專利名稱：火花點火式內(nèi)燃機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉 火花點火式內(nèi)燃機。
背景技術(shù)：
本申請申請人在日本特開2007-303423號公報中提出了如下的火花點火式內(nèi)燃機，該火花點火式內(nèi)燃機具備能夠改變機械壓縮比的可變壓縮比機構(gòu)、和能夠改變進氣門的閉門正時的可變閉門正時機構(gòu)，在內(nèi)燃機低負荷運行時，將機械壓縮比設(shè)得比內(nèi)燃機高負荷運行時高并將膨脹比設(shè)為20以上。在該火花點火式內(nèi)燃機中，在內(nèi)燃機低負荷運行時將機械壓縮比(膨脹比)設(shè)為 20以上，并且將進氣門的閉門正時設(shè)為從進氣下死點偏離的正時，由此相對于機械壓縮比而將實際壓縮比維持得較低，抑制了由于實際壓縮比變高引起的爆震發(fā)生，同時實現(xiàn)了極高的熱效率。當(dāng)為了減少向燃燒室內(nèi)吸入的吸入空氣量而使進氣門的閉門正時以從進氣下死點偏離的方式延遲時，一度被吸入到燃燒室內(nèi)的進氣的一部分被上升的活塞擠壓而被返回到內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)。越使進氣門的閉門正時延遲，則向內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)的進氣的返回量越多，另外越使進氣門的閉門正時延遲，則向內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)的進氣的返回強度越強。 在日本特開2007-303423號公報中記載的火花點火式內(nèi)燃機中，有時使進氣門的閉門正時極端地延遲，在這樣的情況下進氣的返回量變得極其多，另外進氣的返回強度變得極其強。在如此進氣的返回多且強的狀況下，特別在內(nèi)燃機冷機啟動時，在氣缸間空燃比 (燃料相對于供給到燃燒室內(nèi)的空氣的比率)產(chǎn)生偏差。S卩，在內(nèi)燃機冷機啟動時，有時從燃料噴射閥噴射的燃料難以霧化(或者氣化，以下“霧化”包括“氣化”)，在混合氣內(nèi)會出現(xiàn)燃料濃度高的部分和燃料濃度低的部分。但是， 若向內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)的混合氣的返回少且弱，則返回的混合氣不會被吸入到其他的氣缸內(nèi)，而是在下一個周期中再次被吸入到該氣缸中。因此，結(jié)果氣缸間的空燃比的偏差鮮少發(fā)生。另一方面，若向內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)的混合氣的返回多且強，則返回來的混合氣的一部分被吸入到相鄰的氣缸等。如上所述在內(nèi)燃機冷機啟動時有時在混合氣內(nèi)出現(xiàn)燃料濃度高的部分和燃料濃度低的部分，在該情況下，若向內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)返回且被吸入到相鄰的氣缸的混合氣為燃料濃度高的部分，則被吸入到該相鄰的氣缸等的混合氣的空燃比比目標空燃比濃，并且被吸入到原來的氣缸的混合氣的空燃比比目標空燃比稀。相反，若向內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)返回且被吸入到相鄰的氣缸的混合氣為燃料濃度低的部分，則被吸入到該相鄰的氣缸的混合氣的空燃比比目標空燃比稀，并且被吸入到原來的氣缸的混合氣的空燃比比目標空燃比濃。因此，在氣缸間會發(fā)生空燃比的偏差。如此，在內(nèi)燃機冷機啟動時，當(dāng)通過延遲進氣門的閉門正時而使向內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)的混合氣的返回多且強時，在氣缸間會發(fā)生空燃比的偏差。

發(fā)明內(nèi)容
于是，鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于，在通過主要改變進氣門的閉門正時來控制吸入空氣量的內(nèi)燃機中，抑制產(chǎn)生在內(nèi)燃機冷機啟動時可能發(fā)生的氣缸間的空燃比的不均。作為用于解決上述課題的手段，本發(fā)明提供在權(quán)利要求的各項中記載的火花點火式內(nèi)燃機。在本發(fā)明的第1方式中，火花點火式內(nèi)燃機具備在進氣下死點以后能夠改變進氣門的閉門正時的可變閉門正時機構(gòu)，通過主要改變進氣門的閉門正時來控制供給到燃燒室內(nèi)的吸入空氣量，在內(nèi)燃機冷機運行時，與內(nèi)燃機暖機運行時相比使進氣門的閉門正時提前。在本發(fā)明的第2方式中，在內(nèi)燃機冷機運行時，進氣系統(tǒng)壁面溫度越低，則越是增大與內(nèi)燃機暖機運行時相比使進氣門的閉門正時提前的程度。在本發(fā)明的第3方式中，在內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)還具備節(jié)氣門，在內(nèi)燃機冷機運行時使進氣門的閉門正時提前了時，減小節(jié)氣門的開度。在本發(fā)明的第4方式中，在內(nèi)燃機冷機運行時，使進氣門的閉門正時提前的程度在內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速低時比轉(zhuǎn)速高時大。在本發(fā)明的第5方式中，在內(nèi)燃機冷機運行時，使進氣門的閉門正時提前的程度在內(nèi)燃機負荷低時比負荷高時大。在本發(fā)明的第6方式中，在內(nèi)燃機冷機運行時，使進氣門的閉門正時提前的程度在供給到該內(nèi)燃機的燃料的氣化率低時比氣化率高時大。在本發(fā)明的第7方式中，還具備能夠改變機械壓縮比的可變壓縮比機構(gòu)，在內(nèi)燃機冷機運行時，與內(nèi)燃機暖機運行時相比減小機械壓縮比。在本發(fā)明的第8方式中，火花點火式內(nèi)燃機具備在進氣下死點以后能夠改變進氣門的閉門正時的可變閉門正時機構(gòu)，通過主要改變進氣門的閉門正時來控制供給到燃燒室內(nèi)的吸入空氣量，進氣門的閉門正時被限制在比遲角保護正時提前的進角側(cè)，內(nèi)燃機冷機運行時的遲角保護正時，與內(nèi)燃機暖機運行時相比被設(shè)定為進角側(cè)的正時。在本發(fā)明的第9方式中，在內(nèi)燃機冷機運行時，進氣系統(tǒng)壁面溫度越低，則與內(nèi)燃機暖機運行時相比越是將遲角保護正時設(shè)定在進角側(cè)。在本發(fā)明的第10方式中，在內(nèi)燃機冷機運行時，遲角保護正時在內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速低時與轉(zhuǎn)速高時相比被設(shè)定在進角側(cè)。在本發(fā)明的第11方式中，在內(nèi)燃機冷機運行時，遲角保護正時在內(nèi)燃機負荷低時與負荷高時相比被設(shè)定在進角側(cè)。在本發(fā)明的第12方式中，在內(nèi)燃機冷機運行時，遲角保護正時在供給到該內(nèi)燃機的燃料的氣化率低時與氣化率高時相比被設(shè)定在進角側(cè)。在本發(fā)明的第13方式中，還具備能夠改變機械壓縮比的可變壓縮比機構(gòu)，在內(nèi)燃機低負荷運行時，與內(nèi)燃機高負荷運行時相比提高機械壓縮比。在本發(fā)明的第14方式中，在內(nèi)燃機低負荷運行時機械壓縮比被設(shè)為最大機械壓縮比。在本發(fā)明的第15方式中，在內(nèi)燃機低負荷運行時膨脹比被設(shè)為20以上。
在本發(fā)明的第16方式中，作為表示所述進氣系統(tǒng)壁面溫度的值而使用內(nèi)燃機冷卻水溫。在本發(fā)明的第17方式中，還具備在內(nèi)燃機進氣通路的至少一部分的周圍使內(nèi)燃機冷卻水流通的冷卻水流通路，在進氣系統(tǒng)壁面溫度比內(nèi)燃機冷卻水溫低時使內(nèi)燃機冷卻水向所述冷卻水流通路流通。在本發(fā)明的第18方式中，即使在進氣系統(tǒng)壁面溫度比內(nèi)燃機冷卻水溫低時，在內(nèi)燃機高負荷運行時也不使內(nèi)燃機冷卻水向所述冷卻水流通路流通。在本發(fā)明的第19方式中，還具備檢測從內(nèi)燃機停止到再啟動的經(jīng)過時間的經(jīng)過時間算出單元，在由經(jīng)過時間算出單元檢測出的所述經(jīng)過時間比預(yù)先確定的時間短時，判斷為內(nèi)燃機再啟動后的內(nèi)燃機處于內(nèi)燃機暖機運行中。以下，根據(jù)附圖和本發(fā)明的優(yōu)選方式的記載，能夠進一步充分理解本發(fā)明。


圖1是火花點火式內(nèi)燃機的整體圖。 圖2是可變壓縮比機構(gòu)的分解立體圖。圖3A和圖3B是圖解地表示的內(nèi)燃機的側(cè)面剖面圖。圖4是表示可變氣門正時機構(gòu)的圖。圖5A和圖5B是表示進氣門以及排氣門的升程量的圖。圖6A 圖6C是用于說明機械壓縮比、實際壓縮比以及膨脹比的圖。圖7是表示理論熱效率與膨脹比的關(guān)系的圖。圖8A和圖8B是用于說明通常周期和超高膨脹比周期的圖。圖9是表示與內(nèi)燃機負荷相應(yīng)的機械壓縮比等的變化的圖。圖IOA和圖IOB是表示混合氣從燃燒室內(nèi)向內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)返回的形態(tài)的圖。圖IlA和圖IlB是用于說明混合氣的返回與氣缸間的內(nèi)燃機空燃比的偏差的關(guān)系的圖。圖12是表示內(nèi)燃機冷卻水溫與進氣門閉門的遲角保護正時的關(guān)系的圖。圖13是表示與內(nèi)燃機負荷相應(yīng)的進氣門7的閉門正時、節(jié)氣門開度、吸入空氣量的各變化的圖。圖14是表示第一實施方式的運行控制的控制程序的流程圖。圖15是表示內(nèi)燃機冷卻水溫與進氣門閉門的遲角保護正時的關(guān)系的圖。圖16A 圖16C是表示內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速、內(nèi)燃機負荷以及重質(zhì)燃料濃度與遲角側(cè)修正量的關(guān)系的圖。圖17是表示與內(nèi)燃機負荷相應(yīng)的進氣門7的閉門正時、節(jié)氣門開度、吸入空氣量的各變化的圖。圖18是表示第二實施方式的運行控制的控制程序的流程圖的一部分。圖19是表示第三實施方式的運行控制的控制程序的流程圖的一部分。圖20是概略地表示第三實施方式的火花點火式內(nèi)燃機的冷卻系統(tǒng)的圖。圖21是與圖1同樣的圖，是表示第三實施方式的火花點火式內(nèi)燃機的側(cè)面剖面圖的圖。圖22是表示內(nèi)燃機冷卻水的循環(huán)控制的控制程序的流程圖。圖23A和圖23B是概略地表示與經(jīng)過時間相應(yīng)的通?？刂婆c冷機時控制的切換的圖。
