火花點火式發(fā)動機(jī)的催化劑早期暖機(jī)控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及火花點火式發(fā)動機(jī)的催化劑早期暖機(jī)控制裝置，屬于內(nèi)然機(jī)的排放對策的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]自以往，在火花點火式發(fā)動機(jī)中，為了使設(shè)置在排氣通道中的催化劑裝置實現(xiàn)早期活性化，有時會采用稱作AWS(Accelerated Warm-up System(早期暖機(jī)系統(tǒng)))的技術(shù)。該AWS為如下的技術(shù):在例如發(fā)動機(jī)的冷機(jī)啟動的緊后等，在所述催化劑裝置處于未活性狀態(tài)時，使吸入空氣量相對于在相同運轉(zhuǎn)狀態(tài)(例如怠速運轉(zhuǎn))下該催化劑裝置處于活性狀態(tài)時的吸入空氣量增量，而且使點火時期延遲至超越壓縮上止點，從而使混合氣遲燃于膨脹行程中，由此提高排氣溫度進(jìn)而增大排氣熱量，促進(jìn)所述催化劑裝置的暖機(jī)(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本專利公開公報特開2007-321590號
[0006]在AWS的執(zhí)行中，由于點火時期被延遲至超越壓縮上止點，因此混合氣在膨脹行程中燃燒，氣缸內(nèi)壓力或每一曲柄角單位的熱產(chǎn)生量亦即熱產(chǎn)生率(dQ/d0)在膨脹行程的后半部分上升。由于該時期與用于開閉排氣道的排氣門的開始開閥的時期重疊，因此，在排氣門開閥時，從氣缸流出到排氣道的掃氣能(blowdown energy)提高。其結(jié)果，存在如下問題:排氣通道內(nèi)的排氣脈動的振幅增大，排氣系統(tǒng)的放射音增大，排氣噪音變大。
[0007]為了應(yīng)對這樣的問題，可考慮減少吸入空氣量，降低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。但這樣做，會導(dǎo)致排氣熱量減少，催化劑裝置的早期活性化效果下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種火花點火式發(fā)動機(jī)的催化劑早期暖機(jī)控制裝置，在AWS的執(zhí)行中能夠維持催化劑裝置的早期活性化效果且能夠抑制排氣噪音。
[0009]作為解決上述問題的一技術(shù)方案，本發(fā)明是一種火花點火式發(fā)動機(jī)的催化劑早期暖機(jī)控制裝置，在設(shè)置在排氣通道的催化劑裝置處于未活性狀態(tài)時，使吸入空氣量相對于在相同運轉(zhuǎn)狀態(tài)下該催化劑裝置處于活性狀態(tài)時的吸入空氣量增量，而且使點火時期延遲至超越壓縮上止點，該控制裝置包括:點火時期設(shè)定裝置，以成為發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)阻力的外部負(fù)荷越低則相對于壓縮上止點的延遲量越大的方式設(shè)定點火時期；排氣開閥時期設(shè)定裝置，設(shè)定排氣門的開閥開始時期，以便在所述外部負(fù)荷低于指定的基準(zhǔn)負(fù)荷時，在基于在所述點火時期設(shè)定裝置所設(shè)定的點火時期被點火的混合氣在膨脹行程中燃燒而產(chǎn)生的假定排氣門維持在閉閥狀態(tài)時的氣缸內(nèi)壓力達(dá)到高峰前，使排氣門開始開閥。
[0010]作為解決上述問題的另一技術(shù)方案，本發(fā)明是一種火花點火式發(fā)動機(jī)的催化劑早期暖機(jī)控制裝置，在設(shè)置在排氣通道的催化劑裝置處于未活性狀態(tài)時，使吸入空氣量相對于在相同運轉(zhuǎn)狀態(tài)下該催化劑裝置處于活性狀態(tài)時的吸入空氣量增量，而且使點火時期延遲至超越壓縮上止點，該控制裝置包括:點火時期設(shè)定裝置，以成為發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)阻力的外部負(fù)荷越低則相對于壓縮上止點的延遲量越大的方式設(shè)定點火時期；排氣開閥時期設(shè)定裝置，設(shè)定排氣門的開閥開始時期，以便在所述外部負(fù)荷低于指定的基準(zhǔn)負(fù)荷時，在基于在所述點火時期設(shè)定裝置所設(shè)定的點火時期被點火的混合氣在膨脹行程中燃燒而產(chǎn)生的每一單位曲柄角的熱產(chǎn)生量亦即熱產(chǎn)生率達(dá)到高峰前，使排氣門開始開閥。
