專利名稱：裝有可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及優(yōu)選應(yīng)用于汽車的裝有可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
通常人們都了解用在汽車上的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)(下文簡(jiǎn)稱發(fā)動(dòng)機(jī))，這種發(fā)動(dòng)機(jī)裝有改 變進(jìn)氣門和排氣門的諸如開啟/閉合時(shí)刻，開啟時(shí)間和提升量等的動(dòng)態(tài)特性(氣門提升特 性)的機(jī)構(gòu)。
這種機(jī)構(gòu)稱為可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)，下文在專利參考文獻(xiàn)1中公開了該機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例。
專利參考文獻(xiàn)1公開了一種根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和速度改變進(jìn)氣門和排氣門的氣門提升 特性的技術(shù)，這種技術(shù)的目的是為了提高燃料效率和發(fā)動(dòng)機(jī)功率。日本專利No. 3094762
然而，近年來(lái)對(duì)環(huán)境保護(hù)關(guān)注程度的增長(zhǎng)要求進(jìn)一步提高燃料效率。在這一點(diǎn)上，專 利參考文獻(xiàn)l中的技術(shù)做得并不令人滿意。進(jìn)一步，即使燃料效率得到提高，但發(fā)動(dòng)機(jī)輸 出功率下降也是不利的，因?yàn)槠囎畛鯉?lái)的便利將會(huì)被削弱。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到前述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種裝有可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng) 機(jī)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高燃料效率和高輸出功率兩個(gè)方面。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種裝有可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括
在可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)中包括的改變進(jìn)氣門開啟時(shí)間的進(jìn)氣門開啟時(shí)間變化機(jī)構(gòu)；和根據(jù)發(fā) 動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)控制進(jìn)氣門開啟時(shí)間變化機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣門開啟時(shí)間控制器。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在相對(duì)高 負(fù)荷和相對(duì)高速度下運(yùn)行時(shí)，進(jìn)氣門開啟時(shí)間變化機(jī)構(gòu)把進(jìn)氣門開啟時(shí)間設(shè)定為第一進(jìn)氣時(shí)間，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在相對(duì)低負(fù)荷和相對(duì)低速度下運(yùn)行時(shí)，進(jìn)氣門開啟時(shí)間變化機(jī)構(gòu)把進(jìn)氣門 開啟時(shí)間設(shè)定為第二進(jìn)氣時(shí)間，第二進(jìn)氣時(shí)間中進(jìn)氣門開啟的終止時(shí)刻遲于第一進(jìn)氣時(shí)間 中進(jìn)氣門開啟的終止時(shí)刻。


下文將參照附圖對(duì)本發(fā)明的性質(zhì)，其他的目的及其優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行解釋。在全部附圖中，相
同的參考字符代表相同或相似的部分，并且其中
圖1是示意性地說(shuō)明裝有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī) 的整體配置的框圖2是示意性地顯示裝有圖1的可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門和排氣門 的動(dòng)態(tài)特性的曲線圖3是示意性地顯示裝有圖1的可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門的動(dòng)態(tài)特 性的曲線圖4是示意性地顯示裝有圖1的可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣門的動(dòng)態(tài)特 性的曲線圖5是示意性地顯示裝有圖1的可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門和排氣門 的動(dòng)態(tài)特性的曲線圖，主要顯示排氣沖程和吸氣沖程之間的邊界；
