专利名称：均质充量压缩点火式内燃机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有多个气缸的均质充量压缩点火式内燃机(HCCI内燃机)。本发明尤其涉及一种对减少气缸之间燃烧状况的差异的控制方法。
背景技术：
在典型的HCCI内燃机中，燃料和空气在进入气缸之前预先混合。混合物被活塞压缩而发生自燃。这种发动机与柴油机类似的是不采用火花点火来进行压缩自燃。另一方面，此种发动机与汽油发动机类似的是燃料在点燃前与空气预先混合。因此，这种形式的发动机具有介于柴油机和汽油发动机之间的性质。
这种形式的内燃机具有如下的这些优点如高热效率，改良的燃料消耗量，有害物质如炭烟、NOx排放量的减少。有关此种发动机的研究和发展在这些方面取得了进展。HCCI内燃机在实际应用中的主要困难在于相对柴油机和汽油发动机，其点火和燃烧难以控制。
这是因为，在柴油机或汽油发动机中，可以在活塞到达上死点这样最合适的时间来通过调整对气缸喷射燃料或用火花塞点火来执行点火过程。另一方面，对于HCCI内燃机而言，燃料和空气预先被混合，而后混合物被压缩自燃。这样，包括温度，压力，和燃料浓度在内的这些因素就必须被恰当地控制从而在活塞在上止点附近时发生自燃。这就使控制非常困难。因此，此种发动机只能在这些因素不难控制的狭窄的区域内进行操控。
对于这点，公开号为No.2004-190539的日本专利文献描述了以下的内容。在一个多缸的2冲程发动机中，由于各进气管和排气管的压力脉动不同，各个缸的扫气效率也不相同。这样就造成了各个气缸的燃烧状况不同。因此，HCCI在多缸的双冲程发动机上的应用大大的减小了执行压缩点火的操作范围。
上述文献披露了一种改良的发动机来解决这个问题。该经过改良的发动机包括一个传感器用于监测每个燃烧室中与燃烧状况相关的燃烧状况信息。该发动机还包括一个计算部件，其根据传感器监测到的信息给每个燃烧室计算出一个代表燃烧状况的精确的燃烧状态指示值。该计算部件还计算出一个燃烧状态指示平均值，该值是所有燃烧室的燃烧状态指示值的平均值。此外，该发动机还包括一个燃烧控制参数调整部件用于确定每个燃烧室的燃烧状态指示值是否在预先设定的位于燃烧状态指示平均值附近的允许范围内。当有一个燃烧室的燃烧状态值超过允许范围，燃烧控制参数调整部件即调整该燃烧室的燃烧控制参数，这样就使所有燃烧室内的燃烧状况都较为接近。
特别的，此燃烧控制参数调整部件可通过增加或减少各个燃烧室的燃料喷射量，提前或是延迟各个燃烧室进气阀的关闭正时来控制所有燃烧室的燃烧状态从而使各个室燃烧状态接近。
由于上述文献描述的发动机将所有燃烧室控制在接近的燃烧状态下，从而阻止了部分的燃烧室发生不合适的压缩点火。这样就使整个发动机的压缩点火的操作范围得到扩张。
然而改变燃料喷射量或是进气阀的关闭正时需要一个改变每个气缸的燃料喷射量的结构部件或是一个用来改变每个气缸进气阀关闭时间的机构。这样就使结构复杂化从而不利于重量的减轻和简化控制。
发明内容
因此，本发明的发明目的就是在具有多个气缸的均质充量压缩点火式内燃机中减少气缸之间燃烧状况的差异，使内燃机高效率运行，并减低NOx的排放量。
为了达到上述目的，本发明的一个特征是提供一个均质充量压缩点火式内燃机，其包括多个气缸，一个传感器用来监测气缸的燃烧状况的相关信息，点火装置，进气阀，排气阀和一个控制装置。每个气缸均配备一个点火装置，一个进气阀，一个排气阀。控制装置从传感器取得气缸燃烧状况的相关信息。基于从传感器取得的气缸燃烧状况的相关信息，控制系统标识出燃烧最激烈的气缸，然后对进气阀的气阀正时，排气阀的气阀正时，和气缸的燃料喷射量中至少一个进行控制，这样就抑制了所有气缸的燃烧，也就使被标识的气缸的燃烧状况回复正常燃烧状况。对于一个气缸若其燃烧状况在预定的范围之外并且处于不点火的状态，控制装置会选择性地起动相应的点火装置进行辅助点火。
