專(zhuān)利名稱(chēng)：內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)通過(guò)向燃燒室供給燃料以及空氣，并使燃料在燃燒室內(nèi)燃燒，從而輸出驅(qū)動(dòng)力。在使燃料于燃燒室中燃燒時(shí)，使空氣和燃料的混合氣體處于壓縮了的狀態(tài)。已知內(nèi)燃機(jī)的壓縮比會(huì)對(duì)輸出功率以及燃料消耗量造成影響。通過(guò)提高壓縮比，從而能夠增大輸出轉(zhuǎn)矩、或減少燃料消耗量。另一方面，已知當(dāng)壓縮比過(guò)高時(shí)，會(huì)發(fā)生爆燃等的異常燃燒。在日本特開(kāi)2000-230439號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了一種如下的自點(diǎn)火式的內(nèi)燃機(jī)，其設(shè) 置有經(jīng)由壓力調(diào)節(jié)閥而與燃燒室相通的副室，壓力調(diào)節(jié)閥具有閥體和與閥體連接并向燃燒室側(cè)被施力的閥桿。并公開(kāi)了如下內(nèi)容，即，該自點(diǎn)火式的內(nèi)燃機(jī)在由于過(guò)早點(diǎn)火等而導(dǎo)致燃燒壓超過(guò)了預(yù)定的容許壓值時(shí)，將克服彈性體的壓力而提升壓力調(diào)節(jié)閥，從而使壓力向副室逸出。在該公報(bào)中，公開(kāi)了壓力調(diào)節(jié)閥在大于因過(guò)早點(diǎn)火等而產(chǎn)生的壓力的壓力下動(dòng)作的情況。此外，在該公報(bào)中公開(kāi)了一種如下的內(nèi)燃機(jī)，其形成有與燃燒室相通的副室，且在副室內(nèi)插入有能夠上下移動(dòng)的副活塞。副活塞被機(jī)械彈簧按壓。并且公開(kāi)了如下內(nèi)容，即，當(dāng)燃料燃燒時(shí)，通過(guò)燃燒室的壓力而使機(jī)械彈簧壓縮從而使副活塞上升，由此使得與燃燒室相通的副室的容積增大。在先技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2000-230439號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題對(duì)燃料燃燒時(shí)的燃燒室的壓力進(jìn)行控制的裝置可以采用如上述的日本特開(kāi)2000-230439號(hào)公報(bào)中所公開(kāi)的機(jī)械彈簧，來(lái)作為在燃燒室的壓力上升時(shí)發(fā)生收縮的部件。此外，除機(jī)械彈簧以外，還能夠采用填充了氣體的氣體彈簧。氣體彈簧通過(guò)提高內(nèi)部的氣壓，從而能夠較為容易地應(yīng)對(duì)燃燒室的較高壓力。即，通過(guò)采用氣體彈簧，從而能夠較為容易地增強(qiáng)彈性。但是，由于采用氣體彈簧作為在燃燒室的壓力上升時(shí)發(fā)生收縮的部件，因此存在被密封在氣體彈簧內(nèi)的氣體泄漏而流入到燃燒室內(nèi)的問(wèn)題。為了應(yīng)對(duì)燃燒室內(nèi)的燃料燃燒時(shí)的壓力而在氣體彈簧內(nèi)填充有高壓的氣體。因此，有時(shí)氣體會(huì)從氣體彈簧泄漏而流入到燃燒室內(nèi)。當(dāng)被填充在氣體彈簧內(nèi)的氣體泄漏至燃燒室內(nèi)時(shí)，有時(shí)會(huì)對(duì)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)造成負(fù)面影響。例如，有時(shí)會(huì)使每個(gè)燃燒循環(huán)中所輸出的轉(zhuǎn)矩發(fā)生變動(dòng)，或者使多個(gè)氣缸彼此之間在所輸出的轉(zhuǎn)矩上產(chǎn)生偏差，或者燃燒時(shí)的空燃比偏離所需的值從而導(dǎo)致被排放至大氣中的廢氣的特性惡化。
本發(fā)明的目的在于，提供一種內(nèi)燃機(jī)，其具備包含氣體彈簧的、對(duì)燃燒室的壓力進(jìn)行控制的裝置，且對(duì)被填充在氣體彈簧內(nèi)的氣體泄漏至燃燒室內(nèi)的情況進(jìn)行抑制。用于解決課題的方法本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)具備與燃燒室連通的副室、和對(duì)副室的容積進(jìn)行變更的容積可變裝置。容積可變裝置包括連通部，其被配置在包括燃燒室的頂面在內(nèi)的氣缸蓋上，且以與燃燒室連通的方式而被形成為筒狀；移動(dòng)部件，其以嵌合于連通部的內(nèi)部的方式而被形成為筒狀，且其朝向燃燒室一側(cè)的端部被閉塞；支承部，其具有嵌合于移動(dòng)部件的內(nèi)部的突出部，且對(duì)移動(dòng)部件以可移動(dòng)的方式而進(jìn)行支承。容積可變裝置的連通部的內(nèi)部空間通過(guò)移動(dòng)部件而被劃分，在朝向燃燒室一側(cè)形成有副室，且在朝向燃燒室一側(cè)的相反側(cè)形成有能夠密封的氣室。所述容積可變裝置被形成為，當(dāng)燃燒室的壓力達(dá)到了控制壓力時(shí)，通過(guò)以燃燒室的壓力變化作為驅(qū)動(dòng)源而使移動(dòng)部件移動(dòng)，從而使副室的容積增大。移動(dòng)部件的朝向燃燒室一側(cè)的相反側(cè)的端部被開(kāi)口，從移動(dòng)部件和突出部相接觸的部分處泄漏的氣室中的氣體被排放至氣缸蓋的外部。
