專利名稱：均質(zhì)充量壓縮著火引擎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及均質(zhì)充量壓縮著火(homogeneous charge compression ignition)引擎，其中，燃燒模式可在火花點火燃燒和均質(zhì)充量壓縮著火 燃燒之間切換。
背景技術(shù)：
在最近幾年中，從其中可獲得優(yōu)良的燃料經(jīng)濟性和熱效率的均質(zhì) 充量壓縮著火(HCCI)引擎已經(jīng)引起了注意，并且，針對這種引擎已經(jīng) 進行了各種研究。在大多數(shù)HCCI引擎中，通過燃料和空氣在引擎的 進氣道(intakepassage)中的混合而產(chǎn)生空氣-燃料混合物，從而，空氣-燃料混合物可被供應(yīng)至燃燒室。之后，隨著活塞在壓縮沖程時向上升， 包含在燃燒室內(nèi)的空氣-燃料混合物中的壓力上升且溫度升高，以使得 混合物自發(fā)地著火。在將HCCI引擎付諸于實踐方面需要克服的一個 障礙是，容許均質(zhì)充量壓縮著火(HCCI)燃燒被穩(wěn)定地控制的引擎運行 范圍仍然較狹窄。為了克服這種障礙，存在一種傾向，即，在諸如用 于GHPs(氣體熱泵)的燃氣發(fā)動機等的固定引擎(在這種固定引擎中， 通常所被使用的運行范圍相對地較狹窄)中執(zhí)行HCCI燃燒。此外，提 出了這樣的一種引擎，在這種引擎中，燃燒模式被進行切換，以使得， 在頻繁地被使用的中速旋轉(zhuǎn)和中等負荷的范圍內(nèi)進行HCCI燃燒，并 且在低速旋轉(zhuǎn)范圍和高速旋轉(zhuǎn)范圍以及低負荷范圍和高負荷范圍中 進行火花點火(SI)燃燒。例如，日本特許公開專利出版物 No.2000-220458和日本特許公開專利出版物No.2004-293471公開了 一種用于控制HCCI引擎的方法，其中，燃燒沖莫式可在SI燃燒和HCCI 燃燒之間切換。在日本特許公開專利出版物No.2000-220458中，當將SI燃燒切 換成HCCI燃燒時，節(jié)流閥(throttle)被逐漸地打開，以使得進氣的量 (amount of intake)在HCCI燃燒時要比在SI燃燒時高。結(jié)杲，在HCCI 燃燒時的空燃比(air-ftiel-ratio)高于在SI燃燒時的空燃比，以使得，通 過HCCI燃燒，運行時的空氣-燃料混合物變稀薄(lean),且燃料經(jīng)濟 性和熱效率得以提高。
此外，在日本特許公開專利出版物No.2004-293471中，當將SI 燃燒切換成HCCI燃燒時，節(jié)流閥開度(opening degree)臨時固定在這 樣的水平處，該水平介于SI燃燒時的開度與HCCI燃燒時的開度之間。 結(jié)果，在保持駕駛性能的同時減少了泵氣損失，從而提高了燃料經(jīng)濟 性。
在燃燒模式被切換到HCCI燃燒之前，節(jié)流閥開度在SI燃燒狀態(tài) 中具有閉合角(closingangle)。因此，在進氣道內(nèi)的節(jié)流閥的兩側(cè)的部 分之間存在壓差。具體地說，節(jié)流閥的與燃燒室相應(yīng)的一側(cè)上的進氣 道部分中為負壓(進氣負壓)，并且，與燃燒室相反的一側(cè)上的進氣道 部分中基本為大氣壓。在上面的日本特許公開專利出版物 No.2000-220458和日本特許公開專利出版物No.2004-293471中所描 述的結(jié)構(gòu)中當節(jié)流閥打開時，節(jié)流閥附近的空氣的流量(flow rate)由于 壓差而突然增加。因此，在燃料供應(yīng)部件定位在節(jié)流閥附近的情況下， 空氣-燃料混合物變得過分地稀薄。結(jié)果，在這樣的時期期間一一在該 時期中，SI燃燒被切換成HCCI燃燒一一引擎發(fā)生失火(misfires),并 且，引擎可能停轉(zhuǎn)(stall)。尤其地，在使用混合器或化油器來供應(yīng)空氣 -燃料混合物的情況下，燃料在靠近節(jié)流閥且位于節(jié)流閥上游的點處被 供應(yīng)，并因此，空氣-燃料混合物中的空燃比(過量空氣系數(shù)(excessair ratio))極大地受到節(jié)流閥的打開和關(guān)閉的影響。
