專利名稱：火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的怠速控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的怠速控制裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有將怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速控制在目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速的方法有當(dāng)內(nèi)燃 機(jī)轉(zhuǎn)速偏離目標(biāo)急速轉(zhuǎn)速時(shí)使節(jié)氣門開度變化、對pA7v空氣量進(jìn)行控制以 使內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速成為目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速的方法，然而在此場合下，由于從供給到 內(nèi)燃機(jī)氣釭內(nèi)的吸入空氣量變化直到內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩變化，存在時(shí)間延 遲，因此，存在難以使內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定于目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速的問題。
針對此，由于如果4吏點(diǎn)火正時(shí)變化，則內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩立即變化， 因此，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速偏離目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速時(shí)，如果為了使內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速成為目 標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速而對點(diǎn)火正時(shí)進(jìn)行控制，則能夠4吏內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速響應(yīng)性良好地復(fù) 原為目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速。然而能夠通過使點(diǎn)火正時(shí)變化而變化的內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的 轉(zhuǎn)矩的變化量存在限制，因而，在使吸入空氣量變化的場合，并不能使內(nèi) 燃機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生4艮大的變化。
于是，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速偏離目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速時(shí)，為使內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速成為目標(biāo) 怠速轉(zhuǎn)速而同時(shí)對吸入空氣量和點(diǎn)火正時(shí)進(jìn)行控制的內(nèi)燃機(jī)是公知的(例 如參照專利文獻(xiàn)l)。
專利文獻(xiàn)l:日本特開平1 - 80752號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，如果實(shí)際壓縮比變化，則在使點(diǎn)火正時(shí)變化時(shí)內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩 的變化量發(fā)生很大變化，實(shí)際壓縮比越下降，在使點(diǎn)火正時(shí)變化時(shí)內(nèi)燃機(jī)
所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的變化量越大。此時(shí)如果在使點(diǎn)火正時(shí)變化時(shí)內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生轉(zhuǎn) 矩的變化量增大，則由于內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速產(chǎn)生波動，因此，難以穩(wěn)定于目標(biāo)怠 速轉(zhuǎn)速。與此相對，如果在使點(diǎn)火正時(shí)變化時(shí)內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的變化量 減少，則直到在內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定于目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速需要時(shí)間。即，對于在使 點(diǎn)火正時(shí)變化時(shí)內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的變化量存在最佳值。
從而，在能夠使實(shí)際壓縮比變化的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)中，在怠速運(yùn)行 時(shí)使實(shí)際壓縮比發(fā)生變化的場合下，需要無論實(shí)際壓縮比如何變化都能使 得在使點(diǎn)火正時(shí)變化時(shí)內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的變化量成為最佳。
于是，在本發(fā)明中，在能夠使實(shí)際壓縮比變化的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的