在上述的發(fā)明中，優(yōu)選為，容積可變裝置包括第一密封部件，其被配置在連通部和移動(dòng)部件之間；第二密封部件，其被配置在移動(dòng)部件和突出部之間，其中，第二密封部件被形成為，與第一密封部件相比密封性更高。在上述的發(fā)明中，優(yōu)選為，容積可變裝置包括第一密封部件，其被配置在連通部和移動(dòng)部件之間；第二密封部件，其被配置在移動(dòng)部件和突出部之間，其中，第一密封部件被形成為，與第二密封部件性比耐熱性更高。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種內(nèi)燃機(jī)，其具備包含氣體彈簧的、對(duì)燃燒室的壓力進(jìn)行控制的裝置，且對(duì)被填充在氣體彈簧內(nèi)的氣體泄漏至燃燒室內(nèi)的情況進(jìn)行抑制。


圖I為實(shí)施方式中的內(nèi)燃機(jī)的概要圖。圖2為實(shí)施方式中的內(nèi)燃機(jī)的容積可變裝置以及氣體供給裝置的概要圖。圖3為實(shí)施方式中的內(nèi)燃機(jī)的容積可變裝置的放大概要圖。圖4為對(duì)實(shí)施方式中的、具備容積可變裝置的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行說(shuō)明的曲線圖。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)DI至圖4，對(duì)實(shí)施方式中的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施方式中，列舉了配置在車(chē)輛上的內(nèi)燃機(jī)為例進(jìn)行說(shuō)明。圖I為，本實(shí)施方式中的內(nèi)燃機(jī)的概要圖。本實(shí)施方式中的內(nèi)燃機(jī)為火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)具備內(nèi)燃機(jī)主體I。內(nèi)燃機(jī)主體I包括氣缸體2和氣缸蓋4。在氣缸體2的內(nèi)部配置有活塞3。在本發(fā)明中，將當(dāng)活塞達(dá)到了壓縮上止點(diǎn)時(shí)被活塞的上端面和氣缸蓋所包圍的氣缸內(nèi)的空間、以及被處于任意位置的活塞的上端面和氣缸蓋所包圍的氣缸內(nèi)的空間稱(chēng)為燃燒室。燃燒室5的頂面由氣缸蓋4構(gòu)成，燃燒室5的底面由活塞3的上端面構(gòu)成。
燃燒室5被形成在各個(gè)氣缸的每一個(gè)之內(nèi)。在燃燒室5上連接有內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣通道以及內(nèi)燃機(jī)排氣通道。氣缸蓋4上形成有進(jìn)氣口 7以及排氣口 9。進(jìn)氣閥6被配置在進(jìn)氣口 7的端部，并以能夠?qū)εc燃燒室5連通的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣通道進(jìn)行開(kāi)閉的方式而形成。排氣閥8被配置在排氣口 9的端部，并以能夠?qū)εc燃燒室5連通的內(nèi)燃機(jī)排氣通道進(jìn)行開(kāi)閉的方式而形成。在氣缸蓋4上固定有作為點(diǎn)火裝置的火花塞10?；鸹ㄈ?0被形成為，在燃燒室5內(nèi)對(duì)燃料進(jìn)行點(diǎn)火。本實(shí)施方式中的內(nèi)燃機(jī)具備，用于向燃燒室5供給燃料的燃料噴射閥11。本實(shí)施方式中的燃料噴射閥11被配置為，向進(jìn)氣口 7噴射燃料。燃料噴射閥11并不限定于此方式。只需被配置為能夠向燃燒室5供給燃料即可。例如，燃料噴射閥也可以被配置為，直接向燃燒室噴射燃料。燃料噴射閥11經(jīng)由電子控制式的噴出量可變的燃料泵29而與燃料罐28連接。被存儲(chǔ)在燃料罐28內(nèi)的燃料通過(guò)燃料泵29而被供給至燃料噴射閥11。各個(gè)氣缸的進(jìn)氣口 7經(jīng)由所對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣歧管13而與浪涌調(diào)整槽14連接。浪涌調(diào)整槽14經(jīng)由進(jìn)氣導(dǎo)管15以及空氣流量計(jì)16而與空氣濾清器(未圖示)連接。在進(jìn)氣導(dǎo)管15上連接有對(duì)進(jìn)入空氣量進(jìn)行檢測(cè)的空氣流量計(jì)16。