專利名稱：火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
已知一種火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)，其具備能夠變更機(jī)械壓縮比的可變壓縮比機(jī)構(gòu)和能 夠控制進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)的可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，向燃燒室供給的吸入空氣量主要是通過使 進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)變化來控制的，隨著向燃燒室供給的吸入空氣量減少而使機(jī)械壓縮比向 最大機(jī)械壓縮比增大，隨著使進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)在從進(jìn)氣下止點(diǎn)離開的方向上向界限關(guān)閉 正時(shí)移動(dòng)而使向燃燒室供給的吸入空氣量減少，并且在進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)達(dá)到界限關(guān)閉正 時(shí)時(shí)，向燃燒室供給的吸入空氣量變?yōu)樽鳛榛诳勺儦忾T正時(shí)機(jī)構(gòu)的控制界限的控制界限 吸入空氣量，在向燃燒室供給的吸入空氣量相比控制界限吸入空氣量進(jìn)一步減少時(shí)，通過 節(jié)氣門控制向燃燒室供給的吸入空氣量，將此時(shí)進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)保持為界限關(guān)閉正時(shí) (參照專利文獻(xiàn)1)。在該內(nèi)燃機(jī)中，如果在向燃燒室供給的吸入空氣量相比控制界限吸入空氣量少 時(shí)、即向燃燒室供給的吸入空氣量由節(jié)氣門控制時(shí)，進(jìn)行加速運(yùn)行，則為了得到最良好的燃 料經(jīng)濟(jì)性，不管加速的程度如何，首先最開始將節(jié)氣門向全開方向打開，并且接下來在節(jié)氣 門變?yōu)槿_時(shí)，為增大向燃燒室供給的吸入空氣量，開始進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)的從界限關(guān)閉 正時(shí)向接近進(jìn)氣下止點(diǎn)的方向的移動(dòng)。專利文獻(xiàn)1 特開2007-303423號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
然而，為了在要求迅速的加速時(shí)得到最良好的燃料經(jīng)濟(jì)性，首先最開始將節(jié)氣門 打開至全開，接下來使進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)向進(jìn)氣下止點(diǎn)移動(dòng)，此時(shí)向燃燒室供給的吸入空 氣量增大需要時(shí)間，即發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩增大需要時(shí)間，存在雖然要求迅速的加速但不能 得到良好的加速這樣的問題。本發(fā)明的目的在于提供一種在要求迅速的加速時(shí)能夠得到良好的加速的火花點(diǎn) 火式內(nèi)燃機(jī)。根據(jù)本發(fā)明，提供一種火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)，其具備能夠變更機(jī)械壓縮比的可變壓 縮比機(jī)構(gòu)和能夠控制進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)的可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，向燃燒室供給的吸入空氣量 主要是通過使進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)變化來控制的，隨著向燃燒室供給的吸入空氣量減少而使 機(jī)械壓縮比向最大機(jī)械壓縮比增大，隨著使進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)在從進(jìn)氣下止點(diǎn)離開的方向 上向界限關(guān)閉正時(shí)移動(dòng)而使向燃燒室供給的吸入空氣量減少，并且在進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)達(dá) 到界限關(guān)閉正時(shí)時(shí)，向燃燒室供給的吸入空氣量變?yōu)樽鳛榭勺儦忾T正時(shí)機(jī)構(gòu)的控制界限的 控制界限吸入空氣量，在向燃燒室供給的吸入空氣量相比控制界限吸入空氣量進(jìn)一步減少 時(shí)，將進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)保持為界限關(guān)閉正時(shí)，其中在當(dāng)向燃燒室供給的吸入空氣量比控 制界限吸入空氣量少時(shí)進(jìn)行加速運(yùn)行的情況下，在要求加速程度比預(yù)先確定的程度高時(shí)，與要求加速程度比預(yù)先確定的程度低時(shí)相比，在向燃燒室供給的吸入空氣量較少時(shí)，開始 進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)從界限關(guān)閉正時(shí)向接近進(jìn)氣下止點(diǎn)的方向的移動(dòng)。在要求加速度程度較高時(shí)，與要求加速度程度較低時(shí)相比，在向燃燒室供給的吸 入空氣量較少時(shí)，即在有了加速要求之后，在較早時(shí)間使進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)向進(jìn)氣下止點(diǎn) 變化而開始向燃燒室供給的吸入空氣量的增量作用。其結(jié)果，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的上升提早， 這樣能夠得到與要求相適合的良好的加速。


圖1是火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的整體圖；圖2是可變壓縮比機(jī)構(gòu)的分解立體圖；圖3(A)以及3(B)是圖解表示的內(nèi)燃機(jī)的側(cè)面剖視圖；圖4是表示可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)的圖；圖5是表示進(jìn)氣門以及排氣門的升程量的圖；圖6(A)、6(B)以及6(C)是用于說明機(jī)械壓縮比、實(shí)際壓縮比以及膨脹比的圖；圖7是表示理論熱效率與膨脹比的關(guān)系的圖；圖8 (A)以及8 (B)是用于說明通常的循環(huán)以及超高膨脹比循環(huán)的圖；圖9是表示與發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載相應(yīng)的機(jī)械壓縮比等的變化的圖；圖10是表示與向燃燒室供給的吸入空氣量的目標(biāo)值GAt相應(yīng)的機(jī)械壓縮比等的 變化的圖；圖11是表示向燃燒室供給的吸入空氣量的GAO的要求值的曲線圖的圖；圖12是表示向燃燒室供給的吸入空氣量的GAO、GAO2與目標(biāo)值GA、、GAt2的圖；圖13是表示加速時(shí)的機(jī)械壓縮比等的時(shí)間變化的圖；圖14是用于進(jìn)行運(yùn)行控制的流程圖；圖15是用于計(jì)算修正值KGA的流程圖。
