專(zhuān)利名稱(chēng)：均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和該發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(HCCI發(fā)動(dòng)機(jī))。在本發(fā)明 的HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃燒模式可在均質(zhì)充量壓縮燃燒(HCCI燃燒)與火 花點(diǎn)火燃燒(SI燃燒)之間切換。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)燃(HCCI)發(fā)動(dòng)機(jī)已被引起注意，并且 已對(duì)這種發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行各種研究?？蓮腍CCI發(fā)動(dòng)機(jī)獲得良好的燃料經(jīng)濟(jì) 性和熱效率以及低排放。在某些類(lèi)型的HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃料在進(jìn)氣行 程期間直接噴射到燃燒室內(nèi)。亦即，只有空氣被從進(jìn)氣通道吸入燃燒室 并且燃料在燃燒室中第一時(shí)間與空氣混合。然而，在大多數(shù)HCCI發(fā)動(dòng) 機(jī)中，燃料在進(jìn)氣通道與空氣混合以便產(chǎn)生混合氣。該混合氣從進(jìn)氣通 道供應(yīng)至燃燒室。
隨著活塞在發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮行程時(shí)上升，容納在燃燒室內(nèi)部的混合氣 的溫度增加并且壓力升高，使得混合氣自發(fā)點(diǎn)燃。要將HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)投 入實(shí)際使用需克服的一個(gè)障礙是允許均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)燃(HCCI)燃燒 被穩(wěn)定控制的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍仍然狹窄。為了克服該障礙，傾向于在固 定式發(fā)動(dòng)機(jī)中執(zhí)行HCCI燃燒，固定式發(fā)動(dòng)機(jī)中通常使用的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍比 較狹窄，例如用于GHP (燃?xì)鉄岜?的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)。
在HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中，經(jīng)常使用發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速范圍、中轉(zhuǎn) 速范圍、低負(fù)荷范圍和中負(fù)荷范圍。已提出根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)在 HCCI燃燒范圍與火花點(diǎn)火(SI)燃燒范圍之間切換燃燒模式?；鸹c(diǎn) 火(SI)燃燒在高轉(zhuǎn)速范圍、極低的負(fù)荷范圍和高負(fù)荷范圍中執(zhí)行。
日本特開(kāi)專(zhuān)利公報(bào)No.2007-16685爿>開(kāi)了一種控制方法，其中該方 法從火花點(diǎn)火燃燒切換至HCCI燃燒，在使空燃比更稀的同時(shí)增加內(nèi)部 EGR量。當(dāng)從火花點(diǎn)火燃燒切換至HCCI燃燒時(shí)，至發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量 在燃燒模式仍處于火花點(diǎn)火燃燒時(shí)增加，從而使空燃比更稀。在使空燃 比變稀的同時(shí)，內(nèi)部EGR量增加。其后，火花點(diǎn)火燃燒經(jīng)由分層燃燒切換至HCCI燃燒。
根據(jù)上述公報(bào)的控制方法，當(dāng)燃燒模式仍處于火花點(diǎn)火燃燒時(shí)，亦 即，當(dāng)仍然難以執(zhí)行HCCI燃燒時(shí)，產(chǎn)生內(nèi)部EGR氣體。由于內(nèi)部EGR 氣體具有高溫，所以火花點(diǎn)火燃燒和HCCI燃燒可被同時(shí)執(zhí)行。這會(huì)導(dǎo) 致顯著的扭矩波動(dòng)。
進(jìn)一步地，在該公報(bào)的控制方法中，當(dāng)從火花點(diǎn)火燃燒切換至HCCI 燃燒時(shí)暫時(shí)執(zhí)行分層進(jìn)氣燃燒。在已使空燃比更稀以提高火花點(diǎn)火燃燒 的可燃性的狀態(tài)下分層進(jìn)氣燃燒有效地增加了節(jié)氣門(mén)開(kāi)度。然而，分層 進(jìn)氣燃燒需要直接將燃料噴射到燃燒室內(nèi)的"缸內(nèi)噴射器"。亦即，缸 內(nèi)直接噴射系統(tǒng)需要包括噴射高壓燃料的缸內(nèi)噴射器。上述公報(bào)因而具 有制造成本和動(dòng)力損失方面的缺點(diǎn)。進(jìn)一步地，過(guò)渡執(zhí)行分層進(jìn)氣燃燒 消除了 HCCI燃燒的部分優(yōu)點(diǎn)，即燃料經(jīng)濟(jì)性的提高和排放的降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是當(dāng)燃燒模式從火花點(diǎn)火燃燒切換至HCCI燃燒 時(shí)抑制HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩發(fā)生急劇變化。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(HCCI )。 所述HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在HCCI燃燒與火花點(diǎn)火燃燒之間切換燃燒模 式。所述HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)包括燃燒室和在所述燃燒室中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞。 所述活塞限定所述燃燒室的排氣上止點(diǎn)。所述HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)包括進(jìn)氣門(mén) 和排氣門(mén)。進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)改變進(jìn)氣升程量，所述進(jìn)氣升程量是進(jìn)氣 門(mén)的升程量。所述進(jìn)氣升程量在所述火花點(diǎn)火燃燒中設(shè)定為笫一進(jìn)氣升 程量并在所述HCCI燃燒中設(shè)定為第二進(jìn)氣升程量。所述進(jìn)氣可變氣門(mén) 機(jī)構(gòu)能夠控制進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)，所述進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)是所述進(jìn)氣門(mén)的開(kāi)啟正 時(shí)。排氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)改變排氣升程量，所述排氣升程量是排氣門(mén)的升 程量。所述排氣升程量在所述火花點(diǎn)火燃燒中設(shè)定為笫一排氣升程量并 在所述HCCI燃燒中設(shè)定為笫二排氣升程量。所述排氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)能 夠控制排氣關(guān)閉正時(shí)，所述排氣關(guān)閉正時(shí)是排氣門(mén)的關(guān)閉正時(shí)。設(shè)定要 在所述HCCI燃燒中使用的參考排氣關(guān)閉正時(shí)?？刂破骺刂扑鲞M(jìn)氣可 變氣門(mén)機(jī)構(gòu)和所述排氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)。所述控制器通過(guò)設(shè)定在其中所述 進(jìn)氣門(mén)和所述排氣門(mén)都閉合的負(fù)氣門(mén)重疊時(shí)間段來(lái)設(shè)定內(nèi)部EGR量， 使得并不是所有已燃燒的氣體都從燃燒室排出，所述內(nèi)部EGR量包括在所述HCCI燃燒時(shí)殘留在燃燒室中的已燃燒的氣體的量。當(dāng)燃燒模式 從所述火花點(diǎn)火燃燒切換至所述HCCI燃燒時(shí)，所述控制器執(zhí)行下列操 作a)、 b)和c):
