TWI695930B - 內燃機系統及用於內燃機的控制方法 - Google Patents

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加藤享
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日商豐田自動車股份有限公司
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Abstract

一種電子控制單元被建構來選取第一凸輪作為進氣閥在EGR率的目標值被設定至一指定的EGR率的第一操作區域內的驅動凸輪，且被建構來選取第二凸輪作為在第二操作區域內的驅動凸輪，該第二凸輪在閥開啟持續時間及抬升量方面小於第一凸輪。因此，在多數的操作區域內，該第一凸輪被選取，且該第二凸輪只在高扭矩且高速範圍內被選取。當該第二凸輪在高扭矩且高速範圍內被選取時，實際壓縮比很高的狀態即可被消除掉，且吸入效率可被降低。因此，爆震極限的下降可被抑制。

Description

內燃機系統及用於內燃機的控制方法
[0001] 本發明係關於內燃機系統及用於內燃機的控制方法，且更具體地係關於藉由改變進氣閥的操作特性來控制引擎輸出的內燃機系統及用於內燃機的控制方法。
[0002] 揭露於日本專利公開案第6-108860號中的是一種內燃機的控制器，該控制器被建構來藉由依據一具有增壓器的引擎的操作狀態切換兩種進氣凸輪來改變進氣閥的關閉時間。在此傳統的控制器中，一低速進氣凸輪在高負荷區的低速側被選用，且一高速進氣凸輪在該高負荷區的高速側被選用。當該低速凸輪被選用時，該進氣閥在一比下死點(bottom dead center)早的預定的時間被關閉。當該高速凸輪被選用時，該進氣閥在一比該預定的時間晚的時間被關閉。 　　[0003] 當該低速凸輪被使用時，該進氣閥在一比下死點早的預定的時間被關閉，使得壓縮末端溫度下降。這可提高爆震極限。此外，增壓器的過熱效應亦可提高被注入到汽缸內的空氣量。因此，依據傳統的控制器，引擎輸出可在高負荷區的低速側被提高。然而，當引擎轉速提高且操做狀態改變至高負荷區的高速側時，實質的進氣期間被縮短，且被注入到汽缸內的空氣量減少。此外，當被引擎吸入的空氣量相對於從增壓器排出的空氣量減少時，增壓壓力和被減少的空氣量成正比地增加。在此情形中，當高速凸輪被時用時，該進氣閥被關閉的時間比使用低速凸輪時來得晚一些。因此，該傳統的控制器可補償高負荷區的高速側時被注入到汽缸內的空氣量的減少。這亦可抑制增壓壓力的過度提高。
[0004] 該爆震極限亦可藉由將外部EGR氣體導入汽缸內來改善。此外，當該外部EGR氣體被導入時，該爆震極限可藉由使用低速凸輪而在無需仰賴提早關閉該進氣閥下獲得改善。亦即，當該外部EGR氣體被使用時，被注入到汽缸內的空氣量即使是在該進氣閥的關閉因在高負荷區的低速側使用高速凸輪而被提早的時候亦可被增加。此外，當增壓器被驅動時，該增壓操作可進一步提高被注入到汽缸內的空氣量。因此，該增壓引擎在高負荷區的低速側的輸出可被進一步提高。 　　[0005] 然而，EGR率(其被表示為外部EGR氣體與進氣空氣的比率)通常被設計成使得一最適目標值是依據引擎的操作狀態來選擇，這和上文所述的兩種進氣凸輪的情形相同。該目標EGR率通常被設定至一與該高負荷區相鄰的中等負荷區內的最高數值。因此，當該引擎的操作狀態從該中等負荷區換至高負荷區時會發生問題。詳言之，該問題是起因於當該引擎的操作狀態從該中等負荷區換至高負荷區時該目標EGR率下降使得爆震極限因而被降低。因此，一種有別於傳統的改良之結合多種進氣凸輪的切換和EGR率的改良必須被提出，用以提高該增壓引擎的輸出。 　　[0006] 本發明抑制當操作狀態從EGR率目標值很高的操作區域轉換至EGR率目標值很低的操作區域時渦輪增壓引擎中引擎輸出的減低，該渦輪增壓引擎被建構來根據一依據該操作狀態所選取的進氣凸輪和該EGR率的組合來提高引擎輸出。 　　[0007] 本發明的第一態樣係關於一種引擎系統。該內燃機系統包括一渦輪增壓引擎和一電子控制單元。該渦輪增壓引擎包括多個凸輪輪廓不同的進氣凸輪、一EGR系統、及一點火裝置。該等進氣凸輪被建構來驅動一進氣閥。該EGR系統被建構來將流經一廢氣系統的廢氣(如，外部EGR氣體)導入一進氣系統。該點火裝置被建構來將汽缸內的空氣-燃料混合物點火。該電子控制單元被建構來依據一以引擎扭矩和引擎轉速來識別的操作狀態設定一EGR率的目標值。該EGR率被表示為外部EGR氣體與進氣空氣的比率。在該EGR率的目標值被設定至一指定的EGR率的一第一操作區域內，該電子控制單元被建構來選取一第一凸輪作為該進氣閥的驅動凸輪且被建構來將該進氣閥的關閉時機設定至第一曲柄角度區段。該第一曲柄角度區段包括一曲柄角度，其在該引擎轉速和渦輪增壓壓力被固定的情況下提供最高的吸入效率(suction efficiency)。在該第二操作區域中，該電子控制單元被建構來選取一第二凸輪作為該驅動凸輪，該第二凸輪在閥開啟持續時間和抬升量方面小於該第一凸輪、且被建構來將該關閉時機設定至一第二曲柄角度區段並將該點火裝置的該點火時機改變至一比該點火裝置在該第一操作區域中的點火時機更提前的一側。該第二操作區域被設置為比該第一操作區域更靠近高速側。該第二操作區域讓該EGR率的目標值被設定至比該指定的EGR率更低的數值。該第二曲柄角度區段被置於比該第一曲柄角度區段更提前的一側，且在吸入效率低方面於該第一曲柄角度區段。 　　[0008] 藉此構造，當該操作狀態是處在該第一操作區域中時，該第一凸輪可被選取作為該進氣閥的驅動凸輪，且該進氣閥可在該第一曲柄角度區段內被關閉。當該操作狀態是處在該第一操作區域中時，該EGR率的高目標值被設定在高值，因此該爆震極限為高。該第一曲柄角度區段包括一曲柄角度，其在該引擎轉速和渦輪增壓壓力被固定的情況下提供最高的吸入效率。因此，引擎輸出可藉由選用該第一凸輪和在該第一曲柄角度區段關閉該進氣閥而被提高。 　　[0009] 藉此構造，當該操作狀態是處在該第二操作區域中時，該第二凸輪可被選取作為該進氣閥的驅動凸輪、該進氣閥可在該第二曲柄角度區段內被關閉、且該空氣-燃料混合物被點燃的點火時機可以比在第一操作區域內的點火時機提前。