具體實(shí)施例方式在圖1中表示火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的側(cè)面剖視圖。參照?qǐng)D1，1表示曲軸箱，2表示氣缸體，3表示氣缸蓋，4表示活塞，5表示燃燒室， 6表示配置在燃燒室5的頂面中央部的火花塞，7表示進(jìn)氣門，8表示進(jìn)氣口，9表示排氣門， 10表示排氣口。進(jìn)氣口 8經(jīng)由進(jìn)氣支管11連結(jié)于穩(wěn)壓箱12，在各進(jìn)氣支管11上配置有用 于分別向?qū)?yīng)的進(jìn)氣口 8內(nèi)噴射燃料的燃料噴射閥13。另外，燃料噴射閥13也可以不安裝 于各進(jìn)氣支管11而配置于各燃燒室5內(nèi)。穩(wěn)壓箱12經(jīng)由進(jìn)氣管14連結(jié)于空氣濾清器15，在進(jìn)氣管14內(nèi)配置有通過致動(dòng)器 16驅(qū)動(dòng)的節(jié)氣門17和例如使用紅外線的吸入空氣量檢測(cè)器18。另一方面，排氣口 10經(jīng)由 排氣歧管19連結(jié)于內(nèi)裝有例如三元催化劑的催化劑轉(zhuǎn)換器20，在排氣歧管19內(nèi)配置有空 燃比傳感器21。另一方面，在圖1所示的實(shí)施例中，在曲軸箱1與氣缸體2的連結(jié)部設(shè)有可變壓縮 比機(jī)構(gòu)A，該可變壓縮比機(jī)構(gòu)A能夠通過使曲軸箱1與氣缸體2的氣缸軸線方向的相對(duì)位置 變化而變更活塞4位于壓縮上止點(diǎn) 的燃燒室5的容積，還設(shè)有能夠變更實(shí)際的壓縮作用的開始正時(shí)的實(shí)際壓縮作用開始正時(shí)變更機(jī)構(gòu)B。另外，在圖1所示的實(shí)施例中，該實(shí)際壓 縮作用開始正時(shí)變更機(jī)構(gòu)B由能夠控制進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)的可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)構(gòu)成。電子控制單元30由數(shù)字計(jì)算機(jī)構(gòu)成，具備通過雙向總線31互相連接的ROM(只讀 存儲(chǔ)器)32、RAM(隨機(jī)存儲(chǔ)器)33、CPU(微處理器)34、輸入端口 35以及輸出端口 36。吸入 空氣量檢測(cè)器18的輸出信號(hào)以及空燃比傳感器21的輸出信號(hào)經(jīng)由各自對(duì)應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器 37被輸入于輸入端口 35。另外，在加速踏板40上連接有產(chǎn)生與加速踏板40的踏入量L成 比例的輸出電壓的負(fù)載傳感器41，負(fù)載傳感器41的輸出電壓經(jīng)由對(duì)應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器37被輸 入于輸入端口 35。而且，在輸入端口 35上連接有曲軸每旋轉(zhuǎn)例如30°就產(chǎn)生輸出脈沖的 曲柄轉(zhuǎn)角傳感器42。另一方面，輸出端口 36經(jīng)由對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路38連接于火花塞6、燃料 噴射閥13、節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)用致動(dòng)器16、可變壓縮比機(jī)構(gòu)A以及可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)B。圖2表示圖1所示的可變壓縮比機(jī)構(gòu)A的分解立體圖；圖3表示圖解表示的內(nèi)燃 機(jī)的側(cè)面剖視圖。參照?qǐng)D2，在氣缸體2的兩側(cè)壁的下方形成有互相隔著間隔的多個(gè)突出部 50，在各突出部50內(nèi)分別形成有截面圓形的凸輪插入孔51。另一方面，在曲軸箱1的上壁 面上形成有互相隔著間隔而分別嵌合于對(duì)應(yīng)的突出部50之間的多個(gè)突出部52，在這些各 突出部52內(nèi)也分別形成有截面圓形的凸輪插入孔53。如圖2所示那樣設(shè)有一對(duì)凸輪軸54、55，在各凸輪軸54、55上每隔一個(gè)地固定有能 夠旋轉(zhuǎn)地插入各凸輪插入孔51內(nèi)的圓形凸輪56。這些圓形凸輪56與各凸輪軸54、55的旋 轉(zhuǎn)軸線同軸。另一方面，在各圓形凸輪56之間，如圖3中陰影所示那樣延伸有相對(duì)于各凸 輪軸54、55的旋轉(zhuǎn)軸線偏心配置的偏心軸57，在該偏心軸57上偏心地能夠旋轉(zhuǎn)地安裝有另 外的圓形凸輪58。如圖2所示那樣，將這些圓形凸輪58配置在各圓形凸輪56之間，將這些 圓形凸輪58能夠旋轉(zhuǎn)地插入對(duì)應(yīng)的各凸輪插入孔53內(nèi)。在從圖3㈧所示的狀態(tài)下，將固定在各凸輪軸54、55上的圓形凸輪56如圖3㈧ 中實(shí)線的箭頭所示那樣向互相相反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，偏心軸57向下方中央移動(dòng)，所以圓形凸輪 58在凸輪插入孔53內(nèi)如圖3 (A)中虛線的箭頭所示那樣向與圓形凸輪56相反方向旋轉(zhuǎn)，在 如圖3 (B)所示那樣偏心軸57移動(dòng)到下方中央時(shí)，圓形凸輪58的中心向偏心軸57的下方 移動(dòng)。將圖3㈧與圖3(B)進(jìn)行比較可知，曲軸箱1與氣缸體2的相對(duì)位置由圓形凸輪 56的中心與圓形凸輪58的中心的距離確定，圓形凸輪56的中心與圓形凸輪58的中心的距 離變得越大，則氣缸體2越從曲軸箱1遠(yuǎn)離。在氣缸體2從曲軸箱1遠(yuǎn)離時(shí)，活塞4位于壓 縮上止點(diǎn)時(shí)的燃燒室5的容積增大，因此通過使各凸輪軸54、55旋轉(zhuǎn)，能夠變更活塞4位于 壓縮上止點(diǎn)時(shí)的燃燒室5的容積。如圖2所示，為了使各凸輪軸54、55分別向相反方向旋轉(zhuǎn)，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)59的旋轉(zhuǎn) 軸上分別安裝有螺旋方向反向的一對(duì)蝸輪61、62，在各凸輪軸54、55的端部分別固定有與 這些蝸輪61、62嚙合的齒輪63、64。在本實(shí)施例中，通過驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)59，能夠使活塞4位 于壓縮上止點(diǎn)時(shí)的燃燒室5的容積在較大的范圍內(nèi)變更。另外，圖1至圖3所示的可變壓 縮比機(jī)構(gòu)A僅表示一例，也可以使用任何形式的可變壓縮比機(jī)構(gòu)。另一方面，圖4表示在圖1中安裝于用于驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門7的凸輪軸70的端部的可變 氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)B。如果參照?qǐng)D4，該可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)B具備通過發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸借助正時(shí) 皮帶向箭頭方向旋轉(zhuǎn)的正時(shí)輪(timingpUlley)71 ；與正時(shí)輪71 —起旋轉(zhuǎn)的圓筒狀外殼72 ；與進(jìn)氣門驅(qū)動(dòng)用凸輪軸70 —起旋轉(zhuǎn)并且能夠相對(duì)于圓筒狀外殼72相對(duì)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸73 ； 從圓筒狀外殼72的內(nèi)周面延伸到旋轉(zhuǎn)軸73的外周面的多個(gè)分隔壁74;和在各分隔壁74之 間從旋轉(zhuǎn)軸73的外周面延伸到圓筒狀外殼72的內(nèi)周面的葉片75，并且在各葉片75的兩側(cè) 分別形成有提前角用油壓室76與滯后角用油壓室77。工作油的向各油壓室76、77的供給控制是由工作油供給控制閥78進(jìn)行的。該工 作油供給控制閥78具備分別連結(jié)于各油壓室76、77的油壓口 79、80 ；從油壓泵81排出的 工作油的供給口 82 ；—對(duì)排油口 83、84 ；和進(jìn)行各口 79、80、82、83、84之間的連通切斷控制 的滑閥85。