CN100439680C - 四冲程预混压缩点火式内燃机的控制装置和控制方法 - Google Patents

四冲程预混压缩点火式内燃机的控制装置和控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100439680C
CN100439680C CNB2006101457310A CN200610145731A CN100439680C CN 100439680 C CN100439680 C CN 100439680C CN B2006101457310 A CNB2006101457310 A CN B2006101457310A CN 200610145731 A CN200610145731 A CN 200610145731A CN 100439680 C CN100439680 C CN 100439680C
Authority
CN
China
Prior art keywords
exhaust valve
exhaust
valve
control gear
intake
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2006101457310A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1966956A (zh
Inventor
小林辰夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN1966956A publication Critical patent/CN1966956A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100439680C publication Critical patent/CN100439680C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0273—Multiple actuations of a valve within an engine cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0242—Variable control of the exhaust valves only
    • F02D13/0246—Variable control of the exhaust valves only changing valve lift or valve lift and timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0257—Independent control of two or more intake or exhaust valves respectively, i.e. one of two intake valves remains closed or is opened partially while the other is fully opened
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0261—Controlling the valve overlap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/006—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] using internal EGR
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3035—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/12—Other methods of operation
    • F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/104—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on a side position of the cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0215—Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Abstract

一种用于四冲程预混压缩点火式内燃机(10)的控制装置，其在第一排气门打开正时(EO1)打开排气门(34a，34b)，以从燃烧室排放已燃烧气体，并在相对于进气门打开正时(IO)延迟的第二排气门打开正时(EO2)重新打开排气门(34a，34b)。从而，从燃烧室排放的已燃烧气体通过排气口流回所述燃烧室。当所述发动机上的负荷增加时，所述控制装置延迟第二排气门打开正时(EO2)。这避免了需要减小所述排气门的升程来减小重新引入燃烧室中的已燃烧气体量，并防止流入燃烧室的已燃烧气体所受到的阻力增加。

Description

四冲程预混压缩点火式内燃机的控制装置和控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于四冲程预混压缩点火式内燃机的控制装置和控制方法，所述内燃机在发动机高负荷运行时具有高燃料效率。
背景技术
预混压缩点火模式作为内燃机的常规运行模式是公知的。预混压缩点火模式中，燃烧室中产生的燃料-空气进气被压缩，使得燃料-空气进气自动点火，并在极短的时间内发生燃烧。该模式中，已燃烧气体通常加到燃料-空气进气中以提高燃料-空气进气的温度。
日本专利申请公布No.JP-A-264319说明了一种控制装置，其在排气行程中，通过打开排气门将已燃烧气体从燃烧室排放到排气口，然后在进气行程中，通过重新打开排气门将已燃烧气体再次引入燃烧室。
当发动机所需的输出增加(亦即，发动机负荷增加)时，燃烧所需的空气量增加。上述控制装置固定进气行程中排气门重新打开的正时(亦即，排气门重开正时)。当发动机上的负荷低时，通过在该固定的正时重新打开排气门，燃烧所需的已燃烧气体量被引入燃烧室。当所需的输出增加时，所述控制装置减小排气门在进气行程期间重新打开时的升程，并减小排气口的截面面积，所述已燃烧气体通过所述排气口引入燃烧室。从而当所需的输出增加时，引入燃烧室的已燃烧气体量减少。因此，当发动机上的负荷高时，有充足的空气引入燃烧室。
所述控制装置重新打开排气门，以在大量空气引入燃烧室之前将已燃烧气体引入所述燃烧室。当燃烧室重新打开时，排气口中已燃烧气体的压力极高。因此，即使排气门的升程(或者排气口的截面面积)减小，已燃烧气体量也可能不会充分减少。换言之，当已燃烧气体量需要充分减少时，排气门的升程必须减小到极小的值。因此，当内燃机上的负荷高时，有可能没有充足的空气量引入燃烧室。
如果所述排气门的升程减小到极小的值，则由于从排气口引入燃烧室的已燃烧气体受到的阻力，泵送损失增加。因此，控制装置难以在向燃烧室引入燃烧所需量的空气的同时使内燃机在高燃料效率下运行。
发明内容
本发明提供一种用于四冲程预混压缩点火式内燃机的控制装置和控制方法，所述内燃机在发动机高负荷运行时具有高燃料效率。
按照本发明，采用了一种用于四冲程预混压缩点火式内燃机的控制装置。
所述用于四冲程预混压缩点火式内燃机的控制装置包括进气门控制装置和排气门控制装置。进气门控制装置在进气门打开正时打开进气门，使得进气门至少在部分的进气行程中是打开的，并在进气门关闭正时关闭进气门。排气门控制装置包括第一排气门控制装置和第二排气门控制装置。第一排气门控制装置在第一排气门打开正时打开第一排气门，使得第一排气门在部分的排气行程中是打开的，并且第一排气门控制装置在排气上止点附近的第一排气门关闭正时关闭第一排气门。第二排气门控制装置在第二排气门打开正时打开第二排气门，所述第二排气门打开正时相对于第一排气门关闭正时和进气门打开正时延迟，而相对于进气门关闭正时提前。第二排气门控制装置还在第二排气门关闭正时关闭排气门。另外，当所述内燃机上的负荷增加时，第二排气门控制装置延迟第二排气门打开正时。
在该设置中，所述排气门至少在部分排气行程中是打开的。并且，所述进气门至少在部分进气行程中是打开的。因此，空气被引入燃烧室。
此外，所述排气门在第二排气门打开正时重新打开。所述第二排气门打开正时在所述已经在部分排气行程中打开的排气门关闭之后。所述第二排气门打开正时处于进气门被打开的期间(亦即，进气门打开期间)。从而，在排气行程中从燃烧室排放到排气口的已燃烧气体，通过所述排气口流回燃烧室。