在進(jìn)氣導(dǎo)管15的內(nèi)部，配置有由步進(jìn)電機(jī)17來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的節(jié)氣門(mén)18。另一方面，各個(gè)氣缸的排氣口 9與所對(duì)應(yīng)的排氣歧管19連接。排氣歧管19與催化轉(zhuǎn)化器21連接。本實(shí)施方式中的催化轉(zhuǎn)化器21含有三元催化劑20。催化轉(zhuǎn)化器21與排氣管22連接。本實(shí)施方式中的內(nèi)燃機(jī)具備電子控制單元31。本實(shí)施方式中的電子控制單元31包括數(shù)字計(jì)算機(jī)。電子控制單元31包括經(jīng)由雙向母線32而被相互連接的RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)33、ROM (只讀存儲(chǔ)器)34、CPU (微處理器)35、輸入端口 36以及輸出端口 37。空氣流量計(jì)16產(chǎn)生與被吸入至燃燒室5內(nèi)的吸入空氣量成比例的輸出電壓。該輸出電壓經(jīng)由所對(duì)應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器38而被輸入至輸入端口 36。加速踏板40上連接有負(fù)載傳感器41。負(fù)載傳感器41產(chǎn)生與加速踏板40的踏入量成比例的輸出電壓。該輸出電壓經(jīng)由所對(duì)應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器38而被輸入至輸入端口 36。曲軸轉(zhuǎn)角傳感器42在例如曲軸每轉(zhuǎn)動(dòng)預(yù)定的角度時(shí)產(chǎn)生輸出脈沖，該輸出脈沖被輸入至輸入端口 36。通過(guò)曲軸轉(zhuǎn)角傳感器42的輸出，能夠?qū)?nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。此夕卜，通過(guò)曲軸轉(zhuǎn)角傳感器42的輸出，能夠?qū)ηS轉(zhuǎn)角進(jìn)行檢測(cè)。電子控制單元31的輸出端口 37經(jīng)由各自所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路39而與燃料噴射閥11以及火花塞10連接。本實(shí)施方式中的電子控制單元31被形成為，執(zhí)行燃料噴射控制以及點(diǎn)火控制。即，噴射燃料的正時(shí)以及燃料的噴射量由電子控制單元31來(lái)進(jìn)行控制。而且，火花塞10的點(diǎn)火正時(shí)也由電子控制單元31來(lái)進(jìn)行控制。此外，輸出端口 37經(jīng)由所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路39而與步進(jìn)電機(jī)17以及燃料泵29連接，所述步進(jìn)電機(jī)17對(duì)節(jié)氣門(mén)18進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。這些儀器由電子控制單元31來(lái)進(jìn)行控制。在圖2中，圖示了本實(shí)施方式中的內(nèi)燃機(jī)的容積可變裝置以及氣體供給裝置的概要剖視圖。本實(shí)施方式中的內(nèi)燃機(jī)具有多個(gè)氣缸。圖2為,在多個(gè)氣缸排列的方向上切斷內(nèi)燃機(jī)主體時(shí)的剖視圖。本實(shí)施方式中的內(nèi)燃機(jī)具備，對(duì)燃料燃燒時(shí)的燃燒室的壓力進(jìn)行控制的燃燒壓力控制裝置。本實(shí)施方式中的燃燒壓力控制裝置具備，使與燃燒室連通的空間的容積發(fā)生變化的容積可變裝置。容積可變裝置包括氣體彈簧50。氣體彈簧50在各自的氣缸內(nèi)與燃燒室5連接。本實(shí)施方式中的內(nèi)燃機(jī)具有，作為與燃燒室5連通的空間的副室60。本實(shí)施方式中的容積可變裝置使副室60的容積發(fā)生變化。本實(shí)施方式中的容積可變裝置在燃燒室5的壓力達(dá)到控制壓力時(shí)，以燃燒室5的壓力變化作為驅(qū)動(dòng)源而使副室60的容積發(fā)生變化。即，容積可變裝置通過(guò)燃燒室5的壓力發(fā)生變化從而進(jìn)行工作。本發(fā)明中的控制壓力為，容積可變裝置開(kāi)始工作時(shí)的燃燒室的壓力。即，移動(dòng)部件55開(kāi)始移動(dòng)時(shí)的燃燒室的壓力。容積可變裝置對(duì)燃燒室5的壓力成為發(fā)生異常燃燒的壓力以上的情況進(jìn)行抑制。在本實(shí)施方式中，以使燃燒室5的壓力不會(huì)成為發(fā)生異常燃燒的壓力以上的方式，來(lái)決定控制壓力。