结合下面的描述和附图本发明的特征和优点更明显的表现出来，这些附图通过示例的方式展示了本发明的原理。
结合本发明的目的和优点，通过参考下面配有相应附图的最优实施例的相关说明，本发明可被最好地理解图1示出一个配备有根据本发明的一个实施例的内燃机的气体热泵的系统示意图；图2示出图1中发动机的示意图和控制此发动机的配置流程图；图3示出了对图1中内燃机进行点火控制的流程图；图4示出了图3中点火控制过程的点火控制图表；图5示出了图1中内燃机压缩点火过程的子程序的流程图；图6示出了图1中内燃机进气和排气阀的开启和关闭正时的示意图。
具体实施例方式
图1示出一个配备有根据本发明的一个实施例的内燃机1的气体热泵100的系统示意图；通过使用民用煤气(天然气)的内燃机1，气体热泵100驱动热泵循环进行空气调节。图1所示为当气体热泵100作为热循环的该系统。
该气体热泵100包括室外机101和室内机102。室外机101包括内燃机(气体发动机)1，被该发动机驱动的压缩机103，热交换机104，105和膨胀阀106。
制冷剂在室内机102中的热交换器中冷凝和被液化并放出热量，由此对内部进行加热。然后制冷剂沿着箭头a的方向流动并通过膨胀阀106。然后制冷剂变成低温低压的液体。随后，制冷剂沿着箭头b的方向在室外机101中的热交换器104处蒸发并吸收热量。然后制冷剂变成低温低压的气体。随后制冷剂沿着箭头c的方向被压缩机103压缩。从而制冷剂变成高温高压气体。然后，制冷剂沿箭头d方向流动在室内机102中被液化放出热量。这个热循环在气体热泵100中重复进行。图1示例性地示出了发动机1排出的热量被用于使热水进行循环，并且在制冷剂和热交换器105中的热水之间进行热交换循环。
下面，对这个实施例中的内燃机1进行描述。图2示出发动机1的示意图和控制此发动机的配置流程图。
见图2，发动机1包括气缸体11，活塞12，气缸盖13，进气阀14和排气阀15。发动机1具有多个气缸5，在此实施例中为4个气缸5。为了显示清楚，图2中示出了四个气缸5中的两个，示出了其中一个气缸5的示意图。
每个气缸5中均由气缸体11，活塞12和气缸盖13确定了燃烧室16。进气阀17和一个排气阀18成对安装在气缸盖13上。每对进气阀和排气阀17，18对应一个气缸5。
发动机1包括分别对应于进气阀14和排气阀15的进气凸轮轴和排气凸轮轴(未示出)。可变气阀正时机构19，20分别安装于进气凸轮轴和排气凸轮轴上，从而可独立地改变进气阀和排气阀14、15的气阀正时。可变气阀正时机构19，20调整凸轮轴相对于曲轴(未示出)的旋转相位，从而同时改变了所有的气缸5的进气阀14和排气阀15的气阀开启正时和气阀关闭正时。
可变气阀正时机构19，20分别与一个进气液压控制阀21和一个排气液压控制阀22。进气液压控制阀21和排气液压控制阀22中的液压被控制已允许可变气阀正时机构19，20调节进气阀14和排气阀15的气阀正时。类似这样的结构，例如，可以是公开号为2001-355462的日本专利文献中披露的。任何不同于此专利文献公开的这种方式的结构也可以应用。
内燃机1是一种均质充量压缩点火式(HCCI)内燃机，它吸收被预先混合的燃料和空气的混合气体。在燃气(天然气)与进气空气在混合器23中混合之后，混合气体分别输送到图2各个气缸5中。特别是，混合气体通过相连的进气口17进入各个燃烧室16。
内燃机1还包括离子电流传感器24和火花塞32，每个对应一个气缸5。每个离子电流传感器24监控与其对应的燃烧室16的燃烧状况的相关信息。每个火花塞32可作为辅助点火手段或点火装置。
下面将对发动机1的控制装置10予以描述。参看图2，发动机控制装置10包括可变气阀正时机构19，20用以调节进气阀14和排气阀15的气阀正时，液压控制阀21、22和一个发动机控制单元(ECU)25以执行发动机1的各种控制过程。
ECU25包括一个中央处理部分33，一个用于控制可变气阀正时机构19，20的进/排气气阀正时控制部分26，一个火花塞控制部分34用以控制火花塞32给各个气缸5点火，和一个燃料控制部分35用以控制燃料喷射阀(未示出)。
更进一步的，ECU25与安装在各个气缸5上的曲轴转角传感器28，进气凸轮角传感器29，排气凸轮角传感器30，负荷传感器31以及离子电流传感器24电气连接。这些传感器的监测结果作为信号输送到ECU25中。
曲轴转角传感器28安装在曲轴(未示出)附近位置并在每个预定的曲轴转角位置输出曲轴转角信号。进气凸轮角传感器29和排气凸轮角传感器30分别安装在进气凸轮轴和排气凸轮轴附近位置并在每个预定凸轮角处输出凸轮角信号。
负荷传感器31将室内机102(图1)的目标操作工况作为负荷信号输出。负荷传感器31可监测压缩机103的运行工况并输出作为负荷信号的结果。
ECU25的硬件部件(未示出)包括CPU、ROM、RAM。ROM是只读存储器，用来存储各种用于控制发动机1运行的程序。CPU根据所接收到的信号和ROM中存储的程序执行计算和处理，由此来对液压控制阀21、22，火花塞32和燃料喷射阀进行控制。通过软件和硬件的结合，ECU25执行中央处理部分33，进/排气气阀正时控制部分26，一个火花塞控制部分34和燃料控制部分35的功能。
下面参照附图3说明发动机1的点火控制过程。此过程按预定的时间间隔(例如，几毫秒)重复执行。
在图3所示点火控制的主流程的步骤S1，根据曲轴转角传感器28和负荷传感器31输出的信号，CPU计算得出当前发动机转速和需求负荷。
在步骤S2，CPU取得的发动机转速和需求负荷与储存在ROM中的点火控制图表对照以决定是执行火花点火或是压缩点火。例如，图4示出的图表是点火控制图表。如果发动机转速超过预设值或需求负荷超过预设值，就执行火花点火。情况相反，就执行压缩点火。决定采取哪种点火方式不一定需要参照图表，还可以通过采取一个合适的公式计算来选择执行火花点火或是压缩点火。
在步骤S2选择执行火花点火方式情况下，CPU将执行步骤S3。CPU通过进/排气气阀正时控制部分26来控制可变气阀正时机构19，20以使气阀正时与标准火花点火发动机的气阀正时相同，再通过火花塞控制部分34来控制火花塞32，从而执行火花点火。另一方面，如果选择压缩点火，CPU将执行步骤S4的压缩点火过程子程序，下面对此过程进行描述。
现在参照图5对压缩点火过程子程序进行说明。在压缩点火过程子程序中，在步骤S101中CPU根据主流程(图3)步骤S1得到的负荷值设置进气阀14和排气阀15的气阀正时的控制值。
与上面所述相关，图6以图表的形式示例性地示出了一个压缩点火过程中每一个气缸5的进气阀14和排气阀15的气阀正时。如图6所示，从排气冲程到进气冲程中，排气阀15的关闭正时(EVC)被控制成相对于排气冲程上死点被提前。同样，进气阀14的开启正时(IVO)被控制成相对于排气冲程上死点被延迟。这样，就形成了一个负阀重合时间段T，在此时间段内位于排气冲程上死点附近处排气阀15和进气阀14都被关闭。
根据这个控制过程，当膨胀冲程结束排气冲程开始时，当活塞12向上移动，燃烧后的排气(燃烧废气)通过排气阀18被排出。但是由于排气阀15的关闭相对于排气冲程上死点被提前(图6中EVC)，燃烧废气因此被滞留于燃烧室16中。这些滞留的气体被称作残留气体(EGR气体)。
在相对于排气冲程上死点延迟的时间(图6中IVO)，进气阀14开启，预先混合的空气-燃料混合气体由混合器23中经过进气阀17与燃烧室16的EGR气体混合。因此，已经燃烧过且具有高温的EGR气体加热混合气体，从而提高了混合气体的易燃性。
在步骤S101设置进气阀14和排气阀15的气阀正时的控制值时，当负荷降低时，排气阀15的关闭正时被提前和进气阀14的开启正时被延迟。相反，当负荷升高时，排气阀15的关闭正时被延迟和进气阀14的开启正时被提前。
因此，当负荷低时，大量的高温内部EGR气体被滞留。这样就允许了稀混合气体的压缩点火可以充分和稳定的执行。即，提高了低负荷运行情况下的燃料经济性，并降低了NOx气体的排放量。另一方面，当负荷升高时，高温内部EGR气体量减少。这样就防止了爆震的发生。
步骤S101中气阀正时的控制值是个临时值。步骤S108气阀正时实控制是基于出于需要而根据预先设定流程(步骤S104，后面予以描述)中修正控制值所得到的值来执行的。
在步骤S102中，CPU由曲轴转角传感器28输出的信号得到曲轴转角，从离子电流传感器24得到每个气缸5的燃烧状态。基于这些得到的信息，CPU计算出每个气缸5的点火正时。在这个实施例中，流经每个离子电流传感器24的电流随着燃烧室的压缩点火进程的进行而增强。这样，例如，每个气缸5的点火正时就可以通过确定从电流的波形获得的一个计算值超过预先设定的值的时间来计算得到。
在每个气缸5中，由以上描述的方法计算得到的点火正时优选在一个相对压缩冲程上死点的延迟不小于1°不大于8°的范围内。这是因为，如果点火正时相对前述范围提前了，燃烧会变激烈，这样就增加了NOx的排放量。相反，如果点火正时比前述范围更延后，将会发生不点火，就会增加HC和CO量。
各个气缸5之间的点火正时(燃烧状态)存在差异是必然的。优选的做法是控制燃烧状况以抑制这种差异以使所有气缸5中的点火发生在以上描述的范围内。
因此，在本实施例中，四个气缸5中的一个气缸的点火正时最为提前(也即是说，此气缸5的燃烧状况最为激烈)，它在步骤S102被标识出。在步骤S103，判断该被标识出的气缸5的点火正时是否较前面提到的范围提前。如果它的点火正时比此范围提前，CPU将会把步骤S101中得到的气阀正时控制值修正为步骤S104中的一个值以抑制燃烧，这样就使气缸5的点火正时处于前述范围内。
特别地，当排气阀15的关闭正时(见图6中EVC)延迟时可以通过提前进气阀14的开启正时(见图6中IVO)来执行修正。这样就缩短了负阀重合时间段T，也就减少了滞留的高温EGR气体的气体量。因此，空气-燃料混合气体加热的程度也降低。从而使混合气体的可燃性降低。
气阀正时控制值的修正度数(修正量)可以参考一个预先制定的图表或公式来确定，该图表或公式可基于被标识为点火正时最为提前的气缸5的点火正时偏离前述范围的度数来制定。当表示为点火正时最为提前的气缸5的点火正时产生较大的偏离，可以预料到即使进行最大可能的控制值修正也无法使气缸5的点火正时回复到前述范围内。在这种情况下，即采取步骤S105将混合器23中的燃料喷射阀的燃料喷射量修正为一个值以抑制燃烧。(特别地，燃料喷射量可以被减少)。
为了表示方便，图5中的流程图是基于下面的假设作出，即被标识为点火正时最为提前的气缸5中火花塞32不执行辅助点火。虽然未在图5中示出，但如果被标识为点火正时最为提前的气缸5执行辅助点火，那么CPU将会控制使气缸5的火花塞32不动作而不执行步骤S104和S105。
本实施例的可变气阀正时机构19，20分别用来改变所有进气阀14和所有排气阀15的气阀正时。也即是说，可变气阀正时机构19，20并不独立地改变单个气缸5的气阀正时。燃料喷射阀用来改变供给所有气缸5的空气-燃料混合气体中的燃料浓度。因此，对气缸5来说其点火正时本处于合适范围内(1°到8°)，为抑制燃烧而对气阀正时进行修正(步骤S104)或减少燃料喷射量(步骤S105)都有可能会导致气缸5的气阀正时低于前述范围。这就会引起点不着火。同样，还可能存在气缸5的燃烧状态从一开始就低于前述范围。在这样的气缸5中，根据前面描述的抑制燃烧控制将更有可能导致发生点不着火。
考虑到对所有气缸5进行抑制燃烧控制的影响(步骤S104，S105)，判断除了被标识为点火正时最为提前的气缸5外其他每个气缸是处于前述范围或较前述范围更延后(也即是说，判断燃烧状态处于或是将处于趋向不点火状态)是基于必要的计算结果(步骤S106)确定的。当任何一个气缸5有较大的延迟(或预测到由前面所述的修正而产生较大的延迟)时，则对应于被判断为有较大延迟或将产生较大延迟的气缸5上的火花塞32在步骤S107被致动，这样就使该气缸5的点火正时进入前述范围内。如果没有气缸5产生(或是预测到会产生)点火正时的较大延迟，则不执行步骤S107。
另一方面，如果在步骤S103中被标识为点火正时最为提前的气缸5的点火正时判断为处于预定范围(1°到8°)，则CPU将执行步骤S109来检验其他气缸5的点火正时。如果有任一个气缸5较预定范围延迟或在预定范围外(处于将转变为点不着火状态的燃烧状态)，CPU就会执行步骤S107致动对应于该气缸5的火花塞32。如果在步骤S109中其他气缸5的点火正时均被判断为处于预定范围内，则CPU就执行步骤S108而不执行步骤S107。
在步骤S108中，以设置的和出于需要经过修改的气阀正时控制值为基础，CPU通过进/排气气阀正时控制部分26来控制可变气阀正时机构19，20，这样以改变气阀正时。同样，如果有需要，还可以执行改变燃料喷射量的控制和火花塞32的选择性点火。随后CPU返回图3的主流程中。
由于以上描述的控制流程的执行，当任一个气缸5的点火正时比预定范围提前时，就控制可变气阀正时机构19，20和燃料喷射量以使所有的气缸5内的燃烧得到抑制。而对于因为抑制燃烧控制而引起的比预定范围要延迟的气缸5，可以由火花塞32的选择性点火来辅助点火。这样，不需要为每个气缸5均配备改变气阀正时和燃料喷射量的造价贵，结构复杂的配置，就可以通过使所有气缸5的点火正时保持在预定范围内来实现减小各个气缸5的燃烧状态的差异。从而发动机1可以高效率且低NOx排放量的运行。
如上所述，本实施例的内燃机1包括多个气缸5，离子电流传感器24，每个传感器能监测对应的气缸5的燃烧状况的相关信息，控制装置10与离子电流传感器24电气连接，每个气缸5里配置一个火花塞32。控制装置10通过离子电流传感器24获得每个气缸5的燃烧状态。如果燃烧最激烈的气缸5的燃烧状态超过了预先设定的范围，CPU控制进气阀14和排气阀15的气阀正时和燃料喷射量以使所有气缸内的燃烧得到抑制。当有任何一个气缸5的燃烧状态偏离预定范围而处于趋向不点火状态，或者因为燃烧抑制控制而预测到一个气缸5的燃烧状态处于趋向不点火状态时，CPU选择性的致动该气缸5的火花塞32，从而对该气缸5辅助点火。
这样，不需要为每个气缸5均配备改变气阀正时和燃料喷射量的造价贵，结构复杂的配置，就可以减小各个气缸5的燃烧状态的差异。从而发动机1可以高效率且低NOx排放量的运行。
作为用来监测气缸5的燃烧状态相关信息的传感器，以上实施例采用离子电流传感器24。然而，还可以应用气缸内压力传感器以监测燃烧室16的压力，或用爆震传感器监测由于爆震而引起的发动机振动。在这些情况下，每个气缸5的燃烧室16的燃烧状况相关信息被可靠的监测到。
在本实施例的内燃机1中，使点火正时较预定范围提前的气缸5回复到预定范围的燃烧抑制控制首先是通过修正(改变)进气阀14或排气阀15的气阀正时(步骤S104)来执行的。如果对所述气阀正时的修正不能将燃烧状态回复到预定范围，将会另外再执行燃料喷射量的改变(步骤S105)。
这也即是说，在这个所有气缸5均配的有燃料补给装置和可变气阀控制装置的内燃机1中，能够响应灵敏地控制燃烧状态的改变气阀正时的过程是优先执行的。当对气阀正时的修正不能处理此情况时，即改变燃料喷射量。因此，即使各个气缸5的燃烧状态存在差异，消除此差异的控制也会被很快的执行。此外，当各个气缸5之间的燃烧状态的差异很大时，这种情况也是可得到适当的处理的。
