專利名稱：用于車輛的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于車輛的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，特別涉及具有幾何壓縮比設(shè)定在12:1至 15:1的范圍內(nèi)的較低壓縮比的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
在使用主要成分是柴油燃料的燃料進(jìn)行燃燒的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，柴油燃料被壓縮以產(chǎn)生自燃，設(shè)定較低壓縮比，例如其中幾何壓縮比為15:1或更低，以減少NOx的排放量。即， 低壓縮比減緩汽缸內(nèi)的燃燒速度，進(jìn)而抑制NOx的產(chǎn)生(參見JP2008-261236A)。因?yàn)榻档桶l(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比減少了機(jī)械阻力損耗，因此也有利于改進(jìn)熱效率。然而，當(dāng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何壓縮比設(shè)定得較低時(shí)，響應(yīng)于低壓縮比在壓縮行程末端的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度降低。因此，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)具有低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作范圍內(nèi)，自燃條件很難滿足。此外，特別是在JP2008-261236A中公開的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，取決于供給的燃料的特性，隨著十六烷值降低點(diǎn)火性能劣化。因此，當(dāng)結(jié)合與發(fā)動(dòng)機(jī)的工況和燃料的特性相關(guān)的因素時(shí)，自燃條件更難滿足。因此，在對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)定低壓縮比而不管發(fā)動(dòng)機(jī)的工況和供給的燃料的特性時(shí)確保燃料的可燃性非常重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述情況形成，本發(fā)明的目的在于確保特別是具有低壓縮比的用于車輛的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料的可燃性。具有幾何壓縮比設(shè)定在12:1至15:1的范圍內(nèi)的較低壓縮比的本發(fā)明柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是在發(fā)動(dòng)機(jī)處于低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作范圍內(nèi)，配置為通過在進(jìn)氣行程中開啟(再開啟)排氣門引進(jìn)內(nèi)部EGR氣體到汽缸中，以便增加在壓縮行程末端的汽缸溫度。此外，具有上述配置的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，鑒于在壓縮行程末端汽缸中所要求的最小溫度增加以滿足自燃條件，規(guī)定在進(jìn)氣行程中的排氣門的升程特性以實(shí)現(xiàn)壓縮行程末端的最小溫度增加。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種用于車輛的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，該柴油發(fā)動(dòng)機(jī)包括安裝在車輛中并供給有包含柴油燃料作為其主要成分的燃料，且?guī)缀螇嚎s比ε設(shè)定在12:1至 15 1的范圍內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)本體。該發(fā)動(dòng)機(jī)本體具有開啟和關(guān)閉連通進(jìn)氣通道與汽缸的進(jìn)氣道口的進(jìn)氣門、開啟和關(guān)閉連通排氣通道與汽缸的排氣道口的排氣門、及連通進(jìn)氣通道與排氣通道并用于部分地再循環(huán)排氣到進(jìn)氣通道的排氣再循環(huán)通道。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)本體至少在具有較低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài)中時(shí)，在進(jìn)氣行程中排氣門開啟以便排氣被部分地引進(jìn)到汽缸中并且進(jìn)氣通道節(jié)流。在進(jìn)氣行程中開啟的排氣門在進(jìn)氣行程的后期進(jìn)氣門關(guān)閉之前關(guān)閉。排氣門的開啟面積& [mm ■ deg]由在進(jìn)氣行程中的排氣門的升程曲線確定，進(jìn)氣門的開啟面積& [mm-deg]由進(jìn)氣門的升程曲線確定，設(shè)定排氣門的開啟面積&以便排氣門的開啟面積&對(duì)進(jìn)氣門的開啟面積&的比SeAi，相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)本體的幾何壓縮比ε，滿足如下的關(guān)系0. 01 X (15- ε ) + 0. 02 彡 SeZSi 彡 0. 17 . · ·公式(1)。在此，進(jìn)氣門的開啟面積& [mm· deg]確定為在進(jìn)氣門的升程曲線下對(duì)應(yīng)于進(jìn)氣門的氣門開啟時(shí)期(Θ Θ 的面積(S1= / ΘΙ0ΘΙ%(θ) de)，其中升程曲線的橫軸表示曲軸轉(zhuǎn)角θ [deg]，縱軸表示進(jìn)氣門的升程量L1(Q) [mm]。類似地，排氣門的開啟面積& [mm deg]確定為在進(jìn)氣行程中排氣門的升程曲線下對(duì)應(yīng)于排氣門的氣門開啟時(shí)期(ΘΚ-ΘΕ())的面積(Se= / ΘΙοΘΙ%(θ) de)，其中升程曲線的橫軸表示曲軸轉(zhuǎn)角 θ [deg]，縱軸表示在進(jìn)氣行程中的排氣門的升程量LE( θ ) [mm]。此外，在進(jìn)氣行程中關(guān)閉排氣門的正時(shí)根據(jù)預(yù)定正時(shí)設(shè)定得早于在進(jìn)氣行程的后期或壓縮行程的前期關(guān)閉進(jìn)氣門的正時(shí)。因此，排氣門設(shè)定為不在進(jìn)氣行程的前期開啟，而是在進(jìn)氣行程的中期到后期的范圍內(nèi)開啟。應(yīng)注意，進(jìn)氣門和排氣門的升程曲線的每個(gè)可以劃分成在開啟側(cè)的振動(dòng)緩沖區(qū)域、凸起區(qū)域及在關(guān)閉側(cè)的振動(dòng)緩沖區(qū)域。在升程曲線中開啟側(cè)的振動(dòng)緩沖區(qū)域和凸起區(qū)域之間的邊界點(diǎn)可以分別設(shè)定為進(jìn)氣門和排氣門的開啟正時(shí)，在升程曲線中凸起區(qū)域和關(guān)閉側(cè)的振動(dòng)緩沖區(qū)域之間的邊界點(diǎn)可以分別設(shè)定為進(jìn)氣門和排氣門的關(guān)閉正時(shí)。具體地，在進(jìn)氣門和排氣門提升0.5mm所在的點(diǎn)可以分別設(shè)定為進(jìn)氣門和排氣門的開啟正時(shí)和關(guān)閉正時(shí)。在進(jìn)氣行程中的進(jìn)氣門的升程特性明確地確定為發(fā)動(dòng)機(jī)的基本特性，因此，進(jìn)氣門的開啟面積&設(shè)定為在預(yù)定值的常數(shù)。因此，排氣門的開啟面積&與排氣門開啟面積& 對(duì)進(jìn)氣門開啟面積&的比SeAi成比例，即比值SeAi隨著排氣門開啟面積&增大而增加。 因此，設(shè)定排氣門的開啟面積&以滿足0.01 X (15-ε) + 0.02 ( 相當(dāng)于增大排氣門開啟面積&超過預(yù)定值。即滿足公式(1)意味著增大排氣門開啟面積&超過預(yù)定值， 并引進(jìn)超過預(yù)定量的內(nèi)部EGR氣體到汽缸以便提高在壓縮行程末端的汽缸溫度，從而滿足自燃條件。即，如下所述，氣門開啟面積比SeAi是公式(1)中包含的參數(shù)，當(dāng)考慮在進(jìn)氣行程中引進(jìn)到汽缸的新鮮空氣和外部EGR氣體的量(通過排氣再循環(huán)通道再循環(huán)的排氣量)時(shí)， 也是與引進(jìn)到汽缸中的內(nèi)部EGR氣體的量相關(guān)的參數(shù)。此外，如上所述，氣門開啟面積KSe/ &具有如下特性，其中引進(jìn)到汽缸中的內(nèi)部EGR氣體的量隨著氣門開啟面積比$/ 的增大而增加，內(nèi)部EGR氣體的量隨著開啟面積比SeAi的減小而減少。在公式(1)中氣門開啟面積比4/ 的最小值表示為0.01 X (15-ε) + 0.02，是相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)本體的幾何壓縮比 ε滿足自燃條件所要求的最小值，通過設(shè)定氣門開啟面積比^/S1到最小值或更高，弓丨進(jìn)所要求的最小量的內(nèi)部EGR氣體到汽缸，在壓縮行程末端的汽缸的溫度足以增加到滿足自燃的條件。設(shè)定上述數(shù)學(xué)公式成立的自燃條件優(yōu)選于假設(shè)使用具有最差可能的可燃性的燃料，相對(duì)于在發(fā)動(dòng)機(jī)本體中使用具有最低十六烷值的燃料時(shí)公式(1)成立。因此，只要滿足公式(1 )，即使當(dāng)使用具有最低的十六烷值的燃料時(shí)，也能滿足自燃條件。因此，當(dāng)使用具有較高的十六烷值的燃料時(shí)，當(dāng)然滿足公式(1)以滿足自燃條件。此外，在公式(1)中氣門開啟面積比SeAi的最小值隨著幾何壓縮比ε增大而減小，且該最小值隨著幾何壓縮比ε減小而增大。即，因?yàn)樵趬嚎s行程末端汽缸的溫度隨著幾何壓縮比ε增大而升高，滿足自燃條件所要求的最小溫度增量變少，需要引進(jìn)到汽缸中的內(nèi)部EGR氣體的量變少。另一方面，因?yàn)樵趬嚎s行程末端汽缸的溫度隨著幾何壓縮比ε減小而降低，滿足自燃條件所要求的最小溫度增量增加，引進(jìn)到汽缸中所要求的內(nèi)部EGR 氣體的量變多。此外，在公式(1)中氣門開啟面積比SeAi的最小值源于發(fā)動(dòng)機(jī)本體以過量空氣系數(shù)λ= 1.0操作的條件。即，考慮黑煙和NOx的排氣排放性能，發(fā)動(dòng)機(jī)本體優(yōu)選地以過量空氣系數(shù)λ約等于1.0操作。因此，在進(jìn)氣通道節(jié)流的條件下，考慮到通過排氣再循環(huán)通道再循環(huán)到進(jìn)氣側(cè)的排氣的量(外部EGR氣體的量)設(shè)定最小值，以實(shí)現(xiàn)過量空氣系數(shù)λ = 1. 0。同時(shí)，考慮響應(yīng)于例如加速的發(fā)動(dòng)機(jī)本體的負(fù)荷變化，發(fā)動(dòng)機(jī)本體可以過量空氣系數(shù)入=1.1操作。在這種情況下，設(shè)定排氣門開啟面積Se以便氣門開啟面積比SeAi滿足
