[發明專利]火花點火式內燃發動機及其控制方法

有效

• 申請號: 200880023335.8
• 申請日: 2008-07-11
• 公開（公告）號: CN101730792A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 秋久大輔;神山榮一
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: F02D13/02
• 分類號: F02D13/02;F02D15/04;F02B75/04
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 馬江立;柴智敏

技術領域

本發明涉及火花點火式內燃發動機及控制該火花點火式內燃發動機的 方法。

背景技術

現有的火花點火式內燃發動機包括用于變更機械壓縮比的可變壓縮比 機構和用于控制進氣門關閉的氣門關閉正時的可變氣門正時機構，其中， 在發動機中負荷或高負荷運轉期間，隨著施加給發動機的負荷減小，機械 壓縮比增大且進氣門的氣門關閉正時延遲(參見例如日本專利申請公開文 獻No.2004-218522)。

當機械壓縮比增大時，燃燒室容積減小，因此當活塞到達上死點時活 塞頂面與氣缸蓋內表面、進氣門和排氣門之間的空間減小。當此發生時， 該空間在使機械壓縮比為最大機械壓縮比時最小化。另一方面，活塞的慣 性力隨發動機轉速的增大而增大，因此隨著發動機轉速增大，由于例如連 接活塞與曲軸的連桿的伸長，活塞頂面與氣缸蓋內表面等之間的空間減小。

因此，當在機械壓縮比高時發動機轉速增大，則擔心活塞頂面干涉氣 缸蓋的內表面等，且當使機械壓縮比為最大機械壓縮比時，發生這的可能 性變得最大。然而，在上述內燃發動機中，沒有對此擔心給出任何考慮。

發明內容

根據本發明的一方面，一種火花點火式內燃發動機包括：可變壓縮比 機構，該可變壓縮比機構變更機械壓縮比，該機械壓縮比是由燃燒室容積 與氣缸工作容積之和除以該燃燒室容積而獲得的；以及實際壓縮開始正時 變更機構，該實際壓縮開始正時變更機構變更實際壓縮開始的開始正時。 發動機運轉時的最大機械壓縮比隨著發動機轉速的增大而減小。

根據本發明的另一方面，在一種控制火花點火式內燃發動機的方法中， 該火花點火式內燃發動機包括：可變壓縮比機構，該可變壓縮比機構變更 機械壓縮比，該機械壓縮比是由燃燒室容積與氣缸工作容積之和除以燃燒 室容積而獲得的；以及實際壓縮開始正時變更機構，該實際壓縮開始正時 變更機構變更實際壓縮開始的開始正時，使發動機運轉時的最大機械壓縮 比隨著發動機轉速的增大而減小。

通過隨著發動機轉速的增大來減小最大機械壓縮比，可阻止活塞頂面 與氣缸蓋內表面等相互干涉。

附圖說明

自以下參照附圖對示范實施例的說明，本發明的前述及其它特征和優 點將變得明顯，其中，相同的數字用于表示相同的部件，且其中：

圖1是火花點火式內燃發動機的全體圖；

圖2是可變壓縮比機構的分解透視圖；

圖3A和3B是內燃發動機的示意側剖視圖；

圖4表示可變氣門正時機構；

圖5是表示進氣門和排氣門的升程量的示圖；

圖6A至6C是用于說明機械壓縮比、實際壓縮機和膨脹比的示圖；

圖7表示理論熱效率與膨脹比之間的關系；

圖8A和8B是用于說明正常循環與超高膨脹比循環的示圖；

圖9是表示對應于施加給發動機的負荷，機械壓縮比等的變化的示圖；

圖10表示最大機械壓縮比與發動機轉速之間的關系；

圖11是用于說明機械壓縮比與進氣門7的氣門關閉正時之間關系的示 圖；

圖12表示機械壓縮比、進氣門7的氣門關閉正時和節氣門開度之間的關 系；

圖13A至13C表示機械壓縮比、進氣門7的氣門關閉正時和節氣門開度 的映射；以及

圖14是用于執行運轉控制的流程圖。

具體實施方式

圖1表示火花點火式內燃發動機的側剖視圖。參照圖1，分別地，參考 數字1指示曲軸箱；2，氣缸體；3，氣缸蓋；4，活塞；5，燃燒室；6，設 在燃燒室5的頂面中央部的火花塞；7，進氣門；8，進氣口；9，排氣門； 以及10，排氣口。進氣口8經由進氣管11與穩壓箱12連接。各進氣管11都設 有用于將燃料噴進對應進氣口8的燃料噴射閥13。注意，燃料噴射閥13可設 在各燃燒室5內，而非安裝在各進氣管11內。

穩壓箱12經由進氣道14與空氣濾清器15連接。進氣道14內設有由致動 器16驅動的節氣門17和使用例如熱線的進氣量檢測器18。另一方面，排氣 口10經由排氣歧管19與采用例如三元催化劑的催化轉化器20連接，空燃比 傳感器20設在排氣歧管19內。