燃燒工作區(qū)域中的低旋轉側的區(qū)域(也稱為第一引擎轉速區(qū)域Rl)中，選定第三升程量作為進氣閥26的升程量，并且在高旋轉側的區(qū)域(也稱為第二引擎轉速區(qū)域R2)中，選定大于第三升程量的第四升程量(例如，最大升程量)作為進氣閥26的升程量。
[0153]下面解釋在實施例5中執(zhí)行的特定控制的具體實例。圖26Α到26Β用于解釋用于通過以下方式控制點火時的塞附近流速的方法:即，通過閥掩體72以及通過使用進氣可變閥裝置64改變進氣閥26的升程量，控制具有ω滾動形狀的滾流的產生和不產生。
[0154]如圖26Α和26Β所示，當連續(xù)地使用較小的第三升程量時，不管引擎轉速如何，塞附近流速偏離稀薄燃燒工作區(qū)域中的高旋轉側的區(qū)域R2中的最佳點火范圍，這是因為在引擎轉速增加之后，氣體的流速也增加。同樣，當連續(xù)地使用較大的第四升程量時，塞附近流速偏離低旋轉側的區(qū)域中的最佳點火范圍。
[0155]在圖26Α和26Β所示的情況下，在稀薄燃燒工作區(qū)域中的低旋轉側的區(qū)域Rl中，可以使用具有通常滾動形狀的滾流，并且可以通過使用第三升程量使塞附近流速落在最佳點火范圍內。因此，在該實施例中，當在低于第六引擎轉速ΝΕ6(第六引擎轉速ΝΕ6達到最佳點火范圍的上限)的引擎轉速區(qū)域Rl中連續(xù)地使用較小的第三升程量的同時，選定第三升程量。
[0156]同時，在等于或高于第六引擎轉速ΝΕ6的高引擎轉速區(qū)域R2中，選定較大的第四升程量。因此，通過產生具有ω滾動形狀的滾流，塞附近流速可在第六引擎轉速ΝΕ6附近減小，在第六引擎轉速ΝΕ6，滾流形狀改變，如圖26Α所示。通過這樣根據引擎轉速改變滾流形狀，可以將稀薄燃燒工作區(qū)域中點火時的塞附近流速保持在最佳點火范圍內。在閥升程特征的切換期間，調整節(jié)流閥22的開度以抵消進氣量的變化。
[0157]進一步地，通過圖26Α和26Β所示的方法，在相對于第六引擎轉速ΝΕ6的高旋轉側的區(qū)域R2中，使用具有大升程量的單一閥升程特征。但是，替代上述方法，也可以根據引擎轉速連續(xù)地改變進氣閥26的升程量。因此，通過這種方法，可以更好地控制塞附近流速以獲得稀薄燃燒工作期間塞附近流速的期望值。
[0158]圖27是由ECU40執(zhí)行以實現本發(fā)明的實施例5中的特定控制的控制例程的流程圖。在圖27中，與涉及實施例4的圖23中的步驟相同的步驟被賦予相同的附圖標記，這些步驟的解釋在此被省略或簡化。
[0159]在圖27所示的流程中，ECU40在步驟106確定點火能量，然后判定當前的引擎轉速NE是否低于第六引擎轉速ΝΕ6(步驟500)。如上所述，第六引擎轉速ΝΕ6是用于根據稀薄燃燒工作區(qū)域中的引擎轉速改變滾流形狀的閾值。
[0160]當在步驟500做出肯定的判定時(ΝΕ〈ΝΕ6)，Ε⑶40選擇第三升程量(在第三升程量，獲得小升程量的)作為流速控制值(目標升程量)，以及根據預定的映射等確定用于實現目標A/F下的所需轉矩的節(jié)流閥開度、燃料噴射量以及點火時間的目標值(步驟502)。同時，當在步驟500做出否定的判定時(NE 2 ΝΕ6)，ECU 40選擇第四升程量(在第四升程量，獲得大升程量)作為流速控制值(目標升程量)，以及根據預定的映射等確定用于實現目標A/F下的所需轉矩的節(jié)流閥開度、燃料噴射量以及點火時間的目標值(步驟504)。
[0161]對于上述圖27所示的例程，通過使用閥掩體72和進氣閥26的升程量的控制的組合來根據引擎轉速在通常滾動形狀與ω滾動形狀之間改變滾流形狀，也可以將稀薄燃燒工作區(qū)域中點火時的塞附近流速保持在最佳點火范圍內，而不管引擎轉速的值如何。進一步地，通過該實施例的用于控制滾流的方法，可以在不依賴滾流比本身的控制的情況下(即，在不減弱對于燃燒很重要的缸內氣體湍動的情況下)控制滾流(滾動形狀)的渦心偏移的存在/不存在。因此，可以在確保擴大稀薄界限(提高燃燒效率)的同時提高稀薄燃燒工作期間的空氣-燃料混合物的點火能力。
[0162]在上述實施例5中，根據本發(fā)明的第一到第五方面以及第七方面的“電子控制單元”通過使用E⑶40執(zhí)行步驟500到504以及406的處理來實現。
