專利名稱：火花點火引擎的控制方法以及火花點火引擎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種針對具有火花塞和催化劑的火花點火引擎進行控制的方法以及該火花點火引擎，其中，所述火花塞能夠點燃形成于氣缸中的燃燒室內(nèi)的混合氣，所述催化劑能夠凈化排氣。
背景技術(shù)：
通常，用于快速激活催化劑的技術(shù)已經(jīng)開發(fā)用于包括引擎的車輛等等，從而防止在引擎中燃燒期間產(chǎn)生的有害物質(zhì)排入大氣中，并且該技術(shù)通過包含設(shè)置在排氣通道并且能夠凈化來自引擎的排氣的催化劑，可靠地防止這種有害物質(zhì)的排放量。
例如，專利文獻I公開了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括柴油引擎和催化劑，其中，在柴油引擎起動之后，流到催化劑的排氣的熱量高于正常工作期間的熱量。利用這種系統(tǒng)，催化劑的溫度更快速地上升到激活溫度。利用設(shè)置在車輛等等的引擎，該引擎可以快速地升溫以便迅速地激活催化劑，以便提高燃燒穩(wěn)定性，因此，這樣將會提高燃料消耗性能和排氣性能。另一方面，利用上述現(xiàn)有系統(tǒng)，起動引擎之后由引擎產(chǎn)生的大部分燃燒能量以排放能量的形式被排出到排放側(cè)。因此，使引擎本身升溫的能量變小，從而存在引擎無法快速升溫的問題。引用列表專利文獻專利文獻I :日本專利No. 4182770

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種利用簡單的結(jié)構(gòu)和較低的成本來能夠有效地進行爆破處理的爆破處理方法。為了達到上述目的，本發(fā)明涉及的火花點火引擎的控制方法是控制火花點火引擎的方法，所述火花點火引擎具有火花塞，能夠點燃形成于氣缸中的燃燒室內(nèi)的混合氣；催化劑，設(shè)置在排氣通道，并且在所述排氣通道內(nèi)的空氣燃料比接近理論空氣燃料比的伏態(tài)下，能夠凈化包含于排氣中的碳氫化合物、一氧化碳和氮氧化物；以及催化劑溫度檢測單元，用于檢測或估算所述催化劑的溫度；其中，所述火花點火引擎被構(gòu)造成能夠點燃所述燃燒室中的所述混合氣并且能夠改變所述引擎的至少排氣門的開閉時刻；所述控制方法包括第一步驟，在從所述引擎的起動完成且該引擎開始自動旋轉(zhuǎn)的時點起直到所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點為止的期間內(nèi)，在點火時刻被設(shè)定在相對于MBT (最大扭矩的最小點火提前角)更滯后側(cè)的時刻點燃所述混合氣，其中，所述MBT是所述引擎的輸出扭矩成為最大的點火時刻；第二步驟，從所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點起，改變所述排氣門的氣門開啟時刻及/或氣門關(guān)閉時刻，使得包含于所述燃燒室內(nèi)的所述混合氣中的已燃氣體的比例高于在執(zhí)行所述第一步驟時的已燃氣體的比例；以及第三步驟，從所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點起，點燃所述燃燒室內(nèi)的所述混合氣。根據(jù)上述方法，能夠快速地激活催化劑并且能夠快速地使引擎升溫。


圖I是顯示本發(fā)明實施例的火花點火引擎的總體結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是顯示三元催化劑體的排氣溫度和凈化率(轉(zhuǎn)換效率)的關(guān)系的圖表。圖3是顯示本發(fā)明第一實施例的火花點火引擎的控制方法的流程圖。圖4是顯示使用本發(fā)明第一實施例的火花點火引擎的控制方法來控制引擎時的結(jié)果的時間表。
圖5是說明本發(fā)明第二實施例的火花點火引擎中的排氣門的氣門開啟操作的示意圖。圖6是顯示本發(fā)明第二實施例的火花點火引擎的控制方法的流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將參考圖I至圖4描述根據(jù)本發(fā)明的火花點火引擎的第一實施例。圖I是火花點火引擎100的簡要結(jié)構(gòu)示意圖?；鸹c火引擎100包括包括氣缸蓋9和氣缸體11的引擎體I出⑶(控制單元)2，用于控制引擎；和各種配件。弓丨擎體I是汽油引擎，其通過主要包含汽油的燃料的燃燒而被驅(qū)動。注意，上述燃料可以全部是汽油，或向汽油中增加乙醇(酒精)等等的混合物。多個氣缸12被形成在氣缸體11和氣缸蓋9內(nèi)部。活塞13被插入通過各個氣缸12。在本實施例中，四個氣缸12被形成在引擎體I上。燃燒室14分別被形成在各個活塞13和氣缸蓋9的頂面之間?；钊?3被聯(lián)接到曲柄軸3。在本實施例中，引擎體I的幾何壓縮比被設(shè)定為15以上。15以上的值相對于標準汽油引擎的幾何壓縮比9到11更高。引擎體I設(shè)置有曲柄角傳感器82，用于檢測曲柄軸3的旋轉(zhuǎn)角度。ECU 2根據(jù)從曲柄角傳感器82輸出的檢測信號計算出引擎轉(zhuǎn)數(shù)NE。引擎體I設(shè)置有引擎冷卻液溫度傳感器(引擎冷卻液溫度檢測單元)83，用于檢測引擎冷卻液的溫度。引擎冷卻液流經(jīng)形成在氣缸蓋9和氣缸體11中的水套(water jacket)?；鸹ㄈ?5布置在各個氣缸12的燃燒室14的頂端。各個火花塞15的頂部面向各個燃燒室14的內(nèi)部。各個火花塞15被電氣連接到點火電路裝置27。點火電路裝置27發(fā)電，用于火花放電。在預(yù)定時刻，各個火花塞15根據(jù)從點火電路裝置27饋送的電力將火花釋放到燃燒室14內(nèi)的混合氣。噴射器16分別設(shè)置在每個燃燒室14 一側(cè)。各個噴射器16直接將主要包含汽油的燃料噴入各個燃燒室14中。兩個進氣口 17和兩個排氣口 18分別設(shè)置在每個氣缸12的上部分。各個口 17、18與燃燒室14連通。進氣經(jīng)過進氣口 17并流入燃燒室14中。燃燒室14內(nèi)部的氣體經(jīng)過排氣口 18并被釋放到燃燒室14的外部。進氣門19設(shè)置成聯(lián)結(jié)各個進氣口 17和燃燒室14。進氣門19開閉進氣口 17，以連通或阻隔進氣口 17和燃燒室14。排氣門20設(shè)置成聯(lián)結(jié)各個排氣口 18和燃燒室14。排氣門20開閉排氣口 18，以連通或阻隔排氣口 18和燃燒室14。進氣門19在預(yù)定時刻通過由進氣門驅(qū)動機構(gòu)30驅(qū)動而開閉進氣口 17。此外，排氣門20在預(yù)定時刻通過由排氣門驅(qū)動機構(gòu)40驅(qū)動而開閉排氣口 18。進氣門驅(qū)動機構(gòu)30包括聯(lián)接到進氣門19的進氣凸輪軸31和進氣VVT32。進氣凸輪軸31經(jīng)由例如已知的鏈/鏈輪機構(gòu)的動力傳動機構(gòu)被聯(lián)接到曲柄軸3。進氣凸輪軸31通過隨著曲柄軸3旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)以開閉進氣門19。進氣VVT32改變進氣門19的氣門正時(valve timing)。進氣VVT32與凸輪軸31同軸布置。進氣VVT32改變直接由曲柄軸3驅(qū)動的預(yù)定從動軸和進氣凸輪軸31之間的相位差(phase difference)。因此,進氣VVT32通過改變曲柄軸3和進氣凸輪軸31之間的相位差來改變進氣門19的氣門正時。例如，進氣VVT32是液壓機構(gòu)、電磁機構(gòu)等等。液壓進氣VVT包括在從動軸和進氣凸輪軸31之間軸向排列的多個液體室。液壓進氣VVT通過引起上述液體室之間的壓力差來改變相位差。電磁進氣VVT包括設(shè)置在從動軸和進氣凸輪軸31之間的電磁鐵。電磁進氣VVT通過向電磁鐵施加動力來改變相位差。進氣VVT32根據(jù)由ECU 2計算出的進氣門19的目標氣門正時來改變相位差。
排氣門驅(qū)動機構(gòu)40與進氣門驅(qū)動機構(gòu)30相同結(jié)構(gòu)。具體地說，排氣門驅(qū)動機構(gòu)40包括聯(lián)接到排氣門20和曲柄軸3的排氣凸輪軸41、和排氣VVT (可變氣門正時機構(gòu))42。排氣VVT42改變排氣凸輪軸41和曲柄軸3的相位差，和改變排氣門20的氣門正時。排氣VVT42根據(jù)由ECU 2計算出的排氣門20的目標氣門正時來改變相位差。在目標氣門正時，排氣凸輪軸41驅(qū)動排氣門20以使其開閉。注意，在本實施例中，進氣VVT32和排氣VVT42在分別保持進氣門19和排氣門20的氣門開啟時間和升程恒定的同時，分別改變進氣門19和排氣門20的開啟時刻(氣門開啟時刻)和關(guān)閉時刻(氣門關(guān)閉時刻)。換句話說，進氣門19和排氣門20的氣門輪廓(profile)保持不變。進氣口 17被連接到進氣管22。節(jié)氣門(throttle valve) 50設(shè)置到進氣管22上。節(jié)氣門50改變進氣管22的開啟面積，和改變通過從外部流經(jīng)進氣管22而流入各個氣缸12的進氣的量。節(jié)氣門50通過節(jié)流致動器(throttle actuator) 56驅(qū)動。節(jié)流致動器56驅(qū)動節(jié)氣門50以便節(jié)氣門50的孔徑變?yōu)橛蒃CU 2計算出的目標節(jié)流孔徑。進氣管22設(shè)置有進氣量傳感器86，用于檢測進氣量。排氣口 18被連接到排氣管(排氣通道)24。排氣管24設(shè)置有催化反應(yīng)裝置60。催化反應(yīng)裝置60包括殼體61和收容在殼體61中的三元催化劑體(催化劑)62。三元催化劑體62能夠凈化包含于排氣中的HC (碳氫化合物)、C0 ( —氧化碳)和NOx (氮氧化物),并且包括所謂的三元催化功能。三元催化劑體62通過將包含于排氣中的HC、CO、和NOx分別變成H20、CO2、和N2來而使它們解除毒性。當流入三元催化劑體62中的排氣的空氣燃料比變得大于理論空氣燃料比時，三元催化劑體62的HC和CO的轉(zhuǎn)換效率增加。當流入三元催化劑體62中的排氣的空氣燃料比變得小于理論空氣燃料比時，三元催化劑體62的NOx的轉(zhuǎn)換效率增加。當流入三元催化劑體62中的排氣的空氣燃料接近理論空氣燃料比時，三元催化劑體62同時以較高的轉(zhuǎn)換效率凈化HC、C0和N0X。此外，只有當三元催化劑體62達到激活溫度或更高溫度時，才能被激活并凈化HC等等。排氣溫度傳感器87和空氣燃料比傳感器88設(shè)置在排氣管24的比催化反應(yīng)裝置60更上游的部分上。排氣溫度傳感器87檢測經(jīng)過排氣管24的排氣的溫度?？諝馊剂媳葌鞲衅?8檢測經(jīng)過排氣管24的排氣的空氣燃料比。E⑶2是基于現(xiàn)有的微計算機的控制器。E⑶2包括CPU、存儲器和I/O總線。CPU執(zhí)行程序。