怠速控制裝置中，包括點(diǎn)火正時(shí)控制裝置，該點(diǎn)火正時(shí)控制裝置，在怠 速運(yùn)行時(shí)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速被維持在目標(biāo)忽速轉(zhuǎn)速時(shí)，將點(diǎn)火正時(shí)維持在相應(yīng)于 內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)而預(yù)定的基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速偏離目標(biāo)怠速轉(zhuǎn) 速時(shí)，使點(diǎn)火正時(shí)相對于基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)暫時(shí)向提前角側(cè)或滯后角側(cè)變化從 而使內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速成為目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速；在使怠速運(yùn)行時(shí)的實(shí)際壓縮比變化時(shí)， 使點(diǎn)火正時(shí)的變化量與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速從目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速的偏差值的比值或基準(zhǔn) 點(diǎn)火正時(shí)的至少 一方對應(yīng)于實(shí)際壓縮比變化，從而使得在內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速相對 于目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速偏差相同量時(shí)，基于點(diǎn)火正時(shí)的變化的內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩 的變化量與實(shí)際壓縮比無關(guān)地基;M目同。
無論使怠速運(yùn)行時(shí)的實(shí)際壓縮比變化為何種實(shí)際壓縮比，都能使在使 點(diǎn)火正時(shí)變化時(shí)的內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的變化量成為最佳變化量。


圖l是火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的整體視圖2是可變壓縮比機(jī)構(gòu)的分解透視圖3是圖解顯示的內(nèi)燃機(jī)的側(cè)面截面圖4是顯示可變氣門正時(shí)^l的視圖5是顯示進(jìn)氣門和排氣門的提升量(開啟量)的圖6是用于說明機(jī)械壓縮比、實(shí)際壓縮比和膨脹比的圖7是顯示理論熱效率和膨脹比的關(guān)系的圖8是用于說明通常沖程和超高膨脹比沖程的圖9是顯示與內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷對應(yīng)的40fe壓縮比等的變化的圖IO是顯示點(diǎn)火正時(shí)和內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的關(guān)系的圖ll是顯示點(diǎn)火正時(shí)和內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的關(guān)系的圖12是顯示實(shí)際壓縮比和基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)的關(guān)系的圖13是顯示內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速和點(diǎn)火正時(shí)修正量的關(guān)系的圖14是顯示點(diǎn)火正時(shí)和內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的關(guān)系的圖15是顯示內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速和點(diǎn)火正時(shí)修正量的關(guān)系的圖16是顯示怠速轉(zhuǎn)速控制的時(shí)間圖17是顯示內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門開度修正量的關(guān)系的圖18是用于對怠速轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制的流程圖。
符號說明
1曲軸箱2氣釭體3氣缸蓋4活塞5燃燒室7進(jìn)氣門 70 進(jìn)氣門驅(qū)動用凸輪軸 A可變壓縮比機(jī)構(gòu) B可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)
具體實(shí)施例方式
圖l是火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的側(cè)面剖視圖。
參考圖1， l表示曲軸箱，2表示氣缸體，3表示氣釭蓋，4表示活塞， 5表示燃燒室，6表示設(shè)置在燃燒室5的頂面中央部的火花塞，7表示進(jìn)氣 門，8表示進(jìn)氣道，9表示排氣門，IO表示排氣道。進(jìn)氣道8通過吸氣支 管11與調(diào)整槽12 (surge tank)相連。用于向各自對應(yīng)的進(jìn)氣道8噴射燃 料的燃料噴射閥13設(shè)置于各吸氣支管11。替代安裝于各吸氣支管11，燃 料噴射閥13也可以設(shè)置在各個燃燒室5內(nèi)。
調(diào)整槽12通過吸氣管14與空氣濾清器15相連。將由致動器16驅(qū)動 的節(jié)氣門17和例如使用紅外線的吸入空氣量檢測器18設(shè)置在吸氣管14 內(nèi)。另一方面，排氣道10通過排氣歧管19與例如內(nèi)藏有三元催化劑的催 化劑轉(zhuǎn)換器20相連。將空燃比傳感器21設(shè)置在排氣歧管19內(nèi)。用于檢測
內(nèi)燃機(jī)冷卻水溫的水溫傳感器22安裝在氣釭體2內(nèi)。
另一方面，在圖1所示實(shí)施例中，在曲軸箱1和氣缸體2的連接部設(shè) 置有可變壓縮比機(jī)構(gòu)A，該可變壓縮比機(jī)構(gòu)A能夠通過使曲軸箱1和氣缸 體2在氣缸軸線方向上的相對位置變化，來改變當(dāng)活塞4處于壓縮上止點(diǎn) 時(shí)的燃燒室5的容積。而且還設(shè)置有能夠改變實(shí)際的壓縮作用開始時(shí)間的 實(shí)際壓縮作用開始時(shí)間變更機(jī)構(gòu)B。此外，在圖l所示實(shí)施例中，該實(shí)際 壓縮作用開始時(shí)間變更機(jī)構(gòu)B由能夠?qū)M(jìn)氣門7的關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行控制的可 變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)構(gòu)成。