0. 01 X (15- ε )+ 0. 025 彡 SeZSi 彡 0. 17 ...公式(1-2)。即，在壓縮比相同時(shí)，通過將過量空氣系數(shù)λ從1.0改變到1.1，氣門開啟面積比SeAi的最小值增大，所要求的排氣門開啟面積Se的最小尺寸增大。換言之，內(nèi)部EGR氣體的量需要增加，因?yàn)橥ㄟ^排氣再循環(huán)通道的外部EGR氣體的量由于進(jìn)氣負(fù)壓的降低而減少，同時(shí)，響應(yīng)于過量空氣系數(shù)λ從1.0增加到1.1，減少進(jìn)氣通道中的節(jié)流度以增加新鮮空氣量。因此，需要通過增大排氣門開啟面積，換言之，通過增加內(nèi)部EGR氣體的量，補(bǔ)償外部EGR氣體減少的量。在發(fā)動(dòng)機(jī)本體以過量空氣系數(shù)λ =1. 1操作的條件下，設(shè)定在公式(1)和公式 (1-2)中的氣門開啟面積比VS1的最大值為"0. 17"。即，將排氣門開啟面積Se設(shè)定得較大，以便氣門開啟面積比SeAi大于0. 17導(dǎo)致引進(jìn)到汽缸中的EGR氣體的量過多增加，且為了滿足過量空氣系數(shù)λ =1. 1所要求的新鮮空氣量超過汽缸的容量，并且不能被引進(jìn)到汽缸中。因此，通過設(shè)定排氣門開啟面積Se滿足公式(1)和公式(1-2)中的任意一個(gè)，并相應(yīng)地設(shè)定進(jìn)氣行程中的排氣門的升程特性，即使當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)本體處于低負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速及使用具有低可燃性的燃料時(shí)，也能確保燃料的可燃性。因此，可以實(shí)現(xiàn)具有幾何壓縮比設(shè)定為 12:1至15:1范圍內(nèi)的較低壓縮比的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。由于減緩燃燒明顯減少NOx的排放量，從而具有低壓縮比的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)具有高排氣排放性能，并且由于減少機(jī)械阻力損耗提高熱效率而改善燃料消耗性能。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)本體至少在具有較低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài)下時(shí)，在進(jìn)氣行程中排氣門開啟以便部分地引進(jìn)排氣到汽缸，并且進(jìn)氣通道不節(jié)流。在進(jìn)氣行程中開啟的排氣門在進(jìn)氣行程的后期進(jìn)氣門關(guān)閉之前關(guān)閉。排氣門的開啟面積Se [mm ■ deg]由在進(jìn)氣行程中的排氣門的升程曲線確定，進(jìn)氣門的開啟面積S1 [mm-deg]由進(jìn)氣門的升程曲線確定，設(shè)定排氣門的開啟面積Se以便排氣門的開啟面積Se對(duì)進(jìn)氣門的開啟面積S1 KSeAi，相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)本體的幾何壓縮比ε，滿足如下的關(guān)系
0. 03 X (15- ε ) + 0. 03 彡 SeZSi 彡 0. 17 . · ·公式(2)。在此，術(shù)語進(jìn)氣通道“不節(jié)流”，包括在進(jìn)氣通道中不提供節(jié)流閥，以及在進(jìn)氣通道中提供節(jié)流閥，但是在具有較低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài)下進(jìn)氣通道中提供的節(jié)流閥全開的情況。因?yàn)檫M(jìn)氣通道不節(jié)流，減少了進(jìn)氣負(fù)壓，相比較于在進(jìn)氣通道節(jié)流時(shí)，通過排氣再循環(huán)通道的外部EGR氣體的量減小。在公式(2)中，氣門開啟面積比SeZSi的最小值相對(duì)于公式(1)設(shè)定得較大。即，通過 將排氣門開啟面積Se設(shè)定得較大，內(nèi)部EGR氣體的量增加， 進(jìn)而增加在壓縮行程末端的汽缸的溫度。因?yàn)樵谙嗤臍忾T開啟面積比下進(jìn)氣負(fù)壓的降低減少了內(nèi)部EGR氣體的量，當(dāng)進(jìn)氣通道不節(jié)流時(shí)，氣門開啟面積比SeAi需要有更大變化以便增加內(nèi)部EGR氣體的量。從而產(chǎn)生在公式(1)與公式(2)之間的斜率的差異。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)本體至少在具有較低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài)中時(shí)，在進(jìn)氣行程中排氣門開啟以便排氣部分地引進(jìn)到汽缸，并且進(jìn)氣通道節(jié)流。在進(jìn)氣行程中開啟的排氣門在進(jìn)氣門開啟之后的預(yù)定時(shí)間開啟。排氣門的開啟面積Se [mm ■ deg]由在進(jìn)氣行程中的排氣門的升程曲線確定，進(jìn)氣門的開啟面積S1 [mm ■ deg]由進(jìn)氣門的升程曲線確定，設(shè)定排氣門的開啟面積Se以便排氣門的開啟面積Se對(duì)進(jìn)氣門的開啟面積S1 KSeAi，相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)本體的幾何壓縮比ε， 滿足如下的關(guān)系
0. 01 X (15- ε ) + 0. 03 彡 SeZSi 彡 0. 15 . · ·公式(3)。在此，“排氣門在進(jìn)氣門開啟之后的預(yù)定時(shí)間開啟”可以重新表述為排氣門在進(jìn)氣行程的上止點(diǎn)之后開啟。即，當(dāng)排氣門在進(jìn)氣行程中開啟和關(guān)閉，并進(jìn)一步在接下來的進(jìn)氣行程中開啟時(shí)，從排氣門已經(jīng)關(guān)閉的時(shí)刻起在經(jīng)過預(yù)定的振動(dòng)緩沖時(shí)期之后要求排氣門開啟。換言之，排氣門在進(jìn)氣行程的前期開啟，內(nèi)部EGR氣體至少在進(jìn)氣行程的前期引進(jìn)到汽缸中。當(dāng)內(nèi)部EGR氣體至少在進(jìn)氣行程的前期引進(jìn)到汽缸中時(shí)，相比較于當(dāng)排氣門在進(jìn)氣行程的前期關(guān)閉時(shí)，新鮮空氣更難引進(jìn)到汽缸中。因此在公式(3)中氣門開啟面積比SeAi 的最大值設(shè)定到“0. 15”，以便低于在上述公式例如公式(1)中的氣門開啟面積比SeAi的最小值“017”。類似于在SeAi=O. 17的情況，當(dāng)過量空氣系數(shù)λ= 1.1時(shí)，值“0.15”是最大值。因?yàn)樾迈r空氣更難引進(jìn)到汽缸，需要限制內(nèi)部EGR氣體的量，否則減少汽缸中的新鮮空氣的量，不可能滿足過量空氣系數(shù)λ= 1.1。此外，當(dāng)進(jìn)氣通道節(jié)流滿足過量空氣系數(shù)λ= 1.0的情況時(shí)，公式(3)成立，在公式(3)中的氣門開啟面積比SeAi的最小值大于公式(1)中的最小值，因?yàn)樵诨谏鲜龅墓?3)的條件下，由于新鮮空氣很難引進(jìn)到汽缸中，進(jìn)氣通道不需要節(jié)流或節(jié)流比較少以滿足過量空氣系數(shù)λ= 1.0，因此，進(jìn)氣負(fù)壓相對(duì)降低，外部EGR氣體的量減少。S卩，排氣門開啟面積Se需要設(shè)定得足夠大以增加內(nèi)部EGR氣體的量以便補(bǔ)償外部EGR氣體減少的量。此外，對(duì)于公式(3)中的條件，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)本體以過量空氣系數(shù)λ= 1. 1操作時(shí)，設(shè)定排氣門開啟面積Se以便氣門開啟面積比SeZ^Si滿足
0. 01 X (15- ε )+ 0. 035 ^ SeZSi 彡 0. 15 ...公式(3-2)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)本體至少在具有較低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài)中時(shí)，在進(jìn)氣行程中排氣門開啟以便排氣至少部分地引進(jìn)到汽缸，并且進(jìn)氣通道不節(jié)流。在進(jìn)氣行程中開啟的排氣門在進(jìn)氣門開啟之后的預(yù)定時(shí)間開啟。排氣門的開啟面積Se [mm ■ deg]由在進(jìn)氣行程中的排氣門的升程曲線確定，進(jìn)氣門的開啟面積S1 [mm-deg]由進(jìn)氣門的升程曲線確定，設(shè)定排氣門的開啟面積Se以便排氣門的開啟面積Se對(duì)進(jìn)氣門的開啟面積S1的比SeAi，相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)本體的幾何壓縮比ε，滿足如下的關(guān)系