存儲器由RAM、ROM等等構(gòu)成，并存儲程序和數(shù)據(jù)。I/O總線進行各種信號的輸入/輸出。E⑶2經(jīng)由I/O總線接收來自包括曲柄角傳感器82、引擎冷卻液溫度傳感器83、進氣量傳感器86和加速器傳感器85的各個傳感器的檢測信號。ECU 2根據(jù)這些檢測信號進行各種計算。加速器傳感器85檢測與駕駛員操作的加速器踏板的操縱變量對應(yīng)的加速器孔徑。E⑶2分別向點火電路裝置27、噴射器16、節(jié)氣門50、進氣VVT32和排氣VVT42輸出驅(qū)動控制信號。E⑶2包括作為其主要功能元件的氣門正時控制單元102、點火控制單元104、進氣量控制單元106和噴射器控制單元108。 氣門正時控制單元102控制排氣VVT42和進氣VVT32的操作。根據(jù)引擎的工作狀態(tài)，氣門正時控制單元102適當?shù)馗淖兣艢忾T20的氣門開啟時刻和氣門關(guān)閉時刻以及進氣門19的氣門開啟時刻和氣門關(guān)閉時刻。改變排氣門20的氣門關(guān)閉時刻和進氣門19的氣門開啟時刻，從而改變排氣門20和進氣門19在接近排氣上死點時都被開啟的重疊期間，具體地說，從進氣門19的氣門開啟時刻到排氣門20的氣門關(guān)閉時刻的時間。另外，改變排氣門20的氣門關(guān)閉時刻和進氣門19的氣門開啟時刻，從而改變排氣門20和進氣門19在接近排氣上死點時被關(guān)閉的時間，具體地說，從排氣門20的氣門關(guān)閉時刻和進氣門19的氣門開啟時刻起的時間(未重疊期間)。通過改變排氣門20的氣門關(guān)閉時刻，氣門正時控制單元102改變殘留在燃燒室14內(nèi)的已燃氣體的量，即，內(nèi)部EGR氣體。點火控制單元104控制從點火電路裝置27饋送至火花塞15的動力。點火控制單元104改變火花塞15放出火花和點燃混合氣的時刻(點火時刻)。進氣量控制單元106驅(qū)動節(jié)流致動器54和改變節(jié)氣門50的孔徑。這種變化改變流入燃燒室14中的進氣(新鮮空氣)的量。這樣，噴射器控制單元108改變從噴射器16噴射到燃燒室14中的燃料的噴射時亥IJ、噴射量(噴射時間)等等。通過噴射器控制單元108的噴射量的變化和通過進氣量控制單元106或氣門正時控制單元102的進氣量的變化將改變?nèi)紵?4內(nèi)的混合氣的空氣燃料比。具體地說，根據(jù)進氣量傳感器86檢測的進氣量，噴射器控制單元108控制噴射量以便混合氣的空氣燃料比成為預(yù)定空氣燃料比。注意，在本實施例中，噴射器控制單元108根據(jù)空氣燃料比傳感器88檢測的空氣燃料比校正噴射量。這樣，該校正使得空氣燃料比更精確地變成目標空氣燃料比?，F(xiàn)在將參考圖3的流程圖說明ECU 2如何根據(jù)驅(qū)動條件控制引擎。在步驟SI，E⑶2讀取通過引擎冷卻液溫度傳感器83檢測的引擎冷卻液的溫度、通過排氣溫度傳感器87檢測的、比催化反應(yīng)裝置60更上游的排氣管24內(nèi)的排氣的溫度、通過進氣量傳感器86檢測的進氣量、通過曲柄角傳感器82檢測的檢測信號等等。此外，ECU2根據(jù)來自曲柄角傳感器82的檢測信號計算出引擎轉(zhuǎn)數(shù)NE。隨后，在步驟S2，E⑶2判定是否已經(jīng)完成引擎體I的起動并且引擎體I已經(jīng)開始自動旋轉(zhuǎn)。在本實施例中，當引擎轉(zhuǎn)數(shù)NE變成預(yù)定起動判定轉(zhuǎn)數(shù)NI以上時，ECU 2判定完成引擎體I的起動。例如，起動判定轉(zhuǎn)數(shù)被設(shè)定為500rpm。當在步驟S2判定為否(未完成引擎體I的起動)時，E⑶2返回到步驟SI。并且，當在步驟S2判定為是(完成引擎體I的起動)時，ECU2進行到步驟S3。在步驟S3，E⑶2判定三元催化劑體62是否處于未激活狀態(tài)。在本實施例中，E⑶2根據(jù)在起動引擎至當前時間之后流入催化反應(yīng)裝置60的排氣的流速估算三元催化劑體62的溫度Tc、該排氣的溫度、以及該排氣的空氣燃料比。當三元催化劑體62的估算溫度Tc小于激活溫度Tcl時，ECU 2判定三元催化劑體62處于激活狀態(tài)。排氣的流速由進氣量傳感器86等等的檢測值進行計算。排氣的溫度通過排 氣溫度傳感器87進行檢測。空氣燃料比通過空氣燃料比傳感器88進行檢測。激活溫度Tcl被設(shè)定為例如300攝氏度。在本實施例中，進氣量傳感器86、排氣溫度傳感器87、空氣燃料比傳感器88和ECU 2用作催化劑溫度檢測單元，其用于估算催化反應(yīng)裝置60的溫度。還可以提供用于直接檢測催化反應(yīng)裝置60的溫度的檢測裝置。在上述情況下，檢測裝置直接檢測三元催化劑體62的溫度Tc。E⑶2判定該檢測溫度是否小于激活溫度Tel。當在步驟S3判定為是(三元催化劑體62的估算溫度Tc小于激活溫度Tcl并且判定三元催化劑體62處于未激活狀態(tài))時，E⑶2進行到步驟S10。在步驟S10，E⑶2進行第一控制，用于激活三元催化劑體62。在第一控制中，噴射器控制單元108調(diào)節(jié)從噴射器16噴射的噴射量，并且將燃燒室14內(nèi)的混合氣的空氣燃料比控制在第一參考空氣燃料比(第四步驟)。第一參考空氣燃料比在接近理論空氣燃料比時被設(shè)定為在14. 5以上并且在15. O以下之間的值。氣門正時控制單元102驅(qū)動排氣VVT42并將排氣門20的氣門關(guān)閉時刻CA_EVC控制在第一氣門關(guān)閉時刻CA_EVC1。第一氣門關(guān)閉時刻CA_EVC1被設(shè)定在排氣上死點(TDC)的滯后側(cè)。第一氣門關(guān)閉時刻(曲柄角)CA_EVC1被設(shè)定為例如ATDC(在上止點后)5°C A。點火控制單元104進行第一步驟。具體地說，點火控制單元104驅(qū)動點火電路裝置27并將點火時刻CA_ig控制在第一點火時刻CA_igl。第一點火時刻CA_igl被設(shè)定在MBT (引擎的輸出變成最大值的點火時刻)的滯后側(cè)。第一點火時刻(曲柄角)CA_igl被設(shè)定為例如ATDC(在上止點后)25°C A。如上所述，更多高溫的排氣朝著三元催化劑體62排出直到在步驟S3判定變成否，具體地說，在起動引擎之后的第一時期內(nèi)且直到三元催化劑體62被激活為止。具體地說，燃燒室14內(nèi)的混合氣的空氣燃料比被設(shè)定成接近理論空氣燃料比。因此，防止由于過量空氣引起的混合氣的熱容量增加。這樣，防止燃燒之后的氣體溫度降低。此外，由于過量燃料受到吸熱反應(yīng)，防止混合氣的溫度降低。這樣，增加燃燒之后的氣體溫度。此外，點火時刻被設(shè)定在更滯后側(cè)。因此，當打開排氣門20時，流向排氣管24的排氣的溫度增加。另外，排氣門20的氣門關(guān)閉時刻被設(shè)定在排氣上死點的更滯后側(cè)。因此，更多的高溫排氣流向排氣管24。因此，利用火花點火引擎100，因為包括第一步驟和第四步驟的第一控制在第一時期進行，所以通過混合氣的燃燒產(chǎn)生的燃燒能量中的更多能量將流向排氣管24。這樣，導(dǎo)致三元催化劑體62被快速地加熱。
注意，排氣門20的氣門關(guān)閉時刻CA_EVC是緊接著在氣門升程曲線內(nèi)的緩沖曲線部分(buffer curve portion)之前的曲柄角。該緩沖曲線部分被設(shè)置以緩沖當關(guān)閉排氣門20時排氣門20和氣門片之間出現(xiàn)的碰撞噪音。具體地說，排氣門20的氣門關(guān)閉時刻CA_EVC是氣門升程為O. 5mm的點的曲柄角。類似地，進氣門的氣門關(guān)閉時刻是緊接著在氣門升程曲線中的緩沖曲線部分之前的曲柄角。排氣門20的氣門開啟時刻和進氣門的氣門開啟時刻是緊接著在氣門升程曲線的緩沖曲線部分之后的曲柄角。在緩沖曲線部分中，氣門升程的變化相對較小，氣門升程的絕對值也較小。進氣門19的氣門開啟時間和排氣門20的氣門開啟時間是氣門升程曲線內(nèi)除了氣門開啟側(cè)的緩沖曲線部分和氣門關(guān)閉側(cè)的緩沖曲線部分之外的曲柄角時間，也是進氣基本能夠流入引擎體I的時間和排氣基本能夠從引擎排出的時間。這里，當大量燃燒能量作為排氣能量朝著排氣管24排出時，冷卻損失將會減少。具體地說，供應(yīng)到氣缸蓋9和氣缸體11的能量將會減少。因此，防止氣缸蓋9和氣缸體11的溫度上升。具體地說，防止燃燒室14的壁溫上升。這樣，延長用于使引擎體I升溫所需的時間。 另一方面，本發(fā)明的發(fā)明人及其他人員注意到三元催化劑體62的轉(zhuǎn)換效率相對于流入的排氣溫度具有滯后特性。圖2顯示代表排氣溫度和三元催化劑體62的轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系的圖表。圖2的水平軸顯示流入三元催化劑體62中的排氣的溫度。圖2的縱軸顯示三元催化劑體62的轉(zhuǎn)換效率。如該圖表所示，三元催化劑體62的轉(zhuǎn)換效率隨著排氣的溫度上升而增加。然而，在轉(zhuǎn)換效率變成最大值之后，三元催化劑體62的轉(zhuǎn)換效率保持較高值，即使排氣的溫度有些低，也會激活三元催化劑體62。這是因為即使流入的排氣的溫度減低，一旦激活的三元催化劑體62也能保持在其本身反應(yīng)熱的較高溫下。此外，還因為三元催化劑體62通過來自受熱的殼體61的輻射熱而保持在高溫下。根據(jù)上述發(fā)現(xiàn)即使排氣的溫度降低，在三元催化劑體62激活之后也能保持三元催化劑體62的激活，本發(fā)明的發(fā)明人及其他人員在激活三元催化劑體62之后減少排氣的溫度。另外，本發(fā)明的發(fā)明人及其他人員實現(xiàn)了在通過利用能量保持三元催化劑體62的激活時快速地使引擎體I升溫，用于使燃燒室14的壁溫上升，該能量用作燃燒能量中的排氣倉tfi。具體地說，當在步驟S3判定為否并且確定三元催化劑本體62處于激活狀態(tài)時，E⑶2進行到步驟S4。在步驟S4，E⑶2判定引擎體I是否已經(jīng)升溫。在本實施例中，如果引擎冷卻液的溫度Tw小于預(yù)定升溫判定溫度Twl，則ECU 2判定引擎沒有升溫。升溫判定溫度Twl被設(shè)定為例如80攝氏度。如果在步驟S4確定引擎體I還沒有升溫，則E⑶2進行到步驟SI I。在步驟Sll，E⑶2進行第二控制，用于快速地使引擎體I升溫。第二控制是降低排氣的溫度的控制，從而與步驟Sio中進行的第一控制相比能減少排氣能量，因此增加冷卻損失。具體地說，E⑶2進行第二步驟和第三步驟，在第二步驟中增大包含于燃燒室14內(nèi)的混合氣中的已燃氣體的比例，使其大于在第一控制期間的比例，該第三步驟點燃其中已燃氣體的比例已經(jīng)增加的混合氣。在第二控制中，噴射器控制單元108調(diào)節(jié)從噴射器16噴射的噴射量，并且將燃燒室14內(nèi)的混合氣的空氣燃料比控制在第二參考空氣燃料比。第二參考空氣燃料比在接近理論空氣燃料比時被設(shè)定為在14. 5以上并且在15. O以下之間的值。因此，在本實施例中，將燃燒室14內(nèi)的混合氣的空氣燃料比控制成接近理論空氣燃料比的第四步驟在第二控制中繼續(xù)進行。氣門正時控制單元102進行第二步驟。具體地說，氣門正時控制單元102驅(qū)動排氣VVT42并將排氣門20的氣門關(guān)閉時刻CA_EVC控制在第二氣門關(guān)閉時刻CA_EVC2。第二氣門關(guān)閉時刻CA_EVC2被設(shè)定在排氣上死點(TDC)的提前側(cè)。第二氣門關(guān)閉時刻(曲柄角)CA_EVC2被設(shè)定為例如BTDC(在上止點前)90°C A。此外，氣門正時控制單元102驅(qū)動進氣VVT32并將進氣門19的氣門開啟時刻控制在排氣門20的氣門關(guān)閉時刻的更滯后側(cè)。隨后，E⑶2關(guān)閉進氣門19和排氣門20，并在排氣上死點附近實現(xiàn)其未重疊。另外，點火控制單元104進行第三步驟。具體地說，點火控制單元104驅(qū)動點火電路裝置27并將點火時刻CA_ig控制在第二點火時刻CA_ig2。第二點火時刻CA_ig2被設(shè)定在第一點火時刻CA_ig的更提前側(cè)。在本實施例中，與引擎冷卻液的溫度Tw成比例地第二點火時刻CA_ig2被設(shè)定為大致提前。例如，當引擎冷卻液的溫度Tw在20攝氏度到80攝氏度范圍內(nèi)時，第二點火時刻(曲柄角)CA_ig2被設(shè)定在從ATDC (在上止點后)的20°C A到作為MBT的BTDC的20°C A的范圍內(nèi)。
