專利名稱：直噴式內(nèi)燃機(jī)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直噴式內(nèi)燃機(jī)及其控制方法。更具體地，本發(fā)明涉及直噴式內(nèi)燃機(jī)及其控制方法，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，所述內(nèi)燃機(jī)在壓縮行程或膨脹行程中通過燃料噴射閥噴射燃料。
背景技術(shù)：
近年來，可普遍地利用通過燃料噴射閥將燃料直接噴入具有多個(gè)氣缸的燃燒室的直噴式內(nèi)燃機(jī)。在直噴式內(nèi)燃機(jī)中，按照內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，燃燒模式從分層燃燒變?yōu)榫|(zhì)燃燒。分層燃燒主要在輕載和低速運(yùn)行時(shí)進(jìn)行，例如在內(nèi)燃機(jī)剛起動(dòng)時(shí)時(shí)進(jìn)行。當(dāng)進(jìn)行分層燃燒時(shí)，在至少一個(gè)壓縮行程和膨脹行程中，燃料通過噴射閥噴入燃燒室。對(duì)于壁面引導(dǎo)的直噴式內(nèi)燃機(jī)，在進(jìn)行分層燃燒時(shí)噴射的燃料沿著氣缸的壁面或者活塞頂部流向火花塞。當(dāng)燃料流向火花塞時(shí)，其與已從進(jìn)氣通道引入燃燒室的進(jìn)氣進(jìn)行混合。通過火花塞的點(diǎn)火引燃該空氣-燃料混合物，造成混合物中燃料的燃燒。
對(duì)于壁面引導(dǎo)的直噴式內(nèi)燃機(jī)，由于內(nèi)燃機(jī)剛起動(dòng)時(shí)，特別是處于冷起動(dòng)狀態(tài)時(shí)，燃燒室內(nèi)的溫度(亦即氣缸內(nèi)的溫度)較低，在分層燃燒中噴射的燃料的一部分以液態(tài)粘附在氣缸的壁面或者活塞頂部上。由于粘附燃料處于液態(tài)，難以將其進(jìn)行氣化。因此，即使在引燃混合物并且燃燒燃料時(shí)，大部分粘附的燃料不會(huì)氣化，并且保持以液態(tài)粘附。由此，有可能在燃燒室中產(chǎn)生大量煙霧。
如日本專利申請公報(bào)No.JP-A-2004-340040所述，提出一種直噴式內(nèi)燃機(jī)，該直噴式內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生垂直渦流(滾流)、并保持該垂直渦流直到壓縮行程的后期。所述內(nèi)燃機(jī)還包括燃料噴射閥，該閥在火花塞側(cè)的穿透率長于活塞側(cè)的穿透率。日本專利申請公報(bào)No.JP-A-2004-340040所述的直噴式內(nèi)燃機(jī)主要通過防止燃料粘附活塞頂部來減少燃燒室中產(chǎn)生的煙霧。
另一方面，已經(jīng)提出噴霧引導(dǎo)的直噴式內(nèi)燃機(jī)。在噴霧引導(dǎo)的直噴式內(nèi)燃機(jī)中，分層燃燒期間噴射的燃料與從進(jìn)氣通道引入燃燒室的進(jìn)氣進(jìn)行混合，在火花塞附近形成混合物。此后，混合物通過火花塞的點(diǎn)火來引燃，造成混合物中燃料的燃燒。對(duì)于噴霧引導(dǎo)的直噴式內(nèi)燃機(jī)，通過燃料噴射閥噴入燃燒室的燃料不通過使燃料沿氣缸的壁面或者活塞頂部流動(dòng)來送往火花塞。相反，燃料通過燃燒室中的進(jìn)氣的流動(dòng)送往火花塞。因此，噴霧引導(dǎo)的直噴式內(nèi)燃機(jī)通過極大地抑制燃料粘附氣缸的壁面或者活塞頂部，進(jìn)一步減少燃燒室中產(chǎn)生的煙霧。
在冷起動(dòng)狀態(tài)下，由于燃燒室中的溫度較低，燃料難以氣化。尤其在進(jìn)行分層燃燒的情況下，由于空氣-燃料混合物通常較濃，更是如此?；鸹ㄈ浇目諝?燃料混合物可能包括在燃燒室中局部產(chǎn)生的過濃區(qū)域。液體燃料或燃料滴懸浮在所述過濃區(qū)域中。因此，對(duì)于噴霧引導(dǎo)的直噴式內(nèi)燃機(jī)，盡管其中的煙霧量少于壁面引導(dǎo)的直噴式內(nèi)燃機(jī)的煙霧量，但是也有可能在燃燒室的過濃區(qū)域中產(chǎn)生煙霧。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種抑制煙霧產(chǎn)生的直噴式內(nèi)燃機(jī)及其控制方法。
本發(fā)明的第一方面是提供一種直噴式內(nèi)燃機(jī)，其中，在壓縮行程或者膨脹行程中噴入燃燒室的燃料與引入燃燒室的進(jìn)氣混合，在火花塞附近形成空氣-燃料混合物。該直噴式內(nèi)燃機(jī)包括控制可變排氣門的氣門正時(shí)的可變排氣門控制裝置。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行、燃料在壓縮行程或膨脹行程中通過燃料噴射閥噴射時(shí)，可變排氣門控制裝置延遲可變排氣門的打開正時(shí)。
按照本發(fā)明的第一方面，當(dāng)直噴內(nèi)燃機(jī)在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行并且燃料在壓縮行程或膨脹行程中通過燃料噴射閥噴射時(shí)，可變排氣門的打開正時(shí)被延遲，以延遲燃燒室與排氣通道發(fā)生連通時(shí)的時(shí)間。如果燃燒室關(guān)閉，燃燒室中懸浮的未氣化燃料得到氣化，并繼續(xù)進(jìn)行燃燒。因此，通過延長燃燒室的閉合時(shí)間，就有可能延長未氣化燃料的氣化及燃燒時(shí)間。按照該方式，有可能抑制在燃燒室中產(chǎn)生煙霧。
本發(fā)明的第二方面是一種根據(jù)上述第一方面的直噴式內(nèi)燃機(jī)，所述內(nèi)燃機(jī)還包括用于檢測在直噴式內(nèi)燃機(jī)中循環(huán)的冷卻液的溫度的冷卻液溫度檢測裝置，其中可變排氣門控制裝置根據(jù)檢測的冷卻液溫度控制可變排氣門的打開正時(shí)的延遲量。
本發(fā)明的第三方面是一種根據(jù)上述第二方面的直噴式內(nèi)燃機(jī)，其中可變排氣門控制裝置按照檢測的冷卻液溫度的降低量，成比例地增加可變排氣門的打開正時(shí)的延遲量。
按照第二和第三方面，根據(jù)冷起動(dòng)狀態(tài)下產(chǎn)生的冷卻液溫度控制燃燒室關(guān)閉的時(shí)間。當(dāng)冷卻液溫度較低時(shí)，氣缸內(nèi)的溫度也相應(yīng)較低。如果氣缸內(nèi)的溫度較低，則燃料難以在燃燒室中燃燒。因此，出現(xiàn)大量未氣化燃料懸浮在燃燒中的這種狀況。鑒于這種情況，例如按照冷卻液溫度的降低量成比例地增加可變排氣門的打開正時(shí)的延遲量，由此有可能延長燃燒室關(guān)閉的時(shí)間。按照該方式，有可能使懸浮在燃燒室中的未氣化燃料得到氣化并進(jìn)行燃燒。因此，有可能抑制在燃燒室中產(chǎn)生煙霧。
本發(fā)明的第四方面是一種根據(jù)上述第一方面的直噴式內(nèi)燃機(jī)，所述內(nèi)燃機(jī)還包括用于預(yù)測通過燃料噴射閥噴射的燃料的氣化度的氣化度預(yù)測裝置。本發(fā)明的這一方面中，可變排氣門控制裝置根據(jù)預(yù)測的氣化度控制可變排氣門的延遲量。
