專利名稱：預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種予混合壓縮自點(diǎn)火式(HCCI: Homogeneous Charge Compressed Ignition)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法。
背景技術(shù)：
作為這種發(fā)動(dòng)機(jī)，例如在專利文獻(xiàn)1中公開了將預(yù)先混合了空氣和燃 料的混合氣朝缸內(nèi)的燃燒室供給、并通過對(duì)該混合氣進(jìn)行壓縮來使其自點(diǎn) 火的予混合壓縮式自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)。另外，在專利文獻(xiàn)1中還公開了在很 難進(jìn)行壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)(SI運(yùn)轉(zhuǎn))的 內(nèi)容。
與所謂的火花點(diǎn)火式的發(fā)動(dòng)機(jī)相比，這種予混合壓縮式自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng) 機(jī)因能以較高的壓縮比進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)而具有熱效率高的優(yōu)點(diǎn)。另外，由于可降 低燃燒溫度，因此還能抑制NOx的生成。但是，由于使混合氣自然點(diǎn)火， 因此極難控制點(diǎn)火時(shí)間。
混合氣的壓縮自點(diǎn)火在很大程度上受到發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和混合氣的進(jìn)氣 溫度的影響。例如，圖3表示發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與混合氣的進(jìn)氣溫度間的關(guān)系， 是表示可進(jìn)行火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)和壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍的曲線圖，Zl表 示可進(jìn)行一般的火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)(SI運(yùn)轉(zhuǎn))的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，Z3表示可進(jìn)行壓縮 自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)(HCCI運(yùn)轉(zhuǎn))的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍。
在圖3中，為了通過火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)來啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并朝壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)移，首先需要像箭頭Yl所示的那樣提高進(jìn)氣溫度。另外，在進(jìn)氣溫度(T2) 上升至可進(jìn)行壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍Z3時(shí)，可施加負(fù)載，提高轉(zhuǎn)矩(輸 出功率)，但為了提高轉(zhuǎn)矩，如箭頭Y2所示，若不再次降低進(jìn)氣溫度，就 無法維持壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，在施加了最大的負(fù)載后，為了切斷負(fù)載以減小轉(zhuǎn)矩，若不再次提高進(jìn)氣溫度，就無法維持壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)。
因此，在進(jìn)氣溫度升高后到施加負(fù)載之前或者到將施加的負(fù)載完全切斷之前，需要使進(jìn)氣溫度下降或上升用的較長(zhǎng)時(shí)間，這在實(shí)用上存在問題。在以往的予混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)中，在將節(jié)氣門閥(throttlevalve)完全打開的狀態(tài)下根據(jù)負(fù)載對(duì)燃料控制閥(空氣/燃料閥)進(jìn)行調(diào)整，通過改變?nèi)剂蠞舛葋碚{(diào)整(govern)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。因此，在圖3的箭頭Y3所示的進(jìn)氣溫度設(shè)定下施加、切斷負(fù)載時(shí)，若利用燃料控制閥進(jìn)行調(diào)整，則在小負(fù)載時(shí)燃料濃度變稀，會(huì)產(chǎn)生不會(huì)自點(diǎn)火的問題。另一方面，也有使燃料控制閥保持一定開度，通過調(diào)整節(jié)氣門閥來調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法，但這種情況下，在負(fù)載增大時(shí)要將節(jié)氣門(throttle)打開至全開附近，即使變更節(jié)氣門開度，混合氣量也幾乎不變化，會(huì)產(chǎn)生調(diào)速功能無法充分地發(fā)揮作用的問題。
另外，在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管中通常設(shè)置有對(duì)排氣氣體中含有的有害成分(大氣污染物質(zhì))進(jìn)行凈化用的排氣催化劑。如圖12 (B)所示，可知，排氣氣體中含有的大氣污染物質(zhì)(例如C0)在負(fù)載較大時(shí)可通過流過催化劑而得到適當(dāng)凈化，但在負(fù)載較小時(shí)沒有被大幅度凈化。這是因?yàn)?，如圖12(A)所示，在負(fù)載較小時(shí)，排氣溫度低，不會(huì)發(fā)生對(duì)大氣污染物質(zhì)進(jìn)行凈化用的化學(xué)反應(yīng)。因此，在負(fù)載較小時(shí)也確保較高的排氣溫度以適當(dāng)凈化大氣污染物質(zhì)很重要。
專利文獻(xiàn)l:日本專利特開2005 —69097號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種予混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，通過在火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)與壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)之間進(jìn)行輔助性地使用火花點(diǎn)火的壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)，可縮短負(fù)載的施加時(shí)間和切斷時(shí)間，足以投入實(shí)際使用。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
本發(fā)明是一種使預(yù)先混合了燃料和空氣的混合氣在燃燒室內(nèi)壓縮自點(diǎn)
5火并燃燒的予混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，其特征是，包括對(duì)混合氣進(jìn)行火花點(diǎn)火的火花點(diǎn)火裝置，利用調(diào)溫裝置使混合氣的進(jìn)氣溫度維持大致一定，并根據(jù)負(fù)載的大小，切換進(jìn)行火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)、輔助性地使用火花點(diǎn)火的點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)、以及不使用火花點(diǎn)火的無點(diǎn)火壓縮
二 一I . 、 一.
