燃燒工作區(qū)域中的低旋轉(zhuǎn)側(cè)的區(qū)域(也稱為第一引擎轉(zhuǎn)速區(qū)域Rl)中，選定第三升程量作為進(jìn)氣閥26的升程量，并且在高旋轉(zhuǎn)側(cè)的區(qū)域(也稱為第二引擎轉(zhuǎn)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(jìn)氣閥26的升程量。
[0153]下面解釋在實(shí)施例5中執(zhí)行的特定控制的具體實(shí)例。圖26Α到26Β用于解釋用于通過(guò)以下方式控制點(diǎn)火時(shí)的塞附近流速的方法:即，通過(guò)閥掩體72以及通過(guò)使用進(jìn)氣可變閥裝置64改變進(jìn)氣閥26的升程量，控制具有ω滾動(dòng)形狀的滾流的產(chǎn)生和不產(chǎn)生。
[0154]如圖26Α和26Β所示，當(dāng)連續(xù)地使用較小的第三升程量時(shí)，不管引擎轉(zhuǎn)速如何，塞附近流速偏離稀薄燃燒工作區(qū)域中的高旋轉(zhuǎn)側(cè)的區(qū)域R2中的最佳點(diǎn)火范圍，這是因?yàn)樵谝孓D(zhuǎn)速增加之后，氣體的流速也增加。同樣，當(dāng)連續(xù)地使用較大的第四升程量時(shí)，塞附近流速偏離低旋轉(zhuǎn)側(cè)的區(qū)域中的最佳點(diǎn)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(zhuǎn)側(cè)的區(qū)域Rl中，可以使用具有通常滾動(dòng)形狀的滾流，并且可以通過(guò)使用第三升程量使塞附近流速落在最佳點(diǎn)火范圍內(nèi)。因此，在該實(shí)施例中，當(dāng)在低于第六引擎轉(zhuǎn)速ΝΕ6(第六引擎轉(zhuǎn)速ΝΕ6達(dá)到最佳點(diǎn)火范圍的上限)的引擎轉(zhuǎn)速區(qū)域Rl中連續(xù)地使用較小的第三升程量的同時(shí)，選定第三升程量。
[0156]同時(shí)，在等于或高于第六引擎轉(zhuǎn)速ΝΕ6的高引擎轉(zhuǎn)速區(qū)域R2中，選定較大的第四升程量。因此，通過(guò)產(chǎn)生具有ω滾動(dòng)形狀的滾流，塞附近流速可在第六引擎轉(zhuǎn)速ΝΕ6附近減小，在第六引擎轉(zhuǎn)速ΝΕ6，滾流形狀改變，如圖26Α所示。通過(guò)這樣根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速改變滾流形狀，可以將稀薄燃燒工作區(qū)域中點(diǎn)火時(shí)的塞附近流速保持在最佳點(diǎn)火范圍內(nèi)。在閥升程特征的切換期間，調(diào)整節(jié)流閥22的開度以抵消進(jìn)氣量的變化。
[0157]進(jìn)一步地，通過(guò)圖26Α和26Β所示的方法，在相對(duì)于第六引擎轉(zhuǎn)速ΝΕ6的高旋轉(zhuǎn)側(cè)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(jù)引擎轉(zhuǎn)速連續(xù)地改變進(jìn)氣閥26的升程量。因此，通過(guò)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(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)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(shí)施例4的圖23中的步驟相同的步驟被賦予相同的附圖標(biāo)記，這些步驟的解釋在此被省略或簡(jiǎn)化。
[0159]在圖27所示的流程中，ECU40在步驟106確定點(diǎn)火能量，然后判定當(dāng)前的引擎轉(zhuǎn)速NE是否低于第六引擎轉(zhuǎn)速ΝΕ6(步驟500)。如上所述，第六引擎轉(zhuǎn)速ΝΕ6是用于根據(jù)稀薄燃燒工作區(qū)域中的引擎轉(zhuǎn)速改變滾流形狀的閾值。
[0160]當(dāng)在步驟500做出肯定的判定時(shí)(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(biāo)升程量)，以及根據(jù)預(yù)定的映射等確定用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)A/F下的所需轉(zhuǎn)矩的節(jié)流閥開度、燃料噴射量以及點(diǎn)火時(shí)間的目標(biāo)值(步驟502)。同時(shí)，當(dāng)在步驟500做出否定的判定時(shí)(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(biāo)升程量)，以及根據(jù)預(yù)定的映射等確定用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)A/F下的所需轉(zhuǎn)矩的節(jié)流閥開度、燃料噴射量以及點(diǎn)火時(shí)間的目標(biāo)值(步驟504)。