圖6是示意性地顯示裝有圖1的可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門開啟時(shí)間 圖的曲線圖7是示意性地顯示裝有圖1的可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣特性相位圖 的曲線圖8是示意性地顯示裝有圖1的可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門控制圖的 曲線圖9是示意性地顯示裝有圖1的可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣特性控制圖 的曲線圖；以及
圖10是顯示裝有圖1的可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)中進(jìn)行的一系列控制程序 步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下文將參照附圖對(duì)裝有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行敘述。 如圖1所示，往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī))11安裝在汽車10上。
活塞14位于發(fā)動(dòng)機(jī)11的第一汽缸13內(nèi)，在活塞14上方形成燃燒室15。出于簡(jiǎn)化考 慮，在圖上只畫出第一汽缸13,這里的描述也只針對(duì)第一汽缸13。然而，發(fā)動(dòng)機(jī)11是4 缸發(fā)動(dòng)機(jī)，實(shí)際上包括未在圖中顯示的第二至第四汽缸。
發(fā)動(dòng)機(jī)11還包括進(jìn)氣岐管16,排氣歧管17,燃料噴射器18，火花塞19,進(jìn)氣門21 和排氣門22。
進(jìn)氣歧管16具有將取自汽車外部的空氣提供給第一至第四汽缸的各個(gè)燃燒室15的歧 管的形式。在進(jìn)氣歧管16的進(jìn)氣側(cè)的入口處安裝節(jié)流閥23。
排氣歧管17具有將第一至第四汽缸的燃燒室15連接到圖中未畫出的排氣管的歧管的 形式，來(lái)自每個(gè)燃燒室的廢氣通過(guò)排氣岐管17排至所述排氣管。
燃料噴射器18響應(yīng)來(lái)自下文將詳細(xì)說(shuō)明的ECU (電子控制單元)41中的燃料噴射控 制器(未畫出)的電信號(hào)將燃料噴入進(jìn)氣口 24。該燃料噴射器18可以用將燃料噴入燃燒 室15的燃料噴射器(即 一種為直接燃料噴射發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的燃料噴射器)替代。
火花塞19位于汽缸蓋25上，因此其一端伸入燃燒室15內(nèi)，并且通過(guò)從未畫出的點(diǎn) 火線圈提供的高壓電使其在燃燒室15內(nèi)產(chǎn)生火花，從而點(diǎn)燃燃燒室15內(nèi)的空氣-燃料混 合物?；鸹ㄈ?9由ECU 41控制。
隨未畫出的進(jìn)氣凸輪的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的進(jìn)氣門21在進(jìn)氣口 24和燃燒室15之間開啟和 閉合。
隨未畫出的排氣凸輪的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的排氣門22在排氣口 26和燃燒室15之間開啟和 閉合。
另外，發(fā)動(dòng)機(jī)11還包括進(jìn)氣可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)(可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu))33和排氣可調(diào) 氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)(可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu))35。進(jìn)氣可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)33具有進(jìn)氣門開啟時(shí)間 變化機(jī)構(gòu)31和進(jìn)氣特性相位轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)32。排氣可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)35具有排氣特性相位轉(zhuǎn) 移機(jī)構(gòu)34。
在上述機(jī)構(gòu)中，進(jìn)氣門開啟時(shí)間變化機(jī)構(gòu)31相對(duì)于曲軸(未畫出)的轉(zhuǎn)速連續(xù)改變 進(jìn)氣凸輪的轉(zhuǎn)速，從而連續(xù)改變進(jìn)氣門21開啟時(shí)間(開啟持續(xù)時(shí)間)T,。的長(zhǎng)度。
進(jìn)氣門開啟時(shí)間變化機(jī)構(gòu)31的構(gòu)造已經(jīng)公知，因此在此省略對(duì)它的描述。然而，該 構(gòu)造中應(yīng)用了在日本專利No. 3834921和日本專利申請(qǐng)公開公報(bào)(KOKAI )No. HEI 10-220209 中公開的技術(shù)。
進(jìn)氣特性相位轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)32改變圖2中顯示的進(jìn)氣門21的氣門提升特性L,。,， U2， Lh 的相位P,。
相似地，排氣特性相位轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)34改變圖2中顯示的排氣門22的氣門提升特性Uu，
LE02， U。3的相位Pe。
