火花点火式发动机的制作方法_5

文档序号:8287532阅读:来源:国知局
,当发动机I的工作状态处于高负荷的SI模式时,气缸18内的温度上升,废气温度也上升。因此,特别是在从高负荷的SI模式往低负荷的Cl模式切换时,容易发生过早点火。在图8的控制例中,持续进行了两个循环的过渡模式。这一作法对于在从SI模式往Cl模式切换时可靠地避免过早点火发生来说是有效的。
[0140]这里,过渡模式是通过使气缸18内的EGR率比Cl模式低来使气缸18内的温度降低而避免发生过早点火的模式。但是,如上所述,特别是在高负荷的SI模式下,气缸18内的温度上升,而且,当气缸18的壁面温度较高时,也有可能无法在过渡模式下避免发生过早点火。在这样的情况下,如图8中以虚线所示那样,PCMlO也可以将利用喷射器67喷射燃料的喷射时刻延后到压缩冲程中期以后。也就是说,PCMlO也可以在过渡模式下进行延迟喷射。就延迟喷射来说,燃料的喷射时刻较晚,而且能够使混合气的可反应时间缩短。其结果是,能够有效地避免过渡模式下的过早点火。PCMlO也可以根据例如各种参数来推测气缸18内的温度状态,并根据该推测结果来决定要将喷射器67喷射燃料的时刻设定为从进气冲程到压缩冲程初期、或者是从压缩冲程中期以后。
[0141]这样的延迟喷射不局限于在过渡模式下执行。如图8中以点划线所示那样,PCMlO也可以在发动机I切换到了 Cl模式的第四循环以后,根据需要进行延迟喷射。也就是说,当不启动排气侧的VVL71来将内部EGR气体引入气缸18内,就无法确保点火性时,PCMlO使发动机I从过渡模式转移到Cl模式,另一方面,当在Cl模式下有可能发生过早点火时,PCMlO使喷射器67执行延迟喷射。通过这样,实现了:既能够更可靠地避免发动机I从SI模式往Cl模式切换时的燃烧噪音,又能够稳定地进行压缩点火燃烧。需要说明的是,在如图7所示那样从低负荷的SI模式往低负荷的Cl模式切换时,PCMlO也可以在过渡模式或Cl模式下,根据需要执行延迟喷射。
[0142]接着,对于前述的过渡控制,参照图9说明PCMlO执行的控制流程。图9的流程是从空气过剩率λ = I的SI模式的状态开始的。
[0143]在开始后的步骤S91中,PCMlO读入各种参数(例如水温、外部空气温度、发动机负荷、发动机转速、燃料的喷射时刻、燃料压力、点火时刻、进气阀的开闭时刻、以及排气阀的开闭时刻等),并且掌握发动机I的工作状态。在步骤S92中,PCMlO对发动机I是否要从SI模式切换到Cl模式进行判断。不往Cl模式切换时(也就是说“否”时),反复进行步骤S91和S92,相对于此,要往Cl模式切换时(也就是说“是”时),流程移向步骤S93。具体而言,当发动机I的工作状态从高负荷往低负荷改变时、当发动机I从冷机状态改变成为热机状态时、当发动机I的工作状态从怠速状态改变成为怠速状态以外的低负荷工作状态时、以及当发动机I的工作状态从自燃料切断回复后暂时地进行SI模式的状态转移到了正常的Cl模式时,在步骤S92中判断为“是”。从流程开始到步骤S92为止的部分与图7和图8中所示的时序图的第一循环相对应。
[0144]在步骤S93中,PCMlO对是否向气缸18内引入了外部EGR气体进行判断。当判断为向气缸18内引入了外部EGR气体时,流程移向步骤S94。在步骤S94中,PCMlO使EGR阀511和/或EGR冷却器旁路阀531都完全关闭。当判断为未向气缸18内引入外部EGR气体时,流程从步骤S93移向步骤S95。
[0145]在步骤S95中,PCMlO将进气侧的VVL73从大升程凸轮切换为小升程凸轮。在接着进行的步骤S96中,PCMlO对是否完成了进气侧VVL71的凸轮切换进行判断。当判断为还没完成凸轮切换时(也就是说“否”时),继续执行步骤S95,相对于此,当判断为完成了凸轮切换时(也就是说“是”时),流程移向步骤S97。需要说明的是,凸轮切换是瞬间地进行的。在步骤S97中,PCMlO使火花塞25不工作,通过这样来使发动机I从SI模式往Cl模式切换。