因此，增加冷卻損失直到在步驟S4判定變成否，具體地說，在激活三元催化劑體62并且引擎體I升溫，并且引擎冷卻液的溫度Tw成為升溫判定溫度Twl以上之后的第二時期內(nèi)，增加排入氣缸體11和氣缸蓋9的能量。具體地說，在第二時期內(nèi)，排氣門20的氣門關(guān)閉時刻被控制在提前側(cè)。因此，高溫已燃氣體，即殘留在燃燒室14內(nèi)沒有朝著排氣管24排出的內(nèi)部EGR氣體的量將會增加。由于高溫內(nèi)部EGR氣體被壓縮，所以會增加燃燒室14內(nèi)的氣體溫度。燃燒室14內(nèi)的氣體溫度的上升會增加排向氣缸體11和氣缸蓋9的能量。特別地，排氣門20和進氣門19沒有重疊期間。因此，由于抑制燃燒室14進行換氣，所以內(nèi)部EGR氣體體積將會增加。此外，點火時刻比在第一控制期間更提前。因此，燃燒之后的高溫氣體將殘留在燃燒室14中很長一段時間。這樣導(dǎo)致更多的熱能被供應(yīng)到氣缸體11和氣缸蓋9。另外，燃燒室14內(nèi)的混合氣的空氣燃料比被設(shè)定成接近理論空氣燃料比。因此，混合氣的熱容量將會減少。熱容量的減少防止燃燒后的氣體溫度降低。此外，由于空氣燃料比被設(shè)定成接近理論空氣燃料比，所以可以避免由于過量燃料引起的吸熱反應(yīng)。這樣，防止混合氣的溫度降低和增加燃燒后的氣體溫度，因此增加內(nèi)部EGR氣體的溫度。如上所述，利用火花點火引擎100，在第二時期，通過混合氣的燃燒產(chǎn)生的燃燒能量中的更多能量被供應(yīng)到氣缸體11和氣缸蓋9。這樣使引擎體I快速升溫。此外，燃燒室14內(nèi)的混合氣的空氣燃料比被設(shè)定成接近理論空氣燃料比。因此，從引擎體I中排出的HC、CO、和NOx被三元催化劑凈化。這樣增加排氣性能。在步驟Sll引擎體I通過第二控制而升溫之后，E⑶2進行步驟S5和步驟S12、S13的正常控制。在本實施例中，均質(zhì)充量壓縮著火(homogeneous charge compressionIgnition)燃燒在HCCI區(qū)域中進行，該HCCI區(qū)域被設(shè)定為引擎轉(zhuǎn)數(shù)較低、引擎負載較低的低速、低負載區(qū)域。均質(zhì)充量壓縮著火燃燒是燃燒模式，在該燃燒模式中，在進氣沖程等等噴射燃料，并且混合氣在燃燒室14內(nèi)的各個位置同時并反復(fù)地自動點火?；鸹c火燃燒在其他區(qū)域進行?；鸹c火燃燒是利用來自火花塞15的火花強制點燃混合氣，從而根據(jù)火焰?zhèn)鞑ザ紵谢旌蠚獾娜紵Ｊ健?br> 具體地說，當在步驟S4判定為否并且確定引擎冷卻液的溫度Tw已經(jīng)變成升溫判定溫度Twl以上且引擎體I已經(jīng)升溫時，E⑶2進行到步驟S5。在步驟S5，E⑶2判定當前驅(qū)動條件是否處于HCCI區(qū)域中。當該判定為是，當前驅(qū)動條件處于HCCI區(qū)域時，ECU 2進行到S12并進行HCCI控制。在HCCI控制中，噴射器控制單元108調(diào)節(jié)從噴射器16噴射的噴射量，并將燃燒室14內(nèi)的混合氣的過量空氣比EAR控制在2以上(例如，2. 5)的值(第七步驟)，或控制氣體的總重量G和噴入燃燒室14中的燃料的重量F的關(guān)系G/F，使其變成30以上(第八步驟)。此外，在進氣沖程期間，噴射器控制單元108噴射燃料。氣體的總重量G是容納于燃燒室14中的已燃氣體的總重量，即內(nèi)部EGR氣體的重量和新鮮空氣的重量之和。此外，氣門正時控制單元102將排氣門20的氣門關(guān)閉時刻CA EVC控制在HCCI氣門關(guān)閉時刻CA_EVC_HCCI (第五步驟)。氣門正時控制單元102將進氣門19的氣門開啟時刻控制在排氣門20的氣門關(guān)閉時刻的更滯后側(cè)。隨后氣門正時控制單元102導(dǎo)致進氣門19和排氣門20互不重疊。HCCI氣門關(guān)閉時刻CA_EVC_HCCI被設(shè)定為在第一氣門關(guān)閉時刻CA_EVC1的更提前側(cè)的時刻。HCCI氣門關(guān)閉時刻CA_EVC_HCCI被設(shè)定為在排氣上死點的更提前側(cè)的時刻。根據(jù)弓丨擎轉(zhuǎn)數(shù)和引擎負載，每個HCCI氣門關(guān)閉時刻CA_EVC_HCCI被設(shè)定成適當值。例如，HCCI氣門關(guān)閉時刻(曲柄角)CA_EVC_HCCI被設(shè)定成BTDC 60°C A。點火控制單元104通過火花塞15點燃混合氣以輔助均質(zhì)充量壓縮著火燃燒。點火控制單元104驅(qū)動點火電路裝置27并將點火時刻控制在HCCI點火時刻CA_ig_HCCI。HCCI點火時刻CA_ig_HCCI被設(shè)定成接近壓縮上死點(TDC)。根據(jù)引擎轉(zhuǎn)數(shù)和引擎負載，每個HCCI點火時刻CA_ig_HCCI被設(shè)定成適當值。如上所述，在HCCI區(qū)域內(nèi)，燃燒室14內(nèi)的混合氣受到均質(zhì)充量壓縮著火燃燒，這樣即使是在極度稀薄的環(huán)境下也不會導(dǎo)致不著火，極度稀薄的環(huán)境由于混合氣的空氣燃料比被設(shè)定為小于理論空氣燃料比而產(chǎn)生。這種稀薄可以大程度地減少燃燒期間產(chǎn)生的N0X。具體地說，排氣門20的氣門關(guān)閉時刻被控制在更提前側(cè)。因此，內(nèi)部EGR氣體體積將會增加。這樣增加內(nèi)部EGR氣體體積使得混合氣的溫度上升到能夠自動點火的溫度，并實現(xiàn)在減少NOx的同時進行均質(zhì)充量壓縮著火燃燒。注意，在本實施例中，如上所述，點火控制單元104點燃混合氣和輔助燃燒。這種輔助能夠可靠地避免不著火。另一方面，當在步驟S5判定為否并且當前驅(qū)動條件不在HCCI區(qū)域中時，E⑶2進行到步驟S13并進行SI控制。在SI控制中，噴射器控制單元108調(diào)節(jié)從噴射器16噴射的噴射量，并將燃燒室14內(nèi)的混合氣的過量空氣比EAR控制在I. O以下。此外，點火控制單元104通過火花塞15點燃混合氣。點火控制單元104將點火時刻CA_ig控制在SI燃燒點火時刻CA_ig_SI。SI燃燒點火時刻CA_ig_SI被設(shè)定為MBT。此外，氣門正時控制單元102將排氣門20的氣門關(guān)閉時刻CA_EVC控制在SI氣門關(guān)閉時刻CA_EVC_SI。就像HCCI氣門關(guān)閉時刻CA_EVC_HCCI，SI氣門關(guān)閉時刻CA_EVC_SI在第一氣門關(guān)閉時間CA_EVC1的更提前側(cè)。根據(jù)引擎轉(zhuǎn)數(shù)和引擎負載，每個SI氣門關(guān)閉時刻CA_EVC_SI被設(shè)定成適當值。因此，在除了 HCCI區(qū)域之外的區(qū)域，具體地說，在高旋轉(zhuǎn)區(qū)域和高負載區(qū)域中，進·行火花點火燃燒，進行適當燃燒，在高旋轉(zhuǎn)區(qū)域中混合氣的熱接收時間較短并且混合氣的自動點燃較困難，在高負載區(qū)域中容易出現(xiàn)例如與增加燃料相關(guān)的提前點火的異常燃燒。注意，如果火花點火引擎包括增壓器，則可以進行壓縮自動點火，并且通過在基于增壓增加進氣量的同時減少引擎的有效壓縮比，即使在高負載區(qū)域中也能避免提前點火，從而降低燃燒室14內(nèi)的溫度。在上述情況下，噴射器控制單元108將燃燒室14內(nèi)的混合氣的過量空氣比EAR控制在2. O以上。點火控制單元104將點火時刻控制成在MBT的更滯后側(cè)的時刻。圖4顯示進行上述控制時的控制結(jié)果。由于包含于第一控制中的第四步驟在起動引擎之后進行，所以燃燒室14內(nèi)的混合氣的空氣燃料比被控制在理論空氣燃料比(過量空氣比EAR為I. O)。此外，由于進行了包含于第一控制中的第一步驟，點火時刻CA_ig被控制在MBT的更滯后側(cè)的第一點火時刻CA_igl。排氣門20的氣門關(guān)閉時刻CA_EVC被控制在TDC的更滯后側(cè)的第一氣門關(guān)閉時刻CA_EVC1。根據(jù)上述控制，排氣的溫度Tex能夠快速地上升到更高溫度Texl (例如，800攝氏 度)以上。從而，高能量被排向排氣管24。這樣防止引擎冷卻液的溫度Tw上升。此外，這樣導(dǎo)致三元催化劑體62的溫度迅速上升，并且在時間tl (例如，在起動引擎之后的20秒)達到激活溫度Tc I。當三元催化劑體62的溫度Tc變成激活溫度Tcl以上時，進行第二控制。如上所述，在第二控制中，繼續(xù)進行第四步驟，燃燒室14內(nèi)的混合氣的空氣燃料比被保持在理論空氣燃料比(過量空氣比EAR為I. O)。此外，由于進行包含于第二控制的第三步驟，所以點火時刻CA_ig被控制在第二點火時刻CA_ig2，和由于進行包含于第二控制中的第二步驟，所以排氣門20的氣門關(guān)閉時刻CA_EVC被控制在第二氣門關(guān)閉時刻CA_EVC2。如上所述，第二點火時刻CA_ig2被設(shè)定在第一點火時刻CA_igl的更提前側(cè)。第二氣門關(guān)閉時刻CA_EVC2在TDC的更提前側(cè)。在第二控制中，排氣的溫度Tex被減少到接近Tex2(例如300攝氏度)。這樣抑制排向排氣管24的能量并增加冷卻損失。這樣增加冷卻損失會增加引擎冷卻液的溫度Tw。因此，引擎冷卻液溫度Tw在時間t2 (例如，在起動弓丨擎之后的80秒)變成升溫判定溫度Twl以上。這里，盡管排氣的溫度Tex將會減少，如圖4所示，但是三元催化劑體62的溫度Tc在時間t2被保持在激活溫度Tcl以上，并且三元催化劑體62被保持在其激活狀態(tài)。