進(jìn)氣門提升線UM表示發(fā)動(dòng)機(jī)11處于高負(fù)荷高速度運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)氣門21的氣門提升 特性；氣門提升線L,。2表示發(fā)動(dòng)機(jī)11處于低負(fù)荷低速度運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)氣門21的氣門提升 特性；氣門提升線L,。3表示發(fā)動(dòng)機(jī)11處于高負(fù)荷低速度運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)氣門21的氣門提升 特性。 ,4]
氣門提升線U,表示發(fā)動(dòng)機(jī)11處于高負(fù)荷高速度運(yùn)行狀態(tài)下排氣門22的氣門提升特 性；氣門提升線U2表示發(fā)動(dòng)機(jī)11處于低負(fù)荷低速度運(yùn)行狀態(tài)下排氣門22的氣門提升特 性；氣門提升線"。3表示發(fā)動(dòng)機(jī)11處于高負(fù)荷低速度運(yùn)行狀態(tài)下排氣門22的氣門提升特 性。
進(jìn)氣特性相位轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)32和排氣特性相位轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)34的構(gòu)造已經(jīng)公知，因此在此省 略對(duì)它們的描述。圖解實(shí)例中應(yīng)用了日本專利No. 3498784以及其它參考文獻(xiàn)中公開的技 術(shù)。
此外，發(fā)動(dòng)機(jī)11還包括發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器(轉(zhuǎn)速傳感器，未畫出)，加速器傳感器(加 速踏板位置傳感器)36和ECU (電子控制單元)41。
發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)11的轉(zhuǎn)速&，并且由ECU 41讀取檢測(cè)結(jié)果。 加速器傳感器36檢測(cè)加速器踏板30的踩壓量Acc，并且由ECU 41讀取檢測(cè)結(jié)果。
ECU41包括接口， CPU,存儲(chǔ)器和其他元件，但圖中未畫出這些元件。在ECU41的存 儲(chǔ)器中存儲(chǔ)其功能為進(jìn)氣門開啟時(shí)間控制器42，進(jìn)氣特性相位控制器43，排氣特性相位 控制器44，進(jìn)氣門開啟時(shí)間圖45，進(jìn)氣特性相位圖46和排氣特性相位圖47的軟件。
為了改變進(jìn)氣門21的開啟時(shí)間T,。，進(jìn)氣門開啟時(shí)間控制器42根據(jù)由加速器傳感器 36檢測(cè)到的加速器踏板30的踩壓量Acc和由發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器檢測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne控 制進(jìn)氣門開啟時(shí)間變化機(jī)構(gòu)31。
如圖3所示，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)11處在高負(fù)荷高速度運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，進(jìn)氣門開啟時(shí)間控制器42 把進(jìn)氣門21的開啟時(shí)間T,。設(shè)定為"第一進(jìn)氣時(shí)間T,。Z'。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)11處在低負(fù)荷低速度運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，進(jìn)氣門開啟時(shí)間控制器42把進(jìn)氣門21 的開啟時(shí)間T,。設(shè)定為"第二進(jìn)氣時(shí)間T,。/'。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)11處在高負(fù)荷低速度運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，進(jìn)氣門開啟時(shí)間控制器42把進(jìn)氣門21 的開啟時(shí)間T,。設(shè)定為"第三進(jìn)氣時(shí)間T103"。
第一進(jìn)氣時(shí)間TKH設(shè)定為約I 270° ICA(曲軸角度)，第二進(jìn)氣時(shí)間T收和第三進(jìn)氣時(shí) 間T,。3分別設(shè)定為約1 300° ICA禾口I 230° |CA。
也就是說(shuō)，進(jìn)氣門開啟時(shí)間控制器42設(shè)定第一進(jìn)氣時(shí)間T,。,，第二進(jìn)氣時(shí)間T,。2和第 三進(jìn)氣時(shí)間T,。3并建立如下的關(guān)系表達(dá)式(1)
Tl03 〈 TlOl 〈 Tl02 (1)
圖6所示的進(jìn)氣門開啟時(shí)間圖45定義了第一進(jìn)氣時(shí)間Tkh，第二進(jìn)氣時(shí)間T吸和第三 進(jìn)氣時(shí)間T,。3的進(jìn)氣門開啟時(shí)間T,。與發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和發(fā)動(dòng)機(jī)速度NE之間的關(guān)系。
換句話說(shuō)，進(jìn)氣門開啟時(shí)間控制器42參照進(jìn)氣門開啟時(shí)間圖45設(shè)定每個(gè)進(jìn)氣門開啟 時(shí)間TIQ。
在圖6中，值得注意的是，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)11在最大功率(即，最大馬力，參看圖6中的 〃MAXp〃)下運(yùn)行時(shí)進(jìn)氣門21的進(jìn)氣門開啟時(shí)間T,。設(shè)定為第一進(jìn)氣時(shí)間T 。
換句話說(shuō)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)11的功率最大時(shí)進(jìn)氣門開啟時(shí)間控制器42把進(jìn)氣門21的開啟 時(shí)間(第四進(jìn)氣時(shí)間T,m，在本實(shí)施例中，T'm = T。,)設(shè)定成比第二進(jìn)氣時(shí)間T艦短。
相似地，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在最大扭矩(參看圖6中的"MAX/')下運(yùn)行時(shí)，進(jìn)氣門21的開啟 時(shí)間L。設(shè)定成比第一進(jìn)氣時(shí)間Tw短。因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)11產(chǎn)生最大扭矩時(shí)，進(jìn)氣門開啟 時(shí)間控制器42把進(jìn)氣門21的開啟時(shí)間設(shè)定成比第二進(jìn)氣時(shí)間T,。2短。
進(jìn)氣特性相位控制器43控制進(jìn)氣特性相位轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)32以改變進(jìn)氣門21'的氣門提升 特性(氣門提升線)L,。,， U2和L,。3的相位P,。這里，第二進(jìn)氣相位P,2和第三進(jìn)氣相位Pl3 被分別視為延遲角極限和提前角極限。而第一進(jìn)氣相位Pn被視為這些極限的中間相位。
換句話說(shuō)，進(jìn)氣特性相位控制器43設(shè)定第一進(jìn)氣相位卩,,，第二進(jìn)氣相位P,2和第三進(jìn) 氣相位Pu并建立如下的關(guān)系表達(dá)式(2)
P,3< P,, 〈 P12 (2)
因此，如圖3中進(jìn)氣門21的氣門提升特性L,。2所示，如果判斷發(fā)動(dòng)機(jī)11處在低負(fù)荷 低速度運(yùn)行狀態(tài)，則進(jìn)氣特性相位控制器43把進(jìn)氣門21的氣門提升線L,。2的相位P'設(shè)定 為被視作延遲角極限的第二進(jìn)氣相位Pu，以便能夠大幅延遲進(jìn)氣門21開啟的終止時(shí)刻IC， 從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣門21的過(guò)度延遲閉合。
相反，如進(jìn)氣門21的氣門提升特性L,。3所示，如果判斷發(fā)動(dòng)機(jī)11處在高負(fù)荷低速度 運(yùn)行狀態(tài)下，則進(jìn)氣特性相位控制器43把氣門提升線U3的相位Pt設(shè)定為被視作提前角極 限的第三進(jìn)氣相位P,3，以便能夠大幅度提前進(jìn)氣門21開啟的終止時(shí)刻IC。
此外，如進(jìn)氣門21的氣門提升特性L'。,所示，如果判斷發(fā)動(dòng)機(jī)11處在高負(fù)荷高速度 運(yùn)行狀態(tài)下，則進(jìn)氣特性相位控制器43把進(jìn)氣門21的氣門提升線L,。,的相位P,設(shè)定為被 視作中間角或提前角極限的第一進(jìn)氣相位Ph，以便設(shè)定進(jìn)氣門21開啟的終止時(shí)刻IC。
也就是說(shuō)，進(jìn)氣特性相位控制能夠進(jìn)一步擴(kuò)大進(jìn)氣門21開啟的終止時(shí)刻IC的變化。 如圖7和8所示，第一進(jìn)氣相位P,u第二進(jìn)氣相位P,2和第三進(jìn)氣相位Pu分別是進(jìn)氣
門21的氣門提升線Un, U2禾卩L,。3的相位，并且在進(jìn)氣特性相位圖46和/或排氣特性相位
圖47中定義。
換句話說(shuō)，進(jìn)氣特性相位控制器43分別參照進(jìn)氣特性相位圖46和/或排氣特性相位
圖47設(shè)定作為進(jìn)氣門21的氣門提升線LI()1, L,。2和L,。3的相位的第一進(jìn)氣相位Pn，第二進(jìn)
氣相位P,2和第三進(jìn)氣相位P,3。
當(dāng)電動(dòng)機(jī)作為啟動(dòng)機(jī)電機(jī)時(shí)(即，發(fā)動(dòng)機(jī)被啟動(dòng))，進(jìn)氣特性相位控制器43設(shè)定進(jìn)氣 門21的氣門提升特性的相位P,，以使進(jìn)氣門21開啟的終止時(shí)刻IC處于壓縮沖程的前半 段(在+180°至+270° [CA]之間)，這樣可以獲得比點(diǎn)火所需壓力更高的壓縮壓力。
排氣特性相位控制器44控制排氣特性相位轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)34以改變排氣門22的氣門提升
特性Un， L咖和L朋，的相位Pe。這里，第二排氣相位PE2和第一排氣相位pe,分別被視為延
遲角極限和提前角極限，第三排氣相位PE3被視為中間相位。
如圖4中排氣門22的氣門提升特性所示，如果判斷發(fā)動(dòng)機(jī)11處在高負(fù)荷高速度運(yùn)行 狀態(tài)下，則排氣特性相位控制器44把排氣門22的氣門提升線U,的相位設(shè)定為第一排氣
相位Pe,。
如排氣門22的氣門提升特性Le。2所示，如果判斷發(fā)動(dòng)機(jī)11處在低負(fù)荷低速度運(yùn)行狀 態(tài)下，則排氣特性相位控制器44把排氣門22的氣門提升線"。2的相位設(shè)定為第二排氣相 位PE2。
此外，如排氣門22的氣門提升特性Le。3所示，如果判斷發(fā)動(dòng)機(jī)11處在高負(fù)荷低速度 運(yùn)行狀態(tài)下，則排氣特性相位控制器44把排氣門22的氣門提升線U。3的相位設(shè)定為第三 排氣相位PE3。
換句話說(shuō)，排氣特性相位控制器44役定第一排氣相位Pe,，第二排氣相位Pe2和第三排 氣相位PE3并建立如下關(guān)系表達(dá)式(3)。
PEI < PE3 〈 PE2 (3)
和進(jìn)氣門21不同，與發(fā)動(dòng)機(jī)11的運(yùn)行狀態(tài)無(wú)關(guān)，排氣門22的開啟時(shí)間(開啟持續(xù) 時(shí)間)Te。恒定不変。也就是說(shuō)，如圖4所示，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)11分別處在高負(fù)荷高速度，低負(fù) 荷低速度和高負(fù)荷低速度運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)，排氣第一時(shí)間TE。,，排氣第二時(shí)間T咖和排氣第三 時(shí)間te03都設(shè)定成基本相等，如下面的表達(dá)式(4)所示。
<formula>formula see original document page 10</formula>
此外，進(jìn)氣特性相位控制器43和排氣特性相位控制器44設(shè)定進(jìn)氣門21的氣門提升 特性的相位P,和排氣門22的特性的相位Pe并產(chǎn)生重疊時(shí)間VOL,在該重疊時(shí)間內(nèi)，進(jìn)氣 門21的啟動(dòng)時(shí)刻10與排氣門22開啟的終止時(shí)刻EC發(fā)生重疊。
具體地，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)ll在高負(fù)荷高速度下運(yùn)行時(shí)，進(jìn)氣特性相位控制器43和排氣特性 相位控制器44分別設(shè)定第一進(jìn)氣相位Pu和第一排氣相位PE,以產(chǎn)生第一重疊時(shí)間V0L,，如 圖5所示。
進(jìn)一步，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)ll在低負(fù)荷低速度下運(yùn)行時(shí)，進(jìn)氣特性相位控制器43和排氣特性 相位控制器44分別設(shè)定第二進(jìn)氣相位P,2和第二排氣相位PE2以產(chǎn)生第二重疊時(shí)間V0L2。
再進(jìn)一步，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷低速度下運(yùn)行時(shí)，進(jìn)氣特性相位控制器43和排氣特性 相位控制器44分別設(shè)定第三進(jìn)氣相位P,3和第三排氣相位PE3以產(chǎn)生第三重疊時(shí)間V0L3。
換句話說(shuō)，進(jìn)氣特性相位控制器43和排氣特性相位控制器44設(shè)定第一重疊時(shí)間VOL,， 第二重疊時(shí)間V0L2和第三重疊時(shí)間V0L3并建立如下關(guān)系表達(dá)式(5)。
V0L2 〈 VOL, 〈 V0L3 (5)
這里，再次注意圖6， 7， 8和9中的MAXp,即使發(fā)動(dòng)機(jī)ll在最大扭矩(MAXt)或最大 功率(MAXp)下運(yùn)行時(shí)，進(jìn)氣門的開啟時(shí)間T,。和相位P,以及排氣門22的開啟時(shí)間Te。在任 何情況下都相同而分別為第一進(jìn)氣時(shí)間Thh，第一進(jìn)氣相位Pn和第一排氣相位PB1。
換句話說(shuō)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)ll在最大輸出扭矩下運(yùn)行時(shí)，進(jìn)氣特性相位控制器43和排氣特 性相位控制器44確定重疊時(shí)間(第四重疊時(shí)間VOL，在該實(shí)施例中，V0U =V0L,)比第二 重疊時(shí)間V0L2短。
裝有根據(jù)本實(shí)施例的可調(diào)定時(shí)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)具有上述構(gòu)造，因此，提供了下面的優(yōu)點(diǎn) 和效果。
發(fā)動(dòng)機(jī)11在低負(fù)荷低速度下運(yùn)行時(shí)進(jìn)氣門21的開啟時(shí)間T,。(即，第二進(jìn)氣時(shí)間TIM) 設(shè)定成長(zhǎng)于發(fā)動(dòng)機(jī)11在高負(fù)荷高速度下運(yùn)行時(shí)進(jìn)氣門21的開啟時(shí)間T,。(即，第一進(jìn)氣時(shí) 間丁|0,)。
而且，發(fā)動(dòng)機(jī)11在低負(fù)荷低速度下運(yùn)行時(shí)進(jìn)氣門21的氣門提升特性的相位P(即，
第二進(jìn)氣相位PI2)設(shè)定成滯后于發(fā)動(dòng)機(jī)11在高負(fù)荷高速度下運(yùn)行時(shí)進(jìn)氣門21的氣門提升 特性的相位P'(即，第一進(jìn)氣相位Pn)。
因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷高速度下運(yùn)行時(shí)，利用進(jìn)氣流慣性造成的增壓作用提高了燃 燒室15內(nèi)的充氣效率。
因?yàn)榕艢庀辔惶崆?，結(jié)果的小VOL值提高燃燒效率并減少內(nèi)部EGR (廢氣再循環(huán))。雖 然高負(fù)荷高速度運(yùn)行增加了廢氣量，但排氣門22的早開啟時(shí)刻平穩(wěn)地排出廢氣并減少?gòu)U 氣排放過(guò)程中的泵壓損失，進(jìn)一步提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)11在低負(fù)荷低速度下運(yùn)行時(shí)，進(jìn)氣門21開啟的終止時(shí)刻IC被大幅度延遲 (即實(shí)現(xiàn)過(guò)度延遲閉合)，從而大幅度減少泵壓損失。換句話說(shuō)，通過(guò)把暫時(shí)吸入汽缸的 空氣吹回進(jìn)氣口24，進(jìn)氣量得到調(diào)節(jié)，從而可以提高節(jié)流閥的開啟程度，進(jìn)而能夠抑制泵 壓損失和提高燃料效率。
而且，因?yàn)樗_定的進(jìn)氣門21的氣門提升特性的相位P,使進(jìn)氣門21開啟的開始時(shí)刻 10接近于吸氣沖程的啟動(dòng)時(shí)刻，所以吸氣沖程早期階段的泵壓損失能夠得到抑制。
因?yàn)槠變?nèi)的進(jìn)氣被加熱，所以粘附和留在進(jìn)氣口 24中的液態(tài)燃料的汽化作用得到 加強(qiáng)，并且隨著泵壓損失的減少，所要求扭矩所需的氣量也隨之減少。即使處于實(shí)際壓縮 率降低的狀態(tài)下，燃料的燃燒過(guò)程也得到改進(jìn)，進(jìn)而提高燃料效率。
因此，能夠高水平實(shí)現(xiàn)高燃料效率和高輸出功率。
發(fā)動(dòng)機(jī)11的輸出功率達(dá)到最大值(即，第四進(jìn)氣時(shí)間TIM =第一進(jìn)氣時(shí)間Tlw)時(shí)進(jìn) 氣門21的開啟時(shí)間L。以相同的方式設(shè)定。
因?yàn)楫?dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)11啟動(dòng)時(shí)進(jìn)氣門21的氣門提升特性的相位P,設(shè)定成使進(jìn)氣門21開啟 的終止時(shí)刻IC提前并落在從底部死點(diǎn)至壓縮沖程的前半段的范圍內(nèi)，所以可以保證啟動(dòng) (點(diǎn)火)發(fā)動(dòng)機(jī)ll所需的燃燒室內(nèi)的壓力并提高啟動(dòng)(點(diǎn)火)發(fā)動(dòng)機(jī)ll的性能。此外， 因?yàn)榘堰M(jìn)氣門21的氣門提升特性的相位P,因此而設(shè)定成提前，并且所設(shè)定的VOL相對(duì)增 大，所以當(dāng)進(jìn)氣門21開啟后，廢氣被強(qiáng)行吹回到進(jìn)氣管中用以吹走附在進(jìn)氣口 24上的液 體燃料，從而致使燃料變成精細(xì)的微粒并汽化。而且，來(lái)自廢氣的熱量也促進(jìn)燃料的汽化， 結(jié)果使未燃燒的HC (碳?xì)浠衔?大大減少。
發(fā)動(dòng)機(jī)11在低負(fù)荷低速度下運(yùn)行時(shí)進(jìn)氣門21的開啟時(shí)間Ti。(第二進(jìn)氣時(shí)間1\。2)設(shè) 定成長(zhǎng)于發(fā)動(dòng)機(jī)11在高負(fù)荷低速度下運(yùn)行時(shí)進(jìn)氣門21的開啟時(shí)間T,。(第三進(jìn)氣時(shí)間TIM)， 并且發(fā)動(dòng)機(jī)11在低負(fù)荷低速度下運(yùn)行時(shí)進(jìn)氣門21的氣門提升特性的相位P,(第二進(jìn)氣相 位P12)設(shè)定成滯后于發(fā)動(dòng)機(jī)11在高負(fù)荷低速度下運(yùn)行時(shí)進(jìn)氣門21的氣門提升特性的相位 P'(第三進(jìn)氣相位P,3)。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)11在高負(fù)荷低速度下運(yùn)行時(shí)，通過(guò)利用由進(jìn)氣流的慣性和脈動(dòng)氣流造成的 增壓效果，上述設(shè)定可以提高燃燒室15內(nèi)的充氣效率，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)ll在低負(fù)荷低速度下運(yùn) 行時(shí)，上述設(shè)定可以改進(jìn)因?yàn)楸脡簱p失減少導(dǎo)致的效果。
而且，發(fā)動(dòng)機(jī)11在低負(fù)荷低速度下運(yùn)行時(shí)的重疊時(shí)間VOL (第二重疊時(shí)間V0L2)設(shè)定 成短于發(fā)動(dòng)機(jī)11在高負(fù)荷高速度下運(yùn)行時(shí)的重疊時(shí)間VOL (第一重疊時(shí)間V0L,)。
因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)ll在低負(fù)荷低速度下運(yùn)行時(shí)，通過(guò)減少燃燒后殘留在燃燒室15內(nèi)的 氣體(所謂EGR氣)的數(shù)量可以提高燃燒的穩(wěn)定性；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)11在高負(fù)荷高速度下運(yùn)行 時(shí)，通過(guò)提前排氣門22的開啟時(shí)刻可以平穩(wěn)排放所增加的廢氣量并且抑制廢氣排放過(guò)程 中的泵壓損失，進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)11的輸出功率。
通過(guò)進(jìn)氣門21的氣門開啟時(shí)間T,?；驓忾T提升特性的相位P,可以控制氣門重疊時(shí)間 V0L，而且通過(guò)基于排氣門22的特性的相位PE的控制可以進(jìn)一步提高效率。
上文詳細(xì)介紹了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，但是本發(fā)明決不限于上述實(shí)施例?？梢蕴岢龈?種變化和修改而不背離本發(fā)明的精神。
例如，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，排氣門22的終止時(shí)刻EC，進(jìn)氣門21的啟動(dòng)時(shí)刻10，進(jìn) 氣門21的終止時(shí)刻IC，排氣門22的開啟時(shí)間TE。，進(jìn)氣門21的開啟時(shí)間TI()，排氣門22 的特性的相位PE，進(jìn)氣門21的氣門提升特性的相位P,以及氣門重疊時(shí)間VOL的各個(gè)數(shù)值 都是可以改變的。
而且，在上述實(shí)施例中，氣門開啟時(shí)間和相位被設(shè)定成與低，中，高負(fù)荷和低，中， 高速度的運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)的常數(shù)值。但是，作為替代，氣門開啟時(shí)間和相位也可以是隨著扭 矩和發(fā)動(dòng)機(jī)速度連續(xù)變化的數(shù)值。
通過(guò)上文對(duì)本發(fā)明的敘述，本發(fā)明可以以許多方式發(fā)生變化是顯而易見(jiàn)的。這樣的變 化不能視為背離本發(fā)明的精神和范圍。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的所有這 樣的修改都包括在附后的權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種裝有可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括進(jìn)氣門開啟時(shí)間變化機(jī)構(gòu)(31)，該機(jī)構(gòu)包括在所述可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)(33)中，用以改變進(jìn)氣門(21)的開啟時(shí)間；和進(jìn)氣門開啟時(shí)間控制器(42)，該控制器根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)(11)的運(yùn)行狀態(tài)控制所述進(jìn)氣門開啟時(shí)間變化機(jī)構(gòu)(31)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)(11)在相對(duì)高負(fù)荷和相對(duì)高速度下運(yùn)行時(shí)，所述進(jìn)氣門開啟時(shí)間變化機(jī)構(gòu)(31)把進(jìn)氣門(21)的開啟時(shí)間(TIO)設(shè)定為第一進(jìn)氣時(shí)間(TIO1)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)(11)在相對(duì)低負(fù)荷和相對(duì)低速度下運(yùn)行時(shí)，所述進(jìn)氣門開啟時(shí)間變化機(jī)構(gòu)(31)把進(jìn)氣門(21)的開啟時(shí)間(TIO)設(shè)定為第二進(jìn)氣時(shí)間(TIO2)，第二進(jìn)氣時(shí)間(TIO2)的進(jìn)氣門開啟的終止時(shí)刻(IC)滯后于第一進(jìn)氣時(shí)間(TIO1)中進(jìn)氣門開啟的終止時(shí)刻(IC)。
2、 如權(quán)利要求1所述的裝有可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于， 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)(11)在相對(duì)高負(fù)荷和相對(duì)低速度下運(yùn)行時(shí)，所述進(jìn)氣門開啟時(shí)間控制器(42)把進(jìn)氣門(21)的開啟時(shí)間設(shè)定為第三進(jìn)氣時(shí)間(TIM),第三進(jìn)氣時(shí)間(TIM)的進(jìn)氣門開 啟的終止時(shí)刻(IC)提前于第一進(jìn)氣時(shí)間(TIQ1)中進(jìn)氣門開啟的終止時(shí)刻(IC)。
3、 如權(quán)利要求2所述的裝有可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于， 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)(11)在相對(duì)低負(fù)荷和相對(duì)低速度下運(yùn)行時(shí)，所述進(jìn)氣門開啟時(shí)間控制器(42)把進(jìn)氣門開啟的終止時(shí)刻(IC)設(shè)定在壓縮沖程的后半段。
4、 如權(quán)利要求3所述的裝有可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)(11)啟動(dòng)時(shí)，所述進(jìn)氣門開啟時(shí)間控制器(42)把進(jìn)氣門(21)開啟的終 止時(shí)刻(IC)設(shè)定在壓縮沖程的前半段。
5、 如權(quán)利要求1所述的裝有可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，該發(fā)動(dòng)機(jī)還包括用于改變進(jìn)氣門(21)的氣門提升特性的相位(PO的進(jìn)氣特性相位轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)(32);和用于控制所述進(jìn)氣特性相位轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)(32)的進(jìn)氣特性相位控制器(43)，其中 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)(11)在相對(duì)高負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，所述進(jìn)氣特性相位控制器(43)把氣門提升特性的相位(P，)設(shè)定為第一進(jìn)氣相位(Pm),當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)(11)在相對(duì)低負(fù)荷和相對(duì)低速度下運(yùn)行時(shí)，所述進(jìn)氣特性相位控制器(43) 把氣門提升特性的相位(P,)設(shè)定為滯后于所述第一進(jìn)氣相位(Pn)的第二進(jìn)氣相位(PI2)。
6、 如權(quán)利要求5所述的裝有可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)(11)在相對(duì)高負(fù)荷和相對(duì)低速度下運(yùn)行時(shí)，所述進(jìn)氣特性相位控制器(43)把氣門提升特性的相位(P》設(shè)定為提前于所述第一進(jìn)氣相位(Pn)的第三進(jìn)氣相位(Pu)。
7、 如權(quán)利要求5所述的裝有可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于， 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)(ll)在相對(duì)低負(fù)荷和相對(duì)低速度下運(yùn)行時(shí)，所述進(jìn)氣門開啟時(shí)間控制器(42)和所述進(jìn)氣特性相位控制器(43)設(shè)定進(jìn)氣門(21)的開啟時(shí)間(T,。)和進(jìn)氣門(21)的 氣門提升特性的相位(P,)，以便使進(jìn)氣門(21)開啟的啟動(dòng)時(shí)刻接近于進(jìn)氣沖程的啟動(dòng)時(shí) 刻。
8、 如權(quán)利要求l所述的裝有可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于， 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)(ll)在最大功率下運(yùn)行時(shí)，所述進(jìn)氣門開啟時(shí)間控制器(42)把進(jìn)氣門(21)的開啟時(shí)間設(shè)定為比第二進(jìn)氣時(shí)間(T，。2)短的第四進(jìn)氣時(shí)間(TIM)。
9、 如權(quán)利要求5所述的裝有可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于， 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)(11)在相對(duì)高負(fù)荷和相對(duì)高速度下運(yùn)行時(shí)，所述進(jìn)氣門開啟時(shí)間控制器(42)和所述進(jìn)氣特性相位控制器(43)設(shè)定進(jìn)氣門(21)的開啟時(shí)間(T,。)和氣門提升特性的 相位(P,)以使其間進(jìn)氣門(21)和排氣門(22)都處于開啟狀態(tài)的重疊時(shí)間(VOL)為第 一重疊時(shí)間(VOL),當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)(11)在相對(duì)低負(fù)荷和相對(duì)低速度下運(yùn)行時(shí)，所述進(jìn)氣門開啟時(shí)間控制器(42) 和所述進(jìn)氣特性相位控制器(43)把重疊時(shí)間(VOL)設(shè)定為比第一重疊時(shí)間(VOL,)長(zhǎng)的 第二重疊時(shí)間(V0L2)。
10、 如權(quán)利要求9所述的裝有可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于， 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)(11)在最大功率下運(yùn)行時(shí)，所述進(jìn)氣門開啟時(shí)間控制器(42)和所述進(jìn)氣特性相位控制器(43)把重疊時(shí)間(VOL)設(shè)定為比第二重疊時(shí)間(V0L2)長(zhǎng)的第四重疊時(shí) 間(V0L》。
全文摘要
裝有可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)包括包括在可調(diào)氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)中用以改變進(jìn)氣門的開啟時(shí)間的進(jìn)氣門開啟時(shí)間變化機(jī)構(gòu)；和根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)控制進(jìn)氣門開啟時(shí)間變化機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣門開啟時(shí)間控制器。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在相對(duì)高負(fù)荷和相對(duì)高速度下運(yùn)行時(shí)，進(jìn)氣門開啟時(shí)間變化機(jī)構(gòu)把進(jìn)氣門的開啟時(shí)間設(shè)定為第一進(jìn)氣時(shí)間，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在相對(duì)低負(fù)荷和相對(duì)低速度下運(yùn)行時(shí)，進(jìn)氣門開啟時(shí)間變化機(jī)構(gòu)把進(jìn)氣門的開啟時(shí)間設(shè)定為第二進(jìn)氣時(shí)間，第二進(jìn)氣時(shí)間的進(jìn)氣門開啟的終止時(shí)刻滯后于第一進(jìn)氣時(shí)間中進(jìn)氣門開啟的終止時(shí)刻。
文檔編號(hào)F02D13/02GK101372907SQ20081012950
公開日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2008年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月30日
發(fā)明者村田真一 申請(qǐng)人:三菱自動(dòng)車工業(yè)株式會(huì)社