在进气行程中，从进气门打开直到排气门打开期间(亦即，从进气门打开正时直到第二排气门打开正时期间)，只有空气被引入燃烧室。而且，在该设置中，当内燃机上的负荷(亦即，所需的输出)增加时，所述第二排气门打开正时延迟。这就使得在上述期间引入燃烧室的空气量增加，避免了需要将排气门的升程减小到极小的值。结果，当所述内燃机上的负荷增加时，内燃机的运行具有高燃料效率。
在这种情况下，所述内燃机可包括至少两个进气门。当所述内燃机上的负荷低于预定阈值时，所述进气门控制装置可以仅打开和关闭所述至少两个进气门中的一个。
在该设置中，当所述内燃机上的负荷低时，所述至少两个进气门仅有一个被打开。与所述至少两个进气门都被打开相比，这增加了空气从进气口流入燃烧室的流速。因此，所述燃料-空气进气和已燃烧气体在燃烧室中得到剧烈的搅拌。这促进了热量从已燃烧气体传输到燃料-空气进气。从而，燃料-空气进气的温度被可靠地提高。结果，燃料-空气进气可靠地进行自动点火。
在这种情况下，所述内燃机可包括至少两个排气门。当所述内燃机上的负荷低于预定阈值时，第一排气门控制装置可以打开和关闭所述至少两个排气门中的一个，并可相对于进气门打开正时延迟第一排气门关闭正时。当所述内燃机上的负荷低于预定阈值时，进气门控制装置和第一排气门控制装置选择一对进气门和排气门作为要打开和关闭的一对进气门和排气门，所述这对气门之间的距离在全部进气门和排气门对之间的距离中是最长的。
通常，所述进气门和排气门两者都在排气上止点附近的重叠时期中是打开的。亦即，与上述构造中一样，第一排气门关闭正时相对于进气门打开正时延迟。在重叠时期中，空气在从进气口流入燃烧室之后可能立即从所述燃烧室流出到排气口(亦即，可能产生“漏气(b1ow-by)”现象)。从进气口流到排气口的所述空气降低了排气口的壁面温度以及排气口中已燃烧气体的温度。
在该设置中，当一个进气门和一个排气门需要被打开和关闭时，所述控制装置选择一对进气门和排气门，所述气门之间的距离在所有进气门和排气门对之间的距离中是最长的。亦即，所述这对气门中进气口的孔和排气口的孔之间的路径是最长的。这会减少空气在从进气口流入燃烧室之后立即从所述燃烧室流出到排气口(亦即，产生“漏气”现象)的可能性。结果，使得能够防止排气口中已燃烧气体的温度降低。
在这种情况下，当所述内燃机上的负荷低于预定阈值时，进气门控制装置每过一预定周期就可切换被打开和关闭的进气门，从一个进气门切换到另一个进气门。当所述内燃机上的负荷低于预定阈值时，第一排气门控制装置每过所述预定周期就可切换被打开和关闭的排气门，从一个排气门切换到另一个排气门。
在该设置中，当一个进气门和一个排气门需要被打开和关闭时，每过一预定周期，被打开和关闭的进气门就被从一个进气门切换到另一个进气门。这会避免进气门中只有一个被剧烈磨损、排气门中只有一个被剧烈磨损、接触所述各进气门的构件(例如气门座)中只有一个被剧烈磨损、接触所述各排气门的构件(例如气门座)中只有一个被剧烈磨损、驱动所述各进气门的所述构件只有一侧被剧烈磨损或者驱动所述各排气门的所述构件只有一侧被剧烈磨损等情况。这会提高所述各个进气门、排气门和上述各构件的耐用性。
在这种情况下，第二排气门控制装置可以都打开和关闭所述两个排气门。
在该设置中，与只有一个排气门被打开相比，能减小对于引入燃烧室的已燃烧气体的阻力。这会减小由于将已燃烧气体引入燃烧室所造成的损失，从而提高燃料效率。
在这种情况下，所述用于四冲程预混压缩点火式内燃机的控制装置还可包括流量调节阀和调节阀控制装置。所述流量调节阀设于包括排气口的排气通道中。所述流量调节阀中，调节其开度以改变所述排气通道的截面面积，从而改变流过排气通道的气量。当所述内燃机上的负荷降低时，所述调节阀控制设备控制流量调节阀以减小流量调节阀的开度。
在该设置中，当内燃机上的负荷降低时(亦即当所需的输出降低时)，所述流量调节阀的开度减小。不管例如排气通道具有什么样的形状，这会增加排气通道中(特别是排气口中)已燃烧气体的压力，从而，通过在进气行程中打开排气门，将充足的已燃烧气体引入燃烧室。结果，燃料-空气进气的温度被更可靠地提高。因此，当所述内燃机上的负荷低时(亦即，所需的输出低时)，燃料-空气进气更可靠地进行自动点火。
附图说明
将从随后结合附图对优选实施例的说明中清楚本发明的上述以及其它目的和特征，其中：
图1是显示采用按照本发明第一实施例的控制装置的***的构造示意图，所述控制装置用于在四冲程点火模式下运行的内燃机；
图2是显示从图1中燃烧室看到的所述燃烧室的气缸盖部分的底面的示意图；
图3是显示由图1中电控单元的中央处理器(CPU)所执行的程序的原理框图；
图4是显示图1中电控单元的CPU所涉及的运行区域的映射的示图；
图5是说明性示图，其从概念上显示当图1中的内燃机在低负荷点火模式下运行时，某一气缸中的进气门和排气门的打开/关闭正时；
图6A～6C是示意性地显示引入燃烧室的空气和已燃烧气体流中的变化的示图；
图7是说明性示图，其从概念上显示当图1中的内燃机在中/高负荷点火模式下运行时，某一气缸中的进气门和排气门的打开/关闭正时；
图8A和8B的示图示意性地显示在本发明第一实施例中的低负荷点火模式和中/高负荷点火模式下，进气门和排气门的升程随着曲柄转角的变化；以及
图9A和9B的示图示意性地显示在本发明第二实施例中的低负荷点火模式和中/高负荷点火模式下，进气门和排气门的升程随着曲柄转角的变化。
具体实施方式
下面，将参看附图对按照本发明的每个实施例的用于内燃机的控制装置进行说明。所述按照每个实施例的控制装置用于在四冲程点火模式下运行的多气缸内燃机(本实施例中为四冲程发动机)。
在四冲程点火模式下，当曲轴转动720度时完成四个行程。所述四个行程包括：从排气上止点(此后称为“TDC”)到进气下止点(此后称为“BDC”)的进气行程、从进气BDC到压缩TDC的压缩行程、从压缩TDC到膨胀BDC的膨胀行程、以及从膨胀BDC到排气TDC的排气行程。
图1显示其中采用了用于上述内燃机的按照第一实施例的内燃机的***的示意性构造。尽管图1仅显示一个气缸的剖面，但是另外的各个气缸具有相同的构造。
所述内燃机(此后简称为“发动机”)包括气缸体部分20、气缸盖部分30、进气***40和排气***50。气缸体部分20包括气缸体、曲轴箱和油盘。气缸盖部分30固定在气缸体部分20上。空气通过进气***40提供到气缸体部分20。已燃烧气体通过排气***50从气缸体部分20排放到车辆之外。
气缸体部分20还包括气缸21、活塞22、连杆23和曲轴24。活塞22在气缸21中进行往复运行。活塞22的往复运动通过连杆23传输到曲轴24上。结果使曲轴24发生转动。气缸21、活塞22的顶以及气缸盖部分30组成基本上为圆柱形的燃烧室25。
图2显示从所述燃烧室25看到的气缸盖部分30的底面(此后简称为“气缸盖表面”)。如图1和图2所示，气缸盖部分30包括连歌进气口31a和31b；两个进气门32a和32b；电磁式进气门驱动机构32c；两个排气口33a和33b；两个排气门34a和34b；电磁式排气门驱动机构34c；火花塞35；点火器36；喷射器(燃料喷射阀)37；蓄能器37a；以及燃料泵37b。进气口31a和31b连接到燃烧室25上。进气门32a和32b分别打开/关闭进气口31a和31b。可当作进气门驱动部分的进气门驱动机构32c驱动所述两个进气门32a和32b。排气口33a和33b连接到燃烧室25上。排气门34a和34b分别打开/关闭排气口33a和33b。可当作排气门驱动部分的排气门驱动机构34c驱动所述两个排气门34a和34b。包含点火线圈的点火器36产生高电压并向火花塞35提供所述高电压。喷射器37将燃料喷射到燃烧室25中。蓄能器37a以高压向喷射器37提供燃料。燃料泵37b向蓄能器37a压送燃料。进气门驱动机构32c和排气门驱动机构34c连接到驱动电路38上。
如图2所示，进气口31a和31b具有各自的圆孔。因此，在所述气缸盖表面中形成所述两个圆孔。当使用包括气缸2的中心轴的平面将气缸盖表面分成两个部分时，进气口31a和31b的所述孔的中心位于气缸盖表面的一个部分中。
排气口33a和33b与进气口31a和31b相似，具有各自的圆孔。因此，在所述气缸盖表面中形成所述两个圆孔。排气口33a的所述孔的中心位于气缸盖表面的所述另一部分中。排气口33a的所述孔的中心也位于经过进气口31a的中心和气缸21的所述中心轴的直线上。排气口33b的所述孔的中心位于气缸盖表面的所述另一部分中。排气口33b的所述孔的中心也位于经过进气口31b的中心和气缸21的所述中心轴的直线上。
在该设置中，进气门32a和排气门34a之间的距离以及进气门32b和排气门34b之间的距离，长于进气门32a和排气门34b之间的距离以及进气门32b和排气门34a之间的距离。换言之，所述进气门32a和排气门34a对之间的距离以及所述进气门32b和排气门34b对之间的距离，在所有一个进气门和一个排气门组成的气门对之间的距离中是最长的。
进气门驱动机构32c根据来自驱动电路38的驱动信号驱动进气门32a和32b。从而，每个进气门32a和32b在极短的时间内移动到预定的门打开位置或预定的门关闭位置。因此，当进气门32a和32b打开时，所述进气门32a和32b的升程基本上是不变的。进气门32a和32b的升程仅仅在所述进气门32a和32b发生移动的极短时间内发生改变。
排气门驱动机构34c根据来自驱动电路38的驱动信号驱动排气门34a和34b，其驱动方式与进气门驱动机构32c驱动进气门32a和32b的方式相似。从而，每个排气门34a和34b在极短的时间内移动到预定的门打开位置或预定的门关闭位置。因此，当排气门34a和34b打开时，所述排气门34a和34b的升程基本上是不变的。排气门34a和34b的升程仅仅在所述排气门34a和34b发生移动的极短时间内发生变化，如所述进气门32a和32b的情况一样。
如图1所示，进气***40包括进气歧管41、缓冲罐42、进气管43、空气过滤器(AF)44、机械增压器(SC)45、流量调节阀46、中间冷却器(IC)47、节气门48和旁路49。进气歧管41连接到进气口31上。缓冲罐42连接到进气歧管41上。进气管43的一端连接到所述缓冲罐42上。进气歧管41、缓冲罐42和进气管43组成进气通道(进气管路)。在进气管43中，空气过滤器44、机械增压器45、流量调节阀46、中间冷却器47、节气门48以及旁路49按照所述顺序从所述进气管43的另一端一直设置到所述进气管43的下游区域(亦即缓冲罐42)。
所述机械增压器45包括机械增压离合器45a。机械增压离合器45a根据驱动信号，在运行状态(增压状态)和非运行状态(非增压状态)之间切换机械增压器45的状态。当机械增压器45处于运行状态时，所述机械增压器被发动机10驱动。当机械增压器45处于非运行状态时，所述机械增压器不被发动机10驱动。
中间冷却器47使用冷却剂冷却通过进气管43的空气。中间冷却器47连接到散热器47a和循环泵47b上。散热器47a将中间冷却器47中的热量散发到大气中。循环泵47b使得冷却剂在中间冷却器47和散热器47a之间循环。
节气门48以可转动方式支撑于进气管43中。节气门致动器48a驱动所述节气门48，从而改变进气通道的截面面积。
所述旁路49的一端连接到流量调节阀46上。旁路49的另一端连接到中间冷却器47和节气门48之间的进气管43上。流量调节阀46的开度(未图示)根据驱动信号进行改变。从而，流量调节阀46调节流入中间冷却器47的空气量以及旁通中间冷却器47的空气量(亦即流入旁路49的空气量)。
排气***50包括排气歧管51、排气管52和三元催化设备53。排气歧管51包括多个通道和一个集箱。所述各通道相互独立并连接到所有气缸中的排气口33a和33b。所述集箱布置在所述这些通道的下游。已燃烧气体在流经所述各通道之后流入所述集箱。排气管52布置在所述集箱的下游，并连接到排气歧管51上。三元催化设备53设于排气管52中。所述排气口33a和33b、排气歧管51和排气管52构成排气通道。
所述排气***50还包括流量调节阀54。所述流量调节阀54以可转动方式支撑于排气歧管51中排气歧管51的集箱处的(或者支撑于排气管52中排气歧管51和排气管52相连接的区域附近的位置)。调节阀致动器54a驱动流量调节阀54，从而改变流量调节阀54的开度。这会改变流量调节阀54布置处的排气通道的截面面积。
该***包括空气流量计61、曲轴位置传感器62、加速器踏板运行传感器63和电控单元70。
空气流量计61输出指示流经进气管43的空气量的信号。每当曲轴24转动5度，曲轴位置传感器62就输出具有窄脉冲宽度的信号。然而，每当曲轴24转动360，曲轴位置传感器62就输出具有宽脉冲宽度的信号。曲轴位置传感器62的输出信号指示发动机转速NE。加速器踏板运行传感器63输出指示加速器踏板64的操作量(亦即加速器踏板操作量Accp)的信号。
电控单元70是一种包括中央处理器(CPU)71、只读存储器(ROM)72、随机存取存储器(RAM)73、RAM 74和接口75的微机，所述组件通过总线相互连接。ROM 72预先存储例如由CPU 71执行的程序、表(查找表和映射)以及常数。CPU 71将数据输入RAM 73，使得RAM 73在需要时临时存储所述数据。当电能提供给备份RAM 74时，所述备份RAM74对数据进行存储。当供应给备份RAM 74的电能被中断时，备份RAM74中的所述数据不会丢失。接口75包括AD转换器。
接口75连接到上述传感器61～63上。接口75将已经从传感器61～63传输过来的信号提供给CPU 71。所述接口75按照CPU 71提供的指令，也将驱动信号传输给点火器36、喷射器37、燃料泵37b、驱动电路38、机械增压离合器45a、流量调节阀46、致动器48a和54a。
接下来将对具有上述构造的控制装置的运行进行概述。所述控制装置打开和关闭所述排气门34a和34b中的至少一个，使得所述排气门34a和34b中的至少一个在部分的排气行程中是打开的。从而，燃烧室25中的已燃烧气体得到排放。另外，所述控制装置打开和关闭所述进气门32a和32b中的至少一个，使得所述进气门32a和32b中的至少一个在部分的进气行程中是打开的。从而，空气被引入燃烧室25。
此外，所述控制装置在第二排气门打开正时EO2将排气门34a和34b都打开。第二排气门打开正时EO2在所述控制装置关闭所述在部分排气行程中打开的所述排气门34a和34b中的至少一个的正时之后。第二排气门打开正时EO2也处于所述进气门32a和32b中的至少一个被打开的期间(进气门打开期间)。从而，在排气行程中从燃烧室25排放到排气口33a和33b的已燃烧气体，通过所述排气口33a和33b流回燃烧室25。
在进气行程中，从进气门32a和32b中的至少一个被打开的正时直到排气门34a和34b被重新打开的正时(亦即，第二排气门打开正时EO2)期间，只有空气被引入燃烧室25。从而，当发动机10上的负荷(亦即，所需的输出)增加时，所述控制装置使所述第二排气门打开正时EO2延迟，以增加引入燃烧室25的空气量。
更具体地，如图3所示，所述控制装置包括低负荷点火装置F11、中/高负荷点火装置F 12和模式切换装置G11。当电控单元70的CPU 71执行预定程序时，所述这些装置的功能得到执行。相应地，下面将说明CPU 71所执行的操作，就像这些操作是上述装置执行的一样。每个所述低负荷点火装置F11和中/高负荷点火装置F12都可当作所述进气门控制装置、第一排气门控制装置、第二排气门控制装置和调节阀控制装置。
所述模式切换装置G11使用如图4所示的运行区域映射。所述运行区域映射存储在电控单元70的ROM 72中。所述运行区域映射定义发动机10上的负荷和发动机转速NE与操作模式之间的关系。
在所述运行区域映射中，采用低负荷点火模式和中/高负荷点火模式作为运行模式。该映射中，发动机10上的负荷低于预定阈值的低负荷区域A中选择低负荷点火模式。
发动机10上的负荷等于或高于预定阈值的中/高负荷区域B中选择中/高负荷点火模式。
模式切换装置G11基于运行区域映射、发动机10上的负荷以及发动机转速NE确定运行模式。然后，发动机10在所确定的运行模式下运行。所需的扭矩Tqtgt或者加速器踏板的操作量Accp可被采用作为指示发动机10上的负荷的参数。所需的扭矩Tqtgt是基于加速器踏板的操作量Accp和发动机转速NE确定的。
当发动机10的状态是正在低负荷区域A中运行时，模式切换装置G11基于运行区域映射选择低负荷点火装置F11。从而，低负荷点火装置F11使发动机10运行。
所述低负荷点火装置F11通过驱动调节阀致动器54a控制流量调节阀54，使得当所述发动机10上的负荷减小时，所述流量调节阀54的开度也减小。此外，低负荷点火装置F11通过在预定正时(如图5所示)驱动进气门驱动机构32c、排气门驱动机构34c和喷射器37，使发动机10运行。
更具体地，低负荷点火装置F11在低负荷点火模式下的第一排气门打开正时EO1(参看图5中(1)EO1)通过驱动排气门驱动机构34c仅打开一个排气门34a或34b。从而，在先前燃烧循环中通过燃烧产生的已燃烧气体通过排气口33a或33b排出(亦即，排出已燃烧气体的过程开始)。第一排气门打开正时EO 1刚好在膨胀行程结束之前(亦即刚好在膨胀BDC1之前)。所述第一排气门打开正时EO1基于发动机10上的负荷设置。
然后，低负荷点火装置F11在低负荷点火模式下的进气门打开正时IO(参看图5中(2)IO)，通过驱动进气门驱动机构32c仅打开一个进气门32a或32b。从而，空气被引入燃烧室25(亦即，引入空气的过程开始)。进气门打开正时IO刚好在排气行程结束之前(亦即刚好在排气TDC1之前)。所述进气门打开正时IO基于发动机10上的负荷设置。
然后，在低负荷点火模式下，所述打开的进气门32a(或32b)以及所述打开的排气门34a(或34b)保持打开状态，直至第一排气门关闭正时EC 1(以后说明)为止。所述进气门32a和排气门34a对之间的路径(或者所述进气门32b和排气门34b对之间的路径)在所有一个进气门和一个排气门组成的气门对之间的距离中是最长的。亦即，所述进气口31a的孔和所述排气口33a的孔之间的路径(或者所述进气口31b的孔和所述排气口33b的孔之间的路径)是最长的。这会减少空气在通过进气口31a流入燃烧室25之后立即从所述燃烧室通过排气口33a流出(亦即，产生“漏气”现象)的可能性。结果，使得能够防止由于漏气现象引起的排气口中已燃烧气体温度的降低。
然后，低负荷点火装置F11在低负荷点火模式下的第一排气门关闭正时EC1(参看图5中(3)EC1)，通过驱动排气门驱动机构34c关闭排气门34a(或34b)。从而，排出已燃烧气体的过程结束。第一排气门关闭正时EC1相对于进气门打开正时IO延迟，并接近排气TDC1(该实施例中刚好在排气TDC1之后)。第一排气门关闭正时EC1基于发动机10上的负荷设置。本说明书中，从第一排气门打开正时EO1直到第一排气门关闭正时EC1的时期称为“第一排气门打开周期”。所述第一排气门关闭正时EC1设置为，当所述排气门被首先关闭时[无疑，所述排气门首先关闭的正时由所述第一排气门关闭正时EC1决定，本人认为说明实际的事件比参考抽象的正时更易于理解]，使得燃烧室25中基本上所有的已燃烧气体都通过排气口33a被排出。
然后，低负荷点火装置F11在低负荷模式下的喷射开始正时INJ(参看图5中(4)INJ)打开喷射器37以喷射燃料。基于发动机10上的负荷和发动机转速NE，在正时INJ喷射的燃料量设置为使得在燃烧室25中形成的燃料-空气进气极稀。
然后，只有空气被引入燃烧室25，直到低负荷点火模式下的第二排气门打开正时EO2(以后说明)为止(例如参看显示发动机10在45度ATDC时的状态的图6A)。喷入燃烧室25中的燃料通过空气流进行扩散。本说明书中，曲柄转角(ATDC度数)表示相对于排气TDC1的曲柄转角。当曲轴24转动时，曲柄转角(ATDC度数，为正值)增大。
然后，低负荷点火装置F11在低负荷模式下的第二排气门打开正时EO2(参看图5中(5)EO2)通过驱动排气门驱动机构34c打开排气门34a和34b。从而，已经积聚在排气口33a和33b中的已燃烧气体重新引入燃烧室25。第二排气门打开正时EO2相对于第一排气门关闭正时EC1延迟，而相对于进气BDC2提前。所述第二排气阀打开正时EO2基于发动机10上的负荷设置。
所述已燃烧气体连续流入燃烧室25中，直到低负荷点火模式下的第二排气门关闭正时EC2(以后说明)为止(例如参看显示发动机10在90度ATDC时的状态的图6B)。
然后，低负荷点火装置F11在低负荷模式下的第二排气门关闭正时EC2(参看图5中(6)EC2)关闭排气门34a和34b。从而，重新引入已燃烧气体的过程结束。第二排气门关闭正时EC2相对于进气BDC2提前。所述第二排气门关闭正时EC2基于发动机10上的负荷设置。本说明书中，从第二排气门打开正时EO2直到第二排气门关闭正时EC2的时期称为“第二排气门打开周期”。
因此，在第二排气门打开周期中排气门34a和34b都是打开的。这与只有一个排气门34a或者34b被打开相比，会减小将空气重新引入燃烧室25所受到阻力。这也会减小由于将已燃烧气体重新引入燃烧室25所造成的泵送损失。从而，燃料效率得到提高。
另外，如上所述，所述流量调节阀54的开度已经被减小。从而，排气口33a和33b中的已燃烧气体不太可能流出到所述流量调节阀54的下游区域。因此，排气口33a和33b附近的已燃烧气体的压力高。相应地，在第二排气门打开周期中，充足的已燃烧气体被引入燃烧室25。结果，燃料-空气进气的温度可靠地得到提高。因而，当发动机10上的负荷低(亦即所需的输出低)时，燃料-空气进气可靠地进行自动点火。
打开的进气门32a(或32b)在低负荷模式下的进气门关闭正时IC(以后说明)被关闭(例如参看显示发动机10在进气BDC2时的状态的图6C)。
然后，低负荷点火装置F11在低负荷模式下的进气门关闭正时IC(参看图5中(7)IC)通过驱动进气门驱动机构32c关闭进气门32a(或32b)。从而，将空气引入燃烧室25的过程结束，而压缩在燃烧室25中产生的燃料-空气进气的过程开始。进气门关闭正时IC相对于第二排气门关闭正时EC2延迟，并接近进气BDC2(该实施例中刚好在进气BDC2之后)。所述进气门关闭正时IC基于发动机10上的负荷设置。本说明书中，从进气门打开正时IO直到进气门关闭正时IC的时期称为“进气门打开周期”。
从而，在所述进气门打开周期中只有一个进气门32a(或32b)是打开的。这与当进气门32a和32b都是打开的相比，会提高空气从进气口31a(或31b)流入燃烧室25的流速。因此，燃料-空气进气和已燃烧气体被流入燃烧室25的空气剧烈搅拌。这促进了热量从已燃烧气体传输到燃料-空气进气。从而，燃料-空气进气的温度被可靠地提高。
当活塞22接近压缩TDC2时，燃烧室25中产生的燃料-空气进气被极大地压缩，燃料-空气进气的温度提高。当活塞22达到压缩TDC2附近的位置时，燃料-空气进气的温度达到点火温度(亦即，燃料-空气进气自动点火并且燃烧开始的温度)。所述自动点火温度可以是，例如1000K。从而，燃料-空气进气自动点火并发生燃烧。
然后，在燃料-空气进气自动点火之后，燃料-空气进气由于燃烧开始膨胀。从而，当发动机10的状态是处于低负荷模式A时，所述发动机在点火模式下运行。
另外，每完成所述燃烧循环，低负荷点火装置F11就在进气门32a和32b之间交替地使用进气门，所述进气门在进气门打开正时IO和进气门关闭正时IC被驱动(被打开或关闭)。另外，每完成所述燃烧循环，低负荷点火装置F11就在排气门34a和34b之间交替地使用排气门，所述排气门在第一排气门打开正时EO1和第一排气门关闭正时EC1被驱动(被打开或关闭)。亦即，低负荷点火装置F11在一个燃烧循环中打开和关闭所述进气门32a和排气门34a组成的所述气门对之后，低负荷点火装置F11在下一个燃烧循环中打开和关闭所述进气门32b和排气门34b组成的所述气门对。此外，低负荷点火装置F11在一个燃烧循环中打开和关闭所述进气门32b和排气门34b组成的所述气门对之后，低负荷点火装置F11在下一个燃烧循环中打开和关闭所述进气门32a和排气门34a组成的所述气门对。
这会避免进气门32a和32b中只有一个被剧烈磨损、排气门34a和34b中只有一个被剧烈磨损、接触所述进气门32a和32b的构件(例如气门座)中只有一个被剧烈磨损、接触所述排气门34a和34b的构件(例如气门座)中只有一个被剧烈磨损、驱动所述进气门32a和32b的所述构件(亦即进气门驱动机构32c)只有一侧被剧烈磨损、或者驱动所述排气门34a和34b的所述构件(亦即排气门驱动机构34c)只有一侧被剧烈磨损等情况。这会提高进气门32a和32b、排气门34a和34b以及上述各构件的耐用性。
当发动机10的状态处于中/高负荷区域B时(亦即，发动机10需要在中/高负荷点火模式下运行)，模式切换装置G11基于运行区域映射选择中/高负荷点火装置F12。从而，中/高负荷点火装置F12使发动机10运行。
中/高负荷点火装置F12除了完全打开流量调节阀54、在进气门打开周期中将进气门32a和32b都打开、在第一排气门打开周期中将排气门34a和34b都打开、并使得第二排气门打开周期相对于低负荷点火模式下的第二排气门打开周期延迟之外，所述中/高负荷点火装置F12与低负荷点火装置F11(原文为F12，有误)相同。因此，此后，本说明将集中在上述不同之处。
中/高负荷点火装置F12通过驱动调节阀致动器54a控制调节阀54，使得流量调节阀54被完全打开。这会减小对于流经所述排气通道的已燃烧气体的阻力。结果，燃料效率得到提高。
另外，中/高负荷点火装置F12通过在预定正时(如图7所示)驱动进气门驱动机构32c、排气门驱动机构34c和喷射器37，使发动机10运行。
更具体地，中/高负荷点火装置F12在中/高负荷点火模式下的第一排气门打开正时EO1(参看图7中(1)EO1)通过驱动排气门驱动机构34c将排气门34a或34b都打开。从而，在先前燃烧循环中通过燃烧产生的已燃烧气体通过排气口33a和33b排出。所述第一排气门打开正时EO1基本上与低负荷模式下的正时EO1相同。亦即，所述第一排气门打开正时EO1刚好在膨胀BDC1之前。所述第一排气门打开正时EO1基于发动机10上的负荷设置。
当发动机10上的负荷增加时，通过燃烧产生的已燃烧气体量增加。这会增加需要在第一排气门打开周期中排放的已燃烧气体量。因而，如果只有一个排气门34a或34b被打开，则背压(亦即，已燃烧气体从燃烧室25排出所受到的阻力)可能会过度地增加。因此，如前所述，当发动机10在中/高负荷点火模式下运行时，排气门34a和34b都被打开。这会防止背压过度增加。
然后，中/高负荷点火装置F12在中/高负荷点火模式下的进气门打开正时IO(参看图7中(2)IO)通过驱动进气门驱动机构32c将进气门32a或32b都打开。从而，空气被引入燃烧室25。所述进气门打开正时IO基本上与低负荷模式下的正时IO相同。亦即，所述进气门打开正时IO刚好在排气TDC1之前。所述进气门打开正时IO基于发动机10上的负荷设置。