圖24A和圖24B是表示內(nèi)燃機冷卻水溫與溫度保障時間及溫度上升保障時間的關(guān)系的圖。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。在以下的說明中，對同樣的構(gòu)成要素標記同一參照序號。圖1表示火花點火式內(nèi)燃機的側(cè)面剖面圖。參照圖1，1表示曲軸箱，2表示氣缸體，3表示氣缸蓋，4表示活塞，5表示燃燒室， 6表示配置于燃燒室5的頂面中央部的火花塞，7表示進氣門，8表示進氣口，9表示排氣門， 10表示排氣口。進氣口 8經(jīng)由進氣支管11連結(jié)于氣室12，在各進氣支管11上配置了用于向分別對應(yīng)的進氣口 8內(nèi)噴射燃料的燃料噴射閥13。燃料噴射閥13可以配置在各燃燒室 5內(nèi)來代替安裝在各進氣支管11上。氣室12經(jīng)由進氣管14連結(jié)于空氣濾清器15，在進氣管14內(nèi)配置有由執(zhí)行器16 驅(qū)動的節(jié)氣門17和使用了例如紅外線的吸入空氣量檢測器18。另一方面，排氣口 10經(jīng)由排氣歧管19連接于內(nèi)置了例如三元催化劑的催化劑轉(zhuǎn)換器20，在排氣歧管19內(nèi)配置有空燃比傳感器21。而且，在進氣口 8配置了用于檢測進氣口 8的壁面溫度的壁溫傳感器22。 排氣歧管19與氣室12經(jīng)由再循環(huán)排氣(以下稱為EGR氣)用的EGR通路23相互連結(jié)，在該EGR通路23內(nèi)配置有EGR控制閥24。另外，在EGR通路23周圍配置了用于冷卻在EGR 通路23內(nèi)流動的EGR氣的EGR冷卻裝置25。在圖1所示的內(nèi)燃機中，向EGR冷卻裝置25 內(nèi)導(dǎo)入內(nèi)燃機冷卻水，通過該內(nèi)燃機冷卻水對EGR氣進行冷卻。在以下的說明中，將進氣口 8、進氣支管11、氣室12、進氣管14統(tǒng)合稱為內(nèi)燃機進氣通路。另一方面，在圖1所示的實施方式中，在曲軸箱1與氣缸體2的連結(jié)部設(shè)置有可變壓縮比機構(gòu)A，該可變壓縮比機構(gòu)A能夠通過使曲軸箱1與氣缸體2的氣缸軸線方向的相對位置變化，從而改變活塞4位于壓縮上死點時的燃燒室5的容積，此外設(shè)置有能夠控制進氣門7的閉門正時的可變氣門正時機構(gòu)B。電子控制單元30包括數(shù)字計算機，具備由雙向總線31相互連接的R0M(read only memory,只讀存儲器)32、RAM (random access memory,隨機存取存儲器)33、CPU (micro processor，微處理器)34、輸入端口 35以及輸出端口 36。吸入空氣量檢測器18的輸出信號、空燃比傳感器21的輸出信號以及壁溫傳感器22的輸出信號分別經(jīng)由對應(yīng)的AD變換器 37輸入到輸入端口 35。此外，在加速踏板40上連接有產(chǎn)生與加速踏板40的踏下量L成比例的輸出電壓的負荷傳感器41，負荷傳感器41的輸出電壓經(jīng)由對應(yīng)的AD變換器37輸入到輸入端口 35。而且，在輸入端口 35上還連接有當(dāng)曲軸每旋轉(zhuǎn)例如30°時產(chǎn)生輸出脈沖的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器42。另一方面，輸出端口 36經(jīng)由對應(yīng)的驅(qū)動電路38連接于火花塞6、燃料噴射閥13、節(jié)氣門驅(qū)動用執(zhí)行器16、EGR控制閥23、可變壓縮比機構(gòu)A以及可變氣門正時機構(gòu)B。
圖2示出了圖1所示的可變壓縮比機構(gòu)A的分解立體圖，圖3A和圖3B示出了圖解地表示的內(nèi)燃機的側(cè)面剖面圖。參照圖2，在氣缸體2的兩側(cè)壁的下方形成了彼此存在間隔的多個突出部50，在各突出部50內(nèi)分別形成了截面圓形的凸輪插入孔51。另一方面，在曲軸箱1的上壁面上形成了彼此存在間隔且分別嵌入到對應(yīng)的突出部50之間的多個突出部52，在這些各突出部52內(nèi)也分別形成了截面圓形的凸輪插入孔53。如圖2所示設(shè)置有一對凸輪軸54、55，在各凸輪軸54、55上隔一地固定有以能夠旋轉(zhuǎn)的方式插入到各凸輪插入孔51內(nèi)的圓形凸輪56。這些圓形凸輪56與各凸輪軸54、55 的旋轉(zhuǎn)軸線形成為共軸。另一方面，在各圓形凸輪56之間，延伸有如在圖3A和圖3B中以陰影所示相對于各凸輪軸54、55的旋轉(zhuǎn)軸線而偏心配置的偏心軸57，在該 偏心軸57上以偏心配置、能夠旋轉(zhuǎn)的方式安裝有另外的圓形凸輪58。如圖2所示，這些圓形凸輪58被配置在各圓形凸輪56之間，這些圓形凸輪58以能夠旋轉(zhuǎn)的方式插入到對應(yīng)的各凸輪插入孔53 內(nèi)。從圖3A所示的狀態(tài)來看，若使在各凸輪軸54、55上固定的圓形凸輪56如圖3A中以實線箭頭所示那樣沿彼此相反方向旋轉(zhuǎn)，則偏心軸57向下方中央移動，所以圓形凸輪58 在凸輪插入孔53內(nèi)如圖3A的虛線箭頭所示那樣沿與圓形凸輪56相反方向旋轉(zhuǎn)，如圖3B 所示那樣若偏心軸57移動至下方中央則圓形凸輪58的中心向偏心軸57的下方移動。比較圖3A與圖3B可知，曲軸箱1與氣缸體2的相對位置根據(jù)圓形凸輪56的中心與圓形凸輪58的中心的距離而確定，圓形凸輪56的中心與圓形凸輪58的中心的距離越大，則氣缸體2越遠離曲軸箱1。若氣缸體2遠離曲軸箱1，則活塞4位于壓縮上死點時的燃燒室5的容積增大，因此能夠通過使各凸輪軸54、55旋轉(zhuǎn)，從而改變活塞4位于壓縮上死點時的燃燒室5的容積。如圖2所示那樣，為了使各凸輪軸54、55在彼此相反方向上進行旋轉(zhuǎn)，在驅(qū)動電機 59的旋轉(zhuǎn)軸上分別安裝有螺旋方向相反的一對蝸輪61、62，與這些蝸輪61、62嚙合的齒輪 63、64分別被固定在各凸輪軸54、55的端部。在本實施方式中，能夠通過驅(qū)動驅(qū)動電機59， 從而在較廣范圍內(nèi)改變活塞4位于壓縮上死點時的燃燒室5的容積。從圖1至圖3B示出的可變壓縮比機構(gòu)A表示了一個例子，也能夠采用任意形式的可變壓縮比機構(gòu)。另一方面，圖4示出了針對在圖1中用于驅(qū)動進氣門7的凸輪軸70而設(shè)置的可變氣門正時機構(gòu)B。如圖4所示可變氣門正時機構(gòu)B由凸輪相位變更部Bl和凸輪作用角變更部B2構(gòu)成，所述凸輪相位變更部Bl被安裝在凸輪軸70的一端、用于改變凸輪軸70的凸輪的相位，所述凸輪作用角變更部B2被配置在凸輪軸70與進氣門7的氣門挺柱26之間、將凸輪軸70的凸輪的作用角變更為不同的作用角并將其傳遞至進氣門7。關(guān)于凸輪作用角變更部B2，在圖4中示出了側(cè)面剖面圖和平面圖。首先對可變氣門正時機構(gòu)B的凸輪相位變更部Bl進行說明，該凸輪相位變更部Bl 具備同步輪71，其通過內(nèi)燃機的曲軸經(jīng)由同步帶沿箭頭方向旋轉(zhuǎn)；圓筒狀殼72，其與同步輪71 —起旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)軸73，其與凸輪軸70—起旋轉(zhuǎn)且能夠相對于圓筒狀殼72而相對旋轉(zhuǎn)； 多個區(qū)隔壁74，其從圓筒狀殼72的內(nèi)周面延伸到旋轉(zhuǎn)軸73的外周面；以及葉片75，其在各區(qū)隔壁74之間從旋轉(zhuǎn)軸73的外周面延伸到圓筒狀殼72的內(nèi)周面，在各葉片75的兩側(cè)分別形成有進角用液壓室76和遲角用液壓室77。對各液壓室76、77的工作液的供給控制由工作液供給控制閥78來進行。該工作液供給控制閥78具備分別連結(jié)于各液壓室76、77的液壓口 79、80 ；從液壓泵81吐出的工作液的供給口 82 ；—對排出口 83、84 ；進行各口 79、80、82、83、84間的連通切斷控制的隨動閥85。 在應(yīng)當(dāng)使凸輪軸70的凸輪的相位提前時，在圖4中使隨動閥85向下方移動，從供給口 82供給的工作液經(jīng)由液壓口 79被供給到進角用液壓室76，并且遲角用液壓室77內(nèi)的工作液從排出口 84排出。此時旋轉(zhuǎn)軸73相對于圓筒狀殼72沿箭頭X方向相對旋轉(zhuǎn)。與此相對，在應(yīng)當(dāng)延遲凸輪軸70的凸輪的相位時，在圖4中使隨動閥85向上方移動，從供給口 82供給的工作液經(jīng)由液壓口 80被供給到遲角用液壓室77，并且進角用液壓室 76內(nèi)的工作液從排出口 83排出。此時旋轉(zhuǎn)軸73相對于圓筒狀殼72沿與箭頭X相反的方向相對旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)軸73相對于圓筒狀殼72而相對旋轉(zhuǎn)時，若隨動閥85返回到圖4所示的中立位置，則旋轉(zhuǎn)軸73的相對旋轉(zhuǎn)動作停止，旋轉(zhuǎn)軸73被保持在當(dāng)時的相對旋轉(zhuǎn)位置。因此， 能夠通過凸輪相位變更部Bl將凸輪軸70的凸輪的相位如圖5A所示那樣提前或延遲希望的量。也就是說，能夠通過凸輪相位變更部Bl任意地提前或延遲進氣門7的閉門正時。接下來對可變氣門正時機構(gòu)B的凸輪作用角變更部B2進行說明，該凸輪作用角變更部B2具備控制桿90，其與凸輪軸70平行并列配置、且通過執(zhí)行器91沿軸線方向移動； 中間凸輪94，其與凸輪軸70的凸輪92接合、且以能夠滑動的方式與在控制桿90上形成的沿軸線方向延伸的花鍵93配合；以及搖動凸輪96，其為了驅(qū)動進氣門7而與氣門挺柱26接合、且以能夠滑動的方式與在控制桿90上形成的螺旋狀地延伸的花鍵95配合，在搖動凸輪 96上形成有凸輪97。若凸輪軸70旋轉(zhuǎn)，則通過凸輪92使中間凸輪94通常搖動一定的角度，此時搖動凸輪96也搖動一定的角度。另一方面，中間凸輪94和搖動凸輪96以在控制桿90的軸線方向上不能移動的方式被支持，因此在控制桿90通過執(zhí)行器91沿軸線方向移動時，搖動凸輪96相對于中間凸輪94而相對旋轉(zhuǎn)。根據(jù)中間凸輪94與搖動凸輪96的相對旋轉(zhuǎn)位置關(guān)系，在凸輪軸70的凸輪92開始與中間凸輪94接合時搖動凸輪96的凸輪97開始與氣門挺柱26接合的情況下，如圖5B 中a所示那樣進氣門7的開門期間和升程變?yōu)樽畲蟆Ｅc此相對，若通過執(zhí)行器91使搖動凸輪96相對于中間凸輪94沿圖4的箭頭Y方向相對旋轉(zhuǎn)，則凸輪軸70的凸輪92與中間凸輪94接合之后，經(jīng)過不久搖動凸輪96的凸輪97與氣門挺柱26接合。在該情況下，如圖5B 中b所示那樣進氣門7的開門期間和升程量變得比a小。若搖動凸輪96相對于中間凸輪94進一步沿圖4的箭頭Y方向相對旋轉(zhuǎn)，則如圖 5B中c所示那樣進氣門7的開門期間和升程量進一步變小。也就是說，能夠通過由執(zhí)行器 91改變中間凸輪94與搖動凸輪96的相對旋轉(zhuǎn)位置，從而任意地改變進氣門7的開門期間 (作用角)。但是，在該情況下，進氣門7的開門期間變得越短，則進氣門7的升程量變得越小。如此，能夠通過凸輪相位變更部Bl任意地改變進氣門7的閉門正時，能夠通過凸輪作用角變更部B2任意地改變進氣門7的閉門期間，所以能夠通過凸輪相位變更部Bl和凸輪作用角變更部B2這雙方、即通過可變氣門正時機構(gòu)B任意地改變進氣門7的開門正時和開門期間、即進氣門7的開門正時和閉門正時。