注意，圖4中的排氣的溫度Tex是排氣口 18內(nèi)的氣體溫度。當引擎冷卻液的溫度Tw變成升溫判定溫度Twl以上時，進行正?？刂?。在圖4中，進行HCCI控制(第七或第八步驟)。具體地說，如上所述，燃燒室14內(nèi)的混合氣的過量空氣比EAR被控制在2. 5。此外，G/F被控制在30以上。點火時刻CA_ig被控制在HCCI點火時刻CA_ig_HCCI。排氣門20的氣門關(guān)閉時刻CA_EVC被控制在HCCI氣門關(guān)閉時刻CA_EVC_HCCI (第五步驟)。上述控制實現(xiàn)燃燒室14內(nèi)的均質(zhì)充量壓縮著火燃燒。HCCI氣門關(guān)閉時刻CA_EVC_HCCI是在第一氣門關(guān)閉時刻CA_EVC1的更提前側(cè)且在TDC的更提前側(cè)的時刻。如上所述，根據(jù)火花點火引擎100，在起動引擎之后的第一時期且直到激活三元催化劑本體62，混合氣的空氣燃料比被設(shè)定成接近理論空氣燃料比，點火時刻被設(shè)定在MBT的更滯后側(cè)。這樣，增加流入三元催化劑體62的排氣能量，并可以更快速地激活三元催化劑體62。另外，根據(jù)火花點火引擎100，在激活三元催化劑體62的第二時期直到引擎體I升溫期間為止，混合氣的空氣燃料比被設(shè)定成接近理論空氣燃料比，并且內(nèi)部EGR氣體體積增加。這樣減少排氣能量和增加冷卻損失，即，供應(yīng)到氣缸體11等等的能量。另外，這樣，保持三元催化劑體62的激活，并使得引擎體I快速升溫。特別地，在第二時期內(nèi)，排氣門20的氣門關(guān)閉時刻被控制在排氣上死點和第一時期的提前側(cè)。這樣更可靠地增加內(nèi)部EGR氣體體積。此外，在引擎體I升溫之后，排氣門20的氣門關(guān)閉時刻被設(shè)定在第一時期內(nèi)的排氣門20的氣門關(guān)閉時刻的更提前側(cè)，并且被控制在接近第二時期內(nèi)的排氣門20的氣門關(guān)閉時刻的值。因此，能夠防止在第二時期結(jié)束之前和之后，即在引擎體I升溫之前和之后的排氣門20的氣門關(guān)閉時刻發(fā)生變化。這樣增強排氣門20的可控性。具體地說，這樣更快速地使排氣門20的氣門關(guān)閉時刻變成在引擎體I升溫之后的適當時刻?，F(xiàn)在將參考圖5和圖描述根據(jù)本發(fā)明的火花點火引擎的控制單元的第二實施例。根據(jù)第二實施例的火花點火引擎與第一實施例的不同之處在于排氣門驅(qū)動機構(gòu) 40的結(jié)構(gòu)。此外，根據(jù)第二實施例的氣門正時控制單元102的控制方法與第一實施例不同。 第二實施例剩下的結(jié)構(gòu)與第一實施例相同。這里，只說明排氣門驅(qū)動機構(gòu)40的結(jié)構(gòu)和氣門正時控制單元102的控制程序。根據(jù)第二實施例的排氣門驅(qū)動機構(gòu)40包括能夠改變排氣門19的升程的VVL,以代替排氣VVT42。該VVL是開/關(guān)式可變氣門升程機構(gòu)，其使按壓排氣門20的功能在進氣沖程期間工作或不工作。該VVL不僅能夠在排氣沖程期間，還能夠在進氣沖程期間開啟排氣門20。此外，該VVL能夠在進氣沖程期間是否執(zhí)行或停止排氣門20的氣門開啟操作進行切換。當在進氣沖程期間開啟排氣門20時，在排氣沖程期間曾排向排氣口 18的高溫已燃氣體再次回流到燃燒室14中。這里，在本說明書中，在排氣沖程期間開啟排氣門20意味著其氣門開啟時間主要與排氣沖程重疊，而不是意味著排氣門20的整個氣門開啟時間在排氣沖程內(nèi)。此外，在進氣沖程期間開啟排氣門20意味著其氣門開啟時間主要與進氣沖程重疊，而不是意味著排氣門20的整個氣門開啟時間在進氣沖程內(nèi)。例如，在本說明書中，當在排氣沖程期間開啟排氣門20時，包括緊接著在排氣沖程之前(做功沖程結(jié)束)開始開啟排氣門20的情況。VVL包括例如副凸輪和空轉(zhuǎn)(lost motion)機構(gòu)。副凸輪獨立于用于驅(qū)動排氣門20的普通凸輪(在排氣沖程期間按壓排氣門20的凸輪)，在進氣沖程期間按壓排氣門20。空轉(zhuǎn)機構(gòu)使副凸輪的驅(qū)動力不會被傳輸?shù)脚艢忾T20。如上所述結(jié)構(gòu)的VVL是已知的，例如，在日文公布的未經(jīng)審查的專利申請No. 2007-85241的一種VVL(在上述專利中稱為“氣門驅(qū)動切換機構(gòu)”)。根據(jù)第二實施例的氣門正時控制單元102控制進氣VVT32的操作，以及就像第一實施例一樣，根據(jù)引擎的工作狀態(tài)，適當?shù)馗淖冞M氣門19的氣門開啟時刻和氣門關(guān)閉時亥IJ。另一方面，與第一實施例不同的是氣門正時控制單元102驅(qū)動VVL并在進氣沖程期間執(zhí)行或停止排氣門20的氣門開啟。當在進氣沖程期間通過氣門正時控制單元102執(zhí)行排氣門20的氣門開啟時，切換燃燒室14中的已燃氣體的回流。這樣，這樣就改變包含于混合氣中的內(nèi)部EGR氣體體積的比例。現(xiàn)在將參考圖6的流程圖說明第二實施例中的控制程序。這里，只有第一控制、第二控制和正?？刂频目刂瞥绦蚺c第一實施例不同。因此，將省略其它控制的說明。具體地說，步驟SI到步驟S5與第一實施例相同。從步驟S20到步驟S23，除了氣門正時控制單元102的控制程序之外的程序與第一實施例相同。
當在步驟S3判定為是時(當確定三元催化劑體62處于未激活狀態(tài)時)，ECU 2進行到步驟20。在步驟S20，ECU 2進行包括第一步驟和第四步驟的第一控制，用于激活三元催化劑體62。在第二實施例中，在第一控制中，氣門正時控制單元102停止在進氣沖程期間排氣門20的氣門開啟并且在排氣沖程期間只開啟排氣門20。在第一控制中，在進氣沖程期間排氣門20的氣門升程的時間區(qū)域被設(shè)定為O。如上所述，只在排氣沖程期間開啟的排氣門20抑制內(nèi)部EGR氣體體積，和增加流入三元催化劑體62的高溫排氣。該高溫排氣升溫并且快速地激活三元催化劑體62。如果引擎體I在通過第一控制激活三元催化劑體62 (三元催化劑本體62的溫度Tc變成激活溫度Tcl以上)之后還沒有升溫，則E⑶2進行到步驟S4。在步驟S4確定引擎體I還沒有升溫的情況下，E⑶2進行到步驟S21。在步驟S21，E⑶2進行包括第二步驟、第三步驟和第四步驟的第二控制，用于快速地使引擎升溫。在第二實施例中，第二步驟中，氣門正時控制單元102在進氣沖程期間執(zhí)行排氣 門20的氣門開啟，并在除了在排氣沖程期間之外，還在進氣沖程期間開啟排氣門20。具體地說，如圖5所示，排氣門20首先在做功下死點(圖5中的左側(cè)的BDC)附近開始開啟，在排氣上死點(TDC)附近關(guān)閉。隨后，排氣門20在從排氣上死點(TDC)的規(guī)定延遲時刻再次開始開啟，在進氣下死點(圖5中的左側(cè)的BDC)附近關(guān)閉。如上所述，當在進氣沖程期間開啟排氣門20時，已燃氣體回流到燃燒室14中。已燃氣體的這種回流增加燃燒室14內(nèi)的混合氣中內(nèi)部EGR氣體體積的比例。當該大量的高溫內(nèi)部EGR氣體被壓縮時，燃燒室14內(nèi)的氣體溫度將會增加。燃燒室14內(nèi)的氣體溫度上升會增加排向氣缸體11和氣缸蓋9的能量，并快速地使引擎體I升溫。就像第一實施例一樣，在引擎體I通過第二控制升溫之后，E⑶2進行正?？刂?，具體地說，其進行HCCI控制和SI控制。在第二實施例中，在HCCI控制中，氣門正時控制單元102在進氣沖程期間執(zhí)行排氣門20的氣門開啟，同樣除在排氣沖程期間之外，還在進氣沖程期間開啟排氣門20 (第六步驟)。在SI控制中，氣門正時控制單元102在進氣沖程期間停止排氣門20的氣門開啟，并在排氣沖程期間只開啟排氣門20。注意，在第二實施例中，在HCCI控制中，氣門正時控制單元102將排氣門在進氣沖程期間的氣門升程值控制成小于第二控制期間的區(qū)域。這樣，增加燃燒室14內(nèi)的新鮮空氣量。因此，在HCCI區(qū)域中，除在排氣沖程期間之外，還在進氣沖程期間開啟排氣門20，該HCCI區(qū)域被設(shè)定為低速、低負載。因此，保證較大的內(nèi)部EGR氣體體積。這樣，使混合氣上升到能夠自動點火的溫度并實現(xiàn)均質(zhì)充量壓縮著火燃燒。另一方面，在高旋轉(zhuǎn)和高負載區(qū)域中，排氣門20只在排氣沖程期間開啟。這樣，增加燃燒室14內(nèi)的新鮮空氣量，以及實現(xiàn)適當?shù)幕鸹c火燃燒。如上所述，根據(jù)第二實施例的火花點火引擎，在起動引擎直到激活三元催化劑體62的第一時期內(nèi)，排氣門20只在排氣沖程期間開啟。因此，流入三元催化劑體62的排氣能量將會增加。這樣導(dǎo)致快速地激活三元催化劑體62。此外，在激活三元催化劑體62直到引擎體I升溫之后的第二時期內(nèi)，排氣門20除在排氣沖程期間之外，還在進氣沖程期間開啟。因此，內(nèi)部EGR氣體體積將會增加。這樣，就會增加被供應(yīng)到氣缸體11等等的能量，以及快速地使引擎體I升溫，并且保持三元催化劑體62的激活。這里，在引擎體I升溫之后，在除設(shè)定為低速、低負載的HCCI區(qū)域之外的其他區(qū)域中，排氣門20除在排氣沖程期間之外，還可以在進氣沖程期間開啟。此外，在第一控制中，排氣門20除在排氣沖程期間之外，還可以在進氣沖程期間開啟。然而，在上述情況下，如圖5所示，在第一控制中的進氣沖程期間的排氣門20的氣門升程的時間區(qū)域(圖5中的虛線)被設(shè)定為小于在第二控制中的進氣沖程期間排氣門20的氣門升程的時間區(qū)域。這樣，抑制第一時期內(nèi)的內(nèi)部EGR氣體體積的比例和增加第二時期內(nèi)的內(nèi)部EGR氣體體積的比例。由于抑制內(nèi)部EGR氣體體積的比例，能夠增加排氣能量。這樣可以快速地激活三元催化劑體62。由于內(nèi)部EGR氣體體積的比例增加，所以能夠增加供應(yīng)到氣缸體11等等的能量。這樣使得引擎體I快速地升溫。此外，優(yōu)選地，在正常控制中的進氣沖程期間的排氣門20的氣門升程的時間區(qū)域大于第一控制中的進氣沖程期間的排氣門20的氣門升程的時間區(qū)域。根據(jù)上述構(gòu)成，能夠抑制排氣門20的氣門升程在完成第二時期(當引擎體I升溫的時間)之前和之后，即在引擎體I升溫之前和之后發(fā)生變化。這樣提高排氣門20的可控性?！?br> 此外，在本發(fā)明中，引擎體I升溫之后的燃燒模式和控制方法并不局限于上述燃燒模式和控制方法。而是，利用本發(fā)明，引擎體I能夠快速地升溫。這樣增加燃燒室14的壁溫和使燃燒室14內(nèi)的混合氣的溫度上升到能夠自動點火的溫度。因此，如上所述，當在引擎體I升溫之后進行均質(zhì)充量壓縮著火燃燒時，因為能夠更早地進行均質(zhì)充量壓縮著火燃燒，所以這樣做特別有效。另外，當過量空氣比EAR為2以上或G/F為30以上的情況下快速地進行均質(zhì)充量壓縮著火燃燒時，則會抑制NOx的產(chǎn)生。