然后，中/高负荷点火装置F12在中/高负荷点火模式下的第一排气门关闭正时EC1(参看图7中(3)EC1)关闭排气门34a和34b。所述第一排气门关闭正时EC1基本上与低负荷模式下的正时EC1相同。亦即，所述第一排气门关闭正时EC1刚好在排气TDC1之后。所述第一排气门关闭正时EC1基于发动机10上的负荷设置。然后，喷射器37在中/高负荷点火模式下的喷射开始正时INJ(参看图7中(4)INJ)喷射燃料。所述喷射开始正时INJ基于发动机10上的负荷设置。
然后，中/高负荷点火装置F12在中/高负荷点火模式下的第二排气门打开正时EO2(参看图7中(5)EO2)，通过驱动排气门驱动机构34c打开排气门34a和34b。从而，已经在第一排气门打开周期中通过排气口33a和33b排放的已燃烧气体又被重新引入燃烧室25。所述第二排气门打开正时EO2相对于低负荷点火模式下的定时EO2延迟，而相对于进气BDC2提前。
图8A显示在低负荷点火模式下进气门32a或32b的升程和排气门34a和34b的升程随着曲柄转角的变化。图8B显示在中/高负荷点火模式下进气门32a和32b的升程和排气门34a和34b的升程随着曲柄转角的变化。图8A和8B中，实线L1指示在第一排气门打开周期中排气门34a或/和34b的升程的变化。虚线L2指示在第二排气门打开周期中排气门34a和34b的升程的变化。点线L3指示在进气门打开周期中进气门32a或/和32b的升程的变化。
如图8A和8B所示，在中/高负荷点火模式下，第二排气门打开正时EO2(亦即，第二排气门打开周期开始的正时)相对于低负荷点火模式下的正时EO2延迟。相应地，在中/高负荷点火模式下，在已燃烧气体引入之前、只有空气被引入燃烧室25的时期(亦即，从进气门打开正时IO(其基本上与排气TDC1相同)直到第二排气门打开正时EO2的时期)长于低负荷点火模式下的相应时期。从而，在中/高负荷点火模式下，在上述时期中引入燃烧室25的空气量多于在低负荷点火模式下的所述空气量。
结果，当发动机10上的负荷增加时，燃烧所需的大量空气能够供应到燃烧室25。这就避免了需要将排气门34a和34b的升程减小到极小的值(亦即，需要减小排气门34a和排气口33a之间的间隙以及排气门34b和排气口33b之间的间隙)，以减少引入燃烧室25的已燃烧气体量。从而，发动机在高燃烧效率下运行。
然后，在中/高负荷点火模式下的第二排气门关闭正时EC2(参看图7中(6)EC2)，排气门34a和34b被关闭。所述第二排气门关闭正时EC2相对于低负荷模式下的正时EC2延迟。所述第二排气门关闭正时EC2基于发动机10上的负荷设置。然后，在中/高负荷点火模式下的进气门关闭正时IC(参看图7中(7)IC)，进气门32a和32b被关闭。当活塞22达到压缩TDC附近的位置时，燃料-空气的温度达到自动点火温度，并且燃料-空气进气自动点火并燃烧。然后，在燃料-空气进气自动点火之后，燃料-空气进气由于燃烧开始膨胀。因此，当发动机10的状态处于中/高负荷区域B时，发动机10在所述中/高负荷点火模式下运行。
如上所述，在中/高负荷点火模式下，本发明第一实施例的用于内燃机的控制装置使得第二排气门打开正时EO2相对于低负荷点火模式下的正时EO2延迟。结果，当发动机10上的负荷增加时，发动机的运行具有高燃料效率。
接下来将说明按照本发明第二实施例的用于内燃机的控制装置。第二实施例中的发动机10A与第一实施例中的发动机10的区别仅在于，所述发动机10A的进气门驱动机构和排气门驱动机构是机械式的。此后，本说明将集中在所述不同之处。
内燃机10A包括机械式进气门驱动机构，而不是与第一实施例中一样的电磁式进气门驱动机构32c。所述进气门驱动机构是一种包括公知的可变正时机构的可变正时凸轮。所述可变正时机构在可变正时使用驱动轴(凸轮轴)打开和关闭进气门32a和32b，所述驱动轴由于曲轴24的转动而发生转动。
当所述凸轮机构驱动进气门32a和32b时，如果所述凸轮不进行平稳的转动，则所述凸轮和进气门32a和32b之间的摩擦可能造成严重的泵送损失，并且由于所述凸轮和进气门32a和32b之间的碰撞，可能引起极大的噪音。因此，每个凸轮形成为，使得在所述凸轮外形上凸轮尖不具有极大的曲率。相应地，在使用该机械式进气门驱动机构的情况下，进气门32a和32b的升程在所述进气门32a和32b被打开的期间逐渐发生变化，这与使用电磁式进气门驱动机构32c的情况不同。
另外，暂时停止一个进气门32a或32b的运行的一种公知的运行停止机构被并入到所述进气门驱动机构中(例如，参考日本专利申请公报No.JP-A-2005-36660)。
内燃机10A还包括机械式排气门驱动机构，而不是与第一实施例中一样的电磁式排气门驱动机构34c。所述排气门驱动机构是一种可变正时凸轮机构，其中并入了所述运行停止机构，象所述机械进气驱动机构一样。相应地，在使用该机械式排气门驱动机构的情况下，排气门34a和34b的升程在所述排气门34a和34b被打开的期间逐渐发生变化，这与使用电磁式排气门驱动机构34c的情况不同。
在该设置中，第二实施例中用于发动机10A的控制装置在与第一实施例中的正时相似的所述正时驱动进气门32a和32b以及排气门34a和34b，如图9A和9B所示。图9A显示在低负荷点火模式下，进气门32a或32b的升程以及排气门34a和34b的升程随着曲柄转角的变化。9B显示在中/高负荷点火模式下，进气门32a或32b的升程以及排气门34a和34b的升程随着曲柄转角的变化。图9A和9B中，实线L1指示在第一排气门打开周期中排气门34a或/和34b的升程的变化。虚线L2指示在第二排气门打开周期中排气门34a和34b的升程的变化。点线L3指示在进气门打开周期中进气门32a或/和32b的升程的变化。
如上所述，所述凸轮和排气门34a和34b之间的摩擦可能造成严重的泵送损失，并且由于所述凸轮和排气门34a和34b之间的碰撞，可能引起极大的噪音。因此，每个凸轮形成为，使得在所述凸轮外形上凸轮尖不具有极大的曲率。相应地，当排气门打开周期减小时，排气门34a和34b的升程减小。亦即，如图9A和9B所示，第一排气门打开周期(亦即从EO1直到EC1的时期)中的所述升程小于第二排气门打开周期(亦即从EO2直到EC2的时期)中的所述升程。
此后，将更具体地说明所述控制装置的实际运行。低负荷点火装置F11控制所述进气门驱动机构的所述运行停止机构，以在进气门打开正时IO和进气门关闭正时IC停止进气门32a和32b中的一个的运行。从而，所述进气门驱动机构的凸轮机构仅驱动进气门32a和32b中的另一个。
另外，低负荷点火装置F11控制所述排气门驱动机构的所述运行停止机构，以在第一排气门打开正时EO1和第一排气门关闭正时EC1停止排气门34a和34b中的一个的运行。从而，所述排气门驱动机构的凸轮机构仅驱动排气门34a和34b中的另一个。
中/高负荷点火装置F12控制所述进气门驱动机构的所述运行停止机构，以容许进气门32a和32b在进气门打开正时IO和进气门关闭正时IC都得到运行。从而，所述进气门驱动机构的凸轮机构使进气门32a和32b都得到驱动。
另外，中/高负荷点火装置F12控制所述排气门驱动机构的所述运行停止机构，以容许排气门34a和34b在第一排气门打开正时EO1和第一排气门关闭正时EC1都得到运行。从而，所述排气门驱动机构的凸轮机构使排气门34a和34b都得到驱动。
此外，中/高负荷点火装置F12通过控制所述排气门控制机构的可变正时机构，使得第二排气门打开正时EO2和第二排气门关闭正时EC2相对于低负荷点火模式下的正时EO2和EC2延迟，如图9所示。从而，与在第一实施例中一样，当发动机10A在中/高负荷点火模式下运行时，与发动机10A在低负荷点火模式下运行相比，在已燃烧气体引入之前、只有空气被引入燃烧室25的时期(亦即吸气行程中从进气门打开正时IO直到第二排气门打开正时EO2的时期)中，大量空气被供应到燃烧室。
结果，当发动机10A上的负荷增加时，燃烧所需的大量空气能够供应到燃烧室25。这就避免了需要将排气门34a和34b的升程减小到极小的值(亦即，需要减小排气门34a和排气口33a之间的间隙以及排气门34b和排气口33b之间的间隙)，以减少引入燃烧室25的已燃烧气体量。
如前所述，在中/高负荷点火模式下，本发明第二实施例中用于发动机10A的所述控制装置使得第二排气门打开正时EO2相对于低负荷模式下的正时EO2延迟，这与第一实施例相同。结果，当发动机10A上的负荷增加时，发动机10A的运行具有高燃料效率。
第二实施例中，进气口控制阀(空气流控制阀)可以设在进气口31a和31b中。当所述进气口控制阀被完全打开/关闭时，所述进气口31a和31b被打开/关闭。在这种情况下，在低负荷点火模式中，所述控制装置在进气门打开正时IO和进气门关闭正时IC对进气门32a和32b都进行驱动(打开和关闭)。所述控制装置也完全打开所述各进气口控制阀中的一个，并完全关闭另一个。
从而，在进气门打开周期中，空气仅通过一个进气口31a或31b流入燃烧室25，避免了需要停止一个进气门32a或32b的运行。这提高了流入燃烧室25的空气的流速。因而，所述控制装置不需要包括停止一个进气门32a或32b运行的所述运行停止机构。