圖1和圖4所示的可變氣門正時機構(gòu)B表示一個例子，也能夠采用圖1和圖4所示例以外的各種形式的可變氣門正時機構(gòu)。特別地，在本發(fā)明的實施方式中，只要是能夠改變進氣門7的閉門正時的可變閉門正時機構(gòu)，可以使用任何形式的機構(gòu)。此外，也可以相對于排氣門9設(shè)置與進氣門7的可變氣門正時機構(gòu)B同樣的可變氣門正時機構(gòu)。接下來參照圖6A 圖6C對本申請中使用的用語的意思進行說明。在圖6A 圖 6C中為了說明而示出了燃燒室容積為50ml、活塞的行程容積為500ml的發(fā)動機，在這些圖 6A 圖6C中，所謂燃燒室容積表示活塞位于壓縮上死點時的燃燒室的容積。圖6A對機械壓縮比進行說明。機械壓縮比是僅根據(jù)壓縮行程時的活塞的行程容積和燃燒室容積而機械地確定的值，該機械壓縮比由(燃燒室容積+行程容積)/燃燒室容積來表示。在圖6A所示例中該機械壓縮比為(50ml+500ml )/50ml = 11。圖6B對實際壓縮比進行說明。該實際壓縮比是根據(jù)從實際地開始壓縮作用時到活塞到達上死點為止的實際的活塞行程容積和燃燒室容積而確定的值，該實際壓縮比由 (燃燒室容積+實際的行程容積)/燃燒室容積來表示。也就是說，如圖6B所示那樣在壓縮行程中即使活塞開始上升但在進氣門開啟的期間并不進行壓縮作用，而是從進氣門關(guān)閉時起開始實際的壓縮作用。因此，實際壓縮比使用實際的行程容積如上述那樣來表示。在圖 6B所 示例中該實際壓縮比為(50ml+450ml)/50ml = 10。圖6C對膨脹比進行說明。膨脹比是根據(jù)膨脹行程時的活塞的行程容積和燃燒室容積而確定的值，該膨脹比由(燃燒室容積+行程容積)/燃燒室容積來表示。在圖6C所示例中該膨脹比為(50ml+500ml)/50ml = 11。接下來參照圖7、圖8A以及圖8B對本發(fā)明中最基本的特征進行說明。圖7示出了理論熱效率與膨脹比的關(guān)系，圖8A和圖8B示出了本發(fā)明中與負荷相應(yīng)分開使用的通常周期與超高膨脹比周期的比較。圖8A示出了進氣門在下死點附近關(guān)閉、大體從壓縮下死點附近由活塞開始壓縮作用的情況的通常周期。在該圖8A所示例中，也與圖6A 圖6C所示例同樣，燃燒室容積設(shè)為50ml、活塞的行程容積設(shè)為500ml。從圖8A可知，在通常周期中機械壓縮比為 (50ml+500ml)/50ml = 11，實際壓縮比也約為 11，膨脹比也為(50ml+500ml)/50ml = 11。也就是說，在通常的內(nèi)燃機中機械壓縮比、實際壓縮比、和膨脹比大致相等。圖7中的實線示出了在實際壓縮比與膨脹比大致相等的情況下的、即通常周期中的理論熱效率的變化?？芍谠撉闆r下，膨脹比變得越大，即實際壓縮比變得越高，則理論熱效率變得越高。因此，在通常周期中為了提高理論熱效率，提高實際壓縮比即可。然而， 由于在內(nèi)燃機高負荷運行時的爆震產(chǎn)生的制約，實際壓縮比最大只能提高至12左右，這樣在通常周期中不能充分地提高理論熱效率。另一方面，對嚴密地區(qū)分機械壓縮比和實際壓縮比來提高理論熱效率的情況進行研究，發(fā)現(xiàn)理論熱效率由膨脹比支配，實際壓縮比幾乎不對理論熱效率產(chǎn)生影響。也就是說，若提高實際壓縮比，則雖然爆發(fā)力提高，但為了壓縮需要較大的能量，這樣即使提高實際壓縮比，理論熱效率也幾乎不能提高。與此相對，若增大膨脹比，則在膨脹行程時對活塞按壓力作用的期間變長，這樣活塞向曲軸提供旋轉(zhuǎn)力的期間變長。因此，若膨脹比越來越大，則理論熱效率變高。圖7的虛線ε = 10示出了在將實際壓縮比固定為10的狀態(tài)下提高了膨脹比的情況下的理論熱效率。如此可知在將實際壓縮比維持在較低值的狀態(tài)下提高了膨脹比時的理論熱效率的上升量、與在如圖7的實線所示使實際壓縮比和膨脹比都增大的情況下的理論熱效率的上升量沒有大的差別。如此，若實際壓縮比被維持在較低值，則不會發(fā)生爆震，因此，若在將實際壓縮比維持在較低值的狀態(tài)下提高膨脹比，則能夠阻止爆震的發(fā)生且大幅地提高理論熱效率。圖 8B示出了使用可變壓縮比機構(gòu)A和可變氣門正時機構(gòu)B，將實際壓縮比維持在較低值且提高膨脹比的情況的一例。
參照圖8B，在該例中通過可變壓縮比機構(gòu)A使燃燒室容積從50ml減少至20ml。 另一方面，通過可變氣門正時機構(gòu)B使實際的活塞行程容積從500ml變?yōu)?00ml，延遲進氣門的閉門正時。其結(jié)果，在該例中實際壓縮比變?yōu)?20ml+200ml)/20ml = 11，膨脹比變?yōu)?(20ml+500ml)/20ml = 26。在圖8A所示的通常周期中如上所述實際壓縮比約為11、膨脹比為11，與該情況相比，可知在圖8B所示的情況下僅膨脹比被提高至26。因此，將圖8B所示的周期稱為超高膨脹比周期。如前所述那樣一般而言，在內(nèi)燃機中內(nèi)燃機負荷越低則熱效率越惡化，因此為了提高車輛行駛時的熱效率，即為了提高燃料經(jīng)濟性，需要提高內(nèi)燃機低負荷運行時的熱效率。另一方面，在圖8B所示的超高膨脹比周期中，為了減小壓縮行程時的實際的活塞行程容積，能夠吸入到燃燒室5內(nèi)的吸入空氣量變少，因此該超高膨脹比周期只能在內(nèi)燃機負荷較低時采用。因此，在本發(fā)明中在內(nèi)燃機低負荷運行時設(shè)為圖8B所示的超高膨脹比周期，在內(nèi)燃機高負荷運行時設(shè)為圖8A所示的通常周期。接下來參照圖9對運行控制整體進行說明。在圖9中示出了與內(nèi)燃機負荷相應(yīng)的機械壓縮比、膨脹比、進氣門7的閉門正時、 實際壓縮比、吸入空氣量、節(jié)氣門17的開度以及吸排氣損失(泵送損失)的各變化。在本發(fā)明的實施方式中，為了通過催化轉(zhuǎn)換器20內(nèi)的三元催化劑同時降低排氣氣體中的未燃HC、 CO以及NOx，通常燃燒室5內(nèi)的平均空燃比基于空燃比傳感器21的輸出信號被反饋控制為理論空燃比。如上所述在內(nèi)燃機高負荷運行時執(zhí)行圖8A所示的通常周期。因此，如圖9所示那樣此時機械壓縮比被設(shè)得較低，因此膨脹比較低，進氣門7的閉門正時被提早。此外，此時吸入空氣量多，此時節(jié)氣門17的開度被保持在全開或大致全開，因此吸排氣損失變?yōu)榱?。另一方面，如圖9所示那樣若內(nèi)燃機負荷變低，則與此相伴為了減少吸入空氣量而延遲進氣門7的閉門正時。另外，此時為了將實際壓縮比保持為大致一定，如圖9所示那樣隨著內(nèi)燃機負荷變低，增大機械壓縮比，因此隨著內(nèi)燃機負荷變低，也增大膨脹比。此時節(jié)氣門17也被保持在全開或大致全開狀態(tài)，因此供給到燃燒室5內(nèi)的吸入空氣量不依賴于節(jié)氣門17，而是通過改變進氣門7的閉門正時來控制。此時吸排氣損失也變?yōu)榱?。如此在?nèi)燃機負荷從內(nèi)燃機高負荷運行狀態(tài)變低時基于實際壓縮比大致一定，隨著吸入空氣量減少機械壓縮比增大。即，與吸入空氣量的減少成比例地，活塞4到達壓縮上死點時的燃燒室5的容積減少。因此活塞4到達了壓縮上死點時的燃燒室5的容積與吸入空氣量成比例地變化。此時燃燒室5內(nèi)的空燃比變?yōu)槔碚摽杖急?，所以活?到達了壓縮上死點時的燃燒室5的容積與燃料量成比例地變化。若內(nèi)燃機負荷進一步變低，則機械壓縮比進一步增大，在機械壓縮比達到了燃燒室5的構(gòu)造上界限的界限機械壓縮比時，在與機械壓縮比達到了界限機械壓縮比時的內(nèi)燃機負荷L1相比負荷較低的區(qū)域中，機械壓縮比被保持為界限機械壓縮比。因此，在內(nèi)燃機低負荷運行時機械壓縮比變得最大，膨脹比也變得最大。換言之，在本發(fā)明中，在內(nèi)燃機低負荷運行時為了得到最大的膨脹比，將機械壓縮比設(shè)為最大。此外，此時實際壓縮比被維持為與內(nèi)燃機中高負荷運行時大致相同的實際壓縮比。 另一方面，如圖9所示那樣，進氣門7的閉門正時隨著內(nèi)燃機負荷變低而被延遲至能夠控制供給到燃燒室5內(nèi)的吸入空氣量的界限閉門正時，在與進氣門7的閉門正時達到了界限閉門正時時的內(nèi)燃機負荷L2相比負荷較低的區(qū)域中，進氣門7的閉門正時被保持在界限閉門正時。若進氣門7的閉門正時被保持在界限閉門正時，則已經(jīng)不能通過進氣門7 的閉門正時的變化來控制吸入空氣量，因此需要通過某種其他方法來控制吸入空氣量。在圖9所示的實施方式中，此時，即在與進氣門7的閉門正時達到了界限閉門正時時的內(nèi)燃機負荷L2相比負荷較低的區(qū)域中，由節(jié)氣門17控制供給到燃燒室5內(nèi)的吸入空氣量。但是，若由節(jié)氣門17進行吸入空氣量的控制，則如圖9所示那樣吸排氣損失增大。為了不發(fā)生這樣的吸排氣損失，在與進氣門7的閉門正時達到了界限閉門正時時的內(nèi)燃機負荷L2相比負荷較低的區(qū)域中，也能夠在將節(jié)氣門17保持為全開或大致全開的狀態(tài)下內(nèi)燃機負荷越低則越增大空燃比。此時優(yōu)選將燃料噴射閥13配置在燃燒室5內(nèi)并使得成層燃燒。如圖9所示那樣在內(nèi)燃機低負荷運行時不管內(nèi)燃機負荷如何都將實際壓縮比保持為大致一定。此時的實際壓縮比相對于內(nèi)燃機中高負荷運行時的實際壓縮比而被設(shè)為大致士 10%的范圍內(nèi)，優(yōu)選被設(shè)為士 5%的范圍內(nèi)。