a) :將所述進(jìn)氣升程量從所述第一進(jìn)氣升程量切換至所述笫二進(jìn)氣 升程量，使得所述進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)相對(duì)于所述排氣上止點(diǎn)延遲；
b) :在操作a)之后將所述排氣升程量從所述第一排氣升程量切換 至所述第二排氣升程量；以及
c) :相對(duì)于所述參考排氣關(guān)閉正時(shí)延遲排氣關(guān)閉正時(shí)，使得產(chǎn)生所 述內(nèi)部EGR量。
根據(jù)以下結(jié)合附圖的說(shuō)明，可以理解本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)，其 中附圖通過(guò)舉例的方式圖示了本發(fā)明的原理。


本發(fā)明被認(rèn)為具有新穎性的特征具體在所附的權(quán)利要求書(shū)中闡述. 通過(guò)參考以下當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施方式及附圖的說(shuō)明可最好地理解本發(fā)明及 其目的和特征，其中
圖l是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖2是示出發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷與發(fā)動(dòng)機(jī)速度之間的關(guān)系并示出圖1的 HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)在HCCI燃燒和火花點(diǎn)火燃燒中的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍的圖表；
圖3是示出當(dāng)圖1的HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)從火花點(diǎn)火燃燒切換至HCCI燃 燒時(shí)的(a)最大進(jìn)氣升程量、(b)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度、(c)燃料供應(yīng)量、(d) 最大排氣升程量、(e)內(nèi)部EGR氣體量和(f)扭矩波動(dòng)的正時(shí)圖4A是示出在圖3中的時(shí)間點(diǎn)t0時(shí)在火花點(diǎn)火燃燒中的進(jìn)氣升程 量和排氣升程量的正時(shí)圖4B是示出其中在時(shí)間點(diǎn)tl時(shí)進(jìn)氣升程量從圖4A所示的狀態(tài)減 少的狀態(tài)的正時(shí)圖5A是示出其中在時(shí)間點(diǎn)t3時(shí)排氣升程量從圖4B所示的狀態(tài)減 少的狀態(tài)的正時(shí)圖；圖5B是示出在時(shí)間t4時(shí)的HCCI燃燒的正時(shí)圖，其中排氣關(guān)閉正 時(shí)ETcls已經(jīng)從圖5A所示的狀態(tài)提前；
圖6是示出根據(jù)第二對(duì)比示例的缸內(nèi)壓力P的圖表；以及
圖7是示出本示例(實(shí)線，填充圓形)、第一對(duì)比示例(虛線，三 角形)和第二對(duì)比示例(交替長(zhǎng)短虛線，填充菱形)的IMEP (指示平 均有效壓力)的圖表。
具體實(shí)施例方式
圖l至圖7示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式。圖l示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方 式的HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)1。
如圖1所示，HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)1具有燃燒室10、進(jìn)氣通道llp、進(jìn)氣 門(mén)llv、排氣門(mén)12v、排氣通道12p和活塞20。進(jìn)氣通道llp與燃燒室 10連接。HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的諸如發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷 和轉(zhuǎn)數(shù)之類(lèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)在HCCI燃燒與火花點(diǎn)火燃燒之間切換。ECU (電子控制單元)5是切換HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的控制器。由此， 燃燒模式按需在降低燃料消耗的HCCI燃燒與增加輸出動(dòng)力的火花點(diǎn) 火燃燒之間切換。
在進(jìn)氣通道llp上設(shè)置有混合部4。燃料從燃料箱(未示出)經(jīng)燃 料供應(yīng)通道2p供應(yīng)至混合部4，使得空氣和燃料在混合部4中混合。 可使用汽油或諸如城市煤氣或LPG之類(lèi)的氣體燃料作為所述燃料?；?合部4是化油器。如果使用所述氣體作為燃料，則混合部4可以是混合 器。
在混合部4與燃燒室10之間的進(jìn)氣通道llp上設(shè)置有節(jié)氣門(mén)3。在 燃料供應(yīng)通道2p上設(shè)置有燃料閥2v。燃料閥2v的功能是作為燃料供 應(yīng)裝置。ECU5控制燃料閥2v、節(jié)氣門(mén)3、進(jìn)氣門(mén)llv、火花塞60c和 排氣門(mén)12v的運(yùn)轉(zhuǎn)?；鸹ㄈ?0c是在火花點(diǎn)火燃燒時(shí)使用的點(diǎn)火部?；?花塞60c可在燃燒模式從HCCI燃燒切換至火花點(diǎn)火燃燒時(shí)使用以使燃 燒穩(wěn)定。ECU5經(jīng)控制電纜5a至5e分別控制燃料閥2v、節(jié)氣門(mén)3、進(jìn) 氣門(mén)llv、火花塞60c和排氣門(mén)12v。
ECU 5控制燃料閥2v的開(kāi)度以便控制至進(jìn)氣通道llp的燃料供應(yīng)量F。
節(jié)氣門(mén)3具有軸3c、葉片3v和步進(jìn)馬達(dá)(未示出)。葉片3v繞軸 3c旋轉(zhuǎn)。ECU5控制所述步進(jìn)馬達(dá)以控制葉片3v的開(kāi)度，亦即，節(jié)氣 門(mén)開(kāi)度TA。由此，控制了從進(jìn)氣通道llp至燃燒室10的進(jìn)氣供應(yīng)量。 在本實(shí)施方式中，至燃燒室10的進(jìn)氣是指在混合部4中產(chǎn)生的混合氣。
ECU 5控制進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)lla和排氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)12a。進(jìn)氣
轉(zhuǎn)條件改變諸如進(jìn)氣門(mén)llv和排氣門(mén)12v的升程量和氣門(mén)開(kāi)啟/關(guān)閉正時(shí) 之類(lèi)的氣門(mén)特性的可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)。
進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)lla經(jīng)由進(jìn)氣凸輪llc控制進(jìn)氣門(mén)llv的升程量 和開(kāi)啟/關(guān)閉正時(shí)。在該實(shí)施方式中，進(jìn)氣門(mén)llv的升程量代表進(jìn)氣門(mén)特 性。最大進(jìn)氣升程量IL代表進(jìn)氣門(mén)llv的最大升程量。進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí) ITopn代表進(jìn)氣門(mén)llv的開(kāi)啟正時(shí)。用于執(zhí)行HCCI燃燒的進(jìn)氣開(kāi)啟正 時(shí)ITopn作為參考進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)ITopnO。亦即，參考進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí) ITopnO代表對(duì)應(yīng)于HCCI燃燒中的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和發(fā)動(dòng)機(jī)速度的進(jìn)氣開(kāi) 啟正時(shí)1Topn。
排氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)12a經(jīng)由排氣凸輪12c控制排氣門(mén)12v的升程量 和開(kāi)啟/關(guān)閉正時(shí)。在該實(shí)施方式中，排氣門(mén)12v的升程量代表排氣門(mén) 特性。最大排氣升程量EL代表排氣門(mén)12v的最大升程量。排氣關(guān)閉正 時(shí)ETcls代表排氣門(mén)12v的關(guān)閉正時(shí)。用于執(zhí)行HCCI燃燒的排氣關(guān)閉 正時(shí)ETcls作為參考排氣關(guān)閉正時(shí)ETclsO。亦即，參考排氣關(guān)閉正時(shí) ETclsO代表對(duì)應(yīng)于HCCI燃燒中的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和發(fā)動(dòng)機(jī)速度的排氣關(guān) 閉正時(shí)ETcls。
如日本特開(kāi)專(zhuān)利公報(bào)No.5-106411和No.10-18826所披露的那樣， 進(jìn)氣凸輪llc在進(jìn)氣低升程凸輪與進(jìn)氣高升程凸輪之間切換。ECU 5在 設(shè)定第一進(jìn)氣升程量IL1時(shí)使用所述進(jìn)氣高升程凸輪并在設(shè)定第二進(jìn) 氣升程量IL2時(shí)使用所述進(jìn)氣低升程凸輪。最大進(jìn)氣升程量在火花點(diǎn)火 燃燒中設(shè)定為第 一進(jìn)氣升程量ILl,并在HCCI燃燒中設(shè)定為第二進(jìn)氣 升程量IL2。第一進(jìn)氣升程量IL1大于第二進(jìn)氣升程量IL2。 ECU5根 據(jù)HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)在所述進(jìn)氣低升程凸輪與所述進(jìn)氣高升程 凸輪之間切換進(jìn)氣凸輪llc。由此，最大進(jìn)氣升程量IL改變。類(lèi)似地，排氣凸輪12c在排氣低升程凸輪與排氣高升程凸輪之間切 換。ECU 5在設(shè)定第一排氣升程量EL1時(shí)使用所述排氣高升程凸輪并 在設(shè)定第二排氣升程量EL2使用所述排氣低升程凸輪。最大排氣升程 量在火花點(diǎn)火燃燒中設(shè)定為第一排氣升程量EL1并在HCCI燃燒中設(shè) 定為第二排氣升程量EL2。第一排氣升程量EL1大于第二排氣升程量 EL2。
進(jìn)氣凸輪llc設(shè)置在進(jìn)氣凸輪軸(未示出)上。燃燒室10中產(chǎn)生的
凸輪llc。在所述進(jìn)氣凸輪軸(未示出)的端部上設(shè)置有進(jìn)氣凸輪齒輪。 所述進(jìn)氣凸輪齒輪將所述曲軸的驅(qū)動(dòng)力傳輸至所述進(jìn)氣凸輪軸。ECU 5
差。類(lèi)似地，排氣凸輪12c設(shè)置在排氣凸一輪軸(未示出)上。同樣，燃 燒室10中產(chǎn)生的動(dòng)力被傳輸至所述排氣凸輪軸以便旋轉(zhuǎn)排氣凸輪12c。 在所述排氣凸輪軸(未示出)的端部上設(shè)置有排氣凸輪齒輪.所述排氣 凸輪齒輪將所述曲軸的驅(qū)動(dòng)力傳輸至所述排氣凸輪軸。ECU5根據(jù)公知 的方法控制所述排氣凸輪齒輪與所述排氣凸輪軸之間的相位差。
ECU 5控制進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)lla和排氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)12a以{更在 HCCI燃燒時(shí)提供負(fù)氣門(mén)重疊時(shí)間段。由此，產(chǎn)生內(nèi)部EGR氣體并且 執(zhí)行HCCI燃燒。負(fù)氣門(mén)重疊時(shí)間段是在該時(shí)間段期間排氣門(mén)12v和進(jìn) 氣門(mén)llv在活塞位于排氣上止點(diǎn)TDC附近時(shí)都閉合的時(shí)間段。排氣上 止點(diǎn)TDC是發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣行程結(jié)束時(shí)的上止點(diǎn).在HCCI燃燒期間， ECU 5將排氣關(guān)閉正時(shí)ETcls設(shè)定為相對(duì)排氣上止點(diǎn)TDC提前。由于 一部分已燃燒的氣體殘留在燃燒室10中，所以產(chǎn)生內(nèi)部EGR氣體。內(nèi) 部EGR量Qegr代表殘留在燃燒室10中而沒(méi)有從其排出的已燃燒的氣 體和暫時(shí)從燃燒室10排出并且然后在排氣門(mén)12v隨后開(kāi)啟時(shí)從排氣通 道12p經(jīng)排氣門(mén)12v返回至燃燒室10的已燃燒的氣體的總和。亦即， 內(nèi)部EGR量Qegr包括殘留在燃燒室10中直到下一個(gè)燃燒循環(huán)為止的 已燃燒的氣體的量。內(nèi)部EGR氣體在燃燒室10中延續(xù)到下一個(gè)燃燒循 環(huán)為止。具有高溫的內(nèi)部EGR氣體與新供應(yīng)至燃燒室10的混合氣混合。 這增加了燃燒室10中的溫度。因此，提高了所述混合氣在HCCI燃燒 時(shí)的可燃性.ECU 5控制所述負(fù)氣門(mén)重疊時(shí)間段的長(zhǎng)度以便在一定程度 上控制HCCI燃燒的點(diǎn)燃正時(shí)。燃燒室10的溫度代表HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)1 的釭內(nèi)溫度。圖2示出HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)1的HCCI燃燒和火花點(diǎn)火燃燒的各自運(yùn)轉(zhuǎn) 范圍。圖2所示的圖表具有代表發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的豎直軸和代表發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 的水平軸?；鸹c(diǎn)火燃燒范圍包圍HCCI燃燒范圍。圖2所示的箭頭代 表各種從火花點(diǎn)火燃燒至HCCI燃燒的各種切換方式。圖3至5B所示 的切換方式是圖2所示的各種燃燒模式切換方式的示例。
圖3至5B示出根據(jù)本實(shí)施方式從HCCI燃燒至火花點(diǎn)火燃燒的切 換方式。
圖3中的豎直軸示出
(a) 最大進(jìn)氣升程量IL;
(b) 進(jìn)氣門(mén)開(kāi)度TA;
(c) 燃料供應(yīng)量F;
(d) 最大排氣升程量EL;
(e) 燃燒室10中的內(nèi)部EGR量Qegr;以及
(f) HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩T。
圖3中的水平軸代表燃燒循環(huán)的數(shù)目。圖3示出
(A) 火花點(diǎn)火燃燒(SI燃燒)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間段；
(B) 從火花點(diǎn)火燃燒至HCCI燃燒的切換時(shí)間段；以及 (C ) HCCI燃燒的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間段。
ECU5控制最大進(jìn)氣升程量IL、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度TA、燃料供應(yīng)量F和 最大排氣升程量EL，從而控制內(nèi)部EGR量Qegr和扭矩T。
圖4A、 4B、 5A和5B示出當(dāng)燃燒模式從火花點(diǎn)火燃燒切換至HCCI 燃燒時(shí)的進(jìn)氣升程量和排氣升程量。圖4A示出在火花點(diǎn)火燃燒的穩(wěn)定 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的第一進(jìn)氣升程量和第一排氣升程量。亦即，圖4A示出在圖3 中的時(shí)間點(diǎn)t0處進(jìn)氣門(mén)llv的進(jìn)氣凸輪輪廓和排氣門(mén)12v的排氣凸輪 輪廓。圖5B示出在HCCI燃燒的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的第二進(jìn)氣升程量和第二 排氣升程量。亦即，圖5B示出在圖3中的時(shí)間點(diǎn)t4處進(jìn)氣門(mén)llv的進(jìn) 氣凸輪輪廓和排氣門(mén)12v的排氣凸輪輪廓。圖4A至5B中的水平軸示 出曲軸轉(zhuǎn)角。圖4A至5B中的豎直軸示出進(jìn)氣升程量和排氣升程量。
如圖3(b)所示，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度TA在火花點(diǎn)火燃燒時(shí)的時(shí)間點(diǎn)t0處設(shè)定為第一節(jié)氣門(mén)開(kāi)度TA1，并且在HCCI燃燒時(shí)的時(shí)間點(diǎn)t4處設(shè) 定為第二節(jié)氣門(mén)開(kāi)度TA2。第一節(jié)氣門(mén)開(kāi)度TA1小于笫二節(jié)氣門(mén)開(kāi)度 TA2。