本发明不局限于上述各个实施例。在本发明的范围内可以形成多种修改。例如，在上述每个实施例中，当发动机10的状态处于中/高点火区域B内的高负荷区域时，所述发动机10可以在火花点火模式下运行。
尽管在上述每个实施例中流量调节阀54布置在排气歧管51的集箱上，但是所述流量调节阀54也可以布置在每个排气口33a和33b上。在这种情况下，流量调节阀54到每个排气门34a和34b之间的排气通道的体积减小。这会减小流量调节阀54的开度的变化和所述排气通道中已燃烧气体的压力的变化之间的时滞。结果，当发动机10上的负荷发生剧烈变化时，引入燃烧室25的已燃烧气体量被适当地得到调节。

Claims (24)

1.一种用于四冲程预混压缩点火式内燃机的控制装置，所述控制装置的特征在于，包括：
进气门控制装置，其在进气门打开正时(IO)打开进气门(32a，32b)，使得所述进气门(32a，32b)至少在部分的进气行程中是打开的，并在进气门关闭正时关闭所述进气门(32a，32b)；以及
排气门控制装置，其包括第一排气门控制装置和第二排气门控制装置，
其中：
所述第一排气门控制装置在第一排气门打开正时(EO1)打开排气门，使得所述排气门在部分的排气行程中是打开的，并且所述第一排气门控制装置在排气上止点附近的第一排气门关闭正时(EC1)关闭所述排气门；
第二排气门控制装置在第二排气门打开正时(EO2)打开所述排气门，所述第二排气门打开正时相对于所述第一排气门关闭正时(EC1)和所述进气门打开正时(IO)延迟，而相对于所述进气门关闭正时(IC)提前，并且所述第二排气门控制装置在第二排气门关闭正时(EC2)关闭所述排气门，以及
当所述内燃机上的负荷增加时，所述第二排气门控制装置延迟所述第二排气门打开正时(EO2)。
2.如权利要求1所述的用于四冲程预混压缩点火式内燃机的控制装置，其中
所述内燃机(10)包括至少两个进气门(32a，32b)；以及
当所述内燃机(10)上的负荷低于预定阈值时，所述进气门控制装置仅打开和关闭所述至少两个进气门(32a，32b)中的一个。
3.如权利要求2所述的用于四冲程预混压缩点火式内燃机的控制装置，其中
所述内燃机(10)包括至少两个排气门；
当所述内燃机上的负荷低于预定阈值时，所述第一排气门控制装置打开和关闭所述至少两个排气门中的一个，并相对于所述进气门打开正时(IO)延迟所述第一排气门关闭正时(EC1)；以及
当所述内燃机上的负荷低于预定阈值时，所述进气门控制装置和所述第一排气门控制装置选择一对所述进气门(32a，32b)和所述排气门作为要打开和关闭的一对进气门和排气门，所述这对气门之间的距离在全部进气门和排气门对之间的距离中是最长的。
4.如权利要求3所述的用于四冲程预混压缩点火式内燃机的控制装置，其中
当所述内燃机上的负荷低于预定阈值时，所述进气门控制装置每过一预定周期就交替地打开和关闭所述至少两个进气门(32a，32b)；以及
当所述内燃机上的负荷低于预定阈值时，所述第一排气门控制装置每过所述预定周期就交替地打开和关闭所述至少两个排气门。
5.如权利要求3或4所述的用于四冲程预混压缩点火式内燃机的控制装置，其中，所述第二排气门控制装置打开和关闭所述至少两个排气门。
6.如权利要求1～4中的任一项所述的用于四冲程预混压缩点火式内燃机的控制装置，还包括：
设于包括排气口(33a，33b)的排气通道(50)中的流量调节阀(54)，其中，调节其开度来改变所述排气通道(50)的截面面积，从而改变通过所述排气通道(50)的气量；以及
调节阀控制设备，当所述内燃机上的负荷降低时，所述调节阀控制设备控制所述流量调节阀(54)以减小所述流量调节阀(54)的开度。
7.一种用于四冲程预混压缩点火式内燃机的控制装置，所述控制装置的特征在于，包括：
进气门控制装置，其在进气门打开正时(IO)打开进气门(32a，32b)，使得所述进气门(32a，32b)至少在部分的进气行程中是打开的，并在进气门关闭正时(IC)关闭所述进气门(32a，32b)；以及
排气门控制装置，其包括第一排气门控制装置和第二排气门控制装置，
其中：
所述第一排气门控制装置在第一排气门打开正时(EO1)打开第一排气门，使得所述第一排气门在部分的排气行程中是打开的，并且所述第一排气门控制装置在排气上止点附近的第一排气门关闭正时(EC1)关闭所述第一排气门；
第二排气门控制装置在第二排气门打开正时(EO2)打开第二排气门，所述第二排气门打开正时相对于所述第一排气门关闭正时(EC1)和所述进气门打开正时(IO)延迟，而相对于所述进气门关闭正时(IC)提前，并且所述第二排气门控制装置在第二排气门关闭正时(EC2)关闭所述第二排气门，以及
当所述内燃机上的负荷增加时，所述第二排气门控制装置延迟第二排气门打开正时(EO2)。
8.如权利要求7所述的用于四冲程预混压缩点火式内燃机的控制装置，其中
所述内燃机(10)包括至少两个进气门(32a，32b)；以及
当所述内燃机上的负荷低于预定阈值时，所述进气门控制装置仅打开和关闭至少两个进气门(32a，32b)中的一个。
9.如权利要求8所述的用于四冲程预混压缩点火式内燃机的控制装置，其中
当所述内燃机上的负荷低于预定阈值时，所述第一排气门控制装置仅打开和关闭第一排气门，并相对于所述进气门打开正时(IO)延迟所述第一排气门关闭正时(EC1)；以及
当所述内燃机上的负荷低于预定阈值时，所述进气门控制装置和所述第一排气门控制装置选择这样一对进气门和排气门作为要打开和关闭的一对进气门和排气门：所述这对气门之间的距离在全部进气门和排气门对之间的距离中是最长的。
10.如权利要求9所述的用于四冲程预混压缩点火式内燃机的控制装置，其中
当所述内燃机上的负荷低于预定阈值时，所述进气门控制装置每过一预定周期就交替地打开和关闭所述至少两个进气门(32a，32b)；以及
当所述内燃机上的负荷低于预定阈值时，所述第一排气门控制装置每过所述预定周期就交替地打开和关闭所述至少第一和第二排气门。
11.如权利要求8或9所述的用于四冲程预混压缩点火式内燃机的控制装置，其中，所述第二排气门控制装置打开和关闭所述至少第一和第二排气门。
12.如权利要求7～10中的任一项所述的用于四冲程预混压缩点火式内燃机的控制装置，还包括：
设于包括排气口(33a，33b)的排气通道(50)中的流量调节阀(54)，其中，调节其开度来改变所述排气通道(50)的截面面积，从而改变通过所述排气通道(50)的气量；以及
调节阀控制设备，当所述内燃机上的负荷降低时，所述调节阀控制设备控制所述流量调节阀(54)以减小所述流量调节阀(54)的开度。
13.一种用于在可变发动机负荷下控制四冲程预混压缩点火式内燃机的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在进气门打开正时(IO)，使用进气门控制装置打开进气门(32a，32b)，使得所述进气门(32a，32b)至少在部分的进气行程中是打开的，并在进气门关闭正时(IC)关闭所述进气门(32a，32b)；
在第一排气门打开正时(EO1)，使用第一排气门控制装置打开排气门，使得所述排气门在部分的排气行程中是打开的，并在排气上止点附近的第一排气门关闭正时(EC1)关闭所述排气门；以及
在第二排气门打开正时(EO2)，使用第二排气门控制装置打开排气门，所述第二排气门打开正时相对于所述第一排气门关闭正时(EC1)和所述进气门打开正时(IO)延迟，而相对于所述进气门关闭正时(IC)提前，并在第二排气门关闭正时(EC2)关闭所述排气门，其中
当所述内燃机上的负荷增加时，通过所述第二排气门控制装置延迟所述第二排气门打开正时(EO2)。
14.如权利要求13所述的方法，其中
所述内燃机(10)包括至少两个进气门(32a，32b)，并且当所述内燃机上的负荷低于预定阈值时，通过所述进气门控制装置仅打开和关闭所述至少两个进气门(32a，32b)中的一个。
15.如权利要求14所述的方法，其中
所述内燃机(10)包括至少两个排气门；
当所述内燃机上的负荷低于所述预定阈值时，通过所述第一排气门控制装置使所述第一排气门关闭正时(EC1)相对于所述进气门打开正时(IO)延迟；并且
当所述内燃机上的负荷低于所述预定阈值时，通过所述进气门控制装置和所述第一排气门控制装置，选择一对所述进气门(32a，32b)和所述排气门作为要打开和关闭的一对进气门和排气门，所述这对气门之间的距离在全部进气门和排气门对之间的距离中是最长的。
16.如权利要求15所述的方法，其中
当所述内燃机上的负荷低于所述预定阈值时，每过一预定周期，所述至少两个进气门(32a，32b)就被所述进气门控制装置交替地打开和关闭；以及
当所述内燃机上的负荷低于所述预定阈值时，每过所述预定周期，所述至少两个排气门就被所述第一排气门控制装置交替地打开和关闭。
17.如权利要求15或16所述的方法，其中，所述至少两个排气门都被所述第二排气门控制装置打开和关闭。
18.如权利要求13～16中的任一项所述的方法，还包括：
