內燃發動機及內燃發動機的控制方法
2023-06-18 01:40:26 2
專利名稱：內燃發動機及內燃發動機的控制方法
技術領域：
本發明總體涉及能夠在非增壓的化學計量燃燒模式與增壓的稀薄燃燒模式之間轉換運轉狀態的內燃發動機以及內燃發動機的控制方法。
背景技術：
通常的直噴式發動機能夠在稀薄燃燒模式與化學計量燃燒模式之間轉換發動機的燃燒模式，其中在所述稀薄燃燒模式中，發動機以稀空燃比工作以便實現均勻燃燒，在所述化學計量燃燒模式中，發動機以化學計量空燃比工作以便實現均勻燃燒。在這種情況下，發動機的控制器存儲用於基於發動機轉速和發動機負荷設定燃燒模式的燃燒模式映射，並依據發動機
運轉4Hf來控制稀薄燃燒模式與化學計量燃燒模式之間的轉換。
當能夠轉換燃燒模式的發動機受到控制而根據運轉條件在稀空燃比與化學計量空燃比之間改變空燃比時，如果較大地改變空燃比，則發動機會產生不同的扭矩量，並且在改變空燃比時可能發生扭矩的大的階躍變化(例如，突然減小)，導致驅動性能變劣。
為了防止在改變空燃比時發生扭矩的階躍變化，已提出執行用於延遲點火正時的控制。例如，當燃燒模式從化學計量燃燒模式轉換至稀薄燃燒模式時，控制器在轉換控制期間將發動機的工作控制於化學計量空燃比，然後在轉換控制之後將空燃比從化學計量空燃比變化至稀空燃比。更具體地，當響應於當前的發動M轉M發出用於從化學計量燃燒模式轉換至稀薄燃燒模式的指令時，控制器增大節氣門開度以便增大進氣量，而且，增大燃料噴射量，從而將發動機保持為工作於化學計量空燃比。在此操作期間，控制器延遲點火正時以便限制或禁止發動機產生的扭矩的增大。在經歷預定時長之後，控制器將點火正時提前以便形成適於發動M轉4Hf的點火正時，並減少燃料噴射量以便將空燃比從化學計量空燃比改變至稀
空燃比。日本專利申請公開No. 08-114166 (JP-A-08-114166)中乂^開了以這種方式控制的內燃發動機的示例。但是，在發動機配裝有廢氣渦輪增壓器或渦輪增壓器的情況下，當燃燒模式在非增壓的化學計量燃燒模式與增壓的稀薄燃燒模式之間轉換時，由於排氣能量的增加，增壓壓力升高至高於必要的水平，且當用於改變空燃比的控制結束時會發生扭矩的階躍變化(例如，突然減小)，導致驅動性能變劣。更具體地，當將發動機的燃燒模式從非增壓的化學計量燃燒模式轉換至增壓的稀薄燃燒模式時，排氣溫度由於點火正時的延遲而升高，且由渦輪增壓器產生的實際的增壓壓力升高至等於或高於目標增壓壓力的水平。隨著增壓壓力增大為超過必要，扭矩增大，並且由於當用於改變空燃比的控制結束時有必要減小增大的扭矩，所以會發生扭矩的階躍變化(例如，突然減小)。在這種情況下，隨著發動機負荷(或進氣量)增加，相對於點火正時的延遲量，扭矩的減小量增加，且因此，在轉換燃燒模式時發生明顯大的扭矩的階躍變化，導致燃燒模式的變劣。
發明內容
本發明的目的在於提供一種能夠在改變空燃比時防止發生扭矩的階躍變化的內燃發動機，由此保證改善的驅動性能。
本發明第一方面涉及一種內燃發動機，所^JL動機包括能夠壓縮進氣並將所壓縮的進氣供給至燃燒室的增壓器；用於檢測增壓壓力的增壓壓
力檢測裝置；用於改變空燃比的空燃比改變裝置；用於改變點火正時的點火正時改變裝置；以及控制裝置，其用於當所述空燃比改變裝置將所述空燃比從化學計量空燃比改變至稀空燃比時，使得所述點火正時改變裝置延遲所述點火正時。根據本發明第一方面，當所述控制裝置將所述空燃比從化學計量空燃比改變至稀空燃比同時延遲所述點火正時時，如果所述增壓壓力檢測裝置所檢測到的所述增壓壓力變為等於或高於依據所述發動機的運轉條件預先設定的目標增壓壓力，則所述控制裝置將所述點火正時的延遲量保持為恆定值。
在根據本發明第一方面的內燃發動機中，當所述控制裝置將所述空燃比從化學計量空燃比改變至稀空燃比同時延遲所述點火正時時，如果所述增壓壓力變為等於或高於依據發動機運轉條件預先設定的目標增壓壓力，則所述控制裝置將所述點火正時的延遲量保持為恆定值。因此，可以防止所述增壓壓力增大至高於必要的水平，並由此防止在改變空燃比時發生扭矩的階躍變化(例如，突然減小)，由此保證改善的驅動性能。在根據本發明第 一方面的內燃發動機中，所述目標增壓壓力可以設定為比基於所述發動機的運轉條件設定的所需增壓壓力低預定量的值，使得當形成所述稀空燃比時，所述增壓壓力達到所需增壓壓力。
在上述內燃發動機中，可進一步設置空氣量檢測裝置，用於檢測^1^所述燃燒室內的空氣量。在這種情況下，當所述控制裝置將所述空燃比從化學計量空燃比改變至稀空燃比同時延遲所述點火正時時，如果所述增壓壓力變為等於或高於所述目標增壓壓力，則所述控制裝置可以將所述點火正時的延遲量保持為恆定值，並且可以控制節氣門開度使得由所述空氣量檢測裝置檢測到的空氣量變為與依據所述發動機的運轉條件預先設定的目標空氣量基本相等。
本發明第二方面涉及一種內燃發動機，所述發動機包括能夠壓縮進氣並將所壓縮的進氣供給至燃燒室的增壓器；設置在旁通所述增壓器的渦
輪的旁通通道中的排氣放洩閥；用於檢測增壓壓力的增壓壓力檢測裝置；用於改變空燃比的空燃比改變裝置；用於改變點火正時的點火正時改變裝置；以及控制裝置，其用於當所述空燃比改變裝置在稀空燃比與化學計量空燃比之間改變所述空燃比時，使得所述點火正時改變裝置延遲所述點火正時。根據本發明第二方面，當所述控制裝置將所述空燃比從稀空燃比改變至化學計量空燃比同時延遲所述點火正時時，所述控制裝置在用於改變所述空燃比的控制期間根據排氣能量的增量來增大所述排氣放洩閥的開度。
在根據本發明第二方面的內燃發動機中，當所述控制裝置將所述空燃比從化學計量空燃比改變至稀空燃比同時延遲所述點火正時時，如果所述增壓壓力檢測裝置所檢測到的增壓壓力變為等於或高於依據所述發動機的運轉條件預先設定的目標增壓壓力，則所述控制裝置根據所述排氣能量的增量來增大所述排^故洩閥的開度。
在上述內燃發動機中，當所述控制裝置將所述空燃比從化學計量空燃比改變至稀空燃比同時延遲所述點火正時時，如果所述增壓壓力變為等於或高於依據所述發動機的運轉條件預先設定的目標增壓壓力，則所述控制裝置根據所述排氣能量的增量來增大所述排W洩閥的開度。而且，所述控制裝置將所述空燃比從稀空燃比改變至化學計量空燃比同時延遲所述點火正時時，所述控制裝置在用於改變所述空燃比的控制期間根據排氣能量的增量來增大所述排氣放洩閥的開度。通過如此控制的發動機，部分排氣在不經過增壓器的渦輪的情況下，通過所述旁通通道排出，其中在所述旁通通道中，排氣放洩閥是打開的。由此可以防止增壓壓力增大至高於必要的水平，並防止在改變空燃比時發生扭矩的階躍變化(例如，突然減小),由此保證改善的驅動性能。
在上述內燃發動機中，所述控制裝置可以在用於改變所述空燃比的控制期間基於排氣溫度的增量來計算所述排氣能量的增量，並可以基於所述
排氣能量的增量和排氣的流量來i殳定所述排氣放洩閥的開度。
本發明第三方面涉及一種內燃發動機，所述發動機包括能夠壓縮進氣並將所壓縮的進氣供給至燃燒室的增壓器；設置在回流通道中的進氣放洩閥，由所述增壓器壓縮的空氣通過所述回流通道供給返回至所述增壓器的壓縮機上遊的進氣通道；用於檢測增壓壓力的增壓壓力檢測裝置；用於改變空燃比的空燃比改變裝置；用於改變點火正時的點火正時改變裝置；以及控制裝置，其用於當所述空燃比改變裝置在稀空燃比與化學計量空燃比之間改變所述空燃比時，使得所述點火正時改變裝置延遲所述點火正時。根據本發明第三方面，當所述控制裝置將所述空燃比從稀空燃比改變至化學計量空燃比同時延遲所述點火正時時，所述控制裝置在用於改變所述空燃比的控制期間根據所述增壓壓力的增量來增大所述進氣放洩閥的開度。
在才艮據本發明第三方面的內燃發動機中，當所述控制裝置將所述空燃比從化學計量空燃比改變至稀空燃比同時延遲所述點火正時時，如果所述增壓壓力檢測裝置所檢測到的增壓壓力變為等於或高於依據所述發動機的運轉條件預先設定的目標增壓壓力，則所述控制裝置可才艮據所述增壓壓力的增量來增大所述進氣放洩閥的開度。
在上述內燃發動機中，當所述控制裝置將所述空燃比從化學計量空燃比改變至稀空燃比同時延遲所述點火正時時，當所述增壓壓力變為等於或高於依據所述發動機的運轉條件預先設定的目標增壓壓力時，所述控制裝置才艮據所述增壓壓力的增量來增大所述進氣放洩閥的開度。而且，當所述控制裝置將所述空燃比從稀空燃比改變至化學計量空燃比同時延遲所述點火正時時，所述控制裝置在用於改變所述空燃比的控制期間根據所述增壓壓力的增量來增大所述進氣放洩閥的開度。通過如此控制的發動機，部分壓縮後的進氣通過進氣放洩閥供給返回至所述增壓器的壓縮機上遊的進氣通道的一部分。由此可以防止增壓壓力增大至高於必要的水平，並防止在改變空燃比時發生扭矩的階躍變化(例如，突然減小)，由此保證改 善的驅動性能。
本發明第四方面涉及一種內燃發動機，所述發動機包括多個氣缸， 所述多個氣缸劃分為分別布置在左氣缸列和右氣缸列中的第 一 氣缸組和 第二氣釭組；為所述第一氣釭組和所述第二氣缸組獨立設置的第一排氣通 道和第二排氣通道；分別設置於所述第一排氣通道和所述第二排氣通道中 的第一控制閥和第二控制閥，用於控制相應的排氣通道中的排氣的流量； 分別設置於所述第一排氣通道和所述第二排氣通道中的第一淨化催化劑 和第二淨化催化劑；連通通道，所述第一控制閥和所述第一淨化催化劑上 遊的所述第一排氣通道的一部分與所述第二控制閥和所述第二淨化催化 劑上遊的所述第二排氣通道的一部分通過所述連通通it^目連通；僅i殳置用 於所述第一氣釭組的增壓器；用於改變空燃比的空燃比改變裝置；用於改 變點火正時的點火正時改變裝置；以及控制裝置，其用於當所述空燃比改 變裝置在稀空燃比與化學計量空燃比之間改變所述空燃比時，使得所述點 火正時改變裝置延遲所述點火正時。才艮據本發明第四方面，當所述控制裝 置將所述空燃比從稀空燃比改變至化學計量空燃比同時延遲所述點火正 時時，所述控制裝置在用於改變所述空燃比的控制期間關閉所述第一控制 閥並打開所述第二控制閥。