在為HCCI燃燒所需的空氣-燃料混合物中的過量空氣系數(shù)4交高的 情況下，空氣-燃料混合物變稀薄并不是嚴重的問題。然而，當在這樣 的HCCI引擎中一一該HCCI引擎在HCCI燃燒時提供負的重疊時期(negative overlap period)并使用內(nèi)部EGR——進行HCCI燃燒時，需要 將相對地較濃的空氣-燃料混合物供應(yīng)至燃燒室中。也就是說，需要調(diào) 節(jié)空燃比以使得過量空氣系數(shù)變低。在這種情況下，如上所描述的稀 薄的空氣-燃料混合物會造成嚴重的問題。負的重疊時期是這樣的時 期，在該時期期間，排氣閥和進氣閥都關(guān)閉(當活塞在排氣沖程中位于 上止點附近時)。尤其地，為了實現(xiàn)高的燃料經(jīng)濟性和低的NOx排放 量，在某些情況下在SI燃燒時執(zhí)行稀薄燃燒。在這種情況下，過量空 氣系數(shù)有時變得比HCCI燃燒時的過量空氣系數(shù)更大，且由此，上面 所描述的問題變得更為突出。
因此，當節(jié)流閥開始打開時，進氣的量最急劇地增加。所以，即 使在利用上面的日本特許公開專利出版物No.2000-220458和日本特 許公開專利出版物No.2004-293471中所公開的技術(shù)來調(diào)節(jié)進氣量時， 也難以抑制這種進氣量的突然增加并防止空氣-燃料混合物由此變得 過分稀薄。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供這樣的 一種HCCI引擎，當燃燒模 式從SI燃燒切換到HCCI燃燒時，該HCCI引擎防止空氣-燃料混合 物在節(jié)流閥打開時變得過分稀薄，從而防止失火。
為了實現(xiàn)上面所描述的目的，本發(fā)明一方面提供了一種均質(zhì)充量 壓縮著火引擎，其具有燃燒室和連接到該燃燒室上的進氣道。在該引 擎中，燃燒模式通過切換時期(switchingperiod)而在火花點火燃燒和均 質(zhì)充量壓縮著火燃燒之間切換。引擎在均質(zhì)充量壓縮著火燃燒期間的 運行中提供的負的重疊時期。這種負的門重疊時期是這樣的時期，在 該時期期間，當在排氣沖程中活塞處于上止點附近時，進氣閥和排氣 閥均關(guān)閉，從而，已燃氣體留在燃燒室內(nèi)。引擎設(shè)有節(jié)流閥、調(diào)節(jié)部 件( adjusting section)和控制部件(control section)。節(jié)流閥調(diào)節(jié)供應(yīng)至燃 燒室的空氣的量。調(diào)節(jié)部件調(diào)節(jié)供應(yīng)至進氣道的燃料的量?？刂撇考刂乒?jié)流閥和調(diào)節(jié)部件。在切換時期期間(在其中，火花點火燃燒被切 換至均質(zhì)充量壓縮著火燃燒)，控制部件控制節(jié)流閥，以使得節(jié)流閥開 度從火花點火燃燒的穩(wěn)定運行的時侯中的開度增加到均質(zhì)充量壓縮 著火燃燒的穩(wěn)定運行的時侯中的開度。此外，控制部件控制調(diào)節(jié)部件， 以使得供應(yīng)至進氣道的燃料的量變得比火花點火燃燒的穩(wěn)定運行的 時侯中的燃料的量更大。