在本實(shí)施方式中，第二節(jié)氣門(mén)開(kāi)度TA2設(shè)定為節(jié)氣門(mén)3的完全開(kāi)啟 狀態(tài)。在進(jìn)氣通道llp中在相對(duì)于節(jié)氣門(mén)3的上游部分與下游部分之間 產(chǎn)生壓差。在進(jìn)氣通道llp中相對(duì)于節(jié)氣門(mén)3的下游部分處產(chǎn)生進(jìn)氣負(fù) 壓。大氣壓力處于進(jìn)氣通道llp中相對(duì)于節(jié)氣門(mén)3的上游部分中。第二 節(jié)氣門(mén)開(kāi)度TA2優(yōu)選地設(shè)定為節(jié)氣門(mén)3的完全開(kāi)啟狀態(tài)以便通過(guò)設(shè)定 更接近大氣壓力的進(jìn)氣負(fù)壓來(lái)減少泵氣損失。第一節(jié)氣門(mén)開(kāi)度TA1是 火花點(diǎn)火燃燒必需的節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，依賴(lài)于HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍。
如圖3 (c)所示，燃料供應(yīng)量F在火花點(diǎn)火燃燒時(shí)的時(shí)間點(diǎn)tO處 設(shè)定為第一燃料供應(yīng)量Fl，并在HCCI燃燒時(shí)的時(shí)間點(diǎn)t4處設(shè)定為第 二燃料供應(yīng)量F2。第一燃料供應(yīng)量Fl大于第二燃料供應(yīng)量F2。第二 燃料供應(yīng)量F2設(shè)定為HCCI燃燒所必需的量，依賴(lài)于HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)1 的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍。
如圖3 (e)所示，內(nèi)部EGR量Qegr在火花點(diǎn)火燃燒中的時(shí)間點(diǎn) t0處設(shè)定為零，并在HCCI燃燒中的時(shí)間點(diǎn)t4處設(shè)定為參考內(nèi)部EGR 量Qegr0。參考內(nèi)部EGR量QegrO是HCCI燃燒所必需的內(nèi)部EGR 量，依賴(lài)于HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍。
圖4A中的實(shí)線代表第一進(jìn)氣升程量IL1和第一排氣升程量ELl。 圖4A中的虛線示出第二進(jìn)氣升程量IL2和第二排氣升程量EL2。亦即， 在圖4A至5B中，虛線代表對(duì)比示例。
如圖3 (a)所示，ECU5在時(shí)間點(diǎn)tl處將最大進(jìn)氣升程量IL從第 一進(jìn)氣升程量IL1切換至第二進(jìn)氣升程量IL2。圖4B示出緊接著進(jìn)氣 門(mén)llv切換之后或者緊接著時(shí)間點(diǎn)tl之后的狀態(tài)。換言之，圖4B示出 緊接著所述最大進(jìn)氣升程量IL從用虛線代表的第一進(jìn)氣升程量IL1切 換至用實(shí)線代表的第二進(jìn)氣升程量IL2之后的狀態(tài)。進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu) 11a將進(jìn)氣凸輪11c從所述進(jìn)氣低升程凸輪切換至所述進(jìn)氣高升程凸輪 以便切換最大進(jìn)氣升程量IL。因此，最大進(jìn)氣升程量IL減小，并且進(jìn) 氣門(mén)的氣門(mén)開(kāi)啟持續(xù)時(shí)間減少。所述進(jìn)氣門(mén)的氣門(mén)開(kāi)啟持續(xù)時(shí)間的減少 改變了進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟/關(guān)閉正時(shí)。換言之，進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)ITopn延遲。ECU5將最大進(jìn)氣升程量IL從第一進(jìn)氣升程量IL1切換至第二進(jìn)氣升程量 IL2，使得進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)ITopn相對(duì)于排氣上止點(diǎn)TDC延遲。
如圖3 (d)所示，ECU 5在時(shí)間點(diǎn)t3處將最大排氣升程量EL從 第一排氣升程量EL1切換至第二排氣升程量EL2。亦即，先于在時(shí)間 點(diǎn)t3處從第一排氣升程量EL1切換至第二排氣升程量EL2， ECU 5在 時(shí)間點(diǎn)tl處從第一進(jìn)氣升程量IL1切換至第二進(jìn)氣升程量IL2。
在本實(shí)施方式中，ECU 5在時(shí)間點(diǎn)tl處將進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)ITopn設(shè) 定為參考進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)ITopnO。亦即，進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)ITopn緊接著在 第 一進(jìn)氣升程量IL1切換至第二進(jìn)氣升程量IL2之后設(shè)定為參考進(jìn)氣開(kāi) 啟正時(shí)ITopnO。
如圖4B所示，當(dāng)從第一進(jìn)氣升程量IL1切換至第二進(jìn)氣升程量IL2 時(shí)，ECU 5相對(duì)于排氣上止點(diǎn)TDC延遲進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)ITopn。由此， 在燃燒室10的內(nèi)部處于負(fù)壓的同時(shí)開(kāi)始進(jìn)氣。這導(dǎo)致進(jìn)氣噴入燃燒室 10內(nèi)。相應(yīng)地，增強(qiáng)了燃燒室IO的絕熱壓縮作用，使得燃燒室10的溫 度得以有效升高。進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)ITopn相對(duì)于排氣上止點(diǎn)TDC的延遲 稱(chēng)為進(jìn)氣門(mén)llv的延遲開(kāi)啟。因而以可靠的方式執(zhí)行HCCI燃燒，并且 不再需要火花塞60c的火花點(diǎn)火。ECU 5在從第一進(jìn)氣升程量IL1切換 至第二進(jìn)氣升程量IL2的同時(shí)停止火花塞60c的火花點(diǎn)火。亦即，ECU 5在切換進(jìn)氣門(mén)llv的同時(shí)將燃燒模式從火花點(diǎn)火燃燒切換至HCCI燃 燒。
由于進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)ITopn相對(duì)于排氣上止點(diǎn)TDC的延遲，所以絕 熱壓縮作用^吏得能夠?qū)崿F(xiàn)HCCI燃燒。因而ECU 5開(kāi)始在HCCI燃燒 中產(chǎn)生內(nèi)部EGR量Qegr。由此，防止ECU 5開(kāi)始在其中例如HCCI 燃燒困難的狀態(tài)下產(chǎn)生內(nèi)部EGR量Qegr。亦即，ECU5可防止其中同 時(shí)執(zhí)行火花點(diǎn)火燃燒和HCCI燃燒的狀態(tài)的出現(xiàn)。因此，如圖3(f)中 的實(shí)線所示，防止HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)1的扭矩T突然變化。
圖3(f)中的虛線代表第一對(duì)比示例的扭矩曲線。第一對(duì)比示例是 指其中同時(shí)執(zhí)行從第一進(jìn)氣升程量IL1切換至第二進(jìn)氣升程量IL2和從 第一排氣升程量EL1切換至第二排氣升程量EL2的情況。亦即，在第 一對(duì)比示例中，當(dāng)從火花點(diǎn)火燃燒切換至HCCI燃燒時(shí)，在從第一排氣 升程量EL1切換至第二排氣升程量EL2的同時(shí)開(kāi)始產(chǎn)生內(nèi)部EGR量。亦即，在第一對(duì)比示例中，內(nèi)部EGR量Qegr在第一進(jìn)氣門(mén)開(kāi)度TA1 時(shí)產(chǎn)生。在第一對(duì)比示例中，扭矩由于進(jìn)氣量關(guān)于內(nèi)部EGR量Qegr 小而突然變化。亦即，在第一對(duì)比示例中，扭矩T如圖3 (f)中的虛線 所示暫時(shí)地并且顯著地減少。
在從時(shí)間點(diǎn)t2至?xí)r間點(diǎn)t4的時(shí)間段，ECU5如圖3 (b)所示地將 節(jié)氣門(mén)開(kāi)度從第一節(jié)氣門(mén)開(kāi)度TA1增加至第二節(jié)氣門(mén)開(kāi)度TA2，并同 時(shí)如圖3 (c)所示地將燃料供應(yīng)量F從第一燃料供應(yīng)量F1減少至第二 燃料供應(yīng)量F2。
亦即，ECU 5在時(shí)間點(diǎn)tl處從第一進(jìn)氣升程量IL1切換至笫二進(jìn) 氣升程量IL2，從而將燃燒模式從火花點(diǎn)火燃燒切換至HCCI燃燒。其 后，在時(shí)間點(diǎn)t2及時(shí)間點(diǎn)t2之后，ECU 5控制節(jié)氣門(mén)開(kāi)度TA和燃料 供應(yīng)量F。在時(shí)間點(diǎn)t3處，ECU 5從第一排氣升程量EL1切換至第二 排氣升程量EL2，使得排氣關(guān)閉正時(shí)ETcls相對(duì)于參考排氣關(guān)閉正時(shí) ETclsO延遲。由此，建立了負(fù)重疊。
圖6示出第二對(duì)比示例。第二對(duì)比示例中，在燃燒循環(huán)中，第一進(jìn) 氣升程量IL1在時(shí)間點(diǎn)tl切換至第二進(jìn)氣升程量IL2。在下一個(gè)燃燒循 環(huán)中，排氣關(guān)閉正時(shí)ETcls切換至參考排氣關(guān)閉正時(shí)ETclsO。圖6的豎 直軸代表缸內(nèi)壓力P，或者在這種負(fù)重疊建立時(shí)燃燒室中的壓力。圖6 的水平軸代表曲軸轉(zhuǎn)角。所述曲軸轉(zhuǎn)角的零度代表排氣上止點(diǎn)TDC。 在第二對(duì)比示例中，可發(fā)生提前點(diǎn)燃。
圖6示出最終火花點(diǎn)火燃燒循環(huán)、第一HCCI循環(huán)、第二HCCI循 環(huán)、第三HCCI循環(huán)和第四HCCI循環(huán)中的各自缸內(nèi)壓力P。最終火花 點(diǎn)火燃燒循環(huán)是指當(dāng)火花點(diǎn)火燃燒切換至HCCI燃燒時(shí)火花點(diǎn)火的最 終燃燒循環(huán)。第一 HCCI循環(huán)是指緊隨所述最終火花點(diǎn)火燃燒循環(huán)的燃 燒循環(huán)。亦即，第一HCCI循環(huán)是指在第一進(jìn)氣升程量IL1切換至笫二 進(jìn)氣升程量IL2之后HCCI燃燒的第一燃燒循環(huán)。第二 HCCI循環(huán)是指 緊隨第一HCCI燃燒循環(huán)的燃燒循環(huán)。在第二對(duì)比示例中，排氣關(guān)閉正 時(shí)ETcls在第二 HCCI循環(huán)期間切換至參考排氣關(guān)閉正時(shí)ETclsO。亦即， 參考內(nèi)部EGR量QegrO在第二HCCI循環(huán)期間設(shè)定。
如圖6所示，在第二對(duì)比示例中排氣上止點(diǎn)TDC附近的缸內(nèi)壓力P 經(jīng)過(guò)最終火花點(diǎn)火燃燒循環(huán)、第一HCCI循環(huán)、第二HCCI循環(huán)、第三HCCI循環(huán)和第四HCCI循環(huán)連續(xù)增加。這是因?yàn)?，由于在將進(jìn)氣門(mén)開(kāi) 度TA維持在第一進(jìn)氣門(mén)開(kāi)度TA1的情況下執(zhí)行第一至第四HCCI循 環(huán)，所以進(jìn)氣量變得不足。這降低了扭矩。亦即，在圖6所示的笫二對(duì) 比示例中，其溫度已通過(guò)歸因于HCCI燃燒的絕熱壓縮作用增加的內(nèi)部 EGR氣體在緊接著第一進(jìn)氣升程量IL1切換至第二進(jìn)氣升程量IL2之 后的燃燒循環(huán)中產(chǎn)生。因而，如圖6中的虛線限定的區(qū)域AA所示，燃 燒室10中的溫度在第二至第四HCCI循環(huán)中在排氣上止點(diǎn)TDC的附近 過(guò)度增加。這增加了提前點(diǎn)燃和爆燃的概率。
為了解決圖6所示的問(wèn)題，本實(shí)施方式的ECU5在從第一進(jìn)氣升程 量IL1切換至第二進(jìn)氣升程量IL2之后從第一排氣升程量EL1切換至 第二排氣升程量EL2，從而相對(duì)于參考排氣關(guān)閉正時(shí)ETclsO延遲了排 氣關(guān)閉正時(shí)ETcls。由此，以可靠的方式控制了內(nèi)部EGR量Qegr。因 而，根據(jù)本實(shí)施方式，防止了燃燒室10中的溫度在緊接著第一進(jìn)氣升 程量IL1切換至第二進(jìn)氣升程量IL2之后過(guò)度增加。進(jìn)一步地，防止了 燃料供應(yīng)量F不足。
在從時(shí)間點(diǎn)t2至?xí)r間點(diǎn)t4的時(shí)間段，ECU5如圖3(b)所示將進(jìn) 氣門(mén)開(kāi)度從第一節(jié)氣門(mén)開(kāi)度TA1增加至第二進(jìn)氣門(mén)開(kāi)度TA2，并且同 時(shí)如圖3 (c)所示將燃料供應(yīng)量F從第一燃料供應(yīng)量F1減少至第二燃 料供應(yīng)量F2。由此，燃燒室10中的燃料逐漸變稀。因此，在抑制燃燒 室10中過(guò)度升溫的同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)1變化至HCCI燃燒的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。進(jìn) 一步抑制了在火花點(diǎn)火燃燒切換至HCCI燃燒的時(shí)間段中的扭矩波動(dòng)。
如圖3 (d)所示，ECU 5在時(shí)間點(diǎn)t3處將最大排氣升程量EL從 第一排氣升程量EL1切換至第二排氣升程量EL2。在本實(shí)施方式中， ECU 5如圖5A所示地從第一排氣升程量EL1切換至第二排氣升程量 EL2，使得排氣關(guān)閉正時(shí)ETcls相對(duì)于參考排氣關(guān)閉正時(shí)ETclsO延遲。 由此，在燃燒室10中產(chǎn)生內(nèi)部EGR量Qegr。因而，緊接著時(shí)間點(diǎn)t3 之后出現(xiàn)在燃燒室10中的內(nèi)部EGR量Qegr小于參考內(nèi)部EGR量 Qegr0。這抑制了燃燒室10中過(guò)度升溫。
圖5A中的長(zhǎng)短交替的虛線代表參考排氣關(guān)閉正時(shí)ETclsO。參考排 氣關(guān)閉正時(shí)ETclsO相對(duì)于排氣上止點(diǎn)TDC提前。與第二排氣升程量 EL2對(duì)應(yīng)的排氣關(guān)閉正時(shí)ETcls相對(duì)于排氣上止點(diǎn)TDC提前。因此，"從 第一排氣升程量EL1切換至第二排氣升程量EL2使得排氣關(guān)閉正時(shí)ETcls相對(duì)于參考排氣關(guān)閉正時(shí)ETclsO延遲，，是指從第一排氣升程量 EL1切換至第二排氣升程量EL2從而使得排氣關(guān)閉正時(shí)ETcls處于參考 排氣關(guān)閉正時(shí)ETclsO與排氣上止點(diǎn)TDC之間。
在從時(shí)間點(diǎn)t3至?xí)r間點(diǎn)t4的時(shí)間段中，ECU 5如圖5A中的箭頭 所示地將排氣關(guān)閉正時(shí)ETcls提前至參考排氣關(guān)閉正時(shí)ETclsO。亦即， 排氣關(guān)閉正時(shí)ETcls遠(yuǎn)離排氣上止點(diǎn)TDC,并且更接近參考排氣關(guān)閉正 時(shí)ETclsO。因此，如圖3(e)所示，內(nèi)部EGR量Qegr在從時(shí)間點(diǎn)t3 至?xí)r間點(diǎn)t4的時(shí)間段內(nèi)顯著增加。
在提前排氣關(guān)閉正時(shí)ETcls之后，ECU5如圖3(b)所示地增加進(jìn) 氣門(mén)開(kāi)度TA并減少燃料供應(yīng)量F。圖5B示出參考排氣關(guān)閉正時(shí)ETclsO 。 內(nèi)部EGR量Qegr逐漸增加至參考內(nèi)部EGR量QegrO。因而，在抑制 了扭矩波動(dòng)的同時(shí)，可將燃燒模式從火花點(diǎn)火燃燒切換至HCCI燃燒。
圖7是示出該示例、第一對(duì)比示例和第二對(duì)比示例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的 IMEP (指示平均有效壓力)的圖表。IMEP (指示平均有效壓力)是假 設(shè)在HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)1的膨脹行程中在活塞20從上止點(diǎn)TDC移動(dòng)至下止 點(diǎn)的時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)生恒定氣體壓力的情況下通過(guò)平均不斷變化的氣體壓 力而獲得的值。圖7中的水平軸代表燃燒循環(huán)的數(shù)量。在圖7中，將第 一 HCCI循環(huán)設(shè)定為第零燃燒循環(huán)。
在圖7中，通過(guò)連接填充圓形( )形成的實(shí)線代表該示例。通過(guò) 連接填充三角形(▲)形成的虛線代表第一對(duì)比示例。通過(guò)連接填充菱 形( )形成的長(zhǎng)短交替的虛線代表笫二對(duì)比示例。第一對(duì)比示例是指 其中在第一 HCCI循環(huán)中同時(shí)執(zhí)行從第 一進(jìn)氣升程量IL1切換至第二進(jìn) 氣升程量IL2以及從第一排氣升程量EL1切換至第二排氣升程量EL2 的情況。第二對(duì)比示例是指這樣的情況其中，在第一HCCI循環(huán)中， 第一進(jìn)氣升程量IL1切換至第二進(jìn)氣升程量IL2，并且在第二 HCCI循 環(huán)中，笫一排氣升程量EL1切換至第二排氣升程量EL2使得排氣關(guān)閉 正時(shí)ETcls變成參考排氣關(guān)閉正時(shí)ETclsO。
如圖7所示，本示例的IMEP是平坦的。然而，第 一對(duì)比示例的IMEP 在第一 HCCI循環(huán)中顯著下降。第二對(duì)比示例的IMEP在笫二 HCCI 循環(huán)中顯著下降。因此，與第一和第二對(duì)比示例相比，本示例明顯抑制 了扭矩的突然變化。本實(shí)施方式具有下列優(yōu)點(diǎn)。
(1) 在從第一排氣升程量EL1切換至第二排氣升程量EL2之前， ECU 5在時(shí)間點(diǎn)tl處將第一進(jìn)氣升程量IL1切換至笫二進(jìn)氣升程量 IL2,使得進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)ITopn相對(duì)于排氣上止點(diǎn)TDC延遲。因此，當(dāng) 燃燒模式從火花點(diǎn)火燃燒切換至HCCI燃燒時(shí)，HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)1的進(jìn)氣 行程由缸內(nèi)壓力P變成負(fù)壓開(kāi)始。這導(dǎo)致進(jìn)氣噴入燃燒室10內(nèi).相應(yīng) 地，燃燒室10的絕熱壓縮作用允許燃燒室10的溫度有效升高。由此， 以可靠的方式執(zhí)行了 HCCI燃燒。
此外，在時(shí)間點(diǎn)t3處，ECU 5將第一排氣升程量EL1切換至第二 排氣升程量EL2,使得排氣關(guān)閉正時(shí)ETds相對(duì)于參考排氣關(guān)閉正時(shí) ETclsO延遲。因此，緊接著第一排氣升程量EL1切換至第二排氣升程 量EL2之后，燃燒室10中的內(nèi)部EGR量Qegr小于參考內(nèi)部EGR量 Qegr0?？煞乐雇瑫r(shí)執(zhí)行火花點(diǎn)火燃燒和HCCI燃燒的狀態(tài)的出現(xiàn)。因 而可防止諸如提前點(diǎn)燃之類(lèi)的異常燃燒，并抑制扭矩的突然變化。本發(fā) 明不需要在火花點(diǎn)火燃燒與HCCI燃燒之間的分層進(jìn)氣燃燒。這消除了 諸如缸內(nèi)噴射系統(tǒng)之類(lèi)復(fù)雜且昂貴的機(jī)構(gòu)的必要性。最大化了 HCCI燃 燒的優(yōu)點(diǎn)，亦即燃料經(jīng)濟(jì)性提高和排放降低。
(2) 在從時(shí)間點(diǎn)tl至?xí)r間點(diǎn)t3的時(shí)間段內(nèi)，ECU5控制節(jié)氣門(mén)開(kāi) 度TA和燃料供應(yīng)量F。亦即，ECU5在從時(shí)間點(diǎn)tl時(shí)從第一進(jìn)氣升程 量IL1切換至第二進(jìn)氣升程量IL2至?xí)r間點(diǎn)t3時(shí)從第 一排氣升程量EL1 切換至第二排氣升程量EL2的時(shí)間段內(nèi)控制進(jìn)氣門(mén)開(kāi)度TA和燃料供應(yīng) 量F。
因此，在從時(shí)間點(diǎn)tl至?xí)r間點(diǎn)t3的時(shí)間段內(nèi)，通過(guò)控制節(jié)氣門(mén)開(kāi) 度TA控制進(jìn)入燃燒室10內(nèi)的進(jìn)氣量。同樣，通過(guò)控制燃料供應(yīng)量F 控制HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)1的燃燒狀態(tài)。因而可以在防止提前點(diǎn)燃和意外猝熄 的同時(shí)將火花點(diǎn)火燃燒變化至HCCI燃燒.由此，進(jìn)一步抑制在切換時(shí) 間段的扭矩波動(dòng)。
(3 )在從時(shí)間點(diǎn)tl至?xí)r間點(diǎn)t3的時(shí)間段內(nèi)，ECU 5減少燃料供應(yīng) 量F，同時(shí)增加節(jié)氣門(mén)開(kāi)度TA?？煽康胤乐沽颂崆包c(diǎn)燃和意外猝熄， 并且進(jìn)一步抑制了扭矩波動(dòng)。(4 )在時(shí)間點(diǎn)t3處從第一排氣升程量EL1切換至第二排氣升程量 EL2之后，ECU 5將排氣關(guān)閉正時(shí)ETcls提前至參考排氣關(guān)閉正時(shí) ETclsO。因而可逐漸增加內(nèi)部EGR量Qegr。因而，在進(jìn)一步抑制扭矩 波動(dòng)的同時(shí)，可將燃燒模式從火花點(diǎn)火燃燒切換至HCCI燃燒。
(5 )進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)lla將進(jìn)氣凸輪llc從進(jìn)氣高升程凸輪切換 至進(jìn)氣低升程凸輪.排氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)12a將排氣凸輪12c從排氣高升 程凸輪切換至排氣低升程凸輪。因此，與諸如電磁驅(qū)動(dòng)類(lèi)型之類(lèi)的復(fù)雜 的可變氣門(mén)致動(dòng)機(jī)構(gòu)不一樣的是，進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)lla和排氣可變氣 門(mén)機(jī)構(gòu)12a都具有筒單的結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選實(shí)施方式可進(jìn)行如下修改。
如圖4B中的長(zhǎng)短交替的虛線所示，緊接著在時(shí)間點(diǎn)tl處從第一進(jìn) 氣升程量IL1切換至第二進(jìn)氣升程量IL2之后，進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)ITopn可 相對(duì)于參考進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)ITopnO提前。亦即，在從時(shí)間點(diǎn)tl至?xí)r間點(diǎn) t3的時(shí)間段內(nèi)，ECU5可在控制進(jìn)氣門(mén)開(kāi)度TA和燃料供應(yīng)量F的同時(shí) 將進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)ITopn相對(duì)于參考進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)ITopnO提前。在這種 情況下，由于進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)ITopn相對(duì)于排氣上止點(diǎn)TDC延遲，所以 "相對(duì)于參考進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)ITopnO提前進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)ITopn，，是指進(jìn) 氣開(kāi)啟正時(shí)ITopn從參考進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)ITopnO朝向排氣上止點(diǎn)TDC變 化。
ECU 5基于HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)1在火花點(diǎn)火燃燒中的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)判斷是否 提前進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)ITopn。亦即，如果預(yù)測(cè)HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)1中的燃燒在 第二進(jìn)氣升程量IL2時(shí)變強(qiáng)烈，則提前進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)ITopn。由此，在 HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)1的進(jìn)氣行程中，從進(jìn)氣通道llp流入燃燒室10的進(jìn)氣 流速降低。燃燒室10的絕熱壓縮作用被抑制，使得燃燒室10中的溫度 不會(huì)過(guò)度增加。由此，很容易地防止提前點(diǎn)燃。在從時(shí)間點(diǎn)t3至?xí)r間 點(diǎn)t4的時(shí)間段內(nèi)，ECU 5在將排氣關(guān)閉正時(shí)ETcls提前至參考排氣關(guān) 閉正時(shí)ETclsO的同時(shí)將進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)ITopn延遲至參考進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí) ITopnO。
可由電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)切換諸如進(jìn)氣門(mén)llv的氣門(mén)升程量和氣門(mén)開(kāi)啟/ 關(guān)閉正時(shí)之類(lèi)的進(jìn)氣門(mén)特性。類(lèi)似地，可由電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)切換諸如排氣 門(mén)12v的氣門(mén)升程量和氣門(mén)開(kāi)啟/關(guān)閉正時(shí)之類(lèi)的排氣門(mén)特性。第二進(jìn)氣門(mén)開(kāi)度TA2可小于節(jié)氣門(mén)3的完全開(kāi)啟狀態(tài)。
進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)lla可以獨(dú)立地具有用于改變最大進(jìn)氣升程量IL 的機(jī)構(gòu)和用于改變氣門(mén)開(kāi)啟/關(guān)閉正時(shí)的機(jī)構(gòu).類(lèi)似地，排氣可變氣門(mén) 機(jī)構(gòu)12a可以獨(dú)立地具有用于改變最大排氣升程量EL的機(jī)構(gòu)和用于改 變氣門(mén)開(kāi)啟/關(guān)閉正時(shí)的機(jī)構(gòu)。
當(dāng)火花點(diǎn)火燃燒切換至HCCI燃燒時(shí)，火花塞60c可以輔助地執(zhí)行 火花點(diǎn)火，以使HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)1的燃燒穩(wěn)定。ECU 5能夠獨(dú)立于進(jìn)氣可 變氣門(mén)機(jī)構(gòu)lla和排氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)12a的運(yùn)轉(zhuǎn)控制火花點(diǎn)火。
權(quán)利要求
1. 一種均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)燃(HCCI)發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其中所述HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)(1)允許在HCCI燃燒與火花點(diǎn)火燃燒之間切換燃燒模式，所述HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)(1)包括燃燒室(10)；在所述燃燒室(10)中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞(20)，所述活塞(20)限定所述燃燒室(10)的排氣上止點(diǎn)(TDC)；進(jìn)氣門(mén)(11v)；排氣門(mén)(12v)；用于改變進(jìn)氣升程量(IL)的進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)(11a)，所述進(jìn)氣升程量(IL)是所述進(jìn)氣門(mén)(11v)的升程量，其中所述進(jìn)氣升程量(IL)在所述火花點(diǎn)火燃燒中設(shè)定為第一進(jìn)氣升程量(IL1)并且在所述HCCI燃燒中設(shè)定為第二進(jìn)氣升程量(IL2)，所述進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)(11a)能夠控制進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)(ITopn)，所述進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)(ITopn)是所述進(jìn)氣門(mén)(11v)的開(kāi)啟正時(shí)；用于改變排氣升程量(EL)的排氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)(12a)，所述排氣升程量(EL)是所述排氣門(mén)(12v)的升程量，其中所述排氣升程量(EL)在所述火花點(diǎn)火燃燒中設(shè)定為第一排氣升程量(EL1)并且在所述HCCI燃燒中設(shè)定為第二排氣升程量(EL2)，所述排氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)(12a)能夠控制排氣關(guān)閉正時(shí)(ETcls)，所述排氣關(guān)閉正時(shí)(ETcls)是所述排氣門(mén)(12v)的關(guān)閉正時(shí)，并且設(shè)定在所述HCCI燃燒中使用的參考排氣關(guān)閉正時(shí)(ETcls0)；控制器(5)，所述控制器(5)用于控制所述進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)(11a)和所述排氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)(12a)，其中，所述HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的特征在于，所述控制器(5)通過(guò)設(shè)定其中所述進(jìn)氣門(mén)(11v)和所述排氣門(mén)(12v)都閉合的負(fù)氣門(mén)重疊時(shí)間段來(lái)設(shè)定內(nèi)部EGR量(Qegr)，使得并不是所有已燃燒的氣體都從所述燃燒室(10)排出，所述內(nèi)部EGR量(Qegr)包括在所述HCCI燃燒時(shí)殘留在所述燃燒室(10)中的已燃燒的氣體的量，當(dāng)將所述燃燒模式從所述火花點(diǎn)火燃燒切換至所述HCCI燃燒時(shí)，所述控制器(5)執(zhí)行下列操作a)、b)和c)a)將所述進(jìn)氣升程量從所述第一進(jìn)氣升程量(IL1)切換(t1)至所述第二進(jìn)氣升程量(IL2)，使得所述進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)(ITopn)相對(duì)于所述排氣上止點(diǎn)(TDC)延遲；b)在操作a)之后將所述排氣升程量從所述第一排氣升程量(EL1)切換(t3)至所述第二排氣升程量(EL2)；以及c)相對(duì)于所述參考排氣關(guān)閉正時(shí)(ETcls0)延遲(t3)所述排氣關(guān)閉正時(shí)(ETcls)，使得產(chǎn)生所述內(nèi)部EGR量(Qegr)。
2. 如權(quán)利要求1所述的HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)(1 )，其特征在于，進(jìn)一步 包括節(jié)氣門(mén)(3)，其中所述節(jié)氣門(mén)(3)的開(kāi)度(TA)被控制，以便控 制至所述燃燒室(10)的進(jìn)氣量，其中，所述控制器(5)能夠控制燃料供應(yīng)量(F)，所述燃料供應(yīng) 量(F)是供應(yīng)至所述燃燒室(10)的燃料量，并且所述控制器(5)在所述第一進(jìn)氣升程量(IL1)切換至所述第二進(jìn) 氣升程量(IL1) (tl)之后并在所述第一排氣升程量(EL1)切換至所 述第二排氣升程量(EL2 ) (t3 )之前的時(shí)間段(tl至t3 )內(nèi)控制所述 節(jié)氣門(mén)開(kāi)度(TA)和所述燃料供應(yīng)量(F)。
3. 如權(quán)利要求2所述的HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)(1 )，其特征在于，進(jìn)一步 包括與所述燃燒室(10)連通的進(jìn)氣通道(llp )，所述燃料供應(yīng)量(F) 供應(yīng)至所述進(jìn)氣通道(llp)，其中，所述控制器(5)在增加所述節(jié)氣門(mén)開(kāi)度(TA)的同時(shí)減少 所述燃料供應(yīng)量(F),從而將所述燃料供應(yīng)量(F)設(shè)定為所述HCCI 燃燒必需的量.