此外，在本發(fā)明的實施方式中，內(nèi)燃機低速旋轉(zhuǎn)時實際壓縮比被設(shè)為大致10士 1，即9到11之間。但是，當(dāng)內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速變高時，因為燃燒室5內(nèi)的混合氣發(fā)生混亂而不容易發(fā)生爆震，因此在本發(fā)明的實施方式中，內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速越高，則實際壓縮比越高。另一方面，如上所述在圖8B所示的超高膨脹比周期中膨脹比被設(shè)為26。該膨脹比越高越好，但從圖7可知相對于實際上能夠使用的下限壓縮比ε =5，只要為20以上就能夠得到相當(dāng)高的理論熱效率。因此，在本發(fā)明中以使膨脹比變?yōu)?0以上的方式形成可變壓縮比機構(gòu)A。此外，在圖9所示例中，機械壓縮比根據(jù)內(nèi)燃機負荷而連續(xù)地變化。但是，機械壓縮比也能夠根據(jù)內(nèi)燃機負荷而階段性地變化。在進氣下死點以后控制進氣門的閉門正時的情況下，若使進氣門的閉門正時延遲，則一度被吸入到燃燒室5內(nèi)的混合氣的一部分會從燃燒室5內(nèi)向內(nèi)燃機進氣通路返回。 艮口，如圖IOA那樣，在進氣行程中、即活塞4下降時開啟了進氣門7的情況下，伴隨活塞4的下降，進氣被吸入燃燒室5內(nèi)。另一方面，如圖IOB所示那樣，在壓縮行程中、即活塞4上升時關(guān)閉了進氣門7的情況下，伴隨活塞4的上升，被吸入到燃燒室5內(nèi)的混合氣的一部分從燃燒室5內(nèi)向內(nèi)燃機進氣通路返回。在活塞4的上升中開啟進氣門7的期間越長、即進氣門7的閉門正時越延遲，則向內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)的混合氣的返回量越多。另外，若進氣門7閉門時的活塞4的上升速度快、即進氣門7的閉門正時較遲，則向內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)的混合氣的返回強度變強。特別地，如上所述在內(nèi)燃機低負荷運行時執(zhí)行了超高膨脹比周期的情況下，進氣門7的閉門正時被延遲至由于進氣門7的閉門正時的變化而無法控制吸入空氣量的界限閉門正時。因此，在活塞4的上升中開啟了進氣門7的期間變得極其長，由此從燃燒室5內(nèi)向內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)的混合氣的返回變得極其多且強。如此，當(dāng)從燃燒室5內(nèi)向內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)的混合氣的返回多且強時，在內(nèi)燃機冷機啟動時，在氣缸間以及周期間空燃比會發(fā)生偏差。以下參照圖IlA和圖IlB對其理由進行說明。當(dāng)從燃燒室5內(nèi)向內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)的混合氣的返回多且強時，混合氣的一部分被返回至氣室12 (即進氣支管11的集合部)。在該情況下，返回至氣室12的混合氣的一部分不是被吸入原來的氣缸內(nèi)，而是被吸入例如與原來的氣缸相鄰的氣缸和/或在混合氣被返回至氣室12內(nèi)時變?yōu)榱诉M氣行程中的氣缸內(nèi)。
在此，在內(nèi)燃機暖機運行時(即，不是內(nèi)燃機冷機啟動時的運行時)，因為進氣口 8、進氣支管11以及氣室12等的進氣系統(tǒng)的壁面(以下稱為“進氣系統(tǒng)壁面)以及燃燒室 5的壁面等的溫度高，所以從燃料噴射閥13噴射的燃料容易霧化。因此，吸入到燃燒室5內(nèi)的混合氣，其燃料與空氣混合得大致均勻。因此，如圖IlA所示那樣，例如該混合氣經(jīng)由進氣支管Ila被返回到氣室12，即使該混合氣被吸入與連通于該進氣支管Ila的氣缸5a不同的氣缸(例如與進氣支管lib連通的氣缸5b)內(nèi)，吸入到該氣缸5b的混合氣的空燃比也不會較大地偏離目標空燃比。因此，在進氣門7關(guān)閉時吸入到燃燒室5內(nèi)的混合氣的空燃比 (以下稱為“內(nèi)燃機空燃比”)在氣缸間不容易發(fā)生不均。另外，因為混合氣均勻，所以在混合氣被返回且在進氣口 8和/或進氣支管11內(nèi)流動的期間附著于進氣口 8和/或進氣支管11的壁面的燃料的量在周期間大致均勻。因此，在各周期附著于這些壁面的燃料的量大致一定，由此內(nèi)燃機空燃比在周期間不容易發(fā)生不均。另一方面，在內(nèi)燃機冷機啟動時，因為進氣系統(tǒng)壁面以及燃燒室5的壁面等的溫度低，所以從燃料噴射閥13噴射的燃料不容易霧化。因此，吸入到燃燒室5內(nèi)的混合氣，其燃料與空氣沒有混合得均勻，會在混合氣中殘留有液滴狀的燃料，存在燃料濃度高的部分M 和燃料濃度低的部分N。因此，如圖IlB所示那樣，若經(jīng)由進氣支管Ila返回到氣室12、并被吸入與連通于進氣支管1 Ia的氣缸5a不同的氣缸(例如與進氣支管1 Ib連通的氣缸5b)的混合氣為燃料濃度高的部分M，則吸入該氣缸5b的混合氣的空燃比變得比目標空燃比濃， 并且在下一個周期被吸入氣缸5a內(nèi)的混合氣的空燃比變得比目標空燃比稀。相反，若經(jīng)由進氣支管Ila返回到氣室12、并被吸入氣缸5b的混合氣為燃料濃度低的部分N，則吸入該氣缸5b的混合氣的空燃比變得比目標空燃比稀，并且在下一個周期被吸入氣缸5a的混合氣的空燃比變得比目標空燃比濃。因此，內(nèi)燃機空燃比在氣缸間會發(fā)生不均。另外，因為在混合氣中殘留有液滴狀的燃料并且燃料濃度高的部分不均勻地存在，所以在混合氣被返回并在進氣口 8和/或進氣支管11內(nèi)流動的期間附著于進氣口 8和 /或進氣支管11的壁面的燃料的量在周期間并不均勻。因此，在各周期附著于這些壁面的燃料的量不為一定，由此內(nèi)燃機空燃比在周期間會發(fā)生不均。若如此內(nèi)燃機空燃比在氣缸間以及周期間發(fā)生不均，則會導(dǎo)致混合氣的燃燒惡化、燃料經(jīng)濟性的惡化。于是，在本發(fā)明的實施方式中，為了抑制內(nèi)燃機冷機啟動時的內(nèi)燃機空燃比的氣缸間以及周期間不均，在內(nèi)燃機冷機運行時(特別是內(nèi)燃機冷機啟動時。以下以內(nèi)燃機冷機啟動時為例進行說明)，與內(nèi)燃機暖機運行時相比，將進氣門閉門的遲角保護正時變更為進角側(cè)(提前側(cè))的正時。圖12是表示本實施方式的進氣系統(tǒng)壁面溫度與進氣門閉門的遲角保護正時的關(guān)系的圖。在此，遲角保護正時是指進氣門7的閉門正時的遲角側(cè)(延遲側(cè))界限值，由此能夠改變進氣門的閉門正時的范圍被限制在比遲角保護正時提前的進角側(cè)。在內(nèi)燃機暖機運行時的內(nèi)燃機低負荷運行區(qū)域中遲角保護正時被設(shè)為界限閉門正時。從圖12可知，在本實施方式中，進氣系統(tǒng)壁面溫度越低，則越將進氣門閉門的遲角保護正時設(shè)定在進角側(cè)。換言之，在內(nèi)燃機冷機啟動時相對于內(nèi)燃機暖機運行時，進氣系統(tǒng)壁面溫度越低，則使進氣門閉門的遲角保護正時提前的程度被設(shè)得越大。特別地，在進氣系統(tǒng)壁面溫度最低的區(qū)域中，進氣門閉門的遲角保護正時被設(shè)為一度被吸入燃燒室5內(nèi)后而返回內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)的進氣不會回到氣室12這樣的正時。通過如此設(shè)定進氣門閉門的遲角保護正時，在內(nèi)燃機冷機啟動時，特別是在內(nèi)燃機低負荷運行區(qū)域中，與內(nèi)燃機暖機運行時相比，使進氣門7的閉門正時提前。圖13表示內(nèi)燃機負荷較低區(qū)域中的與內(nèi)燃機負荷相應(yīng)的進氣門7的閉門正時、節(jié)氣門17的開度、吸入空氣量的各變化。圖13中的實線A表示內(nèi)燃機冷機啟動時進氣系統(tǒng)壁面溫度低時的各變化，一點劃線B表示內(nèi)燃機冷機啟動時進氣系統(tǒng)壁面溫度為中程度時的各變化，實線C表示暖機完成時(即內(nèi)燃機暖機運行時)的各變化。如圖12所示那樣，在進氣系統(tǒng)壁面溫度低的情況下，進氣門的遲角保護正時被設(shè)定在進角側(cè)。因此，進氣門7的閉門正時不是被設(shè)為比該遲角保護正時延遲的遲角側(cè)的正時，其結(jié)果，如圖13中實線A所示那樣，在內(nèi)燃機低負荷運行區(qū)域中進氣門7的閉門正時被設(shè)定為比內(nèi)燃機暖機運行時(圖13中的虛線C)提前的進角側(cè)的正時。若如此進氣門7的閉門正時在內(nèi)燃機低負荷運行區(qū)域中與內(nèi)燃機暖機運行時相比被設(shè)定為進角側(cè)的正時，則與該進角量(提前量)相應(yīng)地減小節(jié)氣門開度。其結(jié)果，吸入空氣量即使在內(nèi)燃機冷機啟動時也被設(shè)為與內(nèi)燃機暖機運行時大致相同的量。反過來說， 節(jié)氣門開度根據(jù)進氣門7的閉門正時的進角量而減小，以使得吸入空氣量即使在內(nèi)燃機冷機啟動時也變?yōu)榕c內(nèi)燃機暖機運行時相同的量。另外，若進氣系統(tǒng)壁面溫度變高，則如圖12所示那樣，進氣門閉門的遲角保護正時被變更到遲角側(cè)。因此，在進氣系統(tǒng)壁面溫度為中程度時，進氣門7的閉門正時如圖13 中一點劃線B所示那樣，被設(shè)為比進氣系統(tǒng)壁面溫度最低時(圖中的實線A)延遲的遲角側(cè)的正時。在本實施方式中，機械壓縮比如圖9所示根據(jù)吸入空氣量而變化。因此，如果內(nèi)燃機負荷相同、即吸入空氣量相同，則機械壓縮比不管進氣系統(tǒng)壁面溫度如何都被維持為大