此外，與火花點火燃燒相比，均質(zhì)充量壓縮著火燃燒具有更高的熱效率。因此，提高了燃料消耗性能。此外，在由于在引擎體I升溫之后這種過量空氣比EAR為2以上或者G/F為30以上的混合氣被點燃，使得該混合氣受到分層火花點火燃燒的情況下(第九步驟，第十步驟)，所以本發(fā)明同樣是有效的。利用分層火花點火燃燒，增加在火花塞15附近的混合氣的空氣燃料比，并且同時將全部混合氣的過量空氣比EAR保持在2以上或?qū)⑷炕旌蠚獾腉/F保持在30以上。利用分層火花點火燃燒，焰心在火花塞15附近產(chǎn)生，全部混合氣基于該焰心的傳播而燃燒。因此，燃燒室14的壁溫需要足夠高以便在燃燒室內(nèi)的全部混合氣中順利地傳播火焰。因此，能夠使引擎快速升溫的本發(fā)明能夠迅速地實現(xiàn)良好的分層火花點火燃燒。實現(xiàn)分層火花點火燃燒將提高燃料消耗性能。注意，當進行分層火花點火燃燒時，氣門正時控制單元102和噴射器控制單元108調(diào)節(jié)流入燃燒室14內(nèi)的EGR氣體體積和從噴射器16噴射的噴射量；相對于燃燒室14內(nèi)的混合氣的理論空氣燃料比，將過量空氣比EAR控制在2以上的值或?qū)/F控制在30以上的值；和在接近壓縮上死點時將燃料噴入燃燒室14中。此外，點火控制單元104驅(qū)動點火電路裝置27并將點火時刻控制在MBT。此外，在排氣的空氣燃料比接近理論空氣燃料比的狀態(tài)下，三元催化劑體62足夠用以凈化HC、CO和N0X。除上述凈化功能之外，三元催化劑體62還可以包括例如吸收NOx的功能。如上所述，本發(fā)明提供一種控制火花點火引擎的方法，所述火花點火引擎具有火花塞，能夠點燃形成于氣缸中的燃燒室內(nèi)的混合氣；催化劑，設(shè)置在排氣通道，并且在所述排氣通道內(nèi)的空氣燃料比接近理論空氣燃料比的狀態(tài)下，能夠凈化包含于排氣中的碳氫化合物、一氧化碳和氮氧化物；以及催化劑溫度檢測單元，用于檢測或估算所述催化劑的溫度；其中，所述火花點火引擎被構(gòu)造成能夠點燃所述燃燒室中的所述混合氣并且能夠改變所述引擎的至少排氣門的開閉時刻；所述控制方法包括第一步驟，在從所述引擎的起動完成且該引擎開始自動旋轉(zhuǎn)的時點起直到所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點為止的期間內(nèi)，在點火時刻被設(shè)定在相對于MBT更滯后側(cè)的時刻點燃所述混合氣，其中，所述MBT是所述引擎的輸出扭矩成為最大的點火時刻；第二步驟，從所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點起，改變所述排氣門的氣門開啟時刻及/或氣門關(guān)閉時刻，使得包含于所述燃燒室內(nèi)的所述混合氣中的已燃氣體的比例高于在執(zhí)行所述第一步驟時的已燃氣體的比例；以及第三步驟，從所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點起，點燃所述燃燒室內(nèi)的所述混合氣。利用本發(fā)明，在從引擎起動完成并且引擎開始自動旋轉(zhuǎn)的時點起直到催化劑溫度達到預(yù)定溫度的時點(直到催化劑被激活)的第一時期內(nèi)進行第一步驟。在第一步驟中，在點火時刻被設(shè)定在MBT的滯后側(cè)并且接近排氣沖程的時刻點燃混合氣。因此，能夠增加在排氣沖程中排出到排氣通道的排氣的溫度。這樣增加排氣的溫度能夠快速地使催化劑上升到激活溫度。
另外，利用本發(fā)明，在激活催化劑之后執(zhí)行第二步驟和第三步驟。在第二步驟和第三步驟中，包含于混合氣中的已燃氣體的比例增加，并且具有高比例的已燃氣體的混合氣被點火而燃燒。當大量的高溫已燃氣體被壓縮時，燃燒室內(nèi)部的溫度變成更高的溫度。這樣使燃燒室內(nèi)的溫度上升引起引擎更快速地升溫(快速地完成引擎的升溫)。當進行第二步驟并且包含于混合氣中的已燃氣體的比例增加時，流入催化劑的排氣能量減少。然而，能夠凈化碳氫化合物、一氧化碳和氮氧化物的催化劑的凈化率相對于流入的排氣具有滯后特性。因此，即使當進行第二步驟時，基于第一步驟的進行而上升到激活溫度的催化劑也能保持其激活狀態(tài)。這樣使引擎快速地升溫，并且保持催化劑的激活狀態(tài)。在本發(fā)明中，優(yōu)選在所述第三步驟中，在點火時刻被設(shè)定在相對于所述第一步驟的點火時刻更提前側(cè)的時刻，所述混合氣被點燃。利用該方法，在催化劑變?yōu)榧せ顮顟B(tài)之后進行的第三步驟中，點燃混合氣的時刻被提前。該被提前的點火時刻，會減少排出到排氣通道的能量并且導(dǎo)致燃燒室內(nèi)部的溫度到達更高溫度。這樣使引擎更快速地升溫。此外，在本發(fā)明中，優(yōu)選所述控制方法還包括第四步驟，至少在從所述引擎的起動完成且該引擎開始自動旋轉(zhuǎn)的時點起直到所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點為止的期間內(nèi)，將所述燃燒室內(nèi)的所述混合氣的空氣燃料比設(shè)定成接近理論空氣燃料比。在理論空氣燃料比附近的混合氣的燃燒增加在燃燒室內(nèi)燃燒之后的氣體溫度。因此，利用該方法，至少在直到催化劑溫度達到激化溫度為止的期間，在燃燒室內(nèi)燃燒之后的氣體溫度變得更高。這樣使氣體溫度上升將促進催化劑的激活。此外，優(yōu)選所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點后，仍然繼續(xù)執(zhí)行所述第四步驟。根據(jù)該方法，在激活催化劑之后，催化劑更可靠地凈化包含于排氣中的碳氫化合物、一氧化碳和氮氧化物。此外，在本發(fā)明中，優(yōu)選所述引擎還具有引擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測引擎冷卻液的溫度，其中，從所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點起直到所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點為止，執(zhí)行所述第二步驟，并且在所述第二步驟中，在氣門關(guān)閉時刻被設(shè)定在相對于排氣上死點更提前側(cè)且相對于執(zhí)行所述第一步驟時的所述排氣門的氣門關(guān)閉時刻更提前側(cè)的時刻，所述排氣門被關(guān)閉。利用該方法，在第二步驟中，殘留在燃燒室內(nèi)而沒有從燃燒室排出到排氣通道的已燃氣體(所謂的內(nèi)部EGR氣體)的量將會增加，包含于燃燒室內(nèi)的混合氣中的已燃氣體的比例將會隨之增加。因此，與采用 從排氣通道排出的已燃氣體再次回流到進氣通道側(cè)，然后將再次從進氣通道導(dǎo)入燃燒室中的方法(所謂的外部EGR)來增加已燃氣體的比例的情況相比，已燃氣體的溫度被保持在較高溫度。這樣更可靠地增加燃燒室內(nèi)的混合氣的溫度。在上述方法中，優(yōu)選所述控制方法還包括第五步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，在氣門關(guān)閉時刻被設(shè)定在相對于所述第一步驟的氣門關(guān)閉時刻更提前側(cè)的時刻關(guān)閉所述排氣門。根據(jù)上述構(gòu)成，在引擎冷卻液的溫度低于和高于預(yù)定溫度的情況下，具體地說，在引擎升溫之前和之后的情況下，排氣門的氣門關(guān)閉時刻的變化減小。這樣，在引擎升溫之后，更可靠地將排氣門的氣門關(guān)閉時刻改變成更適當?shù)臅r刻。此外，在本發(fā)明中，優(yōu)選所述引擎還具有引擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測引擎冷卻液的溫度，其中，從所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點起直到所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點為止，執(zhí)行所述第二步驟，在所述第二步驟中，除了在排氣沖程期間，還在進氣沖程期間開啟所述排氣門，并且在所述進氣沖程期間所述排氣門的氣門升程的時間區(qū)域變得大于所述第一步驟的時間區(qū)域。利用該方法，在第二步驟中，在排氣沖程期間排出到排氣通道的高溫已燃氣體再次回流到燃燒室14中，包含于燃燒室內(nèi)的混合氣中的已燃氣體的比例隨之增加。因此，與采用從排氣通道排出的已燃氣體再一次回流到進氣通道側(cè)，然后將從進氣通道再次導(dǎo)入燃燒室中的方法(所謂的外部EGR)來增加已燃氣體的比例的情況相比，已燃氣體的溫度被保持在較高溫度。這樣更可靠地增加燃燒室內(nèi)的混合氣的溫度。在上述方法中，優(yōu)選所述控制方法還包括第六步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，除了在排氣沖程期間，還在進氣沖程期間開啟所述排氣門，并且使在所述進氣沖程期間所述排氣門的氣門升程的時間區(qū)域大于所述第一步驟的時間區(qū)域。根據(jù)上述構(gòu)成，在引擎冷卻液的溫度低于和高于預(yù)定溫度的情況下，具體地說，在引擎升溫之前和之后的情況下，排氣門的氣門升程和引擎升溫之后的排氣門的氣門升程的差異減小。這樣，在引擎升溫之后，更可靠地將排氣門改變成更適當?shù)臍忾T升程。在本發(fā)明中，優(yōu)選所述引擎還具有引擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測引擎冷卻液的溫度，所述控制方法還包括第七步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，通過將所述燃燒室內(nèi)的所述混合氣的過量空氣比EAR設(shè)定在2以上，且通過點燃所述燃燒室內(nèi)的所述混合氣，來進行分層火花點火燃燒。此外，在本發(fā)明中，優(yōu)選所述引擎還具有引擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測引擎冷卻液的溫度，所述控制方法還包括第八步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，通過將所述燃燒室內(nèi)包含已燃氣體的氣體總重量G與供應(yīng)到所述燃燒室內(nèi)部的燃料的重量F之比G/F設(shè)定為30以上，且通過點燃所述燃燒室內(nèi)的所述混合氣，來進行分層火花點火燃燒。在將燃燒室內(nèi)的混合氣的過量空氣比EAR設(shè)定在2以上或者將G/F設(shè)定為30以上，并且點燃燃燒室內(nèi)的混合氣，由此進行分層火花點火燃燒的情況下，需要在燃燒室內(nèi)的全部混合氣中順利地傳播火焰。為了實現(xiàn)上述需要，引擎需要充分地升溫，燃燒室的壁溫必須足夠高。另一方面，如上所述，根據(jù)本發(fā)明，引擎快速地升溫。