在應(yīng)該使進(jìn)氣門驅(qū)動(dòng)用凸輪軸70的凸輪的相位提前時(shí)，在圖4中使滑閥85向右 方移動(dòng)，將從供給口 82供給的工作油經(jīng)由油壓口 79向提前角用油壓室76供給，并且將滯 后角用油壓室77內(nèi)的工作油從排油口 84排出。此時(shí)，使旋轉(zhuǎn)軸73相對(duì)于圓筒狀外殼72 向箭頭方向相對(duì)旋轉(zhuǎn)。與此相對(duì)，在應(yīng)該使進(jìn)氣門驅(qū)動(dòng)用凸輪軸70的凸輪的相位滯后時(shí)，在圖4中使滑 閥85向左方移動(dòng)，將從供給口 82供給的工作油經(jīng)由油壓口 80向滯后角用油壓室77供給， 并且將提前角用油壓室76內(nèi)的工作油從排油口 83排出。此時(shí)，使旋轉(zhuǎn)軸73相對(duì)于圓筒狀 外殼72向與箭頭相反方向相對(duì)旋轉(zhuǎn)。在使旋轉(zhuǎn)軸73相對(duì)于圓筒狀外殼72相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，如果使滑閥85返回到圖4所示 的中立位置，則使旋轉(zhuǎn)軸73的相對(duì)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作停止，旋轉(zhuǎn)軸73被保持為此時(shí)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)位 置。因此，能夠通過可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)B使進(jìn)氣門驅(qū)動(dòng)用凸輪軸70的凸輪的相位提前或者 滯后所希望的量。在圖5中實(shí)線表示通過可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)B使進(jìn)氣門驅(qū)動(dòng)用凸輪軸70的凸輪的 相位最提前時(shí)的狀態(tài)，虛線表示使進(jìn)氣門驅(qū)動(dòng)用凸輪軸70的凸輪的相位最滯后時(shí)的狀態(tài)。 因此，進(jìn)氣門7的打開正時(shí)能夠在圖5中實(shí)線所示的范圍與虛線所示的范圍之間任意地設(shè) 定，因此進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)也能夠設(shè)定為在圖5中箭頭C所示的范圍內(nèi)的任意的曲柄轉(zhuǎn)圖1以及圖4所示的可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)B表示一例，能夠使用例如能夠?qū)⑦M(jìn)氣門 的打開正時(shí)維持為一定地僅改變進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)的可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)等各種形式的可 變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)。接下來一邊參照?qǐng)D6(A)至圖6(C) —邊對(duì)在本申請(qǐng)中使用的用語的意思進(jìn)行說 明。另外，在圖6的(A)、(B)、(C)中，為了說明，表示了燃燒室容積為50ml且活塞的行程容 積(排量)為500ml的發(fā)動(dòng)機(jī)，在這些圖6的㈧、⑶、(C)中，所謂燃燒室容積表示活塞位 于上止點(diǎn)時(shí)的燃燒室的容積。圖6㈧對(duì)機(jī)械壓縮比進(jìn)行了說明。機(jī)械壓縮比是僅根據(jù)壓縮行程時(shí)的活塞的行 程容積與燃燒室容積來機(jī)械地確定的值，該機(jī)械壓縮比是通過(燃燒室容積+行程容積)/ 燃燒室容積來表示的。在圖6(A)所示的例子中該機(jī)械壓縮比為(50ml+500ml)/50ml = 11。圖6(B)對(duì)實(shí)際壓縮比進(jìn)行了說明。該實(shí)際壓縮比是根據(jù)從實(shí)際開始?jí)嚎s作用時(shí) 起到活塞到達(dá)上止點(diǎn)為止的實(shí)際的活塞行程容積與燃燒室容積機(jī)械來確定的值，該實(shí)際壓 縮比是通過(燃燒室容積+實(shí)際的行程容積)/燃燒室容積來表示的。即，如圖6(B)所示， 在壓縮行程中在活塞開始上升但進(jìn)氣門打開的期間內(nèi)不進(jìn)行壓縮作用，從進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)開始實(shí)際的壓縮作用。因此，實(shí)際壓縮比使用實(shí)際的行程容積如上所述那樣表示。在圖6(B) 所示的例子中實(shí)際壓縮比為(50ml+450ml)/50ml = 10。圖6(C)對(duì)膨脹比進(jìn)行了說明。膨脹比是根據(jù)膨脹行程時(shí)的活塞的行程容積與燃 燒室容積來確定的值，該膨脹比是通過(燃燒室容積+行程容積)/燃燒室容積來表示的。 在圖6(C)所示的例子中該機(jī)械壓縮比為(50ml+500ml)/50ml = 11。接下來一邊參照?qǐng)D7以及圖8 一邊對(duì)本發(fā)明中最基本的特征進(jìn)行說明。另外，圖7 表示理論熱效率與膨脹比的關(guān)系，圖8(A)以及8(B)表示在本發(fā)明中根據(jù)負(fù)載而分開使用 的通常的循環(huán)與超高膨脹比循環(huán)的比較。圖8(A)表示進(jìn)氣門在下止點(diǎn)附近關(guān)閉、并且大致從進(jìn)氣下止點(diǎn)附近起開始基于 活塞的壓縮作用時(shí)的通常的循環(huán)。在該圖8(A)所示的例子中，與圖6的(A)、(B)、(C)所示 的例子同樣地，將燃燒室容積設(shè)為50ml，將活塞的行程容積設(shè)為500ml。從圖8(A)可知，在 通常的循環(huán)中，機(jī)械壓縮比為(50ml+500ml)/50ml = 11，實(shí)際壓縮比也大致為11，膨脹比也 為(50ml+500ml)/50ml = 11。即，在通常的發(fā)動(dòng)機(jī)中，機(jī)械壓縮比、實(shí)際壓縮比與膨脹比大 致相等。圖7中的實(shí)線表示實(shí)際壓縮比與膨脹比大致相等時(shí)的即通常的循環(huán)中的理論熱 效率的變化。可知，此時(shí)膨脹比變得越大、即實(shí)際壓縮比變得越大，則理論熱效率就變得越 高。因此，在通常的循環(huán)中為了提高理論熱效率，只要提高實(shí)際壓縮比即可。然而，為了制 約發(fā)動(dòng)機(jī)高負(fù)載運(yùn)行時(shí)的敲缸、"、、”、的產(chǎn)生的，實(shí)際壓縮比最大只能提高到12左 右，這樣在通常的循環(huán)中不能充分地提高理論熱效率。另一方面，在這樣的狀況下，本發(fā)明者對(duì)于嚴(yán)密區(qū)分機(jī)械壓縮比與實(shí)際壓縮比而 提高理論熱效率進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，理論熱效率受膨脹比支配，實(shí)際壓縮比對(duì)于理論熱效 率幾乎不給予影響。即，在提高實(shí)際壓縮比時(shí)，爆炸力(爆発力)提高，但為了壓縮就需要 較大的能量，這樣即使提高了實(shí)際壓縮比，理論熱效率也幾乎不會(huì)提高。與此相對(duì)，在增大膨脹比時(shí)，在膨脹行程時(shí)對(duì)活塞作用下壓力的期間變長(zhǎng)，這樣活 塞向曲軸給予旋轉(zhuǎn)力的期間變長(zhǎng)。因此，膨脹比越大，則理論熱效率就變得越高。圖7的虛 線ε =10表示在將實(shí)際壓縮比固定為10的狀態(tài)下提高了膨脹比時(shí)的理論熱效率。可知， 這樣在將實(shí)際壓縮比維持為較低的值的狀態(tài)下提高膨脹比時(shí)的理論熱效率的上升量，與圖 7的實(shí)線所示那樣使實(shí)際壓縮比與膨脹比一起增大時(shí)的理論熱效率的上升量沒有較大的 差。