引擎控制系统的制作方法

专利名称：引擎控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种引擎控制系统,在设计上允许均质混合压缩点火(homogeneous -charge compression ignition,缩写为HCCI)燃烧在引擎的HCCI区域进行,该HCCI区域 为至少包含引擎的局部负载范围的引擎工作区域，其中，引擎控制系统包括可变升程机构， 该可变升程机构适于可变地设定进气阀的升程量；切换机构，该切换机构能够在允许排气 冲程和进气冲程期间排气阀都被打开和允许仅在排气冲程期间排气阀被打开之间进行切 换；和阀控制器，该阀控制器适于驱动阀升程机构和切换机构，以控制进气阀和排气阀的各 自的开闭操作。
背景技术：
截至目前，在汽油引擎领域，通常采用的是空气燃料混合物通过火花塞的火花放 电被强制点燃的燃烧模式(即火花点火(SI)燃烧)。近年来，将所谓的“均质混合压缩点火 式(HCCI)燃烧”应用于汽油引擎以取代SI燃烧的研究已经展开。HCCI燃烧旨在通过活塞 压缩空气燃料混合物所产生的高温高压环境，以自动燃烧形成在引擎汽缸(燃烧室)中的空 气燃料混合物，并不依赖于火花点火。HCCI燃烧是一种汽缸内多个位置处同时发生自动点 火的燃烧模式，与SI燃烧相比，被认为具有更短的燃烧期，因而能够获得更高的热效率。
关于这一点，比方说，日本特开第2007-132319A号公报(JP2007-132319A，以下称 为“专利文献I”)提出了一种HCCI引擎的控制系统。该系统在设计上既能在进气冲程中打 开排气阀，也能够在排气冲程中打开排气阀，用于使一度排出的高温已燃气体从排气口流 回至汽缸内，从而提高缸内温度，用以促使空气燃料混合物自动燃烧。
在进气冲程中打开排气阀以将高温已燃气体引入汽缸，像专利文献I中那样，能 够有效促使空气燃料混合物的自动燃烧，从而能够可靠引发HCCI燃烧，尤其是在空气燃料 混合物不太容易自动燃烧的低引擎负载区(a low engine load range)。然而,如果在引擎 负载相对较大(即，燃料喷射量相对较大)的引擎工作区域(engine operating region)连 续进行将已燃气体引入汽缸的操作，则容易过渡促进空气燃料混合物的自动燃烧，这会引 发提前点火(preignition)之类的不正常燃烧。发明内容
鉴于上述情况，本发明旨在提供一种引擎控制系统，该引擎控制系统能够根据引 擎负载充分地控制导入引擎的汽缸内的已燃气体的量，从而允许HCCI燃烧在更宽的引擎 负载范围内进行。
本发明的引擎控制系统，在设计上允许均质混合压缩点火(HCCI)燃烧在HCCI区 域中进行，该HCCI为至少包含引擎的局部负载范围的引擎工作区域。引擎控制系统包括可 变升程机构，该可变升程机构适于可变地设定进气阀的升程量；切换机构，该切换机构能够 在允许排气冲程和进气冲程期间排气阀都被打开和允许仅在排气冲程期间排气阀被打开 之间进行切换；和阀控制器，该阀控制器适于驱动阀升程机构和切换机构，以控制进气阀和排气阀的各个开闭操作。在引擎控制系统中，HCCI区域被划分成多个负载区，包括低负载 区和中负载区，中负载区中的引擎负载高于低负载区中的引擎负载。阀控制区域被能够操 作为在HCCI区域的低负载区中将进气阀的升程量设定为第一预定值，并且允许排气阀在 进气冲程期间在晚于进气阀的打开时间的给定时间开始打开，并且在HCCI区域的中负载 区中，随着引擎负载的增大，逐渐增大进气阀的升程量，直到达到高于第一预定值的第二预 定值。


图1为展示采用本发明实施例的控制系统的引擎的总体结构示意图；图2为展示与引擎的进气阀、排气阀相连的一种可变机构的示意图；图3为显示引擎控制系统的方框图；图4显示控制系统中所使用的引擎工作区域图的示例；图5为控制系统中执行的控制操作步骤的流程图；图6为展示图4所示第一负载区R1中进气阀、排气阀开/闭模式A的操作细节说 明图；图7为展示图4所示第二负载区R2中进气阀、排气阀开/闭模式B的操作细节说 明图；图8为展示图4所示第三负载区R3中进气阀、排气阀开/闭模式C的操作细节说 明图；图9为展示图4所示第四负载区R4中进气阀、排气阀开/闭模式D的操作细节说 明图；图10展示当进、排气阀根据各开闭模式受到控制时所获得的新鲜空气充气率 (fresh-air charging rate)的测量结果；以及图11展示当进、排气阀根据各开/闭模式受到控制时所获得的燃烧重心位置 (position of a combustion center of gravity)的测量结果。
具体实施例方式(1)引擎的总体结构图1为展示采用本发明实施例的控制系统的引擎的总体结构示意图。图1所示 引擎为往复活塞式多缸汽油引擎(reciprocating-piston type multicylinder gasoline engine)，被装配用来作为驱动车辆行进的动力源。引擎的引擎本体1包含缸体3、缸盖4和 多个活塞5。其中，缸体3具有沿图面垂直方向并肩排列的多个汽缸2(参见图1，其中汽缸 2中仅有一个汽缸被示出)；缸盖4设置在缸体3的上表面上；多个活塞5中的每一个均以 能够往复滑动的方式设置在相应的一个汽缸2中。被供至引擎本体1的燃料可以是以汽油 为主的任何类型。例如，燃料可以仅由汽油构成，也可以由汽油和乙醇(酒精)等汽油中所含 的类似物质构成。各活塞5通过多个连接杆(connecting rods) 8中相应的一个与曲柄轴 (crankshaft) 7相连，从而使曲柄轴7能够随活塞5的往复运动而围绕其轴线进行转动。在各汽缸2中，燃烧室6形成在活塞5的上方，缸盖4形成有朝向燃烧室6开口的进气口 9和排气口 10，缸盖4上还设置有适于开闭相应进气口 9和排气口 10的进气阀11 和排气阀12。图示引擎为所谓的“双顶置凸轮轴(DOHC)引擎”，其中每个汽缸2都设置有一 对进气阀11和一对排气阀12 (参见图2)。
缸盖4中安装有两个阀操作机构13，每个阀操作机构13均包含一对凸轮轴中相应 的一根，从而随着曲柄轴7的转动，使阀操作机构13驱动地开闭进气阀11，使阀操作机构 14驱动地开闭排气阀12。
进气阀11的阀操作机构13中包含有CVVL机构15。所谓CVVL机构15代表“连 续可变阀升程机构”(Continuous Variable Valve Lift Mechanism),该机构能够连续(非 阶梯式)改变各进气阀11的升程量。CVVL机构15对应随附权利要求书中所述的“可变升 程机构”。
CVVL机构15被设置为能够改变引擎所有进气阀11相应的升程量。因此，CVVL 机构能够在被驱动时进行操作，同时改变各汽缸2中成对进气阀11相应的升程量。此外， CVVL机构还适于可变地设定各进气阀11的阀升程量，同时限定进气阀11在特定的曲柄角 位置处的打开时间(阀打开时间)。因此，当阀升程量被CVVL机构15改变时，峰值升程时间 (peak-lift timing,阀升程量达到最大时对应的曲柄角)也会随之改变(参见图6和图7)。
这种CVVL机构已为公知，其具体结构，比方说，在日本特开第2007-85241A号公报 (JP2007-85241A)中已有公开(在此文献中，该机构被称为“VVE”)。
用于排气阀14的阀操作机构14中包含有VVL机构16 (对应于随附权利要 求书中的“切换机构”)。VVL机构16代表“可变阀升程机构(Variable Valve Lift Mechanism，缩写为VVL)”，为开闭型，具有在进气冲程中选择性地启动(activate)或者解 除(deactivate)下压各个排气阀12的功能。具体而言，VVL机构16具有使排气阀12既能 够在排气冲程、也能够在进气冲程中打开的功能，也具有使排气阀12在进气冲程中在阀打 开操作(valve-opening operation)的执行与停止之间进行切换的功能。
在本说明书中，“XX阀在YY冲程中打开”或者“在YY冲程中打开的XX阀”意为XX 阀的阀打开期(valve-open period，从XX阀开始打开以后直至关闭所经过的期间)被设定 为与YY冲程大致重叠，但这并不意味着整个阀打开期都必然包含在YY冲程中。作为对照， 比如，“XX阀在YY冲程中开始打开”或者“XX阀的阀打开操作在YY冲程中开始”则如其字 面所云，意为XX阀的打开时间(阀打开的起始时间)被设定为YY冲程中的特定(指定)时间。
例如，“排气阀12在排气冲程中打开”或者“在排气冲程中打开的排气阀12”意味 着排气阀12的打开期大致与排气冲程重合。具体而言，在如图6、所示的升程曲线EXl、 EX2中，排气阀12略早于排气冲程(在做功冲程的后期)开始打开，然后在靠近排气冲程上 止点(排气TDC)的时间点关闭，这种模式(后文描述)就符合上述限定。再比如，“排气阀12 在进气冲程中开始打开”或者“排气阀12的阀打开操作在进气冲程中开始”则意味着排气 阀12的打开时间(阀打开的起始时间)被设定在进气冲程期间内，如图6和7中升程曲线 EXla、EX2a 所示。
开闭型VVL机构16被设置为与引擎的全部排气阀12相连，并且，对于每个汽缸2 的一对排气阀12而言，开闭型VVL机构16都能独立地在进气冲程中选择性地执行和停止 一对排气阀12中相应的一个排气阀的阀打开操作。
例如，VVL机构16的上述功能可以通过在驱动排气阀12的标准凸轮(即在排气冲程中下压排气阀12的凸轮)之外增设在进气冲程中下压排气阀12的子凸轮(sub-cam)和用于取消子凸轮传输至排气阀12的驱动力的所谓“失动机构(lost motion mechanism)” 来实现。这种类型的VVL机构已为公知，其具体结构，例如，在日本特开第JP2007-85241A 号公报中已有公开(在该文献中，该VVL机构被称为“阀操作切换机构(valve-operation switching mechanism)，，)。
图2集中展示了与进气阀11和排气阀12相连的可变机构的类型。如上所述，在本实施例中，在每一个汽缸2中，一对进气阀11中两者均与能够连续改变阀升程量的CVVL 机构15相连，一对排气阀12两者均与能够在进气冲程中选择性地执行和停止阀打开操作的开闭型VVL机构16相连。
再看图1，引擎本体I的缸盖4上针对每一个汽缸2均设有成对设置的火花塞20 和喷射器21。
喷射器21被设置为从其进气侧区域的侧方向暴露于燃烧室6，适于从图中未示出的燃料供给管中接收(主要由汽油构成的)燃料，并将燃料从其末端喷射到燃烧室6中。具体而言，喷射器21能够被操作，比如，在引擎的进气冲程中，将燃料喷射到燃烧室6中，从而使喷射出的燃料在燃烧室6中与空气混合成具有理想空气燃料比的空气燃料混合物。
火花塞20被设置为从上方暴露于燃烧室6,适于响应未不出的点火电路 (ignition circuit)的电能供给而在其末端产生火花放电。
上述引擎本体I的几何压缩比(geometric compression)被设定为15或者更大。 具体而言，尽管典型汽油引擎的压缩比约为9至11，但本实施例中引擎本体的压缩比被设定为15或者更高的数值。
进气通道23和排气通道24分别连接至引擎本体I的一组进气口 9和一组排气口 10中相应的进气口和排气口。具体而言，外部吸入空气(新鲜空气)通过进气通道23被供给至燃烧室6，燃烧室6中产生的已燃气体(排气)则通过排气通道24被排出引擎之外。
进气通道23设置有节流阀(throttle valve)25。节流阀25由电控节流阀构成， 不与由驾驶员操控(下 压)的未示出的加速踏板(accelerating pedal)联动。
排气通道24设置有用于净化排气的催化净化器(catalytic converter) 26。例如，催化净化器26容纳有三元催化剂(three-way catalyst),通过该三元催化剂的作用， 能够净化流径排气通道24的排气中的有害成分。
(2)控制系统
图3为显示引擎控制系统的方框图。图3中所示ECU 40为全面控制引擎各部分的装置，由诸如CPU、ROM和RAM之类的传统元件构成。
多个来自各传感器的检测信号被输入E⑶40。具体而言，E⑶40电连接至用于检测引擎速度Ne的引擎速度传感器30、用于检测进气通道23吸入空气量(intake air amount) Qa中的气流传感器(airflow sensor) 31、以及用于检测未示出的加速踏板的角度 AC的加速踏板角度传感器32中的每一个，并适于连续接收由传感器3(Γ32检测到的各检测值的电信号形式的输入。
此外，E⑶40还电连接至每一个CVVL机构15、VVL机构16、火花塞20、喷射器21 和节流阀25，并适于向这些元件输出驱动控制信号。
以下将描述E⑶40的具体功能。作为主要的功能要素，E⑶40具有存储单元41、燃料控制单元42、火花控制单元43和阀控制单元(阀控制器)44。
存储单元41在设计上用于存储用于控制引擎的各种数据和程序。作为数据的一 个示例，图4中所示的引擎运行区域映射图(engine operating region map)就存储在存 储单元41中。引擎运行区域映射图在设计上用于限定引擎根据引擎速度Ne和引擎负载T (所需扭矩)应以何种模式运行。
在图4所示的引擎运行区域图中，HCCI区域R被设定在引擎的部分负载区内。在 HCCI区域R内，空气燃料混合物在燃烧室6中自动点火的HCCI (均质混合压缩点火)燃烧 被执行。此外，HCCI区域R根据引擎负载被分为4个子区域Rf R4。这4个子区域Rf R4 将按照引擎负载升高的顺序在后文中依次被称为“第一负载区R1”、“第二负载区R2”、“第 三负载区R3”和“第四负载区R4”。在第一至第四负载区Rf R4中，HCCI燃烧贯穿始终，同 时在各负载区中改变进气阀11和排气阀12的开闭控制模式(控制的细节将于后文描述)。
对应于随附权利要求书中的术语，“第一负载区R1”、“第二负载区R2”、“第三负载 区R3”和“第四负载区R4”分别对应随附权利要求书中所述的“低负载区”、“第一中负载 区”、“第二中负载区”和“高负载区”。
燃料控制单元42在设计上用于控制喷射器21喷入燃烧室6中的燃料喷射量和喷 射时间。具体而言，燃料控制单元42能够被操作基于引擎速度传感器30输入的引擎速度 Ne、气流传感器31输入的吸入空气量Qa等有关信息，计算出目标燃料喷射量和目标燃料喷 射时间，从而基于计算结果来控制喷射器21的阀打开时间和阀打开周期。
火花控制单元43在设计上根据引擎的运行状态在预设的特定时间(点)向火花塞 16的点火电路输出供电信号，从而控制火花塞16等的火花放电时间(火花时间点)。在本 实施例中，空气燃料混合物不依赖于火花点火而自动燃烧的HCCI燃烧至少在图4中所示的 HCCI区域R中进行。因此，在执行HCCI燃烧的期间内，火花塞20的火花放电基本停止。
阀控制单元44在设计上用于驱动CVVL机构15可变设定各进气阀22的升程量， 同时驱动VVL机构16在进气冲程中执行或者停止各排气阀12的阀打开操作。具体而言， 在HCCI区域R中，阀控制单元44具有在对进气阀11和排气阀12进行上述控制的基础上， 调节引入各汽缸2中的新鲜空气量以及是否将已燃气体导入各汽缸从而调节缸内温度的 功能。
具体而言，通过改变进气阀11的升程量，通过进气口 9引入汽缸2的新鲜空气量 得到调节。此外，通过在进气冲程中执行或者停止排气阀12的阀打开操作，是否出现已燃 气体的回流则被用来选择性地调节缸内温度的上升值。例如，当排气阀12在进气冲程中被 打开时，一度被排至排出口 10的高温已燃气体(排气)从排出口 10受吸回流，因而再次注入 汽缸，引起缸内温度的上升。此外，在这种已燃气体回流出现时，新鲜空气从进气口 9的流 入会受到限制，从而引起注入汽缸2内的新鲜空气量(即缸内新鲜空气量)的减少。反之，当 排气阀12在进气冲程中不执行阀打开操作时，已燃气体的回流则停止，从而使缸内温度相 对降低，缸内新鲜空气量增加。上述引起已燃气体回流汽缸的操作被称为“内部排气再循环 (internal exhaust gas recirculation,简称“内部EGR”)”。因此，在后文描述中，受控回 流至汽缸的已燃气体将视具体情况被称为“内部EGR气体(internal EGR gas)”。
阀控制单元44基于对进气阀11和排气阀12的上述控制，充分调节内部EGR量和 缸内新鲜空气量，允许空气燃料混合物在燃烧室6内有足够的时间可靠地自动点火，从而以可靠的方式连续执行HCCI燃烧，即使引擎是在HCCI区域R中的任何一个负载区Rf R4 中运行。
如上所述，在HCCI区域R中，缸内新鲜空气量是由阀控制单元44基于对进气阀11 和排气阀12的控制而调节的，因此基本上不必通过节流阀25来执行对进气通道23的开闭 操控。除非在紧急停机等情况下，否则节流阀25的打开度保持在正好或者大致全开(100%) 的状态即可。
以下将简要描述HCCI区域R (第一至第四负载区Rf R4)以外的引擎运行区域的 燃烧控制操作。在以下描述中，HCCI区域R以外的引擎运行区域，即由位于HCCI区域R高 引擎速度侧的引擎速度范围与位于HCCI区域R高引擎负载侧的引擎负载范围共同限定出 的区域，将被称为“区域SR”。区域SR中执行的是火花点火(SI)和方法与HCCI区域R中 的燃烧不同的HCCI燃烧。
例如，在HCCI区域R高引擎速度侧的引擎速度范围内，燃料的受热期短，因而难以 引发燃烧室6中空气燃料混合物的自动点火。因此，HCCI燃烧被切换至基于火花塞20火 花放电的强制燃烧(SI燃烧)。
此外，在HCCI区域R的高引擎负载侧，HCCI燃烧也可以被切换至与高引擎速度侧 控制模式相同的SI燃烧。然而,例如,在引擎是增压引擎(supercharged engine)的情况 下，在缸内新鲜空气量的不足通过增压得到矫正的条件下，HCCI燃烧可以延续，同时大幅改 变进气阀11相对于进气冲程下止点(进气BDC)的打开时间以降低引擎的有效压缩比。具 体而言，在HCCI区域R的高引擎负载侧，即使增加燃料喷射量，早燃之类的不正常燃烧也可 能出现。然而，通过在增压的同时降低引擎的有效压缩比，燃烧室6在压缩冲程经过上止点 (压缩TDC)前后时其内部温度能被降低，同时又充分确保缸内的新鲜空气量。
然而，本发明中对HCCI区域R以外的区域SR中的燃烧控制操作并无特别限制。因 此，在以下描述中，仅描述HCCI区域R的控制操作。
(3) HCCI区域R的控制操作
参照图5 9，以下将描述HCCI区域R的控制操作细节。在图5、中，图5为展示被 执行的控制处理细节的流程图；图6、为被选择在HCCI区域R的各负载区Rf R4中使用的 进气阀11和排气阀12的开/闭模式图。
在开始执行图5所示流程图的处理程序时，ECU 40首先读取各传感器检测值(步 骤SI)。具体而言，引擎速度Ne、进气量Qa和加速踏板角度AC分别从相应的引擎速度传感 器30、气流传感器31和加速踏板角度传感器32被读取，然后输入ECU 40。
然后，ECU 40执行控制操作，判断基于步骤SI中读取的信息所限定的引擎工作点 是否落入图4所示的HCCI区域R中。具体而言，就是判断步骤SI中读取的引擎速度Ne值 和由步骤SI中读取的加速踏板角度AC等值计算出来的引擎负载(所需扭矩)T的值两者是 否都落入图4所示的HCCI区域R。
当步骤S2的判断结果为“是”，即确定引擎运行点落入HCCI区域R中时，则E⑶ 40进一步执行判断引擎运行点是否落入HCCI区域R的第一负载区Rl中的控制操作(步骤 S3)。
当步骤S3的判断结果为“是”，即确定引擎运行点落入HCCI区域R的第一负载区 Rl中时，则程序行进至步骤S6。在步骤S6中，ECU 40根据预定的开/闭模式A来执行驱动开闭进气阀11和排气阀12的控制操作。
图6展示进气阀11和排气阀12基于开/闭模式A的相应升程曲线。在图6中， INl表示设置在各汽缸2中的一对进气阀11的其中一个在进气冲程中被打开状态下的升 程曲线，而IN2则表示另一个进气阀11在进气冲程中被打开状态下的升程曲线。EXl表示 设置在各汽缸2中的一对排气阀12的其中一个在排气冲程中被打开状态下的升程曲线，而 EX2则表示另一个排气阀12在排气冲程中被打开状态下的升程曲线。此外，EXla表示其 中一个排气阀12的在进气冲程中被打开状态下的升程曲线，而EX2a则表示另一个排气阀 12在进气冲程中被打开状态下的升程曲线。各进气阀11和排气阀12升程曲线中的打开时 间(开阀启示时间)和闭合时间(闭阀结束时间)被示意为在假设将升程曲线除紊乱区(ramp area,，指阀升程量缓和升降的缓冲区)以外的时间间隔定义为开阀期间的基础上的打开时 间和闭合时间。因此，它们并非指各进气阀11和排气阀12的升程量严格变为零时的时间。 该说明同样适用于后文所述的图7、中的升程曲线。
如图6所示，在被选择用于第一负载区Rl的开/闭模式A中，各汽缸2的一对排气 阀12在排气冲程中均开阀(EX1、EX2)，并且进一步在进气冲程中开阀(EXla、EX2a)。在该 阀打开操作过程中，各汽缸2的一对进气阀11在进气冲程中打开相对较小的升程量(IN1、 IN2)。阀控制单元44可根据按上述方式设定的阀开/闭模式被操作，用以控制对CVVL机 构15和VVL机构16的驱动。开/闭模式A中各进气阀11的升程量对应于权利要求书中 所述的“第一预定值”。
具体而言，在开/闭模式A中，进气阀11在排气TDC (见图6中TDC)附件开始打 开，然后在排气TDC后大约90度曲柄轴转角(CA)闭合。换言之，进气阀11的升程量被设定 为相对较小值，用以缩短进气阀11的开阀期间，从而使进气阀11在排气TDC后大约90度 CA的时间点上相当早地关闭。在以上述方式将进气阀11的升程量和开阀期间设定为相对 较小值的基础上，来自进气口 9的新鲜空气气流受到限制，从而使缸内的新鲜空气量下降。
另一方面，各排气阀12在做功冲程的下止点(膨胀BDC，见图6中左侧的BDC)附近 被打开，然后在排气TDC附近被关闭(EX1、EX2)。随后，排气阀12在排气TDC之后的特定时 间点上再度打开，然后在进气BDC附近(见图6右侧的BDC)关闭(EXla、EXla)。基于排气阀 12以上述方式在进气冲程中再度打开，一度排出排气口 10的高温已燃气体返回注入汽缸 2。因此，在已燃气体回流和进气阀11小升程量的共同作用下，缸内新鲜空气量显著降低， 返回汽缸2的已燃气体(内部EGR气体)量增加，使得缸内温度显著提升。
在图6所示的开/闭模式A中，排气阀12从排气TDC附近关闭以后到其再度打开 之间经历特定的延迟时间(后文简称“延时”)，因为上述两个时间点之间有升程曲线的紊乱 区存在。具体而言，如上所述，具有逐渐变化的阀升程量的紊乱区存在于阀升程曲线的各 裙部(skirt region)内，紊乱区的时间并不包含在开阀期间内。因此，当排气阀12在一度 闭合以后再度打开的时候，有必要在两者之间设置特定的延时。如果根本去除紊乱区以减 少此类延时，则会出现跳动之类的问题(一种阀在安放过程中展现出来的类似于跳跃的动 作)。
因此，在图6所示的实施例中，排气阀12被设计为在排气冲程中开阀以后，在排气 TDC附近关闭，然后在排气TDC之后的50度CA时再度开始打开。在确保排气阀12在再度 打开以前具有足够的延时的基础上，排气阀12能被充分开闭，同时避免跳动之类的问题。
此外，作为以上述方式设定排气阀12的再度打开时间点(在排气TDC之后大约50 度CA处)的结果，排气阀12在进气冲程中打开峰值升程的时间点位于进气冲程的后期(时 间迟于排气TDC之后90度CA)。具体而言，在进气冲程中打开的排气阀12 (EXla、EX2a)在 进气冲程的前期被打开，在进气冲程的后期达到峰值，之后在进气TDC附近关闭。
如上所述，进气阀11在排气TDC附近开始打开，然后在排气TDC之后约90度CA 被关闭(IN1、IN2)。因此，在进气冲程中，进气阀11和排气阀12的开阀相位彼此存在偏差， 其各自的开阀期间部分重叠。换言之，排气阀12在进气阀11开阀期间(即从进气阀开始打 开直至被关闭的一段时间)的某一时间点上开始打开。然后，排气阀12在进气阀11关闭以 后被关闭。
此外，进气阀11和排气阀12相应的升程量被设定为使进气阀11的升程量(各INl 和IN2的最大高度)小于排气阀12在进气冲程中打开的升程量(各EXla和EX2a的最大高 度)。
再看流程图5，接下来将描述当步骤S3的判断结果为“NO (否)”时将要进行的控 制操作。在这种情况下，E⑶40执行判断目前的引擎运行点是否落入图4中第二负载区R2 的控制操作(步骤S4)。当S4步骤的判断结果为“是)，即目前引擎运行点落入第二负载区 R2中时，程序行进至步骤S7。在步骤S7中，ECU 40根据预定的开/闭模式B执行驱动开 闭进气阀11和排气阀12的控制操作。
图7展示进气阀11和排气阀12基于开/闭模式B的各自升程曲线。如图7所示， 在被选择用于第二负载区R2的开/闭模式B中，各汽缸2的一对进气阀11中每一个进气 阀的升程量(IN1、IN2)被设定为大于被选择用于第一负载区Rl的开/闭模式A中的进气 阀11的升程量。具体而言，阀控制单元44向增加升程量的方向驱动CVVL机构15，从而使 一对进气阀11中的每一个进气阀的升程量逐渐变化到图7中箭头线所示的更大值。结果， 从进气口流入汽缸2的新鲜空气量(缸内新鲜空气量)得以增加，流回汽缸2的已燃气体(内 部EGR气体)的量则减少。阀操作的其余部分与开/闭模式A的情形相同。
具体而言，在开/闭模式B中，各进气阀11的升程量随着引擎负载的增加而逐渐 增加。然后，当引擎负载增加至接近第二负载区R2与第三负载区R3交界处的数值时，进气 阀11的升程量(IN1、IN2)最终大于各排气阀12在进气冲程中打开的升程量(EXla、EX2a)， 如图7所示。在此操作过程中，进气阀11的打开时间(开阀启示时间)固定在排气TDC附 近。于是，因进气阀11的升程量变大，所以其峰值升程的位置(峰值升程位置)和闭合时间 逐渐向延迟侧偏移。然后，当升程量达到最大时，进气阀11的闭合时间则延迟至接近进气 BDC (图7中的右侧BDC)的位置处。
在图7所示的实施例中，进气阀11的升程量增加，直到其大于在进气冲程期间被 打开的排气阀12的升程量。但是，进气阀11的升程量的最大值可以被设定为等于在进气 冲程期间被打开的排气阀12的升程量，处于最小。进气阀11的升程量的最大值对应于附 加权利要求的“第二预定值”。
以下将说明当图5中所述的步骤S4的确定为“否”时将被执行的控制操作。在这 种情况下，ECU 40执行确定当前的引擎工作点是否落入第三负载区R3的控制操作，如图4 所示(步骤S5)。当步骤S5的确定为“是”，即，确定当前的引擎工作点落入第三负载区R3， 程序进行到步骤S8。在步骤S8中，ECU 40根据预先确定的开/闭模式C，执行驱动地开闭进气阀11和排气阀12的控制操作。
图8显示根据开/闭模式C的进气阀11和排气阀12的各个升程曲线。如图8所 示，在第三负载区R3中选择的开/闭模式C中，仅设置在每个汽缸2中的一对排气阀12的 第一个排气阀12在进气冲程被打开。具体地，将不能利用阀控制单元44驱动VVL机构16 以在进气冲程期间向下推动第二排气阀12，从而第二排气阀12仅在排气冲程(EX2)打开， 而在进气冲程闭合。
相反地，第一排气阀12在排气冲程和进气冲程期间(EX1、EX2)都被打开。根据减 少在进气冲程期间每个汽缸打开的排气阀12的数量，减小内部EGR，而且缸内新鲜空气量 增多。阀操作的剩余部分与打开/闭合模式B相同。
以下将说明当步骤S5中的确定为“否”时执行的控制操作。在这种情况下，能够 自动确定目前的引擎工作点落入图4的第四负载区R4。然后，在步骤S中，ECU40根据预先 设定的开/闭模式D执行驱动地开闭进气阀11和排气阀12的控制操作。
图9展示根据开/闭模式D的进气阀11和排气阀12的各个升程曲线。如图9所 示，在第四负载区R4选择的开/闭模式D中，在设置与每个汽缸2中的一对排气阀12中抑 制进气冲程期间的阀打开操作。具体地，不能充分地执行通过阀控制单元44驱动VVL机构 16以在进气冲程期间向下推动一对排气阀12。因而，每个汽缸2中的一对排气阀12仅在 排气冲程期间被打开(EX1、EX2)，而在进气冲程期间不打开。根据将进气冲程期间被打开的 排气阀12的数量设定为零，以上述方式，内部EGR量接近零，而且可以充分地确保缸内新鲜 空气量。阀操作的剩余部分与开/闭模式C相同。
(4)功能/效果
如上所述，在上述实施例中，在其中每个汽缸2中都具有一对进气阀11和一对排 气阀12的引擎中，其中在HCCI燃烧模式中进行操作的HCCI区域R被设定在局部负载区中， HCCI区域R被以引擎负载的升序划分成第一至第四负载区Rl至R4，根据图6至9所示的 开/闭模式的对应其中一个，在每个负载区中控制进气阀11和排气阀12。在以上引擎控制 系统中，根据引擎负载能够充分地控制内部EGR量，从而允许HCCI燃烧可以在更宽的引擎 负载范围内进行。
例如，在HCCI区域R中引擎负载最低的第一负载区Rl中，一对排气阀12在进气 冲程期间被打开，每个进气阀11的升程量小于在进气冲程期间被打开的每个排气阀12的 升程量(见图6)，从而能够确保大量高温已燃气体流回到汽缸2中(内部EGR气体)，以相对 地减小汽缸2中的新鲜空气与总共气体量的比例。即使在引擎负载较低的情况下仍然能够 可靠地引起HCCI燃烧，从而燃料喷射量较小。另外，大量内部EGR气体的导入提供了额外 的优势，即能够降低缸内负压，从而有效地降低抽吸损失(pumping loss)。
但是，如果即使引擎负载增大到特定水平之后，大量内部EGR气体的导入仍在继 续，则缸内新鲜空气量就会不足，而且过度地促进空气燃料混合物的自动燃烧，这样会引起 异常的燃烧，例如所谓的提前点燃，即，空气燃料混合物在异常早的时间自己点燃。因此，为 了避免这种情况，在上述实施例中，在相对于第一负载区Rl的高引擎负载侧的引擎负载范 围中(在第二至第四负载范围R2至R4)，通过增大每个进气阀11的升程量和减小进气冲程 期间被打开的排气阀12的数量，根据引擎负载来适当地调节内部EGR气体和缸内新鲜空气 之间的比例。
更具体地，在引擎负载最接近且高于第一负载区Rl的引擎负载的第二负载区R2 中，每个进气阀11的升程量随着引擎负载的增大而增加，从而促进新鲜空气流入汽缸中， 从而逐渐地增大缸内新鲜空气量并且减小内部EGR量。与在第一负载区Rl相比，能够减小缸内温度，从而允许HCCI燃烧以适当的方式连续地进行，同时便于降低抽吸损失。
然后，当引擎负载增大到高于第二负载区R2的引擎负载的第三负载区R3时，在进气冲程期间被打开的排气阀12的数量从两个降为一个(见图8)，从而能够进一步降低内部 EGR量，与第二负载区R2相比降低缸内温度。
然后，当引擎负载增大到在HCCI区域R中具有最高引擎负载的第四负载区R4，在所以的排气阀12中抑制进气冲程期间的阀打开操作，以将在进气冲程期间被打开的排气阀12的数量设定为零(见图9)，从而能够阻止已燃气体(内部EGR)的回流，显著地增大流到汽缸2的新鲜空气量。这样就会具有以下优势，能够充分地确保适于高引擎负载的缸内新鲜空气量，并且抑制缸内温度处于较低水平，从而有效地防止异常燃烧，例如提前点燃。
在上述实施例中，在进气冲程的稍后阶段中驱动在进气冲程期间被打开的排气阀 12，以具有峰值升程，从而在汽缸更可能具有负压的时间排气阀12被大程度地打开。另外， 在排气阀12在进气冲程期间再打开之前且在进气阀12在排气冲程期间被打开然后再一次闭合之后，提供特定延迟时间。这样的优势在于能够充分地防止诸如抽吸的问题。
图10是现实本发明的发明人进行的用于验证上述优势的实验测试的结构。在测试中所用的引擎具有几何压缩比为20且孔*8705的冲程*83.1。引擎在HCCI燃烧模式中工作，在工作中测量新鲜空气充气率(充气效率)CR。在该测量中，维持引擎速度Ne为 lOOOrpm，维持内部气体温度为50摄氏度。
图10的图中的每个标志“实黑菱形”、“实黑矩形”、“实黑三角形”，“实黑圆形”表示当根据图6至9所述的开/闭模式控制进气阀11、排气阀12所获得的新鲜空气充气率 CR的值。具体地，标志“实黑菱形”、标志“实黑矩形”、“实黑三角形”，“实黑圆形”分别表示根据开/闭模式A (图6)、开/闭模式B (图7)、开/闭模式C (图8)，开/闭模式D (图9) 所获得的值。在这些标志之间，用于开关模式B的曲线表示在进气阀11的升程量增大到如图7所示的最大值(S卩，等于或者大于进气冲程期间被打开的排气阀的升程量的值)的情况下所获得的新鲜空气充气率CR的值。
在图10中，水平轴代表作为表示引擎负载(工作)的水平的指数的MEP (平均有效指示压力)。曲线之间在水平轴的方向上的位置差异表示根据引擎负载的燃料喷射量的差异，其中，当曲线位于更靠近图的右端的位置时燃料喷射量变大。
如图10所示，新鲜空气充气率CR以以下方式逐渐增大开/闭模式A、B、C和D。 具体地，新鲜空气充气率CR恰好低于开/闭模式A的20%，而在开/闭模式B中超过30%， 在开/闭模式C中超过50%，在开/闭模式D中大约为100%。用于开/闭模式B的曲线“实黑矩形”表示在进气阀11的升程量增大到最大值的情况下获得的新鲜空气充气率CR的值， 如上所述。因而，当升程量小于最大值时，新鲜空气充气率的值明显小于“实黑矩形”，接近用于开/闭模式A的曲线“实黑菱形”的值。
排除新鲜空气区域之后的图中的灰色区域表示导入到汽缸2中的内部EGR气体。 相比与新鲜空气，内部EGR气体率(内部EGR比)以以下方式逐渐减小开/闭模式A、B、C 和D。表示内部ERG率的灰色区域的上边缘向左下方倾斜，因为在内部EGR量变大时气体密度减小。
根据以上的检测结果清晰可见，当用于进气、排气阀11、12的开/闭模式随着由图中的箭头虚线所表示的引擎负载按照顺序(模式A、B、C、D)增大而改变时(B卩，当进行与上述实施例相同的控制操作时)，缸内新鲜空气量能够随着引擎负载的增大而逐渐地增多，同时减低内部EGR量。具体地，在开/闭模式A中，内部EGR气体被最大程度地导入以提高缸内温度。然后，当引擎负载从该状态增大时，开/闭模式根据引擎负载而转化为B、C和D， 从而内部EGR量能够被降低从而抑制缸内温度，同时逐渐地增大缸内新鲜空气量。
图11显示用于证实当引擎在如图10相同的条件下工作时燃烧状态所进行的实验测试的结果，其中，竖直轴的燃烧重心的位置代表燃烧了 50%的燃料量(50%MB )的时间的曲柄角。根据图11，证实在开/闭模式A、B、C、D的任何情况下燃烧重心的位置通常落入在相对于压缩TDC (O度CA)的延迟侧(retard side)的适当范围P。结果,证实随着引擎负载的增大，HCCI燃烧能够通过转变开/闭模式A、B、C、D以适当的方式连续地进行，而不论引擎负载。
虽然利用具有几何压缩比20的高压缩引擎可以获得上述测试结果，但是利用具有高于特定水平的几何压缩比的引擎也可以获得相同的结构。但是，鉴于有限利用上述实施例的特征，即，利用用于在进气冲程期间被打开排气阀14以进行内部EGR(引起已燃气体流回汽缸内的操作)的机构，可以将几何压缩比设定为15以上。
例如，在排气冲程的中途点和进气冲程的中途点(所谓的“负重叠周期”)之间，通过设置进气阀11和排气阀12都闭合的时间周期同样能够实现将已燃气体导入汽缸2内的操作，因此，提出一种通过将已燃气体保留在汽缸2中在负压重叠周期中提高缸内温度的技术，从而增强气体燃料混合物的自动燃烧。但是，如果进气阀11和排气阀12从排气冲程的中途点闭合，则保留在汽缸2中的高温已燃气体被压缩并且其温度进一步升高，从而大量热量向外释放(即，冷却损失增大)，这样就会抵消随后的排气TDC周围的缸内温度的升高效果。
当引擎具有更高的压缩比时这种风险增大。更具体地，当借助于负压重叠周期将已燃气体导入汽缸2的操作定义为“NV0 (负阀-重叠)型EGR”，通过在进气冲程期间被打开排气阀12而将已燃气体导入汽缸2内的操作定义为“EVR0 (排气阀重新打开)型EGR”， 根据发明人的实验，可以证实在内部EGR气体被确保在每个类型的情况下，在NVO-型EGR 的缸内温度的升量低于EVRO-型EGR的，而且当压缩比变大时，缸内温度的升量的减小率增大。例如，在特定条件下根据压缩TDC的缸内温度比较NVO-型EGR和EVRO-型EGR之间的实验测试中，在具有几何压缩比15的引擎中类型之间的缸内温度的差为20摄氏度，在具有几何压缩比20的引擎中缸内温度显著地增大到大雨50摄氏度。另一方面，在具有几何压缩比10的引擎中，观察不到缸内温度的显著差异。
鉴于上述结构，与NVO-型EGR相比，EVRO-型EGR能够抑制冷却损失至更低的水平，燃烧性和效率都具有明显的优势。另外，EVRO-型EGR的以上优势在具有几何压缩比15 以上的引擎中更加明显，当几何压缩比大于15时会增大这种优势或者优越性。
但是，当几何压缩比增大时，从实际角度来说具有一些局限。具体地，当几何压缩比增大到超过了必须，则结果效果将会逐渐减小。考虑到这些，几何压缩比优选地设定为不小于22。
因此，在具有几何压缩比15-20的引擎中，进行EVRO-型EGR，根据取决于引擎负载 的开/闭模式A至D控制进气阀11和排气阀12。能够在宽的引擎负载范围内适当地进行 高效的HCCI燃烧，同时充分地利用EVRO-型EGR。
(5)修改例/改变
在上述实施例中，在进行HCCI燃烧的HCCI区域R的最小引擎负载的第一负载区 Rl中，在相对低的升程中，选择图6所示的开/闭模式，以打开设置在每个汽缸中的一对进 气阀11，并且在进气冲程期间被打开一对排气阀12。另外，第一负载区Rl可以进一步划分 为两个子区域，在两个子区域的低引擎负载侧的一个子区域在进气冲程呢个期间被打开的 进气阀11的数量可能降为一个。具体地，当第一负载区Rl的两个子区域的低引擎负载侧 的一个子区域定义为“第一低负载区”，高引擎负载侧上的另一个子区域定义为“第二低负 载区”，在第一低负载区中在进气冲程期间被打开的进气阀11的数量被设定为一个，在第二 低负载区中在进气冲程打开的进气阀11的数量被设定为两个。结果，仅在第一低负载区中 进气冲程期间被打开的进气阀11的数量被设定为一个，在引擎负载高于第一低负载区的 HCCI区域的整个剩余部分(第二低负载区和第二、第三和第四负载区R2、R3、R4)中设定为 两个。能够在靠近无引擎负载的极度低的引擎负载范围中，例如在第一低负载区中，进一步 降低缸内新鲜空气量，以进一步增大内部EGR比。
在上述实施例中，在HCCI区域R中具有第二小的引擎负载的第二负载区R2中，进 气阀11的升程量随着引擎负载的增大而逐渐增大，从而当在第二负载区R2中的引擎负载 最大程度地增大时，可以获得图7所示的IN1、IN2表示的升程曲线。另外，第二负载区R2 可以进一步朝着高负载侧扩大，并且与图7相比，进气阀11的升程量进一步增大，以相对于 进气BDC更大程度地延迟进气阀11的闭合时间。因而。基本压缩的打开时间被延迟，从而 引擎有效压缩比的减小。能够从延迟进气阀11的闭合时间之前的状态降低缸内温度，以获 得与内部EGR量减小的状态相同的效果。
在上述实施例中，一对进气阀11和一对排气阀12被设置在每个汽缸2中。但是， 每个进气阀11和每个排气阀12的数量不限于两个，进气阀11的数量和排气阀12的数量 的至少一个可以被设定成每个汽缸为一个。例如，在排气阀12的数量被设定成每个汽缸为 一个的情况下，在每个第一和第二负载区R1、R2 (开/闭模式A、B)上在进气冲程期间可以 打开一个排气阀12，当引擎负载增大到超过第二负载区R2时，排气阀12的阀打开操作可 以被抑制，从而将在进气冲程期间被打开的排气阀12的数量设定为零(开/闭模式D)。因 而，在排气阀12的数量被设定成每个汽缸一个时，开/闭模式的数量至少为三。
另外，进气阀11的数量和排气阀12的数量中的至少一个可以被设定成每个汽缸 三个以上。例如，在排气阀12的数量被设定成每个汽缸三个时，在进气冲程期间被打开的 排气阀12的数量可以随着引擎负载的增加以3、2、1、0的顺序减少。这样能够更精确地调 节缸内新鲜空气量和内部EGR量。
(6)概述
以下降根据上述实施例说明本发明所公开的特征和效果。本发明的引擎控制系统 在设计上允许在HCCI区域中进行均质混合压缩点火燃烧，该HCCI区域为至少包括引擎的 局部负载范围的引擎工作区域。引擎控制系统包括可变升程机构，该可变升程机构适于可 改变地设定进气阀的升程量；切换机构，该切换机构适于能够在允许排气冲程和进气冲程期间排气阀都被打开，以及仅在排气冲程期间排气阀被打开之间进行切换；和阀控制器，该阀控制器适用驱动可变升程机构和切换机构以控制进气阀和排气阀的各个开闭操作。在引擎控制系统中，HCCI区域被划分成多个负载区，低负载区，和引擎负载高于在低负载区的中负载区。阀控制器可被操作在HCCI区域的低负载区中，将进气阀的升程量设定为第一预定值，并且允许排气阀在晚于进气阀的打开时间的给定时间在进气冲程期间被打开的排气阀，在HCCI区域的中负载区中，随着引擎负载的增大，逐渐增大进气阀的升程量，直到达到大于第一预定值的第二预定值。
在本发明的引擎控制系统中，在HCCI区域的低负载区中，排气阀在进气冲程期间被打开，进气阀的升程量被设定为相对较小的值(第一预定值)，从而能够使得排出的已燃气体大量再一次流回到汽缸内。因而，缸内温度显著地增大，从而产生空气燃料混合物更容易自动燃烧的环境。这样即使在引擎负载较低的情况下能够可靠地促进HCCI燃烧，从而燃料喷射量很小。
另外，在高于低负载区的引擎负载区中(在中负载区中)，随着引擎负载的增大进气阀的升程量增大，从而能够根据引擎负载适当地调节汽缸中的已燃气体和新鲜空气之间的比例，并且即使在引擎负载增大到特定水平的情况下仍然能够连续地进行HCCI燃烧。
至于进气阀的升程量的控制目标值(第一和第二预定值)，第一预定值可以被设定为小于在进气冲程期间被打开的排气阀的升程量，第二预定值可以被设定为等于或者大于在进气冲程期间被打开的排气阀的升程量。
HCCI区域可以包括低负载区、中负载区，和引擎负载大于中负载区的高负载区。 在这种情况下，优选地阀控制器可被操作成，在高负载区中，抑制进气冲程期间排气阀被打开，从而将进气冲程期间排气阀的数量设定为零。
根据该特征，在HCCI区域的的高负载区中，在进气冲程期间被打开的排气阀的数量被设定为零，以阻止已燃气体回流，从而能够确保适于高引擎负载的缸内新鲜空气的充足量，并且抑制缸内温度达到较低水平，以有效防止非正常燃烧，例如提前燃烧。
更具体地，在上述引擎控制系统中，引擎的每个汽缸具有多个排气阀，HCCI区域的中负载区包括第一中负载区 ，和引擎负载高于第一中负载区的第二中负载区，其中，阀控制器可操作成在HCCI区域的低负载区中，允许所有的排气阀在进气冲程期间被打开，在 HCCI区域的第一中负载区中，随着引擎负载的增大进气阀的升程量逐渐地增大；在!101区域的第二中负载区中，抑制部分排气阀在进气冲程期间被打开，从而减少在进气冲程期间被打开的排气阀的书来能够；在1101区域的高负载区中，抑制所有的排气阀在进气冲程期间被打开，从而将在进气冲程期间被打开的排气阀的数量设定为零。
根据这种特征，为每个汽缸设置多个排气阀，在低负载区中，在进气冲程期间被打开的排气阀的数量被设定成排气阀的总数。随着引擎负载的增大该数量逐渐增大，最终在高负载区中设为零。这样的优势在于们能够根据引擎负载更精确地控制导入到汽缸内的已燃气体的量。
优选地，在本发明的引擎控制系统中，排气阀被设计成当在进气冲程期间进气阀被打开时，其的峰值升程的位置位于进气冲程的较晚的阶段。
根据这种特征，当汽缸更可能具有负压的时间，排气阀被大程度地打开。这样能够有效地将已燃气体再一次导入汽缸内。
在引擎的每个汽缸具有多个进气阀的情况下，引擎控制系统可以被构造成HCCI 区域的低负载区包括第一低负载区和引擎负载高于第一低负载区的第二低负载区，其中， 阀控制器被可操作成在第一低负载区中，将在进气冲程期间被打开的进气阀的数量设定 为一，在第二低负载区中并且在引擎负载高于第二低负载区的HCCI区域的剩余部分中，将 在进气冲程期间被打开的进气阀的数量增大到两个以上。
根据这种特征，在进气冲程期间被打开的进气阀的数量在极度小的引擎负载范围 中减小，诸如第一低负载区。这样就能够进一步减少缸内新鲜空气量，从而在极度低的引擎 负载范围内增大内部EGR。
优选地，在本发明的引擎控制系统中，引擎的几何压缩比为15-20。
当本发明的引擎控制系统用于具有上述值的相对高的几何压缩比的引擎中时，能 够在宽的引擎负载范围中适当地进行高效的HCCI燃烧，同时充分地利用在进气冲程期间 被打开排气阀的机构的优势，以将已燃气体导入汽缸(所谓的“排气阀再打开型EGR”)。
本申请基于2010年3月31日向日本专利厅提交的日本专利申请 No. 2010-082552，其所有内容通过引用而结合在本文中。
虽然通过实例以及附图充分地说明了本发明，但是应该理解，各种修改和改变对 于所属技术领域的人来说是显而易见的。因此，除非这些修改和改变背离了本发明的范围， 则它们都包含于本发明中
权利要求
1.一种引擎控制系统，所述引擎控制系统设计上允许均质混合压缩点火燃烧在HCCI区域中进行，所述HCCI区域限定为至少包含引擎的局部负载范围的引擎工作区域，其特征在于，包含可变升程机构，所述可变升程机构适于可变地设定进气阀的升程量；切换机构，所述切换机构适于能够在允许排气冲程和进气冲程期间排气阀都被打开和允许仅在所述排气冲程期间所述排气阀被打开之间进行切换；和阀控制器，所述阀控制器适于驱动所述可变升程机构和所述切换机构，以控制所述进气阀和所述排气阀各自的开/闭操作；其中，所述HCCI区域被划分成多个负载区，包括低负载区和中负载区，所述中负载区中的引擎负载高于所述低负载区中的所述引擎负载中负载区；其中，所述阀控制器能够操作为在所述HCCI区域的所述低负载区中，将所述进气阀的升程量设定为第一预定值，并且允许所述排气阀在所述进气冲程期间在晚于所述进气阀的打开时间的给定时间开始打开；并且在所述HCCI区域的所述中负载区中，随着所述引擎负载的增加，逐渐增大所述进气阀的升程量，直到所述进气阀的升程量达到第二预定值，所述第二预定值大于所述第一预定值。
2.如权利要求1所述的引擎控制系统，其特征在于，所述第一预定值被设定为小于在所述进气冲程期间打开的所述排气阀的升程量；并且所述第二预定值被设定为等于或者大于在所述进气冲程期间被打开的所述排气阀的升程量。
3.如权利要求1或2所述的引擎控制系统，其特征在于，所述HCCI区域包括所述低负载区、所述中负载区和高负载区，所述高负载区中的所述引擎负载高于所述中负载区中的所述引擎负载；并且所述阀控制器能够操作为在所述HCCI区域的所述高负载区中，抑制所述排气阀在所述进气冲程期间被打开，从而将所述进气冲程期间被打开的所述排气阀的数量设定为零。
4.如权利要求3所述的引擎控制系统，其特征在于，所述引擎的每个汽缸具有多个所述排气阀；所述HCCI区域的所述中负载区包括第一中负载区和第二中负载区，所述第二中负载区中的所述引擎负载高于所述第一中负载区中的所述引擎负载；并且所述阀控制器能够操作为在所述HCCI区域的所述低负载区中，允许所有的所述排气阀在所述进气冲程期间被打开；在所述HCCI区域的所述第一中负载区中，随着所述引擎负载的增大，逐渐地增大所述进气阀的所述升程量；在所述HCCI区域的所述第二中负载区中，抑制部分的所述排气阀在所述进气冲程期间被打开，从而减少在所述进气冲程期间被打开的所述进气阀的数量；和在所述HCCI区域的所述高负载区中，抑制所有的所述排气阀在所述进气冲程期间被打开，从而将所述进气冲程期间被打开的所述排气阀的数量设定为零。
5.如权利要求1至4中任一项所述的引擎控制系统，其特征在于，所述排气阀被设计成当所述排气阀在所述进气冲程期间被打开时，所述排气阀的峰值升程的位置位于所述进气冲程的较晚阶段。
6.如权利要求1至5中任一项所述的引擎控制系统，其特征在于，所述引擎的每个汽缸具有多个所述进气阀；所述HCCI区域的所述低负载区包括第一低负载区和第二低负载区，所述第二负载区中的所述引擎负载高于所述第一低负载区中的所述引擎负载；并且所述阀控制器能够操作为在所述第一低负载区中，将在所述进气冲程期间被打开的所述进气阀的数量设定为一；并且，在所述第二低负载区和所述HCCI区域中所述引擎负载高于所述第二低负载区的引擎负载的剩余部分中，将在所述进气冲程期间被打开的所述进气阀的数量增加至两个以上。
7.如权利要求1至6中任一项所述的引擎控制系统，其特征在于，所述引擎的几何压缩比被设定在15至22的范围中。
全文摘要
公开一种引擎控制系统，其在设计上允许均质混合压缩点火燃烧在HCCI区域中进行，该HCCI区域为至少包含引擎的局部负载范围的引擎工作区域。在HCCI区域(R)的低负载区(R1)中，进气阀的升程量被设定为第一预定值，并且允许排气阀(12)在晚于进气阀(11)的打开时间的给定时间在进气冲程期间开始打开。另外，在HCCI区域的中负载区中，随着引擎负载的增加，逐渐增大进气阀的升程量，直到达到高于第一预定值的第二预定值。该引擎控制系统能够根据引擎负载适当地控制将被导入到汽缸内的已燃气体量，从而允许HCCI燃烧在更宽的引擎负载范围中适当地进行。
文档编号F02D41/04GK103026032SQ20118001411
公开日2013年4月3日 申请日期2011年3月30日 优先权日2010年3月31日
发明者长津和弘, 日高匡聪, 神长隆史, 山川正尚 申请人:马自达汽车株式会社