圖1是顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的HCCI引擎的整體結(jié)構(gòu)的
示意圖2是顯示了圖1的引擎中的節(jié)流閥開度、燃料閥開度、穿過混 合器的流量和過量空氣系數(shù)的圖表；
圖3是示意圖，其顯示了圖1的引擎中的SI和HCCI的運行范圍 的一個示例；
圖4是顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的HCCI引擎的整體結(jié)構(gòu)的 示意圖；且
圖5是顯示了圖4的引擎中的節(jié)流閥開度、燃料閥開度、穿過混 合器的流量和過量空氣系數(shù)的圖表。
具體實施例方式
以下將參照這些附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。 參照圖1，現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明第一實施例的均質(zhì)充量壓縮著 火引擎(HCCI引擎)l的整體結(jié)構(gòu)。
引擎1具有燃燒室10、連接至燃燒室10的進氣道llp、進氣閥 Uv、排氣閥12v和排氣道12p。引擎1在根據(jù)運行條件(引擎的負荷 和轉(zhuǎn)數(shù))而在恰當?shù)赜诨鸹c火燃燒(SI燃燒)和均質(zhì)充量壓縮著火燃 燒(HCCI燃燒)之間切換燃燒模式的同時運行。因此，高的燃料經(jīng)濟性 (由于HCCI燃燒)和高輸出(由于SI燃燒)均被該引擎1所實現(xiàn)。進氣道lip設(shè)有混合器4。氣體燃料通過燃料供應(yīng)通道(fliel supplying path)2p而供應(yīng)至這個混合器4以便空氣和該燃料在混合器4中被混 合。連接至混合器4(進氣道llp)的燃料供應(yīng)通道2p起著用于氣體燃 料的通道的作用。雖然在本實施例中，氣體燃料(例如城市煤氣或LPG) 被用作燃料，但是燃料并不局限于氣體燃料。此外，雖然在本實施例 中，燃料和空氣是在混合器4中進行混合的，但是其可在不同于混合 器4的裝置(例如化油器或和噴射器)中進行混合。
此外，引擎1被控制以便在HCCI燃燒期間的運行中提供負的重 疊時期。在該負的重疊時期期間引擎1可利用內(nèi)部EGR而進行HCCI 燃燒。負的氣門重疊時期是這樣的時期，在該時期期間，當在排氣沖 程中活塞20位于上止點附近時排氣門和進氣門都關(guān)閉。在這種情況 下，在排氣沖程中在活塞20到達上止點之前排氣閥被關(guān)閉。結(jié)果， 部分的燃氣體作為內(nèi)部EGR氣駐留在燃燒室內(nèi)，且被用于下一燃燒。 上面所描述的結(jié)構(gòu)容許高溫的內(nèi)部EGR氣與供應(yīng)至燃燒室10中的新 的空氣-燃料混合物進行混合，從而，提高燃燒室IO內(nèi)的溫度。結(jié)果， HCCI燃燒期間的著火性得以提高。因而，可通過調(diào)節(jié)負的重疊時期 的長度來將發(fā)火時間控制至一定的度數(shù)。內(nèi)部EGR如上所述地被使 用，并因此，在HCCI燃燒時需要將相對較濃的空氣-燃料混合物供應(yīng) 至燃燒室10。這是因為，在內(nèi)部EGR氣和空氣-燃料混合物進行混合 時，燃燒室IO的內(nèi)部被調(diào)節(jié)至HCCI燃燒時所需的空燃比。
