專利名稱：可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中內(nèi)燃機(jī)的壓縮比能改變，且本發(fā)明特別涉及一種使用具有不同燃燒速度的多種燃料的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
近年來，為了改進(jìn)內(nèi)燃機(jī)的燃油里程、動力和其它性能，已經(jīng)提出了使內(nèi)燃機(jī)壓縮比可變的技術(shù)。在已經(jīng)提出的技術(shù)中，例如在日本專利申請?zhí)亻_7-26981和2003-206771所披露的技術(shù)中，氣缸體和曲軸箱以可相對于彼此移動的方式連接起來，并且將凸輪軸設(shè)在它們的連接部中以利用凸輪軸的旋轉(zhuǎn)使氣缸體和曲軸箱朝著/遠(yuǎn)離彼此地移動。
另一方面，作為關(guān)系到燃料資源耗盡和二氧化碳排放對全球變暖的影響的解決方案，用氫作為燃料的內(nèi)燃機(jī)近年來已經(jīng)引起注意。鑒于氫有限的利用率，已經(jīng)研制出了雙燃料系統(tǒng)，其中能用氫和汽油兩者作為燃料，例如在Ken Yamane，“Hydrogen Vehicle Development byBMW”，Engine Technology，vol.5，No.6，24-29頁，2003年12月，Sankaido中披露的。然而，在這種雙燃料系統(tǒng)中，內(nèi)燃機(jī)的壓縮比是固定的，沒有對于用汽油作為燃料和用氫作為燃料這兩種情況實現(xiàn)的壓縮比的最佳化，因而，有時難以用兩種燃料獲得足夠的發(fā)動機(jī)性能。在日本專利申請?zhí)亻_63-159642中也披露了相關(guān)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述現(xiàn)有技術(shù)而作出本發(fā)明。本發(fā)明涉及一種可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中內(nèi)燃機(jī)的壓縮比能改變并且使用具有不同燃燒速度的多種燃料，其目標(biāo)是提供一種對于各個類型的燃料均實現(xiàn)出色的發(fā)動機(jī)性能的技術(shù)。
為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中內(nèi)燃機(jī)的壓縮比能改變且使用具有不同燃燒速度的多種燃料。該可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)的主要特征在于它具有適應(yīng)燃料的壓縮比改變裝置，用于根據(jù)所用燃料的燃燒速度而改變內(nèi)燃機(jī)的壓縮比。
已知在內(nèi)燃機(jī)中出現(xiàn)爆震的可能性依據(jù)所用燃料的燃燒速度而變化。這是因為燃燒速度越低，在燃燒到達(dá)氣缸末端之前在內(nèi)燃機(jī)氣缸末端發(fā)生燃料自燃的可能性越高。為此，可以設(shè)定的壓縮比極限值根據(jù)所用燃料的燃燒比而改變。具體地說，所用燃料的燃燒比越高，可以將壓縮比設(shè)定得越高，且能實現(xiàn)的燃燒效率越高。鑒于上述情況，根據(jù)本發(fā)明，在壓縮比能改變且使用具有不同燃燒速度的多種燃料的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)中，根據(jù)所用燃料的燃燒速度來改變壓縮比。
因而，當(dāng)使用具有不同燃燒速度的多種燃料時，能選擇對于每種燃料而言最優(yōu)的壓縮比以便使每種燃料實現(xiàn)更高的燃燒效率。
在本發(fā)明中，上述多種燃料可以包括氫和特定石油燃料，以及在相同的環(huán)境條件和/或相同的運(yùn)行條件下，在用氫作為燃料的情況下，可以通過所述適應(yīng)燃料的壓縮比改變裝置使內(nèi)燃機(jī)的壓縮比高于使用石油燃料的情況下的壓縮比。
這里，特定石油燃料是指汽油或輕油。在這種情況下，作為燃料的氫的燃燒速度高于汽油或輕油的燃燒速度。因此，如果在相同的環(huán)境條件和/或相同的運(yùn)行條件下，使得用氫作為燃料時內(nèi)燃機(jī)的壓縮比高于使用石油燃料時內(nèi)燃機(jī)的壓縮比，則可以對相應(yīng)的燃料設(shè)定最佳的壓縮比。因此，對于用氫作為燃料的情況和使用特定石油燃料的情況而言，可以實現(xiàn)高燃燒效率，同時抑制爆震。
在本發(fā)明中，當(dāng)用氫作為燃料并且內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行條件落入第一特定高負(fù)荷范圍內(nèi)時，適應(yīng)燃料的壓縮比改變裝置可以將內(nèi)燃機(jī)的壓縮比設(shè)定為這樣的壓縮比，即該壓縮比不會使內(nèi)燃機(jī)的缸內(nèi)壓力超過極限缸內(nèi)壓力。
已知在用氫作為燃料的情況下，與用特定石油燃料作為燃料的情況相比，燃燒速度更高并且燃燒室內(nèi)的最大缸內(nèi)壓力也更高。因此，當(dāng)用氫作為燃料并且內(nèi)燃機(jī)的壓縮比較高時，在高負(fù)荷運(yùn)行條件下缸內(nèi)壓力的最大值有時會變得過高，這可能會不利地影響與氣缸有關(guān)的機(jī)械組件的可靠性。
考慮到這一點(diǎn)，在本發(fā)明中，當(dāng)用氫作為燃料并且內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行條件落入第一特定高負(fù)荷范圍內(nèi)時，適應(yīng)燃料的壓縮比改變裝置可以將內(nèi)燃機(jī)的壓縮比設(shè)定為這樣的壓縮比，即該壓縮比不會使內(nèi)燃機(jī)的缸內(nèi)壓力超過極限缸內(nèi)壓力。通過這樣的控制，可以避免與氣缸有關(guān)的機(jī)械組件的可靠性變差。
