Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием

Авторы патента:


Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием
Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием
Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием
Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием
Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием
Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием
Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием
Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием
Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием
Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием
Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием
Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием
Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием
Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием
Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием
Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием
Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием
Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием
Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием
Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием

 


Владельцы патента RU 2509908:

ТОЙОТА ДЗИДОСЯ КАБУСИКИ КАЙСЯ (JP)

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием содержит механизм изменения степени сжатия, способный изменять механическую степень сжатия, и механизм изменения момента открытия или закрытия клапана, способный регулировать момент закрытия впускного клапана. Степень расширения во время работы двигателя с низкой нагрузкой повышается по сравнению со временем работы двигателя с высокой нагрузкой, причем в качестве топлива используется спиртосодержащее топливо. Степень расширения во время работы двигателя с низкой нагрузкой снижается, когда концентрация спирта в топливе является высокой, по сравнению с тем, когда концентрация спирта в топливе является низкой. Технический результат заключается в предотвращении перерасширения при использовании спиртосодержащего топлива. 5 з.п. ф-лы, 26 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с искровым зажиганием.

Предшествующий уровень техники

При использовании топлива, содержащего спирт в качестве горючего, чем выше концентрация спирта в топливе, тем выше октановое число и тем затруднительнее возникновение детонации. Поэтому, чем выше концентрация спирта в топливе, тем выше может быть степень сжатия. Поэтому известен двигатель внутреннего сгорания, оснащенный механизмом изменения степени сжатия, который может изменять механическую степень сжатия, и механизмом изменения момента открытия или закрытия клапана, который может регулировать момент закрытия впускного клапана. В этом двигателе в качестве топлива используется спиртосодержащее топливо и обеспечивается повышение фактической степени сжатия с повышением концентрации спирта в топливе (см. патентную литературу 1).

Перечень ссылок

Патентная литература

Патентная литература 1: Опубликованная патентная заявка Японии (А) №2009-115063.

Краткое изложение изобретения

Техническая проблема

В этом отношении при сжигании топлива типа спирта, содержащего кислород, образуется большое количество воды с большой удельной теплоемкостью по сравнению со сжиганием обычного бензина, и, как следствие, температура горения снижается. Если снижается температура горения, снижается давление сгорания, а также конечное давление в конце расширении. Поэтому при использовании обычного бензина давление в конце расширения становится равным атмосферному давлению или превышает его, но при использовании топлива, которое содержит спирт, даже при повышении фактической степени сжатия, иногда давление в конце расширения может падать ниже атмосферного давления, то есть, может происходить перерасширение. Однако если такое перерасширение произойдет, тепловой КПД значительно снизится.

Целью настоящего изобретения является обеспечение двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, в котором может быть предотвращено перерасширение при использовании спиртосодержащего топлива и тем самым может быть обеспечен высокий тепловой КПД.

Решение проблемы

В соответствии с настоящим изобретением обеспечивается двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, содержащий механизм изменения степени сжатия, способный изменять механическую степень сжатия, и механизм изменения момента открытия или закрытия клапана, способный регулировать момент закрытия впускного клапана, при этом степень расширения во время работы двигателя с низкой нагрузкой повышается по сравнению со временем работы двигателя с высокой нагрузкой, причем в качестве топлива используется спиртосодержащее топливо и степень расширения во время работы двигателя с низкой нагрузкой снижается, когда концентрация спирта в топливе является высокой, по сравнению с тем, когда концентрация спирта в топливе является низкой.

Положительные эффекты изобретения

Во время работы двигателя с низкой нагрузкой степень расширения повышается по сравнению со временем работы двигателя с высокой нагрузкой, поэтому, когда спиртосодержащее топливо используется в качестве топлива, существует возможность перерасширения. В этом случае, чем выше концентрация спирта в топливе, тем вероятнее происходит перерасширение. Однако в настоящем изобретении, когда концентрация спирта в топливе является высокой, степень расширения во время работы двигателя с низкой нагрузкой снижается по сравнению с тем, когда концентрация спирта в топливе является низкой, поэтому даже когда концентрация спирта в топливе является высокой, перерасширение может быть предотвращено.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой вид двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием в общих чертах.

Фиг.2 представляет собой общий вид механизма изменения степени сжатия в разобранном состоянии.

Фиг.3 представляет собой продольный разрез показанного двигателя внутреннего сгорания.

Фиг.4 представляет собой вид, показывающий механизм изменения момента открытия или закрытия клапана.

Фиг.5 представляет собой вид, показывающий величины подъема впускного клапана и выпускного клапана.

Фиг.6 представляет собой вид для объяснения механической степени сжатия, фактической степени сжатия и степени расширения.

Фиг.7 представляет собой вид, показывающий взаимосвязь между теоретическим тепловым КПД и степенью расширения.

Фиг.8 представляет собой вид для объяснения обычного цикла и цикла со сверхвысокой степенью расширения.

Фиг.9 представляет собой вид, показывающий изменения механической степени сжатия и т.д. в соответствии с нагрузкой двигателя.

Фиг.10 представляет собой график зависимости давления от объема.

Фиг.11 представляет собой вид, показывающий взаимосвязь между концентрацией спирта и степенью расширения.

Фиг.12 представляет собой вид, показывающий взаимосвязь между концентрацией спирта и фактической степенью сжатия.

Фиг.13 представляет собой вид, показывающий массив данных для момента закрытия IC впускного клапана и т.д.

Фиг.14 представляет собой последовательность действий операционного управления.

Фиг.15 представляет собой общий вид другого примера осуществления двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием.

Фиг.16 представляет собой вид, показывающий изменения механической степени сжатия и т.д. в соответствии с нагрузкой двигателя.

Фиг.17 представляет собой вид, показывающий взаимосвязь между концентрацией спирта и величиной смещения момента открытия выпускного клапана на более ранний срок.

Фиг.18 представляет собой вид, показывающий массив данных для момента открытия EO выпускного клапана.

Фиг.19 представляет собой последовательность действий операционного управления.

Фиг.20 представляет собой последовательность действий операционного управления.

Описание примеров осуществления изобретения

На фиг.1 показан продольный разрез двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием.

На фиг.1 позицией 1 обозначен картер двигателя, позицией 2 - блок цилиндров, позицией 3 - головка блока цилиндров, позицией 4 - поршень, позицией 5 - камера сгорания, позицией 6 - свеча зажигания, расположенная вверху в центре камеры сгорания 5, позицией 7 - впускной клапан, позицией 8 - впускное отверстие, позицией 9 - выпускной клапан и позицией 10 - выпускное отверстие. Каждое впускное отверстие 8 сообщается через впускной патрубок 11 с расширителем 12, причем каждый впускной патрубок 11 оснащен топливной форсункой 13 для впрыскивания топлива в соответствующее впускное отверстие 8. Следует отметить, что каждую топливную форсунку 13 можно расположить у каждой камеры сгорания 5, а не прикреплять к каждому впускному патрубку 11.