本發(fā)明的第五方面與第四方面相似，其中，可變排氣門控制裝置按照預(yù)測氣化度的降低量，成比例地增加可變排氣門的打開正時(shí)的延遲量。
本發(fā)明的第六方面是一種根據(jù)上述第四方面的直噴式內(nèi)燃機(jī)，其中，氣化度預(yù)測裝置基于燃燒室溫度、待噴射燃料的溫度和通過燃料噴射閥噴射的燃料的滴徑中的至少一項(xiàng)，對(duì)燃料的氣化度進(jìn)行預(yù)測。
按照第四～第六方面，根據(jù)在冷起動(dòng)期間噴射的燃料的氣化度控制燃燒室的關(guān)閉時(shí)間。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，燃料的氣化度越小，燃燒室中混合物的局部空氣-燃料比的過濃區(qū)域?qū)⒃蕉?。這使得燃燒室中懸浮的燃料變得難以氣化。簡言之，如果燃料的氣化度較低，則燃燒室中就會(huì)出現(xiàn)未氣化燃料懸浮的狀況。鑒于這種情況，例如按照氣化度的降低量成比例地增加排氣門的打開正時(shí)的延遲量，由此有可能使得燃燒室保持更長的關(guān)閉時(shí)間。按照該方式，有可能使懸浮在燃燒室中的未氣化燃料得到氣化，并在其氣化之后進(jìn)行燃燒。因此，有可能抑制在燃燒室中產(chǎn)生煙霧。
本發(fā)明的第七方面是一種根據(jù)上述第一方面的直噴式內(nèi)燃機(jī)，所述內(nèi)燃機(jī)還包括點(diǎn)火正時(shí)控制裝置，當(dāng)直噴式內(nèi)燃機(jī)在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行、燃料在壓縮行程或者膨脹行程中進(jìn)行噴射時(shí)，所述控制裝置延遲火花塞的點(diǎn)火正時(shí)。
當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，排氣凈化裝置61的凈化催化劑的溫度未到達(dá)其活化溫度。照此，優(yōu)選地提高引入排氣凈化裝置61的排氣的溫度。因此，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，延遲火花塞的點(diǎn)火正時(shí)以延遲點(diǎn)火正時(shí)，使得排入排氣通道中的排氣的溫度得到提高。然而，當(dāng)火花塞的點(diǎn)火正時(shí)被延遲時(shí)，混合物中燃料的燃燒時(shí)間變短。在這種情況下，懸浮在燃燒室中的許多未氣化燃料不能被氣化，從而燃燒無法繼續(xù)進(jìn)行。結(jié)果，燃燒室中產(chǎn)生許多煙霧。按照本發(fā)明的第七方面，當(dāng)直噴式內(nèi)燃機(jī)在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行、燃料在壓縮行程或者膨脹行程中進(jìn)行噴射時(shí)，火花塞的點(diǎn)火正時(shí)和可變排氣門的打開正時(shí)都被延遲。按照該方式，有可能快速提高排氣凈化裝置的凈化催化劑的溫度。此外，有可能抑制燃燒室中煙霧的產(chǎn)生。
本發(fā)明的第八方面是一種控制直噴式內(nèi)燃機(jī)的方法，其中，在壓縮行程或者膨脹行程噴入燃燒室的燃料與引入燃燒室的進(jìn)氣進(jìn)行混合，在火花塞附近形成空氣-燃料混合物，所述方法包括控制可變排氣門的氣門正時(shí)，內(nèi)燃機(jī)氣缸的燃燒室通過所述可變排氣門連通排氣通道，其中，當(dāng)直噴式內(nèi)燃機(jī)在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行、燃料在壓縮行程或者膨脹行程中進(jìn)行噴射時(shí)，可變排氣門的打開正時(shí)被延遲。
按照本發(fā)明的直噴式內(nèi)燃機(jī)使得燃燒室關(guān)閉的時(shí)間延長，從而能氣化和燃燒懸浮在燃燒室中的未氣化燃料。因此，有可能抑制燃燒室中煙霧的產(chǎn)生。


從優(yōu)選實(shí)施例的下述說明并參考附圖，本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更加清楚，附圖中相同的數(shù)字用于代表相同的元件，其中圖1是顯示第一實(shí)施例的噴霧引導(dǎo)的直噴式內(nèi)燃機(jī)的構(gòu)造示例的示意圖；圖2A是顯示燃料噴射閥和火花塞相對(duì)于燃燒室的布置的示意圖；圖2B是顯示沿圖2A的線2B-2B的剖視圖的示意圖；圖3是顯示第一實(shí)施例的直噴式內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行流程示意圖；圖4是顯示可變排氣門打開正時(shí)映射的示意圖；圖5是顯示第二實(shí)施例的噴霧引導(dǎo)的直噴式內(nèi)燃機(jī)的構(gòu)造示例的示意圖；圖6顯示第二實(shí)施例的直噴式內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行流程示意圖；以及圖7是顯示可變排氣門打開正時(shí)映射的示意圖。
具體實(shí)施例方式
將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。本發(fā)明不局限于下述實(shí)施例。這些實(shí)施例包括能容易地被本領(lǐng)域技術(shù)人員想出的元件和/或?qū)嵸|(zhì)上與上述元件相同的元件。
圖1是顯示第一實(shí)施例的噴霧引導(dǎo)的直噴式內(nèi)燃機(jī)的構(gòu)造示例的示意圖。圖2A是顯示燃料噴射閥和火花塞相對(duì)于燃燒室的布置的示意圖。圖2B顯示沿圖2A的線2B-2B的剖視圖。如圖1所示，直噴式內(nèi)燃機(jī)1-1包括燃料供給裝置2；由多個(gè)氣缸(第一實(shí)施例中直列的四個(gè)氣缸)組成的內(nèi)燃機(jī)主體3；與內(nèi)燃機(jī)主體3相連的進(jìn)氣通道5；與內(nèi)燃機(jī)主體3相連的排氣通道6；以及作為運(yùn)行控制器控制直噴式內(nèi)燃機(jī)1-1運(yùn)行的ECU(電控單元)7。
燃料供給裝置2用于將儲(chǔ)存在燃料箱22中的燃料，例如汽油，供給到直噴式內(nèi)燃機(jī)1-1。燃料供給裝置2包括燃料噴射閥21、燃料箱22、低壓燃料泵23、高壓燃料泵24和燃料供給管道(未顯示)。
內(nèi)燃機(jī)主體3的每個(gè)氣缸30a～30d都設(shè)有燃料噴射閥21。燃料噴射閥21將由低壓燃料泵23和高壓燃料泵24加壓的燃料噴射到氣缸30a～30d的各自的燃燒室A中。燃料噴射閥21布置在火花塞36(將在以后說明)附近，使其有可能引導(dǎo)噴霧，如圖2A和2B所示。燃料噴射閥21的燃料噴射方向設(shè)置為，在分層燃燒期間，亦即當(dāng)燃料在壓縮行程和膨脹行程中的至少一個(gè)期間通過燃料噴射閥21噴入燃燒室A的時(shí)候，噴入燃燒室A的燃料B與已經(jīng)通過一對(duì)可變進(jìn)氣門41(將在以后說明)從進(jìn)氣通道5引入燃燒室A的進(jìn)氣進(jìn)行混合，以在火花塞36附近形成空氣-燃料混合物。ECU7控制燃料噴射閥21的噴射量和噴射正時(shí)，亦即進(jìn)行燃料噴射控制。