致一定。根據(jù)本實施方式，如此在內(nèi)燃機冷機啟動時進氣系統(tǒng)壁面溫度越低，則越使進氣門7的閉門正時提前，因此從燃料噴射閥13噴射的燃料越不容易霧化、即越容易由于從燃燒室5內(nèi)向內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)的混合氣的返回而發(fā)生氣缸間和/或周期間的內(nèi)燃機空燃比的不均，則進氣門7的閉門正時越被提前，與此相伴從燃燒室5內(nèi)向內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)的返回變少且變?nèi)酢Ｓ纱?，?nèi)燃機冷機啟動時的氣缸間和/或周期間的內(nèi)燃機空燃比的不均得以抑制，其結(jié)果，混合氣的燃燒惡化和/或燃料經(jīng)濟性的惡化得以抑制。在上述實施方式中，根據(jù)由壁溫傳感器22檢測到的進氣系統(tǒng)壁面溫度來設(shè)定進氣門7的閉門正時。然而，也可以不利用壁溫傳感器22而基于內(nèi)燃機冷卻水溫等來推定進氣系統(tǒng)壁面 溫度，基于該推定值來設(shè)定進氣門7的閉門正時?；蛘撸部梢宰鳛楸硎具M氣系統(tǒng)壁面溫度的參數(shù)而使用內(nèi)燃機冷卻水溫，根據(jù)內(nèi)燃機冷卻水溫自身來設(shè)定進氣門7的閉門正時。另外，也可以不僅根據(jù)進氣系統(tǒng)壁面溫度，還根據(jù)與從燃料噴射閥13噴射的燃料的霧化特性相應(yīng)變化的其他的參數(shù)來設(shè)定進氣門7的閉門正時。另外，在上述實施方式中，吸入空氣量不管進氣系統(tǒng)壁面溫度如何都被設(shè)為一定， 但吸入空氣量沒有必要是一定的，也可以在例如為了實現(xiàn)內(nèi)燃機本身和/或催化劑的升溫而在內(nèi)燃機冷機啟動時增加燃料供給量時，調(diào)整節(jié)氣門以使吸入空氣量也增大。在該情況下，伴隨吸入空氣量的增大，機械壓縮比變小。圖14是表示本發(fā)明的第一實施方式的運行控制的控制程序的流程圖。如圖14所示，首先在步驟Sll中，基于負荷傳感器41以及曲軸轉(zhuǎn)角傳感器42的輸出來分別檢測內(nèi)燃機負荷L以及內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速Ne。接著，在步驟S12中，基于檢測進氣系統(tǒng)壁面溫度的壁溫傳感器22的輸出來檢測進氣系統(tǒng)壁面溫度Ts。在步驟S13中，判定在步驟S12中檢測出的進氣系統(tǒng)壁面溫度Ts是否低于暖機判定溫度Tsl。暖機判定溫度Tsl為在內(nèi)燃機的暖機完成時能夠得到的進氣系統(tǒng)壁面的最低溫度。在內(nèi)燃機冷機啟動時，在步驟S13中判定為進氣系統(tǒng)壁面溫度Ts低于暖機判定溫度Tsl，進入步驟S14。在步驟S14中，基于在步驟Sll中檢測出的內(nèi)燃機負荷L、內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速Ne等，使用映射圖(map)等算出進氣門7的目標閉門正時tivc。接著，在步驟S15中，基于在步驟S12 中檢測出的進氣系統(tǒng)壁面溫度Ts，使用圖12所示的映射圖等來算出進氣門閉門的遲角保護正時give。在步驟S16中，判定在步驟S14中算出的進氣門7的目標閉門正時tivc與在步驟S15中算出的進氣門閉門的遲角保護正時give相比是否在遲角側(cè)。在步驟S16中判定為進氣門7的目標閉門正時tivc與進氣門閉門的遲角保護正時give相同或者進氣門7的目標閉門正時tivc與進氣門閉門的遲角保護正時give相比處于進角側(cè)的情況下，跳過步驟S17。另一方面，在步驟S16中判定為進氣門7的目標閉門正時tivc與進氣門閉門的遲角保護正時give相比處于遲角側(cè)的情況下，進入步驟S17。在步驟S17中，目標閉門正時tivc被設(shè)為進氣門閉門的遲角保護正時give，進入步驟S18。在步驟S18中，基于在步驟Sll中檢測出的內(nèi)燃機負荷L以及在步驟S14或S17中算出的進氣門7的閉門正時tivc來算出目標節(jié)氣門開度，并且基于內(nèi)燃機負荷L來算出目標機械壓縮比。接著，在步驟S19中，控制可變氣門正時機構(gòu)B、節(jié)氣門17、可變壓縮比機構(gòu)A，使其變?yōu)樵诓襟ES14或S17中算出的進氣門7的目標閉門正時、在步驟S18中算出的目標節(jié)氣門開度、目標機械壓縮比。然后，當(dāng)內(nèi)燃機的暖機結(jié)束時，在步驟S13中判定為進氣系統(tǒng)壁面溫度Ts為暖機判定溫度Tsl以上，進入步驟S20。在步驟S20中進行通常的控制。接下來，對本發(fā)明的第二實施方式進行說明。第二實施方式的火花點火式內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)基本上與第一實施方式的火花點火式內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)同樣。但是，相對于第一實施方式中在內(nèi)燃機冷機啟動時僅根據(jù)進氣系統(tǒng)壁面溫度來改變進氣門閉門的遲角保護正時，在第二實施方式中，除了進氣系統(tǒng)壁面溫度以外還根據(jù)內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速、內(nèi)燃機負荷以及燃料性狀來改變內(nèi)燃機冷機啟動時的進氣門的閉門正時。以下，參照圖15以及圖16A 圖16C，對與內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速、內(nèi)燃機負荷以及燃料性狀相應(yīng)的進氣門閉門正時的變更進行說明。圖15是與圖12同樣的圖。圖中的實線E表示內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速低且內(nèi)燃機負荷低時的進氣系統(tǒng)壁面溫度與進氣門閉門的遲角保護正時的關(guān)系，圖中的虛線F表示內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速高且內(nèi)燃機負荷低時的進氣系統(tǒng)壁面溫度與進氣門閉門的遲角保護正時的關(guān)系，圖中的一點劃線G表示內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速低且內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速高時的進氣系統(tǒng)壁面溫度與進氣門閉門的遲角保護正時的關(guān)系，圖中的二點劃線H表示燃料中的重質(zhì)燃料的比例高時的進氣系統(tǒng)壁面溫度與進氣門閉門的遲角保護正時的關(guān)系。另外，圖16A 圖16C表示內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速、內(nèi)燃機負荷以及重質(zhì)燃料濃度與遲角側(cè)修正量的關(guān)系。從圖15可知，在本實施方式中，在內(nèi)燃機冷機啟動時，與第一實施方式同樣，進氣系統(tǒng)壁面溫度越低，則越是將進氣門閉門的遲角保護正時設(shè)定在進角側(cè)。而且，在本實施方式中，在內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速高時(虛線F)與內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速低時(實線E)相比，進氣門閉門的遲角保護正時被修正到遲角側(cè)。如圖16A所示，內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速越高則此時的遲角保護正時的遲角側(cè)修正量越大。因此，進氣門閉門的遲角保護正時在內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速低時與轉(zhuǎn)速高時相比被設(shè)定在進角側(cè)。遲角保護正時的遲角側(cè)修正量被設(shè)為如下修正量即使進氣門閉門的遲角保護正時被修正到遲角側(cè)，最終的遲角保護正時也變?yōu)楸冉缦揲]門正時提前的進角側(cè)的正時。如此，隨著內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速變低而將進氣門閉門的遲角保護正時設(shè)定在進角側(cè)，由此在內(nèi)燃機低負荷運行區(qū)域中進氣門7的閉門正時隨著內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速變得而提前。即，在內(nèi)燃機低負荷運行區(qū)域中，若沒有進氣門閉門的遲角保護正時，則進氣門7的閉門正時被設(shè)為界限閉門正時。然而，在內(nèi)燃機冷機啟動時進氣門7的閉門正時由比界限閉門正時提前的進角側(cè)的遲角保護正時而被保護，因此在內(nèi)燃機低負荷運行區(qū)域中進氣門7的閉門正時被設(shè)為遲角保護正時。進氣門閉門的遲角保護正時如上所述隨著內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速變低而被設(shè)定在進角側(cè)。其結(jié)果，在內(nèi)燃機冷機啟動時，在內(nèi)燃機低負荷運行區(qū)域中隨著內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速變低， 進氣門7的閉門正時變得提前。在此，進氣口 8、進氣門7、活塞4等的形狀變?yōu)槿菀资惯M氣從內(nèi)燃機進氣通路流入燃燒室5內(nèi)的形狀。反過來說，它們的形狀不會變?yōu)槿菀资惯M氣從燃燒室5向內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)流出的形狀。因此，進氣從燃燒室5向內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)流出時的流路阻抗比進氣從內(nèi)燃機進氣通路向燃燒室5內(nèi)流入時的流路阻抗大。該進氣流入時的流路阻抗與進氣流出時的流路阻抗的差在進氣的流速越高時、即在內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速高時越大。因此，內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速越高，則燃燒室5內(nèi)的進氣越不容易向內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)流出，一度被吸入燃燒室5內(nèi)的混合氣變得不容易從燃燒室5內(nèi)向內(nèi)燃機進氣通路返回。換言之，內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速越高，則對由于使進氣門7的閉門正時延遲而引起的進氣的返回的影響越小。