面，进气阀21和排气阀22的升程特性与第二循环相同。也就是说，PCMlO使排气侧的VVL71维持在关闭状态。这样一来，由第二循环的火花点火燃烧所产生的高温已燃气体实质上不会被引入气缸18内。其结果是，气缸18内的温度变得较低。需要说明的是，也可以是在第三循环中，PCMlO边使排气侧的VVL71启动，边使内部EGR气体量低于在Cl模式下设定好的内部EGR气体量。
[0172]在第三循环中，如在Cl模式下预先设定好那样，PCMlO在从进气冲程到压缩冲程初期这一期间内使喷射器67向气缸18内喷射燃料。由于气缸18内的温度较低，因此得以回避过早点火，气缸18内的均匀混合气在压缩上死点附近压缩点火并燃烧。由于第二循环中的已燃气体的温度较高，因此残留在第三循环的气缸18内的残留气体的温度变高。其结果是，虽然不让排气阀22打开两次，但也能够避免气缸18内的温度过度降低。因此，均匀的混合气在压缩上死点附近可靠地压缩点火并稳定地燃烧。需要说明的是，由于第三循环的燃烧为压缩点火燃烧，并且工作气体燃料比G/F处于较大的状态，因此燃烧气体的温度降低。
[0173]第四循环相当于过渡模式结束后的Cl模式。该循环与图7中的第四循环实质上相同。也就是说，像在正常的Cl模式下设定好的那样，PCMlO使排气侧的VVL71启动。这样一来，由第三循环的压缩点火燃烧所产生的已燃气体的一部分被引入气缸18内。如上所述，由于该已燃气体的温度较低，气缸18内的温度会降低。在第四循环中，PCMlO将燃料喷射时刻设定在从进气冲程期间到压缩冲程初期这一期间内。这样，得以避免过早点火，气缸18内的均匀混合气在压缩上死点附近压缩点火。需要说明的是，如上所述，PCMlO也可以在过渡模式或Cl模式下进行延迟喷射。
[0174]接着，在图16的时序图中最左侧的第一循环中，发动机I在引入了外部EGR气体的状态并且在SI模式下工作。混合气的空燃比为理论空燃比(λ ~ I)。PCMlO使喷射器67执行延迟喷射。为了使新气量成为与燃料喷射量匹配的量，进气阀21的CVVL74用较小升程的凸轮驱动进气阀21。VVT72使进气阀21在进气下死点前的较早的时刻关闭。PCMlO使节气阀36成为开度减小的状态。并且，PCMlO通过EGR通路50将外部EGR气体引入了气缸18内。排气阀22的VVL71为关闭状态。
[0175]第二循环与图15的时序图中的第二循环相同。PCMlO继续执行SI模式，并且为排气阀22打开两次做准备而将进气阀21的关闭时刻改变为延迟关闭。伴随着改变为该延迟关闭，引入气缸18内的新气量增加。为了与新气量的增加相对应，PCMlO使燃料喷射量增加。这样一来，在第二循环中，混合气的A/F也成为理论空燃比。喷射器67通过延迟喷射的方式向气缸18内喷射燃料。
[0176]第三循环相当于从SI模式往Cl模式切换时的循环，并且与过渡模式相对应。PCMlO使火花塞25停止工作，并且将EGR阀511和EGR冷却器旁路阀531都关闭。但是，残留在EGR通路50内的废气的一部分会被引入气缸18内。
[0177]PCMlO还使由喷射器67喷射的喷射量减少到与第一循环大致相同。其结果是，第三循环中的混合气的A/F变得比理论空燃比大。需要说明的是，喷射器67只要在从进气冲程到压缩冲程初期这一期间内向气缸18内喷射燃料即可。如上所述，当气缸18内的温度较高而有可能发生过早点火时，PCMlO可以将燃料的喷射时刻延迟到压缩冲程后期以后。这样一来，在第三循环中，空燃比大于第一循环和第二循环的均匀混合气进行压缩点火燃烧。由此，废气温度降低。但是，如上所述，虽然PCMlO将EGR阀511和EGR冷却器旁路阀531都关闭，但是在第三循环中，一部分高温已燃气体被引入气缸18内。其结果是，废气温度不会充分地降低。因此，在图16的控制例中，在接着进行的第四循环中，PCMlO与第三循环同样地执行过渡模式。通过执行第四循环的过渡模式，废气的温度充分地降低。