高壓燃料泵24進(jìn)一步增加從燃料泵22供給的、其壓力由低壓燃料泵23增壓的燃料的壓力。連接在可變氣門系統(tǒng)4的進(jìn)氣凸輪軸43上的泵驅(qū)動(dòng)凸輪(未顯示)的轉(zhuǎn)動(dòng)，例如驅(qū)動(dòng)高壓燃料泵24。進(jìn)氣凸輪軸43隨著曲軸35的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，高壓燃料泵24由內(nèi)燃機(jī)1-1的輸出驅(qū)動(dòng)。
高壓燃料泵24設(shè)有電磁溢流閥(未顯示)。電磁溢流閥調(diào)節(jié)流入高壓燃料泵24的、已通過低壓燃料泵23增壓的燃料的量。ECU7通過電磁溢流閥(未顯示)控制流入高壓燃料泵24的燃料量，亦即進(jìn)行流入量控制。
內(nèi)燃機(jī)主體3包括氣缸體31；固定在氣缸體31上的氣缸蓋32；為每個(gè)氣缸30a～30d設(shè)置的活塞33和連桿34；曲軸35；為每個(gè)氣缸30a～30d設(shè)置的火花塞36；以及可變氣門系統(tǒng)4。在內(nèi)燃機(jī)主體3的每個(gè)氣缸30a～30d中，燃燒室A由每個(gè)氣缸30a～30d的活塞33、氣缸體31和氣缸蓋32組成。在氣缸蓋32中，形成用于每個(gè)氣缸30a～30d的進(jìn)氣口37和排氣口38，所述進(jìn)氣口和排氣口分別連接于進(jìn)氣通道5和排氣通道6?；钊?3自由轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于連桿34，而連桿34自由轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于曲軸35。因此，當(dāng)空氣-燃料混合物在燃燒室A中燃燒時(shí)，活塞33在氣缸體31中進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，致使曲軸35轉(zhuǎn)動(dòng)。
每個(gè)氣缸30a～30d都設(shè)有火花塞36?；鸹ㄈ?6根據(jù)來自ECU7的點(diǎn)火信號(hào)引燃?xì)飧?0a～30d的燃燒室A中的混合物。如前所述，火花塞36布置在燃料噴射閥21附近，以便有可能引導(dǎo)噴霧，如圖2A和2B所示。ECU7控制火花塞36的點(diǎn)火正時(shí)，亦即進(jìn)行點(diǎn)火控制。
曲軸35設(shè)有曲柄轉(zhuǎn)角傳感器39，所述傳感器檢測曲柄轉(zhuǎn)角(CA)，即曲軸35的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并將所述角度輸出到ECU7。ECU7基于曲柄轉(zhuǎn)角傳感器39檢測的曲柄轉(zhuǎn)角確定內(nèi)燃機(jī)1-1的轉(zhuǎn)數(shù)，并識(shí)別每個(gè)氣缸30a～30d。
可變氣門系統(tǒng)4引起可變進(jìn)氣門41和可變排氣門42的打開和關(guān)閉。可變氣門系統(tǒng)4包括為每個(gè)氣缸30a～30d設(shè)置的一對(duì)可變進(jìn)氣門41和一對(duì)可變排氣門41；進(jìn)氣凸輪軸43；排氣凸輪軸44；可變進(jìn)氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)45；以及可變排氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)46?？勺冞M(jìn)氣門41布置在進(jìn)氣口37和燃燒室A之間，并且由于進(jìn)氣凸輪軸43的轉(zhuǎn)動(dòng)而打開和關(guān)閉?？勺兣艢忾T42布置在排氣口38和燃燒室A之間，并且由于排氣凸輪軸44的轉(zhuǎn)動(dòng)而打開和關(guān)閉。進(jìn)氣凸輪軸43和排氣凸輪軸44通過正時(shí)鏈連接到曲軸35上，并隨著曲軸35的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。
可變進(jìn)氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)45布置在進(jìn)氣凸輪軸43和曲軸35之間?？勺兣艢忾T正時(shí)機(jī)構(gòu)46布置在排氣凸輪軸44和曲軸35之間。可變進(jìn)氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)45和可變排氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)46都是連續(xù)可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，其分別地連續(xù)改變進(jìn)氣凸輪軸43和排氣凸輪軸44的相位。
在可變進(jìn)氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)45和可變排氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)46中分別形成提前室和延遲室(未顯示)。油從可變氣門系統(tǒng)4的油控制閥(未顯示)供給到提前室和延遲室之一。當(dāng)油供給到提前室時(shí)，進(jìn)氣凸輪軸43和排氣凸輪軸44的相位被提前，或者當(dāng)油供給到延遲室時(shí)，所述凸輪軸的相位被延遲?？勺儦忾T系統(tǒng)4通過改變進(jìn)氣凸輪軸43和排氣凸輪軸44的相位，調(diào)節(jié)可變進(jìn)氣門41和可變排氣門42的氣門正時(shí)。具體地，可變氣門系統(tǒng)4提前或延遲可變進(jìn)氣門41和可變排氣門42的氣門正時(shí)。更具體地，可變氣門系統(tǒng)4控制可變進(jìn)氣門41和可變排氣門42的氣門正時(shí)的提前量或者延遲量。
每個(gè)都指派給可變進(jìn)氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)45和可變排氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)46的兩個(gè)油控制閥(未顯示)通過改變設(shè)于其中的滑閥的位置，將油供給到每個(gè)可變進(jìn)氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)45和可變排氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)46的提前室和延遲室之一。通過后述的ECU7進(jìn)行這兩個(gè)滑閥位置的控制，亦即可變進(jìn)氣門41的氣門正時(shí)的控制和可變排氣門42的氣門正時(shí)的控制?？勺儦忾T系統(tǒng)4設(shè)有進(jìn)氣凸輪位置傳感器47和排氣凸輪位置傳感器48，用于分別檢測進(jìn)氣凸輪軸43和排氣凸輪軸44的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，并將這些位置信息輸出到ECU7?？勺儦忾T系統(tǒng)4利用可變進(jìn)氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)45和可變排氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，分別調(diào)節(jié)可變進(jìn)氣門41和可變排氣門42的氣門正時(shí)。然而，可變氣門系統(tǒng)4并不局限于上述實(shí)施例。例如，可變氣門系統(tǒng)4可以只設(shè)有可變排氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)46。在這種情況下，可變氣門系統(tǒng)4只調(diào)節(jié)可變排氣門42的氣門正時(shí)。
