[发明专利]火花点火式内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及火花点火式内燃机。

背景技术

已公知如下的火花点火式内燃机(例如参照日本特开2004-218522号公报)：具有可改变机械压缩比的可变压缩比机构和可控制进气门的关闭正时的可变气门正时机构(可变配气相位机构，variable valve timingmechanism)，并且设置成：在内燃机中负荷运行时和内燃机高负荷运行时进行由增压器进行的增压作用，并且在内燃机中高负荷运行时在使实际压缩比保持恒定的状态下随着内燃机负荷的降低而增大机械压缩比并且延迟进气门的关闭正时。

但是，为了提高在车辆行驶时的热效率而获得良好的燃料经济性(燃費)，由本申请发明人提出了这样一种火花点火式内燃机：以在内燃机(发动机)低负荷运行时获得最大的膨胀比的方式将机械压缩比设为最大、并且将内燃机低负荷运行时的实际压缩比设为与内燃机中高负荷运行时基本相同的实际压缩比。一般地，在火花点火式内燃机中，膨胀比越高，则在膨胀行程时对活塞作用压下力的时间变得越长，其结果，热效率提高。在本申请发明人所提出的火花点火式内燃机中，由于在内燃机低荷运行时膨胀比成为最大，所以可以使得内燃机低荷运行时的热效率较高。

另一方面，在发动机冷态启动时，设置于内燃机的排气净化催化剂(例如三元催化剂)的温度比其活化温度(活性化温度)低。因此，在冷态启动时需要使排气净化催化剂急速地升温。然而，如上所述，膨胀比越高，则在膨胀行程时对活塞作用压下力的时间变得越长。这意味着膨胀比越高，则从内燃机主体所排出的排气的温度变得越低。因此，若在冷态启动时使膨胀比升高，则会造成不能使排气净化催化剂迅速地升温。

而且，在内燃机冷态启动时，由排气净化催化剂对未燃HC的净化率降低。因此，在内燃机冷态启动时，需要尽可能地减少从内燃机主体排出的排气中所包含的HC。然而，若提高实际压缩比、或者提高膨胀比，则存在从内燃机主体排出的排气中的未燃HC增大的倾向。

发明内容

于是，鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种火花点火式内燃机，其能够在内燃机低荷运行时提高膨胀比以提高燃料经济性，并且能够在冷态启动时迅速地使排气净化催化剂升温，并且可以抑制排气排放的恶化。

本发明作为解决上述问题的手段，提供了如权利要求书的各权利要求所记载的火花点火式内燃机。

在本发明的第一方式中，火花点火式内燃机具有能够改变机械压缩比的可变压缩比机构和能够控制进气门的关闭正时的可变气门正时机构，供给燃烧室内的吸入空气量主要通过变更进气门的关闭正时来控制，在内燃机低负荷运行时，与内燃机高负荷运行时相比，机械压缩比设定得高，其中，将内燃机预热完成前的内燃机低负荷运行时的机械压缩比，与内燃机预热完成后的内燃机低负荷运行时的机械压缩比相比，设定为较低的压缩比。

根据上述方式，在内燃机预热完成前将机械压缩比设为比预热完成后低的压缩比。因此，在内燃机预热完成前也不使膨胀比设为最大，由此抑制排气温度的降低。

因此，根据上述方式，可以在内燃机预热完成前抑制排气温度的降低，由此可在内燃机冷态启动时使排气净化催化剂迅速升温，另一方面，在内燃机预热完成后，可以在内燃机低负荷运行时增大膨胀比以提高燃料经济性。

在本发明的第2方式中，在内燃机低负荷运行时，机械压缩比设为最大机械压缩比，在内燃机预热完成前，即使是在内燃机低负荷运行时，也将机械压缩比设为比最大压缩比低的压缩比。

在本发明的第3方式中，在内燃机低负荷运行时膨胀比设为20以上，在内燃机预热完成前，即使是在内燃机低负荷运行时，也设定机械压缩比使得膨胀比小于20。

在本发明的第4方式中，使进气门的关闭正时随着内燃机负荷的降低而向从进气下止点离开的方向移动直到可控制供给到燃烧室内的吸入空气量的界限关闭正时，在内燃机预热完成前，即使是在内燃机低负荷运行时，也只使进气门的关闭正时移动到相比上述界限关闭正时位于进气下止点侧的关闭正时。

在本发明的第5方式中，在内燃机预热完成前，在设置于内燃机排气通路内的排气净化催化剂的温度低情况下与其高的情况下相比，将机械压缩比设定得较低。

在本发明的第6方式中，在内燃机预热完成前，设定进气门的关闭正时使得与上述排气净化催化剂的温度无关地将实际压缩比维持于预定的范围内。

在本发明的第7方式中，在内燃机预热完成前，随着排气净化催化剂的温度升高，使机械压缩比越高。