本發(fā)明中的異常燃燒包括，例如通過(guò)點(diǎn)火裝置使混合氣體點(diǎn)火，并從點(diǎn)火的點(diǎn)起依次傳遞燃燒的狀態(tài)以外的燃燒。異常燃燒包括例如，爆燃現(xiàn)象、爆轟現(xiàn)象以及早燃現(xiàn)象。 爆燃現(xiàn)象包括火花爆燃現(xiàn)象?；鸹ū棘F(xiàn)象為，當(dāng)在點(diǎn)火裝置處點(diǎn)火，并且火焰以點(diǎn)火裝置為中心而擴(kuò)散時(shí)，位于距點(diǎn)火裝置較遠(yuǎn)的位置的、包含未燃燒燃料的混合氣體發(fā)生自燃的現(xiàn)象。位于距點(diǎn)火裝置較遠(yuǎn)的位置的混合氣體被點(diǎn)火裝置附近的燃燒氣體壓縮而達(dá)到高溫高壓，從而發(fā)生自燃。在混合氣體發(fā)生自燃時(shí)，將產(chǎn)生沖擊波。爆轟現(xiàn)象為，由于沖擊波在高溫高壓的混合氣體中通過(guò),從而導(dǎo)致混合氣體點(diǎn)火的現(xiàn)象。該沖擊波例如由于火花爆燃現(xiàn)象而產(chǎn)生。早燃現(xiàn)象又被稱(chēng)為提前點(diǎn)火現(xiàn)象。早燃現(xiàn)象為，火花塞的頂端的金屬或者燃燒室內(nèi)堆積的積碳等被加熱，從而成為維持了預(yù)定溫度以上的狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致以該部分作為火種而在點(diǎn)火正時(shí)之前使燃料點(diǎn)火而燃燒的現(xiàn)象。在圖3中，圖示了本實(shí)施方式中的容積可變裝置的部分的放大概要圖。圖3圖示了容積可變裝置的移動(dòng)部件移動(dòng)時(shí)的狀態(tài)。參照?qǐng)D2以及圖3，本實(shí)施方式中的容積可變裝置的氣體彈簧50被形成為，通過(guò)將氣體密封在其內(nèi)部從而具有彈性。氣體彈簧50包括作為被配置在氣缸蓋4上的連通部的連通部件51。連通部被形成為筒狀。本實(shí)施方式中的連通部件51被形成為圓筒狀。連通部件51的朝向燃燒室5—側(cè)的端部被開(kāi)口。此外，連通部件51的朝向燃燒室5 —側(cè)的相反側(cè)的端部被開(kāi)口。氣體彈簧50包括被配置在連通部件51的內(nèi)部的移動(dòng)部件55。本實(shí)施方式中的移動(dòng)部件55以嵌合于連通部件51的方式而被形成為筒狀。移動(dòng)部件55具有,被形成在朝向燃燒室5 —側(cè)的端部上的活塞部55a。移動(dòng)部件55通過(guò)活塞部55a而使其朝向燃燒室5 —側(cè)的端部被閉塞。移動(dòng)部件55的朝向燃燒室5 —側(cè)的相反側(cè)的端部被開(kāi)口。移動(dòng)部件55并不被固定在連通部件51上，而是如箭頭201所示，以在連通部件51的軸向上移動(dòng)的方式而被形成。本實(shí)施方式中的氣體彈簧50包括，作為對(duì)移動(dòng)部件55進(jìn)行支承的支承部的支承部件57。本實(shí)施方式中的支承部件57被配置在氣缸蓋4上。支承部件57具有嵌合于移動(dòng)部件55的內(nèi)部的突出部57a。突出部57a被形成為棒狀。突出部57a對(duì)移動(dòng)部件55以可移動(dòng)的方式而進(jìn)行支承。連通部件51的內(nèi)部的空間通過(guò)移動(dòng)部件55而被劃分。在連通部件51的內(nèi)部，于朝向燃燒室5的一側(cè)形成有副室60，于朝向燃燒室5 —側(cè)的相反側(cè)形成有氣室61。副室60為，被連通部件51的壁面和移動(dòng)部件55的活塞部55a所包圍的空間。氣室61為，被移動(dòng)部件55和突出部57a所包圍的空間。
氣體彈簧50的氣室61內(nèi)填充有被加壓的氣體，以使得在燃燒室5的壓力達(dá)到所需的控制壓力時(shí)，移動(dòng)部件55開(kāi)始移動(dòng)。在本實(shí)施方式中，氣室61內(nèi)填充有空氣。氣室61以可密封的方式而被形成。當(dāng)氣室被密封時(shí)，移動(dòng)部件55通過(guò)氣室61的壓力而被按壓。 連通部件51具有，被形成在朝向燃燒室5 —側(cè)的端部上的卡止部52。卡止部52在連通部件51的端部處對(duì)移動(dòng)部件55進(jìn)行卡止。移動(dòng)部件55與卡止部52相接觸的狀態(tài)為，移動(dòng)部件55在連通部件51的內(nèi)部到達(dá)底部的狀態(tài)。本實(shí)施方式中的氣體彈簧50包括作為第一密封部件的活塞環(huán)56，所述第一密封部件被配置在連通部件51和移動(dòng)部件55之間?；钊h(huán)56對(duì)副室60的氣體經(jīng)過(guò)連通部件51與移動(dòng)部件55之間的接觸部分而泄漏的情況進(jìn)行抑制。雖然本實(shí)施方式中的第一密封部件被配置在移動(dòng)部件55上，但并不限定于該方式，也可以被配置在連通部件51上。本實(shí)施方式中的氣體彈簧50具有作為第二密封部件的O形環(huán)58，所述第二密封部件被配置在移動(dòng)部件55與支承部件57的突出部57a之間。O形環(huán)58對(duì)氣室61中的氣體經(jīng)過(guò)移動(dòng)部件55與突出部57a之間的接觸部分而泄漏的情況進(jìn)行抑制。雖然本實(shí)施方式中的O形環(huán)58被配置在突出部57a上，但并不限定于該方式，也可以被配置在移動(dòng)部件55上。本實(shí)施方式中的內(nèi)燃機(jī)具備向容積可變裝置的氣體彈簧供給氣體的氣體供給裝置。本實(shí)施方式中的氣體供給裝置向氣體彈簧50的氣室61供給氣體。在支承部件57上形成有用于向氣室61供給空氣的流道57b。流道57b與氣體供給裝置連接。本實(shí)施方式中的氣體供給裝置包括電機(jī)71和被電機(jī)71驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)72。在壓縮機(jī)72的出口上配置有單向閥82。單向閥82防止氣室61內(nèi)的氣體反向流動(dòng)而流出。在壓縮機(jī)72上連接有單向閥81以及過(guò)濾器73。過(guò)濾器73從被吸入至壓縮機(jī)72內(nèi)的空氣中去除異物。單向閥81防止空氣從壓縮機(jī)72中反向流動(dòng)。本實(shí)施方式中的氣體供給裝置具有，對(duì)氣體彈簧50的氣室61的壓力進(jìn)行變更的功能。氣體供給裝置包括空氣排出閥84?？諝馀懦鲩y84被配置為，能夠排出氣室61內(nèi)的氣體。氣體供給裝置包括壓力調(diào)節(jié)閥85。壓力調(diào)節(jié)閥85通過(guò)開(kāi)閉從而對(duì)向氣室61供給的空氣的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。在本實(shí)施方式中，在移動(dòng)部件55進(jìn)行移動(dòng)的期間內(nèi)，壓力調(diào)節(jié)閥85被關(guān)閉。通過(guò)關(guān)閉壓力調(diào)節(jié)閥85，從而能夠切斷與氣室61連接的流道，進(jìn)而對(duì)氣室61進(jìn)行密封。本實(shí)施方式中的氣體供給裝置包括作為氣室壓力檢測(cè)器的壓力傳感器74，所述氣室壓力檢測(cè)器對(duì)氣體彈簧50的氣室61的壓力進(jìn)行檢測(cè)。雖然本實(shí)施方式中的壓力傳感器74被配置在連接壓縮機(jī)72和連通部件51的流道上，但并不限定于該方式，也可以被配置在能夠?qū)馐?1的壓力進(jìn)行檢測(cè)的任意位置處。氣體供給裝置通過(guò)電子控制單元31而被控制。在本實(shí)施方式中，電機(jī)71被電子控制單元31控制。本實(shí)施方式中的空氣排出閥84以及壓力調(diào)節(jié)閥85通過(guò)電子控制單元31而被控制。壓力傳感器74的輸出被輸入至電子控制單元31。本實(shí)施方式中的內(nèi)燃機(jī)即使在運(yùn)行期間或者停止期間內(nèi)從氣室61中泄漏了空氣的情況下，也能夠向氣室61內(nèi)填充空氣。例如，通過(guò)用電機(jī)71對(duì)壓縮機(jī)72進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而打開(kāi)壓力調(diào)節(jié)閥85，從而能夠向氣體彈簧50的氣室61供給空氣。此外，本實(shí)施方式中的氣體供給裝置能夠使氣室61的壓力上升。并且，本實(shí)施方式中的氣體供給裝置能夠從氣體彈簧50的氣室61中排出氣體。通過(guò)打開(kāi)壓力調(diào)節(jié)閥85以及空氣排出閥84，從而能夠使氣室61的壓力下降。如此，通過(guò)對(duì)氣室61的壓力進(jìn)行變更，從而能夠?qū)刂茐毫M(jìn)行變更。作為氣體供給裝置并不限定于該方式，可以采用能夠向氣體彈簧的氣室供給氣體的任意裝置。在圖4中，圖示了本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)中的燃燒室的壓力的曲線圖。橫軸為曲軸轉(zhuǎn)角，縱軸為燃燒室的壓力以及 移動(dòng)部件的位移。在圖4中，圖示了燃燒循環(huán)中的壓縮沖程以及膨脹沖程的曲線圖。移動(dòng)部件55到達(dá)了連通部件51的底部時(shí)的位移為零。本實(shí)施方式中的容積可變裝置為，當(dāng)從燃燒循環(huán)的壓縮沖程到膨脹沖程的期間內(nèi)，燃燒室的壓力達(dá)到了控制壓力時(shí)，移動(dòng)部件55將進(jìn)行移動(dòng)。其結(jié)果為，氣體彈簧50的副室60的容積將變大。參照?qǐng)D2至圖4，在壓縮沖程開(kāi)始時(shí)，移動(dòng)部件55到達(dá)了連通部件51的底部。在壓縮沖程中活塞3上升，從而使燃燒室5的壓力上升。