此外，引擎l具有節(jié)流閥3和燃料閥2v，其為調(diào)節(jié)部件。此外， 引擎1具有ECU(電子控制單元)5，其為控制部件，并且，燃料閥2v、 節(jié)流閥3、進氣閥llv、火花塞60c和排氣閥12v都分別通過線5a至 5e而電連接至ECU5。因而，ECU5控制著燃^十閥2v、節(jié)流閥3、進 氣閥llv、火花塞60c和排氣閥12v的運行。更詳細地說，進氣閥llv 和排氣閥12v分別具有凸輪llc和12c，并且ECU5控制凸輪llc和 12c的運行，從而，進氣閥llv和排氣閥12v的打開和關(guān)閉操作被控 制。此外，在SI燃燒時火花塞60c被使用。如圖1中所示，節(jié)流閥3具有軸3c、閥門部分(valve portion)3v 和用于驅(qū)動該軸3c的步進馬達(未顯示)。閥門部分3v可繞軸3c旋轉(zhuǎn)。 此外，通過ECU5對步進馬達的控制可調(diào)節(jié)閥門部分3v的開度，并 因此，空氣進氣量(其由此通過進氣道llp而被供應(yīng)至燃燒室IO)被加 以調(diào)節(jié)。
燃料閥2v設(shè)于燃料供應(yīng)通道2p中。燃料閥2v的開度由ECU5 所控制。結(jié)果，供應(yīng)至進氣道llp的燃料的量被加以調(diào)節(jié)。
接下來，參照圖2來描述引擎1的運行。圖2是顯示了引擎1中 的節(jié)流閥開度、燃料閥開度、穿過混合器的流量和過量空氣系數(shù)的圖 表。圖2中的橫軸線表示燃燒循環(huán)數(shù)。節(jié)流閥開度和燃料閥開度表示 在ECU5的控制之后的狀態(tài)，且穿過混合器的流量和過量空氣系數(shù)表 示通過這種控制所取得的結(jié)果。此外，在圖2中，利用內(nèi)部EGR來 進行HCCI燃燒。因此，當引擎1在HCCI燃燒期間穩(wěn)定地運行時的(也 就是，在穩(wěn)定的HCCI運行時的)節(jié)流閥開度、燃料闊開度、穿過混合 器的流量和過量空氣系數(shù)都是在執(zhí)行內(nèi)部EGR的情況下的量或值。
在根據(jù)本發(fā)明的引擎1中，如圖3中所示，燃燒模式根據(jù)引擎的 負荷和引擎的轉(zhuǎn)數(shù)(number of rotations)而在HCCI燃燒和SI燃燒之間 切換。因此，"從SI燃燒切換至HCCI燃燒"包括各種切換模式，就如 圖3中的箭頭所示那樣。圖2的圖表是出自各種切換模式中的一個示 例，并且本實施例并不局限于圖2中所示的模式。
此外，根據(jù)本實施例的HCCI引擎1中的ECU5在切換時具有如 圖2的圖表中所示的控制模式，并且除了圖2中所示的這種模式之外， 還具有相應(yīng)于如圖3的各種切換模式(從SI至HCCI)的各種控制模式。
圖2中的"節(jié)流閥開度"表示節(jié)流閥3的開度。如圖2中所示，節(jié) 流閥開度是這樣的，即，在穩(wěn)定的HCCI運行時該節(jié)流閥是完全打開 的。此外，"燃料閥開度"表示燃料閥2v的開度。
此外，在圖2中，"穿過混合器的流量"表示經(jīng)過混合器4的空氣-燃料混合物的流量。此外，在圖2中，"過量空氣系數(shù)"是通過將空氣-燃料混合物(其通過進氣道lip而被供應(yīng)至燃燒室IO)的空燃比除以化
學計量空燃比(stoichiometric air-fod ratio)而獲得的值。通過設(shè)于圖1 中的燃燒室10和節(jié)流閥3之間的傳感器50來測量用于獲取過量空氣 系數(shù)的空燃比。過量空氣系數(shù)越高，空氣-燃料混合物越稀薄。
圖2中的實線顯示了在根據(jù)本實施例的控制的情況下的狀態(tài)。根 據(jù)本實施例，在燃燒模式從SI燃燒切換到HCCI燃燒的時期期間節(jié)流 閥開度分階段地(stepbystep)增加，并且，燃料閥開度一度增加，且之 后，改變到HCCI燃燒所需要的開度。虛線顯示了在這樣的情況下的 狀態(tài)，在該情況下，在燃燒模式從SI燃燒切換至HCCI燃燒的時期期 間節(jié)流閥開度直接地增加至完全打開狀態(tài)，并且，燃料閥開度直接地 改變至HCCI燃燒所需要的開度。