[0161]對(duì)于上述圖27所示的例程，通過(guò)使用閥掩體72和進(jìn)氣閥26的升程量的控制的組合來(lái)根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速在通常滾動(dòng)形狀與ω滾動(dòng)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(diǎn)火時(shí)的塞附近流速保持在最佳點(diǎn)火范圍內(nèi)，而不管引擎轉(zhuǎn)速的值如何。進(jìn)一步地，通過(guò)該實(shí)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(duì)于燃燒很重要的缸內(nèi)氣體湍動(dòng)的情況下)控制滾流(滾動(dòng)形狀)的渦心偏移的存在/不存在。因此，可以在確保擴(kuò)大稀薄界限(提高燃燒效率)的同時(shí)提高稀薄燃燒工作期間的空氣-燃料混合物的點(diǎn)火能力。
[0162]在上述實(shí)施例5中，根據(jù)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(guò)使用E⑶40執(zhí)行步驟500到504以及406的處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0163]在上述實(shí)施例1到5中，解釋了這樣的控制:借助該控制，通過(guò)根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速在通常滾動(dòng)形狀與ω滾動(dòng)形狀之間改變滾流形狀，使稀薄燃燒工作區(qū)域中點(diǎn)火時(shí)的塞附近流速落在最佳點(diǎn)火范圍內(nèi)。但是，根據(jù)本發(fā)明的滾流控制不限于根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速在通常滾動(dòng)形狀與ω滾動(dòng)形狀之間改變滾流形狀，以使稀薄燃燒工作區(qū)域中點(diǎn)火時(shí)的塞附近流速落在最佳點(diǎn)火范圍內(nèi)。因此，根據(jù)本發(fā)明的滾流控制可以涉及在不包括主動(dòng)地將塞附近流速控制在最佳點(diǎn)火范圍內(nèi)的特征的情況下，僅僅根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速在通常滾動(dòng)形狀與ω滾動(dòng)形狀之間改變滾流形狀。更具體地說(shuō)，如在實(shí)施例中已經(jīng)描述的那樣，在特定引擎轉(zhuǎn)速區(qū)域中根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速在通常滾動(dòng)形狀與ω滾動(dòng)形狀之間改變滾流形狀展現(xiàn)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(zhuǎn)速區(qū)域中點(diǎn)火時(shí)的塞附近流速的變化。因此，通過(guò)僅提供根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速在通常滾動(dòng)形狀與ω滾動(dòng)形狀之間改變滾流形狀的特征，可以提供這樣一種用于內(nèi)燃機(jī)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(diǎn)火能力。
[0164]如在上述實(shí)施例1到5所假設(shè)的，在產(chǎn)生具有ω滾動(dòng)形狀的滾流時(shí)的火花塞32周圍的氣體流動(dòng)方向的反轉(zhuǎn)時(shí)間位于稀薄燃燒工作期間的點(diǎn)火時(shí)間的設(shè)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(dòng)形狀的流的增強(qiáng)導(dǎo)致點(diǎn)火時(shí)的塞附近流速減小。與之相比，在氣體流動(dòng)方向的反轉(zhuǎn)時(shí)間位于稀薄燃燒工作期間的點(diǎn)火時(shí)間的設(shè)定范圍之前的情況下，具有ω滾動(dòng)形狀的流的增強(qiáng)起作用增大了點(diǎn)火時(shí)的塞附近流速。但是，該情況下的氣體流動(dòng)方向反轉(zhuǎn)。在本發(fā)明中，根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速在通常滾動(dòng)形狀(也稱為第一滾動(dòng)形狀)與ω滾動(dòng)形狀(也稱為第二滾動(dòng)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(nèi)燃機(jī)。
[0165]進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例1到5中，借助實(shí)例解釋了其中每個(gè)缸體配備兩個(gè)進(jìn)氣閥26的內(nèi)燃機(jī)10，但是本發(fā)明也適用于被配置為每個(gè)缸體具有兩個(gè)或更多個(gè)進(jìn)氣閥的內(nèi)燃機(jī)，條件是將進(jìn)氣閥和排氣閥設(shè)置為使得火花塞介于進(jìn)氣閥和排氣閥之間。