如图6所示，本实施例的内燃机1中形成了一个负阀重合时间段T，在此时间段内位于排气冲程上死点附近处排气阀15和进气阀14都被关闭。因此，由于被滞留在每个气缸5中的燃烧废气(EGR气体)加热空气-燃料混合气体，从而提高混合气体的压缩点火性能。
为了抑制所有气缸5的燃烧而执行进气阀14或排气阀15的气阀正时的控制(步骤S104，S108)改变了负阀重合时间段T的长度。这改变了滞留的EGR气体量从而使包括燃烧状况最为激烈的气缸5在内的所有气缸5的燃烧得到抑制。
在此实施例中，用于辅助压缩点火的火花塞32在相对于压缩冲程上死点提前30°到50°的时间点火。火花塞32的可选择性致动(点火)可在负阀重合时间段T内执行。在这种情况下，燃烧废气中残留的氧气和未燃尽的燃料发生反应形成自由基。这样，除了一般压缩冲程内对火花塞32点火所具有的相同的优点外，这种压缩点火以一种有利的方式进行辅助点火。因为火花塞32在负阀重合时间段T内点火，而在此时间段内氧气浓度低，因此由点火而产生的NOx也随之减少。
作为另一种选择，还可以设置成当处于负阀重合时间段T时，所有气缸5的火花塞32均点火，当处于压缩冲程时，偏离预定范围而处于点不着火状态的气缸5的火花塞32进行(可选择性)点火。这种情况下，当处于负阀重合时间段T时，可由火花塞点火确保所有气缸5的着火，当处于压缩冲程时，可通过火花塞32的选择性点火来对各个气缸5之间燃烧状态的差异进行调节。尤其，如果是在燃料喷射量较小的低负荷运行情况下实施上述控制，则因为在稳定压缩点火时气缸5间燃烧状况的差异被抑制，本发明体现了其有利性。
以上所述实施例可以进行如下的修改。
在前面实施例中，点火正时用作表示每个气缸5的燃烧状态的标识。点火正时的定式可以不同。同样，作为用来表示燃烧强度的标识，除了点火正时外也可以使用其他参数。例如，在使用气缸内压力传感器的情况下，基于气缸内压P和曲轴转角θ计算得出压力升高率dP/dθ，产热率dQ/dθ以及产热量Q，可采用这些值中的一个或几个来定义一个定量的标识来表示燃烧强度。例如，点火正时可以被定义为产热量Q达到全部产热量的10％的时间。这里“产热量”指的是在一个气缸中一个循环实际产生的热量，不同于补给燃料的产热量。因为“产热量”是基于气缸内压计算得出，故所得到的值将冷却损失考虑了在内。
在前面实施例中，燃烧状态的预定范围是采用绝对的基准来确定的。特别地，相对压缩冲程上死点的延迟1°到8°的范围被确定为燃烧状态的预定范围。但是，预定范围也可以用相对的方式确定，例如，用相对一个目标燃烧状态的大于和小于一定百分比所确定的范围。这种情况下，如果有气缸5的燃烧状态偏离目标燃烧状态预定的百分比或更多而进入更激烈的燃烧状态，就对所有的气缸5执行燃烧抑制控制。如果因为燃烧抑制控制，因气缸5的燃烧状态偏离(或预计将要偏离)目标燃烧状态预定的百分比或更多而进入点不着火的状态，该气缸5的火花塞32将被选择性地致动。
在前面实施例中，进气阀14和排气阀15的气阀正时都在步骤S104改变。但是，也可以设计为只能改变进气阀14和排气阀15中的一个的气阀正时。本发明的控制方式也可以应用于没有图6所示负阀重合时间段T的情况。例如，作为燃烧抑制控制(步骤S104)，可以通过改变压缩冲程中进气阀14的关闭正时来改变实际压缩率，进而调节可燃性。
在前面实施例中，气阀正时和燃料喷射量出于需要都被改变(步骤S104，S105)。但是，也可以设计为只允许气阀正时或只允许燃料喷射量被改变来执行燃烧抑制控制。
在前面实施例中，在步骤S104和步骤S106，燃烧最激烈的气缸的燃烧状态被转换为较有利的范围。特别地，此气缸的点火正时在一个相对压缩冲程上死点的延迟1°到8°的范围内。可选择地，燃烧最激烈的气缸的燃烧状态可被转化到最适宜的一点。例如，该气缸的点火正时可以转化到相对压缩冲程上死点延迟4°的这一点。在点火正时在相对压缩冲程上死点的延迟1°到8°的范围内，噪音(和爆震)在一个允许的水平内，也防止了会有可能导致点不着火的燃烧状况的出现。但是，即使燃烧状态处于此范围内，随着点火正时被提前，也即是说随着燃烧状态变得激烈，噪音也会趋于升高到一定程度。因此，从减少噪音考虑，将燃烧最激烈的气缸的燃烧状态转换到适宜的一点是有效的，比如，转化到相对压缩冲程上死点延迟4°的这一点。
权利要求
1.一种均质充量压缩点火式内燃机，其特征在于多个气缸；用来监测气缸燃烧状态的相关信息的传感器；点火装置，进气阀，排气阀，每个气缸装配一个点火装置，一个进气阀，一个排气阀；以及一个控制装置，其从传感器获得气缸的燃烧状态的相关信息，其中，基于从传感器获得的气缸的燃烧状态的相关信息，控制装置标识出燃烧最激烈的气缸，并且对进气阀的气阀正时，排气阀的气阀正时，和对气缸的燃料喷射量中至少一个量进行控制以抑制所有气缸的燃烧，这样也使被标识出的气缸的燃烧状态回复到适当的燃烧状态，其中，对于一个燃烧状态不在一个预定范围内并处于点不着火的状态的气缸，控制装置将选择性地致动相应的点火装置对其进行辅助点火。
2.如权利要求1所述的发动机，其特征在于所述适当的燃烧状态包括预定范围，其中，当被标识出的燃烧最激烈的气缸的燃烧状态偏离此预定范围而达到更激烈的燃烧状态时，对进气阀的气阀正时，排气阀的气阀正时，和对气缸的燃料喷射量中至少一个量执行控制以使被标识出的气缸的燃烧状态回复到预定范围。
3.如权利要求1所述的发动机，其特征在于所述适当的燃烧状态包括预定的最适宜点，其中，当被标识出的燃烧最激烈的气缸的燃烧状态偏离该最适宜点而达到更激烈的燃烧状态时，对进气阀的气阀正时，排气阀的气阀正时，和气缸的燃料喷射量中至少一个量执行控制以使被标识出的气缸的燃烧状态回复到该最适宜点。
4.如权利要求1-3中任一项所述的发动机，其特征在于所述传感器至少为离子电流传感器、气缸内压力传感器或是爆震传感器的一个。
5.如权利要求1-3中任一项所述的发动机，其特征在于对所有气缸进行的燃烧抑制中，对进气阀的气阀正时和排气阀的气阀正时中的至少一个进行优先控制，其中，如果通过对进气阀的气阀正时和排气阀的气阀正时中的至少一个进行控制不能将燃烧状态回复到预定范围，再附加地执行对气缸的燃料喷射量的控制。
6.如权利要求1-3中任一项所述的发动机，其特征在于在排气冲程上死点附近处排气阀和进气阀都被关闭以形成一个负阀重合时间段。
7.如权利要求6所述的发动机，其特征在于对进气阀的气阀正时和排气阀的气阀正时中的至少一个执行控制以改变负阀重合时间段长度。
8.如权利要求6所述的发动机，其特征在于点火装置的选择性致动是在负阀重合时间段内执行。
9.如权利要求6所述的发动机，其特征在于当处于负阀重合时间段时，控制装置致动所有气缸的点火装置，当处于压缩冲程时，控制装置选择性地致动点火装置。
全文摘要
一种发动机，包括多个气缸以及用于监测气缸燃烧状态的相关信息的传感器。每个气缸均配备一个点火装置，一个进气阀，一个排气阀。该发动机还包括一个控制装置以获取从传感器输出的信息。基于从该传感器获取的信息，控制装置标识出燃烧最激烈的一个气缸。该控制装置对进气阀的气阀正时，排汽阀的气阀正时，对气缸的燃料喷射量中的一个进行控制以抑制所有气缸的燃烧，从而使被标识出的气缸的燃烧状态回复到一个适当的燃烧状态。对于一个燃烧状态不在一个预定范围内并处于点不着火状态的气缸，控制装置选择性地致动对应的点火装置来执行辅助点火。这样的配置减少了气缸间燃烧状态的差异。
文档编号F02D41/04GK1877097SQ20061009983
公开日2006年12月13日 申请日期2006年6月6日 优先权日2005年6月6日
发明者葛山裕史 申请人:株式会社丰田自动织机