[0146]在接着进行的步骤S98中,PCMlO对缸内状态是否已成为规定的状态、换句话说对废气温度是否已降低至希望的水平进行判断。该步骤的判断例如可以根据废气温度来进行,该废气温度是PCMlO根据各种参数推测得到的。当步骤S98中的判断结果为“否”时,继续执行步骤S98,而当判断结果成为“是”,流程就移向步骤S99。步骤S93?S98与图7中所示的时序图的第二循环、以及图8中所示的时序图的第二和第三循环分别对应,并且相当于过渡模式。因此,步骤S98的判断是用于决定要执行过渡模式的循环数的判断。也就是说,在图7的控制例中,只在第二循环这一个循环执行了过渡模式,但PCMlO也可以是根据废气温度将过渡模式持续执行多个循环。此外,在图8的控制例中,只在第二循环和第三循环这两个循环中执行了过渡模式,但是PCMlO也可以根据废气温度来将过渡模式继续地执行三个循环以上,或者将过渡模式只执行一个循环。
[0147]需要说明的是,在步骤S98中,PCMlO根据推测到的废气温度来决定要执行过渡模式的循环数,但也可以是:根据从SI模式往Cl模式切换前后的发动机I的工作状态等,预先设定好执行过渡模式的循环数并储存在PCM1中,并且在步骤S98中,PCMlO将过渡模式持续地进行设定好的循环数。
[0148]在步骤S98以后的步骤S99中,PCMlO启动排气侧的VVL71,开始让排气阀22打开两次。该步骤与图7中的第三循环、以及图8中的第四循环相对应。就这样,发动机I从SI模式往Cl模式切换。
[0149](对阀进行的控制的细节)
[0150]接着,参照图10说明从SI模式往Cl模式切换时对进气阀21和排气阀22进行的控制的细节。在图7或图8中所示的时序图的第一循环中,也就是说在SI模式下,如图10中以点划线所示例那样,排气阀22在排气冲程中打开,并且如图10中以虚线所示例那样,进气阀21在进气冲程中打开。也就是说,排气侧的VVL71在正常模式下工作,进气侧的VVL73以大升程凸轮进行工作。这与第一阀动作相对应。
[0151]过渡模式时(也就是说图7中的第二循环和图8中的第二循环、第三循环),排气阀22维持在以点划线所示的升程特性。另一方面,如以细实线所示例那样,与第一阀动作相比,进气阀21的开阀期间变短。因此,在过渡模式下,与在SI模式下时同样地,排气阀22在排气冲程中打开,进气阀21在进气冲程中打开。但是,从SI模式往过渡模式转移时,排气侧的VVL71不切换,只有进气侧的VVL73从大升程凸轮往小升程凸轮切换。通过进气侧的凸轮的切换,能够瞬间地改变进气阀21的升程特性。这与第二阀动作相对应。
[0152]在相当于Cl模式的图7中的第三循环和图8中的第四循环中,排气阀22具有在图10中以粗实线所示的打开两次这样的升程特性。另一方面,进气阀21维持在由细实线所示的升程特性。也就是说,从过渡模式往Cl模式转移时,进气侧的VVL73不切换,只有排气侧的VVL71切换。这与第三阀动作相对应。第三阀动作是这样的动作,即:在第二阀动作的基础上,还使排气阀22在比第二阀动作中的排气阀22的关闭时刻晚的时刻成为打开了的状态。
[0153]如上所述,具备进气侧的VVL73和排气侧的VVL71的结构有利于在从SI模式经由过渡模式到达Cl模式这样的切换控制中,提高切换控制的响应性,使从SI模式往Cl模式的切换顺利地进行。