[0011]本發(fā)明的上述目的、特征及其他的目的、特征以及優(yōu)點，基于以下的詳細(xì)記載和附圖圖不得以明了。
【附圖說明】
[0012]圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式所涉及的火花點火式發(fā)動機(jī)的簡略結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖2是表示多孔型噴射器、活塞、以及火花塞的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0014]圖3的(a)是活塞頂面的俯視圖，(b)是活塞的A-A線向視剖面圖。
[0015]圖4是表示壓縮行程中的燃料噴射狀態(tài)的側(cè)視圖。
[0016]圖5的(a)是用于說明燃料噴射緊后的燃燒室內(nèi)的情況的模式圖，(b)是用于說明之后的情況的模式圖。
[0017]圖6是表示所述發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)的排氣上游部的俯視圖。
[0018]圖7是所述排氣上游部的放大俯視圖。
[0019]圖8是所述發(fā)動機(jī)的控制系統(tǒng)圖。
[0020]圖9是AWS執(zhí)行中的燃料噴射時期、點火時期、進(jìn)排氣門的開閥時期及閉閥時期的時間圖。
[0021]圖10是AWS執(zhí)行中的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速及點火時期的時間圖。
[0022]圖11的(a)是使排氣門的開閥時期疊加于點火時期的延遲量為ATDC16。CA、ATDC26。CA、以及ATDC36。CA時的AWS執(zhí)行中的氣缸內(nèi)壓力的時間圖而成的圖，(b)是放大了其中的膨脹行程后半部分而成的圖。
[0023]圖12是涉及本發(fā)明的第二實施方式的火花點火式發(fā)動機(jī)的圖，其中，(a)是使排氣門的開閥時期疊加于點火時期的延遲量為ATDC16。CA、ATDC26° CA、以及ATDC36。CA時的AWS執(zhí)行中的熱產(chǎn)生率的時間圖而成的圖，(b)是放大了其中的膨脹行程后半部分而成的圖。
【具體實施方式】
[0024]以下，根據(jù)【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。
[0025]<第一實施方式>
[0026](I)整體結(jié)構(gòu)
[0027]如圖1所示，本發(fā)明所涉及的發(fā)動機(jī)E是直列四氣缸(參照圖6)的火花點火式發(fā)動機(jī)，其具有將曲軸I轉(zhuǎn)動自如地予以支撐的氣缸體2、以及設(shè)置在氣缸體2的上部的氣缸蓋3，四個氣缸4被設(shè)置于所述的氣缸體2及氣缸蓋3。
[0028]各氣缸4中收容有經(jīng)由連桿5而連結(jié)于曲軸I的活塞6。在活塞6的上方形成有燃燒室7。在氣缸蓋3的下表面針對每一氣缸4而形成有燃燒室7的頂壁部8。頂壁部8是從中央部分延伸至氣缸蓋3的下端的進(jìn)氣側(cè)傾斜面8a和排氣側(cè)傾斜面Sb相向而形成的屋脊型。進(jìn)氣道9在進(jìn)氣側(cè)傾斜面8a上開口，排氣道10在排氣側(cè)傾斜面8b上開口。進(jìn)氣道9及排氣道10在氣缸4側(cè)分支為兩個(參照圖6)，在各者上分別設(shè)有用于開閉進(jìn)氣道9的進(jìn)氣門16以及用于開閉排氣道10的排氣門17。即，每一個氣缸4設(shè)有兩個進(jìn)氣門16及兩個排氣門17。
[0029]多孔型噴射器(燃料噴射閥)11以指向斜下方的方式設(shè)置在進(jìn)氣側(cè)傾斜面8a的下端部。該多孔型噴射器11連接于燃料供應(yīng)系統(tǒng)12，通過由燃料供應(yīng)系統(tǒng)12接收來自發(fā)動機(jī)控制單元(ECU)13(參照圖8)的脈沖信號，從而在該接收信號的時期將與脈沖寬度對應(yīng)的量的燃料直接噴射到燃燒室7。有關(guān)該多孔型噴射器11的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，在后面敘述。
[0030]在各氣缸4的頂壁部8的中央部分設(shè)置有火花塞14?；鸹ㄈ?4固定于氣缸蓋3，電極14a(參照圖2)面臨于燃燒室7內(nèi)。火花塞14連接于點火電路15，通過由點火電路15接收來自ECU13的控制信號，從而在該接收信號的時期使電極14a放出電火花而點火。