[0178]在之后的第五循环中，已降至低温的废气在PCMlO启动排气侧的VVL71而开始让排气阀22打开两次时被引入气缸18内。由此，能够稳定地进行压缩点火燃烧而不引发过早点火。该第五循环与Cl模式相对应，从SI模式往Cl模式的切换在该第五循环结束。
[0179]如上所述，包括CVVL74这样的进气阀21的气门传动机构，也能够进行从SI模式往Cl模式切换时的过渡控制。但是，如上所述，VVL73能够瞬间地进行从SI模式往过渡模式的切换。因此，比较图7和图15，或者比较图8和图16就能够知道，进行模式的切换所需要的最小循环数不相同。VVL73在提高过渡控制的响应性而使模式顺利地切换这一点上较为出色。
[0180](工作图的其它例子)
[0181]图17示出发动机I热机时的工作图的其它例。与图4中所示的工作图不同，在图17的工作图中，根据发动机负荷的高低将Cl模式分为三个区域。具体而言，在Cl模式下负荷最低的区域⑴与图4中的区域⑴相对应。在该区域⑴中，将热EGR气体引入气缸18内。此外，如图5A所示，在区域(i)中，喷射器67至少在从进气冲程到压缩冲程中期为止的这一期间内向气缸18内喷射燃料。通过这样来形成均匀的稀薄混合气。也可以将混合气的空气过剩率λ设定为例如2.4以上。通过这样，能够抑制RawNOx的生成，从而提高废气排放性能。但是，在区域(i)中的负荷较高的区域，具体而言，在包含区域(i)和区域(?)之间的交界的区域中，混合气的空燃比为理论空燃比(λ ~ I)。
[0182]在Cl模式下，在负荷比区域⑴高的区域(ii)中，与区域⑴的高负荷侧同样地，至少在从进气冲程到压缩冲程中期为止的这一期间内向气缸18内喷射燃料(参照图5A)。通过这样，在气缸18内形成均匀的混合气，该混合气的空燃比是理论空燃比(λ ~ I)。
[0183]在区域(ii)中还按适当的比例将高温热EGR气体和低温冷EGR气体引入气缸18内。通过这样，使气缸18内的压缩端温度处于适当范围，既确保压缩点火的点火性又避免急剧燃烧，由此谋求压缩点火燃烧的稳定化。需要说明的是，在将混合气的A/F设定为λ ^ I的条件下，将EGR率设定为尽可能的高，该EGR率是将热EGR气体和冷EGR气体混合而成的、被引入气缸18内的EGR气体所占的比例。因此，在区域(ii)中，由于燃料喷射量伴随着发动机负荷增加而增加，因此EGR率逐渐地降低。
[0184]在包含Cl模式与SI模式之间的切换交界线的Cl模式下，负荷最高的区域(iii)与图4的工作图中的区域(II)相对应。在该区域中，除了对气缸18内的温度进行控制以夕卜，还进行高压延迟喷射。
[0185]相对于根据发动机负荷的高低分成三个区域的Cl模式，SI模式根据发动机转速的高低分为区域(iv)和区域(V)这两个区域。在图中所示的例子中，将发动机I的工作区域分为低速区域和高速区域这两个区域时，区域(iv)相当于低速区域，而区域(V)相当于高速区域。在图17所示的工作区域中，区域(iv)和区域(V)的交界相对于负荷的高低朝转速方向倾斜，但区域(iv)和区域(V)交界不局限于图中所示的例子。
[0186]区域(iv)与图4中的区域(IV)相对应。喷射器67进行延迟喷射(图5C参照)。另一方面，区域(V)与图4中的区域(V)相对应。喷射器67进行包括延迟喷射在内的分割喷射(图参照)。
[0187]在这样的热机时工作图中，前述过渡控制能够作为下述状况的示例，该状况即:例如发动机I的工作状态从SI模式即区域(iv)或区域(V)向Cl模式即区域⑴、区域(ii)或区域(iii)转移的状况。