在此，由于在氣室61內(nèi)封入有與控制壓力相對(duì)應(yīng)的壓力的氣體，因此在燃燒室5的壓力達(dá)到控制壓力之前，移動(dòng)部件55將被維持在處于底部的狀態(tài)。在圖4所示的實(shí)施例中，比曲軸轉(zhuǎn)角為0° (TDC)時(shí)稍微滯后而進(jìn)行點(diǎn)火。通過(guò)點(diǎn)火從而使得燃燒室5的壓力急劇上升。當(dāng)燃燒室5的壓力達(dá)到控制壓力時(shí)，移動(dòng)部件55開(kāi)始移動(dòng)。當(dāng)混合氣體的燃燒繼續(xù)進(jìn)行時(shí)，氣室61將收縮從而移動(dòng)部件55的位移將增大。從而副室60的容積增大。由此，抑制了燃燒室5以及副室60的壓力的上升。在圖4所示的實(shí)施例中，燃燒室5的壓力被保持為大致固定。另外，嚴(yán)格而言，由于通過(guò)移動(dòng)部件55進(jìn)行移動(dòng)而使氣室61內(nèi)的壓力上升，因此燃燒室5的壓力也略微上升。在燃燒室內(nèi)，當(dāng)燃料的燃燒繼續(xù)進(jìn)行時(shí)，移動(dòng)部件55的位移將在達(dá)到最大之后減小。氣室61的壓力減小，從而移動(dòng)部件55的位移恢復(fù)為零。即，移動(dòng)部件55返回至到達(dá)底部的位置。當(dāng)燃燒室5的壓力成為小于控制壓力時(shí)，隨著曲軸轉(zhuǎn)角的行進(jìn)從而燃燒室5的壓力將減小。如此，本實(shí)施方式中的燃燒壓力控制裝置能夠?qū)嵤┛刂?，從而在燃燒?的壓力達(dá)到了控制壓力時(shí)抑制燃燒室的壓力上升，以使燃燒室的壓力不會(huì)成為發(fā)生異常燃燒的壓力以上的壓力。在圖4中，圖示了比較例I以及比較例2的燃燒室的壓力的曲線圖。比較例I以及比較例2為，不具有本實(shí)施方式中的容積可變裝置的內(nèi)燃機(jī)。在內(nèi)燃機(jī)中，燃燒室的壓力依存于點(diǎn)火正時(shí)而發(fā)生變化。內(nèi)燃機(jī)具有輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大的點(diǎn)火正時(shí)Qmax。比較例I為，在點(diǎn)火正時(shí)Θ max時(shí)進(jìn)行點(diǎn)火的曲線。通過(guò)在輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大的點(diǎn)火正時(shí)進(jìn)行點(diǎn)火，從而燃燒室的壓力將提高且熱效率成為最佳。然而，如果如比較例I這樣點(diǎn)火正時(shí)較早，則燃燒室的壓力會(huì)變得高于發(fā)生異常燃燒的壓力?，F(xiàn)假定比較例I的曲線圖中未發(fā)生異常燃燒。另一方面，在實(shí)際的內(nèi)燃機(jī)中，使點(diǎn)火正時(shí)角度滯后，以使燃燒室的最大壓力(Pmax)小于發(fā)生異常燃燒的壓力。在比較例2的內(nèi)燃機(jī)中，為了避免異常燃燒，以滯后于輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大的點(diǎn)火正時(shí)的方式而進(jìn)行點(diǎn)火。在使點(diǎn)火正時(shí)角度滯后的情況下，與在輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大的點(diǎn)火正時(shí)進(jìn)行點(diǎn)火的情況相比，燃燒室的最大壓力將變小。本實(shí)施方式中的內(nèi)燃機(jī)能夠在燃燒室的壓力小于發(fā)生異常燃燒的壓力下實(shí)施燃燒。即使將點(diǎn)火正時(shí)提前，也能夠抑制異常燃燒的發(fā)生。尤其是，在壓縮比比較高的發(fā)動(dòng)機(jī)中，也能夠抑制異常燃燒。而且，能夠延長(zhǎng)燃燒室的壓力較高的時(shí)間。因此，與比較例2的、使點(diǎn)火正時(shí)滯后的內(nèi)燃機(jī)相比改善了熱效率，并能夠增大輸出轉(zhuǎn)矩。此外，能夠減少燃料消耗量。在本實(shí)施方式的容積可變裝置中，在移動(dòng)部件55移動(dòng)之時(shí)，氣室61被密封。在本實(shí)施方式中，通過(guò)O形環(huán)58而抑制了氣體從氣室61泄漏的情況。但是，氣室61為高壓，從而有時(shí)氣體會(huì)從氣室61泄漏。例如，在移動(dòng)部件55進(jìn)行移動(dòng)的期間內(nèi)，由于O形環(huán)58與移動(dòng)部件55進(jìn)行滑動(dòng)，因此有時(shí)氣室61中的氣體會(huì)泄漏。在本實(shí)施方式中，移動(dòng)部件55被形成為筒狀，移動(dòng)部件55的朝向燃燒室5 —側(cè)的相反側(cè)的端部被開(kāi)口。移動(dòng)部件55的朝向燃燒室5 —側(cè)的相反側(cè)的端部向大氣開(kāi)放。因此，即使在從氣室61泄漏了空氣的情況下，也能夠?qū)⑿孤┑目諝馀欧胖链髿庵?。即，即使在從氣?1泄漏了空氣的情況下，也能夠避免泄漏的空氣流入至燃燒室5內(nèi)的情況。
例如，當(dāng)從氣室61泄漏的空氣流入到燃燒室5內(nèi)時(shí)，在被封入到氣體彈簧50內(nèi)的氣體為空氣的情況下，混合氣體進(jìn)行燃燒時(shí)的空燃比將增大。即，燃燒時(shí)的空燃比向過(guò)稀側(cè)偏移。在將燃燒時(shí)的空燃比控制在所需的值的情況下，為了對(duì)燃燒室的空燃比進(jìn)行修正，則被供給至燃燒室的燃料的量將增加。因此，所輸出的轉(zhuǎn)矩將增大。此外，當(dāng)從氣室61泄漏至燃燒室5內(nèi)的空氣量不穩(wěn)定時(shí)，在每個(gè)燃燒循環(huán)中所輸出的轉(zhuǎn)矩將發(fā)生變動(dòng)。此外，當(dāng)對(duì)于各個(gè)氣缸中的每一個(gè)，從氣室61泄漏至燃燒室5內(nèi)的空氣量不同時(shí)，由各個(gè)氣缸中的每一個(gè)氣缸所輸出的轉(zhuǎn)矩將成為各自不同的狀態(tài)。此外，當(dāng)燃燒室的空燃比產(chǎn)生波動(dòng)時(shí)，從燃燒室5排出的廢氣中的未燃燃料和空氣的混合比(廢氣的空燃比)將偏離所需的值，從而有時(shí)在廢氣凈化裝置中無(wú)法對(duì)廢氣充分地進(jìn)行凈化。例如，有時(shí)會(huì)無(wú)法使流入到三元催化劑的廢氣的空燃比大致成為理論空燃比，從而使被排放的廢氣的特性發(fā)生惡化。在被封入到氣體彈簧50內(nèi)的氣體為氮?dú)?、二氧化碳或者氬氣等惰性氣體的情況下，當(dāng)氣室61內(nèi)的惰性氣體流入到燃燒室5內(nèi)時(shí)，燃燒將變慢。此外，與被封入到氣體彈簧內(nèi)的氣體為空氣的情況相同，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)各個(gè)燃燒循環(huán)中產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩變動(dòng)、或者由各個(gè)氣缸中的每一個(gè)氣缸輸出的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生誤差的情況。如此，當(dāng)氣體從氣室朝向燃燒室泄漏時(shí)，存在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生惡化的問(wèn)題。但是，由于本實(shí)施方式中的容積可變裝置，即使在氣體從氣室泄漏的情況下也能夠避免泄漏的氣體流入到燃燒室內(nèi)，因此能夠抑制對(duì)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)造成負(fù)面影響的情況。雖然本實(shí)施方式中的容積可變裝置被形成為，將從氣室泄漏的氣體排放至大氣中，但并不限定于該方式，也可以被形成為，將從氣室泄漏的氣體排放至氣缸蓋的外部。例如，在氣室內(nèi)填充有惰性氣體的情況下，也可以對(duì)從氣室泄漏的氣體進(jìn)行回收而向氣體供給裝置進(jìn)行供給。此外，在容積可變裝置中，有時(shí)副室60的氣體會(huì)經(jīng)過(guò)連通部件51和移動(dòng)部件55之間的接觸部分而泄漏。在本實(shí)施方式中的容積可變裝置中，連通部件51的朝向燃燒室5一側(cè)的相反側(cè)被開(kāi)口。連通部件51的朝向燃燒室5—側(cè)的相反側(cè)被開(kāi)放于大氣中。因此，即使在副室60的氣體泄漏的情況下，也能夠?qū)⑿孤┑臍怏w排放至氣缸蓋的外部，從而避免副室60的氣體流入到氣室61內(nèi)的情況。本實(shí)施方式中的容積可變裝置能夠避免氣體從副室60流入到氣室61內(nèi)而對(duì)控制壓力造成負(fù)面影響的情況。參照?qǐng)D3，作為本實(shí)施方式中的第一密封部件的活塞環(huán)56優(yōu)選被形成為，與作為第二密封部件的O形環(huán)58相比耐熱性更高。第一密封部件具有對(duì)在燃燒室5內(nèi)燃燒的高溫的氣體進(jìn)行密封的功能。因此，第一密封部件優(yōu)選為具有耐熱性。另一方面，第二密封部件由于具有對(duì)氣室的氣體進(jìn)行密封的功能，因此能夠采用與第一密封部件相比耐熱性較低的密封部件。此外，作為本實(shí)施方式中的第二密封部件的O形環(huán)58優(yōu)選被形成為，與作為第一密封部件的活塞環(huán)56相比密封性更高。在氣室61內(nèi)填充有高壓的氣體。當(dāng)?shù)诙芊獠考拿芊庑暂^低時(shí)，由于大量的氣體將從氣室61泄漏，因此氣體供給裝置的工作量將增加。此外，在內(nèi)燃機(jī)不具備氣體供給裝置的情況下，當(dāng)?shù)诙芊獠考拿芊庑暂^低時(shí)，氣室的壓力將大幅下降。其結(jié)果為，控制壓力將大幅下降。因此，第二密封部件優(yōu)選為密封性較高。