這里，極限缸內(nèi)壓力是內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)壓力的這樣一種閾值，即超過該閾值可能會使與氣缸有關(guān)的機(jī)械組件的可靠性受到不利影響。通過試驗或設(shè)計預(yù)先確定極限缸內(nèi)壓力。第一特定高負(fù)荷范圍是內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行條件的這樣一種范圍，即在該范圍內(nèi)取決于內(nèi)燃機(jī)的壓縮比，內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)壓力的峰值可能超過上述極限缸內(nèi)壓力。該范圍也通過試驗預(yù)先確定。
具體地說，內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行條件(落入上述第一高負(fù)荷范圍內(nèi))與在該負(fù)荷下不會使缸內(nèi)壓力超過極限缸內(nèi)壓力的最大壓縮比之間的關(guān)系可以制成圖，并且可以從該圖中讀出對應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行條件的壓縮比的值。因而，可以將內(nèi)燃機(jī)的壓縮比改變成這樣讀出的壓縮比?？蛇x地，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行條件落入上述第一高負(fù)荷范圍內(nèi)的情況下，可以通過缸內(nèi)壓力傳感器檢測實際缸內(nèi)壓力，并且可以改變壓縮比以使實際缸內(nèi)壓力不會超過極限缸內(nèi)壓力。
在本發(fā)明中，當(dāng)用氫作為燃料并且內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行條件落入第一特定高負(fù)荷范圍內(nèi)時，適應(yīng)燃料的壓縮比改變裝置可以將內(nèi)燃機(jī)的壓縮比設(shè)定為這樣的壓縮比，即該壓縮比不會使內(nèi)燃機(jī)的缸內(nèi)壓力超過特定的極限缸內(nèi)壓力，另外，可以延遲內(nèi)燃機(jī)中的燃料點(diǎn)火時間。
內(nèi)燃機(jī)氣缸的缸內(nèi)壓力基本上取決于活塞在氣缸中的運(yùn)動引起的壓力，并且燃料燃燒引起的燃燒壓力加到該基礎(chǔ)壓力上。另一方面，與用特定石油燃料作為燃料時相比，當(dāng)用氫作為燃料時，由于其燃燒速度高，在許多情況下延遲燃料點(diǎn)火時間。具體地說，在許多情況下將燃料點(diǎn)火時間設(shè)定在上止點(diǎn)之后。
在燃料點(diǎn)火時間處于上止點(diǎn)之后的情況下，燃料點(diǎn)火時間越晚，活塞運(yùn)動引起的基礎(chǔ)壓力變得越低，因而，當(dāng)用氫作為燃料時，如果延遲燃料點(diǎn)火時間，能在活塞運(yùn)動引起的基礎(chǔ)壓力較低的情況下點(diǎn)燃燃料。因此，能降低內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)壓力的最大值。
因而，在本發(fā)明中，當(dāng)用氫作為燃料且內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行條件落入第一特定高負(fù)荷范圍內(nèi)時，通過將內(nèi)燃機(jī)的壓縮比設(shè)定成不會使內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)壓力超過特定極限缸內(nèi)壓力的壓縮比和通過延遲內(nèi)燃機(jī)中的燃料點(diǎn)火時間，能更可靠地保持缸內(nèi)壓力使其低于上述極限缸內(nèi)壓力。
在本發(fā)明中，當(dāng)用氫作為燃料且內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行條件落入第一特定高負(fù)荷范圍內(nèi)時，通過聯(lián)合地執(zhí)行減小內(nèi)燃機(jī)壓縮比的控制和延遲內(nèi)燃機(jī)中燃料點(diǎn)火時間的控制，能設(shè)定不會使內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)壓力超過特定極限缸內(nèi)壓力的較高的目標(biāo)壓縮比。于是，能在用氫作為燃料時實現(xiàn)較高的發(fā)動機(jī)效率。
在本發(fā)明中，內(nèi)燃機(jī)可以進(jìn)一步設(shè)有用于將燃料直接噴射到內(nèi)燃機(jī)氣缸中的第一燃料噴射裝置和用于將燃料噴射到內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣口中的第二燃料噴射裝置，當(dāng)用氫作為燃料且內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行條件至少落入第二特定高負(fù)荷范圍內(nèi)時，在相同的環(huán)境條件和/或相同的運(yùn)行條件下，可以使在通過第一燃料噴射裝置噴射燃料的情況下的內(nèi)燃機(jī)壓縮比低于通過第二燃料噴射裝置噴射燃料的情況下的內(nèi)燃機(jī)壓縮比。
當(dāng)用氫作為燃料時，噴射燃料的方式包括將燃料直接噴射到氣缸中以便提高燃料充入效率從而增加輸出功率和將燃料噴射到進(jìn)氣口中以便使氫和氧順利地混合。在將燃料直接噴射到氣缸中的情況下，燃燒時缸內(nèi)壓力的最大值有高于將燃料噴射到進(jìn)氣口的情況下的缸內(nèi)壓力最大值的趨勢，這是因為燃料的充入量較大，并且燃料沒有擴(kuò)散到整個氣缸而是集中在局部的可能性在前一種情況下較高。
鑒于上述情況，在本發(fā)明中，當(dāng)用氫作為燃料且內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行條件至少落入第二特定高負(fù)荷范圍內(nèi)時，在相同的環(huán)境條件和/或相同的運(yùn)行條件下，可以使在將燃料直接噴射到氣缸中的情況下的內(nèi)燃機(jī)壓縮比低于將燃料噴射到進(jìn)氣口中的情況下的內(nèi)燃機(jī)壓縮比。于是，在將燃料直接噴射到氣缸中的情況下，能更可靠地防止缸內(nèi)壓力超過上述極限缸內(nèi)壓力。相反，在將燃料噴射到進(jìn)氣口中的情況下，能使壓縮比較高并提高內(nèi)燃機(jī)的效率。