[0163]在上述實施例1到5中，解釋了這樣的控制:借助該控制，通過根據引擎轉速在通常滾動形狀與ω滾動形狀之間改變滾流形狀，使稀薄燃燒工作區(qū)域中點火時的塞附近流速落在最佳點火范圍內。但是，根據本發(fā)明的滾流控制不限于根據引擎轉速在通常滾動形狀與ω滾動形狀之間改變滾流形狀，以使稀薄燃燒工作區(qū)域中點火時的塞附近流速落在最佳點火范圍內。因此，根據本發(fā)明的滾流控制可以涉及在不包括主動地將塞附近流速控制在最佳點火范圍內的特征的情況下，僅僅根據引擎轉速在通常滾動形狀與ω滾動形狀之間改變滾流形狀。更具體地說，如在實施例中已經描述的那樣，在特定引擎轉速區(qū)域中根據引擎轉速在通常滾動形狀與ω滾動形狀之間改變滾流形狀展現出這樣的效果:g卩，與其中不改變滾流形狀的情況相比，抑制了該引擎轉速區(qū)域中點火時的塞附近流速的變化。因此，通過僅提供根據引擎轉速在通常滾動形狀與ω滾動形狀之間改變滾流形狀的特征，可以提供這樣一種用于內燃機的控制器:該控制器有助于提高在空氣-燃料混合物具有低燃料濃度的條件下執(zhí)行的稀薄燃燒工作期間的空氣-燃料混合物的點火能力。
[0164]如在上述實施例1到5所假設的，在產生具有ω滾動形狀的滾流時的火花塞32周圍的氣體流動方向的反轉時間位于稀薄燃燒工作期間的點火時間的設定范圍之后的情況下，滾流的渦心偏移度的增大和具有ω滾動形狀的流的增強導致點火時的塞附近流速減小。與之相比，在氣體流動方向的反轉時間位于稀薄燃燒工作期間的點火時間的設定范圍之前的情況下，具有ω滾動形狀的流的增強起作用增大了點火時的塞附近流速。但是，該情況下的氣體流動方向反轉。在本發(fā)明中，根據引擎轉速在通常滾動形狀(也稱為第一滾動形狀)與ω滾動形狀(也稱為第二滾動形狀)之間改變滾流形狀的特征也可以用于其中采用后一種情況的內燃機。
[0165]進一步地，在上述實施例1到5中，借助實例解釋了其中每個缸體配備兩個進氣閥26的內燃機10，但是本發(fā)明也適用于被配置為每個缸體具有兩個或更多個進氣閥的內燃機，條件是將進氣閥和排氣閥設置為使得火花塞介于進氣閥和排氣閥之間。
【主權項】
1.一種用于內燃機的控制器，所述內燃機包括: 燃燒室；以及 火花塞，其被布置在所述燃燒室的上壁面的中心部附近，所述火花塞被配置為點燃空氣-燃料混合物，其中 在稀薄燃燒工作期間，在所述燃燒室的缸體內產生滾流， 所述控制器包括: 電子控制單元，其被配置為根據引擎轉速在第一滾動形狀與第二滾動形狀之間改變所述滾流的形狀，所述第一滾動形狀被設置為，使得在所述內燃機點火時，所述火花塞周圍的氣體的流動方向在壓縮行程的后半段中是從進氣閥側朝向排氣閥側的方向，以及所述第二滾動形狀被設置為，使得在缸內氣體在所述壓縮行程中被壓縮的過程中，由于改變?yōu)閺乃鋈紵疑戏接^察時具有旋轉方向彼此相反的兩個旋流成分的所述滾流，所述氣體的流動方向在所述壓縮行程的后半段中自從所述進氣閥側朝向所述排氣閥側的方向反轉為從所述排氣閥側朝向所述進氣閥側的方向。2.根據權利要求1所述的控制器，其中 所述電子控制單元被配置為，通過根據所述引擎轉速在所述第一滾動形狀與所述第二滾動形狀之間改變所述滾流的形狀，將點火時的所述火花塞周圍的氣體流速控制在預定流速范圍內。3.根據權利要求1或2所述的控制器，其中 所述電子控制單元被配置為，在第一引擎轉速區(qū)域內將所述滾流的形狀改變?yōu)樗龅谝粷L動形狀，以及 所述電子控制單元被配置為，在第二引擎轉速區(qū)域內將所述滾流的形狀改變?yōu)樗龅诙L動形狀，所述第二引擎轉速區(qū)域是高于所述第一引擎轉速區(qū)域的引擎轉速區(qū)域。4.根據權利要求1至3中任一項所述的控制器，其中 所述電子控制單元被配置為，通過以下方式將所述滾流的形狀改變?yōu)樗龅诙L動形狀:即，增大在所述內燃機的所述壓縮行程的后半段中在進氣-排氣方向上穿過所述燃燒室的缸徑中心的剖面附近的所述滾流的渦心相對于所述燃燒室的容積中心的偏移。5.根據權利要求4所述的控制器，其中 所述電子控制單元被配置為，當在第二引擎轉速區(qū)域內產生所述第二滾動形狀時，在所述引擎轉速高的情況下增大相對于所述燃燒室的容積中心的偏移。6.