定低速、低負載部分，其中ICE以理想配比的A/F比、在新鮮空氣的情況下操作或者以理想配比的A/F比、在新鮮空氣并使用EGR的情況下操作。
現(xiàn)在將參照圖19說明IVO延遲操作模式。由于該操作類似于參照圖4所述的內容，所以下面僅進行簡短的說明。在其他情況下，圖19的特征類似于圖4所示的特征，其內容不再贅述。
當在排氣沖程中接近活塞3的TDC正時關閉排氣門8時，在前一循環(huán)中產(chǎn)生的殘余氣體容納在主燃燒室4和副燃燒室12(參見圖19(a))中。在隨后的進氣沖程的初始階段，活塞3的移動使主燃燒室4中的殘留氣體膨脹，由此減小主燃燒室4中的壓力。第一壓差的產(chǎn)生使得殘留氣體從副燃燒室12流至主燃燒室4(參見圖19(b))。當進氣門7開啟時，新鮮空氣流入主燃燒室4(參見圖19(c))。由于結合圖17(a)所述的ICE包括端口燃料噴射，所以燃料在IVO之前被噴入進氣口5，初始地流入主燃燒室4的新鮮空氣包括大量的燃料。
當新鮮空氣流入主燃燒室4時，主燃燒室4中的壓力增加從而在副燃燒室12與主燃燒室4之間產(chǎn)生第二壓力差，并且工作混合物從主燃燒室4流至副燃燒室12(參見圖19(d))。從主燃燒室4流入副燃燒室12中的工作混合物包括新鮮空氣、燃料和殘留氣體。但是，可以想象，可采用下述構造，即新鮮空氣(包含燃料)被導向至連通通道13a附近的位置，并且進入副燃燒室12的氣流幾乎只有新鮮空氣(包含燃料)，即，使得只有少量的殘留氣體流回至副燃燒室12。
稍后，在進氣沖程中，副燃燒室12與主燃燒室之間的第二壓差幾乎消失并且因此流動也幾乎消失。但是，新鮮空氣(包含燃料)持續(xù)從進氣口5供給至主燃燒室4(參見圖19(e))。持續(xù)流動的新鮮空氣(包含燃料)提供與正好在IVO之后流動的A/F混合物相比稀薄的A/F混合物。隨后，開始活塞3的壓縮沖程，直到進氣門7關閉，在主燃燒室4與副燃燒室12之間不存在特定的流動。但是，在進氣門7關閉之后，主燃燒室4中的壓力由于活塞3的壓縮沖程而增加(參見圖19(f))，并且第三壓差致使主燃燒室4中的工作混合物流入副燃燒室12(參見圖19(g))。直到IVC，副燃燒室12中的A/F混合物比主燃燒室4中的A/F混合物更濃，因此，副燃燒室12中的A/F混合物在壓縮沖程期間直接地由離開主燃燒室4的氣流稀釋(參見圖19(h))。
圖20示出結合圖17(a)所述的內燃機的用于EGR控制、A/F混合物、進氣量和IVO正時的優(yōu)選關系的示意圖。由于該控制與結合圖6所述的控制基本上相同，所以在此不再贅述。
圖21是結合圖17(a)所述的ICE包括IVO延遲操作模式的時間圖?；旧?，這一正時圖總體對應于圖7所示的時間圖。但是，由于結合圖17(a)所述的ICE包括端口燃料噴射，所以燃料噴射正時被設定為在IVO之前進行燃料噴射期間的至少一部分(在時刻t2)，同時隨著內燃機負載的降低，提前開始燃料噴射正時。這是因為，如上文所述，燃燒穩(wěn)定性隨著內燃機負載的降低而變差，因此，理想的是提前開始燃料噴射，從而在缸壓力增加期間，即IVO之后，增加輸送至副燃燒室12的燃料。因此，更加容易點燃并且燃燒穩(wěn)定性得以改善。因此，出于相同的原因，隨著輸送至ICE的A/F混合物被稀釋和/或EGR的應用被增強，可優(yōu)選地提前開始燃料噴射。
結合圖17-21所述的ICE提供的優(yōu)勢與結合圖1-7所述的ICE提供的優(yōu)勢類似。特別地，結合圖17-21所述的ICE提供類似的優(yōu)勢，但是其中的ICE包括了端口燃料噴射而非直接燃料噴射。與結合圖1-16所述的ICE類似，結合圖17-21所述的ICE避免在副燃燒室12中出現(xiàn)稀薄A/F混合物這一不理想的現(xiàn)象，從而有利于點燃并且實現(xiàn)燃燒穩(wěn)定性的改善。
另外，根據(jù)結合圖17-21所述的ICE的IVO延遲操作模式，隨著IVO延遲程度的增加，在進氣門開啟之后、在主燃燒室4中出現(xiàn)的壓力降低，副燃燒室12中大量的殘留氣體可被新鮮空氣和燃料的混合物替換。也就是，通過改變IVO正時，副燃燒室12中的殘留氣體被減小，使主燃燒室4和副燃燒室12中的A/F混合物變濃。因此，有利于點火并且獲得改善的燃燒穩(wěn)定性。
圖22是說明結合圖17(a)所述的ICE的備選燃料噴射方案的時間圖因此下文將只說明與參照圖17-21所述的ICE不同的部分。
圖21示出隨著內燃機負載的減小，IVO延遲操作模式使單獨一次燃料噴射的開始時間提前，該單獨一次燃料噴射可噴射將在一次循環(huán)期間供給的燃料的總量，圖22示出備選IVO延遲操作模式，其中，隨著內燃機負載的增加，將在一次循環(huán)期間供給的燃料的總量在兩次燃料噴射之間進行劃分。為了與先前所述的第一次和第二次燃料噴射區(qū)分開來，這兩次燃料噴射指代為第三次燃料噴射和第四次燃料噴射。第三次燃料噴射在IVO之前進行，即第三次噴射相對于IVO正時提前，第四次燃料噴射在IVO之后進行，即，相對于IVO正時遲延。而且，在第三次燃料噴射期間被噴入的燃料的量隨著內燃機負載的降低而增加，該量作為在一次循環(huán)期間將供給的燃料的總量的百分數(shù)。如在采用IVO延遲操作模式的先前所述的ICE中，隨著供給至ICE的A/F混合物被稀釋和/或隨著EGR的應用的增加，優(yōu)選地，類似地增加在第三次燃料噴射期間所噴射的燃料的量，作為在一次循環(huán)期間供給的燃料的總量的百分比。
除了由結合圖17-21所述的ICE提供的優(yōu)勢，結合圖22所述的ICE提供下述優(yōu)勢。
由于第三次燃料噴射在IVO之前進行，第四次燃料噴射在IVO之后進行，所以在第三次燃料噴射期間所噴射的燃料的量控制副燃燒室12中的A/F混合物的濃度。通過在點火時控制A/F混合物，例如可有利于點火并且可改善燃燒穩(wěn)定性。
優(yōu)選地，由第三次燃料噴射所噴射的燃料量(作為在一次循環(huán)中供給的燃料的整體量的一部分)響應于內燃機負載的降低、響應于輸送至內燃機的A/F混合物的稀薄、和/或隨著EGR應用的增加而增加。因此，進入副燃燒室12的燃料的量增加以避免難于保持穩(wěn)定燃燒的狀態(tài)。因此，即使在ICE以更低負載、更加稀薄的A/F混合物、或EGR的應用增加的情況下，也可獲得點火方便性和燃燒穩(wěn)定性的改善。
圖5所示的流程圖類似地說明根據(jù)圖1-7、圖17-21和圖22的ICE操作。這樣，對于這一ICE操作的說明不再贅述。
圖23(a)和23(b)示出其中的多個端口燃料噴射閥設置在進氣口5處的ICE。在其他情況下，圖23(a)所示的ICE和圖23(b)所示的ECU的布置結構類似于結合圖17-21所述的布置結構，其說明在此不再贅述?，F(xiàn)在只說明與圖17至21不同的部分。
圖23(a)示出ICE的示意圖，該ICE包括將作為一種碳氫類型燃料的汽油噴入進氣口5的燃料噴射閥14c，并且包括將通過局部氧化汽油產(chǎn)生的改進氣體燃料噴入進氣口5的氣體燃料噴射閥14d。在其他方面，圖23(a)所示的ICE的布置結構類似于圖17(a)所示的ICE。如這里所使用的，“氣體燃料”指代通過使用一重整爐(未示出)從汽油產(chǎn)生的燃料，其比汽油更加容易點燃。
圖24示出結合圖23(a)所述的ICE的操作圖。區(qū)域A3是低負載范圍的一部分，其中的IVO延遲操作模式在稀薄A/F混合物的情況下進行操作。區(qū)域A3限定為“氣體燃料操作模式”，其中，供給至ICE的至少一部分燃料是由氣體燃料噴射閥14d提供的氣體燃料。在其他方面，圖24所示的操作圖類似于圖3所示的操作圖。
圖25是圖23(a)所示的ICE操作的流程圖。由于圖25中所示的操作步驟中的一些步驟類似于圖5所示的操作步驟，所以下文僅說明與其不同的步驟。在步驟S10，確定氣體燃料操作是否適于圖23(a)所示的ICE的計算操作模式。如果是，即，如果確定所計算的操作模式適于氣體燃料操作模式，那么操作流程前進至步驟S11，從而設定將要通過氣體燃料噴射閥14d噴入進氣口5的氣體燃料的量，并且前進至步驟S12，從而設定將要通過汽油噴射門14c噴入進氣口5的燃料的量。在其他方面，圖25所示的操作步驟類似于圖5所示的操作步驟。
圖26是用于圖23(a)所示的ICE的IVO延遲操作模式的時間圖。根據(jù)氣體燃料操作模式，低內燃機負載下的氣體燃料在IVO之前和之后都被噴入，即，第一次氣體燃料噴射相對于IVO正時被提前，第二次氣體燃料噴射相對于IVO正時被延遲。隨著內燃機負載的增加，氣體燃料僅在IVO之前被噴入，即，氣體燃料噴射相對于IVO正時被提前，并且在高內燃機負載下，氣體燃料沒有被噴出。在相對于IVO正時提前和延遲的正時都進行汽油燃料的噴射，可在內燃機負載下以非常稀薄的A/F混合物操作ICE。如采用上述的其他ICE，在IVO之前噴射的燃料量隨著內燃機負載的減小而增加，該量作為在一次循環(huán)期間供給的燃料的總量的百分比。再次，采用IVO延遲操作模式，隨著供給至ICE的A/F混合物被稀釋以及/或者隨著EGR應用的增加，優(yōu)選地，類似地增加IVO之前噴射的燃料的量，該量作為在一次循環(huán)期間供給的燃料的總量的百分比。
除了結合圖17-21所述的ICE提供的優(yōu)勢，結合圖23-26所述的ICE也提供下述優(yōu)勢。
由于，在氣體燃料操作模式下，容易點燃的氣體燃料正好在IVO之后流入ICE，所以氣體燃料流入副燃燒室12。因此，有利于點燃，且穩(wěn)定的燃燒可靠地產(chǎn)生火炬噴射。
優(yōu)選地，由氣體燃料噴射閥14d噴射的汽油燃料量(作為在一次循環(huán)中供給的燃料的總體量的一部分)響應于內燃機負載的減小、響應于輸送至內燃機的A/F混合物的稀薄、和/或隨著EGR應用的增加而增加。因此，流入副燃燒室12的氣體燃料增加從而避免難于保持穩(wěn)定燃燒的狀態(tài)。因此，即使ICE在以更低負載、更加稀薄的A/F混合物、或EGR應用的增加的情況下操作時，也可實現(xiàn)點火方便性和燃燒穩(wěn)定性的改善。
雖然已經(jīng)參照特定優(yōu)選實施例、多種改進方案、變化方案對本發(fā)明進行了說明，但是也可在不脫離如所附的權利要求和其等同內容所限定的本發(fā)明的精髓和范圍的情況下對所述實施例進行改進。因此，并不意在將本發(fā)明局限在所述實施例中，而是使用隨后權利要求的語言限定完全的范圍。
權利要求