在本實施方式中，隨著內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速變低，進氣門閉門的遲角保護正時被設(shè)定在進角側(cè)，特別在內(nèi)燃機低負荷運行區(qū)域中隨著內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速變低，進氣門的閉門正時變得提前， 因此內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速變低而對進氣的返回的影響越大，則進氣門的閉門正時越變得提前。由此， 能夠抑制由于進氣的返回引起的混合氣的燃燒惡化和/或燃料經(jīng)濟性的惡化，同時能夠?qū)?nèi)燃機的熱效率維持得較高。另外，在本實施方式中，在內(nèi)燃機負荷高時(圖15的一點劃線G)與內(nèi)燃機負荷低時(圖15的實線A)相比，進氣門閉門的遲角保護正時被修正到遲角側(cè)。如圖16B所示，內(nèi)燃機負荷越高，則此時的遲角保護正時的遲角側(cè)修正量越大。因此，進氣系統(tǒng)壁面溫度低時的進氣門閉門的遲角保護正時，在內(nèi)燃機負荷低時與負荷高時相比被設(shè)定在進角側(cè)。在該情況下，也與根據(jù)上述內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速來改變遲角側(cè)修正量的情況同樣，遲角保護正時的遲角側(cè)修正量被設(shè)為如下修正量即使進氣門閉門的遲角保護正時被修正到遲角側(cè)，最終的遲角保護正時也變?yōu)楸冉缦揲]門正時提前的進角側(cè)的正時。如此，隨著內(nèi)燃機負荷變低，進氣門閉門的遲角保護正時被設(shè)定在進角側(cè)，由此在內(nèi)燃機低負荷運行區(qū)域中進氣門7的閉門正時隨著內(nèi)燃機負荷變低而變得提前。參照圖17 對其形態(tài)進行說明。圖17是與圖13同樣的圖 ，圖17中的實線D如本實施方式所示表示在與內(nèi)燃機負荷相應(yīng)地改變進氣門閉門的遲角保護正時時的各變化，虛線C表示內(nèi)燃機暖機運行時的各變化，一點劃線A表示與內(nèi)燃機負荷相應(yīng)地不改變進氣門閉門的遲角保護正時時(上述第一實施方式的情況)的各變化。如圖15以及圖16B所示，在本實施方式中，在進氣系統(tǒng)壁面溫度低的情況下隨著內(nèi)燃機負荷變高，進氣門閉門的遲角保護正時被設(shè)定在遲角側(cè)。另外，如上所述，在內(nèi)燃機冷機啟動時進氣門7的閉門正時以比界限閉門正時提前的進角側(cè)的遲角保護正時而被保護，因此，在內(nèi)燃機低負荷運行區(qū)域中進氣門7的閉門正時被設(shè)為遲角保護正時。其結(jié)果， 在內(nèi)燃機冷機啟動時，內(nèi)燃機低負荷運行區(qū)域中的進氣門7的閉門正時如圖17中實線D所示，隨著內(nèi)燃機負荷變低而變得提前。在本實施方式中，也與圖13所示的情況同樣，若進氣門的閉門正時在內(nèi)燃機低負荷運行區(qū)域中與內(nèi)燃機暖機運行時相比被設(shè)定為進角側(cè)的正時，則根據(jù)該進角量來減小節(jié)氣門開度，其結(jié)果，吸入空氣量即使在內(nèi)燃機冷機啟動時也被設(shè)為與內(nèi)燃機暖機運行時大致相同的量。在此，一般而言，內(nèi)燃機負荷越低，則燃燒溫度越低。另外，內(nèi)燃機負荷越低，則燃燒室5內(nèi)的殘留氣體比率越高。即，排氣上死點的燃燒室容積不根據(jù)內(nèi)燃機負荷而變化，由此燃燒室5內(nèi)的殘留氣體的量不管內(nèi)燃機負荷如何都變?yōu)榇笾乱欢?。另一方面，若?nèi)燃機負荷變低，則吸入燃燒室5內(nèi)的吸入氣體量變少。因此，內(nèi)燃機負荷越低，則進氣門7閉門時的燃燒室5內(nèi)的進氣中殘留氣體所占的比率越高。如此，內(nèi)燃機負荷越低，燃燒溫度越低并且剩余氣體比率越高，由此內(nèi)燃機負荷越低，燃燒室5內(nèi)的混合氣越不容易燃燒，并且越容易失火。因此，內(nèi)燃機負荷越低，則越容易受到由于進氣的返回而產(chǎn)生的內(nèi)燃機空燃比的氣缸間以及周期間的不均的影響。在本實施方式中，隨著內(nèi)燃機負荷變低，進氣門閉門的遲角保護正時被設(shè)定在進角側(cè)，由此在內(nèi)燃機低負荷運行區(qū)域中隨著內(nèi)燃機負荷變低，進氣門的閉門正時變得提前， 因此越是內(nèi)燃機負荷變高而容易受到伴隨進氣的返回的內(nèi)燃機空燃比的不均的影響，則進氣門的閉門正時越變得提前。由此，能夠抑制由于進氣的返回引起的混合氣的燃燒惡化，同時能夠?qū)?nèi)燃機的熱效率維持得較高。而且，在本實施方式中，在從燃料噴射閥13噴射的燃料中的重質(zhì)燃料的濃度高時 (圖15的二點劃線H)，與重質(zhì)燃料的濃度低時(即燃料中的輕質(zhì)燃料的濃度高時。圖15 的實線A)相比，進氣門閉門的遲角保護正時被修正到進角側(cè)。如圖16所示，重質(zhì)燃料的濃度越高，則此時的遲角保護正時的進角修正量越大。
如上所述在內(nèi)燃機冷機啟動時進氣門7的閉門正時以比界限閉門正時提前的進角側(cè)的遲角保護正時而被保護，因此隨著如此重質(zhì)燃料的濃度變高，進氣門的遲角保護正時被設(shè)定在進角側(cè)，由此在內(nèi)燃機冷機啟動時在內(nèi)燃機低負荷運行區(qū)域中，進氣門7的閉門正時隨著重質(zhì)燃料的濃度變高而變得提前。在此，在內(nèi)燃機冷機啟動時重質(zhì)燃料與輕質(zhì)燃料相比不容易氣化，因此燃料中的重質(zhì)燃料的濃度越高，則燃料整體的氣化率越惡化。因此，若在燃料中的重質(zhì)燃料的濃度高時從燃燒室5內(nèi)向內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)的混合氣的返回多且強，則會在氣缸間以及周期間空燃比發(fā)生不均。根據(jù)本實施方式，在內(nèi)燃機冷機啟動時燃料中的重質(zhì)燃料的濃度越高，則越使進氣門7的閉門正時提前，因此從燃料噴射閥13噴射的燃料越不容易霧化、即越容易由于從燃燒室5內(nèi)向內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)的返回而產(chǎn)生氣缸間和/或周期間的內(nèi)燃機空燃比的不均，則進氣門7的閉門正時越提前，其結(jié)果，混合氣的燃燒惡化和/或燃料經(jīng)濟性的惡化得以抑制。與燃料的性狀相應(yīng)的燃料整體的氣化率的變化不僅在燃料中包含重質(zhì)燃料時發(fā)生，也會在例如燃料中包含乙醇和/或甲醇時發(fā)生。例如，在燃料中包含乙醇的情況下，燃料中的乙醇的濃度越高，則燃料整體的氣化率越惡化。因此，在該情況下，燃料中的乙醇的濃度越高，則遲角保護正時的進角修正量越大。因此，對其進行綜合來表現(xiàn)，根據(jù)本實施方式，從燃料噴射閥13噴射的燃料的內(nèi)燃機冷機啟動時的氣化率越低(例如，燃料中的重質(zhì)燃料、乙醇以及甲醇等的濃度越高)， 則進氣門閉門的遲角保護正時越提前，其結(jié)果，內(nèi)燃機低負荷運行區(qū)域中的進氣門7的閉門正時變得提前。在上述實施方式中，示出了在能夠執(zhí)行超高膨脹比周期的火花點火式內(nèi)燃機中應(yīng)用了進氣門7的閉門正時的控制的情況，但可以不必是能夠執(zhí)行超高膨脹比周期的內(nèi)燃機，只要是通過改變進氣門的閉門正時來控制吸入空氣量的內(nèi)燃機，可以應(yīng)用于任何的內(nèi)燃機。圖18和圖19是表示本發(fā)明的第二實施方式的運行控制的控制程序的流程圖。圖 18和圖19的步驟S31 S33以及S41 S43與圖14的步驟Sll S13以及S18 S20同樣，因此省略說明。在圖18的步驟S34中，基于在步驟S31中檢測出的內(nèi)燃機負荷L、內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速Ne 等，使用映射圖來算出進氣門7的目標閉門正時tivc。接著，在步驟S35中，基于在步驟S32 中檢測出的進氣系統(tǒng)壁面溫度Ts，使用圖15中實線所示的映射圖等來算出進氣門閉門的基準遲角保護正時give。接著，在步驟S36中，基于在步驟S31中檢測出的內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速Ne， 使用圖16A中示出的映射圖等來算出內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速修正系數(shù)kne，基于在步驟S31中檢測出的內(nèi)燃機負荷L，使用圖16B中示出的映射圖等來算出內(nèi)燃機負荷修正系數(shù)Wd，基于由燃料性狀傳感器(未圖示)檢測出的燃料中的重質(zhì)燃料濃度，使用圖16C示出的映射圖等來算出燃料性狀修正系數(shù)kfU。接著，在步驟S37中，基于進氣系統(tǒng)壁面溫度Ts來算出壁溫修正系數(shù)ktw。壁溫修正系數(shù)ktw為進氣系統(tǒng)壁面溫度Ts變高而從1漸漸減小、在內(nèi)燃機的暖機結(jié)束時變?yōu)? 的修正系數(shù)。接著，在步驟S38中，在步驟S35中檢測出的進氣門閉門的基準遲角保護正時give，通過下式(1)由在S36以及S37中算出的修正系數(shù)kne、kkl、kfu、ktw來修正，算出修正遲角保護正時GIVC。GIVC = givc+(kne+kkl-kfu) · ktw. . . (1)在上式(1)中其值越大，則遲角保護正時越被設(shè)為遲角側(cè)的正時。接著，在步驟S39中，判定在步驟S34中算出的進氣門7的目標閉門正時tivc是否比在步驟S38中算出的進氣門閉門的修正遲角保護正時GIVC更靠遲角側(cè)。在步驟S39 中判定為進氣門7的目標閉門正時tivc與進氣門閉門的修正遲角保護正時GIVC相同或者進氣門7的目標閉門正時tivc比進氣門閉門的修正遲角保護正時GIVC更靠進角側(cè)的情況下，跳過步驟S40。另一方面，在步驟S39中判定為進氣門7的目標閉門正時tivc比進氣門閉門的遲角保護正時give更靠遲角側(cè)的情況下，進入步驟S40。在步驟S40中，目標閉門正時tivc被設(shè)為進氣門閉門的修正遲角保護正時GIVC，進入步驟S41。接下來，對本發(fā)明的第三實施方式進行說明。在第三實施方式的火花點火式內(nèi)燃機中，除了上述第一實施方式或第二實施方式的火花點火式內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)以外，還具備能夠在內(nèi)燃機進氣通路周圍流通內(nèi)燃機冷卻水的冷卻水流通路。圖20是概略地表示本實施方式的火花點火式內(nèi)燃機的冷卻系統(tǒng)的圖。