在這樣將實(shí)際壓縮比維持為較低的值時(shí)，不會(huì)發(fā)生敲缸，因此當(dāng)在將實(shí)際壓縮比 維持為較低的值的狀態(tài)下提高膨脹比時(shí)，能夠一邊阻止敲缸的發(fā)生一邊大幅度地提高理論 熱效率。圖8(B)表示使用可變壓縮比機(jī)構(gòu)A以及可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)B —邊將實(shí)際壓縮比 維持為較低的值一邊提高了膨脹比時(shí)的一例。 參照?qǐng)D8 (B)，在該例中通過可變壓縮比機(jī)構(gòu)A使燃燒室容積從50ml減少到20ml。 另一方面，通過可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)B使進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)滯后直到實(shí)際的活塞行程容積從 500ml變?yōu)?00ml。其結(jié)果，在該例中實(shí)際壓縮比變?yōu)?20ml+200ml)/20ml = 11，膨脹比變 為(20ml+500ml)/20ml = 26。可知，在圖8(A)所示的通常的循環(huán)中，如前所述，實(shí)際壓縮 比大致為11并且膨脹比為11，與此情況相比，在圖8(B)所示的情況下僅膨脹比提高到26。 這是稱為超高膨脹比循環(huán)的原因。
一般而言，在內(nèi)燃機(jī)中發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載越低，熱效率就變得越差，因此為了提高發(fā)動(dòng)機(jī) 運(yùn)行時(shí)的熱效率、即為了提高燃料經(jīng)濟(jì)性，就需要提高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載較低時(shí)的熱效率。另一方 面，在圖8(B)所示的超高膨脹比循環(huán)中，因?yàn)闇p小了壓縮行程時(shí)的實(shí)際的活塞行程容積， 所以能夠吸入燃燒室5內(nèi)的吸入空氣量變少，因此該超高膨脹比循環(huán)僅能在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載較 低時(shí)采用。因此，在本發(fā)明中在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載比較低時(shí)設(shè)為圖8(B)所示的超高膨脹比循環(huán)， 在發(fā)動(dòng)機(jī)高負(fù)載運(yùn)行時(shí)設(shè)為圖8(A)所示的通常的循環(huán)。接下來一邊參照?qǐng)D9 一邊對(duì)運(yùn)行控制整體進(jìn)行說明。在圖9中表示某一發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下的與發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載相應(yīng)的機(jī)械壓縮比、膨脹比、進(jìn) 氣門7的關(guān)閉正時(shí)、實(shí)際壓縮比、吸入空氣量、節(jié)氣門17的開度以及泵作用(pumping)損失 的各變化。另外，圖9表示為了能通過催化劑轉(zhuǎn)換器20內(nèi)的三元催化劑同時(shí)降低排氣中的 未燃燒HC、CO以及NOx而基于空燃比傳感器21的輸出信號(hào)將燃燒室5內(nèi)的平均空燃比反 饋控制為理論空燃比的情況。而且，如上所述，在發(fā)動(dòng)機(jī)高負(fù)載運(yùn)行時(shí)執(zhí)行圖8(A)所示的通常的循環(huán)。因此如 圖9所示，此時(shí)降低了機(jī)械壓縮比，所以膨脹比較低，如圖9中實(shí)線所示，使進(jìn)氣門7的關(guān)閉 正時(shí)如圖5中實(shí)線所示那樣提前了。另外，此時(shí)向燃燒室5供給的吸入空氣量較多，此時(shí)節(jié) 氣門17的開度被保持為全開或者大致全開，所以泵作用損失變?yōu)榱恪Ａ硪环矫?，如圖9中實(shí)線所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載變低時(shí)，使進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)滯后 而減少向燃燒室5供給的吸入空氣量。另外，此時(shí)為了將實(shí)際壓縮比維持為大致一定，如圖 9所示那樣隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載變低而增大機(jī)械壓縮比，因此隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載變低，膨脹比也增 大。另外，此時(shí)節(jié)氣門17也被保持為全開或者大致全開，因此向燃燒室5供給的吸入空氣 量不是通過節(jié)氣門17來控制的而是通過改變進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)來控制的。此時(shí)泵作用 損失也變?yōu)榱?。在這樣發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載從發(fā)動(dòng)機(jī)高負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)降低時(shí)，實(shí)際壓縮比大致一定，基于 此隨著向燃燒室5供給的吸入空氣量減少而使機(jī)械壓縮比增大。即，與向燃燒室5供給的 吸入空氣量的減少成比例地減少活塞4到達(dá)壓縮上止點(diǎn)時(shí)的燃燒室5的容積。因此，活塞 4到達(dá)壓縮上止點(diǎn)時(shí)的燃燒室5的容積與向燃燒室5供給的吸入空氣量成比例地變化。另 外，此時(shí)在圖9所示的例子中燃燒室5內(nèi)的空燃比變?yōu)槔碚摽杖急?，所以活?到達(dá)壓縮上 止點(diǎn)時(shí)的燃燒室5的容積與燃料量成比例地變化。在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載變得更低時(shí)，機(jī)械壓縮比進(jìn)一步增大，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載下降到稍稍靠 近低負(fù)載的中負(fù)載L2為止時(shí)，機(jī)械壓縮比達(dá)到作為燃燒室5的構(gòu)造上限的最大機(jī)械壓縮 比。在機(jī)械壓縮比達(dá)到最大機(jī)械壓縮比時(shí)，在負(fù)載與機(jī)械壓縮比已達(dá)到最大機(jī)械壓縮比時(shí) 的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載L2相比低的區(qū)域，將機(jī)械壓縮比保持為最大機(jī)械壓縮比。因此，在低負(fù)載側(cè) 的發(fā)動(dòng)機(jī)中負(fù)載運(yùn)行時(shí)以及發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)載運(yùn)行時(shí)、即在發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)載運(yùn)行側(cè)，機(jī)械壓縮比 變?yōu)樽畲?，膨脹比也變?yōu)樽畲蟆Ｈ绻闷渌恼f法，則在發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)載運(yùn)行側(cè)，為了得到最 大的膨脹比而將機(jī)械壓縮比設(shè)為最大。另一方面，在圖9所示的例子中，即使發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載變得比L2低，也如圖9中實(shí)線所 示，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載降低而使進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)滯后，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載下降到L1時(shí)，進(jìn)氣門 7的關(guān)閉正時(shí)變?yōu)槟軌蚩刂葡蛉紵?供給的吸入空氣量的界限關(guān)閉正時(shí)。在進(jìn)氣門7的 關(guān)閉正時(shí)達(dá)到界限關(guān)閉正時(shí)時(shí)，在負(fù)載與進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)已達(dá)到界限關(guān)閉正時(shí)時(shí)的發(fā)