Расширитель 12 сообщен через впускной канал 14 с воздушным фильтром 15, причем впускной канал 14 снабжен внутри дроссельной заслонкой 17, которую приводит в движение исполнительный механизм 16, датчиком 18 количества всасываемого воздуха, в котором используется, например, проволока высокого сопротивления. С другой стороны, выпускное отверстие 10 сообщается через выпускную трубу 19 с каталитическим преобразователем 20, в котором установлен, например, катализатор тройного действия, причем выпускная труба 19 снабжена измерителем 21 соотношения воздуха и топлива.

В примере осуществления, показанном на фиг.1, в качестве топлива используется спиртосодержащее топливо. Спиртосодержащее топливо, которое хранится в топливном баке 22, подается в каждую топливную форсунку 13. В этом примере осуществления в соответствии с настоящим изобретением концентрация спирта в используемом топливе изменяется в широком диапазоне от 0% до 85% или около того, поэтому концентрация спирта в топливе, которое нагнетают в топливную форсунку 13, также изменяется в широком диапазоне. Внутри топливного бака 22 закреплен датчик 23 концентрации спирта для определения концентрации спирта в топливе, которое нагнетается в топливную форсунку 13.

С другой стороны, в примере осуществления, показанном на фиг.1, соединительная часть картера 1 двигателя и блока 2 цилиндров снабжена механизмом А изменения степени сжатия, который способен изменять взаимное расположение картера двигателя 1 и блока 2 цилиндров в осевом направлении цилиндров, чтобы изменять объем камеры сгорания 5, когда поршень 4 находится в верхней мертвой точке при сжатии, и дополнительно снабжена механизмом В изменения момента начала фактического действия сжатия, который способен изменять момент начала фактического действия сжатия. Необходимо отметить, что в примере осуществления, показанном на фиг.1, этот механизм В изменения момента начала фактического действия сжатия содержит механизм изменения момента открытия или закрытия клапана, способный регулировать момент закрытия впускного клапана 7.

Электронный блок управления 30 содержит цифровой компьютер, снабженный ПЗУ (постоянным запоминающим устройством) 32, ОЗУ (оперативным запоминающим устройством) 33, центральным процессором ЦП (микропроцессором) 34, входным портом 35 и выходным портом 36, которые соединены друг с другом двунаправленной шиной 31. Выходной сигнал датчика 18 количества всасываемого воздуха и выходные сигналы измерителя 21 соотношения воздуха и топлива и датчика 23 концентрации спирта подаются через соответствующие аналогово-цифровые преобразователи (АЦП) 37 на входной порт 35. Кроме того, педаль 40 акселератора подключена к датчику 41 нагрузки, который генерирует выходное напряжение, пропорциональное величине нажатия L на педаль 40 акселератора. Выходное напряжение датчика 41 нагрузки подается через соответствующий АЦП 37 на входной порт 35. Кроме того, входной порт 35 соединен с датчиком 42 угла поворота коленчатого вала, который генерирует выходной импульс при каждом повороте коленчатого вала, например, на 30°. С другой стороны, выходной порт 36 подключен через схему возбуждения 38 к каждой свече зажигания 6, к каждой топливной форсунке 13, к исполнительному механизму 16 дроссельной заслонки, к механизму А изменения степени сжатия и к механизму В изменения момента открытия или закрытия клапана.

Фиг.2 представляет собой общий вид механизма A изменения степени сжатия в разобранном состоянии, который показан на фиг.1, а фиг.3 представляет собой продольный разрез показанного двигателя внутреннего сгорания. Согласно фиг.2 внизу двух боковых стенок блока цилиндров 2 выполнено множество выступающих частей 50, которые отделены друг от друга на определенное расстояние. Каждая выступающая часть 50 выполнена с отверстием 51 круглого поперечного сечения под кулачок. С другой стороны, верхняя поверхность картера 1 двигателя выполнена с множеством выступающих частей 52, которые отделены друг от друга на некоторое расстояние и которые входят между выступающими частями 50. Эти выступающие части 52 также выполнены с отверстиями 53 круглого поперечного сечения под кулачки.

Как показано на фиг.2, имеется пара распределительных валов 54 и 55. Каждый из распределительных валов 54 и 55 имеет дисковые кулачки 56, закрепленные на нем и способные при вращении входить в отверстия 51 под кулачок в одном положении из двух. Эти дисковые кулачки 56 соосны осям вращения распределительных валов 54 и 55. С другой стороны, между дисковыми кулачками 56, как показано штриховкой на фиг.3, проходят эксцентриковые валы 57, установленные эксцентрично по отношению к осям вращения распределительных валов 54 и 55. Каждый эксцентриковый вал 57 имеет и другие дисковые кулачки 58, эксцентрично присоединенные к нему с возможностью вращения. Как показано на фиг.2, эти дисковые кулачки 58 расположены между дисковыми кулачками 56. При вращении дисковые кулачки 58 входят в соответствующие отверстия 53 под кулачки.

Если дисковые кулачки 56, которые прикреплены к распределительным валам 54 и 55, вращаются в противоположных направлениях, как показано сплошными стрелками на фиг.3(A), из положения, показанного на фиг.3(A), эксцентриковые валы 57 перемещаются к нижней мертвой точке, поэтому дисковые кулачки 58 вращаются в противоположных направлениях от дисковых кулачков 56 в отверстиях 53 под кулачки, как показано пунктирными стрелками на фиг.3(A). Как показано на фиг.3(B), когда эксцентриковые валы 57 перемещаются к нижней мертвой точке, центры дисковых кулачков 58 перемещаются ниже эксцентриковых валов 57.

Как можно понять из сравнения фиг.3(A) и фиг.3(B), относительные положения картера 1 двигателя и блока 2 цилиндров определяются расстоянием между центрами дисковых кулачков 56 и дисковых кулачков 58. Чем больше расстояние между центрами дисковых кулачков 56 и центрами дисковых кулачков 58, тем дальше блок 2 цилиндров от картера 1 двигателя. Если блок 2 цилиндров отделяется от картера 1 двигателя, объем камеры сгорания 5, когда поршень 4 находится в верхней мертвой точке при сжатии, увеличивается, поэтому за счет вращающихся распределительных валов 54 и 55 объем камеры сгорания 5 может быть изменен, когда поршень 4 находится в верхней мертвой точке при сжатии.

Как показано на фиг.2, чтобы распределительные валы 54 и 55 вращались в противоположных направлениях, вал приводного электродвигателя 59 снабжен парой червячных шестерен 61 и 62 с противоположным направлением резьбы. Шестерни 63 и 64, взаимодействующие с червячными шестернями 61 и 62, прикреплены к концам распределительных валов 54 и 55. В этом примере осуществления при приведении в действие приводного электродвигателя 59 можно в широком диапазоне изменять объем камеры сгорания 5, когда поршень 4 находится в верхней мертвой точке при сжатии. Необходимо отметить, что механизм A изменения степени сжатия, показанный на фиг.1-3, приведен лишь в качестве примера. Может использоваться любой тип механизма изменения степени сжатия.