在根據本發明第四方面的內燃發動機中，當所述控制裝置將所述空燃 比從稀空燃比改變至化學計量空燃比同時延遲所述點火正時時，所述控制 裝置關閉設置於連接至第一氣缸組的設置有增壓器的第一排氣通道中的 第一控制閥，並打開設置於連接至第二氣釭組的不具有增壓器的第二排氣 通道中的第二控制閥，使得排氣通過沒有設置渦輪的第二排氣通道排出。 由此可以防止增壓壓力增大至高於必要的水平，並防止在改變空燃比時發 生扭矩的階躍變化(例如，突然減小)，由此保證改善的驅動性能。
在根據本發明第四方面的內燃發動機中，在所述淨化催化劑已預熱的 情況下起動所述發動機期間，當所述控制裝置將所述空燃比從化學計量空 燃比改變至稀空燃比同時延遲所述點火正時時，所述控制裝置可以在用於 改變所述空燃比的控制期間打開所述第 一控制閥並關閉所述第二控制閥。
在根據本發明第四方面的內燃發動機中，在從打開或關閉所述第一控 制閥和所述第二控制閥起經過預定時間之後，所述控制裝置可以使得所述 空燃比改變裝置將所述空燃比從稀空燃比改變至化學計量空燃比。
通過以下參考附圖對示例性實施方式的描述，本發明的上述及進一步 的目的、特徵和優點將變得明顯，在附圖中，相同的數字用於表示相同的
元件，且其中
圖l是作為根據本發明第一實施方式的內燃發動機的V型六釭發動機 的示意性俯視圖2是第一實施方式的V型六釭發動機的示意性截面圖3是表示第一實施方式的V型六釭發動機的燃燒模式的燃燒模式映
射；
圖4的流程示了在第一實施方式的V型六釭發動機上執行的燃燒 模式轉換控制的程序；
圖5的時間圖示出了在第一實施方式的V型六釭發動機中轉換燃燒模 式期間發動機運轉條件的轉變；
圖6是作為根據本發明第二實施方式的內燃發動機的V型六缸發動機 的示意性俯視圖7的流程示了在第二實施方式的V型六釭發動機上執行的燃燒 模式轉換控制的程序；
圖8的流程示了用於控制第二實施方式的V型六釭發動機中的廢 氣閘閥的開度的控制程序；
圖9的時間圖示出了在第二實施方式的V型六釭發動機中轉換燃燒模 式期間發動機運轉條件的轉變；
圖10是作為根據本發明第三實施方式的內燃發動機的V型六釭發動 機的示意性俯視圖11的流程示了在第三實施方式的V型六釭發動機上執行的燃 燒模式轉換控制的程序；
圖12的時間圖示出了在第三實施方式的V型六釭發動機中轉換燃燒 模式期間發動機運轉條件的轉變；
圖13的時間圖示出了在第三實施方式的v型六缸發動機中轉換燃燒 模式期間發動機運轉條件的轉變；圖14是作為根據本發明第四實施方式的內燃發動機的V型六釭發動 機的示意性俯視圖15的流程示了在第四實施方式的V型六缸發動機上執行的燃
燒模式轉換控制的程序；以及
圖16的時間圖示出了在第四實施方式的V型六釭發動機中轉換燃燒
模式期間發動機運轉條件的轉變。
具體實施例方式
將參考附圖詳細說明本發明的內燃發動機的一些實施方式。但是，應 當理解，本發明並不局限於所述實施方式的細節。
圖l是作為根據本發明第一實施方式的內燃發動機的v型六釭發動機 的示意性俯視圖。圖2是第一實施方式的V型六釭發動機的示意性截面圖。 圖3是示出第一實施方式的V型六釭發動機能夠工作的燃燒模式的燃燒模 式映射。圖4的流程示了在第一實施方式的V型六缸發動機上執行的 燃燒模式轉換控制的程序。圖5的時間圖示出了在第一實施方式的V型六 釭發動機中轉換燃燒模式期間發動機運轉條件的轉變。
本實施方式的內燃發動機呈V型六缸發動機的形式。如圖l和圖2所 示，在V型六釭發動機中，氣缸體ll在其上部具有左氣釭列12和右氣釭 列13,使得每個氣缸列12、 13相對於發動機的豎直方向傾斜一定的角度， 而且，在每個氣缸列12、 13中i殳置有多個氣釭，以便為兩個氣缸列12、 13提供兩個氣釭組。在每個氣釭列12、 13中形成三個缸膛14、 15, 每個釭膛14、 15中容納活塞16、 17，使得活塞16、 17能夠在相應的釭膛 14、 15中上下移動。曲軸(未示出)以可旋轉方式支撐於氣釭體11的下 部，且活塞16、 17分別經由連杆18、 19連接至曲軸。
另一方面，氣缸蓋20、 21緊固於氣釭體11的各氣缸列12、 13的頂部， 且氣釭體ll、活塞16、 17以及氣缸蓋20、 21配合以限定燃燒室22、 23。 進氣口 24、 25和排氣口 26、 27形成於燃燒室22、 23的上方，即，形成在 氣釭蓋20、 21的下表面，使得進氣口 24、 25與排氣口 26、 27相對，而且 進氣門28、 29的下端部和排氣門30、 31的下端部分別定位在進氣口 24、 25和排氣口26、 27中。進氣門28、 29和排氣門30、 31由氣釭蓋20、 21 以可沿軸向移動的方式支撐，並分別在關閉進氣口 24、 25和排氣口 26、27的方向上受到偏置。進氣凸輪軸32、 33和排氣凸輪軸34、 35由氣釭蓋 20、 21以可旋轉方式支撐，且形成於進氣凸輪軸32、 33和排氣凸輪軸34、 35上的進氣凸輪36、 37和排氣凸輪38、 39經由滾子搖臂(未示出)分別 與進氣門28、 29的上端部和排氣門30、 31的上端部接觸。
通過以上設置，當進氣凸輪軸32、 33和排氣凸輪軸34、 35與發動機 同步旋轉時，進氣凸輪36、 37和排氣凸輪38、 39致動相應的滾子搖臂以 便在特定的正時沿著進氣門28、 29和排氣門30、 31的軸線方向移動它們， 從而打開和關閉進氣口 24、 25和朝一氣口 26、 27。當進氣門28、 29或承一氣 門30、 31向下移動以打開進氣口 24、 25或排氣口 26、 27時，進氣口 24、 25與燃燒室22、 23、或者燃燒室22、 23與排氣口26、 27能夠相互連通。
本實施方式的發動機進一步包括氣門致動系統，所述氣門致動系統包 括根據發動機運轉條件分別將進氣門28、 29和排氣門30、 31控制到最佳 打開/關閉正時的可變進氣門正時機構(VVT:智能型可變氣門正時)40、 41和可變排氣門正時機構42、 43。例如，WT控制器安裝在進氣凸輪軸 32、 33和排氣凸輪軸34、 35的軸向端部以便分別設置可變進氣門正時機 構40、 41和可變排氣門正時機構42、 43。 WT控制器操作以通過液壓泵 (或電動馬達)改變每個凸輪軸32、 33、 34、 35相對於相應的凸^:輪的 相位，以便提前或延遲進氣門28、 29和排氣門30、 31中相應一個的打開/ 關閉時間。在這種情況下，每個可變氣門正時機構40、 41、 42、 43提前或 延&目應的進氣門28、 29或排氣門30、 31的打開/關閉時間，同時將進氣 門28、 29或排氣門30、 31的工作角度(或打開時長)保持恆定。進氣凸 輪軸32、 33和排氣凸輪軸34、 35分別設置有用於檢測進氣凸輪軸32、 33 和排氣凸輪軸34、 35的旋轉相位的凸輪位置傳感器44、 45、 46、 47。
穩壓罐50經由進氣歧管48、 49連接至各氣釭蓋20、 21的進氣口 24、 25。空氣濾清器52安裝在進氣管(進氣通道)51的空氣入口處，且進氣 管51被劃分成兩個進氣支管53、 54。這些進氣支管53、 54在它們的下遊 端部處匯合到連接至穩壓罐50的進氣集合管55。具有節氣門56的電子節 氣門裝置57設置於進氣集合管55中。
排氣口 26、 27與匯集通道58、 59連通，從各燃燒室22、 23排放的排 氣集合至所述匯集通道58、 59內，且第一排氣管60和第二排氣管61分別 經由排氣管連接部58a、 59a連接至匯集通道58、 59。在這種情況下，排 氣口 26、 27、匯集通道58、 59以及排氣管連接部58a、 59a—體形成於左氣釭列12和右氣缸列13的每個氣釭蓋20、 21中。
第一上遊三元催化劑(淨化催化劑)62安裝於第一排氣管60中，而 且第二上遊三元催化劑(淨化催化劑)63安裝於第二排氣管61中。第一 排氣管和第二排氣管60、 61在它們的下遊端部處匯合在一起，以便連接至 排氣匯集管64，且氮氧化物存儲-還原型催化劑65安裝於排氣匯集管64 中。當排氣的空燃比等於化學計量空燃比時，每個上遊三元催化劑62、 63 通過氧化和還原同時將包含在排氣中的碳氫化合物(HC )、 一氧化碳(CO )、 氮氧化物(NOx)轉變為無害物質。氮氧化物存儲—還原型催化劑65在排 氣空燃比為稀空燃比時一度吸收並存儲包含在排氣中的氮氧化物，並且當 發動機在排氣中的氧濃度減小的濃燃燒區域或化學計量燃燒區域中工作 時釋放所存儲的氮氧化物，使得所釋放的氮氧化物由作為還原劑添加的燃 料還原。
第一氣缸列和第二氣缸列12、 13分別設置有廢氣渦輪增壓器(以下簡 稱為"渦輪增壓器")66、 67。每個渦輪增壓器66、 67主要包括設置於 相應的進氣支管53、 54中的壓縮機68、 69;設置於相應的排氣管60、 61 中的渦輪70、 71;以及將壓縮機68、 69與渦輪70、 71—體聯接的聯接軸 72、 73。在這種情況下，每個渦輪增壓器66、 67的渦輪70、 71能夠由流 經第一氣缸列和第二氣釭列12、 13的相應的其中一個排氣管60、 61的排 氣所驅動。在渦輪增壓器66、 67的壓縮機68、 69下遊的進氣支管53、 54 中，分別設置有中冷器74、 75用於對當由壓縮機68、 69壓縮時溫度升高 的進氣進行冷卻。
設置於第一氣缸列和第二氣釭列12、 13中且如上所述構造的渦輪增壓 器66、 67能夠通過如下方式對流入進氣支管53、 54的空氣進行壓縮使 得經由排氣口 26、 27和匯集通道58、 59從各燃燒室22、 23排出至排氣管 60、 61的排氣驅動渦輪70、 71，並使得渦輪70、 71驅動通過聯接軸72、 73聯接至渦輪70、 71的壓縮機68、 69。由此，通過空氣濾清器52引入至 進氣管51內的空氣在由渦輪增壓器66、 67壓縮並由中冷器74、 75冷卻之 後被供給至穩壓罐50，隨後經由各氣釭列12、 13的進氣歧管48、 49和進 氣口 24、 25抽吸進入燃燒室22、 23。
用於將燃料(汽油)直接噴射至各燃燒室22、 23內的噴射器76、 77 安裝於氣釭蓋20、 21中，且輸送管78、 79連接至各噴射器76、 77。工作 時，具有適當壓力的燃料能夠從高壓燃料泵80供應至各輸送管78、 79，以便供給至相應的噴射器76、 77。而且，用於點燃燃料-空氣混合氣的火 花塞81、 82安^4氣釭蓋20、 21中，使得每個火花塞81、 82位於相應燃 燒室22、 23的頂部。
電子控制單元(ECU) 83安裝在車輛上。ECU 83能夠控制噴射器76、 77的燃料噴射正時以及火花塞81、 82的點火正時，並基於包括例如檢測 到的進氣量、進氣溫度、增壓壓力、節氣門開度、加速器i^L位置、發動 機轉速以及冷卻液溫度在內的發動機運轉條件來確定燃料噴射量、噴射正 時、點火正時等等。更具體地，安^L進氣管51上遊部分中的空氣流量計 84和進氣溫度傳感器85分別測量進氣量和進氣溫度，並將所測量的進氣 量和進氣溫度傳送至ECU83。另外，安裝在進氣集合管55中的增壓壓力 傳感器86測量增壓壓力，並將所測量的增壓壓力傳送至ECU83。設置於 電子節氣門裝置57中的節氣門位置傳感器87和設置於加速器踏板中的加 速器位置傳感器88分別檢測當前的節氣門開度和當前的加速器踏板位置， 並將檢測到的節氣門開度和加速器踏板位置傳送至ECU 83。此外，設置 於曲軸處的曲柄角傳感器89檢測曲柄角，並將檢測到的曲柄角傳送至ECU 83， ECU83隨後基於曲柄角計算發動機轉速。另外，設置在氣缸體ll中 的水溫傳感器90檢測發動機冷卻液溫度，並將檢測到的冷卻液溫度傳送至 ECU 83。
此外，空燃比(A/F)傳感器91、 92設置於排氣管60、 61中的各上遊 三元催化劑62、 63的上遊。每個空燃比傳感器91、 92檢測通過排氣口 26、 27從燃燒室22、 23排放至相應的排氣管60、 61的排氣的排氣空燃比，並 將檢測到的排氣空燃比傳送至ECU 83用於^^饋控制。ECU 83將空燃比傳 感器91、92所檢測到的排氣空燃比與根據發動機運轉條件設定的目標空燃 比進行比較，從而校正燃料噴射量。
ECU 83還能夠基於發動機運轉*來控制可變進氣門正時機構40、 41和可變排氣門正時;W^42、 43。更具體地，當發動機以低溫或輕負荷工 作時，或者當發動機起動或怠速運轉時，ECU 83控制可變氣門正時機構 40、 41、 42、 43以消除排氣門30、 31的打開時長與進氣門28、 29的打開 時長之間的重疊，以便減少流回到進氣口 24、 25或燃燒室22、 23中的排 氣量，並由此實現穩定的燃燒和改善的燃料經濟性。當發動機以中等負荷 工作時，ECU83控制可變氣門正時機構40、 41、 42、 43以增大上述重疊， 以便增大內部廢氣再循環率以改善排氣淨化效率並減小泵送損失以改善燃料經濟性。當發動機以高負荷在低轉速至中等轉速下運行時，ECU 83 控制可變進氣門正時^40、 41將關閉進氣門28、 29的時間提前，以便 減少流回到進氣口 24、 25的進氣量以改善容積效率。當發動機以高負荷在 高轉速下運行時，ECU 83根據發動機轉速控制可變進氣門正時機構40、 41以延遲關閉進氣門28、 29的時間，以便提供與進氣的慣性力相配的打 開/關閉正時並由此改善容積效率。
在本實施方式的V型六釭發動機中，ECU 83能夠依據發動機運轉條
件在稀薄燃燒模式與化學計量燃燒模式之間轉換燃燒模式，其中在所述稀
薄燃燒模式中，能夠以稀空燃比進行均勻進氣燃燒，在所述化學計量燃燒
模式中，能夠以化學計量空燃比進行均勻進氣燃燒。在這種情況下，ECU
83具有用於基於發動機轉速和發動機負荷(空氣量)來確定燃燒模式的燃
燒模式映射，如圖3所示，並通過使用所述燃燒模式映射來控制稀薄燃燒 模式與化學計量燃燒模式之間的轉換。
當ECU 83通過使用燃燒模式映射來控制稀薄燃燒模式與化學計量燃 燒模式之間的轉換時，發動機在所述轉換控制期間以化學計量空燃比工 作，並在轉換控制之後按照需要改變空燃比。即，當燃燒模式從化學計量 燃燒模式轉換至稀薄燃燒模式時，ECU 83通過改變節氣門開度並且改變 燃料噴射量來維持化學計量空燃比，同時延遲點火正時以便限制或避免發 動機產生的扭矩增加。在經歷了預定時長並完成了轉換控制之後，ECU 83 將點火正時提前至適於發動機運轉條件的正時並改變燃料噴射量以便將
空燃比v^化學計量空燃比改變至稀空燃比。
但是，如在第一實施方式中那樣，在發動機配裝有渦輪增壓器的情況 下，當轉換燃燒模式時可能發生以下問題。即，當在非增壓的化學計量燃 燒模式與增壓的稀薄燃燒模式之間轉換燃燒模式時，由於排氣能量的增 加，增壓壓力升高至高於必要的水平，且當燃燒模式轉換控制結束時發生 扭矩的階躍變化(例如，突然減小)，導致驅動性能變劣。
因此，在第一實施方式的發動機中，當ECU 83將燃燒模式(空燃比) 從非增壓的化學計量燃燒模式(化學計量空燃比)改變至增壓的稀薄燃燒 模式(稀空燃比)同時延遲點火正時時，如果由增壓壓力傳感器86檢測到 的增壓壓力變為等於或高於依據發動機運轉條件預先設定的目標增壓壓 力，則ECU83將點火正時的延遲量保持為恆定值。在本實施方式中，增 壓壓力傳感器86提供了上述用於檢測增壓壓力的增壓壓力檢測裝置，且ECU 83提供了用於改變空燃比的空燃比改變裝置、用於改變點火正時的 點火正時改變裝置、以及控制裝置，當所述空燃比改變裝置將空燃比從化 學計量空燃比改變至稀空燃比時，所述控制裝置使得所述點火正時改變裝 置延遲點火正時。
在這種情況下，ECU83依據發動機運轉條件設定目標增壓壓力，更具 體地，將目標增壓壓力設定為比基於發動機運轉條件(例如，加速器踏板 位置)所設定的所需增壓壓力低預定量。
當ECU 83將燃燒模式(空燃比)從非增壓的化學計量燃燒模式(化 學計量空燃比)改變至增壓的稀薄燃燒模式(稀空燃比)同時延遲點火正 時時，如果增壓壓力變為等於或高於目標增壓壓力，則ECU83將點火正 時的延遲量保持為恆定值並調節電子節氣門裝置57的節氣門56的節氣門 開度，使得由空氣流量傳感器84檢測到的進氣量變為等於依據發動機運轉 條件預先設定的目標空氣量。在本實施方式中，所述空氣流量傳感器84 提供了上述用於對^燃燒室22、23內的空氣量進行檢測的空氣量檢測裝 置。在這種情況下，ECU 83基於發動機運轉條件(例如，加速器1^L位 置)來設定目標空氣量。
以下，將參考圖4的流程圖更具體地說明在如上所述的本實施方式的 V型六缸發動機上ii行的燃燒模式轉換控制。
如圖4所示，在本實施方式的V型六缸發動機中，ECU 83在步驟Sll 中基於發動機運轉條件來判定是否已提出作為轉換燃燒模式要求的指令， 並且，如果ECU 83確定不存在轉換燃燒模式的指令或要求，則在不執行 任何其他步驟的情況下結束;^序的一個循環。如果ECU 83確定已提出 了作為轉換燃燒模式要求的指令，則ECU 83在步驟S12中判定轉換燃燒 模式的要求是否為從非增壓的化學計量燃燒模式轉換至增壓的稀薄燃燒 模式的要求。如果判定目前提出的要求不是從非增壓的化學計量燃燒模式 轉換至增壓的稀薄燃,式的要求，則ECU 83在步驟S21中執行正常的 點火正時延遲控制。
另一方面，如果ECU 83在步驟S12中判定所述轉換要求是從非增壓 的化學計量燃燒模式轉換至增壓的稀薄燃燒模式的要求，則執行步驟S13 以便基於由加速器位置傳感器88檢測到的加速器踏板位置來計算稀薄模 式所需增壓壓力，並通it^所述稀薄模式所需增壓壓力減去預定值來計算稀薄模式目標增壓壓力。然後ECU 83轉入步驟S14以便執行點火正時延 遲控制。
隨後，ECU83在步驟S15中重新獲取由增壓壓力傳感器86檢測到的 增壓壓力(實際增壓壓力)，並在步驟S16中判定實際增壓壓力是否已變 為等於或高於目標增壓壓力。當燃燒模式從非增壓的化學計量燃燒模式轉 換至增壓的稀薄燃燒模式時，進氣量和燃料噴射量增加以便在轉換控制期 間維持化學計量空燃比，且因此，排氣量增加，導致增壓壓力升高。另一 方面，點火正時延遲以便限制或避免扭矩增大。由此，ECU 83通過在步 驟S16中判定實際增壓壓力是否在燃燒模式轉換控制期間已增大為等於或 高於目標增壓壓力，iWr查增壓壓力是否已增大至高於必要的水平。
如果在步驟S16中判定實際增壓壓力在燃燒模式轉換控制期間尚未變 得等於或高於目標增壓壓力，則重複執行步驟S13至步驟S15。如果在步 驟S16中判定實際增壓壓力已經變為等於或高於目標增壓壓力，則ECU83 停止進一步延遲點火正時並在步驟S17中保持當前的延遲量。此後，ECU 83在步驟S18中根據實際增壓壓力來校正節氣門開度，並在步驟S19中通 過判定實際進氣量是否已變為等於或大於目標進氣量來判定是否應當終 止點火正時延遲控制。由於即使實際增壓壓力在燃燒模式轉換控制期間變 為等於或高於目標增壓壓力，實際增壓壓力也未達到所需增壓壓力，所以 較大程度地校正加速器踏板位置，使得實際進氣量變為等於目標進氣量。
如果在步驟S19中判定實際進氣量尚未變為等於或大於目標進氣量， 則重複執行步驟S17和步驟S18。如果在步驟S19中判定實際進氣量已變 為等於或大於目標進氣量，則執行步驟S20以便終止點火正時延遲控制。
以下，將參考圖5的時間圖具體地i兌明，由於在本實施方式的V型六 缸發動機上所進行的燃燒模式轉換控制所引起的發動機運轉條件的轉變。
在本實施方式的V型六缸發動機中，如圖5所示，如果在tl時刻做出 從非增壓的化學計量燃燒模式轉換至增壓的稀薄燃燒模式的要求，則ECU
83增大節氣門開度以便增大進氣量並增大燃料噴射量，從而維持化學計量 空燃比。緊隨tl時刻之後，ECU83逐漸延遲點火正時。因而，排氣量增 加，且增加的排氣以大於必要的方式驅動渦輪增壓器66、 67，因此實際增 壓壓力增大至高於所需增壓壓力的水平，並且實際點火正時從所需點火正 時大大延遲以便防止扭矩過度增大。因此，在第一實施方式的發動機中，如果實際增壓壓力在t2時刻變為 等於或高於設定為低於所需增壓壓力的目標增壓壓力，則ECU 83停止進 一步延遲點火正時，並保持當前的延遲量，使得增壓壓力停止增大。隨後， ECU 83根據實際增壓壓力通過控制節氣門開度來校正(即，增大)燃料 噴射量和進氣量。然後，如果實際進氣量變為等於或大於目標進氣量，則 ECU 83終止點火正時延遲控制，並將點火正時提前至根據發動機運轉條 件所設定的正時。此後，ECU 83減少燃料噴射量以便將空燃比改變至稀 空燃比，並完成將燃燒模式從非增壓的化學計量燃燒模式轉換至增壓的稀 薄燃燒模式的控制。
如上所述，V型六釭發動機形式的第一實施方式的內燃發動機設置有 能夠壓縮進氣並將所壓縮的空氣供給至燃燒室22、 23的渦輪增壓器66、 67，並且ECU 83能夠依據發動機運轉條件將燃燒模式從非增壓的化學計 量燃燒模式轉換至增壓的稀薄燃燒模式。在從非增壓的化學計量燃燒模式 轉換至增壓的稀薄燃燒模式期間，ECU 83延遲點火正時並在增大的實際 增壓壓力變為等於或高於目標增壓壓力時將點火正時的延遲量保持為恆定值。
由此通過在從非增壓的化學計量燃燒模式轉換至增壓的稀薄燃燒模式 期間延遲點火正時，可以防止扭矩過度增大。當由於點火正時的延遲而升 高的實際增壓壓力變為等於或高於目標增壓壓力時，通過停止進一步延遲 點火正時並保持當前的延遲量，可以抑制或避免由於點火正時的延遲所引 起的增壓壓力的過度增大以及由此產生的扭矩的增大，並防止在改變空燃 比時否則可能發生的扭矩的階躍變化(例如，突然減小)，由此保證改善 的驅動性能。
在這種情況下，由於目標增壓壓力設定為比基於諸如加速器踏板位置 之類的運轉條件所設定的所需增壓壓力低特定量的水平，所以能夠適當抑 制或避免由於點火正時的延遲所引起的增壓壓力的過度增大以及由此產 生的扭矩的增大。
在第一實施方式的發動機中，當ECU 83將燃燒模式從非增壓的化學 計量燃燒模式轉換至增壓的稀薄燃燒模式時，ECU 83延遲點火正時，並 在增大的實際增壓壓力變為等於或高於預^L的目標增壓壓力時將點火正 時的延遲量保持為恆定值，同時控制節氣門開度使得實際進氣量變為等於 依據運轉條件預先設定的目標空氣量。因此，能夠在轉換燃燒模式之後將空燃比適當改變至期望的稀空燃比。
在上述第一實施方式中，點火正時延遲控制的完成是通過判定實際進 氣量是否已變為等於或大於目標進氣量的方式來確定的，並且較大程度地 校正加速器踏板位置以便使實際進氣量等於目標進氣量。但是，即使當實 際增壓壓力變為等於或高於目標增壓壓力時停止進一步延遲點火正時並 維持當前的延遲量，實際增壓壓力也可能增大至高於所需增壓壓力的水 平，且實際進氣量可能超過所需進氣量。因此，可以較大程度或較小程度 地校正加速器踏板位置，使得實際進氣量落入基於目標進氣量設定的目標 進氣量的最優區域中。
圖6是作為根據本發明第二實施方式的內燃發動機的V型六釭發動機 的示意性俯視圖，而圖7的流程示了在第二實施方式的V型六釭發動 機上執行的燃燒模式轉換控制。圖8的流程示了設置於第二實施方式 的V型六缸發動機中的廢氣閘閥的開度的控制，而圖9的時間圖示出了在 第二實施方式的V型六缸發動機中轉換燃燒模式期間發動機運轉條件的轉 變。在圖6中，使用與在圖l和圖2中所使用的相同的參考數字來標識與 第一實施方式相同或功能相應的元件或構件，並且將不再提供對這些元件 或構件的進一步說明。
在本實施方式的V型六釭發動機中，如圖6所示，廢氣渦輪增壓器(將 簡稱為"渦輪增壓器")66、 67分別設置於第一氣缸列12和第二氣釭列13 中。每個渦輪增壓器66、 67主要包括壓縮機68、 69，其設置於相應的 進氣支管53、 54中；渦輪70、 71，其設置於相應的排氣管60、 61中；以 及聯接軸72、 73，其一體地聯接壓縮機68、 69與渦輪70、 71。而且，旁 通渦輪增壓器66、 67各自的渦輪70、 71的旁通管(旁通通道)101、 102 分別設置於第一排氣管和第二排氣管60、 61中，且廢氣閘閥103、 104安 裝在相應的旁通管101、 102中。ECU 83能夠根據增壓壓力傳感器86檢 測到的增壓壓力來打開和關閉廢氣閘閥103、 104。
通過以上布置，設置於第一氣缸列和第二氣釭列12、 13中的渦輪增壓 器66、 67能夠通過以下的方式^Mt來壓縮流入進氣支管53、 54的空氣 使得經由排氣口 26、 27和匯集通道58、 59W目應的燃燒室22、 23排出至 排氣管60、 61的排氣驅動渦輪70、 71，並使得渦輪70、 71驅動由聯接軸 72、 73聯接至渦輪70、 71的壓縮機68、 69。然後壓縮後的空氣>^1壓罐 50供給至相應的氣釭列12、 13的燃燒室22、 23。在此操作期間，如果由增壓壓力傳感器86檢測到的增壓壓力達到預定的增壓壓力，則ECU 83打 開廢氣閘閥103、 104並使得過量的排氣通過旁通管101、 102,以便限制 渦輪70、 71的旋轉，並由此防止壓縮機68、 69進一步壓縮空氣。
在第二實施方式的V型六釭發動機中，ECU 83能夠在稀薄燃燒模式 與化學計量燃燒模式之間轉換燃燒模式，並使用基於發動機轉速和發動機 負荷設定燃燒模式的燃燒模式映射來進行轉換控制。當ECU 83控制稀薄 燃燒模式與化學計量燃燒模式之間的轉換時，發動機在轉換控制期間以化 學計量空燃比工作，並在轉換控制^L後改變空燃比。在第二實施方式中， 當ECU 83將燃燒模式(空燃比)從增壓的稀薄燃燒模式(稀空燃比)轉 換至非增壓的化學計量燃燒模式(化學計量空燃比)同時延遲點火正時時， ECU83在燃燒模式轉換控制期間(在用於改變空燃比的控制期間)，根據 排氣能量的增量來增大用作排氣放洩閥的廢氣閘閥103、 104的開度。以此 方式，在燃燒模式轉換期間，防止了增壓壓力由於排氣能量的增大而過度 增大，並在完成燃燒模式轉換控制時抑制或避免了否則可能發生的扭矩的 階躍變化(例如，突然減小)。
在這種情況下，ECU83在燃燒模式轉換控制期間，基於排氣溫度的增 量來計算排氣能量的增量，並基於所述排氣能量的增量和排氣的流量來設 定廢氣閘閥103、 104的開度，如稍後所述。
以下將參考圖7的流程圖更具體地說明如上所述在本實施方式的V型 六缸發動機上進行的燃燒模式轉換控制。
如圖7所示，在本實施方式的V型六釭發動機中，ECU 83在步驟S31 中基於發動機運轉條件判定是否已提出作為轉換燃燒模式要求的指令，並 且，如果ECU 83確定不存在轉換燃燒模式的指令或要求，則在不執行任 何其他步驟的情況下結束W序的一個循環。如果ECU 83確定已提出了 作為轉換燃燒模式要求的指令，則ECU 83在步驟S32中判定轉換燃燒模 式的要求是否為將燃燒模式從增壓的稀薄燃燒模式轉換至非增壓的化學 計量燃燒模式的要求。如果判定所述要求不是從增壓的稀薄燃燒模式轉換 至非增壓的化學計量燃燒模式的要求，則ECU 83在步驟S36中執行正常 的點火正時延遲控制。
另一方面，如果ECU 83在步驟S32中判定所述轉換要求是從增壓的 稀薄燃燒模式轉換至非增壓的化學計量燃燒模式的要求，則ECU 83在步驟S33執行點火正時延遲控制。雖然進氣量減少以便在從增壓的稀薄燃燒 模式轉換至非增壓的化學計量燃燒模式的轉換控制期間形成化學計量空 燃比，但是由於點火正時延遲，所以排氣溫度升高且增壓壓力增大。因此， ECU83在燃燒模式轉換控制期間增大廢氣閘閥103、 104的開度，以便限 制或避免增壓壓力的增大。通過由此打開的廢氣閘閥103、 104,過量的排 氣在不經過渦輪70、 71的情況下從旁通管101、 102排出，因而防止增壓 壓力由於渦輪70、 71轉速的否則可能的增大而增大。然後，如果終止燃燒 模式轉換控制，則在步驟S35中終止點火正時延遲控制。
將參考圖8的流程圖更詳細地說明在步驟S34中所進行的廢氣閘閥 103、 104的開度控制。
如圖8所示，在廢氣閘閥103、 104的開度控制中，在步驟S41中判定 是否正在執行燃燒模式轉換控制，並且，如果判定未在執行燃燒模式轉換 控制，則在不執行任何其他步驟的情況下結束4^序的一個循環。如果判 定正在執行燃燒模式轉換控制，則ECU 83轉入步驟S42。
在步驟S42中，ECU 83計算由於點火正時延遲引起的排氣能量的增 量。更具體地，ECU 83存儲表示響應於點火正時延遲而增加的排氣溫度 的溫度映射。排氣能量通常能夠由氣體的低壓比熱、氣體流率以及氣體溫 度來表達，且由於點火正時延遲引起的排氣能量的增量能夠由以下等式(1) 表示
ej—cyiout = Cpm(Tcyl - …(1 )
其中，
ed—cyl。ut:排氣能量的增量； Cp:恆定壓力下的比熱； m:氣體流率； Tcyl:延遲期間的排氣溫度； Tex0:排氣匯集管的溫度。
接下來，在步驟S43中測量所需狀態量。更具體地，在旁通渦輪70、 71時必須打開廢氣閘閥103、 104並4吏排氣通過旁通管101、 102，使得通 過旁通管101、102的排氣的能量與由於點火正時延遲所引起的排氣能量的增量一致。在此，通過廢氣閘閥103、 104被打開的旁通管101、 102的排 氣的流率能夠由以下等式(2)表示
formula see original document page 26
(2)
其中，
廢氣閘閥處的排氣的流率； Awcv:廢氣閘閥的開度； R:氣體常數； Tex:排氣匯集管的溫度； k:比熱； Pex:排氣壓力； Pair:大氣壓力。
流經廢氣閘閥103、 104被打開的旁通管101、 102的排氣的能量能夠 由以下等式(3)表示
e柳v = Cpm、扣yT戰 (3)
然後，在步驟S44中計算廢氣閘閥103、 104的開度。更具體地，根據 上述等式(1)計算出的排氣能量的增量需要排出或釋放作為根據上述等式 (3)計算出的流經廢氣閘閥103、 104被打開的旁通管101、 102的排氣的 能量。由此，使得從這些等式(1)、 (3)所獲得的值彼此相等，而且，廢 氣閘岡103、 104的開度能夠計算如下並由以下等式(4)表示。formula see original document page 27
假設在排氣匯集通道58、 59中不存在熱傳遞，則點火延遲控制期間的 排氣溫度等於排氣匯集通道58、 59的溫度。隨點火正時延遲而改變的排氣 溫度從上面提到的排氣溫度映射獲得，且排氣的流率從空氣流量計84檢測 到的進氣量導出。然後，能夠通過將由此獲得的排氣的流率和溫度代入上 述等式(4)來計算廢氣閘閥103、 104的開度。
以下，將參考圖9的時間圖來更具體地說明由於在本實施方式的V型 六釭發動機上所進行的燃燒模式轉換控制所引起的發動機運轉條件的轉 變。
在本實施方式的V型六釭發動機中，如圖9所示，如果在tl時刻做出 從增壓的稀薄燃燒模式轉換至非增壓的化學計量燃燒模式的要求，則減小 節氣門開度以便減小進氣量並將空燃比改變至化學計量空燃比，而且立刻 延遲點火正時，然後逐漸提前點火正時。因而，排氣溫度由於點火正時的 延遲而升高，且渦輪增壓器66、 67的渦輪轉速增加，4吏得增壓壓力增大， 如圖9中的單點劃線所示。在這種情況下，難以防止扭矩增大為大於必要。
因此，在本實施方式中，廢氣閘閥103、 104在從增壓的稀薄燃燒模式 轉換至非增壓的化學計量燃燒模式的轉換控制期間被打開，使得過量的排 氣在不經過渦輪70、 71的情況下從旁通管101、 102排出。因而，限制或 避免了排氣溫度、渦輪轉速以及增壓壓力的否則可能的增加，而且也限制 或避免了進氣量的增加。如果在t2時刻終止燃燒模式轉換控制，則點火正 時設定為適於發動機運轉條件的正時，而且關閉廢氣閘閥103、 104,以便 完成將燃燒模式從增壓的稀薄燃燒模式轉換至非增壓的化學計量燃燒模 式的轉換控制。
如上所述，V型六缸發動機形式的第二實施方式的內燃發動機設置有 渦輪增壓器66、 67，所述渦輪增壓器66、 67能夠壓縮進氣並將壓縮後的 空氣供給至燃燒室22、 23，而且廢氣閘閥103、 104安裝於旁通渦輪70、 71的旁通管101、 102中。ECU 83能夠依據發動機運轉條件將燃燒模式從增壓的稀薄燃燒模式轉換至非增壓的化學計量燃燒模式。當從增壓的稀薄
燃燒模式轉換至非增壓的化學計量燃燒模式時，ECU 83延遲點火正時， 並在燃燒模式轉換控制期間根據排氣能量的增量來增大廢氣閘閥103、 104 的開度。
通過上述布置，可以通it^遲點火正時防止在從增壓的稀薄燃燒模式 轉換至非增壓的化學計量燃燒模式期間扭矩過度增大。通過打開廢氣閘閥 103、 104並使過量排氣在不經過渦輪70、 71的情況下排出，也可以防止 增壓壓力由於點火正時延遲而過度增大以及由此引起的扭矩增大，由此防
止在改變空燃比時否則可能發生的扭矩的階躍變化(例如，突然減小)， 並保證改善的驅動性能。
在這種情況下，排氣能量的增量是基於燃燒模式轉換控制期間的排氣 溫度的增量來計算的，而且廢氣閘閥103、 104的開度是基於由此計算出的 排氣能量的增量和排氣的流率來設定的。通過依據發動機運轉條件適當設 定廢氣閘閥103、 104的開度，能夠適當防止增壓壓力由於點火正時的延遲 而增大至高於必要的水平。
在上述第二實施方式中，當ECU 83將燃燒模式(空燃比)從增壓的 稀薄燃燒模式(稀空燃比)轉換至非增壓的化學計量燃燒模式(化學計量 空燃比)同時延遲點火正時時，ECU 83在燃燒模式轉換控制期間根據排 氣能量的增量來增大廢氣閘閥103、 104的開度。但是，如上述第一實施方 式那樣，當ECU 83將燃燒模式(空燃比)從非增壓的化學計量燃燒模式 (化學計量空燃比)轉換至增壓的稀薄燃燒模式(稀空燃比)同時延遲點 火正時時，ECU 83可以判定由增壓壓力傳感器86檢測到的增壓壓力是否 已變為等於或高於依據所述運轉條件預先設定的目標增壓壓力，並且，如 果判定增壓壓力已變為等於或高於目標增壓壓力，則可以^fL據排氣能量的 增量來增大廢氣閘岡103、 104的開度。
圖10是作為根據本發明第三實施方式的內燃發動機的V型六釭發動 機的示意性俯視圖，圖11的流程示了在第三實施方式的V型六釭發 動機上進行的燃燒模式轉換控制的程序。圖12和圖13的時間圖示出了在 第三實施方式的V型六缸發動機中轉換燃燒模式期間發動機運轉條件的轉 變。在圖10中，使用與在先前實施方式相同的參考數字來標識相同或功能 相應的元件或構件，將不再對這些元件或構件進一步說明。如圖10所示，在本實施方式的V型六釭發動機中，穩壓罐50經由進 氣歧管48、 49連接至相應的氣釭蓋20、 21的進氣口 24、 25。進氣管51 劃分成兩根進氣支管53、 54，渦輪增壓器66、 67的壓縮機68、 69分別安 裝於進氣支管53、 54中。進氣支管53、 54在它們的下遊端部處匯合在一 起，並經由進氣集合管55連接至穩壓罐50。在本實施方式中，回流管(回 流通道)111、 112設置用於將由渦輪增壓器66、 67的壓縮機68、 69壓縮 後的空氣供給返回至壓縮機68、 69上遊的進氣支管53、 54。回流管111、 112^1置成在進氣支管53、 54中將壓縮機68、 69的上遊側與壓縮機68、 69的下遊側相連接，且作為進氣放洩閥的空氣旁通閥113、 114分別安裝 於回流管111、 112中。ECU 83能夠依據增壓壓力傳感器86檢測到的增壓 壓力來打開和關閉空氣旁通閥113、 114。
在第三實施方式的V型六釭發動機中，ECU 83能夠在稀薄燃燒模式 與化學計量燃燒模式之間轉換燃燒模式，並使用基於發動機轉速和發動機 負荷來設定燃燒模式的燃燒模式映射來進行轉換控制。當ECU 83控制稀 薄燃燒模式與化學計量燃燒模式之間的轉換時，發動M轉換控制期間以 化學計量空燃比工作，並在轉換控制之後根據需要改變空燃比。在第三實 施方式中，當ECU 83將燃燒模式(空燃比)從非增壓的化學計量燃燒模 式(化學計量空燃比)改變至增壓的稀薄燃燒模式(稀空燃比)同時延遲 點火正時時，當由增壓壓力傳感器86檢測到的增壓壓力變為等於或高於依 據發動機運轉條件預先設定的目標增壓壓力時，ECU 83根據增壓壓力的 增量來增大空氣旁通閥113、 114的開度。以此方式，防止了增壓壓力在燃 燒模式轉換期間由於排氣能量的增大而過度增大，並防止在完成空燃比 (或燃燒模式)轉換控制時否則可能發生的扭矩的階躍變化(例如，突然 減小)。
以下，將參考圖11的流程圖更具體地說明在上述的本實施方式的V 型六缸發動機上所進行的燃燒模式轉換控制。
在本實施方式的V型六缸發動機中，如圖11所示，ECU83在步驟S51 中基於發動機運轉條件來判定是否已提出作為轉換燃燒模式要求的指令， 並且，如果確定不存在轉換燃燒模式的指令或要求，則在不執行任何另外 的步驟的情況下結束本程序的一個循環。如果ECU 83確定已提出了作為 轉換燃燒模式要求的指令，則ECU 83在步驟S52中判定轉換燃燒模式的 要求是否為將燃燒模式從非增壓的化學計量燃燒模式轉換至增壓的稀燃燒模式的要求。如果判定轉換要求不是從非增壓的化學計量燃燒模式轉
換至增壓的稀薄燃燒模式的要求，則ECU 83在步驟S61中執行正常的點 火正時延遲控制。
另一方面，如果ECU 83在步驟S52中判定轉換要求為從非增壓的化 學計量燃燒模式轉換至增壓的稀薄燃燒模式的要求，則執行步驟S53以便 基於由加速器位置傳感器88檢測到的加速器i^gL位置來計算稀薄模式所 需增壓壓力，並通過從所述稀薄模式所需增壓壓力減去預定值來計算稀薄 模式目標增壓壓力。然後ECU 83轉入步驟S54以便執行點火正時延遲控 制。
隨後，ECU 83在步驟S55中重新獲取由增壓壓力傳感器86檢測到的 增壓壓力(實際增壓壓力)，並在步驟S56中判定實際增壓壓力是否已變 為等於或高於目標增壓壓力。如果判定實際增壓壓力在燃燒模式轉換控制 期間尚未變為等於或高於目標增壓壓力，則重複執行步驟S54至步驟S56。 另一方面，如果判定實際增壓壓力已經變為等於或高於目標增壓壓力，則 在步驟S57中執行空氣旁通閥U3、 U4的開度控制，即，依據設定的程度 打開空氣旁通閥113、 114。通過由此打開的空氣旁通閥113、 114，過量的 壓縮空氣通過回流管111、 112供給返回至壓縮機68、 69的上遊側而不被 吸入燃燒室22、 23，因此，防止了增壓壓力過度增大。在這種情況下，ECU 83基於在燃燒模式轉換控制之前由增壓壓力傳感器86檢測到的增壓壓力 以及在燃燒模式轉換控制期間由增壓壓力傳感器86檢測到的增壓壓力來 計算增壓壓力的增量，並基於增壓壓力的增量來i殳定空氣旁通閥113、 114 的開度。在這方面，ECU83存儲限定了空氣旁通閥113、 114的開度與增 壓壓力的增量之間關係的映射，並基於此映射確定空氣旁通閥113、 114 的開度。
在執行步驟S57之後，ECU 83在步驟S88中根據實際增壓壓力來校 正節氣門開度，並在步驟S59中通過判定實際進氣量是否已變為等於或大 於目標進氣量來判定是否應當終止點火正時延遲控制。由於即使實際增壓 壓力在燃燒模式轉換控制期間增大為等於或高於目標增壓壓力的水平，實 際增壓壓力也未達到所需增壓壓力，所以較大程度地校正加速器踏板位
置，使得實際進氣量變為等於目標進氣量。如果在步驟S59中判定實際進 氣量尚未變為等於或大於目標進氣量，則重複執行步驟S57和S58。如果 在步驟S59中判定實際進氣量已變為等於或大於目標進氣量，則執行步驟S60以終止點火正時延遲控制。
以下，將參考圖12的時間圖來更具體地說明由於本實施方式的V型 六釭發動機中的燃燒模式轉換控制所引起的發動機運轉條件的轉變。
在本實施方式的V型六釭發動機中，如果在tl時刻做出從非增壓的化 學計量燃燒模式轉換至增壓的稀薄燃燒模式的要求，則ECU 83增大節氣 門開度以便增大進氣量，而且還增大燃料噴射量，從而維持化學計量空燃 比。緊隨tl時刻之後，ECU83逐漸延遲點火正時。因而，排氣溫度和渦 輪增壓器66、 67的渦輪轉速由於點火正時的延遲而增加，如圖9中的單點 劃線所示，導致增壓壓力增大，這4吏得難以防止扭矩增大為大於必要。
因此，在本實施方式中，空氣旁通閥113、 114在從非增壓的化學計量 燃燒模式轉換至增壓的稀薄燃燒模式的轉換控制期間被打開，使得過量的 壓縮空氣通過回流管111、 112供給返回至壓縮機68、 69的上遊側而不被 ^U^燃燒室22、 23。因而，限制或避免了排氣溫度和渦輪轉速的增加，而 且防止了扭矩由於增壓壓力的否則可能的增大而過度增大。如果在t2時刻
終止燃燒模式轉換控制，則點火正時提前並設定為適於發動機運轉條件的 正時，而且關閉空氣旁通閥113、 114。由此完成將燃燒模式從非增壓的化 學計量燃燒模式轉換至增壓的稀薄燃燒模式的轉換控制。
在上述第三實施方式中，當ECU 83將燃燒模式(空燃比)從非增壓 的化學計量燃燒模式(化學計量空燃比)轉換至增壓的稀薄燃燒模式(稀 空燃比)同時延遲點火正時時，ECU83判定由增壓壓力傳感器86檢測到 的增壓壓力是否已變為等於或高於依據運轉條件預先設定的目標增壓壓
力，並且，如果判定增壓壓力已變為等於或高於目標增壓壓力，則才艮據增 壓壓力的增量來增大空氣旁通閥113、 114的開度。但是，當ECU83將燃 燒模式(空燃比)從增壓的稀薄燃燒模式(稀空燃比)轉換至非增壓的化 學計量燃燒模式(化學計量空燃比)同時延遲點火正時時，可以控制空氣 旁通閥113、 114的開度4吏之在燃燒模式轉換控制期間才艮據增壓壓力的增量 來增大。
在這種情況下，如圖13所示，如果在tl時刻做出從增壓的稀薄燃燒 模式轉換至非增壓的化學計量燃燒模式的要求，則ECU 83通過減小節氣 門開度來減小進氣量，以^更將空燃比改變至化學計量空燃比，而且立刻延 遲點火正時，然後逐漸提前點火正時。因而，如圖9中的單點劃線所示，排氣溫度和渦輪增壓器66、 67的渦輪轉速由於點火正時的延遲而增加，導 致增壓壓力增大，這使得難以防止扭矩增大為大於必要。
因此，在本實施方式中，空氣旁通閥113、 114在從增壓的稀薄燃燒模 式轉換至非增壓的化學計量燃燒模式的轉換控制期間被打開，使得過量的 壓縮空氣通過回流管111、 112供給返回至壓縮機68、 69的上遊側而不被 吸入燃燒室22、 23。因此，限制或避免了排氣溫度和渦輪轉速的增加，並 防止了扭矩由於增壓壓力的否則可能的增大而過度增大。如果在t2時刻終 止燃燒模式轉換控制，則點火正時設定為適於發動機運轉條件的正時，而 且關閉空氣旁通岡113、 114。由此，完成將燃燒模式從增壓的稀薄燃燒模 式轉換至非增壓的化學計量燃燒模式的轉換控制。
如上所述，V型六釭發動機形式的第三實施方式的內燃發動機設置有 渦輪增壓器66、 67，所述渦輪增壓器66、 67能夠壓縮進氣並將壓縮後的 空氣供給至燃燒室22、 23,而且空氣旁通閥113、 114安裝於回流管111、 112中，通過所述回流管lll、 112，壓縮後的空氣供給返回至壓縮機68、 69的上遊側。ECU 83能夠依據發動機運轉條件將燃燒模式從非增壓的化 學計量燃燒模式轉換至增壓的稀薄燃燒模式。當從非增壓的化學計量燃燒 模式轉換至增壓的稀薄燃燒模式時，ECU延遲點火正時，並且當增大的實 際增壓壓力變為等於或高於目標增壓壓力時，才艮據增壓壓力的增量來增大 空氣旁通閥113、 114的開度。
ECU 83還能夠依據發動機運轉條件將燃燒模式從增壓的稀薄燃燒模 式轉換至非增壓的化學計量燃燒模式。當從增壓的稀薄燃燒模式轉換至非 增壓的化學計量燃燒模式時，ECU 83延遲點火正時，並在燃燒模式轉換 控制期間根據增壓壓力的增量來增大空氣旁通閥113、 114的開度。
由此，通it^遲點火正時可以防止扭矩在非增壓的化學計量燃燒模式 與增壓的稀薄燃燒模式之間進行轉換期間增大為大於必要。此外，空氣旁 通閥113、 U4在燃燒模式轉換控制期間被打開，使得過量的壓縮空氣通過 回流管111、 112供給返回至壓縮機68、 69的上遊側而不被^L^燃燒室22、 23。因此，能夠避免由於點火正時的延遲而引起的增壓壓力和扭矩的過度 增大，而且防止了在改變空燃比時否則可能發生的扭矩的階躍變化(例如， 突然減小)，由此保證改善的驅動性能。
圖14是作為根據本發明第四實施方式的內燃發動機的V型六釭發動機的示意性俯視圖，圖15的流程示了在第四實施方式的V型六釭發 動機上所進行的燃燒模式轉換控制的程序。圖16的時間圖示出了在第四實 施方式的V型六缸發動機中轉換燃燒模式期間發動機運轉條件的轉變。在 圖14中，使用與在先前實施方式相同的參考數字來標識相同或功能相應的 元件或構件，將不再對這些元件或構件進一步說明。
如圖14所示，本實施方式的V型六釭發動機具有位於發動機上部的 左氣釭列12和右氣釭列13，使得每個氣釭列12、 13相對於發動機的豎直 方向傾斜一定的角度，而且在每個氣缸列12、 13中設置有多個氣釭，以便 為相應地氣缸列12、 13提供兩個氣缸組。進氣口 24、 25和排氣口 26、 27 形成於第一氣釭列和第二氣缸列12、 13的相應的燃燒室22、 23的上方， 使得進氣口 24、 25與排氣口 26、 27相對，而且穩壓罐50經由相應的進氣 歧管48、 49連接至進氣口24、 25。另一方面，空氣濾清器52安裝於進氣 管(進氣通道)51的空氣入口中，具有節氣門56的電子節氣門裝置57設 置於空氣濾清器52下遊的進氣管51的一部分中。進氣管51在其下遊端部 處連接至穩壓罐50。
排氣口 26、 27與匯集通道58、 59連通，從相應的燃燒室22、 23 *，放 的排氣被匯集至匯集通道58、 59內，而且，第一排氣管60和第二排氣管 61經由相應的排氣管連接部58a、 59a分別連接至匯集通道58、 59。第一 上遊三元催化劑62安裝於第一排氣管60中，而且第二上遊三元催化劑63 安裝於第二排氣管61中，氮氧化物儲存-還原式催化劑65安裝於排氣匯集 管64中，第一排氣管和第二排氣管60、 61聯接在一起以連接至所述排氣 匯集管64。
連通管121連接至第一排氣管60的上遊部和第二排氣管61的上遊 部，當沿排氣的流動方向觀察時，所述第一排氣管60的上遊部和第二排氣 管61的上遊部位於安裝所述上遊三元催化劑62、 63的位置的上遊，因此， 第一排氣管60和第二排氣管61經由連通管121彼此連通。第一控制閥122 和第二控制閥123分別安裝於第一排氣管60和第二排氣管61中，當沿排 氣的流動方向觀察時，它們位於所述上遊三元催化劑62、 63的下遊位置。 第一控制閥122和第二控制閥123為流量控制閥，通過控制相應的控制閥 122、 123的開度可以控制流經每個排氣管60、 61的排氣流率或排氣量。
廢氣渦輪增壓器(以下簡稱為"渦輪增壓器")66設置於第一氣缸 列12的側部。渦輪增壓器66主要包括設置於進氣管61中的壓縮機68;設置於第一排氣管60中的渦輪70;以及聯接軸72,其一體地聯接壓縮機 68與渦輪70。在這種情況下，渦輪增壓器66的渦輪70能夠由流經位於第 一氣缸列12側部的第一排氣管60的排氣來驅動，並且連通管121的一個 端部連接至第一排氣管60的位於安裝渦輪70的位置的上遊的一部分。中 冷器74設置於進氣管51的位於渦輪增壓器66的壓縮機68下遊以及電子 節氣門裝置57 (或節氣門56)上遊的一部分中。
通過以上布置，設置於第一氣缸列12側部的渦輪增壓器66能夠通 過以下方式來壓縮流入進氣管51的空氣使得經由排氣口 26和匯集通道 58從第一氣釭列12的燃燒室22排放至第一排氣管60的排氣驅動渦輪70， 並使渦輪70驅動由聯接軸72聯接至渦輪70的壓縮機68。由此，通過空 氣濾清器52引入至進氣管51中的空氣在由渦輪增壓器66壓縮並由中冷器 74冷卻之後供給至穩壓罐50，然後，經由相應的進氣歧管48、 49以及第 一氣缸列和第二氣缸列12、 13的進氣口24、 25抽吸^lX至燃燒室22、 23 內。
在第四實施方式的V型六缸發動機中，如上所述，第一上遊三元催 化劑62和第二上遊三元催化劑63以及第一控制閥122和第二控制閥123 分別安裝於第一排氣管60和第二排氣管61中，且第一排氣管60和第二排 氣管61在相應的上遊三元催化劑62、 63的上遊側處經由連通管121彼此 連通。通過如此構造的發動機，通過改變相應的氣釭列12、 13中的燃燒狀 態以;5UM目應的氣釭列12、 13排放的排氣被排出時所經由的排出^M聖， ECU 83能夠進行各種氣釭列控制。
當發動機例如以低溫起動時，第一控制閥122置於關閉狀態，而第 二控制閥123置於打開狀態，以便使得從第一氣缸列12的氣釭組排出至第 一排氣管60的排氣通過連通管121流入第二排氣管61中，並且來自第一 氣釭列和第二氣釭列12、 13的氣缸組的排氣流在第二排氣管61中匯合成 單條氣流。通過使大量的排氣以這種方式流入第二上遊三元催化劑63，可 以預熱第二上遊三元催化劑63。此後，如果第二上遊三元催化劑63的預 熱完成，而且催化劑63得以活化，則第一控制閥122置於打開狀態，而第 二控制閥123置於關閉狀態，以便使得從第二氣缸列13的氣釭組排出至第 二排氣管61的排氣通過連通管121流入第一排氣管60中，並且來自第一 氣釭列和第二氣釭列12、 13的氣釭組的排氣流在第一排氣管60中匯合成 單條氣流。通過使大量的排氣以這種方式流入第一上遊三元催化劑62,可以預熱第一上遊三元催化劑62。
當發動機例如以高負荷工作時，第一控制閥122置於打開狀態，而 第二控制閥123置於關閉狀態，以便使從第二氣缸列13的氣釭組排出至第 二排氣管61的排氣通過連通管121流入第一排氣管60中，並且來自第一 氣缸列和笫二氣釭列12、 13的氣釭組的排氣流在第一排氣管60中匯合成 單條氣流。通過使大量的排氣以這種方式流入位於第一排氣管60中的渦輪 增壓器66中，可以高效率地操作渦輪增壓器66以便提供高的增壓壓力。
所述發動機還可以控制為使得從第一氣缸列12的氣缸組排放的排 氣變為稀燃料氛圍(或具有稀空燃比)，而從第二氣釭列13的氣釭組排放 的排氣變為濃燃料氛圍(或具有濃空燃比)。在這種情況下，第一控制閥 122和第二控制閥123置於打開狀態，使得從第一氣缸列12的氣釭組排放 的作為稀燃料氛圍的排氣流經第一排氣管60,而M第二氣釭列13的氣 缸組排放的作為濃燃料氛圍的排氣流經第二排氣管61。流經第一排氣管和 第二排氣管60、 61的排氣流在排氣匯集管64中匯合成單條氣流，在所述 排氣匯集管64中，在氮氧化物儲存-還原式催化劑65中發生氧化和熱生成， 以^更預熱所述催化劑65，並且釋放儲存在氮氧化物儲存-還原式催化劑65 中的硫成分以使所述催化劑65再生。
在第四實施方式的V型六釭發動機中，ECU 83能夠在稀薄燃燒模 式與化學計量燃燒模式之間轉換燃燒模式，並使用基於發動機轉速和發動
機負荷來設定燃燒模式的燃燒模式映射來進行轉換控制。在這種情況下， 在稀薄燃燒模式與化學計量燃燒模式之間的轉換控制期間，ECU 83以化 學計量空燃比iMl轉發動機，並在轉換控制之後根據需要改變空燃比。在 第四實施方式中，當ECU 83將燃燒模式(空燃比)從增壓的稀薄燃燒模 式(稀空燃比)轉換至非增壓的化學計量燃燒模式(化學計量空燃比)同 時延遲點火正時時，在燃燒模式轉換控制期間(在用於改變空燃比的控制 期間)關閉第一控制閥122並打開第二控制閥123。以此方式，在燃燒模 式轉換期間防止或抑制了增壓壓力由於排氣能量的增大而過度增大，並防 止了在完成空燃比(燃燒模式)轉換控制時否則可能發生的扭矩的階躍變 化(例如，突然減小)。
以下，將參考圖15的流程圖更具體地說明在如上所述的本實施方式 的V型六釭發動機上所進行的燃燒模式轉換控制。在本實施方式的V型六缸發動機中，ECU 83在步驟S71中判^JC 動機是否正在起動。如上所述，如果判^JL動機正在起動，則ECU83在 步驟S79中關閉第一控制閥122並打開第二控制閥123，以4更在發動機以 低溫起動時進行第二上遊三元催化劑63的預熱控制。
另一方面，如果在步驟S71中判定發動機未在起動，則ECU 83在 步驟S72中判定是否已做出從非增壓的化學計量燃燒模式轉換至增壓的稀 薄燃燒模式的要求。如果判定已做出從非增壓的化學計量燃燒模式轉換至 增壓的稀薄燃燒模式的要求，則ECU83在步驟S73中打開第一控制閥122 並關閉第二控制閥123，並在步驟S74中進行點火正時延遲控制。
如果在步驟S72中判定尚未做出從非增壓的化學計量燃燒模式轉換 至增壓的稀薄燃燒模式的要求，則在步驟S75中判定是否已做出從增壓的 稀薄燃燒模式轉換至非增壓的化學計量燃燒模式的要求。如果在步驟S75 中判定已做出從增壓的稀薄燃燒模式轉換至非增壓的化學計量燃燒模式 的要求，則ECU 83在步驟S76中關閉第一控制閥122並打開第二控制閥 123，並在步驟S77中進行點火正時延遲控制。
在這種情況下，儘管ECU 83在從增壓的稀薄燃燒模式轉換至非增 壓的化學計量燃燒模式的轉換期間減少進氣量以便形成化學計量空燃比， 但是由於點火正時的延遲，排氣溫度上升且增壓壓力增大。因此，ECU 83 在步驟S76中在燃燒模式轉換控制期間關閉第一控制閥122並打開第二控 制閥123。通過這種控制，從第一氣缸列12的氣釭組排出至第一排氣管60 的排氣通過連通管121移至第二排氣管61中，使得從發動機所有氣釭排放 的排氣都從第二排氣管61排出而不經過渦輪增壓器66的渦輪70,因此， 防止了增壓壓力由於渦輪70的否則可能增大的轉速而增大。
如果在步驟S75中判定尚未做出從增壓的稀薄燃燒模式轉換至非增 壓的化學計量燃燒模式的要求，則ECU 83在步驟S78中根據發動機運轉 M來控制第一控制閥和第二控制閥122、 123的打開/關閉，以便進行氣 缸列控制。
以下，將參考圖16的時間圖來更具體地說明在本實施方式的V型 六釭發動機中進行燃燒模式轉換控制時發動機運轉條件的轉變。
在本實施方式的V型六釭發動機中，如圖16所示，如果在tl時刻 做出從增壓的稀薄燃燒模式轉換至非增壓的化學計量燃燒模式的要求，則關閉第一控制閥122並打開第二控制閥123。在經歷預定時間tw之後，ECU 83減小節氣門開度以便減少進氣量，並將空燃比改變至化學計量空燃比， 而且立刻延遲點火正時，然後逐漸提前點火正時。即，鑑於第一控制閥122 和第二控制閥123的響應滯後，ECU83在第一控制閥和第二控制岡122、 123的打開/關閉動作完成之後執行燃燒模式轉換控制。
通過由此關閉的第一控制閥122，從第一氣釭列12的氣釭組排出至 第一排氣管60的排氣通過連通管121移至第二排氣管61中並從第二排氣 管61排出而不經過渦輪增壓器66的渦輪70。因此，限制或避免了排氣溫 度、渦輪轉速以及增壓壓力的增加，而且還限制或避免了進氣量的增加。 如果在t3時刻終止燃燒模式轉換控制，則點火正時設定為適於發動機運轉 條件的正時，並且打開第一控制閥122，關閉第二控制閥123。以此方式， 完成用於將燃燒模式從增壓的稀薄燃燒模式轉換至非增壓的化學計量燃 燒模式的控制。
在參考圖15的流程圖的燃燒模式轉換控制的說明中，如果在步驟 S71中判定發動機正在起動，則ECU 83在步驟S79中關閉第一控制閥122 並打開第二控制閥123,以便進行用於第二上遊三元催化劑63的預熱控制。 但是，如果第二上遊三元催化劑63已經預熱並活化，且已經做出了從非增 壓的化學計量燃燒模式轉換至增壓的稀薄燃燒模式的要求，則ECU 83可 以打開第一控制閥122並關閉第二控制閥123，以使J吏得渦輪增壓器66增 大增壓壓力，並由此減少完成燃燒模式轉換控制所需的時長。
在上述第四實施方式的內燃發動機中，多個氣釭劃分為分別布置在 左氣釭列和右氣缸列，即，第一氣缸列12和第二氣缸列13中的兩個氣釭 組，並且第一排氣管60和第二排氣管61連接至第一氣釭列和第二氣釭列 12、 13的相應的氣釭組。另外，第一控制閥122和第二控制閥123分別設 置於第一排氣管和第二排氣管60、 61中，連通管121將排氣管60、 61的 處於控制閥122、 123上遊的部分彼此連通，而且渦輪增壓器66僅設置在 第一氣釭列12的側部。ECU 83能夠依據發動機運轉條件將燃燒模式從增 壓的稀薄燃燒模式轉換至非增壓的化學計量燃燒模式。在燃燒模式轉換控 制期間，ECU83延遲點火正時，並且關閉第一控制閥122，打開第二控制 閥123。
通過以上布置，當燃燒模式從增壓的稀薄燃燒模式轉換至非增壓的 化學計量燃燒模式時，延遲點火正時以便防止扭矩增大至大於必要。另夕關閉第一控制閥122並打開第二控制閥123，使得排氣在不經過渦輪70的 情況下排出，這使得可以抑制或避免由於點火正時延遲而引起的增壓壓力 的過度增大以及由此引起的扭矩的增大，並防止在改變空燃比時否則可能 發生的扭矩的階躍變化(例如，突然減小)，由此保證改善的驅動性能。
當從增壓的稀薄燃燒模式轉換至非增壓的化學計量燃燒模式時， ECU 83在從打開或關閉第一控制閥122和第二控制閥123時起經歷了預 定時間tw之後改變空燃比。即，鑑於第一控制岡122和第二控制閥123 的響應滯後，在相應的控制閥122、 123的打開/關閉動作完成之後執行燃 燒模式轉換控制，以便能夠適當防止增壓壓力的過度增大。
另外，在本實施方式中，當ECU 83在所述催化劑已預熱的情況下 起動所述發動機期間將燃燒模式從非增壓的化學計量燃燒模式改變至增 壓的稀薄燃燒模式同時延遲點火正時時，在燃燒模式轉換控制期間打開第 一控制閥122並關閉第二控制閥123，使得渦輪增壓器66能夠在短時間內 將增壓壓力升高至期望水平，並能夠減少完成燃燒模式轉換控制所需的時 間。
儘管採用V型六缸發動機作為圖示的各個實施方式中的內燃發動 機，但是應當理解，發動機類型和氣缸數目不局限於圖示實施方式中的發 動機類型和氣釭數目，且本發明能夠同等地應用於任何類型的發動機。
儘管已經參考被認為是本發明優選實施方式的實施方式對本發明進 行了描述，但是應當理解，本發明並不局限於所公開的實施方式或構造。 相反，本發明意圖覆蓋各種改型和等同方案。另外，儘管以示例性的各種 組合及構造示出了所公開的發明的各種元件，但是包括更多、更少或者僅 包括一個元件的其它組合及構造也在所附權利要求的範圍內。
權利要求
1. 一種內燃發動機，包括能夠壓縮進氣並將所壓縮的進氣供給至燃燒室的增壓器；用於檢測增壓壓力的增壓壓力檢測裝置；用於改變空燃比的空燃比改變裝置；用於改變點火正時的點火正時改變裝置；以及控制裝置，其用於當所述空燃比改變裝置將所述空燃比從化學計量空燃比改變至稀空燃比時，使得所述點火正時改變裝置延遲所述點火正時，所述內燃發動機的特徵在於當所述控制裝置將所述空燃比從化學計量空燃比改變至稀空燃比同時延遲所述點火正時時，如果所述增壓壓力檢測裝置所檢測到的所述增壓壓力變為等於或高於依據所述發動機的運轉條件預先設定的目標增壓壓力，則所述控制裝置將所述點火正時的延遲量保持為恆定值。
2.如權利要求l所述的內燃發動機，其特徵在於，所述目標增壓壓力 設定為比基於所述發動機的運轉條件設定的所需增壓壓力低預定量的值， 4吏得當形成所述稀空燃比時，所述增壓壓力達到所述所需增壓壓力。
3.如權利要求1或2所述的內燃發動機，其特徵在於進一步設置有空氣量檢測裝置，其用於檢測吸入所述燃燒室內的空氣 量；並且當所述控制裝置將所述空燃比從化學計量空燃比改變至稀空燃比同 時延遲所述點火正時時，如果所述增壓壓力變為等於或高於所述目標增壓 壓力，則所述控制裝置將所述點火正時的延遲量保持為恆定值，並且控制 節氣門開度使得由所述空氣量檢測裝置檢測到的所述空氣量變為與依據 所述發動機的運轉條件預先設定的目標空氣量基4^目等。
4. 一種內燃發動機，包括能夠壓縮進氣並將所壓縮的進氣供給至燃 燒室的增壓器；設置在旁通所述增壓器的渦輪的旁通通道中的排氣放洩 閥；用於檢測增壓壓力的增壓壓力檢測裝置；用於改變空燃比的空燃比改 變裝置；用於改變點火正時的點火正時改變裝置；以及控制裝置，其用於 當所述空燃比改變裝置在稀空燃比與化學計量空燃比之間改變所述空燃比時，使得所述點火正時改變裝置延遲所述點火正時，所述內燃發動機的特徵在於當所述控制裝置將所述空燃比從稀空燃比改變至化學計量空燃比同 時延遲所述點火正時時，所述控制裝置在用於改變所述空燃比的控制期間 根據排氣能量的增量來增大所述排氣放洩閥的開度。
5.如權利要求4所述的內燃發動機，其特徵在於，當所述控制裝置將 所述空燃比^Mt學計量空燃比改變至稀空燃比同時延遲所述點火正時時， 如果所述增壓壓力檢測裝置所檢測到的所述增壓壓力變為等於或高於依 據所述發動機的運轉條件預先設定的目標增壓壓力，則所述控制裝置根據 所述排氣能量的增量來增大所述排氣放洩閥的開度。
6.如權利要求4或5所述的內燃發動機，其特徵在於，所述控制裝置 在用於改變所述空燃比的控制期間基於排氣溫度的增量來計算所述排氣 能量的增量，並基於所述排氣能量的增量和排氣的流量來設定所述排氣放 洩閥的開度。
7. —種內燃發動機，包括能夠壓縮進氣並將所壓縮的進氣供給至燃 燒室的增壓器；設置在回流通道中的進氣放洩閥，由所述增壓器壓縮的空 氣通過所述回流通道供給返回至所述增壓器的壓縮機上遊的進氣通道；用 於檢測增壓壓力的增壓壓力檢測裝置；用於改變空燃比的空燃比改變裝 置；用於改變點火正時的點火正時改變裝置；以;S^控制裝置，其用於當所 述空燃比改變裝置在稀空燃比與化學計量空燃比之間改變所述空燃比時， 使得所述點火正時改變裝置延遲所述點火正時，所述內燃發動機的特徵在 於當所述控制裝置將所述空燃比從稀空燃比改變至化學計量空燃比同 時延遲所述點火正時時，所述控制裝置在用於改變所述空燃比的控制期間 才艮據所述增壓壓力的增量來增大所述進氣放洩閥的開度。
8.如權利要求7所述的內燃發動機，其特徵在於，當所述控制裝置將所述空燃比從化學計量空燃比改變至稀空燃比同時延遲所述點火正時時， 如果所述增壓壓力檢測裝置所檢測到的所述增壓壓力變為等於或高於依 據所逸&動機的運轉條件預先設定的目標增壓壓力，則所述控制裝置根據 所述增壓壓力的增量來增大所述進氣放洩閥的開度。
9. 一種內燃發動機，包括多個氣釭，所述多個氣缸劃分為分別布置 在左氣缸列和右氣釭列中的第一氣釭組和第二氣缸組；為所述第一氣缸組 和所述第二氣釭組獨立設置的第一排氣通道和第二排氣通道；分別設置在 所述第 一排氣通道和所述第二排氣通道中的第 一控制閥和第二控制閥，其 用於控制相應的排氣通道中的排氣的流量；分別設置在所述第一排氣通道 和所述第二排氣通道中的第一淨化催化劑和第二淨化催化劑；連通通道， 所述第 一控制閥和所述第 一淨化催化劑上遊的所述第 一排氣通道的 一部 分與所述第二控制閥和所述第二淨化催化劑上遊的所述第二排氣通道的 一部分通過所述連通通勤目連通；^f5U殳置用於所述第一氣釭組的增壓器； 用於改變空燃比的空燃比改變裝置；用於改變點火正時的點火正時改變裝 置；以及控制裝置，其用於當所述空燃比改變裝置在稀空燃比與化學計量 空燃比之間改變所述空燃比時，使得所述點火正時改變裝置延遲所述點火 正時，所述內燃發動機的特徵在於當所述控制裝置將所述空燃比從稀空燃比改變至化學計量空燃比同 時延遲所述點火正時時，所述控制裝置在用於改變所述空燃比的控制期間 關閉所述第 一控制閥並打開所述第二控制閥。
10.如權利要求9所述的內燃發動機，其特徵在於，在所述淨化催化 劑已預熱的情況下起動所述發動機期間，當所述控制裝置將所述空燃比從 化學計量空燃比改變至稀空燃比同時延遲所述點火正時時，所述控制裝置 在用於改變所述空燃比的控制期間打開所述第一控制閥並關閉所述第二 控制閥。
11.如權利要求9所述的內燃發動機，其特徵在於，在從打開或關閉 所述第一控制閥和所述第二控制閥起經過預定時間之後，所述控制裝置使 得所述空燃比改變裝置將所述空燃比從稀空燃比改變至化學計量空燃比。
12. —種內燃發動機，包括增壓器，其能夠壓縮進氣並將所壓縮的進氣供給至燃燒室； 檢測增壓壓力的增壓壓力檢測器；改變空燃比的空燃比改變單元； 改變點火正時的點火正時改變單元；以及控制器，當所述空燃比改變單元將所述空燃比從化學計量空燃比改變 至稀空燃比時，所述控制器使得所述點火正時改變單元延遲所述點火正 時，其中當所述控制器將所述空燃比從化學計量空燃比改變至稀空燃比同時 延遲所述點火正時時，如果所述增壓壓力檢測器所檢測到的所述增壓壓力 變為等於或高於依據所述發動機的運轉條件預先設定的目標增壓壓力，則 所述控制器將所述點火正時的延遲量保持為恆定值。
13. —種內燃發動機，包括增壓器，其能夠壓縮進氣並將所壓縮的進氣供給至燃燒室； 排氣放洩閥，其設置在旁通所述增壓器的渦輪的旁通通道中； 檢測增壓壓力的增壓壓力檢測器；改變空燃比的空燃比改變單元； 改變點火正時的點火正時改變單元；以及控制器，當所述空燃比改變單元在稀空燃比與化學計量空燃比之間改 變所述空燃比時，所述控制器使得所述點火正時改變單元延遲所述點火正 時，其中當所述控制器將所述空燃比從稀空燃比改變至化學計量空燃比同時 延遲所述點火正時時，所述控制器在用於改變所述空燃比的控制期間祁*據 排氣能量的增量來增大所述排氣放洩岡的開度。
14. 一種內燃發動機，包括增壓器，其能夠壓縮進氣並將所壓縮的進氣供給至燃燒室；進氣放洩閥，其設置在回流通道中，由所述增壓器壓縮的空氣通過所述回流通道供給返回至所述增壓器的壓縮機上遊的進氣通道；檢測增壓壓力的增壓壓力檢測器；改變空燃比的空燃比改變單元；改變點火正時的點火正時改變單元；以及控制器，當所述空燃比改變單元在稀空燃比與化學計量空燃比之間改變所述空燃比時，所述控制器4吏得所述點火正時改變單元延遲所述點火正時，其中當所述控制器將所述空燃比從稀空燃比改變至化學計量空燃比同時延遲所述點火正時時，所述控制器在用於改變所述空燃比的控制期間才艮據所述增壓壓力的增量來增大所述進氣放洩閥的開度。
15. —種內燃發動機，包括多個氣缸，所述多個氣缸劃分為分別布置在左氣缸列和右氣缸列中的第一氣釭組和第二氣釭組；為所述第 一 氣缸組和所述第二氣缸組獨立設置的第 一排氣通道和第二排氣通道；分別設置在所述第 一排氣通道和所述第二排氣通道中的第 一控制閥和第二控制閥，其用於控制相應的排氣通道中的排氣的流量；分別設置在所述第一排氣通道和所述第二排氣通道中的第一淨化催化劑和第二淨化催化劑；連通通道，所述第一控制閥和所述第一淨化催化劑上遊的所述第一排氣通道的一部分與所述第二控制閥和所述第二淨化催化劑上遊的所述第二排氣通道的一部分通過所述連通通il^目連通；僅設置用於所述第一氣缸組的增壓器；改變空燃比的空燃比改變單元；改變點火正時的點火正時改變單元；以及控制器，當所述空燃比改變單元在稀空燃比與化學計量空燃比之間改變所述空燃比時，所述控制器4吏得所述點火正時改變單元延遲所述點火正時，其中當所述控制器將所述空燃比從稀空燃比改變至化學計量空燃比同時延遲所述點火正時時，所述控制器在用於改變所述空燃比的控制期間關閉所述第 一控制閥並打開所述第二控制閥。
16. —種用於控制內燃發動機的方法，所述內燃發動機包括增壓器，其能夠壓縮進氣並將所壓縮的進氣供給至燃燒室；檢測增壓壓力的增壓壓力檢測器；改變空燃比的空燃比改變單元；以及改變點火正時的點火正時改變單元，所述方法的特徵在於包括當所述空燃比改變單元將所述空燃比從化學計量空燃比改變至稀空燃比時，使得所述點火正時改變單元延遲所述點火正時；以及當所述空燃比從化學計量空燃比改變至稀空燃比同時延遲所述點火正時時，如果所述增壓壓力檢測器所檢測到的所述增壓壓力變為等於或高於依據所述發動機的運轉條件預先設定的目標增壓壓力，則將所述點火正時的延遲量保持為恆定值。
17. —種用於控制內燃發動機的方法，所述內燃發動機包括增壓器，其能夠壓縮進氣並將所壓縮的進氣供給至燃燒室；排氣放洩閥，其設置在旁通所述增壓器的渦輪的旁通通道中；檢測增壓壓力的增壓壓力檢測器；改變空燃比的空燃比改變單元；以及改變點火正時的點火正時改變單元，所述方法的特徵在於包括當所述空燃比改變單元在稀空燃比與化學計量空燃比之間改變所述空燃比時，使得所述點火正時改變單元延遲所述點火正時；以及當所述空燃比從稀空燃比改變至化學計量空燃比同時延遲所述點火正時時，在用於改變所述空燃比的控制期間根據排氣能量的增量來增大所述排氣放洩閥的開度。
18. —種用於控制內燃發動機的方法，所述內燃發動機包括增壓器，其能夠壓縮進氣並將所壓縮的進氣供給至燃燒室；進W洩岡，其設置在回流通道中，由所述增壓器壓縮的空氣通過所述回流通道供給返回至所述增壓器的壓縮機上遊的進氣通道；檢測增壓壓力的增壓壓力檢測器；改變空燃比的空燃比改變單元；以及改變點火正時的點火正時改變單元，所述方法的特徵在於包括當所述空燃比改變單元在稀空燃比與化學計量空燃比之間改變所述空燃比時，使得所述點火正時改變單元延遲所述點火正時；以及當所述空燃比從稀空燃比改變至化學計量空燃比同時延遲所述點火正時時，在用於改變所述空燃比的控制期間根據所述增壓壓力的增量來增大所述進氣放洩閥的開度。
19. 一種用於控制內燃發動機的方法，所述內燃發動機包括多個氣缸，所述多個氣缸劃分為分別布置在左氣缸列和右氣釭列中的第一氣釭組和第二氣釭組；為所述第一氣釭組和所述第二氣釭組獨立設置的第一排氣通道和第二排氣通道；分別設置在所述第一排氣通道和所述第二排氣通道中的第一控制閥和第二控制閥，其用於控制相應的排氣通道中的排氣的流量；分別^:置在所述第一排氣通道和所述第二排氣通道中的第一淨化催化劑和第二淨化催化劑；連通通道，所述第一控制閥和所述第一淨化催化劑上遊的所述第一排氣通道的一部分與所述第二控制閥和所述第二淨化催化劑上遊的所述第二排氣通道的一部分通過所述連通通^目連通；僅設置用於所述第一氣缸組的增壓器；改變空燃比的空燃比改變單元；改變點火正時的點火正時改變單元，所述方法的特徵在於包括當所述空燃比改變單元在稀空燃比與化學計量空燃比之間改變所述空燃比時，使得所述點火正時改變單元延遲所述點火正時；以及當所述空燃比從稀空燃比改變至化學計量空燃比同時延遲所述點火正時時，在用於改變所述空燃比的控制期間關閉所述第一控制閥並打開所述第二控制閥。
全文摘要
本發明涉及一種當發動機從化學計量燃燒轉換至稀薄燃燒時通過保持點火角延遲恆定來控制增壓壓力的方法和系統。本發明還涉及一種當發動機從稀薄燃燒轉換至化學計量燃燒時通過控制排氣系統中的放洩閥(排出閥)來控制排氣能量的方法和系統。本發明還涉及一種當發動機從稀薄燃燒轉換至化學計量燃燒時通過根據增壓器的增壓壓力控制進氣旁通閥來控制進氣歧管壓力的方法和系統。本發明還涉及一種當發動機從稀薄燃燒轉換至化學計量燃燒時通過控制排氣系統中的兩個控制閥來控制不同的氣缸組的方法和系統。
文檔編號F02D37/02GK101535619SQ200780041378
公開日2009年9月16日 申請日期2007年11月9日 優先權日2006年11月10日
發明者入澤泰之, 副島慎一, 能川真一郎 申請人:豐田自動車株式會社