8動(dòng)機(jī)負(fù)載L1相比低的區(qū)域，將進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)保持為界限關(guān)閉正時(shí)。在將進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)保持為界限關(guān)閉正時(shí)時(shí)，已經(jīng)不能通過進(jìn)氣門7的關(guān)閉 正時(shí)的變化來控制吸入空氣量。在圖9所示的實(shí)施例中，此時(shí)，即在負(fù)載與進(jìn)氣門7的關(guān)閉 正時(shí)已達(dá)到界限關(guān)閉正時(shí)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載L1相比低的區(qū)域，通過節(jié)氣門17控制向燃燒室 5供給的吸入空氣量。但是，在進(jìn)行基于節(jié)氣門17的向燃燒室5供給的吸入空氣量的控制 時(shí)，如圖9所示，泵作用損失增大。另一方面，如圖9所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載比L2高的發(fā)動(dòng)機(jī)高負(fù)載運(yùn)行側(cè)，對(duì)于同一發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)際壓縮比被維持為大致同一實(shí)際壓縮比。與此相對(duì)，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載比L2低時(shí)、 即機(jī)械壓縮比被保持為界限機(jī)械壓縮比時(shí)，實(shí)際壓縮比由進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)確定，如果 如發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載處于L1與L2之間那樣使進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)滯后，則實(shí)際壓縮比下降，如果 如發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載處于比L1低的運(yùn)行區(qū)域那樣將進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)保持為界限關(guān)閉正時(shí)，則 實(shí)際壓縮比被維持為一定。但是如上所述，在圖8 (B)所示的超高膨脹比循環(huán)中膨脹比被設(shè)為26。該膨脹比越 高越優(yōu)選，但如從圖7可知，相對(duì)于實(shí)際使用上能夠使用的下限實(shí)際壓縮比ε =5，只要該 膨脹比為20以上，便能夠得到相當(dāng)高的理論熱效率。因此，在本發(fā)明中以使得膨脹比變?yōu)?20以上的方式形成可變壓縮比機(jī)構(gòu)Α。另一方面，如圖9中虛線所示，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載降低，不借助于節(jié)氣門17，通過使 進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)提前也能夠控制向燃燒室5供給的吸入空氣量。因此，如果以能夠包 含圖9中實(shí)線所示的情況與虛線所示的情況的方式表達(dá)，則在本發(fā)明的實(shí)施例中，隨著發(fā) 動(dòng)機(jī)負(fù)載降低，進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)向從進(jìn)氣下止點(diǎn)BDC離開的方向移動(dòng)到能夠控制向燃 燒室5供給的吸入空氣量的界限關(guān)閉正時(shí)L1為止。而且，在本發(fā)明的實(shí)施例中，以使得向燃燒室5供給的吸入空氣量變?yōu)榕c發(fā)動(dòng)機(jī) 的運(yùn)行狀態(tài)相應(yīng)的目標(biāo)值(下面，稱作目標(biāo)吸入空氣量)GAt的方式，控制進(jìn)氣門7的關(guān)閉 正時(shí)以及節(jié)氣門17的開度。圖10表示與這樣向燃燒室5供給的吸入空氣量變?yōu)槟繕?biāo)吸入 空氣量QAt時(shí)的目標(biāo)吸入空氣量GAt相對(duì)的機(jī)械壓縮比、進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)以及節(jié)氣門 17的開度的變化。另外，圖10的橫軸中的GLpGL2對(duì)應(yīng)于圖9的橫軸中的Li、L2。另外，在 圖10所示的例子中，隨著目標(biāo)吸入空氣量GAt增大而使進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)提前，即使其 向接近進(jìn)氣下止點(diǎn)BDC的方向移動(dòng)。圖10所示的關(guān)系預(yù)先儲(chǔ)存于R0M32內(nèi)，機(jī)械壓縮比、 進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)以及節(jié)氣門17的開度與目標(biāo)吸入空氣量GAt的變化相應(yīng)，通常根據(jù)圖 10所示的關(guān)系受控制。即，如從圖10可知，在本發(fā)明的實(shí)施例中，向燃燒室5供給的吸入空氣量主要是通 過使進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)變化來控制的，隨著向燃燒室5供給的吸入空氣量減少，使機(jī)械壓 縮比向最大機(jī)械壓縮比增大，隨著使進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)在從進(jìn)氣下止點(diǎn)離開的方向上向 界限關(guān)閉正時(shí)GL1移動(dòng)，使向燃燒室5供給的吸入空氣量減少，并且在進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí) 達(dá)到界限關(guān)閉正時(shí)時(shí)，向燃燒室5供給的吸入空氣量變?yōu)樽鳛榛诳勺儦忾T正時(shí)機(jī)構(gòu)B的 控制界限的控制界限吸入空氣量GL1，在向燃燒室5供給的吸入空氣量比控制界限吸入空氣 量GL1進(jìn)一步減少時(shí)，將進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)保持為界限關(guān)閉正時(shí)。進(jìn)而，在本發(fā)明的實(shí)施例中，在向燃燒室5供給的吸入空氣量變得比控制界限吸 入空氣量GL1少時(shí)，隨著燃燒室5供給的吸入空氣量減少，使節(jié)氣門17的開度減小。即，在向燃燒室5供給的吸入空氣量比控制界限吸入空氣量GL1少時(shí)，通過節(jié)氣門17控制向燃燒 室5供給的吸入空氣量。另外，如從圖10可知，在向燃燒室5供給的吸入空氣量減少而達(dá) 到GL2時(shí)，機(jī)械壓縮比變?yōu)樽畲螅谙蛉紵?供給的吸入空氣量變得比GL2更少時(shí)，將機(jī)械 壓縮比維持為最大機(jī)械壓縮比。車輛運(yùn)行時(shí)的向燃燒室5供給的吸入空氣量的要求值(下面稱作要求吸入空氣 量)GA0，作為加速踏板40的踏入量Acc與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N的函數(shù)而以圖11所示的曲線圖的 形態(tài)預(yù)先儲(chǔ)存于R0M32內(nèi)，通常該要求吸入空氣量GAO被設(shè)為目標(biāo)吸入空氣量GAt。因此， 通常，進(jìn)氣門 的關(guān)閉正時(shí)等與要求吸入空氣量GAO相應(yīng)地如圖10所示那樣變化。然而，機(jī)械壓縮比的變更、進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)的變更以及節(jié)氣門17的開度的變 更需要時(shí)間，因此進(jìn)行機(jī)械壓縮比的變更、進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)的變更以及節(jié)氣門17的開 度的變更的速度、即能夠變更目標(biāo)吸入空氣量GAt的速度是受限制的。因此，在本發(fā)明的實(shí) 施例中，在要求吸入空氣量GAO迅速變化時(shí)，以能夠變更機(jī)械壓縮比、進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí) 以及節(jié)氣門17的開度的速度使目標(biāo)吸入空氣量GAt變化。接下來，參照?qǐng)D12對(duì)此進(jìn)行說 明。圖12表示進(jìn)行加速運(yùn)行時(shí)的要求吸入空氣量GAO與目標(biāo)吸入空氣量Gat隨時(shí)間 變化的情況。另外，在圖12中，點(diǎn)劃線GAtmax表示能夠變更機(jī)械壓縮比、進(jìn)氣門7的關(guān)閉 正時(shí)以及節(jié)氣門17的開度的目標(biāo)吸入空氣量GAt的最大允許變化速度。如圖12所示在本 發(fā)明的實(shí)施例中，在加速程度較低時(shí)，即如虛線GAO2所示那樣要求吸入空氣量GAO的變化 速度比最大允許變化速度GAt低時(shí)，使目標(biāo)吸入空氣量GAt如GAt2所示那樣追隨要求吸入 空氣量GAO的變化而變化。與此相對(duì)，在加速程度較高時(shí)，即如虛線GAO1所示那樣要求吸入空氣量GAO的變 化速度比最大允許變化速度GAtmax大時(shí)，如實(shí)線GAt1所示那樣使目標(biāo)吸入空氣量GAt以 最大允許變化速度GAtmax變化。此時(shí)機(jī)械壓縮比、進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)以及節(jié)氣門17的 開度是基于目標(biāo)吸入空氣量GAt的變化來控制的。另外，在本發(fā)明的實(shí)施例中，該最大允許 變化速度GAtmax被設(shè)為一定值，但也可使該GAtmax與加速踏板40的踏入量Acc以及發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速N相應(yīng)地變化。在按照?qǐng)D10所示的關(guān)系與目標(biāo)吸入空氣量GAt相應(yīng)地控制機(jī)械壓縮比、進(jìn)氣門 7的關(guān)閉正時(shí)以及節(jié)氣門17的開度時(shí)，熱效率變得最高，因此能夠得到最良好的燃料經(jīng)濟(jì) 性。因此在本發(fā)明的實(shí)施例中，通常機(jī)械壓縮比、進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)以及節(jié)氣門17的開 度與目標(biāo)吸入空氣量GAt的變化相應(yīng)地，按照?qǐng)D10所示的關(guān)系受到控制。因此，如從圖10可知，例如在當(dāng)目標(biāo)吸入空氣量GAt比控制界限吸入空氣量GL1少 時(shí)進(jìn)行加速運(yùn)行的情況下，首先最開始將節(jié)氣門17向全開打開，接下來在節(jié)氣門17變?yōu)槿?開時(shí)，開始進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)的提前作用。在所要求的加速程度較低時(shí)，即使按照?qǐng)D10 所示的關(guān)系控制機(jī)械壓縮比、進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)以及節(jié)氣門17的開度也不會(huì)發(fā)生任何問 題。然而，在要求迅速的加速時(shí)，為了得到最良好的燃料經(jīng)濟(jì)性，按照?qǐng)D10所示的關(guān) 系首先最開始將節(jié)氣門17打開到全開，接下來在開始進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)的提前作用時(shí)， 向燃燒室5供給的吸入空氣量增大需要時(shí)間，即發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩增大需要時(shí)間，就產(chǎn)生 了即使要求迅速的加速也不能得到良好的加速的問題。
因此在本發(fā)明中，為了在要求迅速的加速時(shí)得到最良好的加速，在目標(biāo)吸入空氣 量GAt上升到控制界限吸入空氣量GL1之前開始進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)的提前作用。接下來， 參照?qǐng)D13對(duì)該情況進(jìn)行說明。圖13表示進(jìn)行迅速的加速運(yùn)行、并且目標(biāo)吸入空氣量GAt如圖12中GAt1所示那 樣變化時(shí)的機(jī)械壓縮比、進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)、節(jié)氣門17的開度以及實(shí)際向燃燒室5供給 的吸入空氣量的隨時(shí)間變化。另外，在圖13中實(shí)線表示所要求的加速程度較低時(shí)、與目標(biāo) 吸入空氣量GAt的變化相應(yīng)地按照?qǐng)D10所示的關(guān)系來控制機(jī)械壓縮比、進(jìn)氣門7的關(guān)閉正 時(shí)以及節(jié)氣門17的開度的情況，此時(shí)，實(shí)際向燃燒室5內(nèi)供給的吸入空氣量如圖13所示， 逐漸增大。與此相對(duì)，在本發(fā)明的實(shí)施例中，如圖13中虛線所示，在開始加速時(shí)，進(jìn)氣門7的 關(guān)閉正時(shí)的提前作用立即開始。在這樣開始加速時(shí)進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)的提前作用立即開 始的情況下，實(shí)際向燃燒室5供給的吸入空氣量如虛線所示，以比實(shí)線所示時(shí)快的速度上 升。這樣發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩迅速上升，結(jié)果能夠得到良好的加速運(yùn)行。S卩，如果一般性表達(dá)，在本發(fā)明的實(shí)施例中，在當(dāng)向燃燒室5供給的吸入空氣量比 控制界限吸入空氣量GL1少時(shí)進(jìn)行加速運(yùn)行的情況下，在要求加速程度比預(yù)先確定的程度 高時(shí)，立即開始進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)的從界限關(guān)閉正時(shí)向接近進(jìn)氣下止點(diǎn)的方向的移動(dòng)， 并且在要求加速程度比預(yù)先確定的程度低時(shí)，將進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)保持為界限關(guān)閉正時(shí) 直到向燃燒室5供給的吸入空氣量達(dá)到控制界限吸入空氣量GL1為止，并且在向燃燒室5供 給的吸入空氣量達(dá)到控制界限吸入空氣量GL1之后，開始進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)的從界限關(guān) 閉正時(shí)向接近進(jìn)氣下止點(diǎn)的方向的移動(dòng)。