進(jìn)氣通道5用于從外部吸入空氣，并將空氣引入到內(nèi)燃機(jī)主體3的氣缸30a～30d的燃燒室A內(nèi)。進(jìn)氣通道5包括空氣凈化器51、空氣流量計(jì)52、節(jié)氣門53、以及將空氣凈化器51連接于每個(gè)氣缸30a～30d的進(jìn)氣口37的進(jìn)氣通路54。空氣凈化器51除去通過進(jìn)氣通路54和進(jìn)氣口37引入每個(gè)氣缸30a～30d的燃燒室A中的空氣中的塵粒?？諝饬髁坑?jì)52檢測引入到每個(gè)氣缸30a～30d內(nèi)的空氣量，即進(jìn)氣量，并將測量值輸出到ECU7。諸如步進(jìn)電機(jī)的致動(dòng)器53驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門53。節(jié)氣門53調(diào)節(jié)將被引入到每個(gè)氣缸30a～30d的燃燒室A中的進(jìn)氣的量。ECU7執(zhí)行節(jié)氣門開度控制，亦即節(jié)氣門53的開度的控制，這將在以后說明。
排氣通道6由排氣凈化裝置61、消聲器(未顯示)和排氣通路62組成，所述排氣通路62通過排氣凈化裝置61將每個(gè)氣缸30a～30d的排氣口38連接于消聲器。排氣凈化裝置61去除包含在通過排氣通路62引入的排氣中的有害物質(zhì)。去除了有害物質(zhì)的凈化的排氣通過消聲器(未顯示)排到大氣中。位于排氣凈化裝置61上游的排氣通路62設(shè)有A/F傳感器63，該傳感器檢測將要排入排氣通路62的排氣的空氣-燃料比，并將所述空氣-燃料比輸出到ECU7。用于檢測排氣的空氣-燃料比的裝置不局限于A/F傳感器63。例如，可使用檢測將要排入排氣通路62的排氣的氧氣含量的氧氣傳感器。
ECU7控制直噴式內(nèi)燃機(jī)1-1的運(yùn)行。各種輸入信號(hào)從連接于安裝有直噴式內(nèi)燃機(jī)的車輛的各個(gè)部分上的傳感器傳輸?shù)紼CU7。具體地，上述各種信號(hào)例如是由設(shè)在曲軸35上的曲柄轉(zhuǎn)角傳感器39檢測的曲柄轉(zhuǎn)角信號(hào)、分別由進(jìn)氣凸輪位置傳感器47和排氣凸輪位置傳感器48檢測的進(jìn)氣凸輪軸和排氣凸輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)位置信號(hào)、由空氣流量計(jì)52檢測的進(jìn)氣量信號(hào)、由油門踏板傳感器8檢測的油門踏板操作量信號(hào)、由A/F傳感器63檢測的空氣-燃料比信號(hào)、以及由連接于冷卻液通路的水溫傳感器9檢測的在直噴式內(nèi)燃機(jī)1-1中循環(huán)的冷卻液的溫度T信號(hào)。
ECU7基于這些輸入信號(hào)和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部分73中的各種映射輸出各種輸出信號(hào)。具體地，上述各種輸出信號(hào)例如是用于進(jìn)行燃料噴射閥21的噴射控制的噴射信號(hào)、用于進(jìn)行流入高壓燃料泵24的燃料量的控制的高壓燃料泵控制信號(hào)、用于進(jìn)行火花塞36的點(diǎn)火控制的點(diǎn)火信號(hào)、用于進(jìn)行可變進(jìn)氣門41的控制的可變進(jìn)氣門提前/延遲量信號(hào)、用于進(jìn)行可變排氣門42的控制的可變排氣門提前/延遲量信號(hào)、以及用于進(jìn)行節(jié)氣門53的開度控制的節(jié)氣門開度信號(hào)。
ECU7包括輸入和輸出輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的輸入/輸出部分(I/O)71；處理部分72；以及存儲(chǔ)了各種映射的存儲(chǔ)部分73，上述映射例如是燃料噴射量映射、基于可變排氣門42的打開正時(shí)和冷卻液溫度T的可變排氣門打開正時(shí)映射。處理部分72具有至少一個(gè)作為可變排氣門控制裝置的可變排氣門控制部分74?？勺兣艢忾T控制部分74包括內(nèi)存和CPU(中央處理器)。處理部分72可通過將基于直噴式內(nèi)燃機(jī)1-1的運(yùn)行控制編寫的程序載入內(nèi)存并執(zhí)行該程序，來執(zhí)行直噴式內(nèi)燃機(jī)1-1的運(yùn)行控制和其它類似的控制。存儲(chǔ)部分73可由諸如閃速存儲(chǔ)器的非易失性存儲(chǔ)器、諸如ROM(只讀存儲(chǔ)器)的只讀非易失性存儲(chǔ)器、諸如RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)的可讀/可寫非非易失性存儲(chǔ)器、或各種存儲(chǔ)器類型的組合所構(gòu)成。
接下來將說明第一實(shí)施例的直噴式內(nèi)燃機(jī)1-1的運(yùn)行和分層燃燒期間所進(jìn)行的可變排氣門控制。圖3顯示第一實(shí)施例的直噴式內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行流程。圖4是顯示可變排氣門打開正時(shí)映射的示意圖。如圖3所示，ECU7的處理部分72確定直噴式內(nèi)燃機(jī)1-1是否在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行(ST101)。例如，在點(diǎn)火傳感器(未顯示)檢測到點(diǎn)火開關(guān)打開之后，處理部分72確定由冷卻液傳感器9檢測的冷卻液溫度T是否低于熱起動(dòng)冷卻液溫度。熱起動(dòng)冷卻液溫度是指由于直噴式內(nèi)燃機(jī)1-1沒有停止足夠長的時(shí)間，相對(duì)于直噴式內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的溫度，排氣凈化裝置61的凈化催化劑的溫度和氣缸內(nèi)的溫度沒有下降到充分低的溫度時(shí)所產(chǎn)生的水溫。
隨后，如果確定直噴式內(nèi)燃機(jī)1-1是在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行，則ECU7的處理部分72確定是否發(fā)生分層燃燒(ST102)。具體地，處理部分72確定在氣缸30a～30d的壓縮行程和膨脹行程中的至少一個(gè)中燃料是否噴入每個(gè)氣缸30a～30d的燃燒室A中。