当所述内燃机上的负荷降低时，通过减小设于排气通道(50)中的流量调节阀(54)的开度来减小所述排气通道(50)的截面面积，以减小所述通过排气通道(50)的气量。
19.一种用于在可变发动机负荷下控制四冲程预混压缩点火式内燃机的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在进气门打开正时(IO)，使用进气门控制装置打开进气门(32a，32b)，使得所述进气门(32a，32b)至少在部分的进气行程中是打开的，并在进气门关闭正时(IC)关闭所述进气门(32a，32b)；
在第一排气门打开正时(EO1)，使用第一排气门控制装置打开第一排气门，使得所述第一排气门在部分的排气行程中是打开的，并在排气上止点附近的第一排气门关闭正时(EC1)关闭所述第一排气门；以及
在第二排气门打开正时(EO2)，使用第二排气门控制装置打开第二排气门，所述第二排气门打开正时相对于所述第一排气门关闭正时(EC1)和所述进气门打开正时(IO)延迟，而相对于所述进气门关闭正时(IC)提前，并在第二排气门关闭正时(EC2)关闭所述第二排气门，其中
当所述内燃机上的负荷增加时，通过所述第二排气门控制装置延迟所述第二排气门打开正时(EO2)。
20.如权利要求19所述的方法，其中
所述内燃机(10)包括至少两个进气门(32a，32b)，并且当所述内燃机上的负荷低于预定阈值时，所述至少两个进气门(32a，32b)中仅一个被所述进气门控制装置打开和关闭。
21.如权利要求20所述的方法，其中
所述内燃机包括至少两个排气门；
当所述内燃机上的负荷低于所述预定阈值时，通过所述第一排气门控制装置使所述第一排气门关闭正时(EC1)相对于所述进气门打开正时(IO)延迟；并且
当所述内燃机上的负荷低于所述预定阈值时，通过所述进气门控制装置和所述第一排气门控制装置，选择这样一对进气门和排气门作为要打开和关闭的一对进气门和排气门：所述这对气门之间的距离在全部进气门和排气门对之间的距离中是最长的。
22.如权利要求21所述的方法，其中
当所述内燃机上的负荷低于所述预定阈值时，每过一预定周期，所述至少两个进气门(32a，32b)就被所述进气门控制装置交替地打开和关闭；并且
当所述内燃机上的负荷低于所述预定阈值时，每过所述预定周期，所述至少第一和第二排气门就被所述第一排气门控制装置交替地打开和关闭。
23.如权利要求21或22所述的方法，其中，所述至少第一和第二排气门都被所述第二排气门控制装置打开和关闭。
24.如权利要求19～22中的任一项所述的方法，还包括：
当所述内燃机上的负荷降低时，通过减小设于排气通道(50)中的流量调节阀(54)的开度来减小所述排气通道(50)的截面面积，以减小通过所述排气通道(50)的气量。
CNB2006101457310A 2005-11-14 2006-11-14 四冲程预混压缩点火式内燃机的控制装置和控制方法 Expired - Fee Related CN100439680C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005328618A JP4124224B2 (ja) 2005-11-14 2005-11-14 ４サイクル予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置
JP2005328618 2005-11-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1966956A CN1966956A (zh) 2007-05-23
CN100439680C true CN100439680C (zh) 2008-12-03

Family

ID=37982798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006101457310A Expired - Fee Related CN100439680C (zh) 2005-11-14 2006-11-14 四冲程预混压缩点火式内燃机的控制装置和控制方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7290524B2 (zh)
JP (1) JP4124224B2 (zh)
CN (1) CN100439680C (zh)
DE (1) DE102006035427B4 (zh)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2913065B1 (fr) * 2007-02-26 2012-10-19 Inst Francais Du Petrole Procede pour faciliter la vaporisation d'un carburant pour un moteur a combustion interne a injection directe de type diesel
US7765994B2 (en) * 2007-07-12 2010-08-03 Ford Global Technologies, Llc Cylinder charge temperature control for an internal combustion engine
JP4924559B2 (ja) * 2008-07-18 2012-04-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のｅｇｒ装置
JP5569100B2 (ja) * 2010-03-31 2014-08-13 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
JP5392165B2 (ja) * 2010-03-31 2014-01-22 マツダ株式会社 ガソリンエンジンの制御装置
US9512814B2 (en) * 2010-04-30 2016-12-06 Mazda Motor Corporation Control method of spark ignition engine and spark ignition engine
US8069663B2 (en) * 2010-09-09 2011-12-06 Ford Global Technologies, Llc Method and system for turbocharging an engine
US9765658B2 (en) * 2011-03-02 2017-09-19 Delphi Technologies, Inc. Valve train system for an internal combustion engine
JP5654940B2 (ja) * 2011-04-21 2015-01-14 日立オートモティブシステムズ株式会社 可変動弁装置のコントローラ及び内燃機関の可変動弁装置
JP5794045B2 (ja) * 2011-09-05 2015-10-14 マツダ株式会社 多気筒エンジン
JP5794046B2 (ja) * 2011-09-05 2015-10-14 マツダ株式会社 多気筒エンジン
IN2014DN07945A (zh) * 2012-03-23 2015-05-01 Toyota Motor Co Ltd
JP5880258B2 (ja) 2012-04-26 2016-03-08 マツダ株式会社 多気筒ガソリンエンジン
JP6170711B2 (ja) * 2013-04-12 2017-07-26 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の可変動弁装置
JP6241678B2 (ja) * 2015-05-15 2017-12-06 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
US10634066B2 (en) * 2016-03-16 2020-04-28 Hyundai Motor Company System and method for controlling valve timing of continuous variable valve duration engine
US10954869B1 (en) * 2020-02-18 2021-03-23 Ford Global Technologies, Llc System and method to reduce engine hydrocarbon emissions

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5398502A (en) * 1992-05-27 1995-03-21 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha System for controlling a valve mechanism for an internal combustion engine