電子控制單元30由數(shù)字計(jì)算機(jī)構(gòu)成，具有由雙向總線31而相互相連 的ROM (只讀存儲器)32、 RAM (隨M取存儲器)33、 CPU (微處理 器)34、輸入端口 35和輸出端口 36。吸入空氣量檢測器18、空燃比傳感 器21和水溫傳感器22的輸出信號通過各自對應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器37輸入到輸 入端口 35。而且，產(chǎn)生與加速踏板40的i^量L成比例的輸出電壓的負(fù) 荷傳感器41與加速踏板40相連，負(fù)荷傳感器41的輸出電壓通iW應(yīng)的 AD轉(zhuǎn)換器37輸入到輸入端口 35。而且，曲軸例如每轉(zhuǎn)動30。就產(chǎn)生輸 出脈沖的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器42和產(chǎn)生與車速成比例的輸出脈沖的車速傳感 器43與輸入端口 35相連。另一方面，輸出端口 36通過對應(yīng)的驅(qū)動回路 38與火花塞6、燃料噴射閥13、節(jié)氣門驅(qū)動用致動器16、可變壓縮比機(jī)構(gòu) A和可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)B相連。
圖2是顯示圖l所示可變壓縮比機(jī)構(gòu)A的分解透視圖，圖3是顯示圖 解表示的內(nèi)燃機(jī)的側(cè)面截面圖。參考圖2，多個相互保持間距的突出部50 形成在氣缸體2兩側(cè)壁下方，在各個突出部50內(nèi)分別形成了截面為圓形的 凸輪插入孔51。多個相互保持間距并分別嵌合在對應(yīng)的突出部50之間的 突出部52形成在曲軸箱1的上壁面上，在各個突出部52內(nèi)也分別形成有 截面為圓形的凸輪插入孔53 。
如圖2所示設(shè)置有一對凸輪軸54、 55。可轉(zhuǎn)動地插入各個凸輪插入孔 51內(nèi)的圓形凸輪56每隔一個地固定在各個凸輪軸54、 55上。這些圓形凸 輪56與各個凸輪軸54、 55的轉(zhuǎn)動軸線處于同一軸線上。另一方面，在圖
3中如剖面線所示相對于各個凸輪軸54、 55的轉(zhuǎn)動軸線偏心設(shè)置的偏心軸 57在各圓形凸輪56之間延伸。其他圓形凸輪58可偏心轉(zhuǎn)動地安裝在該偏 心軸57上。如圖2所示，這些圓形凸輪58i殳置在各個圓形凸輪56之間。 這些圓形凸輪58可轉(zhuǎn)動地插入各個凸輪插入孔53內(nèi)。
如果從圖3 (A)所示狀態(tài)使固定在各個凸輪軸54、 55上的圓形凸輪 56 <象圖3(A)中實(shí)線箭頭所示那樣沿相互相反方向轉(zhuǎn)動，則由于偏心軸 57向下方中央移動，圓形凸輪58在凸輪插入孔53內(nèi)如圖3 (A)中虛線 箭頭所示那樣沿與圓形凸輪56相反方向轉(zhuǎn)動，如果如圖3 (B)所示，偏 心軸57移動到下方中央，則圓形凸輪58的中心向偏心軸57的下方移動。
如對圖3(A)和圖3(B)進(jìn)行比較則可知，曲軸箱1和氣缸體2的 相對位置由圓形凸輪56的中心和圓形凸輪58的中心之間的距離確定。圓 形凸輪56的中心和圓形凸輪58的中心之間的距離越增大，則氣缸體2越 遠(yuǎn)離曲軸箱1。如果氣釭體2遠(yuǎn)離曲軸箱1，則活塞4位于壓縮上止點(diǎn)時(shí)的 燃燒室5的容積增大，從而，能夠通過使各個凸輪軸54、 55轉(zhuǎn)動來改變活 塞4位于壓縮上止點(diǎn)時(shí)的燃燒室5的容積。
為了使各個凸輪軸54、 55沿相反方向轉(zhuǎn)動，如圖2所示在驅(qū)動電機(jī) 59的轉(zhuǎn)動軸上分別安裝了螺旋方向彼此相反的一對蝸輪61、 62。與上述蝸 輪61、 62嚙合的齒輪63、 64分別固定在各個凸輪軸54、 55的端部。在該 實(shí)施例中，通過對驅(qū)動電機(jī)59進(jìn)行驅(qū)動，能夠使活塞4位于壓縮上止點(diǎn)時(shí) 的燃燒室5的容積在較大范圍內(nèi)改變。而且，圖1~3所示可變壓縮比^ A僅是示出一個示例，可以采用任何形式的可變壓縮比機(jī)構(gòu)。
圖4顯示在圖1中為了驅(qū)動進(jìn)氣門7而安裝于凸輪軸70的端部的可 變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)B。參考圖4，該可變氣門正時(shí)^ B包括由內(nèi)燃機(jī)的曲 軸通過正時(shí)帶而沿箭頭所示方向轉(zhuǎn)動的正時(shí)帶輪71、與正時(shí)帶輪71 —起 轉(zhuǎn)動的圃筒狀殼體72、與進(jìn)氣門驅(qū)動用凸輪軸70 —起轉(zhuǎn)動Jjf目對于圓筒 狀殼體72能夠轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動軸73、從圓筒狀殼體72的內(nèi)周面延伸到轉(zhuǎn)動軸 73的外周面的多個分隔壁74、在各分隔壁74之間從轉(zhuǎn)動軸73的外周面延 伸到圓筒狀殼體72的內(nèi)周面的葉片75。在各個葉片75的兩側(cè)分別形成有提前角用油壓室76和滯后角用油壓室77。
向各個油壓室76、 77的工作油的供給控制由工作油供給控制閥78進(jìn) 行。所述工作油供給控制閥78具有分別與各個油壓室76、 77相連的油壓 口 79、 80、從油壓泵81排出的工作油的供給口 82、 一對排出口83、 84、 滑閥85?；y85實(shí)施對各個口 79、 80、 82、 83、 84之間的連通、遮斷控 制。
在要使進(jìn)氣門驅(qū)動用凸輪軸70的凸輪相位提前時(shí)，在圖4中，使滑 閥85向右方移動，從供給口 82供給的工作油通過油壓口 79供給到提前角 用油壓室76,同時(shí)將滯后角用油壓室77內(nèi)的工作油從排出口 84排出。此 時(shí)，轉(zhuǎn)動軸73相對于圓筒狀殼體72沿箭頭所示方向相對轉(zhuǎn)動。
與此相反，在要4吏進(jìn)氣門驅(qū)動用凸輪軸70的凸輪相位滯后時(shí)，在圖4 中，使滑閥85向左方移動，從供給口 82供給的工作油通過油壓口 80供給 到滯后角用油壓室77，同時(shí)將提前角用油壓室76內(nèi)的工作油從排出口 83 排出。此時(shí)，轉(zhuǎn)動軸73相對于圓筒狀殼體72沿與箭頭所示方向相反方向 相對轉(zhuǎn)動。
在使轉(zhuǎn)動軸73相對于圓筒狀殼體72相對轉(zhuǎn)動時(shí)，如果滑閥85返回 到圖4所示中立位置，則使轉(zhuǎn)動軸73的相對轉(zhuǎn)動動作停止。轉(zhuǎn)動軸73保 持此時(shí)的相對轉(zhuǎn)動位置，從而能夠由可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)B使進(jìn)氣門驅(qū)動用 凸輪軸70的凸輪相位提前期望量，也可以使其滯后。
圖5中實(shí)線顯示由可變氣門正時(shí)^) B使進(jìn)氣門驅(qū)動用凸輪軸70的 凸輪相位最提前時(shí)的情形，虛線顯示進(jìn)氣門驅(qū)動用凸輪軸70的凸輪相位最 滯后時(shí)的情形。從而進(jìn)氣門7的開啟時(shí)間能夠任意設(shè)定在圖5中實(shí)線所示 范圍和虛線所示范圍之間，從而進(jìn)氣門7的關(guān)閉時(shí)間也可以設(shè)定在圖5中 箭頭C所示范圍內(nèi)的任意曲軸角。
圖1和圖4所示可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)B僅是示出一個示例。例如也可以
的可變氣門正時(shí)才凡構(gòu)等各種形式的可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)。
下文將參考圖6對本發(fā)明中使用的術(shù)語的含義進(jìn)行說明。而且為了便
于說明，在圖6(A) 、 (B) 、 (C)顯示了燃燒室容積為50ml，活塞的 行程容積(排量)為500ml的發(fā)動機(jī)。在圖6 (A) 、 (B) 、 (C)中， 所謂的燃燒室容積表示活塞處于上止點(diǎn)時(shí)的燃燒室的容積。
圖6 (A)對機(jī)械壓縮比進(jìn)行說明。機(jī)械壓縮比是僅由壓縮行程時(shí)活 塞的行程容積和燃燒室容積機(jī)械地確定的數(shù)值，該;^壓縮比由(燃燒室 容積+行程容積)/燃燒室容積表示。在圖6 (A)所示示例中，該^壓縮 比為(50ml+500ml) /50ml=ll。
圖6(B)對實(shí)際壓縮比進(jìn)行說明。該實(shí)際壓縮比是由從實(shí)際上壓縮作 用開始至活塞到達(dá)上止點(diǎn)期間的實(shí)際的活塞行程容積和燃燒室容積確定的 數(shù)值，該實(shí)際壓縮比由(燃燒室容積+實(shí)際的行程容積)/燃燒室容積表示。 即，在如圖6 (B)所示那樣的壓縮行程中，即4吏活塞開始上升，在進(jìn)氣門 開啟期間，不進(jìn)4亍壓縮作用，在進(jìn)氣門關(guān)閉后開始實(shí)際的壓縮作用。從而， 使用實(shí)際的行程容積如上所述那樣地表示實(shí)際壓縮比。在如圖6 (B)所示 示例中，實(shí)際壓縮比為(50ml+450ml) /50ml=10。
圖6 (C)對膨脹比進(jìn)行說明.膨脹比為由膨脹行程時(shí)的活塞的行程 容積和燃燒室容積確定的數(shù)值，該膨脹比由(燃燒室容積+行程容積)/燃 燒室容積表示。在如圖6(C)所示示例中，該膨脹比為(50ml+500ml) /50ml=ll。
下文將參考圖7和圖8對本發(fā)明中使用的超高膨脹比沖程進(jìn)行說明。 圖7是顯示理論熱效率和膨脹比的關(guān)系的圖，圖8顯示在本發(fā)明實(shí)施例中 對應(yīng)于負(fù)荷分別使用的通常沖程和超高膨脹比沖程的比較。
圖8 (A)顯示進(jìn)氣門在下止點(diǎn)附近關(guān)閉，大致從進(jìn)氣下止點(diǎn)附近由 活塞引起的壓縮作用開始時(shí)的通常沖程。在圖8 (A)所示示例中，與圖6 (A) 、 (B)、 (C)所示示例相同。燃燒室容積設(shè)為50ml，活塞的行程 容積為500ml。在圖8(A)所示那樣的通常沖程中，機(jī)械壓縮比為 (50ml+500ml)/50ml=ll,實(shí)際壓縮比大致為11。膨脹比為(50ml+500ml) /50ml=ll。即，在通常內(nèi)燃機(jī)中，杌喊壓縮比、實(shí)際壓縮比和膨脹比大致 相等。
圖7中實(shí)線表示實(shí)際壓縮比和膨脹比大致相等場合即通常沖程中理論 熱效率的變化。在該場合下，膨脹比越大，即，實(shí)際壓縮比越高，則理論 熱效率越高。因此，在通常沖程中，為了提高理論熱效率，只要提高實(shí)際 壓縮比就行。然而，在內(nèi)燃機(jī)高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于爆震的產(chǎn)生的制約，實(shí) 際壓縮比最大也只能高達(dá)12左右，這樣一來，在通常沖程中，不能充分提 高理論熱效率。
另一方面，在該種情況下，本發(fā)明AJ t機(jī)械壓縮比和實(shí)際壓縮比進(jìn)行 了嚴(yán)格區(qū)分，對提高理論熱效率進(jìn)行了研究。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)理論熱效率 受膨脹比支配，實(shí)際壓縮比對理論熱效率幾乎不產(chǎn)生影響。即，如果提高 實(shí)際壓縮比，雖然爆發(fā)力增大，但是為了進(jìn)行壓縮需要較大的能量，如此， 即〗吏提高實(shí)際壓縮比，理論熱效率也幾乎增高。
與此相對，如果增大膨脹比，則在膨脹行程時(shí)，針對活塞的推壓力作 用的時(shí)間變長，于是，活塞將轉(zhuǎn)動力施加到曲軸上的時(shí)間變延長。從而越 增大膨脹比，則理論熱效率越高。圖7的虛線顯示在將實(shí)際壓縮比固定為 10的狀態(tài)下增大膨脹比場合下的理論熱效率。由圖可知，在這種將實(shí)際壓 縮比維持在低值狀態(tài)下而增大膨脹比時(shí)的理論熱效率的上升量、與圖7中 實(shí)線所示那樣使實(shí)際壓縮比和膨脹比同時(shí)增大場合下的理論熱效率的上升 量之間，沒有很大差別。
如上述那樣將實(shí)際壓縮比維持為低值，則不產(chǎn)生爆震。從而，如果在 將實(shí)際壓縮比維持在低值狀態(tài)下增大膨脹比，則能夠阻止爆震的產(chǎn)生并大 幅度提高理論熱效率。圖8(B)顯示使用可變壓縮比才^ A和可變氣門正時(shí) 機(jī)構(gòu)B，將實(shí)際壓縮比維持為低值并提高膨脹比場合的一個示例。
參考圖8(B),在該示例中，由可變壓縮比機(jī)構(gòu)A使燃燒室容積從50ml 減少到20ml。另一方面，由可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)B在實(shí)際的活塞行程容積從 500ml變?yōu)?00ml之前使進(jìn)氣門的關(guān)閉時(shí)間延遲。因而在該示例中，實(shí)際 壓縮比為(20ml+200ml) /20ml=ll,膨脹比為(20ml+500ml) /20ml=26。 在圖8(A)所示通常沖程中，實(shí)際壓縮比如上所迷那樣大致為11，膨脹 比為11。與該場合相比可知，在圖8(B)所示場合下，僅膨脹比提高到26。
因而稱作超高膨脹比沖程。
如上所述， 一般而言，在內(nèi)燃機(jī)中，內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷越低，則熱效率越差， 從而為了使車輛行駛時(shí)的熱效率提高，即，為了使燃料消耗性能提高，必
須使內(nèi)燃機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的熱效率提高。另一方面在圖8 (B)所示的超高 膨脹比沖程中，由于壓縮行程時(shí)的實(shí)際的活塞行程容積變小，因此，能吸 入燃燒室5內(nèi)的^/v空氣量減少，從而僅在內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷比較低時(shí)可以采用 該超高膨脹比沖程。因此，在本發(fā)明實(shí)施例中，在內(nèi)燃機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)， 設(shè)為圖8 (B)所示的超高膨脹比沖程，在內(nèi)燃機(jī)高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，設(shè)為圖8 (A)所示的通常沖程.
下文將參考圖9對整個運(yùn)行控制進(jìn)行介紹。
圖9顯示與內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷對應(yīng)的機(jī)械壓縮比、膨脹比、進(jìn)氣門7的關(guān)閉 時(shí)間、實(shí)際壓縮比、吸入空氣量、節(jié)氣門17的開度和泵氣損失的各變化。 在本發(fā)明實(shí)施例中，才艮據(jù)空燃比傳感器21的輸出信號，將通常燃燒室5 內(nèi)的平均空燃比反饋控制為理論空燃比，以使得由催化劑轉(zhuǎn)換器20內(nèi)的三 元催化劑同時(shí)減少排氣中未燃的HC、 CO和NOx。
如上述那樣在內(nèi)燃機(jī)高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，實(shí)施圖8 (A)所示的通常沖程。 從而如圖9所示，由于此時(shí)機(jī)械壓縮比變低，膨脹比降低，如圖9中實(shí)線 所示那樣，進(jìn)氣門7的關(guān)閉時(shí)間比圖5中實(shí)線所示的提前。此時(shí)，吸入的 空氣量變大，此時(shí)，由于節(jié)氣門17的開度保持全開或幾乎全開，因此泵氣 損失為0。
另一方面如圖9所示，如果內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷下降，伴隨于此，機(jī)械壓縮 比增大，從而膨脹比也增大.此時(shí)以實(shí)際壓縮比幾乎保持恒定的方式，隨 著如圖9中實(shí)線所示那樣內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷變小，進(jìn)氣門7的關(guān)閉時(shí)間延遲。而 且此時(shí)節(jié)氣門17保持全開或幾乎全開狀態(tài)。從而供給到燃燒室5內(nèi)的^UV 空氣量不受節(jié)氣門17的影響，而通過改變進(jìn)氣門7的關(guān)閉時(shí)間，對供給到 燃燒室5內(nèi)的吸入空氣量進(jìn)行控制。此時(shí)，泵氣損失為0。
這樣，在內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷從內(nèi)燃機(jī)高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)變低時(shí)，在實(shí)際壓縮比 基本恒定的情況下隨著^UV空氣量減少，使機(jī)械壓縮比增大。即，與PiUV
空氣量的減少成比例地使活塞4到達(dá)壓縮上止點(diǎn)時(shí)的燃燒室5的容積減少。 從而，活塞4到達(dá)壓縮上止點(diǎn)時(shí)的燃燒室5的容積與吸入空氣量成比例地 變化。而且，由于此時(shí)燃燒室5內(nèi)的空燃比為理論空燃比，因此，活塞4 到達(dá)壓縮上止點(diǎn)時(shí)的燃燒室5的容積與燃料量成比例地變化。
如果內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷進(jìn)一步下降則使機(jī)械壓縮比進(jìn)一步增大，如果機(jī)械壓 縮比達(dá)到成為燃燒室5的結(jié)構(gòu)上限制的極PM^壓縮比，則在比^壓縮 比到達(dá)極PIU幾械壓縮比時(shí)的內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷1^還小的低負(fù)荷區(qū)域內(nèi)，將機(jī)械壓 縮比保持為極Plb^械壓縮比。從而，在內(nèi)燃機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，機(jī)械壓縮比 變?yōu)樽畲螅蛎洷茸優(yōu)樽畲?。而且，此時(shí)，實(shí)際壓縮比保持與內(nèi)燃機(jī)中高 負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的實(shí)際壓縮比幾乎相同。
另一方面在圖9中如實(shí)線所示，進(jìn)氣門7的關(guān)閉時(shí)間隨著內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷 變小延遲至能夠?qū)Ρ还┙o到燃燒室5內(nèi)的吸入空氣量進(jìn)行控制的極限關(guān)閉 時(shí)間，在比進(jìn)氣門7的關(guān)閉時(shí)間到達(dá)極限關(guān)閉時(shí)間時(shí)的內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷L2還低 的低負(fù)荷區(qū)域，將進(jìn)氣門7的關(guān)閉時(shí)間保持為極限關(guān)閉時(shí)間。因?yàn)槿魧⑦M(jìn) 氣門7的關(guān)閉時(shí)間保持在極限關(guān)閉時(shí)間就已不再能夠由進(jìn)氣門7的關(guān)閉時(shí) 間的變化對吸入空氣量進(jìn)行控制，因此必須由其他某一方法對吸入空氣量 進(jìn)行控制。
在圖9所示實(shí)施例中，在比進(jìn)氣門7的關(guān)閉時(shí)間到達(dá)極限關(guān)閉時(shí)間時(shí) 的內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷L2低的低負(fù)荷區(qū)域，由節(jié)氣門17對供給到燃燒室5內(nèi)的吸 入空氣量進(jìn)行控制。從而，在怠速運(yùn)行時(shí)，也由節(jié)氣門17對供給到燃燒室 5內(nèi)的p及入空氣量進(jìn)行控制。但是，如果進(jìn)行由節(jié)氣門17對吸入空氣量的 控制，則如圖9所示，泵氣損失增大。
另一方面如上所述在圖8(B)所示的超高膨脹比沖程中，膨脹比為 26。雖然該膨脹比越高越好，如果大于等于20，則能夠獲得相當(dāng)高的理論 熱效率。從而，在本發(fā)明中形成可變壓縮比機(jī)構(gòu)A以使得膨脹比大于等于 20。此外，在圖9所示示例中，機(jī)械壓縮比對應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷連續(xù)變化。 然而，也可以使機(jī)械壓縮比對應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷分階段變化。
另一方面在圖9中，如虛線所示隨著內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷變小，也可通過將進(jìn)
氣門7的關(guān)閉時(shí)間提前、而不取決于節(jié)氣門17地對-AyV空氣量進(jìn)行控制。 從而如果要表述成能夠包含在圖9中實(shí)線所示場合和虛線所示場合任一 者，則在本發(fā)明實(shí)施例中，進(jìn)氣門7的關(guān)閉時(shí)間，隨著內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷的減少， 沿從吸氣下止點(diǎn)BDC離開的方向移動，直到能夠?qū)┙o到燃燒室內(nèi)的吸 入空氣量進(jìn)行控制的極限關(guān)閉時(shí)間L2。
如圖9所示，在怠速運(yùn)行期間，通常機(jī)械壓縮比設(shè)為最大值。然而在 本發(fā)明實(shí)施例中，使在怠速運(yùn)行期間的機(jī)械壓縮比根據(jù)需要進(jìn)行各種變化。 例如在本發(fā)明實(shí)施例中，在怠速運(yùn)行期間，特別是在內(nèi)燃機(jī)剛起動后預(yù)熱 運(yùn)行時(shí)，為了對催化劑轉(zhuǎn)換器20內(nèi)的催化劑進(jìn)行預(yù)熱，使機(jī)械壓縮比下降。
即，在機(jī)械壓縮比高的超高膨脹比沖程的情況下，由于熱效率變高， 排氣溫度變得非常低。從而例如在內(nèi)燃機(jī)預(yù)熱運(yùn)行時(shí)，若以超高膨脹比沖 程進(jìn)行怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，則會產(chǎn)生由于排氣溫度被維持在低溫從而催化劑難以活 性化(激活)的問題。于是，在本發(fā)明實(shí)施例中，在內(nèi)燃機(jī)剛起動后的預(yù) 熱運(yùn)行期間，要通過使機(jī)械壓縮比下降，使排氣溫度升高，由此使催化劑 提前活性化。
但是，在怠速運(yùn)行期間，如果使機(jī)械壓縮比下降，則也4吏得實(shí)際壓縮 比下降。從而在本發(fā)明實(shí)施例中，在怠速運(yùn)行時(shí)，實(shí)際壓縮比被增大或降 低。但是，在實(shí)施將怠速運(yùn)行期間的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速控制在目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速的怠 速轉(zhuǎn)速控制的場合下，實(shí)際壓縮比的變化對怠速轉(zhuǎn)速控制造成很大影響。 下文將參考圖10對此進(jìn)行說明。
圖10顯示了在怠速運(yùn)行時(shí)的由火花塞6引起的點(diǎn)火正時(shí)和內(nèi)燃機(jī)產(chǎn) 生的轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。而且在圖10中，實(shí)線表示怠速運(yùn)行時(shí)實(shí)際壓縮比高 時(shí)的情形，虛線表示怠速運(yùn)行時(shí)實(shí)際壓縮比低時(shí)的情形。
另一方面，在圖10中，Ig表示怠速運(yùn)行時(shí)實(shí)際壓縮比高時(shí)的基準(zhǔn)點(diǎn)火 正時(shí)，在怠速運(yùn)行時(shí)的實(shí)際壓縮比高時(shí)，在將內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速維持在目標(biāo)怠速 轉(zhuǎn)速例如600rpm時(shí)，點(diǎn)火正時(shí)被維持在該基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)Ig。該基準(zhǔn)點(diǎn)火 正時(shí)Ig比MBT (最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的最小點(diǎn)火提前角)稍微滯后(滯后角側(cè))。 該基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)12對應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)冷卻水溫等內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行狀態(tài)預(yù)先確定。
在本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速偏離目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速時(shí)，使點(diǎn)火正時(shí) 暫時(shí)相對于基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)Ig向提前角側(cè)或滯后角側(cè)變化，以使內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速 變?yōu)槟繕?biāo)怠速轉(zhuǎn)速，為了進(jìn)行這種點(diǎn)火正時(shí)控制，設(shè)置了點(diǎn)火正時(shí)控制裝 置。
此時(shí)，如果點(diǎn)火正時(shí)相對于基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)Ig提前，則內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn) 矩增大，因此，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速增大。如果點(diǎn)火正時(shí)相對于基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)Ig滯后，則內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩下降，因此，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速下降。圖10顯示出與此 時(shí)的點(diǎn)火正時(shí)的變化量Ia相對的內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的變化量TQal 。內(nèi)燃機(jī)相對于此時(shí)點(diǎn)火正時(shí)的變化量Ia而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的變化量TQai,即，相對于點(diǎn)火正時(shí)變化，內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的變化的靈敏度不太高。
與此相對，如果在怠速運(yùn)行時(shí)的實(shí)際壓縮比變小，則如圖10中虛線 所示，MBT向提前角側(cè)移動。從而，如果此時(shí)基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)Ig維持在相同的點(diǎn)火正時(shí)，則如圖10所示，相對于點(diǎn)火正時(shí)的變化量Ia,內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生 的轉(zhuǎn)矩的變化量TQa2，即，相對于點(diǎn)火正時(shí)變化，內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的變化的靈敏度，增高。
然而，如果如上述那樣內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的變化的靈敏度增高，則造 成內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速產(chǎn)生波動、內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速難以穩(wěn)定于目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速的問題。此 時(shí)，為了阻止這種內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的波動發(fā)生，必須使此時(shí)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的變化量TQa2與高壓縮比時(shí)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的變化量TQ^大致一致。
即，必須使此時(shí)內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的變化的靈敏度與高壓縮比時(shí)內(nèi)燃機(jī)所 產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的變化的靈敏度大致一致。
于是，在本發(fā)明的第1實(shí)施例中，如圖11所示，在4吏怠速運(yùn)行時(shí)的 實(shí)際壓縮比從高壓縮比向低壓縮比變更時(shí)，使怠速運(yùn)行時(shí)的基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)
Ig移動至能夠獲得相同的內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩TQb的點(diǎn)火正時(shí)Ig,。即，在第
1實(shí)施例中，在使怠速運(yùn)行時(shí)的實(shí)際壓縮比改變時(shí)，使怠速運(yùn)行時(shí)的基準(zhǔn) 點(diǎn)火正時(shí)移動到能夠獲得同一內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的點(diǎn)火正時(shí)。
而且在此場合下，如圖12所示，越使怠速運(yùn)行時(shí)的實(shí)際壓縮比低，
則怠速運(yùn)行時(shí)的基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)越被設(shè)成提前角側(cè)。
如果這樣使怠速運(yùn)行時(shí)的基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)移動到能夠獲得內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生
的同一轉(zhuǎn)矩的點(diǎn)火正時(shí)，則能夠與實(shí)際壓縮比無關(guān)地將內(nèi)燃;fe/L所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩 的變化的靈敏度維持在預(yù)定的最適合靈敏度。因此，能夠與實(shí)際壓縮比無 關(guān)地阻止內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速產(chǎn)生波動，能夠使內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速迅速地穩(wěn)定于目標(biāo)怠速 轉(zhuǎn)速。
圖13顯示內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N相對于目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速No的偏差量(N - N0)、 與點(diǎn)火正時(shí)相對于基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)Ig的變化量，即，點(diǎn)火正時(shí)修正量厶I之 間的關(guān)系。如圖13所示可知，在內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N比目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速No高時(shí)， 偏差量(N-Nq)越大，則朝向滯后角方向的點(diǎn)火正時(shí)修正量厶I越大，在 內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N比目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速N"氐時(shí)，偏差量(N-No )的絕對值越大， 朝向提前角方向的點(diǎn)火正時(shí)修正量厶I越大。
下文將參考圖14和圖15對本發(fā)明笫2實(shí)施例進(jìn)行介紹。在該實(shí)施例 中如圖14所示，即使使怠速運(yùn)行時(shí)的實(shí)際壓縮比從高壓縮比變?yōu)榈蛪嚎s 比，基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)Ig也不改變。此時(shí)，相對于低壓縮比中點(diǎn)火正時(shí)變化量 Ia2的內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的變化量TQa2 、與相對于高壓縮比中點(diǎn)火正時(shí)變化 量la，的內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的變化量TQ^幾乎相同，即，低壓縮比的內(nèi)燃 機(jī)所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的變化靈敏度與高壓縮比的內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的變化靈敏度
幾乎相同，實(shí)際壓縮比越小，則點(diǎn)火正時(shí)變化量Ial、 Ia2越小。
該點(diǎn)火正時(shí)的變化量Ial、 Ia2，即，相對于基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)Ig的點(diǎn)火正
時(shí)修正量△ I、與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N相對于目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速No的偏差值(N-N0 ) 的關(guān)系由圖15表示。而且在圖15中，a表示實(shí)際壓縮比最高時(shí)，e表示實(shí) 際壓縮比最低時(shí)，實(shí)際壓縮比按照a、 b、 c、 d、 e的順序逐漸下降。
在圖15所示場合下，同樣可知，在各實(shí)際壓縮比分別為a、 b、 c、 d、 e時(shí)，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N比目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速No高時(shí)，偏差量(N-No)越大，則朝 向滯后角方向的點(diǎn)火正時(shí)修正量厶I越大，在內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N比目標(biāo)怠速轉(zhuǎn) 速No低時(shí)，偏差量(N-N。)的絕對值越大，朝向提前角方向的點(diǎn)火正時(shí)修 正量AI越大，但是實(shí)際壓縮比越低，則越使針對相同的偏差量(N-No) 的點(diǎn)火正時(shí)f^正量△I變小。
即，在該第2實(shí)施例中，越使怠速運(yùn)行時(shí)的實(shí)際壓縮比下降，則點(diǎn)火 正時(shí)的變化量AI與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速從目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速的偏差值(N-No)的比值 越小。如果這樣越使怠速運(yùn)行時(shí)的實(shí)際壓縮比下降則AI/ (N-N。)越小，
的最佳靈敏度。因此，能夠與實(shí)際壓縮比無關(guān)地阻止內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速產(chǎn)生波動， 能夠使內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速迅速地穩(wěn)定于目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速。
而且在本發(fā)明中，也可以使第1實(shí)施例和第2實(shí)施例組合，因此若要 總括地表述本發(fā)明，則在^f吏怠速運(yùn)行時(shí)的實(shí)際壓縮比變更時(shí)，使點(diǎn)火正時(shí) 的變化量與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速從目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速的偏差值的比值或基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)中 的至少之一對應(yīng)于實(shí)際壓縮比變化，從而使得在內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速相對于目標(biāo)怠 速轉(zhuǎn)速偏差相同量時(shí)，基于點(diǎn)火正時(shí)的變化的內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的變化量 與實(shí)際壓縮比無關(guān)地基本一致。
而且在本發(fā)明實(shí)施例中，包括用于對吸入空氣量進(jìn)行控制的吸入空氣 量控制裝置。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速偏離目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速時(shí)，除了點(diǎn)火正時(shí)之外，還 能通過使吸入空氣量變化，從而使得內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速變?yōu)槟繕?biāo)怠速轉(zhuǎn)速。在該 情況下，在圖l所示實(shí)施例中，吸入空氣量控制裝置由設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)吸氣 通路內(nèi)的節(jié)氣門17組成。
圖16顯示怠速轉(zhuǎn)速控制的時(shí)間圖。如圖16所示，怠速運(yùn)行時(shí)，如果 內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速相比目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速No下降，則使節(jié)氣門17的開度增大。在本 發(fā)明實(shí)施例中，如圖17所示，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N比目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速No高時(shí)， 內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N相對目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速No的偏差值(N-No)越大，使朝向關(guān)閉 方向的節(jié)氣門開度修正量A 6進(jìn)一步增大。如果內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N比目標(biāo)怠速 轉(zhuǎn)速No低時(shí)，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N相比目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速No的偏差值(N- No)的絕
對值越大，則使朝向開啟方向的節(jié)氣門開度修正量厶e進(jìn)一步增大。
如果使節(jié)氣門17的開度增大，如圖17所示，則存在時(shí)間滯后地使供 給到燃燒室5內(nèi)的吸入空氣量增大。另一方面，如果內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速比目標(biāo)怠 速轉(zhuǎn)速N。低，則使點(diǎn)火正時(shí)相對于基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)Ig提前。如果點(diǎn)火正時(shí) 相對于基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)Ig提前，則內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩增大，然后如果朝向燃
燒室5內(nèi)供給的空氣量增大，則內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩進(jìn)一步增大，因此，內(nèi) 燃機(jī)轉(zhuǎn)速迅速地復(fù)原到目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速No.
圖18示出用于實(shí)施4艮據(jù)本發(fā)明的怠速轉(zhuǎn)速控制的第1實(shí)施例的例程。 以每一定時(shí)間的中斷實(shí)施該例程。
參考圖18，首先在步驟100判斷是否處于怠速運(yùn)行時(shí)。例如當(dāng)加速踏 板40的i^"量為0且內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速比i殳定轉(zhuǎn)速例如1000rpm 4氐時(shí)、或加速 踏板40的膝發(fā)量為0且車速比設(shè)定速度在例如5km/h以下時(shí)，則斷定處 于怠速運(yùn)行時(shí)。
在處于怠速運(yùn)行時(shí)的時(shí)候，i4/v步驟101，計(jì)算作為目標(biāo)的實(shí)際壓縮 比。然后在步驟102，算出目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速No。然后在步驟103，算出作為 目標(biāo)的節(jié)氣門開度eo。然后在步驟104，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N相對于目標(biāo)怠 速轉(zhuǎn)速No的偏差值(N-N。)，由圖17所示的關(guān)系，計(jì)算節(jié)氣門開度修正 量A6。然后在步驟105,通過使節(jié)氣門開度60和節(jié)氣門開度修正量厶6
相加，獲得最終的節(jié)氣門開度e ( = eo + △ e )，將節(jié)氣門n的開度設(shè) 為該節(jié)氣門開度e。
然后在步驟106,計(jì)算出對應(yīng)于目標(biāo)壓縮比的基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)Ig，然后 在步驟107,根據(jù)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N相對目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速No的偏差值(N-No)， 由圖13所示的關(guān)系，計(jì)算點(diǎn)火正時(shí)修正量AI。接著，在步驟S108，通過 使點(diǎn)火正時(shí)修正量厶I和基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)Ig相加，獲得最終的點(diǎn)火正時(shí)I(= Ig+AI),將點(diǎn)火正時(shí)設(shè)為該點(diǎn)火正時(shí)I。
也使用圖18所示怠速轉(zhuǎn)速控制例程實(shí)施本發(fā)明的第2實(shí)施例。但是 在該場合下，在步驟100 ~步驟105和步驟108中，實(shí)施與第1實(shí)施例相 同的處理，而在步驟106和步驟107中，實(shí)施不同的處理。即，在圖18 所示例程中實(shí)施第2實(shí)施例的場合下，在步驟106,算出不根據(jù)目標(biāo)實(shí)際 壓縮比變化、而僅對應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)冷卻水溫度等變化的基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)Ig。
然后在步驟107，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N相對于目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速No的偏差值 (N-N。)以及目標(biāo)實(shí)際壓縮比，由圖15所示的關(guān)系，計(jì)算點(diǎn)火正時(shí)修正 量AI。然后在步驟108，通過將點(diǎn)火正時(shí)修正量厶I與基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)Ig相
加，算出最終的點(diǎn)火正時(shí)I ( =Ig+AI),將點(diǎn)火正時(shí)"^殳為該點(diǎn)火正時(shí)I。 而且在步驟105中，將與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N相對于目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速N0的偏 差值(N-No)成比例的量設(shè)為節(jié)氣門開度修正量厶6 ,在步驟108中，將 與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速N相對于目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速No的偏差值(N-No )成比例的量設(shè) 為點(diǎn)火正時(shí)修正量AI。即，在步驟105、 108中，實(shí)施P(比例)控制。 然而在步驟105、 108中，替代P控制，也可以實(shí)施PI控制、PD控制或
pro控制。
權(quán)利要求
1. 一種火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的怠速控制裝置，其能夠使實(shí)際壓縮比變化，其中:包括:點(diǎn)火正時(shí)控制裝置，該點(diǎn)火正時(shí)控制裝置，在怠速運(yùn)行時(shí)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速被維持在目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速時(shí)，將點(diǎn)火正時(shí)維持在相應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)而預(yù)先確定的基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速偏離目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速時(shí)，使點(diǎn)火正時(shí)相對于基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)暫時(shí)向提前角側(cè)或滯后角側(cè)變化從而使內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速成為目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速；在使怠速運(yùn)行時(shí)的實(shí)際壓縮比變化時(shí)，使點(diǎn)火正時(shí)的變化量與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速偏離目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速的偏差值的比值或基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)的至少一方對應(yīng)于實(shí)際壓縮比變化，從而使得在內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速相對于目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速偏差相同量時(shí)，基于點(diǎn)火正時(shí)的變化的內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的變化量與實(shí)際壓縮比無關(guān)地基本相同。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的怠速控制裝置，其中， 在使怠速運(yùn)行時(shí)的實(shí)際壓縮比變化時(shí)，使怠速運(yùn)行時(shí)的基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)移動 到能夠獲得相同的內(nèi)燃^L所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的點(diǎn)火正時(shí)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的怠速控制裝置，其中， 越使怠速運(yùn)行時(shí)的實(shí)際壓縮比下降，則怠速運(yùn)行時(shí)的基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)越被設(shè) 為提前角側(cè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的怠速控制裝置，其中， 越使怠速運(yùn)行時(shí)的實(shí)際壓縮比下降，則點(diǎn)火正時(shí)的變化量相對于內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn) 速從目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速的偏差量的比值越小。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的怠速控制裝置，其中， 還具有用于對p及入空氣量進(jìn)行控制的^A^空氣量控制裝置；當(dāng)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速偏離目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速時(shí)，除了使點(diǎn)火正時(shí)變化之外，還使 p及入空氣量變化，從而使內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速成為目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的怠速控制裝置，其中， 上述吸入空氣量控制裝置包^H殳置在內(nèi)燃機(jī)吸氣通路內(nèi)的節(jié)氣門。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的怠速控制裝置，其中， 還包括能夠?qū)M(jìn)氣門的關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行控制的可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)；使進(jìn)氣門的關(guān)閉時(shí)間隨著內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷變低向從吸氣下止點(diǎn)離開方向移 動，直到能夠?qū)Ρ还┙o到燃燒室內(nèi)的吸入空氣量進(jìn)行控制的極限氣門關(guān)閉 時(shí)間；在負(fù)荷高于當(dāng)進(jìn)氣門的關(guān)閉時(shí)間到達(dá)上述極限氣門關(guān)閉時(shí)間時(shí)的內(nèi) 燃機(jī)負(fù)荷的區(qū)域內(nèi)，不受上述節(jié)氣門的影響，通過改變進(jìn)氣門的關(guān)閉時(shí)間， 對供給到燃燒室內(nèi)的pA^空氣量進(jìn)行控制；在負(fù)荷低于當(dāng)進(jìn)氣門的關(guān)閉時(shí) 間到達(dá)上述極限氣門關(guān)閉時(shí)間時(shí)的內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷的區(qū)域內(nèi)，由上述節(jié)氣門對 供給到燃燒室內(nèi)的吸入空氣量進(jìn)行控制。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的怠速控制裝置，其中， 還包括能夠?qū)M(jìn)氣門的關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行控制的可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)和能夠改變 機(jī)械壓縮比的可變壓縮比機(jī)構(gòu)；當(dāng)要使設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)排氣通路內(nèi)的催化劑 溫度升高時(shí)，通過使怠速運(yùn)行時(shí)的枳械壓縮比下降，同時(shí)4吏實(shí)際壓縮比下 降，從而使排氣溫度上升。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的怠速控制裝置，其中， 使上述機(jī)械壓縮比隨著內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷下降而增大到極PIU^械壓縮比。
全文摘要
本發(fā)明提供一種火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的怠速控制裝置。在實(shí)際壓縮比變化時(shí)，適當(dāng)?shù)貙Φ∷俎D(zhuǎn)速進(jìn)行控制。在怠速運(yùn)行時(shí)，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速偏離目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速時(shí)，使點(diǎn)火正時(shí)相對于基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)暫時(shí)變化到提前角側(cè)或滯后角側(cè)，以使內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速成為目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速。在怠速運(yùn)行時(shí)的實(shí)際壓縮比變化時(shí)，使怠速運(yùn)行時(shí)的基準(zhǔn)點(diǎn)火正時(shí)移動到能夠獲得同一內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的點(diǎn)火正時(shí)。
文檔編號F02B5/02GK101382081SQ20081021516
公開日2009年3月11日 申請日期2008年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月6日
發(fā)明者中坂幸博 申請人:豐田自動車株式會社