0. 03 X (15- ε ) + 0. 04 彡 SeZSi 彡 0. 15 . · ·公式(4)。發(fā)動(dòng)機(jī)本體每個(gè)汽缸具有兩個(gè)進(jìn)氣門和兩個(gè)排氣門，在進(jìn)氣行程中，排氣門中僅一個(gè)可以開啟，而兩個(gè)進(jìn)氣門都開啟。注意，在所有的公式(1)，(1-2)，(2)，(3)，(3-2) 和(4)中，計(jì)算的進(jìn)氣門開啟面積S1適用于兩個(gè)進(jìn)氣門，計(jì)算的排氣門開啟面積Se適用于排氣門中的一個(gè)。進(jìn)氣門和排氣門中 的每個(gè)可以是根據(jù)預(yù)定升程曲線提升的提升閥。進(jìn)氣門的升程曲線和排氣門的升程曲線(特別是當(dāng)排氣門開啟時(shí)，在進(jìn)氣行程中的排氣門的升程曲線)可以具有彼此類似的形狀。在上述公式中，采用氣門開啟面積KSeAi作為表示進(jìn)氣行程中的排氣門的升程特性的參數(shù)，此外作為與引進(jìn)到汽缸中的內(nèi)部EGR氣體的量相關(guān)的參數(shù)。然而，例如可以采用進(jìn)氣行程中的排氣門的開啟時(shí)期(θ Ε。_ θ Ε0)作為與引進(jìn)到汽缸中的內(nèi)部EGR氣體的量相關(guān)的參數(shù)。即，隨著開啟時(shí)期(θ Ε。_ θ Ε0)變長(zhǎng)，內(nèi)部EGR氣體的量增加，在壓縮行程末端的溫度增量增加，另一方面，隨著開啟時(shí)期(θ Ε。_ θ Ε0)變短，內(nèi)部EGR氣體的量減少，在壓縮行程末端的溫度增量減少。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)本體至少在具有較低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài)中時(shí)，在進(jìn)氣行程中排氣門開啟以便排氣部分地引進(jìn)到汽缸，并且進(jìn)氣通道節(jié)流。在進(jìn)氣行程中開啟的排氣門在進(jìn)氣行程后期進(jìn)氣門關(guān)閉之前關(guān)閉。在進(jìn)氣行程中排氣門的開啟時(shí)期(θ EC-θ EQ) [deg](在此，排氣門提升0.5mm所在的點(diǎn)確定為開啟正時(shí)θ 和關(guān)閉正時(shí)θ κ)，相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)本體的幾何壓縮比ε，滿足如下關(guān)系
9 X (15- ε ) + 95 彡(θ EC - θ E。)( 160 [deg]...公式(5)。在公式(5)中的開啟時(shí)期(θθ E0)的最小值是在過量空氣系數(shù)λ= 1.0時(shí)的值。當(dāng)過量空氣系數(shù)λ = 1.1時(shí)，公式
9 X (15- ε ) + 98 彡(θ EC - θ E。)( 160 [deg]...公式(5-2) 可以成立。應(yīng)注意，在公式(5)和公式(5-2)中的最大值“160”是在過量空氣系數(shù)λ = 1. 1時(shí)的值。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)本體至少在具有較低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài)中時(shí)，在進(jìn)氣行程中排氣門開啟以便排氣部分地引進(jìn)到汽缸中，并且進(jìn)氣通道不節(jié)流。在進(jìn)氣行程中開啟的排氣門在進(jìn)氣行程后期進(jìn)氣門關(guān)閉之前關(guān)閉。在進(jìn)氣行程中排氣門的開啟時(shí)期(θ EC-θ EQ) [deg](在此，排氣門提升0.5mm所在的點(diǎn)確定為開啟正時(shí)θ 和關(guān)閉正時(shí)θ κ)，相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)本體的幾何壓縮比ε，滿足如下關(guān)系
14 X (15- ε ) + 105 彡(θ EC - θ E0) ( 160 [deg]...公式(6)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)本體至少在具有較低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài)中時(shí)，在進(jìn)氣行程中排氣門開啟以便排氣部分地引進(jìn)到汽缸，并且進(jìn)氣通道節(jié)流。在進(jìn)氣行程中開啟的排氣門在進(jìn)氣門開啟之后的預(yù)定時(shí)間開啟。在進(jìn)氣行程中排氣門的開啟時(shí)期(θ EC-θ EQ) [deg](在此，排氣門提升0.5mm所在的點(diǎn)確定為開啟正時(shí)θ 和關(guān)閉正時(shí)θ κ)，相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)本體的幾何壓縮比ε，滿足如下關(guān)系
9 X (15- ε ) + 100 彡(θ EC - θ E。)( 155 [deg]...公式(7)。當(dāng)過量空氣系數(shù)λ = 1· 1時(shí)，公式9 X (15- ε ) + 103 彡(θ EC - θ Ε。)( 155 [deg]...公式(7-2) 可以成立。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)本體至少在具有較低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài)中時(shí)，在進(jìn)氣行程中排氣門開啟以便排氣部分地引進(jìn)到汽缸，并且進(jìn)氣通道不節(jié)流。在進(jìn)氣行程中開啟的排氣門在進(jìn)氣門開啟之后的預(yù)定時(shí)間開啟。在進(jìn)氣行程中排氣門的開啟時(shí)期(θ EC-θ EQ) [deg](在此，排氣門提升0.5mm所在的點(diǎn)確定為開啟正時(shí)θ 和關(guān)閉正時(shí)θ κ)，相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)本體的幾何壓縮比ε，滿足如下關(guān)系
9 X (15- ε ) + 110 彡(θ EC - θ E。)( 155 [deg]...公式(8)。


圖1是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖2是與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制相關(guān)的框圖3是示出汽缸中的進(jìn)氣門和排氣門的設(shè)置的示例的視圖4是在關(guān)閉排氣門的正時(shí)設(shè)定為預(yù)定正時(shí)的條件下，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何壓縮比ε和進(jìn)氣門與排氣門的開啟面積比SeAi之間的關(guān)系，與壓縮行程末端的溫度增量相關(guān)的等值線圖5是示出在關(guān)閉排氣門的正時(shí)設(shè)定為預(yù)定正時(shí)的條件下，進(jìn)氣門和排氣門的升程曲線的示例的示圖6是在關(guān)閉排氣門的正時(shí)設(shè)定為預(yù)定正時(shí)的條件下，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何壓縮比ε和排氣門的開啟時(shí)期(ΘΕ。_ΘΕ())之間的關(guān)系，與壓縮行程末端的溫度增量相關(guān)的等值線圖； 圖7是在開啟排氣門的正時(shí)設(shè)定為預(yù)定正時(shí)的條件下，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何壓縮比ε和進(jìn)氣門與排氣門的開啟面積比SeAi之間的關(guān)系，與壓縮行程末端的溫度增量相關(guān)的等值線圖8是示出在開啟排氣門的正時(shí)設(shè)定為預(yù)定正時(shí)的條件下，進(jìn)氣門和排氣門的升程曲線的示例的示圖9是在開啟排氣門的正時(shí)設(shè)定為預(yù)定正時(shí)的條件下，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何壓縮比ε和排氣門的開啟時(shí)期(θε。-ΘΕ())之間的關(guān)系，與壓縮行程末端的溫度增量相關(guān)的等值線圖。
具體實(shí)施例方式在下文，參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。應(yīng)注意下文描述的優(yōu)選實(shí)施例僅為示例。圖1和圖2示出了該實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)1的示意性結(jié)構(gòu)。發(fā)動(dòng)機(jī)1 是安裝在車輛上并且供給有其中主要成分為柴油燃料的燃料的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。該柴油發(fā)動(dòng)機(jī)包括具有多個(gè)汽缸Ila (僅示出一個(gè)汽缸)的汽缸體11、設(shè)置在汽缸體11上的汽缸蓋12、 設(shè)置在汽缸體11下方并在其中存儲(chǔ)潤(rùn)滑油的油底殼13。在發(fā)動(dòng)機(jī)1的汽缸Ila內(nèi)，插入往復(fù)式活塞14，部分形成縮口型(reentrant)燃燒室14a的腔在各活塞14的頂面上形成。 每個(gè)活塞14通過連桿14b連接到曲軸15。在汽缸蓋12中，對(duì)于每個(gè)汽缸11a，形成進(jìn)氣道16和排氣道17，并設(shè)置進(jìn)氣門21 和排氣門22，進(jìn)氣門21用于開啟和關(guān)閉在燃燒室14a側(cè)上的進(jìn)氣道16的開口，排氣門22用于開啟和關(guān)閉在燃燒室14a側(cè)上的排氣道17的開口。如圖3示意性所示，每個(gè)汽缸Ila 形成有進(jìn)氣道16的兩個(gè)開口和排氣道17的兩個(gè)開口，S卩，每個(gè)汽缸1 Ia設(shè)置有兩個(gè)進(jìn)氣門 21和兩個(gè)排氣門22。在用于操作進(jìn)氣門21和排氣門22的發(fā)動(dòng)機(jī)1的氣門系統(tǒng)中，用于在正常模式和特殊模式之間切換排氣門22的操作模式的液壓驅(qū)動(dòng)切換機(jī)構(gòu)71 (參見圖2，在下文稱為 VVM，可變氣門裝置)設(shè)置在在排氣門側(cè)。VVM 17 (未示出其詳細(xì)結(jié)構(gòu))包括具有一個(gè)凸輪尖的第一凸輪和具有兩個(gè)凸輪尖的第二凸輪(這是彼此具有不同凸輪輪廓的兩種凸輪)，以及用于選擇性地將第一凸輪和第二凸輪中的任意一個(gè)的操作狀態(tài)傳遞到排氣門22的空轉(zhuǎn) (lost motion)機(jī)構(gòu)。當(dāng)空轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將第一凸輪的操作狀態(tài)傳遞到排氣門22時(shí)，排氣門22在正常模式下操作并且在排氣行程中僅開啟一次。在另一方面，當(dāng)空轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將第二凸輪的操作狀態(tài)傳遞到排氣門22時(shí)，排氣門22在特殊模式下操作且在排氣行程中開啟，并進(jìn)一步在進(jìn)氣行程中再次開啟，即排氣門開啟兩次。在該實(shí)施例中，在汽缸Ila的每個(gè)中，在進(jìn)氣行程中僅排氣門22中的一個(gè)開啟。應(yīng)注意，在汽缸Ila的每個(gè)中，明確地在排氣吧行程中兩個(gè)排氣門22開啟，在進(jìn)氣行程中兩個(gè)進(jìn)氣門21開啟。VVM 71中在正常模式和特殊模式之間的模式切換由發(fā)動(dòng)機(jī)操作的液壓泵(未圖示)施加的液壓執(zhí)行。如下文所述特殊模式可以用于與內(nèi)部EGR相關(guān)的控制。應(yīng)注意，可以采用通過使用電磁驅(qū)動(dòng)器操作排氣門22的電磁操作氣門系統(tǒng)在正常模式和特殊模式之間切換。用于噴射燃料的噴射器18和用于通過在發(fā)動(dòng)機(jī)1的冷狀態(tài)下加熱進(jìn)氣改善燃料可燃性的電熱塞19設(shè)置在汽缸蓋12中。噴射器18設(shè)置為使其燃料噴射口分別從燃燒室 14a的天花板表面朝向燃燒室14a，噴射器18通過在壓縮行程的上止點(diǎn)附近的點(diǎn)直接噴射燃料以將燃料供給到燃燒室14a中。進(jìn)氣通道30連接到發(fā)動(dòng)機(jī)1的側(cè)面以便與汽缸Ila的進(jìn)氣道16連通。同時(shí)，用于從汽缸Ila的燃燒室14a排出燃燒氣體(排氣)的排氣通道40連接到發(fā)動(dòng)機(jī)1的另一個(gè)側(cè)面。進(jìn)氣通道30和排氣通道40中設(shè)置有用于對(duì)進(jìn)氣渦輪增壓的大型渦輪增壓器61和小型渦輪增壓器62 (在下文中詳述)。用于過濾進(jìn)氣的空氣濾清器31設(shè)置在進(jìn)氣通道30的上游端部。均壓箱33設(shè)置在進(jìn)氣通道30的下游端附近。在均壓箱33的下游側(cè)的進(jìn)氣通道30的部分分支為向各汽缸Ila延伸的獨(dú)立通道，這些獨(dú)立通道的下游端與汽缸Ila的進(jìn)氣道16連接。大型渦輪增壓器61的壓縮機(jī)61a、小型渦輪增壓器62的壓縮機(jī)62a、用于冷卻由壓縮機(jī)61a和壓縮機(jī)62a壓縮的空氣的中間冷卻器35、及用于調(diào)節(jié)汽缸Ila的燃燒室14a 的進(jìn)氣量的節(jié)流閥36，設(shè)置在空氣濾清器31和均壓箱33之間的進(jìn)氣通道30中。節(jié)流閥 36基本上全開；然而，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1停機(jī)時(shí)，節(jié)流閥36全閉以防止振動(dòng)。排氣通道40的上游側(cè)的部分由排氣歧管構(gòu)成，該排氣歧管具有朝向汽缸Ila分支并且與排氣道17的外端連接的獨(dú)立通道和這些獨(dú)立通道集合在一起的集合部。在排氣歧管的下游的排氣通道40的部分中，從上游以此順序設(shè)置有小型渦輪增壓器62的渦輪62a、大型渦輪增壓器61的渦輪61b、用于清除排氣中含有的有害成分的排氣排放控制裝置41、及消聲器42。排氣排放控制裝置41包括氧化催化劑41a和柴油微粒過濾器41b (在下文中稱為過濾器)，這些部件從上游以此順序 設(shè)置。氧化催化劑41a和過濾器41b容納在殼體中。氧化催化劑41a具有承載例如鉬或添加鈀的鉬的氧化催化劑，并引起通過氧化排氣中含有的 CO和HC而產(chǎn)生CO2和H2O的反應(yīng)。過濾器41b捕捉發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣中含有的微粒，例如黑煙。應(yīng)注意，過濾器41b可涂有氧化催化劑。如下文描述，由于低壓縮比明顯抑制或防止發(fā)動(dòng)機(jī)1中NOx的產(chǎn)生，從而不必使用NOx催化劑。在均壓箱33和節(jié)流閥36之間的進(jìn)氣通道30的部分(即，在小型渦輪增壓器62的小型壓縮機(jī)62a的下游的部分)和在排氣歧管和小型渦輪增壓器62的小型渦輪62a之間的排氣通道40的部分(即，在小型渦輪增壓器62的小型渦輪62b的上游的部分)與排氣再循環(huán)通道51連接，用于部分地再循環(huán)排氣到進(jìn)氣通道30。用于調(diào)節(jié)到進(jìn)氣通道30的排氣的再循環(huán)量的排氣再循環(huán)閥51a和用于通過發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑冷卻排氣的EGR冷卻器52設(shè)置在排氣再循環(huán)通道51中。大型渦輪增壓器61具有設(shè)置在進(jìn)氣通道30中的大型壓縮機(jī)61a和設(shè)置排氣通道 40中的大型渦輪61b。大型壓縮機(jī)61a設(shè)置在空氣濾清器31和中間冷卻器35之間的進(jìn)氣通道30中。大型渦輪61b設(shè)置在排氣歧管和氧化催化劑41a之間的排氣通道40中。小型渦輪增壓器62具有設(shè)置在進(jìn)氣通道30中的小型壓縮機(jī)62a和設(shè)置排氣通道 40中的小型渦輪62b。小型壓縮機(jī)62a設(shè)置在大型壓縮機(jī)61a的下游的進(jìn)氣通道30中。小型渦輪62b設(shè)置在大型渦輪61b的上游的排氣通道40中。S卩，大型壓縮機(jī)61a和小型壓縮機(jī)62a從上游以此順序串聯(lián)設(shè)置在進(jìn)氣通道30 中，小型渦輪62b和大型渦輪61b從上游以此順序串聯(lián)設(shè)置在排氣通道40中。大型渦輪 61b和小型渦輪62b通過排氣的流動(dòng)旋轉(zhuǎn)，與大型渦輪61b和小型渦輪62b連接的大型壓縮機(jī)61a和小型壓縮機(jī)62a分別通過大型渦輪61b和小型渦輪62b的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。小型渦輪增壓器62相對(duì)較小而大型渦輪增壓器61相對(duì)較大。即，大型渦輪增壓器61的大型渦輪61b的慣性大于小型渦輪增壓器62的小型渦輪62b的慣性。用于繞過小型壓縮機(jī)62a的小型進(jìn)氣旁通道63與進(jìn)氣通道30連接。用于調(diào)節(jié)流到小型進(jìn)氣旁通道63的空氣量的小型進(jìn)氣旁通閥63a設(shè)置在小型進(jìn)氣旁通道63中。該小型進(jìn)氣旁通閥63a在未分配到電力時(shí)全閉(常閉)。用于繞過小型渦輪62b的小型排氣旁通道64和用于繞過大型渦輪61b的大型排氣旁通道65與排氣通道40連接。用于調(diào)節(jié)流到小型排氣旁通道64的排氣量的調(diào)節(jié)閥64a 設(shè)置在小型排氣旁通道64中，用于調(diào)節(jié)流到大型排氣旁通道65的排氣量的排氣泄壓閥65a 設(shè)置在大型排氣旁通道65中。該調(diào)節(jié)閥64a和排氣泄壓閥65a在未分配到電力時(shí)都全開 (常開)。具有上述結(jié)構(gòu)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)1由動(dòng)力系控制模塊10 (在下文稱為PCM)控制。PCM 10配置有CPU、存儲(chǔ)器、計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)器組、接口、及具有用于與這些單元相連的路徑的微處理器。PCM配置為控制裝置。如在圖2中所示，將來自用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度的流體溫度傳感器SW1、連接到均壓箱33并用于檢測(cè)供給到燃燒室14a的空氣的壓力的渦輪增壓壓力傳感器SW2、用于檢測(cè)進(jìn)氣的溫度的進(jìn)氣溫度傳感器SW3、用于檢測(cè)曲軸15的轉(zhuǎn)角的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器SW4、用于檢測(cè)響應(yīng)于車輛的加速踏板(未圖示)的角度的加速器開度的加速器位置傳感器SW5、及用于檢測(cè)排氣中的氧濃度的O2傳感器SW6的檢測(cè)信號(hào)輸入PCM 10。PCM 10基于檢測(cè)信號(hào)執(zhí)行各種計(jì)算以便確定發(fā)動(dòng)機(jī)1和車輛的狀態(tài)，并進(jìn)一步根據(jù)確定的狀態(tài)輸出控制信號(hào)到噴射器18、電熱塞19、氣門系統(tǒng)的VVM 71、以及閥36、51a、63a、64a、及65a 的驅(qū)動(dòng)器。因 此，發(fā)動(dòng)機(jī)1配置為具有幾何壓縮比在12:1至低于15:1的范圍內(nèi)的較低壓縮比，從而改善了排氣排放性能并提高了熱效率。另一方面，由于設(shè)定低幾何壓縮比，特別是在發(fā)動(dòng)機(jī)具有低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作范圍內(nèi)在壓縮行程末端的汽缸溫度降低，因此，自燃很難發(fā)生，且取決于供給的燃料(例如具有低十六烷值的燃料)的特性，自燃條件不能滿足。為此，在發(fā)動(dòng)機(jī)1中，執(zhí)行通過排氣再循環(huán)通道51的排氣(外部EGR氣體)再循環(huán)和通過VVM 71控制引進(jìn)排氣(內(nèi)部EGR氣體)到汽缸Ila中。從而，至少在發(fā)動(dòng)機(jī)具有低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作范圍內(nèi)，通過引進(jìn)較大量的EGR氣體到汽缸1 Ia中，增加在壓縮行程末端的汽缸Ila的溫度。特別是在具有低壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)1中，在進(jìn)氣行程中開啟的排氣門22 中的一個(gè)設(shè)定為具有根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何壓縮比的預(yù)定升程特性，以便確保燃料的可燃性而不管工況和燃料的特性。在下文中，參考附圖描述排氣門22中的一個(gè)的升程特性。圖4是表示基于在發(fā)動(dòng)機(jī)1的幾何壓縮比ε (橫軸)和排氣門開啟面積Se與進(jìn)氣門開啟面積S1的面積KSeAi (縱軸)之間的關(guān)系確定的在壓縮行程末端的溫度增量(ΔΤ) 的示圖。其中，排氣門開啟面積Se和進(jìn)氣門開啟面積S1的值分別基于排氣門22中的一個(gè)的升程曲線(見圖5中的實(shí)線)和進(jìn)氣門21的升程曲線(見圖5中的虛線)確定。S卩，排氣門開啟面積Se確定為在排氣門22的升程曲線Le ( θ )(限于進(jìn)氣行程中的升程曲線)下對(duì)應(yīng)于排氣門22的氣門開啟時(shí)期(θ θ Ε0)的面積。類似地，進(jìn)氣門開啟面積S1確定為在進(jìn)氣門21的升程曲線L1(Q)下對(duì)應(yīng)于進(jìn)氣門21的氣門開啟時(shí)期(ΘΚ-ΘΙ())的面積。氣門開啟時(shí)期(θ EC- θ Ε0)和(θ IC- θ Ι0)作為曲軸轉(zhuǎn)角θ (deg)的函數(shù)
排氣門開啟面積 Se= / 0EO0ECLE(e)de [mm .deg];且進(jìn)氣門開啟面積 S1= f ΘΙΟβΙ%(θ) θ [mm.deg]。然而，在該實(shí)施例中，因?yàn)槿缟纤鲈谶M(jìn)氣行程中每個(gè)汽缸兩個(gè)進(jìn)氣門21都開啟，另一方面，僅排氣門22中的一個(gè)開啟，因此在上述方程中，排氣門開啟面積Se適用于排氣門22中的一個(gè)，進(jìn)氣門開啟面積S1適用于進(jìn)氣門21中的兩個(gè)(S卩，S1= / ΘΙΟθ%(θ) de X 2)。應(yīng)注意，在計(jì)算下文的方程和數(shù)學(xué)公式時(shí)，進(jìn)氣門21的每個(gè)的直徑D1設(shè)定為 26mm，排氣門22的每個(gè)的直徑De設(shè)定為22. 5mm (見圖3)。在進(jìn)氣行程中開啟的排氣門22的升程曲線和進(jìn)氣門21的升程曲線彼此具有類似的形狀。在進(jìn)氣行程中關(guān)閉排氣門22的正時(shí)設(shè)定為早于在進(jìn)氣行程后期關(guān)閉進(jìn)氣門21的正時(shí)。具體地，關(guān)閉排氣門22的正時(shí)設(shè)定在進(jìn)氣行程中的上止點(diǎn)之后200° CA(在下文中， 設(shè)定的正時(shí)稱為“設(shè)定關(guān)閉排氣門22的正時(shí)的條件”)。應(yīng)注意，進(jìn)氣門21和排氣門22的升程曲線的每個(gè)劃分為在開啟側(cè)的振動(dòng)緩沖區(qū)域、凸起區(qū)域及關(guān)閉側(cè)的振動(dòng)緩沖區(qū)域。在升程曲線中的開啟側(cè)的振動(dòng)緩沖區(qū)域和凸起區(qū)域之間的邊界點(diǎn)可以分別設(shè)定為進(jìn)氣門21 和排氣門22的開啟正時(shí)在升程曲線中的凸起區(qū)域和關(guān)閉側(cè)的振動(dòng)緩沖區(qū)域之間的邊界點(diǎn)可以分別設(shè)定為進(jìn)氣門21和排氣門22的關(guān)閉正時(shí)Θ。。此外，具體地，進(jìn)氣門21和排氣門22提升0. 5mm所在的點(diǎn)可以分別設(shè)定為進(jìn)氣門21和排氣門22的開啟正時(shí)和關(guān)閉正時(shí)。由于在設(shè)定關(guān)閉排氣門22的正時(shí)的條件下，在進(jìn)氣行程的前期關(guān)閉排氣門22，因而在進(jìn)氣行程的前期新鮮空氣引進(jìn)到汽缸中。因此，在增加發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，例如當(dāng)在加速車輛時(shí)特別有效。如上所述，圖4是與基于發(fā)動(dòng)機(jī)1的幾何壓縮比ε和氣門開啟面積比S^S1之間的關(guān)系確定的壓縮行程末端的溫度增量(ΔΤ)相關(guān)的等值線圖(等量線圖)。即，該等值線圖表示溫度增量的變化取決于相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)1的幾何壓縮比ε設(shè)定的氣門開啟面積KSe/ S1的變化，虛線表示溫度增量的等溫線。在發(fā)動(dòng)機(jī)1的預(yù)定工況下，對(duì)于每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)1的幾何壓縮比，執(zhí)行在壓縮行程末端溫度的如下文所述的評(píng)估計(jì)算獲得圖4中的等值線圖。同時(shí)通過改變排氣門22的升程曲線改變排氣門開啟面積SE，如在圖5中的白色箭頭所示在進(jìn)氣行程中的關(guān)閉排氣門22的正時(shí)未改變(在進(jìn)氣行程的上止點(diǎn)之后的200° CA)的條件下， 其中等值線基本上保持相同。在此，基于發(fā)動(dòng)機(jī)1的基本特征，進(jìn)氣門開啟面積S1設(shè)定為預(yù)定常數(shù)。因此，在圖 4中由縱軸表示的氣門開啟面積比SeAi變化成比例于排氣門開啟面積Se的變化。換言之， 排氣門開啟面積Se隨著氣門開啟面積比SeAi的增大而增大，從而，引進(jìn)到汽缸Ila中的內(nèi)部EGR氣體的量增大。此外，排氣門開啟面積Se隨著氣門開啟面積比SeAi減小而減小，從而，引進(jìn)到汽缸Ila中的內(nèi)部EGR氣體的量減少。在圖4中的粗實(shí)線表示在發(fā)動(dòng)機(jī)1具有較低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的預(yù)定工況下滿足自燃條件所要求的最小氣門開啟面積比SE/SI;即
y= 0. 01 X (15- ε ) + 0. 02 ...方程(Ia)。方程(Ia)表示當(dāng)節(jié)流閥36節(jié)流以便過量空氣系數(shù)λ= 1. 0時(shí)氣門開啟面積比Se/ S1的最小值。通過設(shè)定氣門開啟面積比SeAi到最小值或更大，可以滿足自燃條件。S卩，因?yàn)榇_保排氣門開啟面積Se所要求的尺寸，滿足自燃條件，從而，引進(jìn)到汽缸Ila中的EGR氣體的量超過預(yù)定值，并且在壓縮行程末端的溫度增量超過預(yù)定值。在此，相對(duì)于具有最差可燃性的燃料(具有最低十六烷值的燃料)設(shè)定計(jì)算最小值所要求的自燃條件。從而，即使當(dāng)使用具有最低十六烷值的燃料時(shí)，也可以滿足自燃條件。應(yīng)注意，當(dāng)使用具有較高十六烷值的燃料時(shí)，自燃條件相應(yīng)地變得更容易滿足并自然地滿足。 在此，方程(Ia)表示的最小值隨著幾何壓縮比ε的增大而減小，最小值隨著幾何壓縮比ε的減少而增大。即，因?yàn)樵趬嚎s行程末端的汽缸溫度隨著幾何壓縮比ε的增大而升高，滿足自燃條件所要求的最小溫度增量變少，并且需要引進(jìn)到汽缸Ila中的內(nèi)部EGR 氣體的量變少。在另一方面，因?yàn)樵趬嚎s行程末端的汽缸的溫度隨著幾何壓縮比ε減小而降低，滿足自燃條件所要求的最小溫度增量增加，并且要求引進(jìn)更大量的內(nèi)部EGR氣體到汽缸Ila中。如上所述，方程(Ia)表示源于發(fā)動(dòng)機(jī)以過量空氣系數(shù)λ = 1.0操作的條件時(shí)的最小值。即，基于考慮對(duì)黑煙和NOx的排氣排放性能，發(fā)動(dòng)機(jī)1優(yōu)選地以約等于1. 0的過量空氣系數(shù)λ操作，考慮在節(jié)流閥36節(jié)流的條件下，通過排氣再循環(huán)通道51再循環(huán)到進(jìn)氣側(cè)的排氣量(外部EGR氣體量)以實(shí)現(xiàn)過量空氣系數(shù)λ= 1.0時(shí)方程(la)成立。同時(shí)，考慮到響應(yīng)于例如加速的發(fā)動(dòng)機(jī)1的負(fù)荷變化，發(fā)動(dòng)機(jī)1以過量空氣系數(shù)λ= 1.1操作。在這種情況下，氣門開啟面積比SeZ^Si的最小值可以表示為如下
y= 0. 01 X (15- ε ) + 0. 025 ...方程(Ib)。如圖4所示，由于過量空氣系數(shù)λ從1.0變化到1.1，氣門開啟面積KSeZ^Si的最小值轉(zhuǎn)變到更高，這是因?yàn)橛捎谶M(jìn)氣負(fù)壓減少，通過排氣再循環(huán)通道51的外部EGR氣體的量減少，同時(shí)響應(yīng)于過量空氣系數(shù)λ從1. O變化到1. 1，節(jié)流閥36的節(jié)流量減少以增加新鮮空氣。因此，要求通過增大排氣門22的氣門開啟面積Se，換言之，增加內(nèi)部EGR氣體的量補(bǔ)償外部EGR氣體的減少量。如上所述，內(nèi)部EGR氣體量隨著氣門開啟面積比SeAi增加而增加，并且有利于增加在壓縮行程末端的汽缸溫度。然而，增加氣門開啟面積比SeAi(換言之，增大進(jìn)氣行程中排氣門22的開啟面積)以便增加內(nèi)部EGR氣體量，造成通過進(jìn)氣門21引進(jìn)到汽缸Ila的新鮮空氣減少。因此，為確保以預(yù)定過量空氣系數(shù)λ操作發(fā)動(dòng)機(jī)1所要求的新鮮空氣的量， 設(shè)定氣門開啟面積比SeZ^Si的最大值。在圖4中表示氣門開啟面積比S^S1=O. 17的粗實(shí)線表示設(shè)定以保持過量空氣系數(shù)λ =1. 1的氣門開啟面積比SeAi的最大值。氣門開啟面積比 SeZSi的最大值是常數(shù)，而不管發(fā)動(dòng)機(jī)1的幾何壓縮比，因?yàn)樗鼈冎g沒有關(guān)系。

因此，基于方程(la),通過設(shè)定排氣門開啟面積SE，結(jié)果，設(shè)定在進(jìn)氣行程中的排氣門22的升程特性以便氣門開啟面積比SeAi滿足下列數(shù)學(xué)公式
0. 01 X (15- ε ) + 0. 02 彡 SeZSi 彡 0. 17 . · ·公式(1)。即使具有低壓縮比，發(fā)動(dòng)機(jī)1也可以滿足自燃條件，可以確保燃料的可燃性，而不管發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)或燃料的特性。此外，考慮方程(lb )的情況，可以設(shè)定排氣門開啟面積Se以便氣門開啟面積比Se/ S1滿足下列數(shù)學(xué)公式
0. 01 X (15- ε )+ 0. 025 彡 SeZSi 彡 0. 17 ...公式(1-2)。上述方程和數(shù)學(xué)公式在這樣的條件下成立，其中通過節(jié)流閥36節(jié)流，排氣容易再循環(huán)通過排氣再循環(huán)通道51 ；然而，在例如發(fā)動(dòng)機(jī)具有低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作范圍內(nèi)節(jié)流閥36不節(jié)流或在進(jìn)氣通道30中未提供節(jié)流閥的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于進(jìn)氣負(fù)壓減少，引進(jìn)到汽缸Ila的外部EGR氣體的量相對(duì)減少，因此，對(duì)這種情況確立不同的方程和數(shù)學(xué)公式。具體地，沒有節(jié)流的氣門開啟面積比SeZSi的最小值表示如下
y= 0. 03 X (15- ε ) + 0. 03 ...方程(2a)。如圖4所示，通過不執(zhí)行節(jié)流氣門開啟面積比SeZSi的最小值增大，因?yàn)閷?duì)應(yīng)于進(jìn)氣通道30的不節(jié)流，內(nèi)部EGR氣體的量要求隨著引進(jìn)到汽缸Ila中的外部EGR氣體的量的減少而增加。因?yàn)槲磮?zhí)行節(jié)流導(dǎo)致的進(jìn)氣負(fù)壓降低減少了在相同氣門開啟面積比下的內(nèi)部 EGR氣體的量，氣門開啟面積比SeAi需要具有更大的變化以便當(dāng)進(jìn)氣通道30不節(jié)流時(shí)增加內(nèi)部EGR氣體的量。因此產(chǎn)生在上述方程(例如方程(Ia)和方程(2a))之間斜率的差異。同時(shí)，類似于上述情況，以相同的方式設(shè)定氣門開啟面積比SeAi的最大值而不管節(jié)流，以便保持過量空氣系數(shù)λ = 1.1。因此，在未執(zhí)行節(jié)流的情況下，通過設(shè)定排氣門開啟面積Se，結(jié)果，基于方程(2a) 設(shè)定進(jìn)氣行程中的排氣門22的升程特性以便氣門開啟面積比SeAi滿足如下數(shù)學(xué)公式
0. 03 X (15- ε ) + 0. 03 彡 SeZSi 彡 0. 17 . · ·公式(2)。即使在低壓縮比時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)1也能滿足自燃條件，可以確保燃料的可燃性而不管發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)或燃料的特性。例如，如在圖4中的黑色圓所示，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比設(shè)定到14:1時(shí)，通過將氣門開啟面積比SeAi設(shè)定在低于0.08，相應(yīng)地設(shè)定VVM 17的第二凸輪的凸輪輪廓(上述凸輪用于在進(jìn)氣行程中開啟排氣門22)，獲得的溫度增量約為40Κ (開爾文)。因此，即使在發(fā)動(dòng)機(jī)具有低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作范圍內(nèi)使用具有低十六烷值的燃料時(shí)，在節(jié)流閥36節(jié)流或不節(jié)流的任意一種情況下都可以滿足自燃條件。在此， 針對(duì)于在進(jìn)氣行程中僅有排氣門22中的一個(gè)開啟的條件，獲得方程和數(shù)學(xué)公式中的值。因此，例如當(dāng)在進(jìn)氣行程中兩個(gè)排氣門22都開啟時(shí)，每個(gè)氣門的升程量和氣門開啟時(shí)期要求更少或更短以便保持氣門開啟面積比SeAi的上述值。然而，減少排氣門22 的升程量并縮短排氣門22的開啟時(shí)期使得排氣門22的運(yùn)動(dòng)更小，并會(huì)造成內(nèi)部EGR氣體的引進(jìn)量變化。即，期望充分增加排氣門22的升程量并延長(zhǎng)排氣門22的開啟時(shí)期以確保所要求的內(nèi)部EGR氣體的量。因此，在進(jìn)氣行程中僅開啟排氣門22中的一個(gè)有利于改進(jìn)燃料的可燃性。圖4中等值線圖利用氣門開啟面積比SeAi作為參數(shù)，用作與內(nèi)部EGR氣體量的特性相關(guān)的排氣門升程特性中的一個(gè)?；蛘撸梢岳眠M(jìn)氣行程中排氣門22的開啟時(shí)期 (θ EC- θ Ε0)作為參數(shù)，用作與內(nèi)部EGR氣體量的特性相關(guān)的排氣門升程特性中的一個(gè)。圖6是表示基于在發(fā)動(dòng)機(jī)1的幾何壓縮比ε (橫軸)和排氣門22的開啟時(shí)期 (θ EC- θ Ε0)(縱軸)之間的關(guān)系確定的壓縮行程末端的溫度增量(ΔΤ)的等值線圖。在此， 如上所述，排氣門22的開啟時(shí)期(θ θ (單位deg)可以設(shè)定為對(duì)應(yīng)于排氣門22的升程曲線中的凸起區(qū)域的曲軸轉(zhuǎn)角的范圍。具體地，排氣門22提升0.5mm所在的點(diǎn)可以設(shè)定為排氣門22的開啟正時(shí)θ 和關(guān)閉正時(shí)(見圖5)。如圖6所示，當(dāng)在低發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速并且過量空氣系數(shù)λ = 1. 0的工作范圍內(nèi)節(jié)流閥36節(jié)流時(shí)，設(shè)定排氣門22的升程特性以使排氣門22的開啟時(shí)期(ΘΚ-ΘΕ())滿足下述數(shù)學(xué)公式
9 X (15- ε ) + 95 彡(θ EC - θ E。)( 160 [deg]...公式(5)。在圖6中，開啟時(shí)期(ΘΚ-ΘΕ())的最小值由針對(duì)相應(yīng)的壓縮比計(jì)算的最小值(見正方形點(diǎn))通過一階方程(直線)逼近的方式表示。類似地，當(dāng)過量空氣系數(shù)λ= 1.1時(shí)，設(shè)定排氣門22的升程特性以使排氣門22的開啟時(shí)期(θ Ee- θ Ε0)滿足如下數(shù)學(xué)公式
9 X (15- ε ) + 98 彡(θ EC - θ Ε0)彡 160 [deg]...公式(5—2)。在另一方面，如圖6所示，當(dāng)在低發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速的工作范圍內(nèi)節(jié)流閥36不節(jié)流時(shí)，設(shè)定排氣門22的升程特性以使排氣門22的開啟時(shí)期(θ Ee- θ Ε0)滿足如下數(shù)學(xué)公式
14 X (15- ε ) + 105 彡(θ EC - θ E0) ( 160 [deg]...公式(6)。如上所述，圖4和圖6是在進(jìn)氣行程后期設(shè)定進(jìn)氣行程中的排氣門22的關(guān)閉正時(shí)的條件下的等值線圖?；蛘呷缭趫D8中所示，在進(jìn)氣行程的前期設(shè)定進(jìn)氣行程中的排氣門 22的開啟正時(shí)。在此，因?yàn)樵谂艢庑谐讨信艢忾T22已經(jīng)關(guān)閉之后，預(yù)定的振動(dòng)緩沖時(shí)期過去之后排氣門22開啟，排氣門22的開啟正時(shí)設(shè)定為從進(jìn)氣門21的開啟正時(shí)的預(yù)定時(shí)間過去之后的點(diǎn)。換言之，排氣門22的開啟正時(shí)設(shè)定為從進(jìn)氣行程的上止點(diǎn)的預(yù)定時(shí)間過去后所在的點(diǎn)。具體地，排氣門22的開啟正時(shí)設(shè)定為在進(jìn)氣行程中的上止點(diǎn)之后45° CA。在下文中，設(shè)定正時(shí)可以稱為“設(shè)定開啟排氣門22的正時(shí)的條件”。因?yàn)樵谠O(shè)定開啟排氣門 22的正時(shí)的條件下，排氣門22在進(jìn)氣行程前期開啟，在進(jìn)氣行程前期新鮮空氣很難引進(jìn)到汽缸中。圖7是在設(shè)定開啟排氣門的正時(shí)的條件下，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何壓縮比ε和氣門開啟面積比SeAi之間的關(guān)系，與在壓縮行程末端的溫度增量(ΔΤ)相關(guān)的等值線圖(等量線圖)。即，在發(fā)動(dòng)機(jī)1的預(yù)定工況下，針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)1的每個(gè)幾何壓縮比，執(zhí)行壓縮行程末端溫度的評(píng)估計(jì)算獲得圖7中的等值線圖，同時(shí)通過改變升程曲線改變排氣門開啟面積Se，其中在如圖8中的白色箭頭表示在進(jìn)氣行程中開啟排氣門22的正時(shí)(進(jìn)氣行程中上止點(diǎn)之后的 45° CA)未改變的條件下，其等值線基本保持相同。當(dāng)節(jié)流閥36節(jié)流以便過量空氣系數(shù) λ = 1. 0時(shí)，氣門開啟面積比SeZ^Si設(shè)定為滿足如下數(shù)學(xué)公式 0. 01 X (15- ε ) + 0. 03 彡 SeZSi 彡 0. 15 . · ·公式(3)。相比較公式(1)，在公式(3)中最小值轉(zhuǎn)變到較高。如上所述，因?yàn)樵谶M(jìn)氣行程的前期新鮮空氣很難引進(jìn)到汽缸Ila中，節(jié)流閥36需要開啟較多以保持過量空氣系數(shù)入= 1.0。因此，進(jìn)氣負(fù)壓相應(yīng)地降低，從而通過排氣再循環(huán)通道51的外部EGR氣體的量減少。 因此，氣門開啟面積比SeAi要求更高以獲得更大的排氣門開啟面積Se以便內(nèi)部EGR氣體的量增加。相比較于公式(1)，在公式(3)中氣門開啟面積比SeAi的最大值轉(zhuǎn)變得較低，因?yàn)樵谶M(jìn)氣行程的前期新鮮空氣變得難以引進(jìn)，內(nèi)部EGR氣體的量需要限制以確保用于保持過量空氣系數(shù)λ = 1. 1的新鮮空氣的量。此外，如在圖7中所示，當(dāng)過量空氣系數(shù)λ = 1.1時(shí)，設(shè)定排氣門開啟面積Se以滿足如下公式
0. 01 X (15- ε )+ 0. 035 ^ SeZSi 彡 0. 15 ...公式(3-2)。此外，如圖7所示，在具有較低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作范圍內(nèi)節(jié)流閥36不節(jié)流的條件下，設(shè)定排氣門開啟面積Se以滿足如下公式
0. 03 X (15- ε ) + 0. 04 彡 SeZSi 彡 0. 15 . · ·公式(4)。當(dāng)排氣門22的開啟時(shí)期(ΘΚ-ΘΕ())用作上述的參數(shù)時(shí)，如圖9所示，設(shè)定氣門開啟時(shí)期(ΘΕ「ΘΕ())的最小值和最大值。具體地，在節(jié)流閥36節(jié)流的條件下，當(dāng)過量空氣系數(shù)λ = 1.0時(shí)，如下公式成立
9 X (15-ε) + 100 彡(θ EC - θ E0)彡 155 [deg]...公式(7)，及當(dāng)過量空氣系數(shù)λ = 1. 1時(shí)，如下公式成立
9 X (15- ε ) + 103 彡(θ EC - θ E。)( 155 [deg]...公式(7-2) 此外，在節(jié)流閥36不節(jié)流的條件下，如下公式成立 9 X (15- ε ) + 110 彡(θ EC - θ E。)( 155 [deg]...公式(8)。因此，對(duì)在進(jìn)氣行程中的排氣門22設(shè)定預(yù)定升程特性。從而在具有較低壓縮比如 12:1至15:1的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，即使供給具有可燃性低的低十六烷值的燃料時(shí)，也可以確保充足的可燃性而不管發(fā)動(dòng)機(jī)1的工作范圍。因此，可以實(shí)現(xiàn)由于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)1的壓縮比減小的緩慢燃燒，可以減少或防止NOx排放量，抑制黑煙并且改進(jìn)排氣排放性能。因此，可以不需要NOx催化劑。此外，減少發(fā)動(dòng)機(jī)1的壓縮比降低了機(jī)械阻力損耗，并提高了熱效率， 進(jìn)一步改進(jìn)燃油消耗。因此，規(guī)定排氣門22的升程特性，有利于實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)1改進(jìn)的排氣排放性能和燃料消耗性能。應(yīng)理解本文中的實(shí)施例是示例性而并非限制性，因?yàn)楸景l(fā)明的范圍由權(quán)利要求而不是說明書限定，落在權(quán)利要求的界線和邊界內(nèi)的所有變化，或者等價(jià)于這樣的界線和邊界將會(huì)包括在權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種用于車輛的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，包括安裝到車輛中并供給有包含柴油燃料作為其主要成分的燃料，且?guī)缀螇嚎s比ε設(shè)定在12:1至15:1的范圍內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)本體，所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體包括 開啟和關(guān)閉連通進(jìn)氣通道與汽缸的進(jìn)氣道口的進(jìn)氣門； 開啟和關(guān)閉連通排氣通道與汽缸的排氣道口的排氣門；及連通進(jìn)氣通道與排氣通道并用于部分地再循環(huán)排氣到進(jìn)氣通道的排氣再循環(huán)通道； 其中，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體至少在較低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài)中時(shí)，在進(jìn)氣行程中排氣門開啟以便排氣部分地被弓I進(jìn)到汽缸中，并且進(jìn)氣通道節(jié)流；在進(jìn)氣行程中開啟的排氣門在進(jìn)氣行程的后期進(jìn)氣門關(guān)閉之前關(guān)閉；及排氣門的開啟面積& [mm ■ deg]由在進(jìn)氣行程中的排氣門的升程曲線確定，進(jìn)氣門的開啟面積& [mm ■ deg]由進(jìn)氣門的升程曲線確定，設(shè)定排氣門的開啟面積以便排氣門的開啟面積&對(duì)進(jìn)氣門的開啟面積&的比SeAi，相對(duì)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體的幾何壓縮比ε，滿足如下的關(guān)系0. 01 X (15- ε ) + 0. 02 彡 SeZSi 彡 0.17。
2.一種用于車輛的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，包括安裝到車輛中并供給有包含柴油燃料作為其主要成分的燃料，且?guī)缀螇嚎s比ε設(shè)定在12:1至15:1的范圍內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)本體，所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體包括 開啟和關(guān)閉連通進(jìn)氣通道與汽缸的進(jìn)氣道口的進(jìn)氣門； 開啟和關(guān)閉連通排氣通道與汽缸的排氣道口的排氣門；及連通進(jìn)氣通道與排氣通道并用于部分地再循環(huán)排氣到進(jìn)氣通道的排氣再循環(huán)通道； 其中，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體至少在較低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài)中時(shí)，在進(jìn)氣行程中排氣門開啟以便排氣部分地被弓I進(jìn)到汽缸中，并且進(jìn)氣通道不節(jié)流；在進(jìn)氣行程中開啟的排氣門在進(jìn)氣行程的后期進(jìn)氣門關(guān)閉之前關(guān)閉；及排氣門的開啟面積& [mm ■ deg]由在進(jìn)氣行程中的排氣門的升程曲線確定，進(jìn)氣門的開啟面積& [mm ■ deg]由進(jìn)氣門的升程曲線確定，設(shè)定排氣門的開啟面積以便排氣門的開啟面積&對(duì)進(jìn)氣門的開啟面積&的比SeAi，相對(duì)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體的幾何壓縮比ε，滿足如下的關(guān)系0. 03 X (15- ε ) + 0. 03 彡 SeZSi 彡 0.17。
3.一種用于車輛的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，包括安裝到車輛中并供給有包含柴油燃料作為其主要成分的燃料，且?guī)缀螇嚎s比ε設(shè)定在12:1至15:1的范圍內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)本體，所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體包括 開啟和關(guān)閉連通進(jìn)氣通道與汽缸的進(jìn)氣道口的進(jìn)氣門； 開啟和關(guān)閉連通排氣通道與汽缸的排氣道口的排氣門；及連通進(jìn)氣通道與排氣通道并用于部分地再循環(huán)排氣到進(jìn)氣通道的排氣再循環(huán)通道； 其中，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體至少在較低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài)中時(shí)，在進(jìn)氣行程中排氣門開啟以便排氣被部分地弓I進(jìn)到汽缸中，并且進(jìn)氣通道節(jié)流；在進(jìn)氣行程中開啟的排氣門在進(jìn)氣門開啟之后的預(yù)定時(shí)間開啟；及排氣門的開啟面積& [mm ■ deg]由在進(jìn)氣行程中的排氣門的升程曲線確定，進(jìn)氣門的開啟面積& [mm ■ deg]由進(jìn)氣門的升程曲線確定，設(shè)定排氣門的開啟面積以便排氣門的開啟面積&對(duì)進(jìn)氣門的開啟面積&的比SeAi，相對(duì)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體的幾何壓縮比ε，滿足如下的關(guān)系·0. 01 X (15- ε ) + 0. 03 彡 SeZSi 彡 0.15。
4.一種用于車輛的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，包括安裝到車輛中并供給有包含柴油燃料作為其主要成分的燃料，且?guī)缀螇嚎s比ε設(shè)定在12:1至15:1的范圍內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)本體，所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體包括 開啟和關(guān)閉連通進(jìn)氣通道與汽缸的進(jìn)氣道口的進(jìn)氣門； 開啟和關(guān)閉連通排氣通道與汽缸的排氣道口的排氣門；及連通進(jìn)氣通道與排氣通道并用于部分地再循環(huán)排氣到進(jìn)氣通道的排氣再循環(huán)通道； 其中，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體至少在較低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài)中時(shí)，在進(jìn)氣行程中排氣門開啟以便排氣被部分地弓I進(jìn)到汽缸中，并且進(jìn)氣通道不節(jié)流；在進(jìn)氣行程中開啟的排氣門在進(jìn)氣門開啟之后的預(yù)定時(shí)間開啟；及排氣門的開啟面積& [mm ■ deg]由在進(jìn)氣行程中的排氣門的升程曲線確定，進(jìn)氣門的開啟面積& [mm ■ deg]由進(jìn)氣門的升程曲線確定，設(shè)定排氣門的開啟面積以便排氣門的開啟面積&對(duì)進(jìn)氣門的開啟面積&的比SeAi，相對(duì)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體的幾何壓縮比ε，滿足如下的關(guān)系·0. 03 X (15- ε ) +0.04 彡 SeZSi 彡 0.15。
5.如權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體每個(gè)汽缸具有兩個(gè)進(jìn)氣門和兩個(gè)排氣門，在進(jìn)氣行程中，排氣門中僅一個(gè)開啟，而進(jìn)氣門中的兩個(gè)都開啟。
6.如權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng)所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述進(jìn)氣門和排氣門中的每個(gè)是根據(jù)預(yù)定升程曲線提升的提升閥；及其中所述進(jìn)氣門的升程曲線和所述排氣門的升程曲線具有彼此類似的形狀。
7.一種用于車輛的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，包括安裝到車輛中并供給有包含柴油燃料作為其主要成分的燃料，且?guī)缀螇嚎s比ε設(shè)定在12:1至15:1的范圍內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)本體，所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體包括 開啟和關(guān)閉連通進(jìn)氣通道與汽缸的進(jìn)氣道口的進(jìn)氣門； 開啟和關(guān)閉連通排氣通道與汽缸的排氣道口的排氣門；及連通進(jìn)氣通道與排氣通道并用于部分地再循環(huán)排氣到進(jìn)氣通道的排氣再循環(huán)通道； 其中，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體至少在較低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài)中時(shí)，在進(jìn)氣行程中排氣門開啟以便排氣被部分地引進(jìn)到汽缸中，并且進(jìn)氣通道節(jié)流；在進(jìn)氣行程中開啟的排氣門在進(jìn)氣行程后期進(jìn)氣門關(guān)閉之前關(guān)閉；及在進(jìn)氣行程中排氣門的開啟時(shí)期(ΘΕ。_ΘΕ()) [deg]，其中排氣門提升0.5mm所在的點(diǎn)確定為開啟正時(shí)θ和關(guān)閉正時(shí)θ κ，相對(duì)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體的幾何壓縮比ε，滿足如下的關(guān)系·9 X (15- ε ) + 95 彡(θ EC - θ Ε0)彡 160 [deg]。
8.一種用于車輛的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，包括安裝到車輛中并供給有包含柴油燃料作為其主要成分的燃料，且?guī)缀螇嚎s比ε設(shè)定在12:1至15:1的范圍內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)本體，所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體包括開啟和關(guān)閉連通進(jìn)氣通道與汽缸的進(jìn)氣道口的進(jìn)氣門； 開啟和關(guān)閉連通排氣通道與汽缸的排氣道口的排氣門；及連通進(jìn)氣通道與排氣通道并用于部分地再循環(huán)排氣到進(jìn)氣通道的排氣再循環(huán)通道； 其中，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體至少在較低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài)中時(shí)，在進(jìn)氣行程中排氣門開啟以便排氣被部分地引進(jìn)到汽缸中，并且進(jìn)氣通道不節(jié)流；在進(jìn)氣行程中開啟的排氣門在進(jìn)氣行程后期進(jìn)氣門關(guān)閉之前關(guān)閉；及在進(jìn)氣行程中排氣門的開啟時(shí)期(ΘΕ。_ΘΕ()) [deg]，其中排氣門提升0.5mm所在的點(diǎn)確定為開啟正時(shí)θ和關(guān)閉正時(shí)θ κ，相對(duì)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體的幾何壓縮比ε，滿足如下的關(guān)系14X(15- ε ) + 105 ≤(θ EC - θ Ε0)≤ 160 [deg]。
9.一種用于車輛的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，包括安裝到車輛中并供給有包含柴油燃料作為其主要成分的燃料，且?guī)缀螇嚎s比ε設(shè)定在12:1至15:1的范圍內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)本體，所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體包括 開啟和關(guān)閉連通進(jìn)氣通道與汽缸的進(jìn)氣道口的進(jìn)氣門； 開啟和關(guān)閉連通排氣通道與汽缸的排氣道口的排氣門；及連通進(jìn)氣通道與排氣通道并用于部分地再循環(huán)排氣到進(jìn)氣通道的排氣再循環(huán)通道； 其中，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體至少在較低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài)中時(shí)，在進(jìn)氣行程中排氣門開啟以便排氣被部分地引進(jìn)到汽缸中，并且進(jìn)氣通道節(jié)流；在進(jìn)氣行程中開啟的排氣門在進(jìn)氣門開啟之后預(yù)定時(shí)間開啟；及在進(jìn)氣行程中排氣門的開啟時(shí)期(ΘΕ。_ΘΕ()) [deg]，其中排氣門提升0.5mm所在的點(diǎn)確定為開啟正時(shí)θ和關(guān)閉正時(shí)θ κ，相對(duì)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體的幾何壓縮比ε，滿足如下的關(guān)系9X(15- ε ) + 100≤ (θ EC - θ Ε0)≤ 155 [deg]。
10.一種用于車輛的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，包括安裝到車輛中并供給有包含柴油燃料作為其主要成分的燃料，且?guī)缀螇嚎s比ε設(shè)定在12:1至15:1的范圍內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)本體，所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體包括 開啟和關(guān)閉連通進(jìn)氣通道與汽缸的進(jìn)氣道口的進(jìn)氣門； 開啟和關(guān)閉連通排氣通道與汽缸的排氣道口的排氣門；及連通進(jìn)氣通道與排氣通道并用于部分地再循環(huán)排氣到進(jìn)氣通道的排氣再循環(huán)通道； 其中，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體至少在較低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài)中時(shí)，在進(jìn)氣行程中排氣門開啟以便排氣被部分地引進(jìn)到汽缸中，并且進(jìn)氣通道不節(jié)流； 在進(jìn)氣行程中開啟的排氣門在進(jìn)氣門開啟之后預(yù)定時(shí)間開啟；及在進(jìn)氣行程中排氣門的開啟時(shí)期(ΘΕ。_ΘΕ()) [deg]，其中排氣門提升0.5mm所在的點(diǎn)確定為開啟正時(shí)θ和關(guān)閉正時(shí)θ κ，相對(duì)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體的幾何壓縮比ε，滿足如下的關(guān)系9X(15- ε ) + 110 ≤(θ EC - θ Ε0)≤ 155 [deg]。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于車輛的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。該柴油發(fā)動(dòng)機(jī)具有幾何壓縮比ε設(shè)定在12:1至15:1的范圍內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)本體，該發(fā)動(dòng)機(jī)本體具有開啟和關(guān)閉汽缸的進(jìn)氣通道的進(jìn)氣門、開啟和關(guān)閉汽缸的排氣通道的排氣門、及連通進(jìn)氣通道與排氣通道并用于部分地再循環(huán)排氣到進(jìn)氣通道的排氣再循環(huán)通道。當(dāng)在低發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速下時(shí)，在進(jìn)氣行程中排氣門開啟，進(jìn)氣通道節(jié)流。排氣門在進(jìn)氣行程后期進(jìn)氣門關(guān)閉之前關(guān)閉。設(shè)定排氣門的開啟面積SE以便排氣門的開啟面積SE對(duì)進(jìn)氣門的開啟面積SI的比滿足如下的關(guān)系0.01×(15-ε)+0.02≤SE/SI≤0.17。
文檔編號(hào)F02D21/08GK102312731SQ20111017177
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者志茂大輔, 橫尾健志, 西本京太郎, 角田良枝, 金尚奎 申請(qǐng)人:馬自達(dá)汽車株式會(huì)社