另外，如上所述，優(yōu)選，進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)的提前作用在開始加速時(shí)立即進(jìn)行， 但也可以使進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)的提前作用的開始時(shí)間相對(duì)于開始加速時(shí)稍稍滯后。因 此，如果也包含這樣的情況地總括性地表達(dá)本發(fā)明，則在本發(fā)明中，在當(dāng)向燃燒室5供給的 吸入空氣量比控制界限吸入空氣量GL1少時(shí)進(jìn)行加速運(yùn)行的情況下，在要求加速程度比預(yù) 先確定的程度高時(shí)，在與要求加速程度比預(yù)先確定的程度低時(shí)相比向燃燒室5供給的吸入 空氣量較少時(shí)，開始進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)的從界限關(guān)閉正時(shí)向接近進(jìn)氣下止點(diǎn)的方向的移 動(dòng)。另外，在本發(fā)明的實(shí)施例中，在當(dāng)向燃燒室5供給的吸入空氣量比控制界限吸入 空氣量GL1少時(shí)進(jìn)行加速運(yùn)行的情況下，不管要求加速程度比預(yù)先確定的程度高還是低，都 立即開始節(jié)氣門17的開度的增大作用。如果也包含該節(jié)氣門17的動(dòng)作，則在本發(fā)明的實(shí)施例中，在當(dāng)向燃燒室5供給的 吸入空氣量比控制界限吸入空氣量GL1少時(shí)進(jìn)行加速運(yùn)行的情況下，在要求加速程度比預(yù) 先確定的程度高時(shí)，立即開始節(jié)氣門開度的增大作用，并且開始進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)的從 界限關(guān)閉正時(shí)向接近進(jìn)氣下止點(diǎn)的方向的移動(dòng)，在要求加速程度比預(yù)先確定的程度低時(shí)， 立即開始節(jié)氣門開度的增大作用，并且在節(jié)氣門開度變?yōu)樽畲蠛?、開始進(jìn)氣門7的關(guān)閉正 時(shí)的從界限關(guān)閉正時(shí)向接近進(jìn)氣下止點(diǎn)的方向的移動(dòng)。另外，即使是在開始了加速時(shí)立即開始進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)的提前作用的情況 下，圖10所示的進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)與機(jī)械壓縮比的關(guān)系也維持為原樣。因此，如圖13中 虛線所示那樣，在進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)的提前作用的開始時(shí)間提前時(shí)，機(jī)械壓縮比開始從最大機(jī)械壓縮比下降的時(shí)間也提前。另一方面，在本發(fā)明的實(shí)施例中，使進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)的提前作用的開始時(shí)間 提前時(shí)的進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)與機(jī)械壓縮比，是根據(jù)圖10所示的關(guān)系求得的。即，在將加速 運(yùn)行開始時(shí)的目標(biāo)吸入空氣量GAt設(shè)為GLtl時(shí)，此時(shí)使表觀上的目標(biāo)吸入空氣量GAt從GL1 開始增大，在基于該表觀上的目標(biāo)吸入空氣量Gat而根據(jù)圖10所示的關(guān)系求得進(jìn)氣門7的 關(guān)閉正時(shí)以及機(jī)械壓縮比時(shí)，能夠在加速運(yùn)行開始時(shí)立即開始進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)的提前 作用。因此在本發(fā)明的實(shí)施例中，作為用于基于圖10求得機(jī)械壓縮比以及進(jìn)氣門7的關(guān)閉 正時(shí)的表觀上的目標(biāo)吸入空氣量GAt，使用在此時(shí)的目標(biāo)吸入空氣量GAt上加上作為加速 開始時(shí)的目標(biāo)吸入空氣量GLtl與控制界限吸入空氣量GL1的差的修正值KGA而得的值。與此相對(duì)，節(jié)氣門17的開度根據(jù)圖10所示的關(guān)系并基于此時(shí)的目標(biāo)吸入空氣量 Gat本身而受到控制。圖14表示用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行的運(yùn)行控制程序，圖15表示用于求得作為上述 的加速開始時(shí)的目標(biāo)吸入空氣量GLtl與控制界限吸入空氣量GL1的差的修正值KGA的程序。 這些程序每隔一定時(shí)間執(zhí)行。如果參照?qǐng)D14，首先最開始，在步驟90中根據(jù)圖11所示的曲線圖計(jì)算出要求吸入 空氣量GA0。接下來，在步驟91中判別要求吸入空氣量GAO是否比當(dāng)前的目標(biāo)吸入空氣量 GAt大預(yù)先確定的較小的一定值α以上。在GAO-GAt > α?xí)r，進(jìn)入步驟92，在目標(biāo)吸入空 氣量GAt上加上預(yù)先確定的一定值Δ GA，接下來進(jìn)入步驟95。因此，例如在圖12中如GAO1 所示，在使要求吸入空氣量GAO急劇增大時(shí)，只要GAO-GAt > α，便如GAt1所示，使目標(biāo)吸 入空氣量GAt每隔一定時(shí)間增大一定值A(chǔ)GA。另一方面，當(dāng)在步驟91中判別為GAO-GAt彡α?xí)r，進(jìn)入步驟93，判別要求吸入空 氣量GAO是否比當(dāng)前的目標(biāo)吸入空氣量GAt小一定值α以上。在GAt-GAO > α?xí)r，進(jìn)入 步驟94，從目標(biāo)空燃比Gat中減去一定值Δ GA,接下來進(jìn)入步驟95。與此相對(duì)，當(dāng)在步驟93 中判別為GAt-GAO彡α?xí)r，即GAt-α彡GAO彡GAt+α?xí)r，不變更目標(biāo)吸入空氣量GAt地 進(jìn)入步驟95。S卩，在如圖12中GAO2所示那樣加速程度較低時(shí)，在步驟91中判別為GAO-GAt > α，但在數(shù)次的處理循環(huán)期間在步驟91中判別為GAO-GAt彡α，所以目標(biāo)吸入空氣量 GAt追隨要求吸入空氣量GAt而變化。在步驟95中，根據(jù)圖10所示的關(guān)系并基于目標(biāo)吸入空氣量GAt而控制節(jié)氣門17 的開度。接下來，在步驟96中讀取在圖15所示的程序中計(jì)算出的修正值KGA，然后在步驟 97中將該修正值KGA加在目標(biāo)吸入空氣量GAt上。除了在目標(biāo)吸入空氣量GAt比控制界 限吸入空氣量GL1低時(shí)進(jìn)行緊急加速運(yùn)行時(shí)以外，該修正值KGA設(shè)為零。接下來，在步驟98 中根據(jù)圖10所示的關(guān)系，基于在步驟97中計(jì)算出的目標(biāo)吸入空氣量GAt來控制機(jī)械壓縮 比，接下來在步驟99中根據(jù)圖10所示的關(guān)系，基于在步驟97中計(jì)算出的目標(biāo)吸入空氣量 GAt來控制進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時(shí)。接下來，對(duì)圖15所示的修正值KGA的計(jì)算程序進(jìn)行說明。如果參照?qǐng)D15，則首先最開始在步驟100中根據(jù)圖11所示的曲線圖計(jì)算出要求吸 入空氣量GA0。接下來，在步驟101中判別是否設(shè)置了在緊急加速時(shí)設(shè)置的緊急加速標(biāo)記。 在沒有設(shè)置緊急加速標(biāo)記時(shí)，進(jìn)入步驟102判別是否處于緊急加速時(shí)。