[0188](其它实施方式)
[0189]需要说明的是，这里公开的技术不限于应用在前述发动机结构。例如，可以不通过设在气缸18内的喷射器67来进行进气冲程期间内的燃料喷射，而是通过另外设在进气口16的进气口喷射器来向进气口 16内喷射燃料。
[0190]此外，发动机I不限于直列四气缸发动机，这里公开的技术也可以应用在直列三气缸、直列二气缸、直列六气缸发动机等。而且，也可以应用在V型六气缸、V型八气缸、水平对置四气缸等各种发动机。
[0191]又，在上述说明中，将规定的工作区域中的混合气的空燃比设定为理论空燃比(λ ^ I)，但也可以将混合气的空燃比设定为稀薄的状态。但是，将空燃比设定为理论空燃比这一作法具有能够使用三效催化剂的优点。
[0192]此外，可以根据需要将高压延迟喷射改为分割喷射，同样地，可以根据需要将进气冲程喷射改为分割喷射。在这些分割喷射中，也可以分别在进气冲程和压缩冲程中喷射燃料。
[0193]-符号说明-
[0194]I 发动机(发动机主体)
[0195]10 PCM (控制器)
[0196]18 气缸
[0197]21 进气阀
[0198]22 排气阀
[0199]25 火花塞
[0200]50 EGR通路(排气回流装置)
[0201]51 主通路(排气回流装置)
[0202]511 EGR阀(排气回流装置)
[0203]52 EGR冷却器(排气回流装置)
[0204]53 EGR冷却器旁路通路(排气回流装置)
[0205]531 EGR冷却器旁路阀(排气回流装置)
[0206]67 喷射器(燃料喷射阀)
[0207]71 VVL (排气回流装置、内部EGR调节装置)
[0208]72 VVT (气门传动机构)
[0209]73 WL (气门传动机构)
[0210]74 CVVL (气门传动机构)
【主权项】
1.一种火花点火式发动机，其特征在于: 具备: 发动机主体，其具有气缸； 火花塞，其设置为对着所述气缸内部，且对所述气缸内的混合气点火； 排气回流装置，其构成为将废气引入所述气缸内；以及 控制器，其构成为通过至少控制所述火花塞和所述排气回流装置来使所述发动机主体工作， 所述控制器对压缩点火模式和火花点火模式进行切换，在该压缩点火模式下，进行使所述气缸内的混合气通过自点火而燃烧的压缩点火燃烧，由此使所述发动机主体工作，在该火花点火模式下，进行通过驱动所述火花塞而对所述气缸内的混合气点火使该混合气燃烧的火花点火燃烧，由此使所述发动机主体工作，并且至少在所述压缩点火模式下，所述控制器通过对所述排气回流装置的控制来将所述废气引入所述气缸内，以使所述废气量在所述气缸内的所有气体量中所占的比例即EGR率成为规定值， 当所述发动机主体从所述火花点火模式往所述压缩点火模式切换时，所述控制器在该火花点火模式和该压缩点火模式之间执行过渡模式，在该过渡模式下，所述控制器使所述EGR率低于在所述压缩点火模式下设定的EGR率，并进行压缩点火燃烧。
2.根据权利要求1所述的火花点火式发动机，其特征在于: 所述排气回流装置包括内部EGR调节装置，该内部EGR调节装置调节在从排气冲程到进气冲程之间残留在所述气缸内的废气量， 在所述火花点火模式下和所述过渡模式下，所述控制器使所述内部EGR调节装置不工作，并且在所述压缩点火模式下，所述控制器使所述内部EGR调节装置工作。
3.根据权利要求2所述的火花点火式发动机，其特征在于: 所述火花点火式发动机进一步具备控制进气阀和排气阀的动作的气门传动机构， 在所述火花点火模式下，所述气门传动机构进行第一阀动作，在该第一阀动作中，使所述排气阀在排气冲程中打开，并且使所述进气阀在进气冲程中打开， 在所述压缩点火模式下，所述气门传动机构在所述第一阀动作的基础上，还使所述排气阀在比所述第一阀动作中的所述排气阀的关闭时刻晚的时刻成为打开了的状态，或者还使所述进气阀在比所述第一阀动作中的所述进气阀的打开时刻早的时刻成为打开了的状态， 在所述过渡模式下，所述气门传动机构使所述进气阀和所述排气阀按照所述第一阀动作进行动作。
4.根据权利要求2所述的火花点火式发动机，其特征在于: 所述火花点火式发动机进一步具备控制进气阀和排气阀的动作的气门传动机构， 当所述发动机主体从所述火花点火模式经由所述过渡模式往所述压缩点火模式切换时: 在所述火花点火模式下，所述气门传动机构进行第一阀动作，在该第一阀动作中，使所述排气阀在排气冲程中打开，并且使所述进气阀在进气冲程中打开； 在所述过渡模式下，所述气门传动机构进行第二阀动作，与所述第一阀动作相比，该第二阀动作缩短了所述进气阀的打开期间； 在所述压缩点火模式下，所述气门传动机构进行第三阀动作，在该第三阀动作中，该气门传动机构在所述第二阀动作的基础上，还使所述排气阀在比该第二阀动作中的所述排气阀的关闭时刻晚的时刻成为打开了的状态。
5.根据权利要求2所述的火花点火式发动机，其特征在于: 所述火花点火式发动机进一步具备控制进气阀和排气阀的动作的气门传动机构， 当所述发动机主体从所述火花点火模式经由所述过渡模式往所述压缩点火模式切换时: 在所述火花点火模式下，所述气门传动机构进行第一阀动作，在该第一阀动作中，使所述排气阀在排气冲程中打开，并且使所述进气阀在进气冲程中打开； 在所述过渡模式下，所述气门传动机构进行第二阀动作，与所述第一阀动作相比，该第二阀动作缩短了所述排气阀的打开期间； 在所述压缩点火模式下，所述气门传动机构进行第三阀动作，在该第三阀动作中，该气门传动机构在所述第二阀动作的基础上，还使所述进气阀在比该第二阀动作中的所述进气阀的打开时刻早的时刻成为打开了的状态。
6.根据权利要求1?5中任一项所述的火花点火式发动机，其特征在于: 当所述发动机主体从所述压缩点火模式往所述火花点火模式切换时，所述控制器以不在该压缩点火模式和该火花点火模式之间执行所述过渡模式的方式进行切换。
7.根据权利要求1?6中任一项所述的火花点火式发动机，其特征在于: 所述火花点火式发动机进一步具备燃料喷射阀，该燃料喷射阀构成为直接向所述气缸内喷射燃料， 在所述发动机主体从所述火花点火模式切换到所述过渡模式以后，所述控制器根据所述气缸内的温度状态，将通过所述燃料喷射阀喷射燃料的燃料喷射时刻设定在压缩冲程中期以后。
【专利摘要】控制器对压缩点火模式和火花点火模式进行切换，在该压缩点火模式下，进行压缩点火燃烧，由此使发动机主体工作，在该火花点火模式下，进行通过驱动火花塞而对气缸内的混合气点火使该混合气燃烧的火花点火燃烧，由此使发动机主体工作。当发动机主体从火花点火模式往压缩点火模式切换时，控制器在该火花点火模式和该压缩点火模式之间执行过渡模式，在该过渡模式下，使所述EGR率低于在压缩点火模式下设定的EGR率并进行压缩点火燃烧。
【IPC分类】F02D13-02, F02D41-02, F02D45-00, F02D21-08, F02M25-07, F02D43-00
【公开号】CN104603425
【申请号】CN201380046649
【发明人】岩井浩平, 田贺淳一, 荒木启二
【申请人】马自达汽车株式会社
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2013年3月27日
【公告号】DE112013004385T5, US20150226143, WO2014038108A1