因此，當通過將燃燒室內(nèi)的混合氣的過量空氣比EAR設(shè)定在2以上或者將燃燒室內(nèi)包含已燃氣體的氣體總重量G與供應(yīng)到燃燒室內(nèi)部的燃料的重量F之比G/F設(shè)定為30以上，并且在引擎升溫之后，通過點燃燃燒室內(nèi)的混合氣，來進行分層火花點火燃燒時，本發(fā)明更加有效。具體地說，根據(jù)上述方法，能夠快速地實現(xiàn)良好的分層火花點火燃燒。實現(xiàn)該分層火花點火燃燒將提高燃料消耗性能。在本發(fā)明中，優(yōu)選所述引擎還具有引擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測引擎冷 卻液的溫度，所述控制方法還包括第九步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，通過將所述燃燒室內(nèi)的所述混合氣的過量空氣比EAR設(shè)定在2以上，來進行均質(zhì)充量壓縮著火燃燒。此外，在本發(fā)明中，優(yōu)選所述引擎還具有引擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測引擎冷卻液的溫度，所述控制方法還包括第十步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢濺的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，通過將所述燃燒室內(nèi)包含已燃氣體的氣體總重量G與供應(yīng)到所述燃燒室內(nèi)部的燃料的重量F之比G/F設(shè)定為30以上，來進行均質(zhì)充量壓縮著火燃燒。在將燃燒室內(nèi)的混合氣的過量空氣比EAR設(shè)定在2以上或者將燃燒室內(nèi)包含已燃氣體的氣體總重量G與供應(yīng)到燃燒室內(nèi)部的燃料的重量F之比G/F設(shè)定為30以上，由此進行均質(zhì)充量壓縮著火燃燒的情況下，燃燒室內(nèi)的混合氣的溫度需要充分地增加，用于進行壓縮自動點火，以在燃燒室內(nèi)的全部混合氣中實現(xiàn)均質(zhì)充量壓縮著火燃燒。另一方面，如上所述，根據(jù)本發(fā)明，引擎快速地升溫，并且充分地增加燃燒室的壁溫。因此，當通過將燃燒室內(nèi)的混合氣的過量空氣比EAR設(shè)定在2以上或者將燃燒室內(nèi)包含已燃氣體的氣體總重量G與供應(yīng)到燃燒室內(nèi)部的燃料的重量F之比G/F設(shè)定為30以上，來進行均質(zhì)充量壓縮著火燃燒時，本發(fā)明更加有效。具體地說，根據(jù)上述方法，通過將混合氣的溫度保持在較高溫度，能夠快速地實現(xiàn)良好的均質(zhì)充量壓縮著火燃燒。實現(xiàn)該均質(zhì)充量壓縮著火燃燒將減少從引擎排出的有害物質(zhì)，尤其是N0X。此外，本發(fā)明還提供一種火花點火引擎，具有引擎體，包括火花塞和可變氣門正時機構(gòu)，所述火花塞能夠點燃形成于氣缸中的燃燒室內(nèi)的混合氣，所述可變氣門正時機構(gòu)用于使排氣門的開閉時刻可變；控制單元，用于控制所述引擎體；催化劑，設(shè)置在排氣通道，并且在所述排氣通道內(nèi)的空氣燃料比接近理論空氣燃料比的狀態(tài)下，能夠凈化包含于排氣中的碳氫化合物、一氧化碳和氮氧化物；以及催化劑溫度檢測單元，用于檢測或估算所述催化劑的溫度；其中，所述控制單元執(zhí)行第一步驟，在從所述引擎的起動完成且該引擎開始自動旋轉(zhuǎn)的時點起直到所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點為止的期間內(nèi)，在點火時刻被設(shè)定在相對于MBT更滯后側(cè)的時刻，通過所述火花塞點燃所述混合氣，其中，所述MBT是所述引擎的輸出扭矩成為最大的點火時刻；第二步驟，從所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點起，通過所述可變氣門正時機構(gòu)改變所述排氣門的氣門開啟時刻及/或氣門關(guān)閉時刻，使得包含于所述燃燒室內(nèi)的所述混合氣中的已燃氣體的比例高于在執(zhí)行所述第一步驟時的已燃氣體的比例；以及第三步驟，從所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點起，通過所述火花塞點燃所述燃燒室內(nèi)的所述混
I=IO 利用本發(fā)明，在從引擎起動完成并且引擎開始自動旋轉(zhuǎn)的時點起直到催化劑達到預(yù)定溫度(直到激活催化劑)的時點的第一時期內(nèi)進行第一步驟。在第一步驟中，在在點火時刻被設(shè)定在MBT的更滯后側(cè)并且接近排氣沖程的時刻點燃混合氣。因此，能夠增加在排氣沖程中排出到排氣通道的排氣的溫度。排氣的溫度增加能夠快速地使催化劑上升到激活溫度O另外，利用本發(fā)明，在激活催化劑之后執(zhí)行第二步驟和第三步驟。在第二步驟和第三步驟中，包含于混合氣中的已燃氣體的比例增加，并且具有高比例的已燃氣體的混合氣被點火而燃燒。當大量的高溫已燃氣體被壓縮時，燃燒室內(nèi)部的溫度變成更高的溫度。這樣使燃燒室內(nèi)的溫度上升導(dǎo)致引擎更快速地升溫(快速地完成引擎的升溫)。當進行第二步驟并且包含于混合氣中的已燃氣體的比例增加時，流入催化劑的排氣能量減少。然而，能夠凈化碳氫化合物、一氧化碳和氮氧化物的催化劑的凈化率相對于流入的排氣具有滯后特性。因此，即使當進行第二步驟時，基于第一步驟的進行而上升到激活溫度的催化劑也能保持其激活狀態(tài)。這樣使引擎快速地升溫，并且保持催化劑的激活狀態(tài)。在本發(fā)明中，優(yōu)選在所述第三步驟中，在點火時刻被設(shè)定在相對于所述第一步驟的點火時刻更提前側(cè)的時刻，所述控制單元通過所述火花塞點燃所述混合氣。利用該裝置，在催化劑變?yōu)榧せ顮顟B(tài)之后進行的第三步驟中，點燃混合氣的時刻被提前。該被提前的點火時刻，會減少排出到排氣通道的能量并且導(dǎo)致燃燒室內(nèi)部的溫度到達更高溫度。這樣使引擎更快速地升溫。此外，在本發(fā)明中，優(yōu)選所述引擎包括節(jié)氣門，用于調(diào)節(jié)吸入所述燃燒室內(nèi)的進氣量；和噴射器，用于將燃料噴入所述燃燒室中；其中，所述控制單元執(zhí)行第四步驟，至少在從所述引擎的起動完成且該引擎開始自動旋轉(zhuǎn)的時點起直到所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點為止的期間內(nèi)，讓所述噴射器噴射如下噴射量的燃料，其中，所述噴射量是相對于由所述節(jié)氣門調(diào)節(jié)過的進氣量，滿足所述燃燒室內(nèi)的所述混合氣的空氣燃料比接近理論空氣燃料比的噴射量。在理論空氣燃料比附近的混合氣的燃燒增加在燃燒室內(nèi)燃燒之后的氣體溫度。因此，利用該裝置，至少在直到催化劑溫度達到激活溫度為止的期間，在燃燒室內(nèi)燃燒之后的氣體溫度變得更高。這樣使氣體溫度上升促進催化劑的激活。此外，優(yōu)選所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點后，所述控制單元仍然繼續(xù)執(zhí)行所述第四步驟。根據(jù)該構(gòu)成，在激活催化劑之后，催化劑更可靠地凈化包含于排氣中的碳氫化合物、一氧化碳和氮氧化物。
此外，在本發(fā)明中，優(yōu)選所述引擎還具有引擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測引擎冷卻液的溫度，其中，從所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點起直到所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點為止，所述控制單元執(zhí)行所述第二步驟，并且在所述第二步驟中，在氣門關(guān)閉時刻被設(shè)定在相對于排氣上死點更提前側(cè)且相對于執(zhí)行所述第一步驟時的所述排氣門的氣門關(guān)閉時刻更提前側(cè)的時刻，通過所述可變氣門正時機構(gòu)關(guān)閉所述排氣門。利用該構(gòu)成，在第二步驟中，殘留在燃燒室內(nèi)而沒有從燃燒室排出到排氣通道的已燃氣體(所謂的內(nèi)部EGR氣體 )的量將會增加，包含于燃燒室內(nèi)的混合氣中的已燃氣體的比例將會隨之增加。因此，與采用從排氣通道排出的已燃氣體再次回流到進氣通道側(cè)，然后將從進氣通道再次導(dǎo)入燃燒室中的方法(所謂的外部EGR)來增加已燃氣體的比例的情況相比，已燃氣體的溫度被保持在較高溫度。這樣更可靠地增加燃燒室內(nèi)的混合氣的溫度。在上述構(gòu)成中，優(yōu)選所述控制單元執(zhí)行第五步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，在氣門關(guān)閉時刻被設(shè)定在相對于所述第一步驟的氣門關(guān)閉時刻更提前側(cè)的時刻，通過所述可變氣門正時機構(gòu)關(guān)閉所述排氣門。根據(jù)上述構(gòu)成，在引擎冷卻液的溫度低于和高于預(yù)定溫度的情況下，具體地說，在引擎變熱之前和之后的情況下，排氣門的氣門關(guān)閉時刻的變化減小。這樣，在引擎變熱之后，更可靠地將排氣門的氣門關(guān)閉時刻改變成更適當?shù)臅r刻。此外，在本發(fā)明中，優(yōu)選所述引擎還具有引擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測引擎冷卻液的溫度，其中，從所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點起直到所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點為止，所述控制單元執(zhí)行所述第二步驟，在所述第二步驟中，通過所述可變氣門正時機構(gòu)，除了在排氣沖程期間，還在進氣沖程期間開啟所述排氣門，并且使在所述進氣沖程期間所述排氣門的氣門升程的時間區(qū)域大于所述第一步驟的時間區(qū)域。利用上述構(gòu)成，在第二步驟中，在排氣沖程期間排出到排氣通道的高溫已燃氣體再次回流到燃燒室14中，包含于燃燒室內(nèi)的混合氣中的已燃氣體的比例隨之增加。因此，與采用從排氣通道排出的已燃氣體再次回流到進氣通道側(cè)，然后將從進氣通道再次導(dǎo)入燃燒室中的方法(所謂的外部EGR)來增加已燃氣體的比例的情況相比，已燃氣體的溫度被保持在較高溫度。這樣更可靠地增加燃燒室內(nèi)的混合氣的溫度。在上述構(gòu)成中，優(yōu)選在所述第二步驟中，所述控制單元執(zhí)行第六步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，通過所述可變氣門正時機構(gòu)，除了在排氣沖程期間，還在進氣沖程期間開啟所述排氣門，并且使在所述進氣沖程期間所述排氣門的氣門升程的時間區(qū)域大于所述第一步驟的時間區(qū)域。