JPH11132066A (ja) * 1997-10-29 1999-05-18 Nissan Motor Co Ltd 火花点火式内燃機関
JPH11264319A (ja) * 1998-03-19 1999-09-28 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気制御装置
US6109225A (en) * 1998-01-30 2000-08-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Valve timing control device for an internal combustion engine
US20020108592A1 (en) * 2000-06-09 2002-08-15 Nissan Motor Co., Ltd Variable valve timing device of internal combustion engine
JP2003148180A (ja) * 2001-09-25 2003-05-21 Avl List Gmbh 内燃機関と内燃機関制御方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4016568B2 (ja) * 2000-03-30 2007-12-05 日産自動車株式会社 ガソリン自己着火式内燃機関
JP2003013759A (ja) * 2001-06-29 2003-01-15 Sanshin Ind Co Ltd 船外機用４サイクルエンジンのバルブタイミング制御装置
US7331317B2 (en) * 2003-05-30 2008-02-19 Honda Motor Co., Ltd. Valve timing control system and control system for an internal combustion engine
JP3992016B2 (ja) 2004-05-17 2007-10-17 トヨタ自動車株式会社 予混合圧縮自着火式内燃機関の制御装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5398502A (en) * 1992-05-27 1995-03-21 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha System for controlling a valve mechanism for an internal combustion engine
JPH11132066A (ja) * 1997-10-29 1999-05-18 Nissan Motor Co Ltd 火花点火式内燃機関
US6109225A (en) * 1998-01-30 2000-08-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Valve timing control device for an internal combustion engine
JPH11264319A (ja) * 1998-03-19 1999-09-28 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気制御装置
US20020108592A1 (en) * 2000-06-09 2002-08-15 Nissan Motor Co., Ltd Variable valve timing device of internal combustion engine
JP2003148180A (ja) * 2001-09-25 2003-05-21 Avl List Gmbh 内燃機関と内燃機関制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006035427B4 (de) 2016-02-04
US7290524B2 (en) 2007-11-06
JP2007132319A (ja) 2007-05-31
CN1966956A (zh) 2007-05-23
US20070107680A1 (en) 2007-05-17
DE102006035427A1 (de) 2007-05-16
JP4124224B2 (ja) 2008-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100439680C (zh) 四冲程预混压缩点火式内燃机的控制装置和控制方法
RU2699449C2 (ru) Система и способ управления двигателем с отключаемыми цилиндрами, соединенным с двухспиральным турбонагнетателем (варианты)
CN100497909C (zh) 用于停止和起动内燃机的控制装置和控制方法
US7167789B1 (en) Variable compression ratio internal combustion engine
EP1133625B1 (en) Method of controlling the process of combustion in an internal combustion engine, and engine with means for controlling the engine valves
WO2001046573A1 (en) A direct injection four stroke engine with auto-ignition
US20130218440A1 (en) System and method for injecting fuel
KR100679065B1 (ko) 내연기관의 연소과정을 제어하는 방법 및 실린더의 유효압축비를 변화시키기 위한 수단을 구비한 엔진
US9863350B2 (en) Start control device of homogeneous-charge compression ignition engine
CN101432508B (zh) 预混合压缩着火内燃机以及预混合压缩着火内燃机的吸气控制方法
CN103328775B (zh) 具有可变气门正时的四冲程内燃机和方法
US20120283932A1 (en) Two-stroke internal combustion engine with variable compression ratio and an exhaust port shutter and a method of operating such an engine
CN103089489B (zh) 能够在均质充量压缩点火模式下运行的内燃机
MX2008011039A (es) Motor de combustion interna del tipo de encendido por chispa.
CN103061899A (zh) 内燃发动机及用于这种内燃发动机的进气交换方法
EP1558839A1 (en) A frequency modulated vcr-engine
CN103375285A (zh) 部分停用的内燃发动机和该类型的内燃发动机的操作方法
CN106050387B (zh) 用于活塞冷却的***和方法
CN112081652A (zh) 大型二冲程单流扫气式气态燃料发动机及用于控制燃烧室中的状况的方法
KR101657322B1 (ko) 피스톤 엔진의 과급기 속도 제어 방법 및 과급된 피스톤 엔진의 제어 시스템
CN103527330A (zh) 可变排量
EP3176399A1 (en) Gdci engine with accelerated oil warm-up
CN103362638B (zh) 用于操作涡轮增压器的方法
US20170298841A1 (en) Diesel engine and method for operating a diesel engine
WO2004109077A2 (en) Hcci engine with combustion-tailoring chamber

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20081203

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee