用于内燃机的点火正时控制设备和方法技术

当被吸入燃烧室中的新鲜空气的量表示为Ｍａ并且通过外部和内部再循环机构再循环进入燃烧室中的排气量分别表示为Ｍｅｇｒｅ和Ｍｅｇｒｉ时，排气再循环率（Ｒｅｇｒｅ）定义为（Ｍｅｇｒｅ＋Ｍｅｇｒｉ）／（Ｍａ＋Ｍｅｇｒｅ＋Ｍｅｇｒｉ）。根据内燃机的运转状态设定当Ｒｅｇｒ＝０时所应用的基准点火正时。设定提前量（ＩＧａｄ），使得ＩＧａｄ的增加相对于Ｒｅｇｒ的增加的特性是下凸特性。最终点火正时设定为从基准点火正时提前了提前量（ＩＧａｄ）的正时。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
具有排气再循环(EGR)机构的内燃机是众所周知的，所述排气再循环机构使从燃烧室排出的排气再循环回到进气侧(并因此返回到燃烧室中)。已知的排气再循环机构包括外部再循环机构和内部再循环机构。外部再循环机构通过控制设置在排气再循环通道中的排气再循环阀的打开量，来控制从排气通道经过排气再循环通道到达进气通道的再循环的排气量，所述排气再循环通道连接进气通道与排气通道。内部再循环机构通过控制进气阀和排气阀同时都保持开启的时间长度(即，重叠期)，来控制从排气通道经过燃烧室到达进气通道的再循环的排气量。使用排气再循环机构返回进入燃烧室中的再循环排气使得既能够由于燃烧温度降低而抑制氮氧化物(NOx)的排放，还能够由于被称作泵气损失的降低而提高燃料效率。当排气再循环进入燃烧室中时，由于燃烧温度的降低等，燃烧室中的燃烧率(即， 燃烧传播)降低，由火花塞开始产生火花直到燃料点火的时间(即，点火延迟时间)变得更长。结果，燃烧产生的燃烧压力的峰值的正时推迟，这会引起诸如输出扭矩减小或不点火等之类的问题。一种可想到的防止上述问题产生的方法是使点火正时提前(即，输出点燃燃烧室中的空气燃料混合物的命令的正时)。此外，即使点火正时提前了，燃烧温度的降低也能抑制爆震。因此，当排气再循环进入燃烧室中时使点火正时提前的技术是众所周知的 (例如，参见日本专利申请公开No. 2007-16609 (JP-A-2007-16609))。但是，当排气再循环进入燃烧室中的同时使点火正时提前时，点火正时被提前的程度(即，如何设定提前量)很关键。在下文中，所有被吸入燃烧室中的气体(每一进气冲程)将被称作“气体总量”，通过排气再循环机构再循环进入燃烧室中的排气的总量(每一进气冲程)将被称作“再循环气体总量”，再循环气体总量与气体总量的比率将被称作“排气再循环率”。提前量通常被设定成与排气再循环率成比例。在这种情况下，不论排气再循环率是多少，提前量设定成使得提前量的增加相对于排气再循环率的增加的梯度是常数。在这种情况下，当提前量的增加的梯度(常数)小时，在排气再循环率特别高的运转区域中提前量将不足，可能导致诸如不点火之类的问题。这被认为是因为在排气再循环率特别高的运转区域中燃料燃烧率快速降低并且点火延迟时间变得极其长。如果增大提前量的增加的梯度(常数)来防止上述问题，则在排气再循环率特别低的运转区域中提前量将过大，这会导致诸如输出扭矩降低以及爆震之类的问题。也就是说，当不论排气再循环率是多少、提前量的增加相对于排气再循环率的增加的梯度是常数时，不论如何设定提前量的增加的梯度(常数)，都不能同时解决在排气再循环率特别高的运转区域中提前量不足的问题和在排气再循环率特别低的运转区域中提前量过大的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术提供了，其能够设定可以稳定的抑制输出扭矩降低以及爆震和不点火等的点火正时，而不用考虑当排气再循环进入燃烧室中时的排气再循环率。本专利技术的第一方面涉及内燃机的点火正时控制设备，其包括排气再循环机构和用于根据内燃机的运转状态设定点火正时的点火正时设定装置。在此方面中，排气再循环机构可以包括外部再循环机构和/或内部再循环机构。第一方面的点火正时控制装置的特征在于点火正时设定装置设定点火正时，使得点火正时的提前量的增加相对于排气再循环率的增加的梯度随着排气再循环率的增加而增大。具体来说，点火正时设定装置可以包括基准点火正时设定装置，所述基准点火正时设定装置用于根据内燃机的运转状态设定基准点火正时，所述基准点火正时是(与当排气再循环率为零时相对应的)点火正时；和提前量设定装置，所述提前量设定装置用于设定提前量，使得点火正时的提前量的增加相对于排气再循环率的增加的梯度随着排气再循环率的增加而增大。此外，点火正时设定装置可以将点火正时设定成以提前量从基准点火正时提前的正时。根据该结构，提前量的增加相对于排气再循环率的增加的特性是所谓的“下凸”特性。因此，与上述的当提前量的增加相对于排气再循环率的增加的梯度是常数时不同，提前量的增加相对于排气再循环率的增加的特性可以设定成，使得可以同时解决在排气再循环率特别高的运转区域中提前量不足的问题和在排气再循环率特别低的运转区域中提前量过大的问题。结果，可以将点火正时设定成能够稳定的抑制输出扭矩降低以及爆震和不点火等的正时，而不用考虑排气再循环率。在上述结构中，排气再循环机构和内部再循环机构都可以提供作为排气再循环机构。通过外部再循环机构再循环进入燃烧室中的排气量(每一进气冲程)将被称作“外部排气再循环量”，通过内部再循环机构再循环进入燃烧室中的排气量(每一进气冲程)将被称作“内部排气再循环量”，外部排气再循环量与外部排气再循环量和内部排气再循环量的总和(即，再循环排气总量)的的比率将被称作“外部排气再循环率”。同时，通过外部再循环机构再循环进入燃烧室中的排气将被称作“外部再循环气体”，通过内部再循环机构再循环进入燃烧室中的排气将被称作“内部再循环气体”。在这种情况下，外部排气再循环率越高，则可以将点火正时设定成越提前的正时。 具体来说，外部排气再循环率越高，则可以将提前量设定成越大的值。外部再循环气体是从排气通道经过排气再循环通道(排气再循环通道可以具有放置在其中的冷却器等)再循环到进气通道(并因此到燃烧室)的处于相对低的温度的气体。内部再循环气体是从排气通道经过燃烧室再循环到进气通道(并因此到燃烧室)的处于相对高的温度的气体。因此，外部再循环气体的温度通常低于内部再循环气体的温度。当排气再循环率是常数时，随着外部排气再循环率增加，在压缩冲程的下止点处燃烧室中未燃烧气体的温度(在下文中称作“压缩终点温度”)变得更低。结果，如上所述，燃烧温度降低，所以燃烧率变得更慢，点火延迟时间变得更长。在上述结构中，当排气再循环率是常数时，外部排气再循环率越高，则可以将点火正时设定成越提前的正时(或具体来说，可以将提前量设定成越大的值)。因此，即使当外部排气再循环率特别高时，也可以抑制诸如不点火之类的问题。同时，在该结构中，气体总量越小，则可以将点火正时设定成越提前的正时。具体来说，气体总量越小，则可以将提前量设定成越大的值。通常，当排气再循环率是常数时，压缩终点温度随着气体总量的减小而降低。在该结构中，当排气再循环率是常数时，气体总量越小，则可以将点火正时设定成越提前的正时 (或具体来说，可以将提前量设定成越大的值)。因此，即使当气体总量特别小时，也可以抑制诸如不点火之类的问题。同时，在该结构中，内燃机的运转速度越低，则可以将点火正时设定成越提前的正时。具体来说，运转速度越低，则可以将提前量设定成越大的值。运转速度越低，则压缩冲程时间越长，所以更多的热量从燃烧室中的压缩气体通过燃烧室的壁流出到外部。结果，当排气再循环率是常数时，压缩终点温度随着运转速度降低而减小。在该结构中，当排气再循环率是常数时，运转速度越低，则可以将点火正时设定成越提前的正时(或具体来说，可以将提前量设定成越大的值)。因此，即使当运转速度特别低时，也可以抑制诸如不点火之类的问题。此外，在上述结构中，还提供了进气阀关闭正时控制机构，其根据内燃机的运转状态改变进气阀的关闭正时。在这种情况下，进气阀的关闭正时越延迟，则可以将点火正本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种内燃机的点火正时控制设备，所述内燃机包括排气再循环机构，所述排气再循环机构使从所述内燃机的燃烧室排出的排气再循环进入所述燃烧室中；以及点火正时设定装置，所述点火正时设定装置用于根据所述内燃机的运转状态设定点火正时，所述点火正时是在所述燃烧室中点燃空气燃料混合物的正时，所述点火正时控制设备的特征在于：所述点火正时设定装置包括排气再循环率计算装置，所述排气再循环率计算装置用于计算排气再循环率，所述排气再循环率是再循环排气总量与气体总量的比率，所述再循环排气总量是通过所述排气再循环机构再循环进入所述燃烧室中的排气的总量，所述气体总量是被吸入所述燃烧室中的气体的总量；和所述点火正时设定装置设定所述点火正时，使得所述点火正时的提前量的增加相对于由所述排气再循环率计算装置计算出的所述排气再循环率的增加的梯度随着由所述排气再循环率计算装置计算出的所述排气再循环率的增加而增大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP2008-2644492008年10月10日1.一种内燃机的点火正时控制设备，所述内燃机包括排气再循环机构，所述排气再循环机构使从所述内燃机的燃烧室排出的排气再循环进入所述燃烧室中；以及点火正时设定装置，所述点火正时设定装置用于根据所述内燃机的运转状态设定点火正时，所述点火正时是在所述燃烧室中点燃空气燃料混合物的正时，所述点火正时控制设备的特征在于所述点火正时设定装置包括排气再循环率计算装置，所述排气再循环率计算装置用于计算排气再循环率，所述排气再循环率是再循环排气总量与气体总量的比率，所述再循环排气总量是通过所述排气再循环机构再循环进入所述燃烧室中的排气的总量，所述气体总量是被吸入所述燃烧室中的气体的总量；和所述点火正时设定装置设定所述点火正时，使得所述点火正时的提前量的增加相对于由所述排气再循环率计算装置计算出的所述排气再循环率的增加的梯度随着由所述排气再循环率计算装置计算出的所述排气再循环率的增加而增大。2.根据权利要求1所述的点火正时控制设备，其中所述排气再循环机构包括i)外部再循环机构，所述外部再循环机构通过控制置于排气再循环通道中的排气再循环阀的开启量，来控制从所述内燃机的排气通道经过所述排气再循环通道再循环到所述内燃机的进气通道的排气量，所述排气再循环通道将所述排气通道与所述进气通道连通；和ii)内部再循环机构，所述内部再循环机构通过控制所述内燃机的进气阀和排气阀同时都保持开启的时间长度，来控制从所述排气通道经过所述燃烧室再循环到所述进气通道的排气量；点火正时设定装置包括外部排气再循环率计算装置，所述外部排气再循环率计算装置用于计算外部排气再循环率，所述外部排气再循环率是外部排气再循环量与所述再循环排气总量的比率，所述外部排气再循环量是通过所述外部再循环机构再循环进入所述燃烧室中的排出气体的量，所述再循环排气总量是所述外部排气再循环量与内部排气再循环量的总和，所述内部排气再循环量是通过所述内部再循环机构再循环进入所述燃烧室的排气量；禾口所述外部排气再循环率越高，所述点火正时设定装置将所述点火正时设定成越提前的正时。3.根据权利要求1或2所述的点火正时控制设备，其中，所述气体总量越小，所述点火正时设定装置将所述点火正时设定成越提前的正时。4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的点火正时控制设备，其中，所述点火正时设定装置包括运转速度获取装置，所述运转速度获取装置用于获取所述内燃机的运转速度；并且所述运转速度越低，所述点火正时设定装置将所述点火正时设定成越提前的正时。5.根据权利要求1至4中任一项所述的点火正时控制设备，其中，所述点火正时设定装置包括进气阀关闭正时控制机构，所述进气阀关闭正时控制机构用于根据所述内燃机的运转状态来改变所述进气阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：细川阳平，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP