專利名稱：均質(zhì)充氣壓縮點火發(fā)動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及均質(zhì)充氣壓縮點火發(fā)動機，該發(fā)動機在火花點火燃燒和 均質(zhì)充氣壓縮點火燃燒之間切換其燃燒模式。
背景技術：
日本特開平專利公布No.2003-193872公開了均質(zhì)充氣壓縮點火發(fā) 動機(HCCI發(fā)動機)的一種實例，該發(fā)動機在火花點火燃燒(SI燃燒) 和均質(zhì)充氣壓縮點火燃燒(HCCI燃燒)之間切換其燃燒模式。該HCCI 發(fā)動機具有可變壓縮比裝置，并在HCCI燃燒時運行于高壓縮比，而在 SI燃燒時運行于低壓縮比。在從高壓縮比的HCCI燃燒至低壓縮比的SI
效壓縮比。這樣，HCCI燃燒模式快速結(jié)束并平緩切換到SI燃燒模式。
在日本特開平專利公布No.2003-193872里描述的可變壓縮比裝置 從均質(zhì)充氣壓縮點火燃燒切換其燃燒模式到火花點火燃燒平緩。然而， 該裝置以復雜的方式構(gòu)造，這極大地增加了制造該裝置的成本。同樣， 該裝置的重量也是極為不利的。
在SI燃燒的穩(wěn)定運行時缸內(nèi)氣體溫度比在HCCI燃燒的穩(wěn)定運行時 缸內(nèi)氣體溫度高。因此，在SI燃燒時每個氣缸的壁表面溫度相對高。這 可能使得從SI燃燒到HCCI燃燒的切換期間提前點火和/或爆震。相比之 下，在HCCI燃燒時每個氣缸的壁表面溫度相對低。因此，在從HCCI 燃燒到SI燃燒的切換期間可能發(fā)生不點火。這些由在燃燒模式切換時高 或低的缸內(nèi)氣體溫度產(chǎn)生的問題并未在日本特開平專利公布 No.2003-193872的技術里解決。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供均質(zhì)充氣壓縮點火發(fā)動機，該均質(zhì) 充氣壓縮點火發(fā)動機抑制在從火花點火燃燒到均質(zhì)充氣壓縮點火燃燒 的切換期間的提前點火和爆震，以及在從均質(zhì)充氣壓縮點火燃燒至火 花點火燃燒的切換期間的不點火。
4為了實現(xiàn)前述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了具有燃燒室的 均質(zhì)充氣壓縮點火發(fā)動機。該發(fā)動機能夠在火花點火燃燒和均質(zhì)充氣 壓縮點火燃燒之間切換燃燒模式。該發(fā)動機包括多個進氣端口、進氣 端口打開/關閉機構(gòu)和控制部分。該進氣端口與燃燒室連通。該進氣端
口包括為渦流端口 ( swirl port)的至少一個第一端口和為非專用渦流端 口的至少一個第二端口。該進氣端口打開/關閉機構(gòu)選擇性地打開和關 閉至少第二端口。該控制部分控制該進氣端口打開/關閉機構(gòu)。在第一 切換期間，或在火花點火燃燒切換到均質(zhì)充氣壓縮點火燃燒的切換期 間，控制部分控制進氣端口打開/關閉機構(gòu)關閉第二端口，以便僅僅通 過第一端口提供進氣空氣給燃燒室。在第二切換期間，或在均質(zhì)充氣 壓縮點火燃燒切換到火花點火燃燒的切換期間，控制部分控制進氣端 口打開/關閉機構(gòu)打開第二端口 ，以便進氣空氣至少通過第二端口提供。


圖1是主要示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的均質(zhì)充氣壓縮點火發(fā)動機
的一個氣缸的示意性平面圖2是描述了處于僅使用渦流端口的狀態(tài)的圖1所示的發(fā)動機的示
意性平面圖3是描述了處于僅使用滾流端口 (tumble port)的狀態(tài)的圖l所示
的發(fā)動機的示意性平面圖4是示意性地示出了圖2所示的發(fā)動機的左視圖； 圖5是示意性地示出了圖3所示的發(fā)動機的右視圖； 圖6是表示圖1所示的發(fā)動機燃燒室內(nèi)的溫度在第 一 切換期間之前、
之中和之后的波動圖7是表示圖1所示的發(fā)動機燃燒室內(nèi)的溫度在第二切換期間之前、
之中和之后的波動圖；和
圖8是表示圖1所示的發(fā)動機燃燒室內(nèi)的空氣-燃料比在第二切換期
間之前、之中和之后的波動圖。
具體實施例方式
參考附圖，現(xiàn)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，均質(zhì)充氣壓縮點火發(fā)動機(HCCI發(fā)動
5進行闡述。該圖僅僅示意性地示出了 HCCI 發(fā)動機l。例如，在下文將描述的火花塞2p和進氣及排氣閥10v、 30v均 被略去。
HCCI發(fā)動機1在需要時依照運行條件(發(fā)動機負載和發(fā)動機速度) 在火花點火燃燒(SI燃燒)和均質(zhì)充氣壓縮點火燃燒(HCCI燃燒)之 間切換燃燒模式。這允許HCCI發(fā)動機1在HCCI燃燒時以低燃料消耗運 行，而在SI燃燒時以高輸出運行。
如圖l所示，HCCI發(fā)動機1具有多個氣缸(僅圖示一個)。每個氣 缸具有燃燒室3，與燃燒室3連通的兩個進氣端口10p、 llp，同樣與燃 燒室3連通的兩個排氣端口30p、 31p和節(jié)氣門13。盡管在本實施例中每 個氣缸具有兩個進氣端口，進氣端口數(shù)可為任何其他合適的值，只要 該數(shù)為多個即可。也就是說，氣缸可包括三個或更多的進氣端口。進 氣空氣通過進氣端口 10p、 11p并通過相應的開口10a、 11a到達燃燒室3。 排出氣體從燃燒室3排放并通過相應的開口30a、 31a到達排氣端口30p、 31p。兩個進氣端口10p、 11p被設置作為從公共上游進氣端口50p分開 的分支。兩個排氣端口30p、 31p被合并成公共下游排氣端口40p。用作 進氣空氣量調(diào)整機構(gòu)的節(jié)氣門13設置在上游進氣端口50p內(nèi)并調(diào)整供 給到燃燒室3的進氣空氣量。雖然在本實施例中進氣空氣量調(diào)整機構(gòu)用 節(jié)氣門13實施，但是該機構(gòu)可修改為其他任何合適部件。HCCI發(fā)動機1 具有用作控制部分的電子控制單元(ECU) 90。 ECU90控制節(jié)氣門13 及進氣閥和排氣閥10v、 30v的運行。
接著參考圖2和圖3，將詳細地闡述進氣端口 10p、 llp的構(gòu)造。在本 實施例中，進氣端口10p是渦流端口 (第一端口)，進氣端口llp是滾 流端口 (第二端口)。本實施例的每個氣缸包括一個渦流端口 10p和一 個滾流端口 11 p。在每個氣缸中設置的渦流端口 1 Op或滾流端口 11 p的數(shù) 量可能多于兩個，只要每個氣缸具有至少一個渦流端口 10p和至少一個 滾流端口llp即可。也就是說，例如，每個氣缸具有兩個渦流端口和一 個滾流端口或一個渦流端口和兩個滾流端口 。進氣端口打開/關閉閥(進 氣端口打開/關閉機構(gòu))12設置在渦流端口 10p和滾流端口 llp之間的分 支點。進氣空氣通過兩個進氣端口10p、 llp的路徑通過控制進氣端口 打開/關閉閥12來切換。具體地，該路徑在包括進氣端口 10p、 llp中僅 一個的路徑和包括進氣端口 10 p 、 11 p兩者的路徑之間切換。
6進氣端口的切換將在下文描述。
進氣端口打開/關閉閥12具有旋轉(zhuǎn)軸12c和閥12v,所述閥12v配合軸 12c的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。進氣端口打開/關閉閥12由ECU90控制以選擇性地打 開和關閉渦流端口10p和滾流端口llp，如圖l-3所描述的。在圖l所描述 的狀態(tài)，閥12v位于中間位置。在這種狀態(tài)下，進氣空氣通過渦流端口 10p和滾流端口llp兩者并到達燃燒室3。在圖2所描述的狀態(tài)，閥12v以 封閉滾流端口 1 lp (以形成封閉滾流端口 1 lp的蓋)的方式設置。在這 種狀態(tài)下，進氣空氣在到達燃燒室3之前僅流動通過渦流端口 10p。在 圖3所描述的狀態(tài)，閥12v以阻擋渦流端口 1 Op (以形成封閉渦流端口 1 Op 的蓋)的方式設置。在這種狀態(tài)下，進氣空氣在被引入燃燒室3之前只 流動通過滾流端口 llp。通過依照HCCI發(fā)動機1的運行狀態(tài)由ECU90控 制而按需要選擇如圖1 -3所描述的這些狀態(tài)中的任何一個。
可替換地，進氣端口打開/關閉閥12可由選擇性地打開和關閉至少 該滾流端口 llp的進氣端口打開/關閉機構(gòu)替代。該進氣端口打開/關閉 機構(gòu)可由例如與進氣端口 10p、 llp相應的兩個蓋部分形成。在這種情 況下，蓋部分由ECU90控制使得進氣端口 10p、 llp中的相應一個選擇 性地打開和關閉。
參考圖2和4，渦流端口 10p將在下文更具體地闡述。如圖4所示， HCCI發(fā)動機1具有選擇性地打開和關閉渦流端口 10p的進氣閥10v、選擇 性地打開和關閉排氣端口30p的排氣閥30v和用于SI燃燒的火花塞2p。圖 4示出了進氣閥1 Ov被打開和排氣閥30v被關閉的狀態(tài)。
渦流端口10p定形為使得在燃燒室3內(nèi)產(chǎn)生渦流流動。具體地，渦流 端口 10p在燃燒室3壁表面的切向方向(例如，在圖2描述了燃燒室3壁 表面C點處的切向方向)提供進氣空氣(新鮮空氣)。與滾流端口llp 相比，這允許渦流端口 10p主動產(chǎn)生強渦流流動，這將在下文描述。渦 流流動是與垂直于氣缸軸線方向的平面基本上平行地移動的旋渦并沿 著燃燒室3的壁表面(孔壁)流動，如圖2和4所示。在圖2中，渦流流 動在燃燒室3內(nèi)沿著由虛線表示的路徑10L移動。與進氣空氣不移動的 情形相比，這增加了燃燒室3的冷卻效率(熱交換效率)。路徑10L僅 是一個實例，且渦流流動的流動路徑不限于所示路徑1OL。
雖然產(chǎn)生了滾流流動，進氣空氣由孔壁表面、活塞的頂表面和氣缸 蓋的下表面冷卻。然而，由于相對大量的冷卻液在冷卻孔壁表面的冷卻液通道內(nèi)流動且渦流流動以大的接觸面積接觸孔壁表面，因而與滾 流流動相比，渦流流動有效地冷卻了進氣空氣。
接下來參考圖3和5更具體地闡述滾流端口 llp。如圖5所示，HCCI 發(fā)動機l具有選擇性地打開和關閉滾流端口 llp的進氣閥llv和選擇性 地打開和關閉排氣端口31p的排氣閥31v。圖5示出了進氣閥llv被打開 和排氣閥31 v被關閉的狀態(tài)。
滾流端口 11p在與燃燒室3的壁表面交叉的方向和活塞20的沖程方 向提供進氣空氣(新鮮空氣)給燃燒室3。這產(chǎn)生了在燃燒室3內(nèi)的滾 流流動。滾流流動是與活塞20的沖程方向基本上平行地行進的旋渦(立 軸旋渦)。參考圖3和5，滾流流動并不沿著燃燒室3的壁表面(孔壁) 流動。為了形成滾流流動，進氣空氣從滾流端口llp直線地送向燃燒室 3徑向中心的鄰近。這防止進氣空氣在燃燒室3內(nèi)以擴散的方式移動， 因而在一定范圍包含進氣空氣。
闡述。圖6-8每巾i圖的橫坐標軸表示燃燒循環(huán)數(shù)量。、^ ' ^
在SI燃燒和HCCI燃燒的穩(wěn)定運行中，ECU90控制進氣端口打開/關
閉閥12使得渦流端口 10p和滾流端口 llp兩者均用作進氣端口 (見圖1 )。 在本實施例中，從SI燃燒至HCCI燃燒的切換期間被稱為第 一切換
期間(見圖6)。在第一切換期間，ECU90控制進氣端口打開/關閉閥12
使得滾流端口 llp關閉并僅通過渦流端口 10p提供進氣空氣給燃燒室3 (見圖2和圖4)。
如圖6清楚地看出，在SI燃燒的穩(wěn)定運行時燃燒室3內(nèi)的溫度(SI
在圖6,虛線曲線示出了在第一切換期間在渦流端口 10p和滾流端口 llp 兩者均用作進氣端口時燃燒室3內(nèi)的溫度(如圖l所示的狀態(tài))。如虛 線曲線所示，在第一切換期間燃燒室3內(nèi)的溫度并不快速下降。這可能 導致提前點火和/或爆震，因而妨礙從SI燃燒到HCCI燃燒的平緩切換。 為了避免這樣，在本實施例中，在第一切換期間HCCI發(fā)動機1僅使用渦 流端口10p作為進氣端口 (見圖2和圖4)以有效地冷卻燃燒室3的內(nèi)部。 因此，如圖6中實線曲線所示，燃燒室3內(nèi)的溫度快速下降到HCCI需要 的溫度。這抑制了提前點火和爆震并允許燃燒模式從SI燃燒到HCCI燃 燒的平緩切換。
8更具體地，與僅僅使用渦流端口10p的情形相比，如果已經(jīng)通過上 游進氣端口50p的進氣空氣流動通過渦流端口 10p和滾流端口 lip,送至 滾流端口 11p的進氣空氣降低了在燃燒室3內(nèi)的冷卻效率。因此，燃燒 室3通過只使用渦流端口 10 p有效地冷卻。
在該第一切換期間，ECU90控制該進氣端口打開/關閉閥12使得滾 流端口 11 p保持關閉狀態(tài)直到燃燒室3內(nèi)的溫度達到HCCI需要的溫度。 也就是說，進氣端口打開/關閉閥12被控制使得滾流端口 1 lp保持在關閉 狀態(tài)直到燃燒模式的切換完成。因此，燃燒模式從SI燃燒到HCCI燃燒 的切換被可靠地和平緩地實施。
如已經(jīng)描述過的那樣，在本實施例中，這兩個進氣端口與燃燒室3 連通。然而，例如兩個渦流端口和一個滾流端口可與燃燒室3連通。在 這種情形下，在SI燃燒的穩(wěn)定運行時所有三個端口均被使用，而在第一 切換期間一個或兩個渦流端口被使用。也就是說，在第一切換期間使 用的渦流端口數(shù)可為任何合適的數(shù)，只要滾流端口在該期間保持關閉 即可。
在本實施例中，從HCCI燃燒到SI燃燒的切換期間被稱為第二切換 期間(見圖7和圖8)。在該第二切換期間，ECU90控制進氣端口打開/ 關閉閥12使得從滾流端口llp供給進氣空氣給燃燒室3 (見圖3和圖5)。 在該第二切換期間，與僅使用渦流端口10p的情形相比，如果至少使用 滾流端口 llp,燃燒室3的內(nèi)部通過引入新鮮空氣被防止過度冷卻。