曰后、X邁特。
本發(fā)明最好還包括如下結(jié)構(gòu)。
(1) 在點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)中，預(yù)先設(shè)定作為目標(biāo)的壓縮自點(diǎn)火時(shí)間，并預(yù)先準(zhǔn)備記錄了可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)壓縮自點(diǎn)火時(shí)間的火花點(diǎn)火時(shí)間的火花點(diǎn)火時(shí)間圖，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，在負(fù)載為規(guī)定大小以下時(shí)，在根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)條件并參照火花點(diǎn)火時(shí)間圖選擇的火花點(diǎn)火時(shí)間進(jìn)行火花點(diǎn)火，在負(fù)載為規(guī)定大小以上時(shí)，對(duì)目標(biāo)壓縮自點(diǎn)火時(shí)間與實(shí)際的壓縮自點(diǎn)火時(shí)間進(jìn)行比較，并根據(jù)該比較來調(diào)整火花點(diǎn)火時(shí)間，以使實(shí)際的壓縮自點(diǎn)火時(shí)間成為目標(biāo)壓縮自點(diǎn)火時(shí)間。
(2) 在冷態(tài)下剛啟動(dòng)了發(fā)動(dòng)機(jī)后，減小空氣過剩率來進(jìn)行火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)。
(3) 在上述結(jié)構(gòu)(2)中，在冷態(tài)下剛啟動(dòng)了發(fā)動(dòng)機(jī)后，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升至額定轉(zhuǎn)速以上，以使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率成為額定功率。
(4) 在點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)和無點(diǎn)火壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，構(gòu)成為為了維持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而對(duì)節(jié)氣門閥的開度進(jìn)行調(diào)整，在節(jié)氣門閥的開度成為規(guī)定大小以上時(shí)，根據(jù)該開度來減小空氣過剩率。
(5) 在上述發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通路中包括對(duì)排氣氣體中含有的有害成分進(jìn)行凈化的催化劑，在上述發(fā)動(dòng)機(jī)為小負(fù)載時(shí)或者排氣溫度低于規(guī)定大小時(shí)，為了一邊維持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一邊提高排氣溫度，而減小空氣過剩率并減少混合氣流量。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，通過利用輔助性地使用火花點(diǎn)火的點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)，在使進(jìn)氣溫度保持大致一定的狀態(tài)下，可根據(jù)負(fù)載的大小使火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)和壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)(無點(diǎn)火壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn))順利地在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移。另外，通過進(jìn)行點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)，可實(shí)質(zhì)性地?cái)U(kuò)大壓縮自點(diǎn)火的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)(1)，在負(fù)載為規(guī)定大小以上時(shí)，通過對(duì)實(shí)際的壓縮自
點(diǎn)火時(shí)間和目標(biāo)壓縮自點(diǎn)火時(shí)間進(jìn)行比較來進(jìn)行反饋控制，可將火花點(diǎn)火iVn —、田擊fr a :;工；ili n4 '、m 口 . +工 +在扭止+m .l、 i、l卞n4 /,口 ， +入、mti" 6
h'川rj w口j貨p乂；a^1 p、j i口j 。 力—刀叫，13: jM辛乂yv;^疋人勺、fcA r p、j ， i區(qū),ETia識(shí)!j大際的壓縮自點(diǎn)火時(shí)間，若進(jìn)行如上所述的反饋控制，火花點(diǎn)火時(shí)間會(huì)產(chǎn)生偏差，容易產(chǎn)生爆震等，因此，通過在根據(jù)火花點(diǎn)火時(shí)間圖選擇的時(shí)間進(jìn)行火花點(diǎn)火，可進(jìn)行更穩(wěn)定的火花點(diǎn)火。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)(2)，可迅速地使發(fā)動(dòng)機(jī)從冷態(tài)升溫成熱態(tài)。因此，可利用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水等迅速地提高進(jìn)氣溫度，成為可施加負(fù)載的狀態(tài)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)(3)，可更迅速地使發(fā)動(dòng)機(jī)從冷態(tài)升溫成熱態(tài)，可迅速提高進(jìn)氣溫度，以成為可施加負(fù)載的狀態(tài)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)(4)，即使在大負(fù)載時(shí)等節(jié)氣門閥的開度變得大于規(guī)定大小，也能利用該節(jié)氣門閥來調(diào)整(govern)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)(5)，在小負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)等排氣溫度低而無法充分地發(fā)揮催化劑的凈化性能時(shí)，可通過一邊維持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一邊提高排氣溫度，來提高催化劑的凈化率。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的概略剖視圖。
圖2是預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的概略俯視圖。