С другой стороны, на фиг.4 показан механизм В изменения момента открытия или закрытия клапана, который присоединен к концу распределительного вала 70 привода впускного клапана 7 на фиг.1. Согласно фиг.4 этот механизм В изменения момента открытия или закрытия клапана снабжен синхронным шкивом 71, который приводится во вращение от коленчатого вала двигателя с помощью зубчатого ремня в направлении стрелки, цилиндрическим корпусом 72, который вращается вместе с синхронным шкивом 71, и валом 73, который способен вращаться относительно цилиндрического корпуса 72 вместе с распределительным валом 70 привода впускного клапана, множеством перемычек 74, которые расположены от внутренней окружности цилиндрического корпуса 72 до наружной окружности вала 73, и лопатками 75, которые расположены между перемычками 74 от наружной окружности вала 73 до внутренней окружности цилиндрического корпуса 72, причем по обеим сторонам лопаток 75 образованы гидравлические камеры 76 для использования при опережении и гидравлические камеры 77 для использования при отставании.

Подача рабочего масла в гидравлические камеры 76 и 77 регулируется регулирующим клапаном 78 подачи рабочего масла. Этот регулирующий клапан 78 подачи рабочего масла снабжен гидравлическими каналами 79 и 80, которые сообщаются с гидравлическими камерами 76 и 77, каналом 82 подачи для рабочего масла, которое подается от гидравлического насоса 81, парой дренажных каналов 83 и 84 и золотниковым клапаном 85 для управления соединением и разъединением каналов 79, 81, 82, 83 и 84.

Для обеспечения опережения фазы кулачков распределительного вала 70 привода впускного клапана (см. фиг.4) золотниковый клапан 85 перемещается вправо, рабочее масло, которое подается по каналу 82 подачи, проходит через гидравлический канал 79 в гидравлические камеры 76 для использования при опережении, а рабочее масло из гидравлических камер 77 для использования при отставании выводится по дренажному каналу 84. При этом вал 73 вращается относительно цилиндрического корпуса 72 в направлении стрелки.

И наоборот, для обеспечения отставания фазы кулачков распределительного вала 70 привода впускного клапана (см. фиг.4) золотниковый клапан 85 перемещается влево, рабочее масло, которое подается по каналу 82 подачи, проходит через гидравлический канал 80 в гидравлические камеры 77 для использования при отставании, а рабочее масло из гидравлических камер 76 для использования при опережении отводится по дренажному каналу 83. При этом вал 73 вращается относительно цилиндрического корпуса 72 в направлении, противоположном стрелке.

Когда вал 73 вращают относительно цилиндрического корпуса 72, то если золотниковый клапан 85 возвращается в нейтральное положение, которое показано на фиг.4, относительное вращение вала 73 прекращается. Вал 73 в это время удерживается в положении относительного вращения. Поэтому можно использовать механизм В изменения момента открытия или закрытия клапана таким образом, чтобы обеспечить опережение или отставание фазы кулачков распределительного вала 70 для приведения в действие впускного клапана точно на желаемую величину.

На фиг.5 сплошной линией показан случай, когда механизм В изменения момента открытия или закрытия клапана используется для максимального опережения фазы кулачков распределительного вала 70 привода впускного клапана, а пунктирной линией показан случай, когда этот механизм используется для максимального отставания фазы кулачков распределительного вала 70 привода впускного клапана. Поэтому момент открытия впускного клапана 7 можно свободно устанавливать между диапазоном, показанным сплошной линией на фиг.5, и диапазоном, показанным на фиг.5 пунктирной линией, а момент закрытия впускного клапана 7 может быть установлен на любой угол поворота коленчатого вала в диапазоне, показанном стрелкой С на фиг.5.

Механизм В изменения момента открытия или закрытия клапана, показанный на фиг.1 и фиг.4, представляет собой один пример. Например, можно использовать механизм изменения момента открытия или закрытия клапана или другие типы механизмов изменения момента открытия или закрытия клапана, позволяющие изменить только момент закрытия впускного клапана при сохранении момента открытия впускного клапана постоянным.

Далее значение терминов, используемых в настоящей заявке, будет объяснено со ссылкой на фиг.6. Необходимо отметить, что на фиг.6(A)-(C) для пояснительных целей показан двигатель с объемом каждой камеры сгорания 50 мл и рабочим объемом цилиндра каждого поршня 500 мл. На этих фиг.6(A)-(C) объем камеры сгорания показан как объем камеры сгорания, когда поршень находится в верхней мертвой точке при сжатии.

Фиг.6(A) объясняет механическую степень сжатия. Механическая степень сжатия представляет собой величину, определяемую механически по рабочему объему цилиндра поршня и объему камеры сгорания во время такта сжатия. Эта механическая степень сжатия выражается как (объем камеры сгорания+рабочий объем цилиндра)/объем камеры сгорания. В примере, показанном на фиг.6(A), эта механическая степень сжатия определяется как (50 мл+500 мл)/50 мл=11.

Фиг.6(B) объясняет фактическую степень сжатия. Эта фактическая степень сжатия представляет собой величину, определяемую по фактическому рабочему объему цилиндра поршня и объему камеры сгорания, с момента, когда действие сжатия фактически началось, до момента, когда поршень достигает верхней мертвой точки сжатия. Фактическая степень сжатия выражается как (объем камеры сгорания+фактический рабочий объем цилиндра)/объем камеры сгорания. То есть, как показано на фиг.6(B), даже если поршень начинает подниматься на такте сжатия, действие сжатия не будет осуществляться, пока впускной клапан открыт. Фактическое действие сжатия начинается после закрытия впускного клапана. Поэтому фактическая степень сжатия выражается так, как указано выше, с использованием фактического рабочего объема цилиндра. В примере, показанном на фиг.6(B), фактическая степень сжатия определяется как (50 мл + 450 мл)/50 мл=10.

Фиг.6(C) объясняет степень расширения. Степень расширения представляет собой величину, определяемую по объему цилиндра поршня и объему камеры сгорания во время такта расширения. Эта степень расширения выражается как (объем камеры сгорания + рабочий объем цилиндра)/объем камеры сгорания. В примере, показанном на фиг.6(C), эта степень расширения определяется как (50 мл + 500 мл)/50 мл=11.

Далее, цикл со сверхвысокой степенью расширения, который используется в настоящем изобретении, будет описан со ссылкой на фиг.7 и 8. Необходимо отметить, что на фиг.7 показана взаимосвязь между теоретическим тепловым КПД и степенью расширения в случае использования бензина в качестве топлива, а на фиг.8 показано сравнение обычного цикла и цикла со сверхвысокой степенью расширения, используемого в настоящем изобретении выборочно в соответствии с нагрузкой.

На фиг.8(A) показан обычный цикл, когда впускной клапан закрывается около нижней мертвой точки, и действие сжатия посредством поршня начинается по существу около нижней мертвой точки при сжатии. В примере, показанном на фиг.8(A), как и в примерах, показанных на фиг.6-(A)-(C), объем камеры сгорания равен 50 мл, а рабочий объем цилиндра - 500 мл. Как будет понятно из фиг.8(A), в обычном цикле механическая степень сжатия равна (50 мл+500 мл)/50 мл=11, фактическая степень сжатия также равна приблизительно 11, степень расширения становится равной (50 мл + 500 мл)/50 мл=11. То есть, в обычном двигателе внутреннего сгорания механическая степень сжатия и фактическая степень сжатия и степень расширения становятся по существу одинаковыми.