當操作狀態處在第二操作區域內時，該EGR率的目標值被設定至比第一操作區域內的操作狀態時的該EGR率被設定的目標值低。因此，該爆震極限下降。就此而言，該第二凸輪在閥開啟持續時間和抬升量方面小於第一凸輪，且該第二曲柄角度區段被設置在比第一曲柄角度區段更為提前側且在吸入效率方面低於該第一曲柄角度區段。因此，當該第二凸輪被選用且進氣閥在第二曲柄角度區段被關閉時，該吸入效率被降低，且爆震極限的下降可被抑制。此外，當空氣-燃料混合物是在比第一操作區域的點火時機更提前的點火時機被點燃時，該吸入效率的下降可被補償，且爆震極限的下降可被抑制。 　　[0010] 在該內燃機系統中，該電子控制單元可被建構成等待驅動凸輪的切換，直到實際EGR率的改變在驅動凸輪隨著操作狀態從第一操作區域變換至第二操作區域而從第一凸輪切換至第二凸輪時被完成為止。 　　[0011] 當EGR率的目標值被改變時，改變被反應在一帶著時間遲滯的實際EGR率上。當該驅動凸輪在該實際EGR率改變的同時被切換時，燃燒變得不穩定且扭矩波動增加。藉此構造，從第一凸輪切換至第二凸輪可等待驅動凸輪的切換，直到實際EGR率的改變被完成為止。因此，穩定的燃燒和較少的扭矩波動可被達成。 　　[0012] 在該內燃機系統中，該渦輪增壓引擎可包括一將燃料供應至汽缸內的噴油器。該電子控制單元可被建構來控制該噴油器，使得當操作狀態是在第一驅動範圍時，燃料在壓縮行程中被噴入。該電子控制單元可被建構來控制該噴油器，使得當操作狀態是在第二驅動範圍時，燃料在進氣行程中被噴入。 　　[0013] 該第二凸輪在閥開啟持續時間和抬升量方面比第一凸輪小。因此，當該第二凸輪被選取作為驅動凸輪時，在汽缸內的紊流會變得比該第一凸輪被選取作為驅動凸輪時所產生的紊流小，這導致燃燒速度下降。藉此構造，該噴油器可被控制，使得當該操作狀態是在該第二操作狀態時，燃料是在進氣行程被噴入。這可促進進氣空氣和燃料的混合，使得引擎輸出的降低可被抑制。 　　[0014] 在該內燃機系統中，該電子控制單元可被建構成等待驅動凸輪的切換，直到該噴油器的噴油時機的改變在驅動凸輪隨著操作狀態從第一操作區域變換至第二操作區域而從第一凸輪切換至第二凸輪時被完成為止。 　　[0015] 當該驅動凸輪在該噴油器的噴油時機改變的同時被切換時，燃燒變得不穩定且扭矩波動增加。藉此構造，從第一凸輪切換至第二凸輪可等待，直到該噴油器的噴油時機的改變被完成為止。因此，穩定的燃燒和較少的扭矩波動可被達成。 　　[0016] 在該內燃機系統中，該渦輪增壓引擎可包括一支撐多個進氣凸輪的凸輪軸、及一轉動相位改變機構，其改變該凸輪軸相對於曲柄軸的轉動相位。當驅動凸輪隨著操作狀態從第一操作區域轉換至第二操作區域而從第一凸輪切換至第二凸輪時，該電子控制單元可被建構來改變該轉動相位，使得該吸入效率在驅動凸輪切換之前和之後一致，並等待該驅動凸輪的切換直到該轉動相位的改變被完成為止。 　　[0017] 藉此構造，該凸輪軸相對於曲柄軸的轉動相位可被改變，使得該吸入效率在驅動凸輪切換之前和之後一致。該驅動凸輪的切換可被等待直到該轉動相位的改變被完成為止。因此，燃燒在驅動凸輪的切換之前和之後可被穩定，且扭矩波動可被抑制。 　　[0018] 在該內燃機系統中，該渦輪增壓引擎可包括一液冷式中間冷卻器，其冷卻流經該進氣系統的進氣空氣、及一熱交換器，其與該中間冷卻器共用冷卻劑。該電子控制單元可被建構成在下面的條件i)及ii)皆被滿足時不實施驅動凸輪的切換:i)該驅動凸輪隨著操作狀態從第一操作區域轉換至第二操作區域而從第一凸輪切換至第二凸輪，及ii)送入該中間冷卻器和該熱交換器內的冷卻劑的溫度高於一指定溫度。 　　[0019] 藉此構造，當送入該中間冷卻器和該熱交換器內的冷卻劑的溫度高於該指定溫度時，該驅動凸輪本身的切換可被禁止。因此，可抑制該熱交換器內的過高的溫度上升。 　　[0020] 在該內燃機系統中，在一第三操作區域內，該電子控制單元可被建構來選取一第三凸輪作為該驅動凸輪，該第三凸輪在該抬升量方面小於該第一凸輪且在閥開啟持續時間方面小於該第二凸輪，且可被建構來將該關閉時機設定至一第三曲柄角度區段並將該點火裝置的點火時機改變至一比在第一操作區域內的點火裝置的點火時機更提前的一側。該第三操作區域可被設置在比該第一操作區域更靠近低速側。該第三操作區域可讓該EGR率的目標值被設定至一比該指定的EGR率低的數值。該第三曲柄角度區段可被設置在比第一曲柄角度區段更提前的一側，且比該第二曲柄角度區段窄。 　　[0021] 藉此構造，當操作狀態處於該第三操作區域內時，該第三凸輪可被選作為該進氣閥的驅動凸輪，該進氣閥可在該第三曲柄角度區段內被關閉，且該空氣-燃料混合物可在比該第一操作區域內的點火時機更提前的點火時機被點火。當該操作狀態處於該第三操作區域內時，該EGR率的目標值被設定為低於當該操作狀態處於該第一操作區域時的目標值。因此，該爆震極限下降。就此而言，該第三凸輪在該抬升量方面小於該第一凸輪且在閥開啟持續時間方面小於該第二凸輪。該第三曲柄角度區段亦被置於一比該第一曲柄角度區段更提前的一側且比該第二曲柄角度區段窄。因此，當該第三凸輪被選用作且該進氣閥在該第三曲柄角度區段內被閉時，吸入效率可被降低，且該爆震極限可被抑制。此外，當空氣-燃料混合物是在比第一操作區域的點火時機更提前的點火時機被點燃時，該吸入效率的下降可被補償，且爆震極限的下降可被抑制。 　　[0022] 在該內燃機系統中，該渦輪增壓引擎可具有11或更高的幾何壓縮比。 　　[0023] 藉此構造，具有11或更高的幾何壓縮比的該渦輪增壓引擎的引擎輸出可被提高。 　　[0024] 本發明的第二態樣係關於一種內燃機的控制方法。該內燃機包括一渦輪增壓引擎和一電子控制單元。該渦輪增壓引擎包括多個凸輪輪廓不同的進氣凸輪、一EGR系統、和一點火裝置。該等進氣凸輪被建構來驅動一進氣閥。該EGR系統被建構將流經一廢氣系統的廢氣(如，外部EGR氣體)導入一進氣系統。該點火裝置被建構來將汽缸內的空氣-燃料混合物點火。該電子控制單元被建構來依據一以引擎扭矩和引擎轉速識別的操作狀態來設定一EGR率的目標值。該EGR率被表示為該外部EGR氣體與進氣空氣的比率。該控制方法包括在該EGR率的目標值被設定至一指定的EGR率的一第一操作區域內，該電子控制單元選取一第一凸輪作為該進氣閥的驅動凸輪且該電子控制單元將該進氣閥的關閉時機設定至第一曲柄角度區段，該第一曲柄角度區段包括一曲柄角度，其在該引擎轉速和渦輪增壓壓力被固定的情況下提供最高的吸入效率、且在一第二操作區域中，該電子控制單元選取一第二凸輪作為該驅動凸輪，該電子控制單元將該關閉時機設定至一第二曲柄角度區段(其位在比該第一曲柄角度區段更提前的一側)，且該電子控制單元將該點火裝置的該點火時機改變至比該點火裝置在該第一操作區域中的點火時機更提前的一側。該第二操作區域被設置為比該第一操作區域更靠近高速側。該第二操作區域讓該EGR率的目標值被設定至比該指定的EGR率更低的數值。該第二凸輪在閥開啟持續時間和抬升量方面小於該第一凸輪。該第二曲柄角度區段在吸入效率方面低於該第一曲柄角度區段。 　　[0025] 藉此構造，當該操作狀態是處在該第一操作區域中時，該第一凸輪可被選取作為該進氣閥的驅動凸輪，且該進氣閥可在該第一曲柄角度區段內被關閉。當該操作狀態是處在該第一操作區域中時，該EGR率的目標值被設定在高值，因此該爆震極限為高。該第一曲柄角度區段包括一曲柄角度，其在該引擎轉速和渦輪增壓壓力被固定的情況下提供最高的吸入效率。因此，引擎輸出可藉由選用該第一凸輪和在該第一曲柄角度區段關閉該進氣閥而被提高。
[0027] 本發明的實施例將根據圖式於下文中描述。應指出的是，在每一圖式中相同的元件被標示相同的參考符號以省略冗餘的描述。下面的實施例並不是要侷限本發明。 　　[0028] 首先，本發明的第一實施例將參考圖1至10加以描述。 　　[0029] 圖1是一例示依據本發明的第一實施例的系統的構造的例子的示意圖。示於圖1中的系統是一用於安裝在車輛上的內燃機的系統。示於圖1中的該系統包括一作為驅動源的內燃機10。該內燃機10是四行程汽缸引擎，且亦是一直列三汽缸引擎。該內燃機10汽缸數和汽缸配置並沒有特別限制。該內燃機10具有一11或更高之相對高的幾何壓縮比。該內燃機10的每一汽缸和一進氣管12及一排氣管14相聯通。 　　[0030] 首先提供該內燃機10的進氣系統的描述。在該進氣管12的入口附近附裝了一空氣清淨器16。一渦輪增壓器18的壓縮機18a被設置在該空氣清淨器16的下游。被一設置在該排氣管14內的渦輪18b的轉動所驅動的該壓縮機18a壓縮進氣空氣。一電子控制式節流閥20被設置在該壓縮機18a的下游。一連接至每一汽缸的進氣埠的進氣歧管22被設置在該節流閥20的下游。該進氣歧管22包含一液冷式中間冷卻器24。流入該中間冷卻器24的進氣空氣透過與一流經冷卻管26的冷卻劑的熱交換而被冷卻。 　　[0031] 現將提供該內燃機10的廢氣系統的描述。該排氣管14配備有該渦輪增壓器18的渦輪18b。該渦輪18b與該壓縮機18a相耦合。該渦輪18b是用流經該排氣管14的廢氣的能量來轉動。一繞過該渦輪18b的旁通管28被設置在該排氣管14的中間處。該旁通管28被設置有一廢氣閘閥(WGV)30。該WGV30在該渦輪18b的上游側的排氣管壓力(背壓)高於一規定的數值時即被打開。當該WGV30被打開時，一些流經該渦輪18b的上游部分的廢氣就會流經該旁通管28進入到該渦輪18b的下游部分。用來潔淨該廢氣的觸媒32，34被設置在該渦輪18b的下游。 　　[0032] 接下來，該內燃機10的一EGR系統將被描述。該內燃機10包括一低壓迴圈-EGR(LPL-EGR)系統36。該LPL-EGR系統36包括一EGR管38，其將該排氣管14位在觸媒32和觸媒34之間的部分連接至該進氣管12位在該壓縮機18a的上游側的部分。一液冷式EGR冷卻器40被設置在該EGR管38的中間處。流入該EGR冷卻器40的廢氣(即，外部EGR氣體)透過和一流經該冷凝管42的冷卻劑的熱交換而被冷卻。一電子控制式EGR閥44被設置在該EGR冷卻器40的下游。當該EGR閥44的打開程度被改變時，從該EGR管38流入該進氣管12之該外部EGR氣體的流率即被改變。隨著該EGR閥44的打開程度變大，該EGR率即變高。 　　[0033] 現將提供該內燃機10的閥系統的描述。圖2是一例示兩種包括在依據本發明的第一實施例的系統內的進氣凸輪的凸輪輪廓(代表抬升量和閥開啟持續時間的至少一者的凸輪輪廓，且這適用於下面的描述)的例子的解釋性圖式。應指出的是，“閥開啟持續時間”係指閥被保持打開的時間長度，以度為單位。如圖2中所示，依據第一實施例的系統包括兩種進氣凸輪：正常的凸輪；和小凸輪。該小凸輪在閥開啟持續時間和抬升量方面比該正常凸輪小。該正常凸輪和該小凸輪被一凸輪軸支撐，該凸輪軸和一曲柄軸同步轉動。兩個正常凸輪和小凸輪配對被支撐在每一汽缸內。這是因為每一汽缸被設置有兩個進氣閥。然而，在本發明中，每一汽缸的進氣閥數量可以是一個、或可以是三個或更多個。 　　[0034] 支撐該正常凸輪和該小凸輪的該凸輪軸被設置一可變的閥定時機構(VVT)。該VVT是一種藉由改變該凸輪閥相對於該曲柄軸的轉動相位差來改變進氣閥的閥開啟特性的機構。該VVT包括一外殼，其透過一定時鏈及類此者與該曲柄軸相耦合、一葉片本體，其被設置在該外殼內且被附裝至該凸輪軸的端部。當液壓被供應至一被該外殼和該葉片本體分隔的液壓室的內部時，該葉片本體可相對於該外殼被轉動。因此，該凸輪軸相對於該曲柄軸的轉動相位差即可被改變。被供應至該VVT的液壓是由一設置在一液壓供應管線內的液壓控制閥來控制。該VVT的構造是眾所周知的。因為對於本發明中的VVT的構造沒有特別的限制，所以關於VVT的進一步描述將被省略。 　　[0035] 再次參考圖1，該系統的構造例子將被進一步描述。示於圖1中的系統包括一作為控制器的電子控制單元(ECU)50。該ECU50包括隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、及微處理器(CPU)。該ECU50從安裝在車輛上的各種感測器取得訊號並處理這些訊號。該等感測器包括空氣流量計52、曲柄角度感測器54、渦輪增壓壓力感測器56、冷卻劑溫度感測器58、背壓感測器60、及氣體溫度感測器62。該空氣流量計52被設置在該空氣清淨器16附近以偵測吸入空氣的量。該曲柄角度感測器54輸出一對應於該曲柄軸的轉動角度的訊號。該渦輪增壓壓力感測器56偵測該進氣管在該節流閥20的上游側的部分的壓力(渦輪增壓壓力)。該冷卻劑溫度感測器58偵測在該內燃機10內的冷卻劑的溫度。該背壓感測器60偵測該排氣管在該渦輪18b的上游側的部分的壓力(背壓)。該氣體溫度感測器62偵測在該EGR冷卻器40的出口部分的廢氣的溫度。 　　[0036] 該ECU50處理從該等各種感測器取得的訊號，並依據指定的控制程式操作各種作動器。該等各種作動器包括節流閥20及該WGV30。該等作動器亦包括一將燃料噴入汽缸的噴油器70、將汽缸內的空氣-燃料混合物點火的點火裝置72、VVT74、及凸輪切換機構76，其切換驅動該進氣閥的進氣凸輪(下文中被稱為“驅動凸輪”)。 　　[0037] 圖3例示目標EGR率(EGR率的目標值)和引擎操作區域之間的關係的例子。圖3的關係是根據先前的模擬來準備的。如圖3中的輪廓線所顯示的，該目標EGR率被設定至中間扭矩和中間速度區域內的最高數值。這是為了要提高在使用頻率而言特別高的該中間扭矩和中間速度區域內的EGR率以提高熱效率。較低的目標EGR率被設定給離該中間扭矩和中間速度區域較遠的周邊區域，該等周邊區域就使用頻率而言是較低的。詳言之，在高扭矩和低扭矩區域中，該目標EGR率被設定至一比該中間扭矩區域的目標EGR率低的數值。類似地，在高速區域或低速區域中，該目標EGR率被設定至一比該中等速度區域的目標EGR率低的數值。在第一實施例中，圖3所示的關係被儲存在該ECU的ROM內。該EGR閥的打開程度是藉由將實際操作狀態應用到該關係上來加以控制的。 　　[0038] 在第一實施例中，為了要提高引擎輸出，結合該目標EGR率和該進氣閥的關閉時間的引擎控制被實施。圖4例示引擎操作區域和驅動該進氣閥的凸輪之間的關係的例子。如圖4所示，在多數的操作區域內，正常的凸輪被選用。該小凸輪只在高扭矩和高速度區域內被選用。在第一實施例中，圖4所示的關係被儲存在ECU的ROM中。由該凸輪切換機構所實施的該切換操作是藉由將一實際操作狀態應用至該關係上來加以控制。 　　[0039] 圖5是一例示該進氣閥的關閉時間的一個例子的解釋性圖式。如圖5所示，當該驅動凸輪是該正常凸輪時，進氣閥在一位於下死點(ABDC=0)之後的曲柄角度區段CA1 內被關閉。當該驅動凸輪是該小凸輪時，進氣閥在一包括該下死點的曲柄角度區段CA2 內被關閉。圖5中所示的曲柄角度區段CA1 ，CA2 具有寬度，因為進氣閥的關閉時間被VVT改變。然而，當帶有一大的抬升量的正常凸輪被用作為驅動凸輪以提高在經常使用的操作區域內的引擎輸出時，該曲柄角度區段CA1 被設定成包括可提供最大吸入效率的曲柄角度。當帶有小的抬升量的該小凸輪被用作為該驅動凸輪時，該曲柄角度區段CA2 被設定成排除可提供最大吸入效率的曲柄角度。圖5中所示的該吸入效率可在例如引擎轉速和渦輪增壓壓力被固定的操作條件下被獲得。 　　[0040] 在圖5中，該小凸輪在高扭矩及高速區域中被選用，因為爆震傾向於當該正常凸輪於此操作區域中被選用的時候發生。爆震傾向於在該中等扭矩區域到高扭矩區域的範圍內發生。如圖3所描述的，在該中等扭矩及中等速度區域中，該目標EGR率被設定至一高的數值。這表示爆震極限被提高。如圖3所描述的，在該高扭矩及高速區域中，該目標EGR率被設定至一比在該中等扭矩及中等速度區域中的目標EGR率低的數值。因此，當引擎操作狀態如圖3中的操作線所顯示地轉換時，該目標EGR率逐漸地增加至一最大值，然後降低至目前的操作點。因此，如果該正常凸輪在操作線的該時期持續被選用的話，則雖然爆震極限隨著目標EGR率的降低而下降，但實際壓縮比很高的狀態仍持續。因此，沒有其它選擇，只能延遲點火時機，而這導致引擎輸出下降無法避免的情況。 　　[0041] 為了要應付此情況，在第一實施例中，該小凸輪在高扭矩及高速區域中被選用。因此，實際壓縮比很高的狀態即可被消除，且吸入效率可被降低。這可抑制爆震極限的下降並藉以避免點火時機的延遲。在該高扭矩及高速區域中，該背壓很高。因此，當正常凸輪被選用時，該背壓大幅超過該預定值，因此該WGV被打開。然而，當該正常凸輪被切換至該小凸輪時，吸入效率被刻意地降低，這導致背壓的下降。因此，該WGV打開的程度隨著該背壓變成小於該預定值而被減小。因此，可提高該渦輪增壓壓力並藉以補償選用該小凸輪所造成之吸入效率的下降。這可提高該引擎輸出。 　　[0042] 圖6是一例示在本發明的第一實施例中引擎控制所獲得的效果的解釋性圖式。如圖6所示，當該正常凸輪在EGR率被降低的時候被持續地選用時，最大引擎輸出在EGR率下降之後亦隨之下降(虛線箭頭)。在第一實施例中，因為該正常凸輪在EGR率被降低的時候被切換至該小凸輪，所以最大引擎輸出的下降可被抑制(實線箭頭)。該被降低的EGR率的數值可以是零、或可以是大於零。 　　[0043] 現在，當該驅動凸輪從小凸輪被切換至該正常凸輪且該進氣閥的關閉時間被改變時，不僅僅是吸入效率下降，燃燒速度亦下降。圖7例示進氣閥的關閉時間和汽缸內的紊流之間的關係的例子。如圖7所示，當該驅動凸輪是小凸輪時，汽缸內的紊流變得比驅動凸輪是該正常凸輪的時候小。因此，當驅動凸輪從該正常凸輪切換至小凸輪時，燃燒速度可被減慢且引擎輸出會下降。然而，在如第一實施所示的具有高幾何壓縮比的內燃機中，和該吸入效率降低相關的該渦輪增壓壓力的提高的影響大於燃燒速地降低的影響。因此，引擎輸出的降低被抑制(參見圖6)。在此而言，在具有約10的幾何壓縮比的一般渦輪增壓引擎中，燃燒速度降低地影響變得相對較大。因此，引擎輸出傾向於被降低。 　　[0044] 接下來，參考圖8，第一實施例中的引擎控制的特定例子將被描述。圖8是一時間圖表，其例示本發明的第一實施例中的引擎控制的一個例子。圖8的時間圖表描繪出當引擎的操作狀態沿著圖3所示的操作線從EGR率高的區域(即，中等扭矩及中等速度區域)轉換至目標EGR率低的區域(即，高扭矩及高速區域)時的各種物理數值及控制參數的轉變。因此，在圖3所示的汽缸內的渦輪增壓壓力和空氣量大體而言持續增加的同時，圖8所示的ERG率在時間t1 下降。 　　