4. 如權(quán)利要求2所述的HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)(1 )，其特征在于，所述控 制器(5)在控制所述進(jìn)氣門(mén)開(kāi)度(F)和所述燃料供應(yīng)量(F)的同時(shí) 提前所述進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)(ITopn)。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)(1 )，其特征 在于，所述控制器(5)在將所述第一排氣升程量(EL1)切換至所述 第二排氣升程量(EL2 )之后將所述排氣關(guān)閉正時(shí)(ETcls )提前至所述 參考排氣關(guān)閉正時(shí)(ETclsO)。
6. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)(1 )，其特征 在于，所述進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)(lla)具有致動(dòng)所述進(jìn)氣門(mén)(llv)的進(jìn) 氣低升程凸輪和進(jìn)氣高升程凸輪，其中，所述排氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)(12a)具有致動(dòng)所述排氣門(mén)(12v) 的排氣低升程凸輪和排氣高升程凸輪，所述進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)(lla)通過(guò)將所述進(jìn)氣低升程凸輪切換至 所述進(jìn)氣高升程凸輪來(lái)切換所述進(jìn)氣升程量(IL),并且所述排氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)(12a)通過(guò)將所述排氣低升程凸輪切換至 所述排高升程凸輪來(lái)切換所述排氣升程量(EL)。
7. —種用于控制均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)燃(HCCI)發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的方法， 其中所述HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)(1)允許在HCCI燃燒與火花點(diǎn)火燃燒之間切 換燃燒模式，所述HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)(l)包括燃燒室(10);在所述燃燒室(10)中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞(20)，所述活塞(20)限 定所述燃燒室(10)的排氣上止點(diǎn)(TDC); 進(jìn)氣門(mén)(llv); 排氣門(mén)(12v);用于改變進(jìn)氣升程量(IL)的進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)(11a),所述進(jìn)氣 升程量(IL)是所述進(jìn)氣門(mén)(llv)的升程量，其中所述進(jìn)氣升程量(IL) 在所述火花點(diǎn)火燃燒中設(shè)定為第 一進(jìn)氣升程量(IL1)并且在所述HCCI 燃燒中設(shè)定為第二進(jìn)氣升程量(IL2)，所述進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)(11a) 能夠控制進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)(ITopn)，所述進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)(ITopn)是所述 進(jìn)氣門(mén)(llv)的開(kāi)啟正時(shí)；以及用于改變排氣升程量(EL)的排氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)(12a)，所述排 氣升程量(EL)是所述排氣門(mén)(12v)的升程量，其中所述排氣升程量 (EL )在所述火花點(diǎn)火燃燒中設(shè)定為第一排氣升程量(ELI )并且在所 述HCCI燃燒中設(shè)定為第二排氣升程量(EL2),所述排氣可變氣門(mén)機(jī) 構(gòu)(12a)能夠控制排氣關(guān)閉正時(shí)(ETcls)，所述排氣關(guān)閉正時(shí)(ETcls) 是所述排氣門(mén)(12v)的關(guān)閉正時(shí)，并且設(shè)定在所述HCCI燃燒中使用 的參考排氣關(guān)閉正時(shí)；所述方法的特征在于包括通過(guò)設(shè)定在其中所迷進(jìn)氣門(mén)(llv)和所述排氣門(mén)(12v)都閉合的 負(fù)氣門(mén)重疊時(shí)間段來(lái)產(chǎn)生內(nèi)部EGR量(Qegr)，使得并不是所有已燃 燒的氣體都從所述燃燒室(10)排出，所述內(nèi)部EGR量(Qegr)包括 在所述HCCI燃燒時(shí)間殘留在所述燃燒室(10 )中的已燃燒的氣體的量，當(dāng)將所述燃燒模式從所述火花點(diǎn)火燃燒切換至所述HCCI燃燒時(shí)，執(zhí)行下列操作a)、 b)和c):a):將所述進(jìn)氣升程量從所迷第一進(jìn)氣升程量(IL1)切換(tl) 至所述第二進(jìn)氣升程量(IL2)，使得所述進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)(ITopn)相對(duì) 于所述排氣上止點(diǎn)(TDC )延遲；b ):在操作a )之后將所述排氣升程量從所述第一排氣升程量(ELI) 切換(t3)至所述第二排氣升程量(EL2);以及c):相對(duì)于所述參考排氣關(guān)閉正時(shí)(ETclsO)延遲(《)所述排氣 關(guān)閉正時(shí)(ETds)，使得產(chǎn)生所述內(nèi)部EGR量(Qegr)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和該發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法?？刂破?5)設(shè)定在其中進(jìn)氣門(mén)(11v)和排氣門(mén)(12v)都閉合的負(fù)氣門(mén)重疊時(shí)間段，使得并不是所有已燃燒的氣體都從燃燒室(10)排出，當(dāng)將燃燒模式從火花點(diǎn)火燃燒切換至HCCI燃燒時(shí)，控制器(5)執(zhí)行下列操作a)、b)和c)a)將進(jìn)氣升程量從第一進(jìn)氣升程量(IL1)切換(t1)至第二進(jìn)氣升程量(IL2)，使得進(jìn)氣開(kāi)啟正時(shí)(ITopn)相對(duì)于排氣上止點(diǎn)(TDC)延遲；b)在操作a)之后將排氣升程量從第一排氣升程量(EL1)切換(t3)至第二排氣升程量(EL2)；以及c)相對(duì)于參考排氣關(guān)閉正時(shí)(ETcls0)延遲(t3)排氣關(guān)閉正時(shí)(ETcls)，使得產(chǎn)生內(nèi)部EGR量(Qegr)。
文檔編號(hào)F02D43/00GK101413449SQ20081017112
公開(kāi)日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月15日
發(fā)明者葛山裕史 申請(qǐng)人:株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)