[發明專利]發動機系統和發動機的控制方法

有效

• 申請號: 200810092916.9
• 申請日: 2008-04-14
• 公開（公告）號: CN101285410A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 杉原真一
• 申請（專利權）人: 馬自達汽車株式會社
• 主分類號: F01L13/00
• 分類號: F01L13/00;F02N17/08
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所
• 代理人: 張惠萍

技術領域

本發明涉及一種發動機系統和一種發動機的控制方法，具體來說，涉及具有可變閥驅動機構的發動機及其控制方法。

背景技術

可變閥驅動系統中，例如美國專利申請公報US2005/0139183A1中披露并給出的一種連續可變閥升程(CVVL)系統。該CVVL系統具有：與發動機曲軸所驅動的常規凸輪軸等同的驅動軸；擺動并推擠進氣閥使其抵抗回復彈簧而開啟的凸輪；以及將驅動軸的旋轉運動轉換為凸輪搖擺運動的聯接機構。該系統還具有使控制軸動作的電動機。旋轉運動和搖擺運動兩者間的轉換隨該控制軸的角度位置而有所變化。因此，通過由電動機使該控制軸旋轉，閥升程特性可控制成所希望的特性。總體來說，CVVL系統中，隨著閥的升程越大，閥的開啟時機越提前，而閥的關閉時機越滯后。

當發動機在發動機預熱條件下開始其運轉時，發動機燃燒室或汽缸內的溫度變得越來越高。發動該發動機的期間，汽缸內的活塞運動相對較慢，空氣被吸入并在該汽缸內停留較長時間。因此，空氣在汽缸循環的整個進氣和壓縮沖程過程中獲得更多的熱量。若有更多量的空氣充填汽缸中，尤其是幾何壓縮/擴張比變得較大用于提高發動機效率時，空氣在壓縮沖程期間受到壓縮，汽缸空氣溫度會變得太高而難以使空氣和燃料按所預期的方式燃燒。非預期的燃燒方式會導致異常燃燒，例如提前點火和發生爆缸。這會帶來發動機質量或可靠性方面的問題。

美國專利申請公報US2005/0139183A1中，發動機發動初期，進氣閥的升程最小，進氣閥關閉(IVC)在汽缸循環的進氣下止點之前發生。發動發動機時經過了某個時間周期之后，該進氣閥升程增加，IVC落入該進氣下死點周圍。IVC在發動機發動初期基本上發生在進氣下止點之前，因而進氣或壓縮下止點的汽缸空氣充填量有所減小，壓縮沖程期間的汽缸空氣溫度會降低到某種程度。但例如發動機具有較大的擴張比并處于預熱條件下這種情形仍然需要降低發動機發動初期的汽缸空氣溫度。

發明內容

因而，本發明第一方面提供一種發動機的控制方法，該發動機具有能夠關閉從進氣通路至該發動機的汽缸的氣流的進氣閥。該方法包括發動機起動時刻進行的第一和第二運轉步驟。第一運轉步驟是使發動機的進氣閥運轉以便在發動機的溫度較冷、低于預定溫度的情況下在汽缸循環中分別按第一開啟時機和第一關閉時機發生進氣閥開啟(IVO)和進氣閥關閉(IVC)。第二運轉步驟是使發動機的進氣閥運轉以便在發動機的溫度大于或等于預定溫度的情況下在汽缸循環中分別按第二開啟時機和第二關閉時機發生IVO和IVC。第二關閉時機晚于第一關閉時機，并晚于汽缸循環的進氣沖程的下止點。第二開啟時機早于第一開啟時機。第一關閉時機和第二關閉時機兩者之差長于第一開啟時機和第二開啟時機兩者之差。

按照本發明的第一方面，第一運轉步驟是在發動機溫度較冷、低于預定溫度的情況下進行的，而第二運轉步驟是在發動機溫度高于預定溫度的情況下進行的。因此，當發動機溫度大于或等于預定溫度時，進行第二運轉步驟以便在下止點之后的第二關閉時機發生IVC。這使得吸入到燃燒室中并由預熱的發動機部件加熱的部分空氣當活塞在汽缸內升高時在整個進氣閥開啟期間流回至進氣通路。因而，空氣所吸收的部分熱量從燃燒室當中排出。因此，對于以所預期的方式燃燒的空氣燃料混合物來說，壓縮沖程期間汽缸的溫度會比較合適，這可以提高發動機的質量。

而且，第二關閉時機晚于第一關閉時機，而第二開啟時機則早于第一開啟時機。這將使得機構在第二運轉步驟中開啟進氣閥時受到持續更長時間的作用力。但發動機潤滑油其粘度可補充用于保持IVO的增加的作用力，而在發動機溫度較高時則可以減少發動機活動部件的摩擦損耗。因此，盡管第二開啟時機的持續時間長于IVO的第一次的持續時間，但該方法在發動機的運轉方面相當合理。

另一方面，發動機溫度低于預定溫度時，IVO1和IVC1兩者間持續的時間短于IVO2和IVC2兩者間持續的時間，從而可減小用以保持進氣閥的作用力。因而，可在整個發動機溫度范圍內保持發動機運轉效率。

此外，第一和第二關閉時機兩者之差長于第一和第二開啟時機兩者之差，因而假設第一開啟時機的IVO落入上止點周圍，即便是第二關閉時機基本上滯后，第二開啟時機也不會相對于上止點遠遠提前。這使得上止點處的閥升程量相對較小，從而使活塞頭(有的話)能夠設計為與燃燒室中的進氣閥相對較近。因而，燃燒室在活塞上止點處的容積可以減小，結果是燃燒室的幾何壓縮/擴張比較高。該較高的擴張比導致較高的發動機運轉效率。盡管較高的壓縮比使壓縮沖程期間的空氣溫度有所提高，但該溫度提高可以如上所述降低。