[0045] 如圖8所示，該EGR率在從時間t1 到時間t2 的期間下降。這是因為該EGR閥打開的程度隨著圖3所示的目標EGR率的降低而被改變至關閉側。當EGR率下降時，該爆震極限亦下降。因此，在該EGR率被改變的同時，點火時機持續被改變至延遲側。隨著點火時機被延遲，一曲柄角度θ_Pmax(該汽缸內的壓力在此曲柄角度時變成最大)移動至延遲側。 　　[0046] 在第一實施例中，該驅動凸輪在該EGR率被改變時並未被切換。其原因在於，當驅動凸輪從正常凸輪被切換至小凸輪與實際EGR值的改變同時的時候，燃燒變得不穩定且扭矩波動增大。此外，驅動凸輪的切換在時間t2 (EGR率的改變在此時間點完成)時尚未開始。驅動凸輪的切換到時間t3 為止都處在待命狀態。在時間t2 ，不是驅動凸輪的改變，而是燃料的噴油時機被改變至一提前側。該噴油時機從壓縮行程中的一曲柄角度被改變至進氣行程中的一曲柄角度。其理由在於，當驅動凸輪是該正常凸輪時，汽缸內的紊流可被鞏固(secured)且引擎輸出可被提高，而在驅動凸輪被切換至小凸輪之後，汽缸內的紊流降低。因此，在時間t2 ，當噴油時機被提前且被改變至進氣行程中的曲柄角度時，進氣空氣和燃料的混合可被提高，使得引擎輸出的降低可被抑制。 　　[0047] 在第一實施例中，進氣閥的閥關閉時間在時間t2 被改變至延遲側。藉由控制VVT的液壓控制閥，在驅動凸輪是該正常凸輪的同時，該閥關閉時間被改變至延遲側，使得吸入效率在驅動凸輪的切換之前和之後是一致的。圖9是一例示進氣閥的閥關閉時間和吸入效率之間的關係的一個例子的解釋性圖式。如圖9所示，該吸入效率展示在下死點附近實質對稱於該曲柄角度的中心的特性。因為該渦輪增壓壓力的影響的關係，所以在對稱中心處的曲柄角度並沒有和該下死點重合。該正常凸輪和該小凸輪間在閥開啟持續時間上的差異在設計凸輪的相位時即已知。因此，根據圖9所示的特性，進氣閥的閥關閉時間(在此關閉時間，吸入效率在驅動凸輪的切換之前和之後是一致的)可被指認出來。 　　[0048] 驅動凸輪的切換是在進氣閥的閥關閉時間被VVT改變被完成的時候的時間t3 開始。其原因在於，當驅動凸輪從正常凸輪被切換至小凸輪與點火時機的改變或與該進氣閥的閥關閉時間的改變同時的時候，燃燒變得不穩定且扭矩波動增大。在時間t3 ，點火時機亦被改變至該提前側。該點火時機在時間t3 的提前角度被設定至一數值，其促使該將汽缸內的壓力最大化的曲柄角度θ_Pmax和在時間t1 時的曲柄角度θ_Pmax實質相等。然而，在時間t3 的點火時機被改變至比時間t1 時的點火時機更為提前。藉由將點火時機改變至該提前側，吸入效率的下降及和驅動凸輪的切換相關的燃燒速度的降低可被補償，且引擎輸出的降低被抑制。 　　[0049] 如上文提到的，當小凸輪在高扭矩及高速區域中被選用時，爆震極限的降低可被抑制。因此，在時間t3 被改變的點火時機在時間t3 之後一段時間持續被進一步改變至該提前側。在時間t4 之後，當切換至小凸輪被完成時，WGV的打開程度隨著刻意降低吸入效率而減小。因此，在時間t3 之前都傾向於提高的該渦輪增壓壓力在時間t4 之後進一步提高。在汽缸內的空氣量亦隨著該渦輪增壓壓力在時間t4 之後提高而增加。因此，如圖8中最上面一欄所示，持續地提高從正常凸輪被切換至小凸輪之前和之後的引擎輸出是可能的。 　　[0050] 圖10例示本發明的第一實施例中由ECU執行的一處理常式(processing routine)的例子。該常式是在每一預設的控制期間(例如，每當該曲柄軸轉120度時)被執行。 　　[0051] 在圖10所示的該常式中，首先被決定的是該EGR氣體是否可被導入(步驟S10)。該EGR氣體是否可被導入是例如根據EGR冷卻器的冷卻限制及冷凝水限制來判定。EGR冷卻器的冷卻限制的例子包括有在EGR冷卻器的出口部分的氣體溫度、在EGR冷卻器的出口部分的冷卻劑的溫度、或該壓縮機的上游部分的氣體溫度等於或低於一指定溫度。冷凝水限制的例子包括有在該中間冷卻器的出口部分的氣體溫度等於或高於露點溫度。當該EGR冷卻限制沒有被滿足時，則判定藉由導入該EGR氣體來提高該熱效率是不能被期待的。當該冷凝水限制沒有被滿足時，則判定冷凝水沒有被產生在該中間冷卻器的出口部分中。因此，當該冷卻限制或該冷凝水限制沒有被滿足時，則判定對於外部EGR氣體有一限制，且步驟S12的處理以及後續的處理被實施(稍後將詳細說明)。 　　[0052] 當步驟S10的判斷結果是肯定時，則判定對於外部EGR氣體有一限制，且步驟S14的處理以及後續的處理被實施。在步驟S14中，被判斷的是該引擎的操作狀態是否處在高扭矩及高速區域。該高扭矩及高速區域對應於圖4所示的操作區域。當步驟S14的判斷結果是否定時，該目標EGR率的上限被設定至一最大值(步驟S16)、該噴油時機被設定至一在壓縮行程內的曲柄角度(步驟S18)、且該正常凸輪被選取作為該驅動凸輪(步驟S20)。因此，該引擎控制是在圖3至圖4所描述的高扭矩及高速區域以外的操作區域內被實施。 　　[0053] 當步驟S14的判斷結果是肯定時，則判斷小凸輪是否可被使用(步驟S22)。小凸輪是否可被使用是例如根據渦輪增壓工作限制來決定。渦輪增壓工作限制的例子包括有大氣壓力等於或高於一指定數值，或者該背壓等於或低於一指定壓力。當該渦輪增壓工作限制沒有被滿足時，則判定即使是該正常凸輪被切換至該小凸輪，該引擎輸出的提高仍無法被期待。因此，當該渦輪增壓工作限制沒有被滿足時，步驟S24的處理以及後續的處理被實施。亦即，該目標EGR率的上限被設定至一相對小的數值(步驟S24)、該噴油時機被設定至該壓縮行程內的曲柄角度(步驟S26)、及該正常凸輪被選取作為該驅動凸輪(步驟S28)。 　　[0054] 當步驟S22的判斷結果是肯定時，該目標EGR率的上限被設定至一相對小的數值(步驟S30)、該噴油時機被設定至該進氣行程內的曲柄角度(步驟S32)、及該小凸輪被選取作為該驅動凸輪(步驟S34)。因此，該引擎控制是在圖3至圖4所描述的高扭矩及高速區域內被實施。當操作狀態從中等扭矩及中等速度區域轉換至該高扭矩及高速區域時，該目標EGR率或其它處理的改變係依據圖9中所描述的程序來實施。亦即，在切換至小凸輪之前，該目標EGR率和該噴油時機被改變。