這里，上述第二高負(fù)荷范圍是內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行條件的這樣一種范圍，即在該范圍內(nèi)考慮到如果通過上述第一燃料噴射裝置噴射燃料，則取決于壓縮比，存在最大缸內(nèi)壓力可能變得過高的危險。第二高負(fù)荷范圍通過試驗預(yù)先確定。
在本發(fā)明中，當(dāng)用氫作為燃料且內(nèi)燃機(jī)的空燃比落入這樣一種第一特定空燃比范圍內(nèi)時，可以將供給到內(nèi)燃機(jī)氣缸的空氣-燃料混合物變稀并且可以通過適應(yīng)燃料的壓縮比改變裝置將內(nèi)燃機(jī)的壓縮比變低，從而使NOX排放量小于極限NOX量，其中在第一特定空燃比范圍中，內(nèi)燃機(jī)的NOX排放量大于特定極限NOX量并且隨著空燃比變濃NOX排放量增加。
已知當(dāng)用氫作為燃料且內(nèi)燃機(jī)的空燃比較低時，空燃比越稀，燃燒時產(chǎn)生的NOX量變得越小。另外，已知在這種情況下，內(nèi)燃機(jī)的壓縮比越低，產(chǎn)生的NOX量變得越小，因而，在本發(fā)明中優(yōu)選地，當(dāng)用氫作為燃料且內(nèi)燃機(jī)的空燃比落入第一特定空燃比范圍內(nèi)時，使供給到內(nèi)燃機(jī)氣缸的空氣-燃料混合物變稀并且使內(nèi)燃機(jī)的壓縮比變低，其中在第一特定空燃比范圍內(nèi)，內(nèi)燃機(jī)的NOX排放量大于特定極限NOX量且隨著空燃比變濃NOX排放量增加。于是，與僅僅將供給到內(nèi)燃機(jī)氣缸的空氣-燃料混合物變稀的情況相比，能更有效地減少燃燒時產(chǎn)生的NOX量。因而，能更可靠地減少排放。
這里，特定極限NOX量是根據(jù)環(huán)境污染的觀點(diǎn)判斷的可允許的從內(nèi)燃機(jī)排出的NOX量的極限。
相似地，在本發(fā)明中，當(dāng)用氫作為燃料且內(nèi)燃機(jī)的空燃比落入這樣一種第二特定空燃比范圍內(nèi)時，可以使供給到內(nèi)燃機(jī)氣缸的空氣-燃料混合物變濃并且可以通過適應(yīng)燃料的壓縮比改變裝置使內(nèi)燃機(jī)的壓縮比變低，從而使NOX排放量小于極限NOX量，其中在第二特定空燃比范圍內(nèi)，內(nèi)燃機(jī)的NOX排放量大于特定極限NOX量且隨著空燃比變濃NOX排放量減小。
已知當(dāng)用氫作為燃料且內(nèi)燃機(jī)的空燃比較高時，空燃比越濃，燃燒時產(chǎn)生的NOX量變得越小。另外，如上所述，已知內(nèi)燃機(jī)的壓縮比越低，產(chǎn)生的NOX量變得越小。因而，在本發(fā)明中優(yōu)選地，當(dāng)用氫作為燃料且內(nèi)燃機(jī)的空燃比落入第二特定空燃比范圍內(nèi)時，使供給到內(nèi)燃機(jī)氣缸的空氣-燃料混合物變濃且使內(nèi)燃機(jī)的壓縮比變低，其中在第二特定空燃比范圍內(nèi)，內(nèi)燃機(jī)的NOX排放量大于特定極限NOX量且隨著空燃比變濃NOX排放量減小。于是，與僅僅將供給到內(nèi)燃機(jī)氣缸的空氣-燃料混合物變濃的情況相比，能更有效地減少燃燒時產(chǎn)生的NOX量。因而，能更可靠地減少排放。
如上所述，在本發(fā)明中，當(dāng)用氫作為燃料且NOX排放量大于特定極限NOX量時，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的空燃比落入的空燃比范圍使供給到內(nèi)燃機(jī)氣缸的空氣-燃料混合物變濃或變稀，并且使內(nèi)燃機(jī)的壓縮比變低，從而減少NOX排放量。因而，與僅僅通過使空氣-燃料混合物變濃或變稀來減少NOX排放量的情況相比，能減小使供給到內(nèi)燃機(jī)氣缸的空氣-燃料混合物變濃或變稀的程度。這意味著能擴(kuò)大使NOX排放量小于極限NOX量的內(nèi)燃機(jī)可允許的空燃比范圍。
在本發(fā)明中，可以將作為燃料的氫儲存在氫罐中并以一定的氫噴射壓力將氫噴射到內(nèi)燃機(jī)的氣缸或進(jìn)氣口內(nèi)，且當(dāng)用氫作為燃料時，適應(yīng)燃料的壓縮比改變裝置可以根據(jù)氫噴射壓力和/或氫罐中的壓力改變內(nèi)燃機(jī)的壓縮比。
這里，當(dāng)用氫作為燃料時，將氫儲存在氫罐內(nèi)，并以一定的氫噴射壓力將從氫罐供應(yīng)的燃料噴射到氣缸或進(jìn)氣口中。然而，氫噴射壓力有時能隨著氫罐中剩下的氫量的減小而減小。如果出現(xiàn)所述減小，則發(fā)生爆震的可能性可能隨著氫罐中剩下的氫量的減小而改變。
鑒于此，在本發(fā)明中，可以根據(jù)氫噴射壓力和/或氫罐中的壓力改變內(nèi)燃機(jī)的壓縮比，從而防止由于氫噴射壓力的改變而引起爆震。
更具體地說，考慮到氫壓力越低，氫在氣缸中擴(kuò)散得越艱難并且燃料集中在局部的可能性越高，因而更可能發(fā)生爆震。因此，氫噴射壓力越低，使壓縮比變得越低，從而抑制爆震。這樣，在氫罐中的氫量減小的情況下，能防止由于燃料噴射壓力改變而引起爆震。
能以任何可能的組合方式應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的上述各種用于解決問題的裝置。在根據(jù)本發(fā)明的上述各種用于解決問題的裝置中，能應(yīng)用于僅僅使用氫燃料的內(nèi)燃機(jī)的裝置可以被應(yīng)用于這種內(nèi)燃機(jī)。


圖1是顯示了根據(jù)本發(fā)明實施例的內(nèi)燃機(jī)的基本結(jié)構(gòu)的分解透視圖。
圖2是顯示了在根據(jù)本發(fā)明實施例的內(nèi)燃機(jī)中氣缸體相對于曲軸箱的運(yùn)動過程的橫截面圖。
圖3是顯示了根據(jù)第一實施例的內(nèi)燃機(jī)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的橫截面圖。
圖4(A)和4(B)是分別顯示了在用汽油作為燃料的情況下和在用氫作為燃料的情況下缸內(nèi)壓力改變的曲線圖。
圖5(A)和5(B)是顯示了內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行條件和壓縮比之間的關(guān)系的例子的曲線圖，該關(guān)系在第一實施例中分別作為用于汽油燃料的圖和用于氫燃料的圖的基礎(chǔ)。
圖6是表示第一高負(fù)荷范圍和在第一實施例中使用的圖的曲線圖。
圖7是顯示根據(jù)第二實施例的內(nèi)燃機(jī)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的橫截面圖。
圖8是表示在用氫作為燃料的情況下，內(nèi)燃機(jī)的空燃比和NOX排放量之間的關(guān)系的曲線圖。
具體實施例方式
下面，將參考附圖作為例子詳細(xì)描述實現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式。
(第一實施例)將在下面描述的內(nèi)燃機(jī)1是可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中通過使具有氣缸2的氣缸體3相對于曲軸箱4沿著氣缸2中心軸線的方向移動位置來改變壓縮比，其中活塞與曲軸箱4相關(guān)聯(lián)。
首先，將參考圖1描述根據(jù)本實施例的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)。如圖1中所示，氣缸體3具有多個形成在其兩個下側(cè)上的突出部，每個突出部都具有形成于其中的軸承接收孔5，軸承接收孔5是圓柱形的并且垂直于氣缸2的軸向方向和平行于多個氣缸2的布置方向而延伸。軸承接收孔5在一側(cè)上被同軸地布置，且軸承接收孔5在氣缸體3兩側(cè)上的一對軸線彼此平行。
曲軸箱4具有位于上述具有軸承接收孔5的突出部之間的直立壁部。在每個直立壁部的(相對于曲軸箱4)面向外的表面上有半圓柱形的凹入部。還備有通過螺栓6安裝到相應(yīng)的直立壁部的蓋7。蓋7也具有半圓柱形的凹入部。當(dāng)將蓋7安裝到每個直立壁部時，形成圓柱形的凸輪接收孔8。凸輪接收孔8的形狀與上述軸承接收孔5相同。
與軸承接收孔5相似，凸輪接收孔8以這樣一種方式形成，即當(dāng)將氣缸體3安裝到曲軸箱4時，凸輪接收孔8垂直于氣缸2的軸向方向且平行于多個氣缸2的布置方向而延伸。這多個凸輪接收孔8也形成在氣缸體3的兩側(cè)上，且一側(cè)上的凸輪接收孔8被同軸地布置。凸輪接收孔8在氣缸體3兩側(cè)上的一對軸線彼此平行。一側(cè)上的軸承接收孔5和另一側(cè)上的軸承接收孔5之間的距離等于一側(cè)上的凸輪接收孔8和另一側(cè)上的凸輪接收孔8之間的距離。
凸輪軸9分別插入交替布置的兩排軸承接收孔5和凸輪接收孔8中。如圖1中所示，凸輪軸9包括軸部9a、相對于軸部9a的中心軸線偏心地固定在軸部9a上的凸輪部9b和可旋轉(zhuǎn)地安裝在軸部9a上的可移動軸承部9c，每個凸輪部9b都具有理想的圓形凸輪輪廓，每個可移動軸承部9c的外部輪廓都與凸輪部9b相同。凸輪部9b和可移動軸承部9c交替布置。兩個凸輪軸9彼此成鏡像。在凸輪軸9的一端上形成用于齒輪10的安裝部9d(將稍后描述它)。軸部9a的中心軸線和安裝部9d的中心彼此不重合，凸輪部9b的中心和安裝部9d的中心彼此重合。
可移動軸承部9c也相對于軸部9a偏心，它們偏心的程度與凸輪部9b的偏心程度相同。在每個凸輪軸9中，凸輪部9b沿相同方向偏心。由于可移動軸承部9c的外部輪廓是理想的圓形，并且其直徑與凸輪部9b的直徑相同，因此能夠使多個凸輪部9b的外表面與多個可移動軸承部9c的外表面對齊。
齒輪10安裝在每個凸輪軸9的一端上。安裝在一對凸輪軸9端部的一對齒輪10與相應(yīng)的蝸輪11a和11b嚙合。蝸輪11a和11b安裝在單個馬達(dá)12的單個輸出軸上。蝸輪11a和11b具有螺紋方向彼此相反的螺旋槽。因而，隨著電機(jī)12轉(zhuǎn)動，兩個凸輪軸9通過齒輪10沿彼此相反的方向旋轉(zhuǎn)。電機(jī)12固定地安裝在氣缸體3上且整體地隨氣缸體3移動。
下面，將詳細(xì)描述控制具有上述結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)1的壓縮比的方法。圖2(a)到2(c)是橫截面圖，顯示了在氣缸體3、曲軸箱4和設(shè)在它們之間的凸輪軸9之間的關(guān)系。在圖2(a)到2(c)中，軸部9a的中心軸線由“a”表示，凸輪部9b的中心由“b”表示，可移動軸承部9c的中心由“c”表示。圖2(a)顯示了一種狀態(tài)，其中如沿著軸部9a的方向所看到的，所有凸輪部9b和可移動軸承部9c的外圓周相對齊。在這種狀態(tài)下，兩個軸部9a位于軸承接收孔5和凸輪接收孔8內(nèi)的外側(cè)位置。
當(dāng)通過驅(qū)動電機(jī)12使軸部9a從圖2(a)中所示的狀態(tài)沿箭頭所指的方向旋轉(zhuǎn)時，實現(xiàn)了圖2(b)中所示的狀態(tài)。因為通過該旋轉(zhuǎn)過程，凸輪部9b相對于軸部9a的偏心方向和可移動軸承部9c相對于軸部9a的偏心方向變得彼此不同，所以氣缸體3能相對于曲軸箱4朝著上止點(diǎn)側(cè)移位。當(dāng)凸輪軸旋轉(zhuǎn)到圖2(c)中所示的狀態(tài)時，位移量變?yōu)樽畲?。在該狀態(tài)下，位移量是凸輪部9b和可移動軸承部9c的偏心量的兩倍。凸輪部9b和可移動軸承部9c分別在凸輪接收孔8和軸承接收孔5內(nèi)部旋轉(zhuǎn)，以使得軸部9a在凸輪接收孔8和軸承接收孔5內(nèi)部移位。
通過使用上述機(jī)構(gòu)，可以使氣缸體3沿著氣缸2的軸向方向相對于曲軸箱4移動，由此能夠可變地控制壓縮比。
下面將描述根據(jù)本實施例的內(nèi)燃機(jī)1的細(xì)節(jié)。圖3是表示內(nèi)燃機(jī)1的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的橫截面圖。在圖3中，氣缸蓋15安裝在氣缸體3的頂部上。氣缸蓋15構(gòu)成了燃燒室的頂壁。在氣缸蓋15中，設(shè)置有火花塞22用于點(diǎn)燃燃燒室中的空氣-燃料混合物。在氣缸蓋15中還形成有進(jìn)氣口16和排氣口17。在進(jìn)氣口16和排氣口17的開口向燃燒室的部分，分別以這樣一種方式設(shè)有進(jìn)氣門18和排氣門19，即進(jìn)氣門18和排氣門19可以往復(fù)運(yùn)動。
在進(jìn)氣門18和排氣門19上方分別設(shè)有進(jìn)氣門凸輪20和排氣門凸輪21，分別用于壓下進(jìn)氣門18和排氣門19以使它們與曲軸23的旋轉(zhuǎn)同步地打開。在進(jìn)氣口16中設(shè)有用于噴射作為燃料的汽油的汽油燃料噴射閥25和用于噴射作為燃料的氫的氫燃料噴射閥26。汽油燃料噴射閥25通過汽油供應(yīng)管27與汽油箱28連通。儲存在汽油箱28中的汽油通過圖中未示出的燃料泵進(jìn)行泵送并且在預(yù)定的燃料壓力下被供給到汽油燃料噴射閥25。另一方面，氫燃料噴射閥26通過氫供應(yīng)管29與氫罐30連通。在預(yù)定的氫燃料壓力下將儲存在氫罐30中的氫供給到氫燃料噴射閥26。當(dāng)氫作為燃料通過氫燃料噴射閥26噴射時，氫燃料壓力相當(dāng)于氫的燃料噴射壓力。氫罐30配有壓力傳感器31，以便可以檢測在氫罐30中儲存的氫的壓力。
將用于控制內(nèi)燃機(jī)的電控單元(ECU)35連接到具有上述結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)1上。ECU 35是根據(jù)內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)行需求和駕駛員的要求控制內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)行條件并執(zhí)行內(nèi)燃機(jī)1壓縮比的控制和有關(guān)燃料噴射的控制的單元。
EUC 35通過電力布線與曲柄位置傳感器(未示出)、加速器位置傳感器(未示出)、壓力傳感器31以及各種其它傳感器相連，所述其它傳感器與內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)行條件和壓縮比的控制以及燃料噴射的控制有關(guān)。這些傳感器的輸出信號輸入到ECU 35。此外，ECU 35通過電力布線與內(nèi)燃機(jī)1中的汽油燃料噴射閥25和氫燃料噴射閥26等等相連，另外通過電力布線與本實施例的用于控制壓縮比的電機(jī)12相連以便通過ECU35控制電機(jī)12。
ECU35配有CPU、ROM和RAM等等元件。在ROM中存儲著用于執(zhí)行內(nèi)燃機(jī)1的各種控制的程序和包含各種數(shù)據(jù)的圖。存儲在ECU35的ROM中的程序包括本實施例的用于實現(xiàn)壓縮比控制和燃料噴射控制的程序。
如上所述，根據(jù)本實施例的內(nèi)燃機(jī)1的構(gòu)造允許選擇地用氫和汽油作為燃料。這里，將在下面參考圖4(A)和4(B)描述氣缸2內(nèi)缸內(nèi)壓力的變化在用汽油作為燃料時和在用氫作為燃料時的差別。圖4(A)表示在用汽油作為燃料的情況下氣缸2內(nèi)的缸內(nèi)壓力的變化，圖4(B)表示在用氫作為燃料的情況下缸內(nèi)壓力的變化。在這些曲線圖中，橫軸代表曲柄轉(zhuǎn)角，縱軸代表缸內(nèi)壓力。虛線曲線代表在沒有發(fā)生燃燒的情況下的壓力變化，即活塞在氣缸2內(nèi)的移動引起的壓力變化。實線曲線代表由燃料燃燒引起的缸內(nèi)壓力的增加。
如將從圖4(A)和4(B)中了解到的，與使用汽油的情況相比，在用氫作為燃料的情況下燃燒速度更高，因而，與使用汽油的情況相比，在用氫作為燃料的情況下，由燃燒引起的缸內(nèi)壓力增加的曲線的傾角更陡。在用氫作為燃料的情況下，最大缸內(nèi)壓力或缸內(nèi)壓力的峰值也高于用汽油作為燃料的情況(即，P2＞P1)。另外，當(dāng)用氫作為燃料時，由于缸內(nèi)壓力增加曲線的陡度，所以即使點(diǎn)火時間有延遲，也將出現(xiàn)充分燃燒，因而，將點(diǎn)火時間延遲到上止點(diǎn)之后。
已知內(nèi)燃機(jī)1中的燃燒速度越高，發(fā)生爆震的可能性越小。這是因為當(dāng)燃燒速度高時，燃燒在火花塞22點(diǎn)火之后的早期時間完成，所以在氣缸2端部發(fā)生自燃的危險低。這意味著在用氫作為燃料的情況下，發(fā)生爆震的可能性低于用汽油作為燃料的情況。
鑒于上述事實，在本實施例中，當(dāng)用氫作為燃料時，將內(nèi)燃機(jī)1的壓縮比設(shè)定得高于用汽油作為燃料的情況。具體地說，備有包含環(huán)境條件和/或運(yùn)行條件與內(nèi)燃機(jī)1壓縮比之間的關(guān)系的兩個圖，其中一個圖用于氫燃料，另一個圖用于汽油燃料。當(dāng)使用其中一種燃料時，從相應(yīng)的圖中讀出對應(yīng)于環(huán)境條件和/或運(yùn)行條件的壓縮比值并將其設(shè)定為壓縮比的目標(biāo)值。
在上述用于氫燃料的圖和用于汽油燃料的圖中，對于相同環(huán)境條件和/或運(yùn)行條件，使在用于氫燃料的圖中的壓縮比高于用于汽油燃料的圖中的壓縮比。預(yù)先基于試驗制定這些圖中含有的數(shù)據(jù)。圖5(A)和5(B)表示在內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)行條件與目標(biāo)壓縮比之間的關(guān)系的例子，在本實施例中，所述關(guān)系充當(dāng)用于汽油燃料的圖和用于氫燃料的圖的基礎(chǔ)。圖5(A)表示對于用汽油作為燃料的情況，內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行條件與目標(biāo)壓縮比之間的關(guān)系，圖5(B)表示對于用氫作為燃料的情況，內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行條件與目標(biāo)壓縮比之間的關(guān)系。盡管在圖5(A)和5(B)所示的例子中，壓縮比的值并沒有根據(jù)環(huán)境條件(例如，冷卻水溫度)發(fā)生變化，但是可以引入環(huán)境條件作為圖的參數(shù)。
如上所述，在本實施例中，由于將用氫作為燃料時的壓縮比設(shè)定得高于用汽油作為燃料時的壓縮比，因此對于每種燃料都能夠設(shè)定最佳壓縮比作為目標(biāo)值，從而使內(nèi)燃機(jī)1的發(fā)動機(jī)效率對于兩種燃料都能得到增強(qiáng)。在本實施例中，實現(xiàn)上述控制的EUC 35構(gòu)成了適應(yīng)燃料的壓縮比改變裝置的一部分。
下面將描述本實施例中的壓縮比控制的另一個特征。在圖4(A)和4(B)中，在用氫作為燃料的情況下，最大缸內(nèi)壓力P2高于用汽油作為燃料的情況下的最大缸內(nèi)壓力P1，如上所述。因而，當(dāng)用氫作為燃料時，如果內(nèi)燃機(jī)1處于高負(fù)荷運(yùn)行條件中，則缸內(nèi)壓力有時可能過大地增加從而不利地影響與內(nèi)燃機(jī)1的氣缸2相關(guān)的機(jī)械組件(如活塞、缸膛、進(jìn)氣門18和排氣門19)的可靠性。為了避免這種情形，有時必需增強(qiáng)上述機(jī)械組件的機(jī)械強(qiáng)度或耐用性，這導(dǎo)致組件尺寸的增加和成本的增加。
鑒于上述情況，在本實施例中，當(dāng)用氫作為燃料時，如果內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)行條件落入第一高負(fù)荷范圍內(nèi)，則減小壓縮比以將氣缸2的缸內(nèi)壓力降低到不會不利地影響上述機(jī)械組件可靠性的水平。具體地說，在內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)行條件處于第一高負(fù)荷范圍中的情況下，將上述可從中讀出與環(huán)境條件和/或運(yùn)行條件相應(yīng)的壓縮比的圖從用于氫燃料的圖改變成在高負(fù)荷下用于氫燃料的圖。
在高負(fù)荷下用于氫燃料的圖和用于氫燃料的圖中，對于相同環(huán)境條件和/或運(yùn)行條件的壓縮比，在高負(fù)荷下用于氫燃料的圖中該壓縮比低于用于氫燃料的圖中。
上述不會不利地影響與氣缸2相關(guān)的機(jī)械組件的可靠性的缸內(nèi)壓力水平相當(dāng)于極限缸內(nèi)壓力。上述第一高負(fù)荷范圍是內(nèi)燃機(jī)1運(yùn)行條件的這樣一種范圍，在該范圍內(nèi)考慮到取決于壓縮比，存在氣缸2的最大缸內(nèi)壓力超過上述極限缸內(nèi)壓力的可能性。通過試驗預(yù)先確定第一高負(fù)荷范圍。
圖6表示內(nèi)燃機(jī)1運(yùn)行條件的可能的范圍和第一高負(fù)荷范圍，其中也示出了在相應(yīng)范圍中將被讀出的圖。如圖6中所示，在內(nèi)燃機(jī)1可能的運(yùn)行條件內(nèi)的第一高負(fù)荷范圍中，從在高負(fù)荷下用于氫燃料的圖中讀出壓縮比，而在其它范圍中，從用于氫燃料的圖中讀出壓縮比。
這樣，當(dāng)用氫作為燃料且內(nèi)燃機(jī)處于高負(fù)荷運(yùn)行條件內(nèi)時，壓縮比設(shè)定得較低，因而能防止氣缸2的缸內(nèi)壓力變得過高。因而，能抑制對與氣缸2相關(guān)的機(jī)械組件的可靠性的不利影響。
在上述情況下，除了將壓縮比設(shè)定得較低之外，還可以進(jìn)一步延遲燃料點(diǎn)火時間。如圖4(A)和4(B)中所示，在用氫作為燃料的情況下，在上止點(diǎn)之后的一個時間完成點(diǎn)火。因而，如果進(jìn)一步延遲點(diǎn)火時間，則由活塞運(yùn)動引起的缸內(nèi)壓力會減小。因此，即使由氫燃料燃燒引起的缸內(nèi)壓力的增加是相同的，總的來說也能使最大缸內(nèi)壓力變低。
除了選擇在高負(fù)荷下用于氫燃料的圖作為從中讀出壓縮比的圖之外，通過采用上述特征，能更有效地防止氣缸2的缸內(nèi)壓力變得過高。因而，能更可靠地抑制對與氣缸2相關(guān)的機(jī)械組件的可靠性的不利影響。
下面將描述本實施例中的壓縮比控制的另一個特征。如上所述，作為燃料的氫儲存在氫罐30中，并從氫罐30將氫供給到氫燃料噴射閥26，同時通過設(shè)在氫供應(yīng)管29中的調(diào)節(jié)器(未示出)將其壓力控制成預(yù)定氫壓力。然而，由于在氫罐30中剩下的氫量減小，所以盡管調(diào)節(jié)器對壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，但仍會出現(xiàn)氫燃料噴射閥26的氫噴射壓力可能減小的危險。
如果出現(xiàn)這種情況，通過氫燃料噴射閥26噴射的燃料有時可能在充分?jǐn)U散到氣缸2中之前就被點(diǎn)燃。于是，更可能發(fā)生爆震。鑒于這種情況，在本實施例中，在氫罐30中設(shè)有壓力傳感器31，并根據(jù)壓力傳感器31的輸出值改變壓縮比。
具體地說，預(yù)先備有壓縮比修正圖，其包含壓力傳感器31的輸出和壓縮比修正系數(shù)之間的關(guān)系，并從壓縮比修正圖中讀出與壓力傳感器31的輸出對應(yīng)的修正系數(shù)。這樣，將壓縮比的目標(biāo)值確定為從壓縮比修正圖讀出的修正系數(shù)與從用于氫燃料的圖或在高負(fù)荷下用于氫燃料的圖讀出的壓縮比的乘積。
更具體地說，壓力傳感器31的輸出值越小，因為這時更可能發(fā)生爆震，所以使修正系數(shù)變得越小以設(shè)定較小的壓縮比。
以這種方式，能與氫罐30內(nèi)剩下的氫量無關(guān)而合適地控制壓縮比，并能有效地防止內(nèi)燃機(jī)1的爆震。雖然在本實施例中，壓力傳感器31設(shè)在氫罐30中，但也可替換地將壓力傳感器設(shè)在氫燃料噴射閥26中以直接檢測氫燃料噴射閥26處的氫噴射壓力。
雖然在該特征中，通過用修正系數(shù)乘從用于氫燃料的圖或在高負(fù)荷下用于氫燃料的圖讀出的壓縮比數(shù)據(jù)來改變壓縮比，但也可以通過根據(jù)壓力傳感器31的輸出改變從中讀出壓縮比目標(biāo)值的圖，來改變壓縮比。
(第二實施例)下面將描述本發(fā)明的第二實施例。在第二實施例中，關(guān)于這樣一種內(nèi)燃機(jī)1進(jìn)行壓縮比控制的說明，該內(nèi)燃機(jī)1除了配有用于將氫作為燃料噴射到進(jìn)氣口16中的氫燃料噴射閥26之外，還配有用于將氫作為燃料直接噴射到氣缸2中的直噴式氫燃料噴射閥33。
圖7是表示本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)1的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的橫截面圖。在該實施例中，直噴式氫燃料噴射閥33設(shè)在內(nèi)燃機(jī)1的燃燒室的頂壁上。直噴式氫燃料噴射閥33與直噴氫供應(yīng)管34相連。直噴氫供應(yīng)管34的另一端與氫供應(yīng)管29相連。在直噴氫供應(yīng)管34的中間，設(shè)有高壓調(diào)節(jié)器32。在將作為燃料的氫直接噴射到氣缸2中時，高壓調(diào)節(jié)器32設(shè)置為用來噴射具有較高噴射壓力的氫。
在該內(nèi)燃機(jī)1中，當(dāng)通過氫燃料噴射閥26噴射作為燃料的氫時，氫和空氣在進(jìn)氣口16中適當(dāng)?shù)鼗旌?，從而實現(xiàn)穩(wěn)定的燃燒。另一方面，當(dāng)通過直噴式氫燃料噴射閥33將作為燃料的氫直接噴射到氣缸2中時，能提高燃料充入效率，并能改善燃油里程。在本實施例中，根據(jù)環(huán)境條件如發(fā)動機(jī)溫度和/或運(yùn)行條件適當(dāng)?shù)厥褂眠@兩種燃料噴射方式。在本實施例中，第一燃料噴射裝置包括直噴式氫燃料噴射閥33，第二燃料噴射裝置包括氫燃料噴射閥26。
這里，在通過直噴式氫燃料噴射閥33噴射燃料的情況下，有時可能發(fā)生爆震，特別是在內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)行條件處于高負(fù)荷范圍內(nèi)時，這是因為充入氣缸2的燃料量很大，和因為燃料與空氣沒有像通過氫燃料噴射閥26實現(xiàn)噴射的情況下那樣適當(dāng)?shù)鼗旌稀Ａ硗?，存在氣?的最大缸內(nèi)壓力可能變得過高的危險。鑒于上述情況，在本實施例中，在內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)行條件處于第二高負(fù)荷范圍內(nèi)且通過直噴式氫燃料噴射閥33將燃料直接噴射到氣缸2中的情況下，將壓縮比設(shè)定得低于通過氫燃料噴射閥26將燃料噴射到進(jìn)氣口16中的情況下的壓縮比。
上述第二高負(fù)荷范圍是內(nèi)燃機(jī)1運(yùn)行條件的這樣一種范圍，在該范圍內(nèi)考慮到如果通過直噴式氫燃料噴射閥33將燃料直接噴射到氣缸2中，則取決于壓縮比，存在可能發(fā)生爆震或最大缸內(nèi)壓力可能變得過高的危險。第二高負(fù)荷范圍通過試驗預(yù)先確定。
具體地說，備有包含有環(huán)境條件和/或運(yùn)行條件與內(nèi)燃機(jī)1壓縮比之間的關(guān)系的兩個圖，一個圖用于通過氫燃料噴射閥26噴射燃料的情況(該圖在下文中將被稱為“用于口噴射的圖”)，另一個圖用于通過直噴式氫燃料噴射閥33噴射燃料的情況(該圖在下文中將被稱為“用于直接噴射的圖”)。當(dāng)使用燃料噴射閥中的一個時，從相應(yīng)的圖中讀出與環(huán)境條件和/或運(yùn)行條件對應(yīng)的壓縮比的值并將其設(shè)定為目標(biāo)值。
在上述用于口噴射的圖和用于直接噴射的圖中，使針對相同環(huán)境條件和/或運(yùn)行條件的壓縮比在用于直接噴射的圖中低于用于口噴射的圖中?；谠囼烆A(yù)先準(zhǔn)備包含在這些圖中的數(shù)據(jù)。
如上所述，在將作為燃料的氫直接噴射到氣缸2中的情況下，與將作為燃料的氫噴射到進(jìn)氣口中的情況相比，壓縮比被設(shè)定得低。從而，能夠選擇最佳壓縮比而與用哪個燃料噴射閥噴射燃料無關(guān)，因而能提高內(nèi)燃機(jī)的效率。在上述控制中，在噴射作為燃料的氫時在氫燃料噴射閥26和直噴式氫燃料噴射閥33之間轉(zhuǎn)換以及在從中讀出壓縮比目標(biāo)值的圖之間的轉(zhuǎn)換可以同時完成，或者其中一種轉(zhuǎn)換可以從屬地在另一種轉(zhuǎn)換之后完成。
(第三實施例)下面描述本發(fā)明的第三實施例。在第三實施例中，將描述一種控制，其中當(dāng)內(nèi)燃機(jī)1用氫作為燃料并且內(nèi)燃機(jī)1的NOX排放量大于極限NOX排放量時，根據(jù)當(dāng)時內(nèi)燃機(jī)1的空燃比將空燃比變稀或變濃，并且將壓縮比降低以減少NOX排放量。該內(nèi)燃機(jī)1的詳細(xì)結(jié)構(gòu)與圖3中所示的相同，因此省略其描述。
圖8是表示當(dāng)用氫作為燃料時內(nèi)燃機(jī)1中的空燃比與NOX排放量之間關(guān)系的曲線圖。如圖8所示，當(dāng)用氫作為燃料時，隨著空燃比從稀側(cè)向濃側(cè)改變時，NOX排放量增加并一度達(dá)到其峰值。并且隨著空燃比進(jìn)一步向濃側(cè)改變時，NOX排放量降低。
這里，上述極限NOX排放量是從環(huán)境污染的觀點(diǎn)來說可允許的從內(nèi)燃機(jī)1中排放的NOX量的極限。在圖8中所示的空燃比從稀側(cè)向濃側(cè)改變的過程中，將第一空燃比范圍定義為在NOX排放量首次超過極限NOX排放量時的空燃比與NOX排放量到達(dá)峰值時的空燃比之間的范圍。另外，將第二空燃比范圍定義為在NOX排放量到達(dá)峰值時的空燃比與NOX排放量隨著空燃比進(jìn)一步向濃側(cè)改變而再次變得低于極限NOX排放量時的空燃比之間的空燃比范圍。
已知當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的壓縮比變低時，如圖8中所示，能減少NOX的總排放量。
在本實施例中，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)1中的空燃比落入第一空燃比范圍中時，將空燃比變稀并且將壓縮比降低以使NOX排放量低于極限NOX排放量。當(dāng)空燃比落入第二空燃比范圍內(nèi)時，將空燃比變濃并將壓縮比降低以使NOX排放量低于極限NOX排放量。
通過上述特征，與僅僅通過將空燃比變濃或變稀來減少NOX的情況相比，能更可靠地減少NOX排放量，這是因為可以期望通過減小壓縮比來實現(xiàn)的NOX排放量的額外減少。另外，通過完成另外減小壓縮比的控制，能擴(kuò)大為了使NOX排放量低于極限NOX排放量而使空燃比應(yīng)該落入的范圍。從而，可以放寬對內(nèi)燃機(jī)1的空燃比的限制。
在本實施例中，通過根據(jù)內(nèi)燃機(jī)1的空燃比將空燃比變濃或變稀并減小壓縮比來減少NOX排放量。然而，在NOX排放量僅僅超過極限NOX排放量一個很小的量的情況下，可以僅僅通過完成減小壓縮比的控制來減少NOX排放量。在這種情況下，能通過較簡單的控制減少NOX排放量。
盡管上面的實施例描述針對用汽油和氫聯(lián)合作為兩種燃料的情況，但本發(fā)明的原理可以應(yīng)用于其它兩種燃料或兩種以上燃料的組合。
工業(yè)適用性根據(jù)本發(fā)明，在內(nèi)燃機(jī)的壓縮比能改變并且使用具有不同燃燒速度的多種燃料的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)中，能對于兩種燃料都實現(xiàn)出色的發(fā)動機(jī)性能。
權(quán)利要求
1.一種可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中所述內(nèi)燃機(jī)的壓縮比能改變且使用具有不同燃燒速度的多種燃料，其特征在于所述內(nèi)燃機(jī)設(shè)有適應(yīng)燃料的壓縮比改變裝置，用于根據(jù)所用燃料的燃燒速度來改變所述內(nèi)燃機(jī)的壓縮比。
2.如權(quán)利要求1所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述多種燃料包括氫和特定石油燃料，以及在相同的環(huán)境條件和/或相同的運(yùn)行條件下，所述適應(yīng)燃料的壓縮比改變裝置使在使用氫作為燃料的情況下的所述內(nèi)燃機(jī)的壓縮比高于在使用所述石油燃料的情況下的所述內(nèi)燃機(jī)的壓縮比。
3.如權(quán)利要求2所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，當(dāng)用氫作為燃料并且所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行條件落入第一特定高負(fù)荷范圍內(nèi)時，所述適應(yīng)燃料的壓縮比改變裝置將所述內(nèi)燃機(jī)的壓縮比設(shè)定為這樣的壓縮比，該壓縮比不會使所述內(nèi)燃機(jī)的缸內(nèi)壓力超過極限缸內(nèi)壓力。
4.如權(quán)利要求2所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，當(dāng)用氫作為燃料并且所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行條件落入第一特定高負(fù)荷范圍內(nèi)時，所述適應(yīng)燃料的壓縮比改變裝置將所述內(nèi)燃機(jī)的壓縮比設(shè)定為不會使所述內(nèi)燃機(jī)的缸內(nèi)壓力超過極限缸內(nèi)壓力的壓縮比，并所述內(nèi)燃機(jī)的燃料點(diǎn)火時間被延遲。
5.如權(quán)利要求2到4中任一項所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)燃機(jī)還設(shè)有用于將燃料直接噴射到所述內(nèi)燃機(jī)的氣缸中的第一燃料噴射裝置和用于將燃料噴射到所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣口中的第二燃料噴射裝置，并且當(dāng)用氫作為燃料且所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行條件至少落入第二特定高負(fù)荷范圍內(nèi)時，在相同的環(huán)境條件和/或相同的運(yùn)行條件下，所述適應(yīng)燃料的壓縮比改變裝置將在通過所述第一燃料噴射裝置噴射燃料的情況下的所述內(nèi)燃機(jī)的壓縮比設(shè)定得低于在通過所述第二燃料噴射裝置噴射燃料的情況下的所述內(nèi)燃機(jī)的壓縮比。
6.如權(quán)利要求2到5中任一項所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，當(dāng)用氫作為燃料且供給到所述內(nèi)燃機(jī)的氣缸的空氣-燃料混合物的空燃比落入這樣一種第一特定空燃比范圍內(nèi)時，將供給到所述內(nèi)燃機(jī)的氣缸的所述空氣-燃料混合物變得較稀并且通過所述適應(yīng)燃料的壓縮比改變裝置將所述內(nèi)燃機(jī)的壓縮比變得較低，從而使所述NOX排放量小于所述極限NOX量，其中在該第一特定空燃比范圍中，所述內(nèi)燃機(jī)的NOX排放量大于特定極限NOX量，并且隨著所述空燃比變濃，NOX排放量增加。
7.如權(quán)利要求2到6中任一項所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，當(dāng)用氫作為燃料且供給到所述內(nèi)燃機(jī)的氣缸的空氣-燃料混合物的空燃比落入這樣一種第二特定空燃比范圍內(nèi)時，使供給到所述內(nèi)燃機(jī)的氣缸的所述空氣-燃料混合物變得較濃并且通過所述適應(yīng)燃料的壓縮比改變裝置使所述內(nèi)燃機(jī)的壓縮比變得較低，從而使所述NOX排放量小于所述極限NOX量，其中在第二特定空燃比范圍內(nèi)，所述內(nèi)燃機(jī)的NOX排放量大于特定極限NOX量，且隨著所述空燃比變濃，NOX排放量減小。
8.如權(quán)利要求2到7中任一項所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，將作為燃料的所述氫儲存在氫罐中并以一定的氫噴射壓力將其噴射到所述內(nèi)燃機(jī)的氣缸或進(jìn)氣口內(nèi)，且當(dāng)用氫作為燃料時，所述適應(yīng)燃料的壓縮比改變裝置根據(jù)所述氫噴射壓力和/或所述氫罐中的壓力改變所述內(nèi)燃機(jī)的壓縮比。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中內(nèi)燃機(jī)的壓縮比能改變且使用具有不同燃燒速度的多種燃料。本發(fā)明提供了一種對于各種燃料都實現(xiàn)出色的發(fā)動機(jī)性能的技術(shù)。在壓縮比能改變且通過多個燃料噴射閥噴射具有不同燃燒速度的多種燃料的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)中，根據(jù)所用燃料來轉(zhuǎn)換從中讀出內(nèi)燃機(jī)目標(biāo)壓縮比的圖，從而抑制爆震或其它缺點(diǎn)。
文檔編號F02B75/04GK101031708SQ20068000091
公開日2007年9月5日 申請日期2006年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月24日
發(fā)明者神山榮一 申請人:豐田自動車株式會社