根據權利要求1至5中任一項所述的控制器，其中 所述電子控制單元被配置為，通過以下方式將所述滾流的形狀改變?yōu)樗龅诙L動形狀:即，增大在所述內燃機的進氣行程中流入所述燃燒室的進氣的流量中從進氣端口朝向所述燃燒室的中心部的進氣的流量的比例。7.根據權利要求6所述的控制器，其中 所述內燃機配備進氣可變閥裝置，所述進氣可變閥裝置被配置為，改變所述進氣閥的升程量， 除了所述燃燒室的中心側的區(qū)域之外，在所述燃燒室的壁面上設置突出物，以圍繞所述進氣端口的出口，并且 所述電子控制單元被配置為，控制所述進氣可變閥裝置，以便當所述引擎轉速高時，所述進氣閥的升程量與所述引擎轉速低時的所述進氣閥的升程量相比較小。8.根據權利要求7所述的控制器，其中 所述電子控制單元被配置為，控制所述進氣可變閥裝置，以便當所述引擎轉速高時，所述進氣閥的升程量是與所述引擎轉速低時的所述進氣閥的升程量相比較小的預定升程量。9.根據權利要求7所述的控制器，其中 所述電子控制單元被配置為，控制所述進氣可變閥裝置，以便當所述引擎轉速高時，隨著所述引擎轉速增加，所述進氣閥的升程量持續(xù)減小到與所述引擎轉速低時的所述進氣閥的升程量相比較小的升程量。10.根據權利要求6所述的控制器，其中 所述內燃機配備進氣可變閥裝置，所述進氣可變閥裝置被配置為，改變所述進氣閥的升程量， 在所述燃燒室的中心側的區(qū)域中，在所述燃燒室的壁面上設置突出物，以圍繞所述進氣端口的出口，并且 所述電子控制單元被配置為，控制所述進氣可變閥裝置，以便當所述引擎轉速高時，所述進氣閥的升程量與所述引擎轉速低時的所述進氣閥的升程量相比較大。11.根據權利要求10所述的控制器，其中 所述電子控制單元被配置為，控制所述進氣可變閥裝置，以便當所述引擎轉速高時，所述進氣閥的升程量是與所述引擎轉速低時的所述進氣閥的升程量相比較大的預定升程量。12.根據權利要求10所述的控制器，其中 所述電子控制單元被配置為，控制所述進氣可變閥裝置，以便當所述引擎轉速高時，隨著所述引擎轉速增加，所述進氣閥的升程量持續(xù)增加到與所述引擎轉速低時的所述進氣閥的升程量相比較大的升程量。13.根據權利要求1至5中任一項所述的控制器，其中 當所述氣體流動方向的反轉時間在所述火花塞的點火時間之后時，產生所述第二滾動形狀， 所述內燃機配備進氣可變閥裝置，所述進氣可變閥裝置被配置為，改變具有所述進氣閥的升程量當中的最大閥升程的時間段;并且 所述電子控制單元被配置為，控制所述進氣可變閥裝置，以便當所述引擎轉速高時，具有所述最大閥升程的時間段與所述引擎轉速低時的具有所述最大閥升程的時間段相比較短。14.根據權利要求13所述的控制器，其中 所述電子控制單元被配置為，控制所述進氣可變閥裝置，以便當所述引擎轉速高時，具有所述最大閥升程的時間段是與所述引擎轉速低時的具有所述最大閥升程的時間段相比較短的預定時間段。15.根據權利要求13所述的控制器，其中 所述電子控制單元被配置為，控制所述進氣可變閥裝置，以便當所述引擎轉速高時，隨著所述引擎轉速增加，具有所述最大閥升程的時間段持續(xù)減小到與所述引擎轉速低時的具有所述最大閥升程的時間段相比較短的時間段。
【專利摘要】提供一種內燃機，該內燃機包括火花塞，該火花塞被布置在燃燒室的上壁面的中心部附近。在稀薄燃燒工作期間產生的滾流被控制，以使?jié)L流形狀根據引擎轉速在第一滾動形狀(通常滾動形狀)與第二滾動形狀(ω滾動形狀)之間改變，在第一滾動形狀中，點火時的火花塞周圍的氣體的流動方向在壓縮行程的后半段中是從進氣閥側朝向排氣閥側的方向，在第二滾動形狀中，氣體的流動方向在壓縮行程的后半段中自從進氣閥側朝向排氣閥側的方向反轉為從排氣閥側朝向進氣閥側的方向。
【IPC分類】F02B23/10, F02B31/08, F01L3/06
【公開號】CN105556089
【申請?zhí)枴緾N201480048829
【發(fā)明人】森幸生, 木村幸四郎, 津田里志
【申請人】豐田自動車株式會社
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2014年8月29日
【公告號】EP3042057A1, US20160195027, WO2015033198A1