[0154]需要说明的是,排气阀22打开两次这一动作除了可以采用在图10中所示例的升程特性以外,还可以采用如图11、图12所示的升程特性。在图10中以粗实线所示例的排气阀22具有下述的升程特性,即:排气阀22的升程量从排气冲程中的最大升程开始逐渐减少后,在进气冲程中,排气阀22的升程量再次增加。也就是说,该升程特性是这样的特性,即:相对于曲轴角的进行排列有两个由排气阀22的升程曲线形成的峰。换句话说,在该排气阀22的升程特性下,与在图10中以点划线所示的、在SI模式下的排气阀22的升程特性相比,排气阀22在比SI模式下的关阀时刻晚的时刻成为打开了的状态。
[0155]在图11中所示例的升程特性是这样的特性,即:排气阀22的升程量从排气冲程中的最大升程开始逐渐减少而排气阀22成为规定开度后,排气阀22维持在该开度,直到进气冲程中的规定时刻为止。也就是说,该升程特性是这样特性,即:尽管排气阀22的升程曲线的峰实质上为一个,但是峰底随着曲轴角的进行而延伸。此外,虽然省略图示,但也可以是:排气阀22的升程量从排气冲程中的最大升程开始逐渐减少而排气阀22成为规定开度后,不使升程量的减少率为零,而是使减少率成为更小的值,从而边缩小排气阀22的开度,边延长该排气阀22的开阀期间。在图11中所示例的升程特性下,排气阀22也在比SI模式下的关闭时刻晚的时刻成为打开了的状态。
[0156]图10和图11中所示的排气阀22的升程特性是这样的特性,即:在排气上死点附近不将排气阀22关闭。相对于此,也可以如图12所示,当排气阀22打开两次时,在排气上死点附近暂时将排气阀22关闭。在该升程特性下,排气阀22也在比SI模式下的关闭时刻晚的时刻成为打开了的状态。
[0157]在前述控制例中,PCMlO在Cl模式下让排气阀22打开两次。需要说明的是,如上所述,发动机I也可以采用让进气阀21打开两次的结构来取代让排气阀22打开两次的结构。图13示出与进气阀21打开两次相关的升程特性之例。相对于图10中所示例的排气阀22打开两次,进气阀21打开两次的情况下,只要设定为以排气上死点为基准而线对称那样的升程特性即可。此外,从SI模式往Cl模式切换时的阀控制,只要与让排气阀22打开两次的控制例为相反地顺序即可。
[0158]也就是说,在相当于SI模式的循环中,如在图13中以点划线所示例那样,排气阀22在排气冲程中打开,并且如在图13中以虚线所示例那样,进气阀21在进气冲程中打开。这与第一阀动作相对应。进气侧的VVL73处于正常模式,排气侧的VVL71处于大升程的模式。
[0159]在相当于过渡模式的循环中,进气阀21维持在以虚线表示的升程特性,另一方面,如以粗实线所示例那样,与第一阀动作相比,排气阀22的开阀期间变短。也就是说,从SI模式往过渡模式转移时,进气侧的VVL73不切换,只有排气侧的VVL71切换。这与第二阀动作相对应。
[0160]在相当于Cl模式的循环中,进气阀21成为在图10中以细实线所示的打开两次的升程特性。另一方面,排气阀22维持在粗实线的升程特性。也就是说,从过渡模式往Cl模式转移时,排气侧的VVL71不切换,只有进气侧的VVL73切换。就这样,在Cl模式下,进气阀21在比图13中以虚线所示的SI模式时的进气阀21的打开时刻早的时刻成为打开了的状态。这与第三阀动作相对应。
[0161]需要说明的是,进气阀21打开两次这一动作不局限于在图13中所示的升程特性。例如可以是使图11中所示的升程特性以排气上死点为基准呈线对称状的升程特性,或者是使图12中所示的升程特性以排气上死点为基准呈线对称状的升程特性,但省略了图示。
[0162]如以上说明那样,在例如图4中以箭头(a)所示那样从SI模式往Cl模式切换时,该发动机I在SI模式和Cl模式之间执行EGR率相对较低的过渡模式。通过这样,能够避免从SI模式往Cl模式切换时的过早点火,能够避免发生燃烧噪音。需要说明的是,在发动机I的负荷实质上不改变的状况下从SI模式往Cl模式切换时,也在SI模式和Cl模式之间执行过渡模式。
[0163]相对于此,例如在图4中以箭头(b)所示那样,伴随着发动机I的负荷上升而发动机I从Cl模式往SI模式切换时,不会有燃烧噪音的问题发生。因此,为了迅速地完成模式的切换,在从Cl模式往SI模式切换时,该发动机I不在Cl模式和SI模式之间执行过渡模式。具体而言,在图7中所示的时序图中,当发动机I从Cl模式往SI模式切换时,发动机I从第三循环往第一循环转移而不进行第二循环。同样地,在图8所示的时序图中,当发动机I从Cl模式往SI模式切换时,发动机I从第四循环往第一循环转移而不进行第二循环和第三循环。这样一来,对驾驶者的加速要求的响应性提高。
[0164](发动机的其它结构)
[0165]需要说明的是,在图2所示的结构中,进气阀21的气门传动机构构成为包括用于对大升程凸轮与小升程凸轮进行切换的VVL73。不同于此,如图14所示,也可以是进气阀21的气门传动机构构成为包括能够连续地改变该进气阀21的升程量的可变气门升程机构(CVVL (Continuously Variable Valve Lift)) 74,由该 CVVL74 来取代 VVL。CVVL74 能够适当地采用公知的各种构造,其详细构造省略不画出来。利用VVT72和CVVL74,能够分别连续地改变进气阀21的打开时刻和关闭时刻、以及升程量(和开阀期间)。
[0166]图15、图16分别示出、在进气阀21的气门传动机构包括CVVL74这样的结构下,从SI模式往Cl模式切换时的控制例。其中,图15的时序图与从未引入外部EGR气体的SI模式往Cl模式的切换相关,这与图7相对应。图16的时序图与从未引入外部EGR气体的SI模式往Cl模式的切换相关,这与图8相对应。
[0167]首先,图15中最左侧的第一循环与图7中的第一循环实质上相同。也就是说,发动机I在SI模式下工作。喷射器67在从进气冲程到压缩冲程初期这一期间内执行燃料喷射,火花塞25在压缩上死点附近执行火花点火。混合气的A/F为理论空燃比(λ ~ I)。
[0168]为了使新气量成为与燃料喷射量匹配的量,进气侧的CVVL74用较小升程的凸轮驱动进气阀21,并且VVT72将进气阀21的关闭时刻设定在进气下死点前的较早的时刻。这样一来,进气阀21较早关闭,引入气缸18内的新气量减少。在图15的控制例中,PCMlO在第一循环中使节气阀36成为开度减小的状态。但是,为了向Cl模式切换这一动作做准备,PCMlO向完全打开的方向逐渐打开节气阀36。PCMlO还将EGR阀511和/或EGR冷却器旁路阀531关闭,并且将排气侧的VVL71关闭。这样一来,外部EGR气体和内部EGR气体都不会被引入气缸18内。
[0169]接着进行的第二循环相当于即将要从SI模式往Cl模式切换之前的循环。在该第二循环中,为了在切换到Cl模式后执行排气阀22打开两次这一动作做准备,PCMlO使VVT72工作,让进气阀21的关闭时刻延迟。PCMlO还让节气阀36的打开动作继续进行。这样一来,引入气缸18内的新气量较第一循环增加。在第二循环中,PCMlO使燃料喷射量增加。混合气的A/F维持在理论空燃比。这样一来,就能够使用三效催化剂,能够避免废气排放性能恶化。
[0170]在第二循环中,PCMlO使喷射器67执行高压延迟喷射。喷射器67在压缩上死点附近喷射燃料。并且,PCMlO使火花塞25在压缩上死点以后的时刻执行火花点火。像这样使点火时刻延迟而让燃烧期间延迟,从而使发动机I的负荷在第一循环到第二循环间为等负荷(等扭矩)。需要说明的是,通过使燃烧期间延迟,废气(已燃气体)的温度有可能进一步上升(也就是说,成为超高温已燃气体)。
[0171]第三循环是与从SI模式往Cl模式切换时的过渡模式相对应的循环。PCMlO使火花塞25不工作来进行压缩点火燃烧。PCMlO将节气阀的开度设定为完全打开。另一方
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