另一方面，由于第一密封部件具有對(duì)氣體從暫時(shí)成為高壓的副室泄漏的情況進(jìn)行抑制的功能，因此能夠采用與第二密封部件相比密封性較低的密封部件。 作為第一密封部件，優(yōu)選為使用工具鋼或彈簧鋼等具有耐熱性的材料而形成。此夕卜，由于無(wú)需具有如第二密封部件那么大的密封性，因此例如能夠采用，俯視形狀為C字形的、具有合縫的C形環(huán)。相對(duì)于此，第二密封部件優(yōu)選為密封性較高。因此，優(yōu)選為，采用俯視形狀為O字形的O形環(huán)。此外，第二密封部件也可以為，與第一密封部件相比耐熱性較低的部件。因此，作為第二密封部件，例如能夠使用含氟橡膠或硅橡膠等來(lái)形成。另外，第一密封部件以及第二密封部件并不限定于這些形式，可以采用使各自的密封部件不受熱損傷并具有所要求的密封性的任意密封部件。 雖然本實(shí)施方式中的內(nèi)燃機(jī)具備氣體供給裝置，但并不限定于該方式，也可以不配置氣體供給裝置。即，氣室也可以常時(shí)被密封。在上述的各個(gè)圖中，對(duì)相同或者相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注了相同的符號(hào)。另外，上述的實(shí)施方式為示例，并不對(duì)是本發(fā)明進(jìn)行限定的方式。此外，在實(shí)施方式中，還包括權(quán)利要求中所示的變更。符號(hào)說(shuō)明I 內(nèi)燃機(jī)主體4 氣缸蓋5 燃燒室21 催化轉(zhuǎn)化器22 排氣管31 電子控制單元50 氣體彈簧51 連通部件52 卡止部55 移動(dòng)部件56 活塞環(huán)57 支承部件57a突出部
58O 形環(huán)60副室61 氣室 72 壓縮機(jī)74 壓力傳感器84 空氣排出閥85 壓力調(diào)節(jié)閥
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)，其特征在于， 具備與燃燒室連通的副室和、對(duì)副室的容積進(jìn)行變更的容積可變裝置， 所述容積可變裝置包括 連通部，其被配置在包括燃燒室的頂面在內(nèi)的氣缸蓋上，且以與燃燒室連通的方式而被形成為筒狀； 移動(dòng)部件，其以嵌合于連通部的內(nèi)部的方式而被形成為筒狀，且其朝向燃燒室一側(cè)的立而部被閉塞； 支承部，其具有嵌合于移動(dòng)部件的內(nèi)部的突出部，并對(duì)移動(dòng)部件以可移動(dòng)的方式而進(jìn)行支承， 連通部的內(nèi)部的空間通過(guò)移動(dòng)部件而被劃分，在朝向燃燒室一側(cè)形成有副室，且在朝向燃燒室一側(cè)的相反側(cè)形成有能夠密封的氣室， 所述容積可變裝置被形成為，當(dāng)燃燒室的壓力達(dá)到了控制壓力時(shí)，通過(guò)以燃燒室的壓力變化作為驅(qū)動(dòng)源而使移動(dòng)部件移動(dòng)，從而使副室的容積增大， 移動(dòng)部件的朝向燃燒室一側(cè)的相反側(cè)的端部被開(kāi)口，從而使從移動(dòng)部件與突出部相接觸的部分處泄漏的、氣室中的氣體被排放至氣缸蓋的外部。
2.如權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于， 容積可變裝置包括 第一密封部件，其被配置在連通部和移動(dòng)部件之間； 第二密封部件，其被配置在移動(dòng)部件和突出部之間， 其中，第二密封部件被形成為，與第一密封部件相比密封性更高。
3.如權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于， 容積可變裝置包括 第一密封部件，其被配置在連通部和移動(dòng)部件之間； 第二密封部件，其被配置在移動(dòng)部件和突出部之間， 其中，第一密封部件被形成為，與第二密封部件相比耐熱性更高。
全文摘要
本發(fā)明提供一種內(nèi)燃機(jī)，其具備與燃燒室連通的副室和對(duì)副室的容積進(jìn)行變更的容積可變裝置。容積可變裝置包括連通部，其被配置在氣缸蓋上，且被形成為筒狀；移動(dòng)部件，其以嵌合于連通部的內(nèi)部的方式而被形成為筒狀，且其朝向燃燒室一側(cè)的端部被閉塞；支承部，其具有嵌合于移動(dòng)部件的內(nèi)部的突出部。容積可變裝置的連通部的內(nèi)部的空間通過(guò)移動(dòng)部件而被劃分，從而形成副室以及氣室。移動(dòng)部件被形成為，其朝向燃燒室一側(cè)的相反側(cè)的端部被開(kāi)口，從而使從移動(dòng)部件和突出部相接觸的部分處泄漏的氣室中的氣體被排放至氣缸蓋的外部。
文檔編號(hào)F02B23/08GK102770641SQ20108006248
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者蘆澤剛 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社