圖3表示預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與進(jìn)氣溫度間的關(guān)系，是分別表示可進(jìn)行火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)、點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)和無點(diǎn)火壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍的曲線圖。
圖4 (A)是表示轉(zhuǎn)矩與進(jìn)氣溫度間的關(guān)系的曲線圖，圖4 (B)是表示轉(zhuǎn)矩與空氣過剩率間的關(guān)系的曲線圖。
圖5 (A)是表示從熱態(tài)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)隨著時(shí)間的經(jīng)過發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化的曲線圖，圖5(B)同樣是表示隨著時(shí)間的經(jīng)過進(jìn)氣溫度的變化的曲線圖，圖5 (C)同樣是表示隨著時(shí)間的經(jīng)過在施加負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)矩的變化的曲線圖。
圖6是表示進(jìn)行點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)火花點(diǎn)火時(shí)間與壓縮自點(diǎn)火時(shí)間間的關(guān)系的曲線圖。
圖7表示火花點(diǎn)火時(shí)間與進(jìn)氣溫度間的關(guān)系，是表示壓縮自點(diǎn)火時(shí)間的變化的曲線圖。
圖8 (A)是表示在冷態(tài)下啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)隨著時(shí)間的經(jīng)過轉(zhuǎn)矩的變動(dòng)的曲線圖，圖8 (B)同樣是表示進(jìn)氣溫度的變化的曲線圖，圖8 (C)同樣是表示冷卻水溫度的變化的曲線圖，圖8(D)同樣是表示潤(rùn)滑油溫度的變化的曲線圖。
圖9 (A)是表示在冷態(tài)下啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)隨著時(shí)間的經(jīng)過輸出功率的變化的曲線圖，圖9 (B)同樣是表示進(jìn)氣溫度的變化的曲線圖，圖9 (C)同樣是表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化的曲線圖，圖9(D)同樣是表示軸轉(zhuǎn)矩的變化的曲線圖。
圖IO是表示與節(jié)氣門閥的開度對(duì)應(yīng)的、轉(zhuǎn)矩的變化和燃料控制閥的開度的變化的曲線圖。
圖11 (A)是表示輸出功率與節(jié)氣門閥的開度間的關(guān)系的曲線圖，圖11(B)是表示輸出功率與燃料控制閥間的關(guān)系的曲線圖。
圖12 (A)是表示轉(zhuǎn)矩與排氣溫度間的關(guān)系的曲線圖，圖12 (B)是表示轉(zhuǎn)矩與C0排出量間的關(guān)系的曲線圖。
圖13 (A)是表示轉(zhuǎn)矩與節(jié)氣門閥的開度間的關(guān)系的曲線圖，圖13 (B)同樣是表示轉(zhuǎn)矩與燃料控制閥的開度間的關(guān)系的曲線圖。
圖14 (A)是表示轉(zhuǎn)矩與排氣溫度間的關(guān)系的曲線圖，圖14 (B)同樣是表示轉(zhuǎn)矩與催化劑通過后的CO排出量間的關(guān)系的曲線圖。(符號(hào)說明)
11預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)
13缸
14活塞
31節(jié)氣門閥
32燃料控制閥
835調(diào)溫裝置
45控制器
具體實(shí)施例方式
圖l是本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)ll的概略剖視圖，圖2是其概略俯視圖。本實(shí)施方式的預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)11是四汽缸(1號(hào) 4號(hào))的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，具有發(fā)動(dòng)機(jī)本體IIA，該發(fā)動(dòng)機(jī)本體11A包括缸體12、缸蓋15、以及曲柄箱18。在缸體12內(nèi)設(shè)置有多個(gè)(四個(gè))缸13，在各缸13內(nèi)可自由滑動(dòng)地嵌合有活塞14。在缸蓋15上設(shè)置有進(jìn)氣口 16和排氣口 17，進(jìn)氣口 16和排氣口 17分別由進(jìn)氣門19和排氣門20來開閉。進(jìn)氣門19和排氣門20由氣門傳動(dòng)裝置21、 22來驅(qū)動(dòng)。
在吸氣口 16上連接著進(jìn)氣管24，在排氣口 17上連接著具有排氣歧管25的排氣管26。如圖2所示，進(jìn)氣管24具有主進(jìn)氣管27、與該主進(jìn)氣管27連接的進(jìn)氣緩沖罐28、以及從該進(jìn)氣緩沖罐28與各缸13連接的多個(gè)分岔進(jìn)氣管29。
如圖1所示，在主進(jìn)氣管27上設(shè)置有節(jié)氣門閥31、混合器33和加熱裝置(調(diào)溫裝置)35。被導(dǎo)入主進(jìn)氣管27的空氣利用節(jié)氣門閥31來調(diào)節(jié)流量，并與經(jīng)由燃料控制閥(A/F valve) 32供給來的燃料在混合器33中混合。在燃料控制閥32中設(shè)定燃料與空氣的比例、即空氣過剩率。
空氣與燃料的混合氣在被加熱裝置35加熱后流入進(jìn)氣緩沖罐28，并從各分岔進(jìn)氣管39經(jīng)由進(jìn)氣口 16被吸入各缸13內(nèi)的燃燒室(進(jìn)氣行程)。在進(jìn)氣行程中供給到燃燒室內(nèi)的混合氣在壓縮行程中被壓縮，當(dāng)活塞14到達(dá)上止點(diǎn)附近時(shí)自動(dòng)點(diǎn)火，由此，將活塞14壓下(膨脹行程)。燃燒氣體在排氣行程中從排氣口 17經(jīng)由排氣管26排出。
如圖2所示，加熱裝置35具有熱交換器40，該熱交換器40設(shè)置在分岔成兩條路徑的主進(jìn)氣管27的一條路徑38上。熱交換器40將發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水作為熱交換介質(zhì)，在缸體12和缸蓋15 (圖1)中循環(huán)的冷卻水經(jīng)由流路41朝熱交換器40供給，并經(jīng)由流路42返回冷卻器(未圖示)。在主進(jìn)氣管27的兩條路徑38、 39中分別設(shè)置有流量調(diào)節(jié)閥43、 44。
在主進(jìn)氣管27的另一條路徑39上未設(shè)置熱交換器40，流過該路徑39的混合氣在不被加熱的情況下直接導(dǎo)入進(jìn)氣緩沖罐28。流量調(diào)節(jié)閥43、 44對(duì)混合氣朝主進(jìn)氣管27的各路徑38、 39的流入量進(jìn)行調(diào)整(包括停止)，例如，通過僅打開一方的流量調(diào)節(jié)閥43以使混合氣僅流過路徑38，可迅速加熱混合氣，通過僅打開另一方的流量調(diào)節(jié)閥44以使混合氣僅流過路徑39，可不對(duì)混合氣進(jìn)行加熱(相對(duì)來說進(jìn)行冷卻)。另外，通過將流量調(diào)節(jié)閥43、 44雙方打開，可使被加熱的混合氣與未被加熱的混合氣混合來進(jìn)行細(xì)致的溫度控制。