此時(shí)，在要求加速程度比預(yù)先設(shè)定的程度高時(shí)判別為處于緊急加速時(shí)。另外，此時(shí)，作為代表加速程度的量，可以使用例如要求吸入空氣量GAO的增大量或變化速度，在例 如要求吸入空氣量GAO的增大量為設(shè)定量以上并且要求吸入空氣量GAO的變化速度為設(shè)定 速度以上時(shí)，判別為處于緊急加速時(shí)。在不處于緊急加速時(shí)，進(jìn)入步驟108，將修正值KGA設(shè)為零。與此相對(duì)，當(dāng)在步驟102中判別為處于緊急加速時(shí)，進(jìn)入步驟103，判別在圖14所 示的程序中計(jì)算出的當(dāng)前的目標(biāo)吸入空氣量GAt是否比控制界限吸入空氣量GL1少。在 GAt彡GL1時(shí)，進(jìn)入步驟108，將修正值KGA設(shè)為零。與此相對(duì)，當(dāng)在步驟103中判別為GAt <GU時(shí)，進(jìn)入步驟104，將從控制界限吸入空氣量GL1減去當(dāng)前的目標(biāo)吸入空氣量Gat而 得的值(GL1-GAt)設(shè)為修正值KGA。接下來，進(jìn)入步驟105，設(shè)置緊急加速標(biāo)記。在設(shè)置緊急加速標(biāo)記后，在接下來的處理循環(huán)中，從步驟101進(jìn)入步驟106，判別 要求吸入空氣量GAO與目標(biāo)吸入空氣量GAt的差(GAO-GAt)是否變?yōu)橐欢ㄖ郸烈韵?。?GAO-GAt ^ α?xí)r，進(jìn)入步驟107，重新設(shè)置緊急加速標(biāo)記，接下來進(jìn)入步驟108，將修正值 KGA設(shè)為零。即，當(dāng)在GAt < GL1時(shí)進(jìn)行緊急加速時(shí)，計(jì)算出修正值KGA，并維持該計(jì)算出的 修正值直到目標(biāo)吸入空氣量GAt接近要求吸入空氣量GAO為止。附圖標(biāo)記說明
1 曲軸箱
2 ；氣缸體
3 ；氣紅蓋
4 ；活塞
5 ；燃燒室
7 ；進(jìn)氣門
17節(jié)氣門
70進(jìn)氣門驅(qū)動(dòng)用凸輪軸
A ；可變壓縮比機(jī)構(gòu)
B ；可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)
權(quán)利要求
一種火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)，其具備能夠變更機(jī)械壓縮比的可變壓縮比機(jī)構(gòu)和能夠控制進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)的可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，向燃燒室供給的吸入空氣量主要是通過使進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)變化來控制的，隨著向燃燒室供給的吸入空氣量減少而使機(jī)械壓縮比向最大機(jī)械壓縮比增大，隨著使進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)在從進(jìn)氣下止點(diǎn)離開的方向上向界限關(guān)閉正時(shí)移動(dòng)而使向燃燒室供給的吸入空氣量減少，并且在進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)達(dá)到界限關(guān)閉正時(shí)時(shí)，向燃燒室供給的吸入空氣量變?yōu)樽鳛榭勺儦忾T正時(shí)機(jī)構(gòu)的控制界限的控制界限吸入空氣量，在向燃燒室供給的吸入空氣量相比控制界限吸入空氣量進(jìn)一步減少時(shí)，將進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)保持為界限關(guān)閉正時(shí)，其中在當(dāng)向燃燒室供給的吸入空氣量比控制界限吸入空氣量少時(shí)進(jìn)行加速運(yùn)行的情況下，在要求加速程度比預(yù)先確定的程度高時(shí)，與要求加速程度比預(yù)先確定的程度低時(shí)相比，在向燃燒室供給的吸入空氣量較少時(shí)，開始進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)從界限關(guān)閉正時(shí)向接近進(jìn)氣下止點(diǎn)的方向的移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)，其中在當(dāng)向燃燒室供給的吸入空氣量比控制界限吸入空氣量少時(shí)進(jìn)行加速運(yùn)行的情況下， 在要求加速程度比預(yù)先確定的程度高時(shí)，立即開始進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)從界限關(guān)閉正時(shí)向接 近進(jìn)氣下止點(diǎn)的方向的移動(dòng)，在要求加速程度比預(yù)先確定的程度低時(shí)，將進(jìn)氣門的關(guān)閉正 時(shí)保持為界限關(guān)閉正時(shí)，直到向燃燒室供給的吸入空氣量達(dá)到控制界限吸入空氣量，并且 在向燃燒室供給的吸入空氣量達(dá)到控制界限吸入空氣量之后開始進(jìn)氣門的關(guān)閉正時(shí)從界 限關(guān)閉正時(shí)向接近進(jìn)氣下止點(diǎn)的方向的移動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)，其中在內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣通路內(nèi)配置有節(jié)氣門，在向燃燒室供給的吸入空氣量比控制界限吸入空 氣量少時(shí)，通過節(jié)氣門控制向燃燒室供給的吸入空氣量。
4.如權(quán)利要求3所述的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)，其中在當(dāng)向燃燒室供給的吸入空氣量比控制界限吸入空氣量少時(shí)進(jìn)行加速運(yùn)行的情況下， 在要求加速程度比預(yù)先確定的程度高時(shí)，立即開始節(jié)氣門開度的增大作用、并且開始進(jìn)氣 門的關(guān)閉正時(shí)從界限關(guān)閉正時(shí)向接近進(jìn)氣下止點(diǎn)的方向的移動(dòng)，在要求加速程度比預(yù)先確 定的程度低時(shí)，立即開始節(jié)氣門開度的增大作用、并且在節(jié)氣門開度變?yōu)樽畲蠛箝_始進(jìn)氣 門的關(guān)閉正時(shí)從界限關(guān)閉正時(shí)向接近進(jìn)氣下止點(diǎn)的方向的移動(dòng)。
全文摘要
在內(nèi)燃機(jī)中，具備能夠變更機(jī)械壓縮比的可變壓縮比機(jī)構(gòu)(A)和能夠控制進(jìn)氣門(7)的關(guān)閉正時(shí)的可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)(B)。在向燃燒室(5)供給的吸入空氣量較少時(shí)，將進(jìn)氣門(7)的關(guān)閉正時(shí)保持為界限關(guān)閉正時(shí)，通常在向燃燒室(5)供給的吸入空氣量增大某一程度時(shí)，開始進(jìn)氣門(7)的關(guān)閉正時(shí)的提前作用。與此相對(duì)，當(dāng)在向燃燒室(5)供給的吸入空氣量較少時(shí)進(jìn)行緊急加速運(yùn)行時(shí)，立即開始進(jìn)氣門(7)的關(guān)閉正時(shí)的提前作用。
文檔編號(hào)F02D15/04GK101981295SQ20098010126
公開日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2009年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月15日
發(fā)明者秋久大輔 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社