如上所述，在節(jié)流閥3的兩側(cè)上的進氣道lip的部分之間存在壓 差。具體地說，節(jié)流閥3的相應(yīng)于燃燒室10的一側(cè)上的進氣道Up 的部分達負壓(進氣負壓)，而與燃燒室10相反的那側(cè)上的進氣道llp 的部分基本達大氣壓。在通過虛線所顯示的示例中，節(jié)流閱開度從引 擎1在SI燃燒期間的穩(wěn)定運行時(在穩(wěn)定的SI運行時)的開度直接地增 加到穩(wěn)定的HCCI運行時的開度(處于完全打開狀態(tài))(參看(l))，且燃料 閥開度直接地降低至HCCI燃燒期間所需要的開度(穩(wěn)定的HCCI運行 時的開度)(參看(2))。在這種情況下，上面所描述的壓差導(dǎo)致穿過混合 器的流量突然增加(參看(3)),且過量空氣系數(shù)在切換時期期間突然增 力口(參看(4))。結(jié)果，空氣-燃料混合物變得過分稀薄，并因而，使引擎 變得容易失火和停轉(zhuǎn)。
如上所述的壓縮著火運行時，在引擎1中執(zhí)行內(nèi)部EGR,并因此， 有需要將相對較濃的空氣-燃料混合物供應(yīng)至燃燒室10。因此，在空 氣-燃料混合物變稀薄的情況下(參看(4))，諸如失火等的問題變得嚴 重。尤其地，存在這樣的情況，即，為了實現(xiàn)高的燃料經(jīng)濟性和低的 NOx排放量，在SI燃燒期間執(zhí)行稀薄燃燒。在這種情況下，過量空 氣系數(shù)有時變得比HCCI燃燒時的過量空氣系數(shù)更大，且上面所描述
10的問題變得更為嚴重。
同時，在根據(jù)本發(fā)明的引擎1中，在SI燃燒被切換至HCCI燃燒
的時期期間，ECU5控制節(jié)流閥3，以使得節(jié)流閥3的開度從穩(wěn)定的 SI運行時的開度增加至穩(wěn)定的HCCI運行時的開度(參看(A))。此外， 在該切換時期期間，ECU5控制燃料閥2v，以使得，供應(yīng)至進氣道llp 的燃料的量變得比在穩(wěn)定的SI運行時被供應(yīng)燃料的量更大(參看(B))。 結(jié)果，防止了穿過混合器的流量突然增力口(參看(C))，并且，SI燃燒時 的過量空氣系數(shù)緩和地變化到HCCI燃燒時的過量空氣系數(shù)，在切換 時期期間過量空氣系數(shù)中沒有任何突然的增力口(參看(D))。因此，可防 止空氣-燃料混合物變得過分稀薄。
此外，在該切換時期期間節(jié)流閥3的開度由ECU5所控制以便逐 級地增加到穩(wěn)定的HCCI運行時的開度(參看(A))。在從第二階段起 (onward from)至少一個階段中，ECU5以比第一階段中的增大量 (incremental amount)更大的增大量來增加節(jié)流閥3的開度。在圖2中， 增大量在第二階段中(參看(b))和在第三階段中(參看(c))比在第 一 階段 中(參看(a))大。
當節(jié)流閥3被分階段地控制時，穿過混合器的流量的若干階段中 出現(xiàn)峰值流量。每次出現(xiàn)峰值流量的時間相應(yīng)于緊接于節(jié)流閥3打開 后的時間(參看(C))。此外，分階段地控制節(jié)流閥3的開度并不是必須 的。節(jié)流閥開度可例如單調(diào)地從SI燃燒時的開度增加到HCCI燃燒時 的開度。在這種情況下，開度對燃燒循環(huán)數(shù)的增大量(即，開度的增大 率)可較小。
此外，ECU5控制燃料閥2v，以使得在節(jié)流閥3的開度變成穩(wěn)定 的HCCI運行時的開度之前，供應(yīng)至進氣道1 lp的燃料的量變得比穩(wěn) 定的SI運行時被供應(yīng)的燃料的量更大。此外，ECU5以這樣的方式來 控制燃料閥2v,即，使得，在節(jié)流閥3的開度變成穩(wěn)定的HCCI運行 時的開度之后，供應(yīng)至進氣道llp的燃料的量變成在穩(wěn)定的HCCI運 行時被供應(yīng)的燃料的量。如上所述，僅在這樣的時期期間——該時期中，空氣-燃料混合物變得過分稀薄一一增加所供應(yīng)的燃料的量，并因
此，燃燒^t式平滑地從SI燃燒切換到HCCI燃燒，同時防止空氣-燃
料混合物暫時地變得稀薄。
在這種結(jié)構(gòu)中，可防止空氣-燃料混合物變得過分稀薄(當進氣量 突然增加時)。因此，可防止引擎l失火。此外，扭矩中的跳變的出現(xiàn)、
HC和CO的增加，以及由于HC和CO的增加而引起的燃料經(jīng)濟性的 下降都^皮防止。
此外，在切換時期期間，節(jié)流閥3的開度分階段地增加到穩(wěn)定的 HCCI運行時的開度，并由此，防止了進氣量突然增加，且防止了空 氣-燃料混合物變得過分稀薄。
此外，在從第二階l殳起的切換時期期間，節(jié)流閥3的開度的增大 量中的至少一個比第一階段中的增大量更大。因此，當節(jié)流閥3輕微 地打開時，尤其是在節(jié)流閥3開始打開的時期(第一階段)期間，可靠 地防止了進氣量突然增加，并且，可防止空氣-燃料混合物變得過分稀 薄。本實施例并不局限于這種控制。
此外，在SI燃燒時的引擎負荷變得越高，則節(jié)流閥的開度就變得 越大。在這種情況下，可取的是，減少切換時期期間節(jié)流閥開度的離 散控制中的階段的數(shù)目，從而增加每階段的打開程度的變化的量。此 外，可取的是，隨著運行負荷變高而降低燃料閥開度的增大量。
接下來，將參照圖4和圖5來描述才艮據(jù)本發(fā)明第二實施例的HCCI 引擎100。以下，主要描述與第一實施例中不同的零件。同樣的標號 被附加于與第一實施例中的零件相似的零件，且對其的描述被省略。
引擎100中使用氣體燃料。此外，如圖4中所示，在進氣道lllp 中設(shè)有混合器4，以使空氣和燃料在混合器4中混合。此外，第一燃 料供應(yīng)通道102p連接至混合器4。第一燃料供應(yīng)通道102p相應(yīng)于第 一實施例中的燃料供應(yīng)通道2p。此外，第二燃料供應(yīng)通道4p從位于 燃料閥2v上游的第一燃料供應(yīng)通道102p的部分中分支(bmnches)出 來，且第二燃料供應(yīng)通道4p連接至進氣道lllp。也就是說，燃料閥2v設(shè)于第一燃料供應(yīng)通道102p的這樣的部分中，該部分位于混合器 4和第一燃料供應(yīng)通道102p與第二燃料供應(yīng)通道4p分岔的點之間。 第二燃料供應(yīng)通道4p和第一燃料供應(yīng)通道102p是相連接的。
此外，在該第二燃料供應(yīng)通道4p中設(shè)有開閉閥(燃料供應(yīng)量調(diào)節(jié) 部件)4v。此外，開閉閥4v經(jīng)由線5f而電連接至ECU105。此外，ECU105 控制燃料閥2v、節(jié)流閥3、進氣閥llv、火花塞60c、排氣閥12v以及 開閉閥4v的運行。
接下來，參照圖5來描述引擎100的運行。在圖5中，"開閉閥" 指的是開閉闊4v的打開/關(guān)閉狀態(tài)。如圖5中所示，在穩(wěn)定的SI運行 時以及在穩(wěn)定的HCCI運行時，開閉閥4v處于關(guān)閉狀態(tài)。因而，在引 擎100中，通過開閉閥4v的打開和關(guān)閉而獨立于混合器4地將一定 量的燃料供應(yīng)至進氣道lllp。
圖5的圖表中的虛線顯示了這樣的情況，該情況中，開閉閥4v 不進行打開或關(guān)閉(在不存在開閉閥4v的情況下，或者在開閉閥4v不 被控制的情況下)。
如上所述，進氣道lllp中節(jié)流閥3的兩側(cè)上的部分之間存在壓 差。具體地說，負壓(進氣負壓)到達節(jié)流閥3的與燃燒室IO相應(yīng)的一 側(cè)上的進氣道lllp的部分，并且，基本大氣壓到達與燃燒室IO相反 的那一側(cè)上的進氣道11 lp的部分。在燃燒模式從SI燃燒切換到HCCI 燃燒的情況下，ECU105將節(jié)流閥3的開度從穩(wěn)定的SI運行時的開度 (參看(E),相同于圖2中的虛線(l))直接地增加到穩(wěn)定的HCCI運行時 的開度(完全打開狀態(tài))。在開閉閥4v不被打開或關(guān)閉的情況下(參看 (5))，穿過混合器的流量由于上面所描述的壓差(參看(G)，相同于圖2 中的(3))而突然增加，并且過量空氣系數(shù)在切換時期期間突然地增加 (參看(6))。結(jié)果，空氣-燃料混合物變得過于稀薄，并且引擎有時會失 火或停轉(zhuǎn)。
根據(jù)第二實施例，按照與圖2中的(2)相同的方式，燃料閥2v的 開度(燃料閥開度)被直接減少至HCCI燃燒所需要的開度(即在穩(wěn)定的HCCI運行時的開度)。
同時，圖5的圖表中的實線顯示了開閉閥4v被打開并被關(guān)閉的 情況。在這種情況下，當在切換時期期間穿過混合器的流量與穩(wěn)定的 SI運行時的穿過混合器的流量相比突然變高(參看(G))時，ECU105將 開閉閥4v控制至打開狀態(tài)(參看(F))。結(jié)果，SI燃燒時的過量空氣系 數(shù)逐漸地變化到HCCI燃燒時的過量空氣系數(shù)(參看(H))，而沒有任何 在切換時期期間的過量空氣系數(shù)中的突然的增加。結(jié)果，可防止空氣 -燃料混合物變得過分稀薄。
如上所述，在使用氣體燃料的引擎100中，恒定數(shù)量的燃料被以 獨立于混合器4的方式供應(yīng)至進氣道lllp。因此，引擎100提供這樣 的一種簡單的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，可防止空氣-燃料混合物變得過分稀 薄。
此外，在節(jié)流間3的開度變成穩(wěn)定的HCCI運行時的開度之前， ECU105控制開閉閥4v以使得供應(yīng)至進氣道lllp的燃料的量變得比 穩(wěn)定的SI運行時所被供應(yīng)的燃料的量更大(也就是說，該閥呈打開狀 態(tài))。此外，在節(jié)流閥3的開度變成穩(wěn)定的HCCI運行時的開度之后， ECU105控制開閉閥4v以使得供應(yīng)至進氣道lllp的燃料的量變成在 穩(wěn)定的HCCI運行時所被供應(yīng)的燃料的量(也就是說，該閥呈關(guān)閉狀 態(tài))。如上所述，所供應(yīng)的燃料的量僅在空氣-燃料混合物變得過分稀 薄的切換時期期間增加，并因此，燃燒模式從SI燃燒平滑地切換到 HCCI燃燒，同時有效地防止了空氣-燃料混合物暫時性地變稀薄。
本發(fā)明不局限于這里所給出的細節(jié)，而是可在從屬權(quán)利要求的等 效物及范圍內(nèi)進行改進。
權(quán)利要求