Сплошной линией на фиг.7 показано изменение теоретического теплового КПД в том случае, когда фактическая степень сжатия и степень расширения являются по существу одинаковыми, т.е. в обычном цикле. В этом случае понятно, что чем выше степень расширения, т.е. чем выше фактическая степень сжатия, тем выше теоретический тепловой КПД. Поэтому в обычном цикле, чтобы увеличить теоретический тепловой КПД, следует увеличить фактическую степень сжатия. Однако из-за ограничений, связанных с детонацией в тот период времени, когда двигатель работает с высокой нагрузкой, фактическая степень сжатия может быть увеличена только до максимального значения, равного приблизительно 12, соответственно в обычном цикле теоретический тепловой КПД не может быть достаточно высоким.

С другой стороны, в этой ситуации изобретатели провели строгие различия между механической степенью сжатия и фактической степенью сжатия и изучили теоретический тепловой КПД. В результате они обнаружили, что в теоретическом тепловом КПД преобладает степень расширения, а фактическая степень сжатия вообще много не влияет на теоретический тепловой КПД. То есть, если увеличить фактическую степень сжатия, сила взрыва возрастет, но сжатие потребует большой энергии, соответственно даже если увеличить фактическую степень сжатия, теоретический тепловой КПД вообще не увеличится.

Наоборот, если увеличить степень расширения, то чем длительнее будет период, в течение которого действует сила, нажимающая на поршень во время такта расширения, тем продолжительнее будет время, когда поршень создает вращательное усилие на коленчатый вал. Поэтому чем больше степень расширения, тем выше становится теоретический тепловой КПД. Пунктирная линия ε=10 на фиг.7 показывает теоретический тепловой КПД при сохранении фактической степени сжатия на 10 и увеличении степени расширения в этом состоянии. Таким образом, понятно, что величина повышения теоретического теплового КПД при повышении степени расширения в состоянии, когда фактическая степень сжатия поддерживается на низком уровне, и величина повышения теоретического теплового КПД в случае, когда фактическая степень сжатия увеличивается вместе со степенью расширения, как показано сплошной линией на фиг.7, не будут намного отличаться друг от друга.

Если фактическая степень сжатия поддерживается на низком уровне таким образом, детонации не произойдет, поэтому если повысить степень расширения в состоянии, когда фактическая степень сжатия поддерживается на низком уровне, возникновение детонации можно предотвратить и можно значительно увеличить теоретический тепловой КПД. На фиг.8(B) показан пример случая использования механизма A изменения степени сжатия и механизма В изменения момента открытия или закрытия клапана для поддержания фактической степени сжатия на низком уровне при повышении степени расширения.

В примере на фиг.8(B) механизм изменения степени сжатия A используется для уменьшения объема камеры сгорания с 50 мл до 20 мл. С другой стороны, механизм В изменения момента открытия или закрытия клапана используется для замедления времени закрытия впускного клапана до тех пор, пока фактический рабочий объем цилиндра не изменится с 500 мл до 200 мл. В результате в этом примере фактическая степень сжатия становится (20 мл+200 мл)/20 мл=11 и степень расширения становится (20 мл + 500 мл)/20 мл=26. В обычном цикле, показанном на фиг.8(A), как объяснено выше, фактическая степень сжатия приблизительно равна 11, а степень расширения равна 11. По сравнению с этим случаем в случае, показанном на фиг.8(B), понятно, что только степень расширения увеличивается до 26. Именно поэтому такой цикл называется циклом со сверхвысокой степенью расширения.

Вообще говоря, в двигателе внутреннего сгорания, чем меньше нагрузка на двигатель, тем ниже тепловой КПД, поэтому для повышения теплового КПД во время работы транспортного средства, то есть для повышения топливной экономичности, становится необходимым повышение теплового КПД во время работы двигателя с низкой нагрузкой. С другой стороны, в цикле со сверхвысокой степенью расширения, показанном на фиг.8(B), фактический рабочий объем цилиндра поршня во время такта сжатия становится меньше, поэтому количество всасываемого воздуха, который может поступать в камеру сгорания 5, становится меньше, следовательно, цикл со сверхвысокой степенью расширения может использоваться только тогда, когда нагрузка на двигатель является относительно низкой. Поэтому в настоящем изобретении во время работы двигателя с низкой нагрузкой используется цикл со сверхвысокой степенью расширения, показанный на фиг.8(B), а во время работы двигателя с высокой нагрузкой используется обычный цикл, показанный на фиг.8(A).

Далее будет объяснено управление работой в целом со ссылкой на фиг.9.

На фиг.9 показаны изменения количества всасываемого воздуха, механической степени сжатия, степени расширения, давления в конце расширения, фактической степени сжатия, момента закрытия впускного клапана 7 и степени открытия дроссельной заслонки 17 в зависимости от нагрузки двигателя при определенной частоте вращения двигателя. Необходимо отметить, что на фиг.9 пунктирными линиями показан случай использования бензина в качестве топлива, а сплошными линиями показан случай использования спиртосодержащего топлива с определенной концентрацией спирта в качестве топлива. Кроме того, в этом примере осуществления настоящего изобретения обычно среднее соотношение воздуха и топлива в камере сгорания 5 регулируется с использованием обратной связи по стехиометрическому отношению воздуха и топлива на основании выходного сигнала измерителя 21 соотношения воздуха и топлива, так что катализатор тройного действия в каталитическом преобразователе 20 может одновременно уменьшать количество несгоревших углеводородов, CO, и NOx в выхлопном газе.

Во-первых, если обратиться к объяснению случая, показанного пунктирными линиями на фиг.9, то есть случая использования бензина в качестве топлива во время работы двигателя при высокой нагрузке, как объяснено выше, выполняется обычный цикл, который показан на фиг.8(A). Таким образом, в этот момент, как показано на фиг.9, механическая степень сжатия снижается, и поэтому степень расширения является низкой. Как показано на фиг.9 пунктирными линиями, момент закрытия впускного клапана 7 смещен на более ранний, как показано сплошной линией на фиг.5. Кроме того, в этот момент количество всасываемого воздуха велико. При этом степень открытия дроссельной заслонки 17 поддерживается полностью открытой или по существу полностью открытой.

С другой стороны, как показано на фиг.9 пунктирными линиями, если нагрузка на двигатель становится ниже, то момент закрытия впускного клапана 7 отстает вместе с нею, чтобы уменьшить количество всасываемого воздуха. Кроме того, в это время, как показано на фиг.9, механическая степень сжатия увеличивается по мере уменьшения нагрузки на двигатель, так что фактическая степень сжатия поддерживается практически постоянной, поэтому степень расширения также увеличивается по мере того как нагрузка на двигатель становится меньше. Необходимо отметить, что также при этом дроссельная заслонка 17 поддерживается в полностью открытом или в почти полностью открытом состоянии, поэтому количество всасываемого воздуха, который подается в камеру сгорания 5, регулируется безотносительно к дроссельной заслонке 17 путем изменения момента времени закрытия впускного клапана 7.

Когда нагрузка на двигатель снижается, и двигатель переходит из состояния с высокой нагрузкой в состояние с низкой нагрузкой, механическую степень сжатия увеличивают наряду с уменьшением количества всасываемого воздуха при практически постоянной фактической степени сжатия. То есть объем камеры сгорания 5, когда поршень 4 достигает верхней мертвой точки при сжатии, уменьшается пропорционально уменьшению количества всасываемого воздуха. Поэтому объем камеры сгорания 5, когда поршень 4 достигает верхней мертвой точки при сжатии, изменяется пропорционально количеству всасываемого воздуха. Необходимо отметить, что при этом соотношение воздуха и топлива в камере сгорания 5 становится равным стехиометрическому отношению воздуха и топлива, поэтому объем камеры сгорания 5, когда поршень 4 достигает верхней мертвой точки при сжатии, изменяется пропорционально количеству топлива.

Если нагрузка на двигатель становится еще ниже, механическая степень сжатия еще больше увеличивается. Если нагрузка на двигатель снижается до определенной нагрузки L средней части диапазона нагрузки, механическая степень сжатия достигает предельной механической степени сжатия, которая представляет собой конструктивный предел для камеры сгорания 5. Если механическая степень сжатия достигает предельной механической степени сжатия в диапазоне, где нагрузка ниже нагрузки L на двигатель, когда механическая степень сжатия достигает предельного значения, механическая степень сжатия удерживается при предельном значении. Поэтому во время работы двигателя со средней нагрузкой и во время работы двигателя с низкой нагрузкой, т.е. со стороны работы двигателя с низкой нагрузкой механическая степень сжатия становится максимальной и степень расширения также становится максимальной. Иными словами, со стороны работы двигателя с низкой нагрузкой механическая степень сжатия делают максимальной, так что получают максимальная степень расширения.

С другой стороны, в примере, показанном на фиг.9, видно, что если нагрузка на двигатель падает до нагрузки L, момент закрытия впускного клапана 7 становится предельным моментом закрытия, при котором количество всасываемого воздуха, который подается в камеру сгорания 5, может регулироваться. Если момент закрытия впускного клапана 7 достигает предельного момента закрытия в диапазоне нагрузки ниже, чем нагрузка L на двигатель, когда момент закрытия впускного клапана 7 достигает предельного значения, то момент закрытия впускного клапана 7 удерживается при предельном значении. Если нагрузка на двигатель становится меньше или равной нагрузке L, механическая степень сжатия и момент закрытия впускного клапана 7 удерживаются постоянными таким образом, чтобы фактическая степень сжатия поддерживалась постоянной.

Если момент закрытия впускного клапана 7 удерживается при его предельном значении, то изменение момента закрытия впускного клапана 7 не сможет дольше использоваться для регулирования количества всасываемого воздуха. В примере осуществления, который показан на фиг.9, в это время в диапазоне, где нагрузка меньше нагрузки L на двигатель, когда момент закрытия впускного клапана 7 достигает предельного значения, дроссельная заслонка 17 используется для регулирования количества всасываемого воздуха, который подается в камеру сгорания 5. Чем меньше становится нагрузка на двигатель, тем меньше будет степень открытия дроссельной заслонки 17.

Кроме того, если нагрузка на двигатель падает, давление при сгорании также падает, поэтому давление в конце расширения также падает. Поэтому, как показано на фиг.9 пунктирной линией, наряду со снижением нагрузки на двигатель также снижается давление в конце расширения. В этом случае давление в конце расширения снижается больше всего тогда, когда нагрузка на двигатель снижается больше всего, но, как будет понятно из фиг.9, даже тогда, когда давление в конце расширения снижается больше всего, оно не станет ниже атмосферного давления.

С другой стороны, как показано на фиг.9 штрихпунктирной линией, при смещении момента закрытия впускного клапана 7 на более ранний наряду со снижением нагрузки на двигатель сохраняется возможность регулирования количества всасываемого воздуха независимо от дроссельной заслонки 17. Поэтому, если вышесказанное охватывает как случай, показанный пунктирной линией, так и случай, показанный штрихпунктирной линией на фиг.9, в примере, показанном на фиг.9, момент закрытия впускного клапана 7 по мере того, как нагрузка на двигатель становится меньше, смещается в направлении от нижней мертвой точки (НМТ) при всасывании до предельного момента закрытия L, при котором количество всасываемого воздуха, которое подается в камеру сгорания, может регулироваться. Таким образом, количество всасываемого воздуха также можно регулировать путем изменения момента закрытия впускного клапана 7, как показано на фиг.9 пунктирной линией, и можно регулировать путем его изменения, как показано штрихпунктирной линией. Но ниже в качестве примера будет объяснен случай изменения момента закрытия впускного клапана 7, как показано на фиг.9 пунктирной линией.

В этом отношении, как объяснялось ранее, в цикле со сверхвысокой степенью расширения, показанном на фиг.8(B), степень расширения сделана равной 26. Чем выше эта степень расширения, тем лучше, но, как будет понятно из фиг.7, даже, с учетом практического использования нижнего предела фактической степени сжатия ε=5, если степень расширения будет равна 20 и более, то может быть получен достаточно высокий теоретический тепловой КПД. Таким образом, в настоящем изобретении механизм А изменения степени сжатия выполнен так, что степень расширения становится равной 20 или более.

Фиг.10 представляет собой график зависимости давления Р от объема V, который показывает в логарифмическом виде как объем V камеры сгорания 5, так и давление Р в камере сгорания 5. На фиг.10 сплошной линией показана взаимосвязь между объемом V и давлением Р, когда двигатель работает с низкой нагрузкой, в случае использования бензина в качестве топлива. Из показанного на фиг.10 сплошной линией понятно, что когда в качестве топлива используется бензин, даже при работе двигателя с низкой нагрузкой, давление в конце расширения будет равно атмосферному или превышать его. В этом отношении при использовании спиртосодержащего топлива в качестве топлива, как в настоящем изобретении, иногда давление в конце расширения становится равным атмосферному или ниже его.

То есть при сжигании топлива типа спирта, содержащего кислород, по сравнению с обычным случаем сжигания бензина, образуется большое количество воды с большой удельной теплоемкостью. В результате температура горения снижается, и давление сгорания тоже снижается. Если давление сгорания снижается, то снижается давление в конце расширения, и в результате, как показано на фиг.10 пунктирной линией, иногда давление расширения в конце расширения становится ниже атмосферного давления, то есть, иногда происходит перерасширение. Однако если такое перерасширение происходит, тепловой КПД значительно падает, поэтому необходимо предотвратить такое перерасширение.

В этом отношении при использовании спиртосодержащего топлива, в качестве вышеуказанного топлива, чем выше концентрация спирта в топливе, тем больше снижается давление сгорания и тем больше снижается давление в конце расширения. С другой стороны, давление в конце расширения увеличивается при снижении степени расширения. Поэтому для предотвращения перерасширения достаточно, чтобы степень расширения снижалась при повышении концентрации спирта в топливе. Поэтому в настоящем изобретении, когда концентрация спирта в топливе высокая, степень расширения при работе двигателя с низкой нагрузкой снижают по сравнению со случаем, когда концентрация спирта в топливе низкая.

Необходимо отметить, что в этом примере осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.11, степень расширения повышают по мере того, как повышается концентрация спирта в топливе. Кроме того, чем выше становится концентрация спирта в топливе, тем труднее возникает детонация, поэтому можно повысить фактическую степень сжатия при повышении концентрации спирта в топливе. Поэтому в настоящем изобретении, когда концентрация спирта в топливе высокая, фактическую степень сжатия делают более высокой по сравнению с тем, когда концентрация спирта в топливе низкая. В этом случае в примере осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.12, чем выше концентрация спирта в топливе, тем выше фактическая степень сжатия.

Таким образом, существуют два способа снижения степени расширения: способ уменьшения механической степени сжатия и способ смещения момента открытия выпускного клапана 9 на более ранний. Сплошными линиями на фиг.9 показаны изменения механической степени сжатия и т.д. в случае уменьшения механической степени сжатия, чтобы тем самым уменьшить степень расширения, когда двигатель работает с низкой нагрузкой. Необходимо отметить, что сплошной линией на фиг.9 показан случай, когда в качестве топлива используется топливо, которое содержит спирт в определенной концентрации, и когда фактическая степень сжатия увеличивается без всяких исключений, независимо от нагрузки на двигатель.

Согласно фиг.9, как показано сплошной линией, во время работы двигателя с высокой нагрузкой, механическую степень сжатия делают выше точно на ту величину, на которую делают выше фактическую степень сжатия. Следовательно, при этом степень расширения также становится выше, чем в случае, который показан пунктирными линиями, то есть, в случае использования бензина. С другой стороны, при этом давление в конце расширения становится ниже по сравнению со случаем использования бензина. Кроме того, при этом дроссельная заслонка 17 поддерживается в полностью открытом или в почти полностью открытом состоянии.

Если, как показано на фиг.9 сплошной линией, нагрузка на двигатель становится ниже, то момент закрытия впускного клапана 7 отстает, чтобы уменьшить количество всасываемого воздуха. Кроме того, при этом механическую степень сжатия увеличивают по мере того, как нагрузка на двигатель становится ниже, так что фактическая степень сжатия удерживается практически постоянной, поэтому степень расширения также увеличивается по мере того, как нагрузка на двигатель становится ниже. Необходимо отметить, что при этом также дроссельная заслонка 17 удерживается в полностью открытом или в почти полностью открытом состоянии, поэтому количество всасываемого воздуха, который подается в камеру сгорания 5, регулируется независимо от дроссельной заслонки 17 путем изменения момента закрытия впускного клапана 7. Также при этом давление в конце расширения постепенно снижается.

Далее, если нагрузка на двигатель становится еще ниже, механическую степень сжатия увеличивают еще. Если нагрузка на двигатель снижается до нагрузки L1 (>L), механическая степень сжатия достигает своего максимального значения. С другой стороны, в примере на фиг.9 показано, что если нагрузка на двигатель снижается до L1, момент закрытия впускного клапана 7 становит предельным моментом закрытия, при котором количество всасываемого воздуха, который подается в камеру сгорания 5, может регулироваться. Если момент закрытия впускного клапана 7 достигает предельного значения, то изменение момента закрытия впускного клапана 7 не может дольше использоваться для регулирования количества всасываемого воздуха, поэтому в это время дроссельная заслонка 17 используется для регулирования количества всасываемого воздуха, который втекает в камеру сгорания 5. Если нагрузка на двигатель становится ниже чем L1, то чем ниже становится нагрузка на двигатель, тем меньше будет степень открытия дроссельной заслонки 17.

С другой стороны, в примере на фиг.9, как показано сплошной линией, если нагрузка на двигатель снижается до L2 (<L), то давление в конце расширения снижают до атмосферного давления. Таким образом, во время работы двигателя с низкой нагрузкой, когда нагрузка ниже нагрузки L2 и когда давление в конце расширения становится равным атмосферному, степень расширения уменьшают путем уменьшения механической степени сжатия. Как можно понять из фиг.9, во время работы двигателя с низкой нагрузкой, если степень расширения удерживается постоянной, давление в конце расширения, по мере снижения нагрузки на двигатель, будет быстро снижаться до величины, меньшей атмосферного давления. Чтобы предотвратить падение давления в конце расширения ниже атмосферного в это время, необходимо уменьшать степень расширения, когда нагрузка на двигатель уменьшается.

Поэтому в настоящем изобретении во время работы двигателя с низкой нагрузкой величину снижения степени расширения делают больше при низкой нагрузке двигателя по сравнению со случаем высокой нагрузки. Необходимо отметить, что в таком случае, в примере, показанном на фиг.9, по мере того как нагрузка на двигатель становится ниже, механическую степень сжатия уменьшают и вместе с этим уменьшают степень расширения. С другой стороны, в примере, показанном на фиг.9, при работе двигателя с низкой нагрузкой, когда нагрузки будет меньше L2, для поддержания постоянной фактической степени сжатия момент закрытия впускного клапана 7 смещают на более ранний по мере того, как снижают механическую степень сжатия. При этом степень открытия дроссельной заслонки 17 уменьшают по сравнению со случаем использования бензина, так что количество всасываемого воздуха становится равным тому количеству, которое соответствует нагрузке.

В примере осуществления настоящего изобретения момент закрытия впускного клапана 7, механическая степень сжатия и степень открытия дроссельной заслонки 17 становятся функциями концентрации спирта в топливе в дополнение к нагрузке на двигатель и частоте его вращения. В этом примере осуществления настоящего изобретения множество массивов данных для момента закрытия IC впускного клапана 7, таких, как показаны на фиг.13(A), предварительно запоминаются в ПЗУ 32 для различных концентраций спирта как функции нагрузки L на двигатель и числа оборотов N двигателя, множество массивов данных для механической степени сжатия CR, таких, как показаны на фиг.13(B), предварительно запоминаются в ПЗУ 32 для различных концентраций спирта как функции нагрузки L на двигатель и числа оборотов N двигателя и множество массивов данных для степени открытия 9 дроссельной заслонки 17, таких, как показаны на фиг.13(C), предварительно запоминаются в ПЗУ 32 для различных концентраций спирта как функции нагрузки L на двигатель и числа оборотов N двигателя.

На фиг.14 показана процедура операционного управления. Согласно фиг.14 сначала на шаге 100 используется датчик 23 концентрации спирта для определения концентрации спирта в топливе, которое подается в камеру сгорания 5. Далее на шаге 101 по массиву данных, показанному на фиг.13(A), в соответствии с определенной концентрацией спирта вычисляется момент закрытия IC впускного клапана 7, далее на шаге 102 по массиву данных, показанному на фиг.13(B), в соответствии с определенной концентрацией спирта вычисляется механическая степень сжатия CR, далее на шаге 103 по массиву данных, показанному на фиг.13(C), в соответствии с определенной концентрацией спирта вычисляется степень открытия дроссельной заслонки 17. Далее на шаге 104 осуществляется управление механизмом A изменения степени сжатия так, что механическая степень сжатия становится механической степенью сжатия CR, управление механизмом В изменения момента открытия или закрытия клапана осуществляется так, что момент закрытия впускного клапана 7 становится моментом закрытия IC, а управление дроссельной заслонкой 17 осуществляется так, что степень открытия дроссельной заслонки 17 становится равной степени открытия θ.

На фиг.15 показан другой пример осуществления. В этом примере осуществления с целью управления моментом открытия выпускного клапана 9 для распределительного вала 90, который приводит в движение выпускной клапан 9, предусмотрен механизм B' изменения момента открытия или закрытия клапана, конструкция которого подобна конструкции механизма В изменения момента открытия или закрытия клапана. В этом примере осуществления степень расширения при работе двигателя с низкой нагрузкой уменьшают за счет более раннего момента открытия выпускного клапана 9 с помощью механизма B' изменения момента открытия или закрытия клапана.

Пунктирными линиями на фиг.16, как и на фиг.9, показано, когда в качестве топлива используется бензин, а сплошными линиями на фиг.16 показан случай использования спиртосодержащего топлива с определенной концентрацией спирта в качестве топлива. Как показано сплошной линией на фиг.16, применительно к этому примеру осуществления в области работы двигателя с низкой нагрузкой, когда нагрузка ниже нагрузки L2, при которой давление в конце расширения становится равным атмосферному, момент открытия выпускного клапана 9 устанавливается более ранним по сравнению с тем, когда используется бензин, то есть со случаем, показанным пунктирными линиями. Если момент открытия выпускного клапана 9 устанавливается более ранним, степень расширения будет уменьшаться.

В этом случае в примере осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг.17, чем выше концентрация спирта в топливе, тем более ранний момент открытия выпускного клапана 9 устанавливается. Кроме того, как можно понять по сплошным линиям на фиг.16, при работе двигателя с низкой нагрузкой, чем больше снижается нагрузка на двигатель, тем более ранний момент открытия выпускного клапана 9 устанавливается, поэтому, чем больше снижается нагрузка на двигатель, тем больше уменьшается степень расширения. Необходимо отметить, что в этом примере осуществления во время работы двигателя с низкой нагрузкой механическая степень сжатия поддерживается на максимальном значении, а момент закрытия впускного клапана 7 поддерживается на предельных значениях.

Также в этом примере осуществления момент закрытия впускного клапана 7, механическая степень сжатия и степень открытия дроссельной заслонки 17 становятся функциями концентрации спирта в топливе в дополнение к нагрузке на двигатель и частоте его вращения. Эти параметры: момент закрытия впускного клапана 7, механическая степень сжатия и степень открытия дроссельной заслонки 17, - предварительно запоминают для различных концентраций спирта в виде массивов данных, как показано на фиг.13(A)-(C).

Кроме того, в этом примере осуществления момент открытия выпускного клапана 9 также становится функцией концентрации спирта в топливе в дополнение к нагрузке на двигатель и частоте вращения двигателя. Поэтому в данном примере осуществления множество массивов данных для момента открытия EO выпускного клапана 9, как показано на фиг.18, предварительно запоминаются в ПЗУ 32 для различных концентраций спирта как функции нагрузки на двигатель L и числа оборотов двигателя N.

На фиг.19 показана процедура операционного управления. Согласно фиг.19 сначала на шаге 200 используется датчик 23 концентрации спирта для определения концентрации спирта в топливе, которое подается в камеру сгорания 5. Далее на шаге 201 по массиву данных, показанному на фиг.13(A), в соответствии с определенной концентрацией спирта вычисляется момент закрытия IC впускного клапана 7, далее на шаге 202 по массиву данных, показанному на фиг.13(B), в соответствии с определенной концентрацией спирта вычисляется механическая степень сжатия CR, далее на шаге 203 по массиву данных, показанному на фиг.13(C), в соответствии с определенной концентрацией спирта вычисляется степень открытия дроссельной заслонки 17.

Далее на шаге 204 по массиву данных, показанному на фиг.18, в соответствии с определенной концентрацией спирта вычисляется момент открытия выпускного клапана 9. Далее на шаге 205 осуществляется управление механизмом A изменения степени сжатия так, что механическая степень сжатия становится механической степенью сжатия CR, управление механизмом В изменения момента открытия или закрытия клапана осуществляется так, что момент закрытия впускного клапана 7 становится моментом закрытия IC, а управление дроссельной заслонкой 17 осуществляется так, что степень открытия дроссельной заслонки 17 становится равной степени открытия θ, и управление механизмом В' изменения момента открытия или закрытия клапана осуществляется так, что момент открытия выпускного клапана 9 становится моментом EO.

На фиг.20 показан еще один пример осуществления. В этом примере обычно степень расширения в время работы двигателя с низкой нагрузкой понижается за счет более раннего момента открытия выпускного клапана 9. При наличии запроса на уменьшение механической степени сжатия степень расширения во время работы двигателя с низкой нагрузкой уменьшается за счет уменьшения механической степени сжатия.

То есть, как можно понять из сравнения фиг.9 и фиг.16, степень открытия дроссельной заслонки 17 во время работы двигателя с низкой нагрузкой делают меньше в случае, показанном на фиг.9, по сравнению со случаем, показанным на фиг.16, поэтому насосная потеря в случае, показанном на фиг.9, становится больше по сравнению со случаем, показанным на фиг.16. Поэтому, если учитывать тепловой КПД, как показано на фиг.16, то предпочтительно уменьшить степень расширения за счет более раннего момента открытия ЕО выпускного клапана 9. Поэтому в данном примере обычно снижают степень расширения за счет более раннего момента открытия EO выпускного клапана 9.

Однако иногда бывает запрос на уменьшение механической степени сжатия. То есть, когда механическая степень сжатия может быть изменена, то чем выше становится механическая степень сжатия, тем более плоской становится камера сгорания 5. В результате, чем выше механическая степень сжатия, тем труднее воспламенить топливо, находящееся в периферических частях камеры сгорания 5, и, следовательно, тем легче образуются несгоревшие углеводороды. Поэтому, например, в это время, когда желательно снизить количество получаемых несгоревших углеводородов, предпочтительно снизить механическую степень сжатия. В таком случае выдается запрос на уменьшение механической степени сжатия.

В качестве примера для случая, когда выдается запрос на снижение механической степени сжатия таким образом, можно упомянуть время запуска двигателя или время работы двигателя при его прогреве. То есть во время запуска двигателя и во время работы двигателя при его прогреве катализатор 20 не активирован, и если несгоревшие углеводороды попадают в это время в катализатор 20, они пройдут через катализатор 20 без нейтрализации. Поэтому во время запуска двигателя или во время работы двигателя при его прогреве предпочтительно, чтобы количество несгоревших углеводородов в выхлопе камеры сгорания 5 было снижено. Поэтому в данном примере во время запуска двигателя или во время работы двигателя при его прогреве выдается запрос на уменьшение механической степени сжатия. В этом примере осуществления, когда выдается запрос на уменьшение механической степени сжатия таким образом, эту механическую степень сжатия уменьшают, чтобы тем самым понизить степень расширения.

Согласно процедуре операционного управления, показанной на фиг.20, сначала на шаге 300 используется датчик 23 концентрации спирта для определения концентрации спирта в топливе, которое подается в камеру сгорания 5. Далее на шаге 301 определяется, выдан ли запрос на снижение механической степени сжатия. Если запрос на снижение механической степени сжатия не был выдан, то процедура переходит к шагу 302, на котором механической степенью сжатия и т.д. управляют, как показано сплошными линиями на фиг 16.

То есть, на шаге 302 по массиву данных, показанному на фиг.13(A), в соответствии с определенной концентрацией спирта вычисляется момент закрытия IC впускного клапана 7, далее на шаге 303 по массиву данных, показанному на фиг.13(B), в соответствии с определенной концентрацией спирта вычисляется механическая степень сжатия CR, далее на шаге 304 по массиву данных, показанному на фиг.13(C), в соответствии с определенной концентрацией спирта вычисляется степень открытия дроссельной заслонки 17. Далее на шаге 305 по массиву данных, показанному на фиг.18, в соответствии с определенной концентрацией спирта вычисляется момент открытия EO выпускного клапана 9.

Далее на шаге 306 осуществляется управление механизмом A изменения степени сжатия так, что механическая степень сжатия становится механической степенью сжатия CR, управление механизмом В изменения момента открытия или закрытия клапана осуществляется так, что момент закрытия впускного клапана 7 становится моментом закрытия IC, а управление дроссельной заслонкой 17 осуществляется так, что степень открытия дроссельной заслонки 17 становится равной степени открытия 9, и управление механизмом B' изменения момента открытия или закрытия клапана осуществляется так, что момент открытия выпускного клапана 9 становится моментом EO.

С другой стороны, если на шаге 301 определено, что запрос на снижение степени механического сжатия был выдан, процедура переходит к шагу 307, на котором, как показано сплошной линией на фиг.9, осуществляется управление механической степенью сжатия и т.д.

То есть, на шаге 307 по массиву данных, показанному на фиг.13(A), в соответствии с определенной концентрацией спирта вычисляется момент закрытия IC впускного клапана 7, далее на шаге 308 по массиву данных, показанному на фиг.13(B), в соответствии с определенной концентрацией спирта вычисляется механическая степень сжатия CR, далее на шаге 309 по массиву данных, показанному на фиг.13(C), в соответствии с определенной концентрацией спирта вычисляется степень открытия дроссельной заслонки 17. Далее на шаге 310 момент открытия EO выпускного клапана 9 фиксируется при начальном моменте времени, затем процедура переходит к шагу 306. В это время на шаге 306 осуществляется управление механизмом А изменения степени сжатия так, что механическая степень сжатия становится механической степенью сжатия CR, управление механизмом В изменения момента открытия или закрытия клапана осуществляется так, что момент закрытия впускного клапана 7 становится моментом закрытия IC, а управление дроссельной заслонкой 17 осуществляется так, что степень открытия дроссельной заслонки 17 становится равной степени открытия 0.

Перечень позиций:

1. Картер двигателя

2. Блок цилиндров

3. Головка блока цилиндров

4. Поршень

5. Камера сгорания

7. Впускной клапан

23. Измеритель концентрации спирта

70. Распределительный вал для приведения в действие впускного клапана

A. Механизм изменения степени сжатия

B. Механизм изменения момента открытия или закрытия клапана.

1. Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, содержащий механизм изменения степени сжатия, способный изменять механическую степень сжатия, и механизм изменения момента открытия или закрытия клапана, способный регулировать момент закрытия впускного клапана, при этом степень расширения во время работы двигателя с низкой нагрузкой повышается по сравнению со временем работы двигателя с высокой нагрузкой, причем в качестве топлива используется спиртосодержащее топливо, а степень расширения во время работы двигателя с низкой нагрузкой снижается, когда концентрация спирта в топливе является высокой, по сравнению с тем, когда концентрация спирта в топливе является низкой.

2. Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием по п.1, в котором фактическая степень сжатия повышается, когда концентрация спирта в топливе является высокой, по сравнению с тем, когда концентрация спирта в топливе является низкой.

3. Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием по п.1 или 2, в котором, когда степень расширения во время работы двигателя при низкой нагрузке снижается, величина снижения степени расширения увеличивается со стороны низкой нагрузки на двигатель по сравнению со стороной высокой нагрузки на двигатель.

4. Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием по п.1 или 2, в котором во время работы при низкой нагрузке степень расширения снижается посредством уменьшения механической степени сжатия.

5. Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием по п.1 или 2, в котором во время работы при низкой нагрузке степень расширения снижается за счет более раннего момента открытия выпускного клапана.

6. Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием по п.1 или 2, в котором во время работы двигателя с низкой нагрузкой степень расширения нормально снижается за счет более раннего момента открытия выпускного клапана, а при наличии запроса на уменьшение механической степени сжатия степень расширения во время работы двигателя с низкой нагрузкой снижается за счет уменьшения механической степени сжатия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано в автотранспортном средстве. Техническим результатом является обеспечение запуска двигателя на морозе.

Изобретение может быть использовано для модернизации стареющего парка автомобильного транспорта. Система управления двухтопливным двигателем внутреннего сгорания (ДВС) содержит систему зажигания с высоковольтным N-канальным распределителем, где N - число цилиндров ДВС, системы питания жидким топливом (СПЖТ) и системы питания газовым топливом (СПГТ).

Изобретение относится к устройству и способу для двигателя внутреннего сгорания с прямым впрыском и, в частности, к переключению между двумя видами топлива. Изобретение позволяет создать устройство и способ, в которых можно использовать два вида топлива, которые могут надежно работать, в частности обеспечивать и/или улучшать переключение между двумя видами топлива.

Комплект клапанов газовых форсунок для впрыска газа в двигателе внутреннего сгорания, в котором один клапан газовой форсунки имеет внешний нагревательный элемент, а один другой клапан газовой форсунки не имеет внешнего нагревательного элемента.

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. .

Изобретение относится к системам питания преимущественно автотракторных дизелей, работающих на двух жидких топливах. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к системам ввода топлива двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к системам ввода топлива двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием содержит механизм изменения степени сжатия, способный изменять механическую степень сжатия, и механизм изменения момента открытия или закрытия клапана, способный регулировать момент закрытия впускного клапана.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания с зажиганием искрового типа снабжен механизмом регулирования фаз газораспределения, выполненным с возможностью изменять момент закрытия впускного клапана после нижней мертвой точки впуска, и EGR-механизмом, заставляющим часть отработавшего газа протекать обратно в камеру сгорания в качестве EGR-газа.

Изобретение относится к системе управления двигателем, преимущественно для гибридных транспортных средств. .

Изобретение относится к устройствам управления двигателя внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с искровым зажиганием. .

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с искровым зажиганием. .

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с искровым зажиганием. .

Изобретение относится к системе управления двигателем. .

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием содержит механизм изменения степени сжатия, способный изменять механическую степень сжатия, и механизм изменения момента открытия или закрытия клапана, способный регулировать момент закрытия впускного клапана.
Наверх