然後，當該進氣閥的閥關閉時間的改變被完成時，切換至小凸輪才被開始。 　　[0055] 步驟S12的處理及後續的處理將被描述。步驟S12的處理和上面描述的步驟S14的處理相同。接在步驟S12之後的步驟S36至S54的處理基本上和上面描述的步驟S16至S34的處理相同。關於步驟S12、S36至S54的處理的細節請參見相應步驟的描述。步驟S36、S44、S50的處理細節不同於步驟S16至S34的處理細節之處在於，該目標EGR率的上限被設定為零。這是根據步驟S10的判斷結果。 　　[0056] 如在上文中所描述的，根據圖10所示的常式，當導入該EGR氣體的條件以及使用小凸輪的條件這兩者被滿足時，根據描述於圖3至圖4中的操作區域的引擎控制可被實施。因此，抑制當該操作狀態從中等扭矩及中等速度區域轉換至該高扭矩及高速區域時的引擎輸出的下降變成是可能的。 　　[0057] 在描述於上面的第一實施例中，示於圖1中的該LPL-EGR系統36是[發明內容]中的“EGR系統”的一個例子。描述於圖3至圖4中的該中等扭矩及中等速度區域是[發明內容]中的“第一操作區域”的一個例子。描述於圖3至4中的該高扭矩及高速區域是[發明內容]中的“第二操作區域”的一個例子。該正常凸輪是[發明內容]中的“第一凸輪”的一個例子。該小凸輪是[發明內容]中的“第二凸輪”的一個例子。描述於圖5中的曲柄角度區段CA1 是[發明內容]中的“第一曲柄角度”的一個例子。曲柄角度區段CA2 是[發明內容]中的“第二曲柄角度”的一個例子。 　　[0058] 在描述於上面的第一實施例中，示於圖1中的該VVT 74是[發明內容]中的“轉動相位改變機構”的一個例子。 　　[0059] 接下來，本發明的第二實施例將參考圖11至13來描述。第二實施例的系統的基本構造和圖1所描述的構造例相同。因此，關於相同的系統構造的描述將被省略。 　　[0060] 圖11是一例示三種包括在依據本發明的第二實施例的系統中的進氣凸輪的凸輪輪廓的例子的解釋性圖式。如圖11所示，依據第二實施例的系統包括三種進氣凸輪：一正常凸輪；及兩種小凸輪。這兩種小凸輪是在閥開啟持續時間以及抬升量方面小於該正常凸輪的凸輪。然而，該等小凸輪中的一者具有和第一實施例的小凸輪相同的閥開啟持續時間以及抬升量。該等小凸輪中的另一者的閥開啟持續時間小於第一實施例的小凸輪，而具有等於或大於第一實施例的小凸輪的抬升量的抬升量。在下文中，為了便於描述，具有和第一實施例的小凸輪相同的凸輪輪廓的小凸輪被稱為“小凸輪(大的閥開啟持續時間)”。另一個小凸輪被稱為“小凸輪(小的閥開啟持續時間)”。 　　[0061] 該正常凸輪、該小凸輪(大的閥開啟持續時間)、及該小凸輪(小的閥開啟持續時間)被一和曲柄軸同步轉動的凸輪軸所支撐。和第一實施例的例子一樣地，該凸輪軸被設置有一VVT。 　　[0062] 在第二實施例中，使用描述於圖3中的目標EGR率及根據三種進氣凸輪的進氣閥的關閉時間的結合的引擎控制被實施。圖12例示引擎操作區域和驅動該進氣閥的凸輪之間的關係的例子。如圖12所示，在多數的操作區域內，該正常凸輪被選用。該小凸輪(大的閥開啟持續時間)只在該高扭矩及高速區域內選用。該引擎控制到目前為止和第一實施例的引擎控制是相同的。在第二實施例的引擎控制中，該小凸輪(小的閥開啟持續時間)是在低速區域被選用。更具體地，該小凸輪(小的閥開啟持續時間)是在高扭矩及低速區域和低扭矩及低速區域被選用。在第二實施例中，示於圖12中的關係被儲存在ECU的ROM中。該凸輪切換機構的切換操作係藉由將一實際的操作狀態應用到該關係上來加以控制。 　　[0063] 圖13是一例示該進氣閥的關閉時間的例子的解釋性圖式。如圖13所示，當該驅動凸輪是該正常凸輪時，進氣閥是在曲柄角度區段CA1 內被關閉。當該驅動凸輪是該小凸輪(大的閥開啟持續時間)時，進氣閥是在曲柄角度區段CA2 的早期被關閉。該引擎控制操作和第一實施例的引擎控制相同。在第二實施例的引擎控制中，當該驅動凸輪是該小凸輪(小的閥開啟持續時間)時，進氣閥是在曲柄角度區段CA3 (它比曲柄角度區段CA2 窄)的早期被關閉。示於圖13中的吸入效率可例如在引擎轉速和渦輪增壓壓力被固定的操作條件下被獲得。在該低引擎轉速的例子中，將吸入效率最大化的該曲柄角度被置於比高引擎轉速的例子更提前的位置。因此，雖然該區段本身的長度沒有改變，但曲柄角度區段CA3 在低引擎轉速的例子中被設置在比高引擎轉速的例子更提前的位置。 　　[0064] 如在第一實施例中所描述的，爆震傾向於發生在中等扭矩至高扭矩區域中。為了要應付此情況，在第二實施例中，該目標EGR率的設定係如圖3所述地被實施。此外，具有和描述於第一實施例的小凸輪相同的凸輪輪廓的小凸輪(大的閥開啟持續時間)在該高扭矩及高速區域內被選用。因此，在該高扭矩及高速區域中的爆震極限的降低可被抑制。然而，爆震傾向於發生在高扭矩區域內的事實意謂著高扭矩及低速區域亦被包括在用來抑制爆震極限降低的目標區域內。因此，當該引擎操作狀態如圖12中所示的操作線所標示地轉換時，該目標EGR率從最大值下降至目前的操作點。因此，如果該正常凸輪在該操作線的期間持續被選用的話，則雖然該爆震極限會隨著目標EGR率下降而降低，但實際壓縮比很高的狀態會持續下去。因此，為了要避免爆震的發生，除了延遲點火時機之外沒有其它選擇，而這導致了無法避免之引擎輸出下降的情況。 　　[0065] 為了應付此情況，在第二實施例中，該小凸輪(小的閥開啟持續時間)在該高扭矩及低速區域中被選用，使得實際壓縮比很高的狀態可被消除。如之前已描述地，該小凸輪(小的閥開啟持續時間)在閥開啟持續時間方面比該小凸輪(大的閥開啟持續時間)小。因此，當該小凸輪(小的閥開啟持續時間)被用作為驅動凸輪時，該進氣閥可以比該小凸輪(大的閥開啟持續時間)被用作為驅動凸輪的例子早被關閉，使得該實際壓縮比和吸入效率可被顯著地降低。因此，爆震極限的降低可被抑制。在該高扭矩及低速區域中，背壓低於該預定值。因此，WGV在切換至該小凸輪(小的閥開啟持續時間)之前及之後幾乎沒有被打開。亦即，在該高扭矩及低速區域中，該吸入效率被刻意地降低且點火時間的延遲係藉由切換至該小凸輪(小的閥開啟持續時間)來加以避免，使得引擎輸出被提高。 　　[0066] 在該第二實施例中，該小凸輪(小的閥開啟持續時間)亦在低扭矩及低速區域中被選用。因此，可以減小該低扭矩及低速區域中的抽泵損失以及藉以提高在該操作區域內的引擎輸出。 　　[0067] 該小凸輪(大的閥開啟持續時間)在該高扭矩及高速區域內被選用的引擎控制的特定例子可藉由將上文中關於圖8至10的描述的“小凸輪”用“小凸輪(大的閥開啟持續時間)”取代來加以描述。該小凸輪(小的閥開啟持續時間)在該高扭矩及低速區域內被選用的引擎控制的特定例子可藉由將上文中關於圖8至10的描述的“小凸輪”用“小凸輪(小的閥開啟持續時間)”取代以及進一步用“高扭矩及低速區域”取代“高扭矩及高速區域”來加以描述。該小凸輪(小的閥開啟持續時間)在該低扭矩及低速區域內被選用的引擎控制的特定例子可藉由將上文中關於圖8至10的描述的“小凸輪”用“小凸輪(小的閥開啟持續時間)”取代以及進一步用“低扭矩及低速區域”取代“高扭矩及高速區域”來加以描述。 　　[0068] 在上面所描述的第二實施例中，描述於圖12中的該高扭矩及低速區域是[發明內容]中的“第三操作區域”的一個例子。該小凸輪(大的閥開啟持續時間)是[發明內容]中的“第二凸輪”的一個例子。該小凸輪(小的閥開啟持續時間)是[發明內容]中的“第三凸輪”的一個例子。描述於圖13中的曲柄角度區段CA3 是[發明內容]中的“第三曲柄角度”的一個例子。 　　[0069] 接下來，本發明的第三實施例將參考圖14至15來描述。第三實施例的系統的基本構造和圖1所描述的構造例相同。因此，關於相同的系統構造的描述將被省略。 　　[0070] 第三實施例的系統是一種油電混合系統(hybrid system)，其包括內燃機以及馬達發電機(MG)作為車輛的驅動源。該混合系統包括眾所週知的構造，其除了該MG之外還包括驅動軸、動力分配裝置、動力控制單元(PCU)、及電池。因為該混合系統是眾所週知的構造，且該構造在本發明中沒有限制性，所以關於該混合系統的進一步描述將被省略。 　　[0071] 圖14至15為例示在依據本發明的第三實施例的系統中的冷卻系統的解釋性圖式。該第三實施例的系統包括兩個冷卻系統。圖14中所示的冷卻系統將一相對高溫的冷卻劑循環於該內燃機10、該EGR冷卻器40、及散熱器78之間。在該冷卻系統中，從散熱器78流入水泵80中的冷卻劑被送出至該內燃機10及該EGR冷卻器40，且被送回至該散熱器78。示於圖15中的冷卻系統將一相對低溫的冷卻劑循環於HV系統裝置82(例如，升壓轉換器、及PCU的逆變器)、中間冷卻器24、及散熱器84之間。在該冷卻系統中，從散熱器84流入水泵86中的冷卻劑被送出至該HV系統裝置82及該中間冷卻器24，且被送回至該散熱器84。 　　[0072] 如在第一實施例中描述的，當驅動凸輪在該高扭矩及高速區域內被切換至該小凸輪時，背壓隨著吸入效率的降低而下降。因為WGV的打開程度隨著背壓的下降而減小，所以可提高渦輪增壓壓力。然而，當渦輪增壓壓力提高時，該中間冷卻器內的冷卻需求亦相應地增加。因此，在冷卻劑為該中間冷卻器24和該HV系統裝置82所共用的冷卻系統(如圖15所示的冷卻系統)的例子中，該HV系統裝置82會冷卻不足。因此，在第三實施例中，被送入到圖15所示的冷卻系統的冷卻劑的溫度等於或低於一指定的溫度的條件被增加至上文所描述的第一實施例的小凸輪的使用條件中。當用於小凸輪的該等使用條件被設定時，即可避免該HV系統裝置的冷卻不足。 　　[0073] 第三實施例中的引擎控制的一特定的例子可藉由將關於送入到圖15所示的冷卻系統的冷卻劑的溫度的判斷加入到圖10中步驟S22關於渦輪增壓工作限制的判斷處理中來加以描述。 　　[0074] 其它實施例 　　在第一至第三實施例中，用廢氣能量來轉動渦輪的渦輪增壓器已被當作一個例子加以描述。然而，該渦輪增壓器可用一用馬達來驅動壓縮機的電子式增壓器取代、或用一用內燃機來驅動壓縮機的機械式增壓器取代。 　　[0075] 在第三實施例中，中間冷卻器和該HV系統裝置共用冷卻劑的冷卻系統已被當作一個例子加以描述。然而，和中間冷卻器共用冷卻劑的熱交換器並不侷限於HV系統裝置。當其它熱交換器被包括在圖15所示的冷卻系統中時，第三實施例的構造可被採用，且關於送入到圖15所示的冷卻系統的冷卻劑的溫度的判斷可被加到該小凸輪的使用條件內。
[0076]10‧‧‧內燃機12‧‧‧進氣管14‧‧‧排氣管16‧‧‧空氣清淨器18‧‧‧渦輪增壓器18a‧‧‧壓縮機18b‧‧‧渦輪20‧‧‧節流閥22‧‧‧進氣歧管24‧‧‧中間冷卻器26‧‧‧冷卻管28‧‧‧旁通管30‧‧‧廢氣閘閥(WGV)32‧‧‧觸媒34‧‧‧觸媒36‧‧‧低壓循環EGR(LPL-EGR)38‧‧‧EGR管40‧‧‧EGR冷卻器42‧‧‧冷凝器管44‧‧‧EGR閥50‧‧‧電子控制單元(ECU)52‧‧‧空氣流量計54‧‧‧曲柄角度感測器56‧‧‧渦輪增壓壓力感測器58‧‧‧冷卻劑溫度感測器60‧‧‧背壓感測器62‧‧‧氣體溫度感測器70‧‧‧噴油器72‧‧‧點火裝置74‧‧‧可變閥定時機構(VVT)76‧‧‧凸輪切換機構CA1‧‧‧曲柄角度區段CA2‧‧‧曲柄角度區段CA3‧‧‧曲柄角度區段78‧‧‧散熱器80‧‧‧水泵82‧‧‧HV系統裝置84‧‧‧散熱器86‧‧‧水泵
[0026] 本發明的示範性實施例的特徵、好處和技術及產業重要性將於下文中參考附圖詳細描述，附圖中相同的標號標示相同的元件，其中： 　　圖1是一例示依據本發明的第一實施例的系統的構造的例子的示意圖； 　　圖2是一例示兩種包括在依據本發明的第一實施例的系統內的進氣凸輪的凸輪輪廓的例子的解釋性圖式； 　　圖3例示引擎操作區域和目標EGR率之間的關係的例子； 　　圖4例示引擎操作區域和一驅動進氣閥的凸輪之間的關係的例子； 　　圖5是一例示進氣閥的關閉時機的例子的解釋性圖式； 　　圖6是一例示被依據本發明的第一實施例的引擎控制獲得的效果的解釋性圖式； 　　圖7例示進氣閥的關閉時間和汽缸內的紊流之間的關係的例子； 　　圖8是一時間圖表，其例示本發明的第一實施例的引擎控制例子； 　　圖9是一例示進氣閥的關閉時間和吸入效率之間的關係的例子的解釋性圖式； 　　圖10例示一由本發明的第一實施例的ECU執行的處理常式的例子； 　　圖11是一例示三種包括在依據本發明的第二實施例的系統內的進氣凸輪的凸輪輪廓的例子的解釋性圖式； 　　圖12例示引擎操作區域和驅動進氣閥的凸輪之間的關係的例子； 　　圖13是一例示進氣閥的關閉時間的例子的解釋性圖式； 　　圖14是一例示依據本發明的第三實施例的系統內的冷卻系統的解釋性圖式；及 　　圖15是一例示依據本發明的第三實施例的系統內的冷卻系統的解釋性圖式。