1. 一種均質(zhì)充量壓縮著火引擎，具有燃燒室和連接至所述燃燒室的進氣道，其中，所述引擎容許燃燒模式通過切換時期而在火花點火燃燒和均質(zhì)充量壓縮著火燃燒之間切換，所述引擎在均質(zhì)充量壓縮著火燃燒期間的運行中提供負的重疊時期，所述負的重疊時期是這樣的時期，在該時期期間，當排氣沖程中活塞在上止點附近時，進氣閥和排氣閥都關(guān)閉，以使得已燃氣體留在所述燃燒室內(nèi)，并且，所述引擎包括節(jié)流閥，其用于調(diào)節(jié)供應(yīng)至所述燃燒室的空氣的量；調(diào)節(jié)部件，其用于調(diào)節(jié)供應(yīng)至所述進氣道的燃料的量；以及控制部件，其用于控制所述節(jié)流閥和所述調(diào)節(jié)部件，其中，在所述火花點火燃燒被切換至所述均質(zhì)充量壓縮著火燃燒的切換時期期間，所述控制部件控制所述節(jié)流閥，以使得所述節(jié)流閥的開度從所述火花點火燃燒的穩(wěn)定運行時的開度增加到所述均質(zhì)充量壓縮著火燃燒的穩(wěn)定運行時的開度，并且，控制所述調(diào)節(jié)部件，以使得供應(yīng)至所述進氣道的燃料的量變得比在所述火花點火燃燒的穩(wěn)定運行時的量更大。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的引擎，其特征在于，還包括燃料供應(yīng) 通道，其連接至所述進氣道，其中，所述調(diào)節(jié)部件是設(shè)于所述燃料供 應(yīng)通道中的燃料閥，并且其中，所述控制部件在所述切換時期期間分階段地增加所述節(jié)流 閥的開度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的引擎，其特征在于，在從第二階段起 的至少一個階段中，所述控制部件以比第一階段中的增大量更大的增 大量來增加所述節(jié)流閥的開度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的引擎，其特征在于，還包括 混合器，其放置在所述進氣道中，并使已經(jīng)吸入的空氣與燃料相混合；用于將燃料供應(yīng)至所述混合器的第一燃料供應(yīng)通道；和第二燃料供應(yīng)通道，其從所述第一燃料供應(yīng)通道中分支出來，并 連接至所述進氣道，其中，所述燃料是氣體燃料，且其中，所述調(diào)節(jié)部件是設(shè)于所述第二燃料供應(yīng)通道中的開閉閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的引擎，其特征在于，在 所述切換時期期間，所述控制部件在所述節(jié)流閥的開度變?yōu)樗鼍|(zhì)充量壓縮著火燃燒的穩(wěn)定運 行時的開度之前，控制所述調(diào)節(jié)部件，以使得供應(yīng)至所述進氣道的燃 料的量變得比在所述火花點火燃燒的穩(wěn)定運行時更大，且之后，控制所述調(diào)節(jié)部件，以使得供應(yīng)至所述進氣道的燃料的量 變成在所述均質(zhì)充量壓縮著火燃燒的穩(wěn)定運行時的量。
全文摘要
一種HCCI引擎在HCCI燃燒期間的運行中提供了負的重疊時期。在這種負的重疊時期期間，當排氣沖程中活塞處于上止點附近時，進氣閥和排氣閥都是關(guān)閉的，以使得已燃氣體留在燃燒室內(nèi)。引擎設(shè)有節(jié)流閥、燃料閥和ECU。在SI燃燒切換到HCCI燃燒的切換時期期間，ECU控制節(jié)流閥，以使得節(jié)流閥的開度從穩(wěn)定的SI運行時的開度增加到穩(wěn)定的HCCI運行時的開度，并且同時，控制燃料閥，以使得供應(yīng)至進氣道的燃料的量變得比穩(wěn)定的SI運行時的量更大。
文檔編號F02D41/30GK101535620SQ200780042359
公開日2009年9月16日 申請日期2007年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月14日
發(fā)明者葛山裕史 申請人:株式會社豐田自動織機