[0031]在各氣缸4的兩個進(jìn)氣門16及兩個排氣門17上分別設(shè)置有挺桿單元18，19。挺桿單元18、19通過被設(shè)置在氣缸蓋3上的未圖示的氣門傳動機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣門用凸輪20及排氣門用凸輪21，而與發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)連動地被驅(qū)動。
[0032]更詳細(xì)而言，氣門傳動機(jī)構(gòu)具有設(shè)有所述進(jìn)氣門用凸輪20及排氣門用凸輪21的未圖示的進(jìn)氣凸輪軸及排氣凸輪軸、以及進(jìn)氣VVT120及排氣VVT121 (參照圖8)。進(jìn)氣凸輪軸及排氣凸輪軸經(jīng)由鏈條等而與曲軸I連結(jié)并被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。
[0033]進(jìn)氣VVT120及排氣VVT121是通過變更曲軸I與進(jìn)氣凸輪軸及排氣凸輪軸之間的相位差而變更進(jìn)氣門16及排氣門17的配氣相位的裝置。進(jìn)氣VVT120及排氣VVT121對應(yīng)于來自ECU13的控制信號而變更進(jìn)氣門16及排氣門17的配氣相位。
[0034]本實施方式中，進(jìn)氣VVT120及排氣VVT121在將進(jìn)氣門16及排氣門17的開閥期間及升程量、亦即氣門特性(valve profile)分別維持在一定的狀態(tài)下，分別變更進(jìn)氣門16及排氣門17的開閥時期IVO、EVO及閉閥時期IVC、EVC(參照圖9)。
[0035]本實施方式中，進(jìn)氣門16及排氣門17的開閥期間是指在氣門的升程期間中且在氣門的開閥開始側(cè)及閉閥結(jié)束側(cè)去除了氣門升程的坡度平緩的部分(平地部)的區(qū)域，進(jìn)氣門16及排氣門17的開閥時期及閉閥時期是指所述開閥期間的開閥開始時期及閉閥結(jié)束時期。例如，在平地部的高度為0.2mm的情況下，氣門升程量增大至或減少至0.2mm的時期分別為開閥時期及閉閥時期。
[0036]進(jìn)氣歧管的獨立進(jìn)氣管22連接于各進(jìn)氣道9。在獨立進(jìn)氣管22的進(jìn)氣上游側(cè)具備用于調(diào)節(jié)吸入空氣量的節(jié)流閥28(參照圖8)。節(jié)流閥28按照來自ECU13的控制信號來變更開度。此外，排氣歧管的獨立排氣管23連接于各排氣道10。
[0037]下面，參照圖6，說明該發(fā)動機(jī)E的排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。如圖6所示，該發(fā)動機(jī)E以進(jìn)氣系統(tǒng)位于車輛前后方向的前側(cè)而排氣系統(tǒng)位于車輛前后方向的后側(cè)的方式橫置于車輛前部。變速器T結(jié)合于該發(fā)動機(jī)E的氣缸列方向的一端，通過所述的發(fā)動機(jī)E和變速器T構(gòu)成動力傳動系。變速器T是具有未圖示的變矩器和變速齒輪機(jī)構(gòu)的自動變速器(AT)。即，本實施方式所涉及的車輛是AT車輛。此處，由于變矩器是連結(jié)于曲軸I的重量件，因此對于發(fā)動機(jī)E而言其是成為旋轉(zhuǎn)阻力的外部負(fù)荷。
[0038]四個氣缸從變速器的相反側(cè)按第一氣缸4a、第二氣缸4b、第三氣缸4c、第四氣缸4d的順序布置，并且以第一氣缸4a、第三氣缸4c、第四氣缸4d、第二氣缸4b的順序，使進(jìn)氣、壓縮、膨脹、排氣的各行程錯開一個行程地予以進(jìn)行。
[0039]連接于排氣行程彼此不連續(xù)的第一氣缸4a和第四氣缸4d的第一獨立排氣管23a和第四獨立排氣管23d分別向車輛后方延伸后匯流，從而形成第一匯流管24a。同樣，連接于排氣行程彼此不連續(xù)的第二氣缸4b和第三氣缸4c的第二獨立排氣管23b和第三獨立排氣管23c分別向車輛后方延伸后匯流，從而形成第二匯流管24b。第一匯流管24a和第二匯流管24b彎曲后匯流，從而形成單一的匯合管25。即，該發(fā)動機(jī)E的排氣系統(tǒng)是被稱作4-2-1排氣的結(jié)構(gòu)。
[0040]而且，如圖7所示，催化劑裝置26連接于匯合管25的排氣下游側(cè)，單一的排氣管27連接于催化劑裝置26的排氣下游側(cè)。雖未圖示，但排氣管27向車輛后方延伸，并且在其途中的位置設(shè)置有消聲器等。催化劑裝置26為三元催化劑，是特別在發(fā)動機(jī)E的冷機(jī)時實現(xiàn)HC及CO的凈化的裝置。因此，催化劑裝置26設(shè)置在該發(fā)動機(jī)E的排氣系統(tǒng)的排氣較上游側(cè)。
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