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制器，所述內(nèi)燃機(jī)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(diǎn)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(nèi)產(chǎn)生滾流， 所述控制器包括: 電子控制單元，其被配置為根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速在第一滾動(dòng)形狀與第二滾動(dòng)形狀之間改變所述滾流的形狀，所述第一滾動(dòng)形狀被設(shè)置為，使得在所述內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火時(shí)，所述火花塞周圍的氣體的流動(dòng)方向在壓縮行程的后半段中是從進(jìn)氣閥側(cè)朝向排氣閥側(cè)的方向，以及所述第二滾動(dòng)形狀被設(shè)置為，使得在缸內(nèi)氣體在所述壓縮行程中被壓縮的過(guò)程中，由于改變?yōu)閺乃鋈紵疑戏接^察時(shí)具有旋轉(zhuǎn)方向彼此相反的兩個(gè)旋流成分的所述滾流，所述氣體的流動(dòng)方向在所述壓縮行程的后半段中自從所述進(jìn)氣閥側(cè)朝向所述排氣閥側(cè)的方向反轉(zhuǎn)為從所述排氣閥側(cè)朝向所述進(jìn)氣閥側(cè)的方向。2.根據(jù)權(quán)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(guò)根據(jù)所述引擎轉(zhuǎn)速在所述第一滾動(dòng)形狀與所述第二滾動(dòng)形狀之間改變所述滾流的形狀，將點(diǎn)火時(shí)的所述火花塞周圍的氣體流速控制在預(yù)定流速范圍內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)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(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)將所述滾流的形狀改變?yōu)樗龅谝粷L動(dòng)形狀，以及 所述電子控制單元被配置為，在第二引擎轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)將所述滾流的形狀改變?yōu)樗龅诙L動(dòng)形狀，所述第二引擎轉(zhuǎn)速區(qū)域是高于所述第一引擎轉(zhuǎn)速區(qū)域的引擎轉(zhuǎn)速區(qū)域。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的控制器，其中 所述電子控制單元被配置為，通過(guò)以下方式將所述滾流的形狀改變?yōu)樗龅诙L動(dòng)形狀:即，增大在所述內(nèi)燃機(jī)的所述壓縮行程的后半段中在進(jìn)氣-排氣方向上穿過(guò)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(duì)于所述燃燒室的容積中心的偏移。5.根據(jù)權(quán)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(dāng)在第二引擎轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生所述第二滾動(dòng)形狀時(shí)，在所述引擎轉(zhuǎn)速高的情況下增大相對(duì)于所述燃燒室的容積中心的偏移。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的控制器，其中 所述電子控制單元被配置為，通過(guò)以下方式將所述滾流的形狀改變?yōu)樗龅诙L動(dòng)形狀:即，增大在所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣行程中流入所述燃燒室的進(jìn)氣的流量中從進(jìn)氣端口朝向所述燃燒室的中心部的進(jìn)氣的流量的比例。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制器，其中 所述內(nèi)燃機(jī)配備進(jìn)氣可變閥裝置，所述進(jìn)氣可變閥裝置被配置為，改變所述進(jìn)氣閥的升程量， 除了所述燃燒室的中心側(cè)的區(qū)域之外，在所述燃燒室的壁面上設(shè)置突出物，以圍繞所述進(jìn)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(jìn)氣可變閥裝置，以便當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速高時(shí)，所述進(jìn)氣閥的升程量與所述引擎轉(zhuǎn)速低時(shí)的所述進(jìn)氣閥的升程量相比較小。8.根據(jù)權(quán)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(jìn)氣可變閥裝置，以便當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速高時(shí)，所述進(jìn)氣閥的升程量是與所述引擎轉(zhuǎn)速低時(shí)的所述進(jìn)氣閥的升程量相比較小的預(yù)定升程量。9.根據(jù)權(quán)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(jìn)氣可變閥裝置，以便當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速高時(shí)，隨著所述引擎轉(zhuǎn)速增加，所述進(jìn)氣閥的升程量持續(xù)減小到與所述引擎轉(zhuǎn)速低時(shí)的所述進(jìn)氣閥的升程量相比較小的升程量。