作為加熱裝置35的熱交換介質(zhì)，可利用潤(rùn)滑油和排氣氣體。作為加熱裝置35，也可使用電加熱器。另外，也可不像上面那樣使主進(jìn)氣管27分岔，而是將其形成為一條路徑并設(shè)置加熱裝置35。
如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)11包括控制器45，利用該控制器45來控制節(jié)氣門閥31、燃料控制閥32、加熱裝置35等。另外，在發(fā)動(dòng)機(jī)11中設(shè)置有冷卻水溫度傳感器47和進(jìn)氣溫度傳感器48、汽缸內(nèi)壓力傳感器49、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器50、轉(zhuǎn)矩傳感器51、空氣過剩率傳感器52等，各種傳感器的檢測(cè)信號(hào)被輸入上述控制器45。
在本實(shí)施方式中，利用汽缸內(nèi)壓傳感器49來檢測(cè)各缸13內(nèi)的壓力，對(duì)該檢測(cè)值進(jìn)行分析并求解燃燒質(zhì)量比例。另外，將燃燒質(zhì)量比例達(dá)到50%的時(shí)刻作為壓縮自點(diǎn)火時(shí)間。
在發(fā)動(dòng)機(jī)11的缸蓋15上設(shè)置有火花塞37。如圖2所示，火花塞37通過高壓阻尼線54與點(diǎn)火線圈55連接，火花塞37、高壓阻尼線54和點(diǎn)火線圈55構(gòu)成了火花點(diǎn)火裝置53。對(duì)火花點(diǎn)火裝置53的點(diǎn)火線圈55的通電由控制器45來進(jìn)行動(dòng)作控制。
本來，予混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)11是在不進(jìn)行火花點(diǎn)火的情況下通過)來進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的。但是，本實(shí)施方式的予混合壓縮自點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)11在發(fā)動(dòng)機(jī)11啟動(dòng)時(shí)、以及發(fā)動(dòng)機(jī)11啟動(dòng)后到進(jìn)行壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)為止的過渡期的運(yùn)轉(zhuǎn)中使用火花點(diǎn)火。
此處，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)是通過火花點(diǎn)火來使混合氣燃燒的、所謂的火
花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)(SI運(yùn)轉(zhuǎn))。過渡期的運(yùn)轉(zhuǎn)不是火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)，而是輔助性地使用火花點(diǎn)火裝置53的壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)。在本說明書中，將該過渡期的運(yùn)轉(zhuǎn)稱作點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)，另外，將不使用火花點(diǎn)火的原來的壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)稱作無點(diǎn)火壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)。
點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)是在很難進(jìn)行無點(diǎn)火壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，通過火花點(diǎn)火來誘發(fā)壓縮自點(diǎn)火的運(yùn)轉(zhuǎn)，是通過進(jìn)行火花點(diǎn)火，利用該火花和點(diǎn)火后的傳播火炎使處于壓縮狀態(tài)的混合氣進(jìn)行自點(diǎn)火的運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖3表示予混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)11的轉(zhuǎn)矩與進(jìn)氣溫度間的關(guān)系，是分別表示可進(jìn)行火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)、點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)和無點(diǎn)火壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍的曲線圖。Zl表示可進(jìn)行火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)的范圍，Z2表示可進(jìn)行點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)的范圍，Z3表示可進(jìn)行無點(diǎn)火壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)的范圍。在本實(shí)施方式中，到進(jìn)氣溫度上升一定程度為止進(jìn)行火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)(Zl)，之后， 一旦進(jìn)氣溫度上升至規(guī)定T1，如箭頭Y3所示，便一邊維持進(jìn)氣溫度一邊朝點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)(Z2)轉(zhuǎn)移，之后進(jìn)行無點(diǎn)火壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)(Z3)。下面進(jìn)行詳細(xì)說明。
發(fā)動(dòng)機(jī)11在啟動(dòng)時(shí)處于冷狀態(tài)(冷態(tài))，當(dāng)然，進(jìn)氣溫度也低。因此，點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)(Z2)和無點(diǎn)火壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)(Zl)都很難進(jìn)行。因此，如范圍Zl所示，進(jìn)行通過火花點(diǎn)火來使混合氣燃燒的火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)，利用燃料控制閥32 (圖l)將空氣過剩率設(shè)定成較小(燃料濃)。由于一旦進(jìn)行火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度便會(huì)逐漸上升，因此可利用加熱裝置35 (圖2)使進(jìn)氣溫度上升。
一旦進(jìn)氣溫度達(dá)到可通過無點(diǎn)火壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)(Z3)產(chǎn)生最大的轉(zhuǎn)矩Trl的溫度Tl，便利用加熱裝置35使進(jìn)氣溫度維持T1。接著，施加負(fù)載，從火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)(Zl)朝點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)(Z2)轉(zhuǎn)移。此時(shí)，利用燃料
11控制閥32使空氣過剩率慢慢上升(使燃料變稀)。之后，在最大轉(zhuǎn)矩接近Trl 而進(jìn)入范圍Z3時(shí)，停止火花點(diǎn)火，朝無點(diǎn)火壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移。圖4 (A)是表示轉(zhuǎn)矩與進(jìn)氣溫度間的關(guān)系的曲線圖，圖4 (B)是表示轉(zhuǎn) 矩與空氣過剩率間的關(guān)系的曲線圖。用實(shí)線來表示本發(fā)明，用點(diǎn)劃線來表示現(xiàn) 有技術(shù)(不進(jìn)行點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)，在圖3的箭頭Y2的條件下進(jìn)行無 點(diǎn)火壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí))。在本實(shí)施方式中，是當(dāng)在使進(jìn)氣溫度維持T1的狀態(tài)下使空氣過剩率慢慢 增大時(shí)，從火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)朝無點(diǎn)火壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)移。在現(xiàn)有技術(shù)中，是在使進(jìn)氣溫度從T2逐漸朝T1下降的同時(shí)，在將節(jié)氣 門閥完全打開的狀態(tài)下使空氣過剩率慢慢減小，進(jìn)行無點(diǎn)火壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，在本實(shí)施方式中，不像現(xiàn)有技術(shù)那樣使進(jìn)氣溫度在T2與Tl之間變 化，可在不需要進(jìn)氣溫度變化所需的時(shí)間的情況下增大轉(zhuǎn)矩。當(dāng)在轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大的狀態(tài)下切斷負(fù)載來減小轉(zhuǎn)矩時(shí)，以圖3的Y3的逆過 程來進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。即，從無點(diǎn)火壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)(Z3)經(jīng)點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn) 轉(zhuǎn)(Z2)朝火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)(Zl)轉(zhuǎn)移。這種情況下也能使進(jìn)氣溫度保持大致一 定，因此可迅速切斷負(fù)載。圖5 (A)表示在實(shí)驗(yàn)中使發(fā)動(dòng)機(jī)ll從熱狀態(tài)(熱態(tài))啟動(dòng)時(shí)隨著時(shí)間的 經(jīng)過發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，圖5 (B)同樣表示進(jìn)氣溫度的變化，圖5 (C)同樣 表示施加負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)矩的變化。在圖5 (A)和圖5 (B)中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在發(fā)動(dòng) 機(jī)啟動(dòng)后的短時(shí)間內(nèi)上升至額定轉(zhuǎn)速附近，進(jìn)氣溫度也從大致相同的時(shí)間起維 持T1的狀態(tài)。在圖5 (C)中，可使轉(zhuǎn)矩在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣溫度大致穩(wěn)定后 的短時(shí)間內(nèi)上升。另外，還可縮短切斷負(fù)載到轉(zhuǎn)矩成為0 (空轉(zhuǎn)狀態(tài))所需的 時(shí)間。在上述說明中，在進(jìn)行點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)和無點(diǎn)火壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn) 時(shí)，也可預(yù)先使燃料控制閥32的開度保持一定。(點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮自點(diǎn)火時(shí)間的調(diào)整)圖6是表示進(jìn)行點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)火花點(diǎn)火時(shí)間與壓縮自點(diǎn)火 時(shí)間間的關(guān)系的曲線圖。從圖6可知，在火花點(diǎn)火時(shí)間從提前角側(cè)朝滯后角側(cè)滯后時(shí)，壓縮自點(diǎn)火時(shí)間也相應(yīng)地從提前角側(cè)朝滯后角側(cè)滯后。在本實(shí)施方式中，通過調(diào)整火花點(diǎn)火時(shí)間，來調(diào)整壓縮自點(diǎn)火時(shí)間。 另外，從圖6可知， 一旦火花點(diǎn)火時(shí)間相對(duì)于某一時(shí)間tl位于提前角側(cè)， 則即便使其進(jìn)一步提前，壓縮自點(diǎn)火時(shí)間也不再提前。反之， 一旦火花點(diǎn)火時(shí) 間相對(duì)于某一時(shí)間t2位于滯后角側(cè)，則即便使其進(jìn)一步滯后，壓縮自點(diǎn)火時(shí) 間也幾乎不再滯后。這可認(rèn)為是已經(jīng)自然地開始?jí)嚎s自點(diǎn)火。在本實(shí)施方式中，針對(duì)這種特性，將上述tl設(shè)定成火花點(diǎn)火的提前角側(cè)的界限時(shí)間(提前角界限)，并將t2設(shè)定成滯后角側(cè)的界限時(shí)間(滯后角界 限)，對(duì)火花點(diǎn)火裝置53 (圖2)進(jìn)行動(dòng)作控制，以在兩界限時(shí)間tl、 t2之 間進(jìn)行火花點(diǎn)火。由此，能通過進(jìn)行火花點(diǎn)火可靠地誘發(fā)壓縮自點(diǎn)火。可通過下面的方法，用控制器45來控制對(duì)圖2所示的火花點(diǎn)火裝置53 的點(diǎn)火線圈55的通電，來進(jìn)行火花點(diǎn)火時(shí)間的調(diào)整。首先，例如預(yù)先設(shè)定可實(shí)現(xiàn)熱效率、排氣氣體中含有的大氣污染物質(zhì)(有 害成分)的排出量等的平衡的目標(biāo)壓縮自點(diǎn)火時(shí)間。如上所述，實(shí)際的自點(diǎn)火 時(shí)間根據(jù)汽缸內(nèi)壓傳感器49 (圖l)的檢測(cè)值進(jìn)行求解。接著，對(duì)目標(biāo)壓縮自 點(diǎn)火時(shí)間與實(shí)際的壓縮自點(diǎn)火時(shí)間進(jìn)行比較，根據(jù)該比較來調(diào)整火花點(diǎn)火時(shí) 間，以使實(shí)際的壓縮自點(diǎn)火時(shí)間成為目標(biāo)壓縮自點(diǎn)火時(shí)間。即，通過對(duì)目標(biāo)壓 縮自點(diǎn)火時(shí)間與實(shí)際的壓縮自點(diǎn)火時(shí)間進(jìn)行比較，來對(duì)火花點(diǎn)火時(shí)間進(jìn)行反饋 控制。圖7的曲線圖表示火花點(diǎn)火時(shí)間與進(jìn)氣溫度間的關(guān)系，表示的是壓縮自點(diǎn) 火時(shí)間的變化。在該曲線圖中，用W來表示目標(biāo)壓縮自點(diǎn)火時(shí)間(例如曲柄角 為TDC + 6。的時(shí)間)。根據(jù)該曲線圖可知，例如在進(jìn)氣溫度為Ta時(shí)，通過將 火花點(diǎn)火時(shí)間調(diào)整成ta，便可將實(shí)際的壓縮自點(diǎn)火時(shí)間調(diào)整成目標(biāo)壓縮自點(diǎn)火 時(shí)間。作為大氣污染物質(zhì)的NOx在點(diǎn)火時(shí)間早時(shí)具有增大的傾向，THC (未燃碳 氫化合物)和CO (—氧化碳)在點(diǎn)火時(shí)間晚時(shí)具有增大的傾向，因此，目標(biāo)壓 縮自點(diǎn)火時(shí)間例如可設(shè)定成使它們的排出平衡地減少的時(shí)間。采用本實(shí)施方式這樣的多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)11時(shí)，壓縮自點(diǎn)火時(shí)間因各汽缸的13散熱性差異引起的壓縮端溫度差異而不同。因此，通過調(diào)整各汽缸的火花點(diǎn)火 時(shí)間，還可統(tǒng)一壓縮自點(diǎn)火時(shí)間。 一旦統(tǒng)一了壓縮自點(diǎn)火時(shí)間，便可提高循環(huán) 效率和熱效率。(壓縮自點(diǎn)火時(shí)間調(diào)整的例外情況)如圖3所示，在箭頭Y3中，在剛從火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)(Zl)朝點(diǎn)火輔助壓縮 自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)(Z2)轉(zhuǎn)移的狀態(tài)下、轉(zhuǎn)矩較小時(shí)(負(fù)載較小時(shí))，噪聲的比例變 高，因此，很難利用汽缸內(nèi)壓傳感器49 (圖l)來檢測(cè)壓力。因此，無法根據(jù) 該檢測(cè)值來準(zhǔn)確求解燃燒質(zhì)量比例(即壓縮自點(diǎn)火時(shí)間)。因此，若進(jìn)行如上 所述的反饋控制，則反而可能會(huì)阻礙運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。特別是在開始施加負(fù)載時(shí)， 火花點(diǎn)火時(shí)間前進(jìn)至提前角界限tl，容易產(chǎn)生爆震。因此，在負(fù)載為規(guī)定大小以下時(shí)(即在本實(shí)施方式中的、像圖4 (B)那 樣空氣過剩率為規(guī)定大小以下時(shí))，不進(jìn)行上述反饋控制，而是通過進(jìn)行使用 如下的圖(map)的計(jì)劃控制，來確保運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。即，繪制與進(jìn)氣溫度等運(yùn)轉(zhuǎn)條件相對(duì)應(yīng)的可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)壓縮自點(diǎn)火時(shí)間的火 花點(diǎn)火時(shí)間，從而制成火花點(diǎn)火時(shí)間圖，并將該火花點(diǎn)火時(shí)間圖存儲(chǔ)到控制器 45的存儲(chǔ)器(未圖示)中。接著，檢測(cè)該運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，并參照火花點(diǎn)火時(shí)間圖來 選定與該檢測(cè)值對(duì)應(yīng)的火花點(diǎn)火時(shí)間，對(duì)火花點(diǎn)火裝置53進(jìn)行控制，以在該 火花點(diǎn)火時(shí)間進(jìn)行火花點(diǎn)火。通過進(jìn)行這種計(jì)劃控制，即使在小負(fù)載時(shí)，也能進(jìn)行穩(wěn)定的壓縮自點(diǎn)火時(shí) 間的控制(火花點(diǎn)火時(shí)間的控制)。 (在冷態(tài)下的暖機(jī)方法)上面，在圖3和圖4中說明了可縮短從進(jìn)氣溫度上升至Tl的狀態(tài)起到施 加、切斷負(fù)載為止的時(shí)間的情況。下面，對(duì)縮短從冷狀態(tài)(冷態(tài))開始通過火 花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)來啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)11使進(jìn)氣溫度達(dá)到Tl為止的時(shí)間或者成為可進(jìn)行點(diǎn) 火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)為止的時(shí)間的情況進(jìn)行說明。圖8 (A)表示在冷態(tài)下啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)11時(shí)轉(zhuǎn)矩隨著時(shí)間的經(jīng)過而發(fā)生的變 化，圖8 (B)同樣表示進(jìn)氣溫度的變化，圖8 (C)同樣表示冷卻水溫度的變 化，圖8 (D)同樣表示潤(rùn)滑油溫度的變化。另夕卜，作為比較，同時(shí)表示了現(xiàn)有如圖8 (A)所示，在現(xiàn)有技術(shù)中，剛啟動(dòng)后，在不施加負(fù)載(使轉(zhuǎn)矩成為0)的情況下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。由此，如圖8 (C)、圖8 (D)所示，冷卻水溫度和 潤(rùn)滑油溫度慢慢上升。如圖8 (B)所示，隨著冷卻水溫度的上升，加熱裝置 35 (圖2)使進(jìn)氣溫度也上升。另外，如圖8 (A)所示，在啟動(dòng)后不久施加負(fù) 載，可使轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大。與之相對(duì)，在本發(fā)明中，在發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)后就施加負(fù) 載，在產(chǎn)生比最大轉(zhuǎn)矩小的(圖例中為大致一半的)轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。 由此，如圖8 (B) 圖8 (D)所示，可知進(jìn)氣溫度、冷卻水溫度和潤(rùn)滑油溫 度比以往早上升。另外，如圖8 (A)所示，可比以往早施加最大的負(fù)載。在本實(shí)施方式中，由于在發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)后就施加負(fù)載，因此對(duì)燃料控制閥 32 (圖1)的開度進(jìn)行調(diào)整，將空氣過剩率設(shè)定成較小(燃料濃)，并相應(yīng)地 將節(jié)氣門閥31 (圖l)的開度調(diào)小，以防產(chǎn)生爆震。負(fù)載的大小設(shè)定成不會(huì)產(chǎn) 生爆震的最大負(fù)載。之后，為了維持施加了負(fù)載的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，隨著時(shí)間的經(jīng)過， 一邊對(duì)燃料控制閥和節(jié)氣門閥的開度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整一邊將空氣過剩率逐漸增 大至可進(jìn)行壓縮自點(diǎn)火的值。在本實(shí)施方式中，可如圖9所示地更早地提高進(jìn)氣溫度。圖9 (A)表示 在冷態(tài)下啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)11時(shí)輸出功率隨著時(shí)間的經(jīng)過而產(chǎn)生的變化，圖9 (B) 同樣表示進(jìn)氣溫度的變化，圖9 (C)同樣表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，圖9 (D) 同樣表示軸轉(zhuǎn)矩的變化。實(shí)線表示本發(fā)明，虛線表示現(xiàn)有技術(shù)。在本發(fā)明中，在發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)后，與軸轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)地使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升至額 定轉(zhuǎn)速以上，并使輸出功率上升至額定功率。由此，可知進(jìn)氣溫度早上升。另 外，在利用發(fā)動(dòng)機(jī)11來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)時(shí)，為了防止因發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升得比額定 轉(zhuǎn)速大而導(dǎo)致頻率變動(dòng)，利用逆變器來進(jìn)行輸出控制。 (大負(fù)載時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)整)在進(jìn)行點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)和無點(diǎn)火壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在使燃料控 制閥32 (圖1)的開度保持一定的情況下提高負(fù)載，通過加大節(jié)氣門閥31 (圖 1)的開度，可將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整(govern)成一定值。圖10是表示這種情況 下的、與節(jié)氣門閥31的開度對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩和燃料控制閥32的開度的變化的曲線圖，用實(shí)線來表示本發(fā)明，用雙點(diǎn)劃線來表示現(xiàn)有技術(shù)。在該圖中可知，采用 現(xiàn)有技術(shù)時(shí)，在大負(fù)載區(qū)域內(nèi)即使將節(jié)氣門閥31打開，轉(zhuǎn)矩(輸出功率)也 不會(huì)大幅度上升。因此，無法施加大負(fù)載。與之相對(duì)，在本發(fā)明中，在節(jié)氣門閥31的開度增大至規(guī)定大小以上時(shí)，將燃料控制閥32從一定狀態(tài)朝打開方向調(diào)整。由此，可增大轉(zhuǎn)矩。這種情況下，對(duì)燃料控制閥32如下地進(jìn)行控制。即，對(duì)節(jié)氣門閥31打開了規(guī)定大小以上時(shí)與該開度的增量對(duì)應(yīng)的燃料控制閥32的開度的增量進(jìn)行預(yù)先設(shè)定而制成圖，并將該圖存儲(chǔ)到控制器45的存儲(chǔ)器中。在節(jié)氣門閥31打開了規(guī)定大小以上時(shí)，根據(jù)其增量，參照?qǐng)D來選擇燃料控制閥32的開度的增量，并利用控制器45來打開燃料控制閥32。圖11 (A)是表示上述情況時(shí)輸出功率與節(jié)氣門閥31的開度間的關(guān)系的曲線圖，圖11 (B)同樣是表示輸出功率與燃料控制閥32的開度間的關(guān)系的曲線圖。從圖ll (A)、圖ll (B)也可知，在節(jié)氣門閥31打開規(guī)定大小以上時(shí)， 燃料控制閥32打開，輸出功率上升。(排氣氣體催化劑的凈化率的提高)如圖1所示，在排氣管26中設(shè)置有對(duì)排氣氣體中含有的大氣污染物質(zhì)進(jìn) 行凈化的排氣催化劑60。 一般而言，如圖12 (A)所示，排氣溫度隨著轉(zhuǎn)矩的 上升而上升。另一方面，如圖12 (B)所示，排氣氣體中含有的CO排出量在通 過催化劑前隨著轉(zhuǎn)矩的增大而慢慢減少，在通過催化劑后，在大轉(zhuǎn)矩區(qū)域內(nèi)降 低至O附近，但在小轉(zhuǎn)矩區(qū)域、即排氣溫度較低的區(qū)域內(nèi)并沒有大幅度降低。鑒于這種狀況，在本實(shí)施方式中，在小轉(zhuǎn)矩區(qū)域內(nèi)提高排氣溫度，由此來 促進(jìn)催化劑對(duì)大氣污染物質(zhì)的凈化。具體而言，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)整方法， 使用以下方法。(1)在利用燃料控制閥32 (圖l)來調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)如圖1所示，將檢測(cè)排氣溫度的排氣溫度傳感器61預(yù)先設(shè)置在排氣管26 上，由于是小負(fù)載，因此，在排氣溫度傳感器61的檢測(cè)值低于預(yù)先設(shè)定的界 限溫度時(shí)，將節(jié)氣門閥31朝關(guān)閉方向調(diào)整。在將節(jié)氣門閥31朝關(guān)閉方向調(diào)整時(shí)，實(shí)質(zhì)的燃料供給量減少，但為了補(bǔ)償該減少，維持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，將燃料控
制闊32朝打開方向調(diào)整。另外，在將燃料控制閥32朝打開方向調(diào)整時(shí)，空氣 過剩率變小，因此排氣溫度上升。因此，即使在小負(fù)載時(shí)，也能提高催化劑對(duì) 大氣污染物質(zhì)的凈化率。
圖13 (A)是表示進(jìn)行了上述(1)的控制時(shí)轉(zhuǎn)矩與節(jié)氣門閥的開度間的 關(guān)系的曲線圖，圖13 (B)同樣是表示轉(zhuǎn)矩與燃料控制閥32的開度間的關(guān)系的 曲線圖。另外，圖14 (A)是表示進(jìn)行了上述控制時(shí)轉(zhuǎn)矩與排氣溫度間的關(guān)系 的曲線圖，圖14 (B)同樣是表示轉(zhuǎn)矩與催化劑通過后的CO排出量間的關(guān)系的 曲線圖。從上面的曲線圖可知，上述各控制方法是有效的。 (2)在利用節(jié)氣門閥31來調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)
由于是小負(fù)載，因此在排氣溫度傳感器61的檢測(cè)值低于預(yù)先設(shè)定的界限 溫度時(shí)，將燃料控制閥32朝打開方向調(diào)整。在將燃料控制閥32朝打開方向調(diào) 整時(shí)，空氣過剩率變小，因此排氣溫度上升。由此，可提高催化劑對(duì)大氣污染 物質(zhì)的凈化率。另外，為了在空氣過剩率變小時(shí)實(shí)質(zhì)的燃料供給量不增大，將 節(jié)氣門閥31朝關(guān)閉方向調(diào)整，并維持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。
通過進(jìn)行上述(2)的控制，可獲得圖14所示的結(jié)果。 本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，可進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)變更。例如，在上述 實(shí)施方式中例示了四汽缸的予混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)11，但汽缸數(shù)沒有限 定。
1權(quán)利要求
1. 一種予混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，使預(yù)先混合了燃料和空氣的混合氣在燃燒室內(nèi)壓縮自點(diǎn)火并燃燒，其特征在于，包括對(duì)混合氣進(jìn)行火花點(diǎn)火的火花點(diǎn)火裝置，利用調(diào)溫裝置使混合氣的進(jìn)氣溫度維持大致一定，并根據(jù)負(fù)載的大小，切換進(jìn)行火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)、輔助性地使用火花點(diǎn)火的點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)、以及不使用火花點(diǎn)火的無點(diǎn)火壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)。
2. 如權(quán)利要求1所述的予混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，其特征在于，在點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)中，預(yù)先設(shè)定作為目標(biāo)的壓縮自點(diǎn)火時(shí)間， 并預(yù)先準(zhǔn)備火花點(diǎn)火時(shí)間圖，該火花點(diǎn)火時(shí)間圖記錄了可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)壓縮自 點(diǎn)火時(shí)間的火花點(diǎn)火時(shí)間，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，在負(fù)載為規(guī)定大小以下時(shí)，在根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)條件并參照火 花點(diǎn)火時(shí)間圖選擇的火花點(diǎn)火時(shí)間進(jìn)行火花點(diǎn)火，在負(fù)載為規(guī)定大小以上 時(shí)，對(duì)目標(biāo)壓縮自點(diǎn)火時(shí)間與實(shí)際的壓縮自點(diǎn)火時(shí)間進(jìn)行比較，并根據(jù)該 比較來調(diào)整火花點(diǎn)火時(shí)間，以使實(shí)際的壓縮自點(diǎn)火時(shí)間成為目標(biāo)壓縮自點(diǎn) 火時(shí)間。
3. 如權(quán)利要求1所述的予混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，其特 征在于，在冷態(tài)下剛啟動(dòng)了發(fā)動(dòng)機(jī)后，減小空氣過剩率來進(jìn)行火花點(diǎn)火運(yùn) 轉(zhuǎn)。
4. 如權(quán)利要求3所述的予混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，其特 征在于，在冷態(tài)下剛啟動(dòng)了發(fā)動(dòng)機(jī)后，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升至額定轉(zhuǎn)速以上， 以使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率成為額定功率。
5. 如權(quán)利要求1所述的予混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，其特 征在于，在點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)和無點(diǎn)火壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，構(gòu)成為為了 維持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而對(duì)節(jié)氣門閥的開度進(jìn)行調(diào)整，在節(jié)氣門閥的開度成為規(guī)定大小以上時(shí)，根據(jù)該開度來減小空氣過剩率。
6.如權(quán)利要求1所述的予混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，其特 征在于，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通路中包括對(duì)排氣氣體中含有的有害成分進(jìn)行凈 化的催化劑，所述發(fā)動(dòng)機(jī)在小負(fù)載時(shí)或者排氣溫度低于規(guī)定大小時(shí)，為了一邊維持 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一邊提高排氣溫度，而減小空氣過剩率并減少混合氣流量。
全文摘要
一種預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，通過進(jìn)行使用火花點(diǎn)火的壓縮自點(diǎn)火運(yùn)行，可縮短負(fù)載的施加時(shí)間和切斷時(shí)間，足以投入實(shí)際使用。一種予混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，使預(yù)先混合了燃料和空氣的混合氣在燃燒室內(nèi)壓縮自點(diǎn)火并燃燒，包括對(duì)混合氣進(jìn)行火花點(diǎn)火的火花點(diǎn)火裝置(53)，利用調(diào)溫裝置(35)使混合氣的進(jìn)氣溫度維持大致一定，并根據(jù)負(fù)載的大小，切換進(jìn)行火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)、輔助性地使用火花點(diǎn)火的點(diǎn)火輔助壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)、以及不使用火花點(diǎn)火的無點(diǎn)火壓縮自點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)F02B1/12GK101506505SQ20078003116
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2007年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月31日
發(fā)明者中園徹, 大坪弘幸, 白水崇之 申請(qǐng)人:洋馬株式會(huì)社