1.一種內燃機，包括響應曲軸的轉動而往復移動的活塞；主燃燒室，所述主燃燒室至少部分地由所述活塞限定；副燃燒室；設置在所述主燃燒室與所述副燃燒室之間的隔離件，所述隔離件包括至少一條在所述主燃燒室與所述副燃燒室之間提供流體連通的通道；相對于所述主燃燒室往復移動設置的排氣門；以及相對于所述主燃燒室往復移動設置的進氣門；連接于所述進氣門的可變氣門正時裝置，當表示燃燒穩(wěn)定性的內燃機參數(shù)指示預定操作狀態(tài)時，所述可變氣門正時裝置延遲所述進氣門的相對于所述活塞和所述排氣門的移動的移動，所述延遲產(chǎn)生橫跨所述主燃燒室與所述副燃燒室之間的所述至少一條通道的第一壓差，所述第一壓差包括響應于所述活塞的進氣沖程所述主燃燒室中的壓力低于所述副燃燒室中的壓力；以及橫跨所述主燃燒室與所述副燃燒室之間的所述至少一條通道的第二壓差，所述第二壓差包括響應于所述進氣門相對于所述主燃燒室的開啟形態(tài)所述主燃燒室中的壓力高于所述副燃燒室中的壓力。
2.根據(jù)權利要求1所述的內燃機，其中，還包括燃料噴射閥，該燃料噴射閥供給有待在所述主燃燒室和副燃燒室中燃燒的燃料。
3.根據(jù)權利要求2所述的內燃機，其中，所述燃料噴射閥輸送在燃燒循環(huán)期間供給的所述燃料的第一和第二部分，所述第一部分在所述第一壓差期間被輸送，而所述第二部分在繼所述第一部分輸送之后的一段延遲之后被輸送。
4.根據(jù)權利要求2所述的內燃機，其中，所述活塞包括頂部，該頂部包括將所供給的燃料的至少一部分改變方向而將其引向所述至少一條通道的第一形面，利用所述第一形面實現(xiàn)的改變方向在所述第二壓差期間進行。
5.根據(jù)權利要求2所述的內燃機，其中，所述燃料噴射閥相對于所述主燃燒室設置成直接地將所述燃料噴入所述主燃燒室。
6.根據(jù)權利要求2所述的內燃機，其中，還包括從所述主燃燒室延伸的進氣通道，在所述進氣通道與所述主燃燒之間的流體連通在所述進氣門的開啟形態(tài)下被允許，并且在所述進氣門相對于所述主燃燒室的關閉形態(tài)下被阻止。
7.根據(jù)權利要求6所述的內燃機，其中，所述燃料噴射閥相對于所述主燃燒室設置成將所述燃料噴入所述進氣通道。
8.根據(jù)權利要求7所述的內燃機，其中，所述燃料噴射閥包括碳氫燃料噴射閥和氣體燃料噴射閥。
9.根據(jù)權利要求1所述的內燃機，其中，所述副燃燒室的容積小于所述主燃燒室的容積。
10.根據(jù)權利要求1所述的內燃機，其中，還包括相對于所述副燃燒室進行設置的火花塞，所述火花塞提供火花以點燃所述副燃燒室中的第一空氣/燃料混合物。
11.根據(jù)權利要求10所述的內燃機，其中，在所述副燃燒室中點燃的第一空氣/燃料混合物包括火炬火焰，該火炬火焰從所述至少一條通道噴出并且點燃所述主燃燒室中的第二空氣/燃料混合物。
12.根據(jù)權利要求1所述的內燃機，其中，所述延遲響應于小于預定值的內燃機負載。
13.根據(jù)權利要求1所述的內燃機，其中，所述延遲還提供所述主燃燒室與所述副燃燒室之間的第三壓差，所述第三壓差包括響應于所述活塞的壓縮沖程所述主燃燒室中的壓力高于所述副燃燒室中的壓力。
14.根據(jù)權利要求13所述的內燃機，其中，所述活塞包括頂部，該頂部包括將所供給燃料的至少一部分改變方向從而在所述主燃燒室中產(chǎn)生分層進氣的第二形面，利用所述第二形面實現(xiàn)的改變方向在所述第三壓差期間發(fā)生。