隨后，如果確定直噴式內(nèi)燃機(jī)1-1是在發(fā)生分層燃燒的狀況下運(yùn)行，則ECU7的處理部分72獲得由冷卻液溫度傳感器9檢測的冷卻液溫度T(ST103)。
隨后，處理部分72的可變排氣門控制部分74由所獲得的冷卻液溫度T和可變排氣門打開正時(shí)映射計(jì)算可變排氣門的打開正時(shí)S(ST104)，其中所述可變排氣門打開正時(shí)映射在可變排氣門打開正時(shí)和冷卻液溫度T的基礎(chǔ)上得到，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部分73中，并表示在圖4中。如圖4所示，可變排氣門打開正時(shí)映射設(shè)置為使得當(dāng)冷卻液溫度T低于預(yù)定的冷卻液溫度T1時(shí)，可變排氣門42的打開正時(shí)相對(duì)于正常的打開正時(shí)S1被延遲，其中正常的打開正時(shí)S1取決于直噴式內(nèi)燃機(jī)1-1所處的運(yùn)行狀態(tài)。具體地，可變排氣門打開正時(shí)映射設(shè)置為，當(dāng)冷卻液溫度T低于預(yù)定的冷卻液溫度T1時(shí)，可變排氣門42的打開正時(shí)的延遲量按照冷卻液溫度T的降低量成比例地增加。因此，如果獲得的冷卻液溫度T處在預(yù)定的冷卻液溫度T1上，則計(jì)算的可變排氣門打開正時(shí)S就位于正常的打開正時(shí)S1的延遲側(cè)。預(yù)定的冷卻液溫度T1例如也可能與上述熱起動(dòng)冷卻液溫度相同。當(dāng)冷卻液溫度T低于預(yù)定冷卻液溫度T1時(shí)，這就表示內(nèi)燃機(jī)處于冷起動(dòng)狀態(tài)。例如，預(yù)定的冷卻液溫度T1是指由于直噴式內(nèi)燃機(jī)1-1沒有停止足夠長的時(shí)間，相對(duì)于直噴式內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的溫度，排氣凈化裝置61的凈化催化劑的溫度和氣缸內(nèi)的溫度沒有下降到充分低的溫度時(shí)所產(chǎn)生的冷卻液溫度。
隨后，處理部分72的可變排氣門控制部分74基于計(jì)算的可變排氣門的打開正時(shí)S進(jìn)行控制可變排氣門42的氣門正時(shí)的可變排氣門控制(ST105)。例如，處理部分72的可變排氣門控制部分74基于作為所計(jì)算的可變排氣門打開正時(shí)S和正常的打開正時(shí)S1之間差值的延遲量，通過將油供給到可變排氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)46的延遲室來延遲可變排氣門42的打開正時(shí)。具體地，當(dāng)直噴式內(nèi)燃機(jī)1-1在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行并且燃料在壓縮行程或膨脹行程中噴射時(shí)，可變排氣門控制部分74延遲可變排氣門42的打開正時(shí)，以延遲燃燒室A與排氣通道5發(fā)生連通的時(shí)間。當(dāng)確定獲得的冷卻液溫度T等于或高于預(yù)定的冷卻液溫度T1時(shí)，可變排氣門控制部分74進(jìn)行可變排氣門控制，使得可變排氣門的打開正時(shí)S設(shè)置為正常的打開正時(shí)S1。
如果可變排氣門42的打開正時(shí)被延遲，則燃燒室A關(guān)閉的時(shí)間就會(huì)增加。因此，有可能氣化未氣化的燃料，并延長氣化燃料的燃燒時(shí)間。具體地，在第一實(shí)施例中，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，可變排氣門42的打開正時(shí)的延遲量按照冷卻液溫度T的降低量成比例地增加。按照該方式，根據(jù)冷起動(dòng)狀態(tài)下產(chǎn)生的冷卻液的溫度控制燃燒室A的關(guān)閉時(shí)間。因此，當(dāng)排氣凈化裝置61的凈化催化劑的溫度較低時(shí)，通過按照冷卻液溫度的降低量成比例地增加可變排氣門42的打開正時(shí)的延遲量，增加燃燒室A的關(guān)閉時(shí)間，其中當(dāng)燃燒室A中的溫度(亦即氣缸內(nèi)的溫度)降低時(shí)冷卻液溫度也會(huì)降低。按照該方式，有可能氣化和燃燒大量懸浮在燃燒室A中的未氣化燃料，從而有可能抑制燃燒室A中煙霧的產(chǎn)生。
第二實(shí)施例的直噴式內(nèi)燃機(jī)1-2是一種如同第一實(shí)施例的直噴式內(nèi)燃機(jī)1-1的噴霧引導(dǎo)的直噴式內(nèi)燃機(jī)。圖5顯示了第二實(shí)施例的噴霧引導(dǎo)的直噴式內(nèi)燃機(jī)的示例構(gòu)造。圖5所示的直噴式內(nèi)燃機(jī)1-2與直噴式內(nèi)燃機(jī)1-1的不同之處在于，可變排氣門42的打開正時(shí)的延遲量不是根據(jù)冷卻液溫度T來控制，而是根據(jù)所噴射燃料的氣化度EV來控制。在第二實(shí)施例的直噴式內(nèi)燃機(jī)1-2的基本元件中，與第一實(shí)施例的直噴式內(nèi)燃機(jī)1-1的基本元件相同的那些元件(圖1和圖5中由相同參考數(shù)字代表的元件)將進(jìn)行簡要說明，或者將省略其說明。
所噴射燃料的氣化度EV取決于燃燒室A中的溫度，即氣缸內(nèi)的溫度、所噴射燃料的燃料溫度F和所噴射燃料的滴徑。因此，在第二實(shí)施例中，基于影響氣缸內(nèi)的溫度的冷卻液溫度T、引入燃燒室A的進(jìn)氣的進(jìn)氣溫度I、和燃料溫度F、以及影響燃料的滴徑的將被噴射的燃料的燃料壓力P和燃料噴射閥21的升程量L，來計(jì)算燃料的氣化度EV。
燃料供給裝置2設(shè)有燃料溫度傳感器25和燃料壓力傳感器26。連接在第二實(shí)施例中的燃料箱22上的燃料溫度傳感器25檢測將被噴射的燃料的燃料溫度F，并將該溫度輸出到ECU7。連接在第二實(shí)施例中的高壓燃料泵24和燃料噴射閥21之間的燃料壓力傳感器26檢測將被通過燃料噴射閥21噴射的燃料的燃料壓力P，并將該壓力輸出到ECU7。
進(jìn)氣通道5設(shè)有進(jìn)氣溫度傳感器55。連接在第二實(shí)施例中的進(jìn)氣通道5的進(jìn)氣通路54中的進(jìn)氣溫度傳感器55檢測通過進(jìn)氣口37從進(jìn)氣通道5引入燃燒室A的進(jìn)氣的進(jìn)氣溫度I，并將該溫度輸出到ECU7。
ECU7的處理部分72具有氣化度預(yù)測部分75，該部分是一種基于進(jìn)氣溫度I、冷卻液溫度T、燃料溫度F、燃料壓力P和升程量L計(jì)算燃料的氣化度EV的氣化度預(yù)測裝置。ECU7的存儲(chǔ)部分73中存儲(chǔ)有基于氣化度系數(shù)EVI和進(jìn)氣溫度I形成的氣化度系數(shù)EVI的映射、基于氣化度系數(shù)EVT和冷卻液溫度T形成的氣化度系數(shù)EVT的映射、基于氣化度系數(shù)EVF和燃料溫度F形成的氣化度系數(shù)EVF的映射、基于氣化度系數(shù)EVP和燃料壓力P形成的氣化度系數(shù)EVP的映射、基于氣化度系數(shù)EVL和升程量L形成的氣化度系數(shù)EVL的映射、以及基于可變排氣門42的打開正時(shí)和氣化度EV形成的可變排氣門打開正時(shí)的映射。
盡管未顯示，但是氣化度系數(shù)EVI的映射設(shè)置為進(jìn)氣溫度I越低，則氣化度系數(shù)EVI越小。這是因?yàn)闅飧變?nèi)的溫度隨著進(jìn)氣溫度I的降低而降低，并且氣缸內(nèi)的溫度的下降使得燃料難以氣化。盡管未顯示，但是氣化度系數(shù)EVT的映射設(shè)置為冷卻液溫度T越低，則氣化度系數(shù)EVT越小。這是因?yàn)闅飧變?nèi)的溫度隨著冷卻液溫度T的降低而降低，并且氣缸內(nèi)的溫度的下降使得燃料難以氣化。盡管未顯示，但是氣化度系數(shù)EVF的映射設(shè)置為燃料溫度F越低，則氣化度系數(shù)EVF越小。這是因?yàn)槿剂蠝囟菷的下降使得燃料難以氣化。盡管未顯示，但是氣化度系數(shù)EVP的映射設(shè)置為燃料壓力P越低，則氣化度系數(shù)EVP越小。這是因?yàn)槿剂系牡螐诫S著燃料壓力P的下降而增加，燃料的滴徑的增加使得燃料難以氣化。盡管未顯示，但是氣化度系數(shù)EVL的映射設(shè)置為燃料噴射閥21的升程量L越大，則氣化度系數(shù)EVL越小。這是因?yàn)槿剂系牡螐诫S著升程量L的增加而增加，燃料的滴徑的增加使得燃料難以氣化。簡言之，隨著燃料氣化難度的增加，氣化度系數(shù)EVI～EVP的值減小。
接下來將說明第二實(shí)施例的直噴式內(nèi)燃機(jī)1-2的運(yùn)行和分層燃燒期間所進(jìn)行的可變排氣門的控制。圖6顯示第二實(shí)施例的直噴式內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行流程。圖7顯示可變排氣的打開正時(shí)的映射。將簡要說明圖6所示的并當(dāng)直噴式內(nèi)燃機(jī)1-2在發(fā)生分層燃燒的狀況下運(yùn)行時(shí)所進(jìn)行的可變排氣門的運(yùn)行的這一部分，所述部分與圖3所示的并當(dāng)直噴式內(nèi)燃機(jī)1-1在發(fā)生分層燃燒的狀況下運(yùn)行時(shí)所進(jìn)行的可變排氣門的運(yùn)行的那部分相同。
首先，如圖6所示，ECU7的處理部分72確定直噴式內(nèi)燃機(jī)1-2是否在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行(ST201)。如果確定是直噴式內(nèi)燃機(jī)1-2是在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行，則處理部分72確定是否發(fā)生分層燃燒(ST202)。
隨后，如果確定直噴式內(nèi)燃機(jī)1-2是在發(fā)生分層燃燒的狀況下運(yùn)行，則處理部分72的氣化度預(yù)測部分75獲得由進(jìn)氣溫度傳感器55檢測的進(jìn)氣溫度I(ST203)。然后，氣化度預(yù)測部分75由所獲得的進(jìn)氣溫度I和氣化度系數(shù)EVI的映射計(jì)算氣化度系數(shù)EVI(ST204)。
在計(jì)算氣化度系數(shù)EVI之后，處理部分72的氣化度預(yù)測部分75獲得由冷卻液溫度傳感器9檢測的冷卻液溫度T(ST205)。隨后，氣化度預(yù)測部分75由所獲得的冷卻液溫度T和氣化度系數(shù)EVT的映射計(jì)算氣化度系數(shù)EVT(ST206)。
在計(jì)算氣化度系數(shù)EVT之后，處理部分72的氣化度預(yù)測部分75獲得由燃料溫度傳感器25檢測的、通過燃料噴射閥21噴射的燃料的燃料溫度F(ST207)。隨后，氣化度預(yù)測部分75由所獲得的燃料溫度F和氣化度系數(shù)EVF的映射計(jì)算氣化度系數(shù)EVF(ST208)。
在計(jì)算氣化度系數(shù)EVF之后，處理部分72的氣化度預(yù)測部分75獲得由燃料壓力傳感器26檢測的燃料壓力P(ST209)。隨后，氣化度預(yù)測部分75由所獲得的燃料壓力P和氣化度系數(shù)EVP的映射計(jì)算氣化度系數(shù)EVP(ST210)。
在計(jì)算氣化度系數(shù)EVP之后，處理部分72的氣化度預(yù)測部分75獲得燃料噴射閥21的升程量L(ST211)。升程量L由通過燃料噴射閥21噴射的燃料的噴射量以及燃料壓力P確定。因此，氣化度預(yù)測部分75獲得由各種輸入信號(hào)和燃料噴射量的映射計(jì)算的燃料噴射量，并由該燃料噴射量和所獲得的燃料壓力P計(jì)算升程量L。隨后，氣化度預(yù)測部分75由所獲得的升程量L和氣化度系數(shù)EVL的映射計(jì)算氣化度系數(shù)EVL(ST212)。
隨后，處理部分72的氣化度預(yù)測部分75由氣化度系數(shù)EVI、EVT、EVF、EVP和EVL計(jì)算氣化度EV(ST213)。例如，可通過將氣化度系數(shù)EVI、EVT、EVF、EVP和EVL相乘或相加來計(jì)算氣化度EV。
隨后，處理部分72的可變排氣門控制部分74由所計(jì)算的氣化度EV和可變排氣門打開正時(shí)的映射計(jì)算可變排氣門的打開正時(shí)(ST214)，其中所述可變排氣門打開正時(shí)的映射在可變排氣門打開正時(shí)和氣化度EV的基礎(chǔ)上形成，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部分73中，并表示在圖7中。如圖7所示，可變排氣門打開正時(shí)的映射設(shè)置為如果氣化度EV小于預(yù)定的氣化度EV1，即燃料難以氣化，則可變排氣門42的打開正時(shí)相對(duì)于正常的打開正時(shí)S2被延遲，其中正常的打開正時(shí)S2取決于直噴式內(nèi)燃機(jī)1-2所處的運(yùn)行狀態(tài)。具體地，可變排氣門的打開正時(shí)映射設(shè)置為，當(dāng)氣化度EV小于預(yù)定的氣化度EV1時(shí)，可變排氣門42的打開正時(shí)的延遲量按照氣化度EV的降低量成比例地增加。因此，如果計(jì)算的氣化度EV小于預(yù)定的氣化度EV1，則計(jì)算的可變排氣門的打開正時(shí)S與正常的打開正時(shí)S2相比就被延遲了。預(yù)定的氣化度EV1是指這樣一種氣化度，如果氣化度小于該氣化度，則有可能確定燃料的氣化不充分，從而在燃燒室A中將產(chǎn)生煙霧。
隨后，處理部分72的可變排氣門控制部分74基于所計(jì)算的可變排氣門的打開正時(shí)S進(jìn)行可變排氣門控制(ST215)，上述可變排氣門控制是可變排氣門42的氣門正時(shí)的控制。在該實(shí)施例中，處理部分72的可變排氣門控制部分74基于作為所計(jì)算的可變排氣門打開正時(shí)S和正常的打開正時(shí)S2之間差值的延遲量，通過將油供給到可變排氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)46的延遲室來延遲可變排氣門42的打開正時(shí)。具體地，當(dāng)直噴式內(nèi)燃機(jī)1-2在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行并且燃料在壓縮行程或膨脹行程中噴射時(shí)，ECU7的處理部分72延遲可變排氣門42的打開正時(shí)，以延遲燃燒室A與排氣通道5發(fā)生連通的時(shí)間。
如果可變排氣門42的打開正時(shí)被延遲，則燃燒室A的關(guān)閉時(shí)間就會(huì)增加。因此，有可能氣化懸浮在燃燒室A中的未氣化的燃料，即使燃料的氣化度較小。此外，有可能延長按上述方式氣化的燃料的燃燒時(shí)間。具體地，在第二實(shí)施例中，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，可變排氣門42的打開正時(shí)的延遲量按照氣化度的降低量成比例地增加。按照該方式，根據(jù)冷起動(dòng)狀態(tài)下產(chǎn)生的氣化度控制燃燒室A的關(guān)閉時(shí)間。因此，當(dāng)排氣凈化裝置61的凈化催化劑的溫度較低時(shí)——在這種情況下，燃燒室A中的空氣-燃料混合物在空氣-燃料比方面可能會(huì)過濃，增加可變排氣門42的打開正時(shí)的延遲量以增加燃燒室A的關(guān)閉時(shí)間。當(dāng)氣化度較小時(shí)——在這種情況下燃燒室A中可能仍然懸浮了大量未氣化燃料，也可以增加可變排氣門42的打開正時(shí)的延遲量。按照該方式，有可能氣化懸浮在燃燒室A中的未氣化燃料。此外，通過增加按照該方式氣化的燃料的燃燒時(shí)間，有可能抑制燃燒室A中煙霧的產(chǎn)生。
第一和第二實(shí)施例還可包括確定火花塞36的點(diǎn)火正時(shí)的步驟，以控制可變排氣門。具體地，ECU7的處理部分72可確定火花塞36的點(diǎn)火正時(shí)是否被延遲。如果確定點(diǎn)火正時(shí)被延遲，則處理部分72基于如圖3和圖6所示的所計(jì)算的可變排氣門正時(shí)S進(jìn)行可變排氣門的控制。
當(dāng)直噴式內(nèi)燃機(jī)1-1(1-2)在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，排氣凈化裝置61的凈化催化劑的溫度還未達(dá)到凈化催化劑的活化溫度。在這種條件下，優(yōu)選地將高溫排氣引入排氣凈化裝置61。因此，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，延遲火花塞36的點(diǎn)火正時(shí)來延遲點(diǎn)火正時(shí)，以增加排入排氣通道的排氣的溫度。然而，當(dāng)火花塞36的點(diǎn)火正時(shí)被延遲時(shí)，混合物中燃料的燃燒時(shí)間減少。在這種情況下，懸浮在燃燒室A中的許多未氣化燃料不能氣化，從而無法繼續(xù)進(jìn)行燃燒。結(jié)果，燃燒室A中會(huì)產(chǎn)生大量煙霧。然而，通過延遲火花塞36的點(diǎn)火正時(shí)和可變排氣門42的打開正時(shí)，有可能快速升高排氣凈化裝置61中的凈化催化劑的溫度，并且抑制燃燒室A中煙霧的產(chǎn)生。
對(duì)于上述第一和第二實(shí)施例，根據(jù)冷卻液溫度T或氣化度EV控制可變排氣門42的打開正時(shí)的延遲量。然而，當(dāng)確定冷卻液溫度T低于預(yù)定的冷卻液溫度T時(shí)，或者當(dāng)確定氣化度EV低于預(yù)定的氣化度EV1時(shí)，可進(jìn)行可變排氣門控制使得可變排氣門42的打開正時(shí)被稍微延遲。
第一和第二實(shí)施例的可變排氣門的控制僅當(dāng)直噴式內(nèi)燃機(jī)1-1(1-2)在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)才進(jìn)行。換言之，當(dāng)直噴式內(nèi)燃機(jī)1-1(1-2)在熱起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，不進(jìn)行上述控制。
權(quán)利要求
1.一種直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)，其中，在壓縮行程或膨脹行程中通過燃料噴射閥(21)噴入燃燒室(A)的燃料與引入所述燃燒室(A)的進(jìn)氣混合，以在火花塞(36)附近形成空氣-燃料混合物，其特征在于包括控制可變排氣門(42)的氣門正時(shí)的可變排氣門控制裝置(74)，每個(gè)內(nèi)燃機(jī)氣缸(30)的所述燃燒室(A)通過所述可變排氣門(42)與排氣通道(6)連通，其中，在所述直噴式內(nèi)燃機(jī)在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行期間，當(dāng)燃料在所述壓縮行程或所述膨脹行程中噴射時(shí)，所述可變排氣門控制裝置(74)延遲所述可變排氣門(42)的打開正時(shí)。
2.如權(quán)利要求1所述的直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)，其中在所述直噴式內(nèi)燃機(jī)在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行期間，當(dāng)燃料在所述壓縮行程或所述膨脹行程中噴射時(shí)，所述可變排氣門控制裝置(74)使得所述可變排氣門(42)的打開正時(shí)相對(duì)于正常的打開正時(shí)延遲。
3.如權(quán)利要求2所述的直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)，其中在所述直噴式內(nèi)燃機(jī)在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行期間，當(dāng)燃料在所述壓縮行程或所述膨脹行程中噴射時(shí)，所述可變排氣門控制裝置(74)使得所述可變排氣門(42)的打開正時(shí)相對(duì)于正常的打開正時(shí)延遲一定的量。
4.如權(quán)利要求1所述的直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)，還包括檢測在所述直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)中循環(huán)的冷卻液溫度的水溫檢測裝置(9)，其中所述可變排氣門控制裝置(74)根據(jù)所檢測的冷卻液溫度控制所述可變排氣門(42)的打開正時(shí)的延遲量。
5.如權(quán)利要求4所述的直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)，其中所述可變排氣門控制裝置(74)與所檢測的冷卻液溫度的降低量成比例地增加所述可變排氣門(42)的打開正時(shí)的延遲量。
6.如權(quán)利要求1所述的直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)，還包括預(yù)測所噴射燃料的氣化度的氣化度預(yù)測裝置(75)，其中所述可變排氣門控制裝置(74)根據(jù)所預(yù)測的氣化度控制所述可變排氣門(42)的打開正時(shí)的延遲量。