根據(jù)上述構(gòu)成，在引擎冷卻液的溫度低于和高于預(yù)定溫度的情況下，具體地說，在引擎變熱之前和之后的情況下，排氣門的氣門升程和引擎變熱之后的排氣門的氣門升程的差異減小。這樣，在引擎變熱之后，更可靠地實現(xiàn)將排氣門改變到更適當?shù)臍忾T升程。在本發(fā)明中，優(yōu)選所述引擎還具有引擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測引擎冷卻液的溫度，其中，所述控制單元執(zhí)行第七步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，通過讓所述噴射器噴射如下噴射量的燃料，且通過所述火花塞點燃所述混合氣，來進行分層火花點火燃燒，其中，所述噴射量是相對于由所述節(jié)氣門調(diào)節(jié)過的進氣量，滿足所述燃燒室內(nèi)的混合氣的過量空氣比EAR成為2以上的噴射量。此外，在本發(fā)明中，優(yōu)選所述引擎還具有引擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測引擎冷卻液的溫度，其中，所述控制單元執(zhí)行第八步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，通過讓所述噴射器噴射如下噴射量的燃料，且通過所述火花塞點燃所述混合氣，來進行分層火花點火燃燒，其中，所述噴射量是相對于由所述節(jié)氣門調(diào)節(jié)過的所述進氣量，滿足所述燃燒 室內(nèi)包含已燃氣體的氣體總重量G與供應(yīng)到所述燃燒室內(nèi)部的燃料的重量F之比G/F成為30以上的噴射量。在將燃燒室內(nèi)的混合氣的過量空氣比EAR設(shè)定在2以上或者將G/F設(shè)定為30以上，并且點燃燃燒室內(nèi)的混合氣，由此進行分層火花點火燃燒的情況下，需要在燃燒室內(nèi)的全部混合氣中順利地傳播火焰。為了實現(xiàn)上述需要，引擎需要充分地升溫，燃燒室的壁溫必須足夠高。另一方面，如上所述，根據(jù)本發(fā)明，引擎快速地升溫。因此，當通過將燃燒室內(nèi)的混合氣的過量空氣比EAR設(shè)定在2以上或者將燃燒室內(nèi)包含已燃氣體的氣體總重量G與供應(yīng)到燃燒室內(nèi)部的燃料的重量F之比G/F設(shè)定為30以上，并且在引擎升溫之后，通過點燃燃燒室內(nèi)的混合氣，來進行分層火花點火燃燒時，本發(fā)明更加有效。具體地說，根據(jù)上述裝置，能夠快速地實現(xiàn)良好的分層火花點火燃燒。實現(xiàn)該分層火花點火燃燒將改善燃料消耗性能。此外，在本發(fā)明中，優(yōu)選所述引擎還具有引擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測引擎冷卻液的溫度，其中，所述控制單元執(zhí)行第九步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，通過讓所述噴射器噴射如下噴射量的燃料，來進行均質(zhì)充量壓縮著火燃燒，其中，所述噴射量是相對于由所述節(jié)氣門調(diào)節(jié)過的所述進氣量，滿足所述燃燒室內(nèi)的所述混合氣的過量空氣比EAR成為2以上的噴射量。此外，在本發(fā)明中，優(yōu)選所述引擎還具有引擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測引擎冷卻液的溫度，其中，所述控制單元執(zhí)行第十步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，通過讓所述噴射器噴射如下噴射量的燃料，來進行均質(zhì)充量壓縮著火燃燒，其中，所述噴射量是相對于由所述節(jié)氣門調(diào)節(jié)過的所述進氣量，滿足所述燃燒室內(nèi)包含已燃氣體的氣體總重量G與供應(yīng)到所述燃燒室內(nèi)部的燃料的重量F之比G/F成為30以上的噴射量。在將燃燒室內(nèi)的混合氣的過量空氣比EAR設(shè)定在2以上或者將燃燒室內(nèi)包含已燃氣體的氣體總重量G與供應(yīng)到燃燒室內(nèi)部的燃料的重量F之比G/F設(shè)定為30以上，由此進行均質(zhì)充量壓縮著火燃燒的情況下，燃燒室內(nèi)的混合氣的溫度需要充分地增加，用于進行壓縮自動點火，以在燃燒室內(nèi)的全部混合氣中實現(xiàn)均質(zhì)充量壓縮著火燃燒。另一方面，如上所述，根據(jù)本發(fā)明，引擎快速地升溫，并且充分地增加燃燒室的壁溫。因此，當通過將燃燒室內(nèi)的混合氣的過量空氣比EAR設(shè)定在2以上或者將燃燒室內(nèi)包含已燃氣體的氣體總重量G與供應(yīng)到燃燒室內(nèi)部的燃料的重量F之比G/F設(shè)定為30以上，來進行均質(zhì)充量壓縮著火燃燒時，本發(fā)明更加有效。具體地說，根據(jù)上述裝置，通過將混合氣的溫度保持在較高溫度，能夠快速地實現(xiàn)良好的均質(zhì)充量壓縮著火燃燒。實現(xiàn)該均質(zhì)充量壓縮著火燃燒將減少排出到引擎的有害物質(zhì)，尤其是N0X。
權(quán)利要求
1.一種控制火花點火引擎的方法，其特征在于， 所述火花點火引擎具有 火花塞，能夠點燃形成于氣缸中的燃燒室內(nèi)的混合氣； 催化劑，設(shè)置在排氣通道，并且在所述排氣通道內(nèi)的空氣燃料比接近理論空氣燃料比的狀態(tài)下，能夠凈化包含于排氣中的碳氫化合物、一氧化碳和氮氧化物；以及催化劑溫度檢測單元，用于檢測或估算所述催化劑的溫度；其中， 所述火花點火引擎被構(gòu)造成能夠點燃所述燃燒室中的所述混合氣并且能夠改變所述引擎的至少排氣門的開閉時刻； 所述控制方法包括 第一步驟，在從所述引擎的起動完成且該引擎開始自動旋轉(zhuǎn)的時點起直到所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點為止的期間內(nèi)，在點火時刻被設(shè)定在相對于MBT更滯后側(cè)的時刻點燃所述混合氣，其中，所述MBT是所述弓I擎的輸出扭矩成為最大的點火時刻； 第二步驟，從所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點起，改變所述排氣門的氣門開啟時刻及/或氣門關(guān)閉時刻，使得包含于所述燃燒室內(nèi)的所述混合氣中的已燃氣體的比例高于在執(zhí)行所述第一步驟時的已燃氣體的比例；以及 第三步驟，從所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點起，點燃所述燃燒室內(nèi)的所述混合氣。
2.如權(quán)利要求I所述的控制火花點火引擎的方法，其特征在于， 在所述第三步驟中，在點火時刻被設(shè)定在相對于所述第一步驟的點火時刻更提前側(cè)的時刻，所述混合氣被點燃。
3.如權(quán)利要求I或2所述的控制火花點火引擎的方法，其特征在于還包括 第四步驟，至少在從所述引擎的起動完成且該引擎開始自動旋轉(zhuǎn)的時點起直到所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點為止的期間內(nèi)，將所述燃燒室內(nèi)的所述混合氣的空氣燃料比設(shè)定成接近理論空氣燃料比。
4.如權(quán)利要求3所述的控制火花點火引擎的方法，其特征在于， 所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點后，仍然繼續(xù)執(zhí)行所述第四步驟。
5.如權(quán)利要求I至4中任一項所述的控制火花點火引擎的方法，其特征在于， 所述引擎還具有 弓I擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測弓I擎冷卻液的溫度，其中， 從所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點起直到所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點為止，執(zhí)行所述第二步驟，并且 在所述第二步驟中，在氣門關(guān)閉時刻被設(shè)定在相對于排氣上死點更提前側(cè)且相對于執(zhí)行所述第一步驟時的所述排氣門的氣門關(guān)閉時刻更提前側(cè)的時刻，所述排氣門被關(guān)閉。
6.如權(quán)利要求5所述的控制火花點火引擎的方法，其特征在于還包括 第五步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，在氣門關(guān)閉時刻被設(shè)定在相對于所述第一步驟的氣門關(guān)閉時刻更提前側(cè)的時刻關(guān)閉所述排氣門。
7.如權(quán)利要求I至4中任一項所述的控制火花點火引擎的方法，其特征在于， 所述引擎還具有 弓丨擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測引擎冷卻液的溫度，其中， 從所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點起直到所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點為止，執(zhí)行所述第二步驟， 在所述第二步驟中，除了在排氣沖程期間，還在進氣沖程期間開啟所述排氣門，并且在所述進氣沖程期間所述排氣門的氣門升程的時間區(qū)域變得大于所述第一步驟的時間區(qū)域。
8.如權(quán)利要求7所述的控制火花點火引擎的方法，其特征在于還包括 第六步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，除了在排氣沖程期間，還在進氣沖程期間開啟所述排氣門，并且使在所述進氣沖程期間所述排氣門的氣門升程的時間區(qū)域大于所述第一步驟的時間區(qū)域。
9.如權(quán)利要求3至8中任一項所述的控制火花點火引擎的方法，其特征在于， 所述引擎還具有 引擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測引擎冷卻液的溫度， 所述控制方法還包括 第七步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，通過將所述燃燒室內(nèi)的所述混合氣的過量空氣比EAR設(shè)定在2以上，且通過點燃所述燃燒室內(nèi)的所述混合氣，來進行分層火花點火燃燒。