15.一種內燃機，包括面對活塞的主燃燒室；面對所述主燃燒室的進氣和排氣門；副燃燒室，該副燃燒室的容積小于所述主燃燒室的容積；設置在所述主燃燒室與所述副燃燒室之間的隔離壁，所述隔離壁包括至少一條在所述主燃燒室與所述副燃燒室之間提供流體連通的連通通道；將待燃燒的燃料供向所述主燃燒室的燃料噴射閥；以及相對于所述副燃燒室設置的火花塞，所述火花塞引發(fā)所述副燃燒室中的燃燒，從而產(chǎn)生火炬火焰并且通過所述至少一條連通通道噴入所述主燃燒室以在所述主燃燒室中燃燒空氣/燃料混合物，以及其中，所述進氣門的開啟正時相對于所述排氣門的關閉正時以及排氣沖程中所述活塞的上止點正時予以延遲，所述進氣門的開啟正時響應于指示預定操作狀態(tài)的內燃機參數(shù)進行延遲，所述內燃機參數(shù)表示燃燒穩(wěn)定性。
16.一種內燃機，包括往復移動的活塞、至少由所述活塞部分地限定的主燃燒室、往復移動的進氣門以及往復移動的排氣門，所述內燃機包括通過隔離件與所述主燃燒室分離的副燃燒室，該隔離件包括至少一條通道，該通道在所述主燃燒室與所述副燃燒室之間提供流體連通；以及可變氣門正時裝置，該可變氣門正時裝置用于減小所述副燃燒室中的前一循環(huán)的殘留氣體。
17.根據(jù)權利要求16所述的內燃機，其中，當表示燃燒穩(wěn)定性的內燃機參數(shù)指示預定操作狀態(tài)時，所述可變氣門正時裝置橫跨所述主燃燒室與所述副燃燒室之間的所述至少一條通道產(chǎn)生第一和第二壓差，所述第一壓差包括所述主燃燒室中的壓力低于所述副燃燒室中的壓力；以及所述第二壓差包括所述主燃燒室中的壓力高于所述副燃燒室中的壓力。
18.一種減小內燃機的副燃燒室中的殘留氣體的方法，所述內燃機包括通過隔離件與所述副燃燒室分離的主燃燒室，所述隔離件包括至少一條在所述主燃燒室與所述副燃燒室之間提供流體連通的通道，而所述殘留氣體源于所述內燃機的前一次燃燒循環(huán)，所述方法包括相對于排氣門關閉和排氣沖程中活塞達到上止點延遲進氣門開啟的正時，當表示燃燒穩(wěn)定性的內燃機參數(shù)指示預定操作狀態(tài)時，所進行的延遲在所述主燃燒室與所述副燃燒室之間產(chǎn)生所述主燃燒室中的壓力小于所述副燃燒室中的壓力的第一壓差；以及將進氣通道流體連通地連接于所述主燃燒室，所述連接在所述延遲結束時以及所述活塞達到上止點之后進行，所述連接在所述主燃燒室與所述副燃燒室之間產(chǎn)生所述主燃燒室中的壓力大于所述副燃燒室中的壓力的第二壓差。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中，還包括噴射有待在所述內燃機中燃燒的燃料，所述噴射包括所述連接之前的第一次噴射。
20.根據(jù)權利要求19所述的方法，其中，所述噴射包括在所述連接之后的第二次噴射。
全文摘要
本發(fā)明公開一種內燃機，該內燃機包括由隔離壁分離的鄰近的主和副燃燒室，該隔離壁包括連通通道。在副燃燒室中的空氣/燃料混合物的點燃產(chǎn)生燃料火炬，該燃料火炬噴入主燃燒室中的空氣/燃料混合物。在預定的操作狀態(tài)下，開啟進氣門的正時相對于排氣沖程中的關閉排氣門的正時以及活塞到達上止點的正時發(fā)生延遲。通過延遲開啟進氣門的正時，可減少副燃燒室中從前一循環(huán)遺留下來的殘留氣體。
文檔編號F02B19/00GK1982668SQ200610166769
公開日2007年6月20日 申請日期2006年12月14日 優(yōu)先權日2005年12月15日
發(fā)明者高橋英二, 野田徹, 角方章彥, 堀田勇, 蘆田耕一 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社