7.如權(quán)利要求6所述的直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)，其中所述可變排氣門控制裝置(74)根據(jù)所預(yù)測的氣化度使得所述可變排氣門(42)的打開正時(shí)相對(duì)于正常的打開正時(shí)延遲。
8.如權(quán)利要求6所述的直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)，其中所述可變排氣門控制裝置(74)與所預(yù)測的氣化度的降低量成比例地增加所述可變排氣門(42)的打開正時(shí)的延遲量。
9.如權(quán)利要求6～8中任一項(xiàng)所述的直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)，其中，所述氣化度預(yù)測裝置(75)基于所述燃燒室(A)中的溫度、將通過所述燃料噴射閥(21)噴射的燃料的溫度、和通過所述燃料噴射閥(21)噴射的燃料的滴徑中的至少一項(xiàng)預(yù)測燃料的氣化度。
10.如權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)，還包括點(diǎn)火正時(shí)控制裝置(7)，在所述直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行期間，當(dāng)燃料在所述壓縮行程或者所述膨脹行程中噴射時(shí)，所述點(diǎn)火控制裝置延遲所述火花塞(36)的點(diǎn)火正時(shí)。
11.一種控制直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)的方法，其中，在壓縮行程或者膨脹行程中噴入燃燒室(A)的燃料與引入所述燃燒室(A)的進(jìn)氣混合，以在火花塞(36)附近形成空氣-燃料混合物，所述方法的特征在于包括以下步驟控制可變排氣門(42)的氣門正時(shí)，內(nèi)燃機(jī)氣缸(30)的所述燃燒室(A)通過所述可變排氣門連通排氣通道(6)，其中，在所述直噴式內(nèi)燃機(jī)在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行期間，當(dāng)燃料在所述壓縮行程或者所述膨脹行程中噴射時(shí)，所述可變排氣門(42)的打開正時(shí)被延遲。
12.如權(quán)利要求11所述的控制直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)的方法，其中，在所述直噴式內(nèi)燃機(jī)在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行期間，當(dāng)燃料在所述壓縮行程或者所述膨脹行程中噴射時(shí)，所述可變排氣門(42)的打開正時(shí)相對(duì)于正常的打開正時(shí)延遲。
13.如權(quán)利要求12所述的控制直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)的方法，其中，在所述直噴式內(nèi)燃機(jī)在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行期間，當(dāng)燃料在所述壓縮行程或者所述膨脹行程中通過燃料噴射閥(21)噴射時(shí)，所述可變排氣門(42)的打開正時(shí)相對(duì)于正常的打開正時(shí)延遲一定的量。
14.如權(quán)利要求11所述的控制直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)的方法，還包括步驟檢測在所述直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)中循環(huán)的冷卻液的溫度，其中，根據(jù)所檢測的冷卻液溫度控制所述可變排氣門(42)的打開正時(shí)的延遲量。
15.如權(quán)利要求14所述的控制直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)的方法，其中，所述可變排氣門(42)的打開正時(shí)的延遲量與所檢測的冷卻液溫度的降低量成比例地增加。
16.如權(quán)利要求11所述的控制直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)的方法，還包括步驟預(yù)測通過燃料噴射閥噴射的燃料的氣化度，其中，根據(jù)所預(yù)測的氣化度控制所述可變排氣門(42)的打開正時(shí)的延遲量。
17.如權(quán)利要求16所述的控制直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)的方法，其中，根據(jù)所預(yù)測的氣化度，所述可變排氣門(42)的打開正時(shí)相對(duì)于正常的打開正時(shí)延遲。
18.如權(quán)利要求16所述的控制直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)的方法，其中，所述可變排氣門(42)的打開正時(shí)的延遲量與所預(yù)測的氣化度的降低量成比例地增加。
19.如權(quán)利要求16～18中任一項(xiàng)所述的控制直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)的方法，其中，基于所述燃燒室(A)中的溫度、將通過所述燃料噴射閥(21)噴射的燃料的溫度、和通過所述燃料噴射閥(21)噴射的燃料的滴徑中的至少一項(xiàng)，預(yù)測燃料的氣化度。
20.如權(quán)利要求11～18中任一項(xiàng)所述的控制直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)的方法，還包括步驟控制所述火花塞(36)的點(diǎn)火正時(shí)，其中，在所述直噴式內(nèi)燃機(jī)(1-1)在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行期間，當(dāng)燃料在所述壓縮行程或者所述膨脹行程中噴射時(shí)，所述火花塞(36)的點(diǎn)火正時(shí)延遲。
全文摘要
一種直噴式內(nèi)燃機(jī)(1－1)，包括控制可變排氣門(42)的氣門正時(shí)的可變排氣門控制裝置(74)，內(nèi)燃機(jī)氣缸(30)的燃燒室(A)通過所述可變排氣門(42)與排氣通道(6)連通。在直噴式內(nèi)燃機(jī)在冷起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行期間，當(dāng)燃料在壓縮行程或膨脹行程中通過燃料噴射閥(21)噴射時(shí)，可變排氣門控制裝置(74)延遲可變排氣門(42)的打開正時(shí)。
文檔編號(hào)F02D43/00GK1936296SQ200610127819
公開日2007年3月28日 申請日期2006年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月21日
發(fā)明者蘆澤剛, 野村啟, 富野修 申請人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社