10.如權(quán)利要求3至8中任一項所述的控制火花點火引擎的方法，其特征在于， 所述引擎還具有 引擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測引擎冷卻液的溫度， 所述控制方法還包括 第八步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，通過將所述燃燒室內(nèi)包含已燃氣體的氣體總重量G與供應(yīng)到所述燃燒室內(nèi)部的燃料的重量F之比G/F設(shè)定為30以上，且通過點燃所述燃燒室內(nèi)的所述混合氣，來進行分層火花點火燃燒。
11.如權(quán)利要求3至8中任一項所述的控制火花點火引擎的方法，其特征在于， 所述引擎還具有 引擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測引擎冷卻液的溫度， 所述控制方法還包括 第九步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，通過將所述燃燒室內(nèi)的所述混合氣的過量空氣比EAR設(shè)定在2以上，來進行均質(zhì)充量壓縮著火燃燒。
12.如權(quán)利要求3至8中任一項所述的控制火花點火引擎的方法，其特征在于， 所述引擎還具有 引擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測引擎冷卻液的溫度，所述控制方法還包括 第十步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，通過將所述燃燒室內(nèi)包含已燃氣體的氣體總重量G與供應(yīng)到所述燃燒室內(nèi)部的燃料的重量F之比G/F設(shè)定為30以上，來進行均質(zhì)充量壓縮著火燃燒。
13.—種火花點火引擎，其特征在于具有 引擎體，包括火花塞和可變氣門正時機構(gòu)，所述火花塞能夠點燃形成于氣缸中的燃燒室內(nèi)的混合氣，所述可變氣門正時機構(gòu)用于使排氣門的開閉時刻可變； 控制單元，用于控制所述引擎體； 催化劑，設(shè)置在排氣通道，并且在所述排氣通道內(nèi)的空氣燃料比接近理論空氣燃料比的狀態(tài)下，能夠凈化包含于排氣中的碳氫化合物、一氧化碳和氮氧化物；以及催化劑溫度檢測單元，用于檢測或估算所述催化劑的溫度；其中， 所述控制單元執(zhí)行 第一步驟，在從所述引擎的起動完成且該引擎開始自動旋轉(zhuǎn)的時點起直到所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點為止的期間內(nèi)，在點火時刻被設(shè)定在相對于MBT更滯后側(cè)的時刻，通過所述火花塞點燃所述混合氣，其中，所述MBT是所述引擎的輸出扭矩成為最大的點火時刻； 第二步驟，從所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點起，通過所述可變氣門正時機構(gòu)改變所述排氣門的氣門開啟時刻及/或氣門關(guān)閉時刻，使得包含于所述燃燒室內(nèi)的所述混合氣中的已燃氣體的比例高于在執(zhí)行所述第一步驟時的已燃氣體的比例；以及 第三步驟，從所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點起，通過所述火花塞點燃所述燃燒室內(nèi)的所述混合氣。
14.如權(quán)利要求13所述的火花點火引擎，其特征在于， 在所述第三步驟中，在點火時刻被設(shè)定在相對于所述第一步驟的點火時刻更提前側(cè)的時刻，所述控制單元通過所述火花塞點燃所述混合氣。
15.如權(quán)利要求13或14所述的火花點火引擎，其特征在于包括 節(jié)氣門，用于調(diào)節(jié)吸入所述燃燒室內(nèi)的進氣量；和 噴射器，用于將燃料噴入所述燃燒室中；其中， 所述控制單元執(zhí)行 第四步驟，至少在從所述引擎的起動完成且該引擎開始自動旋轉(zhuǎn)的時點起直到所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點為止的期間內(nèi)，讓所述噴射器噴射如下噴射量的燃料，其中，所述噴射量是相對于由所述節(jié)氣門調(diào)節(jié)過的進氣量，滿足所述燃燒室內(nèi)的所述混合氣的空氣燃料比接近理論空氣燃料比的噴射量。
16.如權(quán)利要求15所述的火花點火引擎，其特征在于， 所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點后，所述控制單元仍然繼續(xù)執(zhí)行所述第四步驟。
17.如權(quán)利要求13至16中任一項所述的火花點火引擎，其特征在于還具有 弓丨擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測引擎冷卻液的溫度，其中， 從所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點起直到所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點為止，所述控制單元執(zhí)行所述第二步驟，并且 在所述第二步驟中，在氣門關(guān)閉時刻被設(shè)定在相對于排氣上死點更提前側(cè)且相對于執(zhí)行所述第一步驟時的所述排氣門的氣門關(guān)閉時刻更提前側(cè)的時刻，通過所述可變氣門正時機構(gòu)關(guān)閉所述排氣門。
18.如權(quán)利要求17所述的火花點火引擎，其特征在于， 所述控制單元執(zhí)行 第五步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，在氣門關(guān)閉時刻被設(shè)定在相對于所述第一步驟的氣門關(guān)閉時刻更提前側(cè)的時刻，通過所述可變氣門正時機構(gòu)關(guān)閉所述排氣門。
19.如權(quán)利要求13至16中任一項所述的火花點火引擎，其特征在于還具有 弓丨擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測引擎冷卻液的溫度，其中， 從所述催化劑溫度檢測單元檢測或估算的所述催化劑的溫度變得高于預(yù)定溫度的時點起直到所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點為止，所述控制單元執(zhí)行所述第二步驟， 在所述第二步驟中，通過所述可變氣門正時機構(gòu)，除了在排氣沖程期間，還在進氣沖程期間開啟所述排氣門，并且使在所述進氣沖程期間所述排氣門的氣門升程的時間區(qū)域大于所述第一步驟的時間區(qū)域。
20.如權(quán)利要求19所述的火花點火引擎，其特征在于， 在所述第二步驟中，所述控制單元執(zhí)行 第六步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，通過所述可變氣門正時機構(gòu)，除了在排氣沖程期間，還在進氣沖程期間開啟所述排氣門，并且使在所述進氣沖程期間所述排氣門的氣門升程的時間區(qū)域大于所述第一步驟的時間區(qū)域。
21.如權(quán)利要求15至20中任一項所述的火花點火引擎，其特征在于還具有 弓丨擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測引擎冷卻液的溫度，其中， 所述控制單元執(zhí)行 第七步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，通過讓所述噴射器噴射如下噴射量的燃料，且通過所述火花塞點燃所述混合氣，來進行分層火花點火燃燒，其中，所述噴射量是相對于由所述節(jié)氣門調(diào)節(jié)過的進氣量，滿足所述燃燒室內(nèi)的混合氣的過量空氣比EAR成為2以上的噴射量。
22.如權(quán)利要求15至20中任一項所述的火花點火引擎，其特征在于還具有 弓丨擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測引擎冷卻液的溫度，其中， 所述控制單元執(zhí)行 第八步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，通過讓所述噴射器噴射如下噴射量的燃料，且通過所述火花塞點燃所述混合氣，來進行分層火花點火燃燒，其中，所述噴射量是相對于由所述節(jié)氣門調(diào)節(jié)過的所述進氣量，滿足所述燃燒室內(nèi)包含已燃氣體的氣體總重量G與供應(yīng)到所述燃燒室內(nèi)部的燃料的重量F之比G/F成為30以上的噴射量。
23.如權(quán)利要求15至20中任一項所述的火花點火引擎，其特征在于還具有 弓丨擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測引擎冷卻液的溫度，其中， 所述控制單元執(zhí)行 第九步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，通過讓所述噴射器噴射如下噴射量的燃料，來進行均質(zhì)充量壓縮著火燃燒，其中，所述噴射量是相對于由所述節(jié)氣門調(diào)節(jié)過的所述進氣量，滿足所述燃燒室內(nèi)的所述混合氣的過量空氣比EAR成為2以上的噴射量。
24.如權(quán)利要求15至20中任一項所述的火花點火引擎，其特征在于還具有 弓丨擎冷卻液溫度檢測單元，用于檢測引擎冷卻液的溫度，其中， 所述控制單元執(zhí)行 第十步驟，從所述引擎冷卻液溫度檢測單元檢測的所述引擎冷卻液的溫度超過預(yù)定溫度的時點起，通過讓所述噴射器噴射如下噴射量的燃料，來進行均質(zhì)充量壓縮著火燃燒，其中，所述噴射量是相對于由所述節(jié)氣門調(diào)節(jié)過的所述進氣量，滿足所述燃燒室內(nèi)包含已燃氣體的氣體總重量G與供應(yīng)到所述燃燒室內(nèi)部的燃料的重量F之比G/F成為30以上的噴身寸量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種火花點火引擎的控制方法和一種火花點火引擎，該火花點火引擎能夠使其更快速地升溫且快速地激活催化劑。引擎起動后，直到催化劑62被激活為止，進行在點火時刻被設(shè)定在相對于MBT更滯后側(cè)的時刻點燃混合氣的控制，該MBT是引擎的輸出扭矩成為最大的點火時刻。催化劑62被激活后，直到引擎升溫為止，進行使包含于燃燒室14內(nèi)的混合氣中的已燃氣體比例大于第一時期的混合氣中的已燃氣體比例的控制，并且針對包含比第一時期更多的已燃氣體的混合氣進行點燃的控制。
文檔編號F02D41/02GK102884300SQ20118002187
公開日2013年1月16日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者山川正尚, 養(yǎng)祖隆 申請人:馬自達汽車株式會社