Claims (9)

  1. 一種內燃機系統，包含：一渦輪增壓引擎，其包括多個凸輪輪廓不同的進氣凸輪、一EGR系統、及一點火裝置，該等進氣凸輪被建構來驅動一進氣閥，該EGR系統被建構來將流經一廢氣系統的廢氣(為外部EGR氣體)導入一進氣系統，該點火裝置被建構來將汽缸內的空氣-燃料混合物點火；及一電子控制單元，該電子控制單元被建構來依據一以引擎扭矩和引擎轉速識別的操作狀態來設定一EGR率的目標值，該EGR率被表示為該外部EGR氣體與進氣空氣的比率，在該EGR率的目標值被設定至一指定的EGR率的第一操作區域內，該電子控制單元被建構來選取一第一凸輪作為該進氣閥的驅動凸輪且被建構來將該進氣閥的關閉時機設定至第一曲柄角度區段，該第一曲柄角度區段包括一曲柄角度，其在該引擎轉速和渦輪增壓壓力被固定的情況下提供最高的吸入效率，及在第二操作區域內，該電子控制單元被建構來選取一第二凸輪作為該驅動凸輪，該第二凸輪在閥開啟持續時間和抬升量方面小於該第一凸輪、且被建構來將該關閉時機設定至一第二曲柄角度區段並將該點火裝置的該點火時機改變至一比該點火裝置在該第一操作區域中的點火時機更提前的一側，該第二操作區域被設置為比該第一操作區域 更靠近高速側，該第二操作區域讓該EGR率的目標值被設定至比該指定的EGR率更低的數值，該第二曲柄角度區段被設置於比該第一曲柄角度區段更提前的一側，且在吸入效率方面低於該第一曲柄角度區段。
  2. 如申請專利範圍第1項之內燃機系統，其中該電子控制單元被建構為等待該驅動凸輪的切換，直到一實際EGR率的改變在該驅動凸輪隨著該操作狀態從該第一操作區域變換至該第二操作區域而從該第一凸輪切換至該第二凸輪的時候被完成為止。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之內燃機系統，其中該渦輪增壓引擎包括一將燃料供應至汽缸內的噴油器，該電子控制單元被建構來控制該噴油器，使得當該操作狀態是在該第一操作區域內時，燃料在壓縮行程中被噴入，及該電子控制單元被建構來控制該噴油器，使得當該操作狀態是在該第二操作區域內時，燃料在進氣行程中被噴入。
  4. 如申請專利範圍第3項之內燃機系統，其中該電子控制單元被建構為等待該驅動凸輪的切換，直到該噴油器的噴油時機的改變在該驅動凸輪隨著該操作狀 態從該第一操作區域變換至該第二操作區域而從該第一凸輪切換至該第二凸輪的時候被完成為止。
  5. 如申請專利範圍第1項之內燃機系統，其中該渦輪增壓引擎包括一支撐多個進氣凸輪的凸輪軸，及一轉動相位改變機構，其改變該凸輪軸相對於一曲柄軸的轉動相位，且當該驅動凸輪隨著該操作狀態從該第一操作區域轉換至該第二操作區域而從該第一凸輪切換至該第二凸輪時，該電子控制單元被建構來改變該轉動相位，使得該吸入效率在該驅動凸輪切換之前和之後一致，並等待該驅動凸輪的切換直到該轉動相位的改變被完成為止。
  6. 如申請專利範圍第1項之內燃機系統，其中該渦輪增壓引擎包括一液冷式中間冷卻器，其冷卻流經該進氣系統的進氣空氣，及一熱交換器，其與該中間冷卻器共用冷卻劑，且該電子控制單元被建構成在下面的條件i)及ii)皆被滿足時不實施該驅動凸輪的切換：i)該驅動凸輪隨著該操作狀態從該第一操作區域轉換至該第二操作區域而從該第一凸輪切換至該第二凸輪，及ii)送入該中間冷卻器和該熱交換器內的冷卻劑的溫度高於一指定溫度。
  7. 如申請專利範圍第1項之內燃機系統，其中在一第三操作區域內，該電子控制單元被建構來選取一第三凸輪作為該驅動凸輪，該第三凸輪在該抬升量方面小於該第一凸輪且在閥開啟持續時間方面小於該第二凸輪，且被建構來將該關閉時機設定至一第三曲柄角度區段並將該點火裝置的點火時機改變至比在第一操作區域內的點火裝置的點火時機更提前的一側，該第三操作區域被設置為比該第一操作區域更靠近低速側，該第三操作區域讓該EGR率的目標值被設定至一比該指定的EGR率低的數值，該第三曲柄角度區段被設置在比第一曲柄角度區段更提前的一側，且比該第二曲柄角度區段窄。
  8. 如申請專利範圍第1項之內燃機系統，其中該渦輪增壓引擎具有11或更高的幾何壓縮比。
  9. 一種用於內燃機的控制方法，該內燃機包括一渦輪增壓引擎和一電子控制單元，該渦輪增壓引擎包括多個凸輪輪廓不同的進氣凸輪、一EGR系統、和一點火裝置，該等進氣凸輪被建構來驅動一進氣閥，該EGR系統被建構將流經一廢氣系統的廢氣(為外部EGR氣體)導入一進氣系統，該點火裝置被建構來將汽缸內的空氣-燃料混合物點火，該電子控制單元被建構來依據一以引擎扭矩和引擎轉速識別的操作狀態來設定一EGR率的目標值，該EGR率被 表示為該外部EGR氣體與進氣空氣的比率，該控制方法包含：在該EGR率的目標值被設定至一指定的EGR率的一第一操作區域內，該電子控制單元選取一第一凸輪作為該進氣閥的驅動凸輪，且該電子控制單元將該進氣閥的關閉時機設定至一第一曲柄角度區段，該第一曲柄角度區段包括一曲柄角度，其在該引擎轉速和渦輪增壓壓力被固定的情況下提供最高的吸入效率；且在一第二操作區域中，該電子控制單元選取一第二凸輪作為該驅動凸輪，該電子控制單元將該關閉時機設定至一第二曲柄角度區段，該第二曲柄角度區段位在比該第一曲柄角度區段更提前的一側，且該電子控制單元將該點火裝置的該點火時機改變至一比該點火裝置在該第一操作區域中的點火時機更提前的一側，該第二操作區域被設置為比該第一操作區域更靠近高速側，該第二操作區域讓該EGR率的目標值被設定至一比該指定的EGR率更低的數值，該第二凸輪在閥開啟持續時間和抬升量方面小於該第一凸輪，且該第二曲柄角度區段在吸入效率方面低於該第一曲柄角度區段。
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