如圖20所示，內(nèi)燃機本體100 (由曲軸箱1、氣缸體2、氣缸蓋3構(gòu)成)的冷卻水流通路經(jīng)由上流側(cè)連通管101和下游側(cè)連通管102與散熱器103連結(jié)。在上游側(cè)連通管101內(nèi)冷卻水從內(nèi)燃機本體100的冷卻水流通路向散熱器103流動，在下游側(cè)連通管102內(nèi)冷卻水從散熱器103 向內(nèi)燃機本體100的冷卻水流通路流動。在下游側(cè)連通管3上設(shè)置有溫度調(diào)節(jié)裝置(thermostat) 104以及水泵105。另外， 在內(nèi)燃機本體100的冷卻水流通路設(shè)置檢測在該冷卻水流通路內(nèi)流動的冷卻水的溫度的水溫傳感器107。水溫傳感器107的輸出經(jīng)由A/D變換器37與E⑶30的輸入端口 37連接。在溫度調(diào)節(jié)裝置104上連結(jié)了從上游側(cè)連通管101分支開的旁通管106。溫度調(diào)節(jié)裝置104是用于將內(nèi)燃機本體100內(nèi)的冷卻水的溫度保持在一定溫度以上的裝置，在內(nèi)燃機本體100內(nèi)的冷卻水的溫度低于一定溫度時關(guān)閉該裝置。當(dāng)溫度調(diào)節(jié)裝置104被關(guān)閉時，從散熱器103向溫度調(diào)節(jié)裝置104的下游側(cè)連通管102內(nèi)的冷卻水的流動被切斷，因此冷卻水不會在散熱器103內(nèi)流動。另外，當(dāng)溫度調(diào)節(jié)裝置104被關(guān)閉時，同時旁通管106的向下游側(cè)連通管102的出口被開啟，由此冷卻水通過旁通管106而流動。即，當(dāng)溫度調(diào)節(jié)裝置104被關(guān)閉時，冷卻水如圖20中的白色箭頭所示那樣流動。另一方面，當(dāng)溫度調(diào)節(jié)裝置104被開啟時，允許從散熱器103向溫度調(diào)節(jié)裝置104 的下游側(cè)連通管102內(nèi)的冷卻水的流動，因此冷卻水在散熱器103內(nèi)流動。另外，當(dāng)溫度調(diào)節(jié)裝置104被開啟時，同時旁通管106的向下游側(cè)連通管102的出口被關(guān)閉，由此冷卻水不會通過旁通管106而流動。即，當(dāng)溫度調(diào)節(jié)裝置104被開啟時，冷卻水如圖20中的黑色箭頭所示那樣流動。而且，在本實施方式的火花點火式內(nèi)燃機中，設(shè)置有從內(nèi)燃機本體100內(nèi)的冷卻水流通路分支開的兩個冷卻水流通路110、111。在這兩個冷卻水流通路110、111的從內(nèi)燃機本體100內(nèi)的冷卻水流通路分支的分支部設(shè)置有開關(guān)閥112，當(dāng)開關(guān)閥112開啟時在內(nèi)燃機本體100內(nèi)的冷卻水流通路中流動的冷卻水流入這兩個冷卻水流通路110、111，在開關(guān)閥112關(guān)閉時切斷在內(nèi)燃機本體100內(nèi)的冷卻水流通路中流動的冷卻水流入這兩個冷卻水流通路110、111。開關(guān)閥112經(jīng)由驅(qū)動電路38與E⑶30的輸出端口 36連接。圖21是與圖1同樣的圖，表示本實施方式的火花點火式內(nèi)燃機的側(cè)面剖面圖。如圖20所示，上述兩個冷卻水流通路110、111中的一方的冷卻水流通路110被配置為通過進氣口 8周圍，另一方的冷卻水流通路111被配置為通過進氣支管11周圍(以下，分別稱為“口用冷卻水流通路110”、“支管用冷卻水流通路111”)。在圖20中，口用冷卻水流通路110被配置在內(nèi)燃機本體100外，但這是為了容易理解該圖，實際上是配置在內(nèi)燃機本體 100 內(nèi)。另外，在本實施方式中，在內(nèi)燃機進氣通路中的進氣口 8和進氣支管11的周圍設(shè)置了冷卻水流通路，但冷卻水流通路設(shè)置在內(nèi)燃機進氣通路(進氣口 8、進氣支管11、氣室 12、進氣管14)中的至少一部分的周圍即可。在車輛停止時停止運行的內(nèi)燃機、和/或由內(nèi)燃機和電動電機進行車輛的驅(qū)動的混合動力車上搭載的內(nèi)燃機等中，在內(nèi)燃機停止后、內(nèi)燃機冷卻水溫沒怎么降低的狀態(tài)下進行內(nèi)燃機的再啟動。一般而言，內(nèi)燃機停止了運行后的溫度的下降速度，進氣系統(tǒng)壁面溫度的下降速度比內(nèi)燃機冷卻水溫的下降速度大。因此，在該情況下，在內(nèi)燃機啟動時內(nèi)燃機冷卻水溫比進氣系統(tǒng)壁面溫度高。另外，在沒有使內(nèi)燃機冷卻水向進氣系統(tǒng)壁面周圍流通的情況下，即使在內(nèi)燃機的冷機啟動時有時內(nèi)燃機冷卻水溫也比進氣系統(tǒng)壁面溫度更快地上升。即，內(nèi)燃機冷卻水因為在燃燒室5周圍流通從而直接接受燃燒室5內(nèi)的燃燒熱量，因此內(nèi)燃機冷卻水溫容易上升。另一方面，因為進氣支管11等被配置得遠離燃燒室5，所以不容易接受燃燒室5內(nèi)產(chǎn)生的燃燒熱量，由此進氣支管11等的壁面溫度不容易上升。因此，在內(nèi)燃機冷機啟動時有時內(nèi)燃機冷卻水溫比進氣系統(tǒng)壁面溫度高。在如此內(nèi)燃機冷卻水溫比進氣系統(tǒng)壁面溫度高的情況下，通過使內(nèi)燃機冷卻水向口用冷卻水流通路110以及支管用冷卻水流通路111流通，能夠使進氣系統(tǒng)壁面溫度迅速地上升并且維持為高溫。于是，在本實施方式中，在進氣系統(tǒng)壁面溫度比內(nèi)燃機冷卻水溫低的情況下，關(guān)閉開關(guān)閥112，使內(nèi)燃機冷卻水向口用冷卻水流通路110以及支管用冷卻水流通路111流通。 由此，在進氣系統(tǒng)壁面溫度低時，溫度比進氣系統(tǒng)壁面溫度高的內(nèi)燃機冷卻水向口用冷卻水流通路110以及支管用冷卻水流通路111流通，能夠使進氣系統(tǒng)壁面溫度迅速地上升并且能夠?qū)⑦M氣系統(tǒng)壁面溫度維持在較高溫度。另外，即使在進氣系統(tǒng)壁面溫度低的情況下， 當(dāng)內(nèi)燃機冷卻水溫低于進氣系統(tǒng)壁面溫度時，通過不使內(nèi)燃機冷卻水向口用冷卻水流通路 110以及支管用冷卻水流通路111流通，也可以防止由于內(nèi)燃機冷卻水使進氣系統(tǒng)壁面溫度降低的情況。另外，在本實施方式中，即使在進氣系統(tǒng)壁面溫度低于內(nèi)燃機冷卻水溫的情況下， 在內(nèi)燃機高負荷運行時，也關(guān)閉開關(guān)閥112，不使內(nèi)燃機冷卻水向口用冷卻水流通路110以及支管用冷卻水流通路111流通。S卩，在內(nèi)燃機負荷高時，若吸入到燃燒室5內(nèi)的進氣的溫度高，則活塞4位于壓縮上死點時的燃燒室5內(nèi)的溫度上升，其結(jié)果，變得容易發(fā)生爆震。根據(jù)本實施方式，在內(nèi)燃機高負荷運行時，不使內(nèi)燃機冷卻水向口用冷卻水流通路110以及支管用冷卻水流通路 111流通，因此流入燃燒室5內(nèi)的進氣的溫度不會提高，由此可以抑制內(nèi)燃機高負荷運行時發(fā)生爆震。

開關(guān)閥112不是在內(nèi)燃機運行中一直如上述那樣進行控制，可以僅在內(nèi)燃機冷機時如上述那樣進行控制。另外，開關(guān)閥112不一定如上述那樣進行控制，例如可以在內(nèi)燃機冷卻水溫為預(yù)先確定的基準冷卻水溫度以上的情況下開啟開關(guān)閥112，在內(nèi)燃機冷卻水溫低于該基準冷卻水溫度的情況下關(guān)閉開關(guān)閥112?；蛘?，在進氣系統(tǒng)壁面溫度為預(yù)先確定的基準壁面溫度以下的情況下開啟開關(guān)閥112，在進氣系統(tǒng)壁面溫度高于預(yù)先確定的基準壁面溫度的情況下關(guān)閉開關(guān)閥112?；蛘?，也可以不設(shè)置開關(guān)閥112，使內(nèi)燃機冷卻水一直向口用冷卻水流通路110以及支管用冷卻水流通路111流通。圖22是表示本實施方式中的內(nèi)燃機冷卻水的循環(huán)控制的控制程序的流程圖。如圖22所示，首先在步驟S51中，由負荷傳感器41檢測內(nèi)燃機負荷，由壁溫傳感器22檢測進氣系統(tǒng)壁面溫度Ts，由水溫傳感器107檢測內(nèi)燃機冷卻水溫Tw。接著，在步驟S52中，判定進氣系統(tǒng)壁面溫度Ts是否為內(nèi)燃機冷卻水溫Tw以上。在步驟S53中，判定內(nèi)燃機負荷是否低于基準負荷Li、即內(nèi)燃機運行狀態(tài)是否處于內(nèi)燃機低中負荷運行狀態(tài)。在步驟S52以及步驟S53中判定為進氣系統(tǒng)壁面溫度Ts為內(nèi)燃機冷卻水溫Tw以上且內(nèi)燃機負荷L低于基準負荷Ll的情況下(即處于內(nèi)燃機低中負荷運行狀態(tài)時)，進入步驟S54。在步驟S54中， 開啟開關(guān)閥112，使內(nèi)燃機冷卻水向口用冷卻水流通路110以及支管用冷卻水流通路111流
ο另一方面，在步驟S52中判定為進氣系統(tǒng)壁面溫度Ts低于內(nèi)燃機冷卻水溫Tw時、 或者在步驟S53中判定為內(nèi)燃機負荷L為基準負荷Ll以上時(即處于內(nèi)燃機高負荷運行狀態(tài)時)，進入步驟S55。在步驟S55中，關(guān)閉開關(guān)閥112，切斷內(nèi)燃機冷卻水向口用冷卻水流通路110以及支管用冷卻水流通路111流通。接下來，對本發(fā)明的第四實施方式進行說明。第四實施方式的火花點火式內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)基本上與第一實施方式以及第二實施方式的火花點火式內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)同樣，但在本實施方式的火花點火式內(nèi)燃機中沒有設(shè)置壁溫傳感器。在上述的第一實施方式以及第二實施方式中，在內(nèi)燃機暖機運行時、即在進氣系統(tǒng)壁面溫度Ts為曖機判定溫度Tsl以上時進行通?？刂疲趦?nèi)燃機冷機運行時、即進氣系統(tǒng)壁面溫度Ts低于暖機判定溫度Tsl時進行根據(jù)進氣系統(tǒng)壁面溫度和/或內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速等使進氣門閉門的遲角保護正時提前的運行控制(以下稱為“冷機時控制”)。然而，需要為了求出進氣系統(tǒng)壁面溫度而設(shè)置壁溫傳感器22，或者基于內(nèi)燃機冷卻水溫來推定進氣系統(tǒng)壁面溫度。若設(shè)置壁溫傳感器則會增加內(nèi)燃機整體的制造成本，若基于內(nèi)燃機冷卻水溫來推定進氣系統(tǒng)壁面溫度則會增大ECU30的CPU34的計算負荷。另外， 也能夠使用內(nèi)燃機冷卻水溫作為表示進氣系統(tǒng)壁面溫度的值，但進氣系統(tǒng)壁面溫度并不一定與進氣系統(tǒng)壁面溫度同樣地推移。另一方面，在車輛停止時停止運行的內(nèi)燃機、和/或搭載于混合動力車的內(nèi)燃機中，從內(nèi)燃機停止經(jīng)過較短時間而進行再啟動的情況較多。在該情況下，從內(nèi)燃機停止到再啟動的期間進氣系統(tǒng)壁面溫度并不怎么降低，因此，多數(shù)情況下在內(nèi)燃機再啟動后也不需要進行冷機時控制。于是，在本實施方式中，不使用壁溫傳感器和/或水溫傳感器107，僅基于從內(nèi)燃機停止到啟動的經(jīng)過時間、和/或從內(nèi)燃機啟動起的經(jīng)過時間來切換通常控制和冷機時控制，并且在從內(nèi)燃機停止到啟動的經(jīng)過時間短時，不執(zhí)行冷機時控制。圖23A和圖2 是概略地表示本實施方式中的與經(jīng)過時間相應(yīng)的通常控制與冷機時控制的切換的圖。在本實施方式中，通過ECU30算出從內(nèi)燃機停止起的經(jīng)過時間。并且， 如圖23A所示，在從內(nèi)燃機停止到再啟動的經(jīng)過時間TX為進氣系統(tǒng)溫度保障時間Tl以下的情況下，因為進氣系統(tǒng)溫度幾乎沒有降低，所以在內(nèi)燃機再啟動時不進行冷機時控制而進行通?？刂?。在此，進氣系統(tǒng)溫度保障時間Tl是通過預(yù)先實驗或計算而算出的時間，通常為即使內(nèi)燃機停止進氣系統(tǒng)溫度也被維持在較高的一定溫度以上的時間。另一方面，如圖2 所示，在從內(nèi)燃機停止到再啟動的經(jīng)過時間TX比進氣系統(tǒng)溫度保障時間Tl長時，因為進氣系統(tǒng)溫度降低，所以在內(nèi)燃機再啟動時進行冷機時控制。此時，冷機時控制在從內(nèi)燃機再啟動到經(jīng)過溫度上升保障時間T2的期間進行。在此，溫度上升保障時間T2是通過預(yù)先實驗或計算而算出的時間，是在內(nèi)燃機再啟動時在進氣系統(tǒng)溫度較低的情況下對進氣系統(tǒng)溫度進行充分升溫所需要的時間。根據(jù)本實施方式，通過如此切換通?？刂坪屠錂C時控制，能夠不設(shè)置壁溫傳感器 22，而以較低的計算負荷來進行通?？刂婆c冷機時控制的切換。在上述實施方式中，將溫度保障時間Tl和溫度上述保障時間T2設(shè)為一定的值。然而，因為內(nèi)燃機停止時的內(nèi)燃機冷卻水溫越高，則內(nèi)燃機停止后進氣系統(tǒng)壁面溫度降低至較高的一定溫度以下所要花費的時間越長，所以可以如圖24A所示，內(nèi)燃機停止時的內(nèi)燃機冷卻水溫越高，則將溫度保障時間Tl設(shè)定得越長。另外，因為內(nèi)燃機再啟動時的內(nèi)燃機冷卻水溫越高，則內(nèi)燃機再啟動后進氣系統(tǒng)壁面溫度上升至暖機判定溫度以上所要花費的時間越短，所以可以如圖24B所示，內(nèi)燃機再啟動時的內(nèi)燃機冷卻水溫越高，則將溫度上升保障時間T2設(shè)定得越短?；谔囟ǖ膶嵤┓绞綄Ρ景l(fā)明進行了詳述，但是只要不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍和思想，技術(shù)人員能夠進行各種變更、修正等。
權(quán)利要求
1.一種火花點火式內(nèi)燃機，具備在進氣下死點以后能夠改變進氣門的閉門正時的可變閉門正時機構(gòu)，通過主要改變進氣門的閉門正時來控制供給到燃燒室內(nèi)的吸入空氣量，在內(nèi)燃機冷機運行時，與內(nèi)燃機暖機運行時相比使進氣門的閉門正時提前。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花點火式內(nèi)燃機，其中，在內(nèi)燃機冷機運行時，進氣系統(tǒng)壁面溫度越低，則越是增大與內(nèi)燃機暖機運行時相比使進氣門的閉門正時提前的程度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花點火式內(nèi)燃機，其中，在內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)還具備節(jié)氣門，在內(nèi)燃機冷機運行時使進氣門的閉門正時提前了時，減小節(jié)氣門的開度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花點火式內(nèi)燃機，其中，在內(nèi)燃機冷機運行時，使進氣門的閉門正時提前的程度在內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速低時比轉(zhuǎn)速高時大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花點火式內(nèi)燃機，其中，在內(nèi)燃機冷機運行時，使進氣門的閉門正時提前的程度在內(nèi)燃機負荷低時比負荷高時大。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花點火式內(nèi)燃機，其中，在內(nèi)燃機冷機運行時，使進氣門的閉門正時提前的程度在供給到該內(nèi)燃機的燃料的氣化率低時比氣化率高時大。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花點火式內(nèi)燃機，其中，還具備能夠改變機械壓縮比的可變壓縮比機構(gòu)，在內(nèi)燃機冷機運行時，與內(nèi)燃機暖機運行時相比減小機械壓縮比。
8.一種火花點火式內(nèi)燃機，具備在進氣下死點以后能夠改變進氣門的閉門正時的可變閉門正時機構(gòu)，通過主要改變進氣門的閉門正時來控制供給到燃燒室內(nèi)的吸入空氣量，進氣門的閉門正時被限制在比遲角保護正時提前的進角側(cè)，內(nèi)燃機冷機運行時的遲角保護正時，與內(nèi)燃機暖機運行時相比被設(shè)定為進角側(cè)的正時。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的火花點火式內(nèi)燃機，其中，在內(nèi)燃機冷機運行時，進氣系統(tǒng)壁面溫度越低，則與內(nèi)燃機暖機運行時相比越是將遲角保護正時設(shè)定在進角側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的火花點火式內(nèi)燃機，其中，在內(nèi)燃機冷機運行時，遲角保護正時在內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速低時與轉(zhuǎn)速高時相比被設(shè)定在進角側(cè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的火花點火式內(nèi)燃機，其中，在內(nèi)燃機冷機運行時，遲角保護正時在內(nèi)燃機負荷低時與負荷高時相比被設(shè)定在進角側(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的火花點火式內(nèi)燃機，其中，在內(nèi)燃機冷機運行時，遲角保護正時在供給到該內(nèi)燃機的燃料的氣化率低時與氣化率高時相比被設(shè)定在進角側(cè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的火花點火式內(nèi)燃機，其中，還具備能夠改變機械壓縮比的可變壓縮比機構(gòu)，在內(nèi)燃機低負荷運行時，與內(nèi)燃機高負荷運行時相比提高機械壓縮比。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的火花點火式內(nèi)燃機，其中， 在內(nèi)燃機低負荷運行時機械壓縮比被設(shè)為最大機械壓縮比。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的火花點火式內(nèi)燃機，其中， 在內(nèi)燃機低負荷運行時膨脹比被設(shè)為20以上。
16.根據(jù)權(quán)利要求2或9所述的火花點火式內(nèi)燃機，其中， 作為表示所述進氣系統(tǒng)壁面溫度的值而使用內(nèi)燃機冷卻水溫。
17.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的火花點火式內(nèi)燃機，其中，還具備在內(nèi)燃機進氣通路的至少一部分的周圍使內(nèi)燃機冷卻水流通的冷卻水流通路， 在進氣系統(tǒng)壁面溫度比內(nèi)燃機冷卻水溫低時使內(nèi)燃機冷卻水向所述冷卻水流通路流ο
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的火花點火式內(nèi)燃機，其中，即使在進氣系統(tǒng)壁面溫度比內(nèi)燃機冷卻水溫低時，在內(nèi)燃機高負荷運行時也不使內(nèi)燃機冷卻水向所述冷卻水流通路流通。
19.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的火花點火式內(nèi)燃機，其中，還具備檢測從內(nèi)燃機停止到再啟動的經(jīng)過時間的經(jīng)過時間算出單元，在由經(jīng)過時間算出單元檢測出的所述經(jīng)過時間比預(yù)先確定的時間短時，判斷為內(nèi)燃機再啟動后的內(nèi)燃機處于內(nèi)燃機暖機運行中。
全文摘要
本發(fā)明的火花點火式內(nèi)燃機具備在進氣下死點以后能夠改變進氣門的閉門正時的可變閉門正時機構(gòu)，通過主要改變進氣門的閉門正時來控制供給到燃燒室內(nèi)的吸入空氣量。在內(nèi)燃機冷機啟動時，與內(nèi)燃機暖機運行時相比使進氣門的閉門正時提前。在內(nèi)燃機冷機啟動時由于被吸入到燃燒室內(nèi)的混合氣被返回到內(nèi)燃機進氣通路內(nèi)而在氣缸間發(fā)生空燃比的不均，但根據(jù)本發(fā)明的火花點火式內(nèi)燃機，能夠抑制這樣的氣缸間的空燃比的不均。
文檔編號F02D15/04GK102272430SQ20098015391
公開日2011年12月7日 申請日期2009年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月6日
發(fā)明者吉岡衛(wèi), 秋久大輔 申請人:豐田自動車株式會社