此外，在該第二切換期間，ECU90控制進氣端口打開/關閉閥12使 得進氣空氣量降至低于在該第二切換期間之前的值。具體地，進氣端 口打開/關閉閥12運行使得在第二切換期間保持打開的進氣端口數(shù)(僅 為滾流端口 llp或一個進氣端口 )變得比第二切換期間之前保持打開的 進氣端口數(shù)(渦流端口 10p和滾流端口 llp,或兩個進氣端口 )更少。 這在第二切換期間減少了進氣空氣量。
同樣，在第二切換期間，ECU90控制節(jié)氣門13使得進氣空氣量降至 低于第二切換期間之前的值。
在本實施例中，ECU90在第二切換期間以前述的方式運行。然而， 如果設置三個或更多的進氣端口 ， ECU90可以與前述的方式不同的方 式運行。例如，如果每個氣缸具有兩個渦流端口和一個滾流端口 ，在 第二切換期間之前所有這三個端口均被使用且在第二切換期間僅滾流
9端口或滾流端口和一個渦流端口 (一共兩個端口 )凈皮使用。也就是說，
ECU卯可以任何其他合適的方式運行，只要在HCCI燃燒的穩(wěn)定運行使 用三個進氣端口且在從HCCI燃燒到SI燃燒的切換期間使用一個或兩個 進氣端口即可。此外，在第二切換期間，進氣端口打開/關閉閥12以進 氣空氣至少從滾流端口供給的方式運行。
如圖7描述的那樣，在SI燃燒的穩(wěn)定運行時燃燒室3內(nèi)的溫度(SI 需要的溫度)比在HCCI燃燒的穩(wěn)定運行時燃燒室3內(nèi)的溫度(HCCI需 要的溫度)更高。在圖7中，虛線曲線示出了在第二切換期間在進氣端 口打開/關閉閥12運行以從渦流端口 10p供給進氣空氣(如圖l或圖2描述 的狀態(tài))的時候燃燒室3內(nèi)的溫度。如虛線所示，在第二切換期間燃燒 室3內(nèi)的溫度并不快速上升。這可能導致不點火和妨礙從HCCI燃燒模式 到SI燃燒模式的平緩切換。為了解決這個問題，本實施例的HCCI發(fā)動 機l操作進氣端口打開/關閉閥12以在第二切換期間僅通過滾流端口 1 lp 供給進氣空氣(見圖3和圖5)。圖7實線曲線示出了在這種情形下燃燒 室3的溫度。由于燃燒室3內(nèi)部的冷卻與使用渦流端口 1 Op的情形相比是 無效的，燃燒室3內(nèi)的溫度快速上升至SI需要的溫度。這抑制了不點火 并允許從HCCI燃燒模式到SI燃燒模式的平緩切換。
此外，參考圖8，在SI燃燒的穩(wěn)定運行時燃燒室3內(nèi)的空氣-燃料比 比在HCCI燃燒的穩(wěn)定運行時燃燒室3內(nèi)的空氣-燃料比更低。在圖8中， 虛線曲線示出了在第二切換期間當進氣空氣從渦流端口 10p和滾流端 口 11p供給至燃燒室3且進氣空氣量僅僅通過節(jié)氣門13的控制而改變 (如圖l描述的狀態(tài))的時候燃燒室3內(nèi)的空氣-燃料比。如虛線所示， 空氣-燃料比在第二切換期間并不快速下降?？諝?燃料比的這種延遲下 降歸因于節(jié)氣門13的延遲運行，且可能導致增加的扭矩和/或由于貧空 氣-燃料混合物引起的不點火。為了解決這個問題，在第二切換期間， 本實施例中HCCI發(fā)動機1的節(jié)氣門13被控制使得進氣空氣量降至低于 HCCI燃燒的穩(wěn)定運行時的值。同樣，進氣端口打開/關閉閥12被控制以 只通過滾流端口llp (見圖3和圖5)供給進氣空氣。因此，與在第二切 換期間之前^吏用的進氣端口數(shù)(渦流端口 10p和滾流端口 llp)相比， 在第二切換期間使用的進氣端口數(shù)減少。這補償了節(jié)氣門13的運行延 遲。因而，如圖7中實線曲線所示，供給至燃燒室3的進氣空氣量快速 下降且第三燃燒室3內(nèi)的空氣-燃料比快速下降至SI燃燒穩(wěn)定運行時的空氣-燃料比。這抑制了在第二切換期間扭矩的增加和不點火。
此外，在第二切換期間，ECU90以這樣的方式控制進氣端口打開/ 關閉閥12和節(jié)氣門13:保持在渦流端口 10p打開程度降低和節(jié)氣門13打 開尺寸減小的狀態(tài)直到進氣空氣量達到與SI燃燒的穩(wěn)定運行相對應的 量。也就是說，進氣端口打開/關閉閥12和節(jié)氣門13運行以使渦流端口 10 p持續(xù)地保持在降低的打開程度的狀態(tài)且節(jié)氣門保持在降低水平的 打開尺寸直到燃燒模式的切換完成。因而，HCCI燃燒模式可靠地和平 緩地切換到SI燃燒模式。
本實施例具有以下優(yōu)點。
在本實施例中，在第 一 切換期間僅發(fā)生由冷新鮮空氣產(chǎn)生的渦流流 動，因此有效地帶來燃燒室3內(nèi)部的冷卻(熱交換)。這防止了提前點 火和爆震，且將SI燃燒模式平緩切換到HCCI燃燒模式。比較而言，在 第二切換期間滾流端口 llp被可靠地使用。與僅僅使用渦流端口 10p的 期間相比，這防止了燃燒室3的內(nèi)部被過度冷卻(燃燒被保持而不變 緩)。因此HCCI燃燒模式平緩切換到SI燃燒模式。也就是說，本實施 例中HCCI發(fā)動機1抑制了在第一切換期間的提前點火和爆震和在第二 切換期間的不點火，雖然其構(gòu)造簡單。
在第 一切換期間，ECU90以這樣的方式操作進氣端口打開/關閉閥 12:滾流端口 11 p保持在關閉狀態(tài)直到燃燒室3內(nèi)的溫度達到與于HCCI 燃燒的穩(wěn)定運行相對應的溫度。也就是說，在第一切換期間，進氣端 口打開/關閉閥12被控制使得滾流端口 1 lp保持在關閉狀態(tài)直到燃燒模 式的切換完成。因此，SI燃燒模式可靠地和平緩地切換到HCCI燃燒模 式。
HCCI發(fā)動機1具有節(jié)氣門13 ，所述節(jié)氣門13調(diào)整吸入到燃燒室3內(nèi) 的進氣空氣量。E C U 9 0控制節(jié)氣門13使得在第二切換期間進氣空氣量 降至低于第二切換期間之前的值。通過調(diào)整節(jié)氣門13,在第二切換期 間被送至燃燒室3的進氣空氣量減少。
在第二切換期間，ECU90控制進氣端口打開/關閉閥12和節(jié)氣門13 直到進氣空氣量變?yōu)榕cSI燃燒的穩(wěn)定運行相對應的值。換句話說，在第 二切換期間，進氣端口打開/關閉閥12和節(jié)氣門13被持續(xù)控制直到燃燒 模式的切換完成。因而HCCI燃燒模式可靠地和平緩地切換到SI燃燒模 式。
ii節(jié)氣門13被用作進氣空氣調(diào)整機構(gòu)。因而供給燃燒室3的進氣空氣
量通過該簡單結(jié)構(gòu)降低。
在第二切換期間，ECU90控制進氣端口打開/關閉閥12使得進氣空 氣量降至低于第二切換期間之前的值。為了確保在HCCI燃燒時希望的 燃料消耗和熱效率，空氣-燃料比與相應于SI燃燒的值相比增加，或換 句話說，燃燒室3內(nèi)部處于貧狀態(tài)。在HCCI燃燒的穩(wěn)定運行時的空氣-燃料混合物比在SI燃燒的穩(wěn)定運行時的空氣-燃料混合物更貧。因此， 與在SI燃燒的穩(wěn)定運行時的值相比，為了切換HCCI燃燒到SI燃燒，燃 燒室3內(nèi)的空氣-燃料比必須通過例如減少進氣空氣量來降低。在本實施 例中，在第二切換期間進氣空氣量減少以快速降低空氣-燃料比。因而 HCCI燃燒模式平緩切換到SI燃燒模式。
具體地，ECU90通過以如下方式控制進氣端口打開/關閉閥12而減 少進氣空氣量在第二切換期間打開的進氣端口數(shù)降至低于在第二切 換期間之前打開的進氣端口數(shù)。為了在發(fā)動機操作模式之間平緩切換 而不使用在日本特開平專利公布No.2003-193872里公開的可變壓縮比 裝置，例如可只對節(jié)氣門13的打開尺寸進行調(diào)整。然而，節(jié)氣門13的 運行延遲(響應延遲)使得僅僅通過調(diào)整節(jié)氣門13的打開尺寸難以快 速降低空氣-燃料比。在本實施例中，進氣空氣量通過減少在第二切換 期間使用的進氣端口數(shù)而快速降低。因而，通過快速降低空氣-燃料比， HCCI燃燒模式平緩切換到SI燃燒模式。因此，通過簡單的構(gòu)造，在第 一切換期間的提前點火和爆震及在第二切換期間的扭矩增加和不點火 被抑制。
第一端口是渦流端口 10p，其定形為使得在燃燒室3內(nèi)產(chǎn)生渦流流
動。因此渦流流動:帔可靠地產(chǎn)生。
第二端口是滾流端口llp，其沿著活塞的沖程方向供給進氣空氣。
這通過簡單構(gòu)造可靠地防止了在第二切換期間燃燒室3內(nèi)部的過度冷卻。
本發(fā)明不局限于前述的實施例，在不脫離權(quán)利要求的范圍的情況下 可以不同形式+f改。
"第 一端口 "是主動供給強渦流流動到燃燒室3的進氣端口 。在所述 的實施例中，第 一端口是定形為使得在燃燒室3內(nèi)產(chǎn)生渦流流動的方式 的渦流端口10p。然而，第一端口可為沿著燃燒室3的壁表面方向從在
12燃燒室3的壁表面附近限定的開口供給進氣空氣的進氣端口 。"第二端 口"是非專用渦流端口，其不產(chǎn)生渦流流動，或產(chǎn)生低水平渦流流動但 不主動產(chǎn)生強渦流流動，或可產(chǎn)生除渦流流動之外的進氣空氣流動。 "低水平渦流流動"是指包含少量渦流成分的進氣空氣流動。在所述的實 施例中，第二端口是滾流端口llp。然而，第二端口可為設置在不主動 產(chǎn)生渦流流動的位置的直口 。這種簡單構(gòu)造抑制在第二切換期間燃燒
室3內(nèi)部的過度冷卻。
權(quán)利要求
1. 一種具有燃燒室的均質(zhì)充氣壓縮點火發(fā)動機，所述發(fā)動機能夠在火花點火燃燒和均質(zhì)充氣壓縮點火燃燒之間切換燃燒模式，所述發(fā)動機包括與所述燃燒室連通的多個進氣端口，其中，所述進氣端口包括為渦流端口的至少一個第一端口和為非專用渦流端口的至少一個第二端口；選擇性地打開和關閉至少該第二端口的進氣端口打開/關閉機構(gòu)；和控制所述進氣端口打開/關閉機構(gòu)的控制部分，其中，在第一切換期間或火花點火燃燒切換到均質(zhì)充氣壓縮點火燃燒的切換期間，控制部分控制所述進氣端口打開/關閉機構(gòu)關閉所述第二端口，使得進氣空氣僅僅通過所述第一端口供給至燃燒室，且其中，在第二切換期間或均質(zhì)充氣壓縮點火燃燒切換到火花點火燃燒的切換期間，控制部分控制所述進氣端口打開/關閉機構(gòu)打開所述第二端口，使得進氣空氣至少通過所述第二端口供給。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的發(fā)動機，其中在第一切換期間，控制部分 控制所述進氣端口打開/關閉機構(gòu)使得第二端口保持關閉狀態(tài)直到燃燒 室內(nèi)的溫度達到與均質(zhì)充氣壓縮點火燃燒的穩(wěn)定運行相對應的溫度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)動機，其中在第二切換期間，控制 部分控制所述進氣端口打開/關閉機構(gòu)使得第二端口保持打開狀態(tài)直到 進氣空氣量變成與火花點火燃燒的穩(wěn)定運行相對應的量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l-3中任何一項所述的發(fā)動機，還包括調(diào)整吸入到 燃燒室的進氣空氣量的進氣空氣量調(diào)整機構(gòu)，其中在第二切換期間， 控制部分控制所述進氣空氣量調(diào)整機構(gòu)使得進氣空氣量降至低于第二 切換期間之前的進氣空氣量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動機，其中在第二切換期間，控制部分 控制所述進氣空氣量調(diào)整機構(gòu)使得進氣空氣量保持在降低的水平直到 進氣空氣量變?yōu)榕c火花點火燃燒的穩(wěn)定運行相對應的量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的發(fā)動機，其中所述進氣空氣量調(diào)整機 構(gòu)是節(jié)氣門。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l-6中任何一項所述的發(fā)動機，其中在第二切換期 間，控制部分控制所述進氣端口打開/關閉機構(gòu)使得進氣空氣量降至低 于第二切換期間之前的進氣空氣量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)動機，其中在第二切換期間，控制部分 控制所述進氣端口打開/關閉機構(gòu)使得打開的進氣端口數(shù)降至低于第二 切換期間之前已經(jīng)打開的進氣端口數(shù)，從而減少進氣空氣量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l-8中任何一項所述的發(fā)動機，其中所述第一端口 是定形為使得在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生渦流流動的渦流端口 。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l-9中任何一項所述的發(fā)動機，其中所述第二端 口產(chǎn)生沿著活塞沖程方向的進氣空氣流動或產(chǎn)生不如由笫一端口產(chǎn)生 的渦流流動強烈的渦流流動。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l-9中任何一項所述的發(fā)動機，其中所述第二端 口是沿著活塞的沖程方向供給進氣空氣到燃燒室的滾流端口 。
全文摘要
公開了能夠在SI燃燒和HCCI燃燒之間切換燃燒模式的HCCI發(fā)動機(1)。至少一個渦流端口(10p)和至少一個滾流端口(11p)與HCCI發(fā)動機(1)的燃燒室(13)連通。在SI燃燒切換到HCCI燃燒的第一切換期間，進氣空氣僅僅通過渦流端口(10p)供給到燃燒室(3)。在HCCI燃燒切換到SI燃燒的第二切換期間，進氣空氣至少通過該滾流端口(10p)供給到燃燒室(3)。
文檔編號F02B31/08GK101512119SQ200780032188
公開日2009年8月19日 申請日期2007年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日
發(fā)明者葛山裕史 申請人:株式會社豐田自動織機