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制器，其中 所述內(nèi)燃機(jī)配備進(jìn)氣可變閥裝置，所述進(jìn)氣可變閥裝置被配置為，改變所述進(jìn)氣閥的升程量， 在所述燃燒室的中心側(cè)的區(qū)域中，在所述燃燒室的壁面上設(shè)置突出物，以圍繞所述進(jìn)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(jìn)氣可變閥裝置，以便當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速高時(shí)，所述進(jìn)氣閥的升程量與所述引擎轉(zhuǎn)速低時(shí)的所述進(jìn)氣閥的升程量相比較大。11.根據(jù)權(quán)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(jìn)氣可變閥裝置，以便當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速高時(shí)，所述進(jìn)氣閥的升程量是與所述引擎轉(zhuǎn)速低時(shí)的所述進(jìn)氣閥的升程量相比較大的預(yù)定升程量。12.根據(jù)權(quán)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(jìn)氣可變閥裝置，以便當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速高時(shí)，隨著所述引擎轉(zhuǎn)速增加，所述進(jìn)氣閥的升程量持續(xù)增加到與所述引擎轉(zhuǎn)速低時(shí)的所述進(jìn)氣閥的升程量相比較大的升程量。13.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的控制器，其中 當(dāng)所述氣體流動(dòng)方向的反轉(zhuǎn)時(shí)間在所述火花塞的點(diǎn)火時(shí)間之后時(shí)，產(chǎn)生所述第二滾動(dòng)形狀， 所述內(nèi)燃機(jī)配備進(jìn)氣可變閥裝置，所述進(jìn)氣可變閥裝置被配置為，改變具有所述進(jìn)氣閥的升程量當(dāng)中的最大閥升程的時(shí)間段;并且 所述電子控制單元被配置為，控制所述進(jìn)氣可變閥裝置，以便當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速高時(shí)，具有所述最大閥升程的時(shí)間段與所述引擎轉(zhuǎn)速低時(shí)的具有所述最大閥升程的時(shí)間段相比較短。14.根據(jù)權(quán)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(jìn)氣可變閥裝置，以便當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速高時(shí)，具有所述最大閥升程的時(shí)間段是與所述引擎轉(zhuǎn)速低時(shí)的具有所述最大閥升程的時(shí)間段相比較短的預(yù)定時(shí)間段。15.根據(jù)權(quán)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(jìn)氣可變閥裝置，以便當(dāng)所述引擎轉(zhuǎn)速高時(shí)，隨著所述引擎轉(zhuǎn)速增加，具有所述最大閥升程的時(shí)間段持續(xù)減小到與所述引擎轉(zhuǎn)速低時(shí)的具有所述最大閥升程的時(shí)間段相比較短的時(shí)間段。
【專利摘要】提供一種內(nèi)燃機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)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(chǎn)生的滾流被控制，以使?jié)L流形狀根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速在第一滾動(dòng)形狀(通常滾動(dòng)形狀)與第二滾動(dòng)形狀(ω滾動(dòng)形狀)之間改變，在第一滾動(dòng)形狀中，點(diǎn)火時(shí)的火花塞周圍的氣體的流動(dòng)方向在壓縮行程的后半段中是從進(jìn)氣閥側(cè)朝向排氣閥側(cè)的方向，在第二滾動(dòng)形狀中，氣體的流動(dòng)方向在壓縮行程的后半段中自從進(jìn)氣閥側(cè)朝向排氣閥側(cè)的方向反轉(zhuǎn)為從排氣閥側(cè)朝向進(jìn)氣閥側(cè)的方向。
【IPC分類】F02B23/10, F02B31/08, F01L3/06
【公開號(hào)】CN105556089
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480048829
【發(fā)明人】森幸生, 木村幸四郎, 津田里志
【申請(qǐng)人】豐田自動(dòng)車株式會(huì)社
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2014年8月29日
【公告號(hào)】EP3042057A1, US20160195027, WO2015033198A1