KR101143291B1 - 불꽃 점화식 내연기관 및 그 제어 방법 - Google Patents

불꽃 점화식 내연기관 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

불꽃 점화식 내연기관이 기계 압축비를 변화시키는 가변 압축비 기구 및 흡기 밸브가 폐쇄되는 밸브 폐쇄 시기를 제어하는 가변 밸브 타이밍 기구를 포함하며, 연소실에 공급되는 흡입 공기의 양은 흡기 밸브의 밸브 폐쇄 시기를 변화시킴으로써 제어되고, 공연비가 제 1 소망 공연비로부터 제 2 소망 공연비로 증가될 때에는, 연료 분사량을 변화시키지 않는 상태에서 공연비가 제 2 소망 공연비와 같아질 때까지 흡기 밸브의 밸브 폐쇄 시기가 흡기 하사점에 가까워진다.

Description

불꽃 점화식 내연기관 및 그 제어 방법{SPARK-IGNITED INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 불꽃 점화식 내연기관 및 불꽃 점화식 내연기관의 제어 방법에 관한 것이다.
가용의 불꽃 점화식 내연기관은, 기계 압축비를 변화시키는 가변 압축비 기구 및 흡기 밸브가 폐쇄되는 밸브 폐쇄 시기를 제어하는 가변 밸브 타이밍 기구를 포함하고, 중간 또는 높은 엔진 부하 작동동안, 실제 압축비가 변하지 않고 유지되는 상태에서 엔진에 가해진 부하가 감소함에 따라 기계 압축비는 증가되고 흡기 밸브의 밸브 폐쇄 시기는 지연된다 (일본특허출원공보 제 2004-218522 호 참조).
이러한 내연기관에 있어서, 공연비가 이론 공연비로부터 희박 공연비로 변화될 때, 예컨대 연료 분사의 양이 감소되면, 출력 토크는 급격하게 감소하고, 그러므로 토크 변화가 발생한다. 이런 경우, 토크 변화가 발생하지 않도록 공연비를 변화시킬 필요가 있다. 그러나, 상기 내연기관은 토크 변화의 발생을 방지하도록 공연비를 변화시키는 것에 대해서는 어떠한 시사도 하고 있지 않다.
본 발명의 양태에 따르면, 불꽃 점화식 내연기관은, 연소실의 용적과 피스톤 변위의 합계를 연소실의 용적으로 나눔으로써 획득되는 기계 압축비를 변화시키는 가변 압축비 기구, 및 흡기 밸브가 폐쇄되는 밸브 폐쇄 시기를 제어하는 가변 밸브 타이밍 기구를 포함하고, 연소실에 공급되는 흡입 공기의 양은 흡기 밸브의 밸브 폐쇄 시기를 변화시킴으로써 제어되고, 공연비가 제 1 소망 공연비로부터 제 2 소망 공연비로 증가될 때에는, 연료 분사량이 변화되지 않고서 공연비가 제 2 소망 공연비와 같아질 때까지 흡기 밸브의 밸브 폐쇄 시기가 흡기 하사점에 가까워진다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 연소실의 용적과 피스톤 변위의 합계를 연소실의 용적으로 나눔으로써 획득되는 기계 압축비를 변화시키는 가변 압축비 기구 및 흡기 밸브가 폐쇄되는 밸브 폐쇄 시기를 제어하는 가변 밸브 타이밍 기구를 포함하는 불꽃 점화식 내연기관을 제어하는 방법에서, 연소실에 공급되는 흡입 공기의 양을 흡기 밸브의 밸브 폐쇄 시기를 변화시킴으로써 제어하고, 공연비를 제 1 소망 공연비로부터 제 2 소망 공연비로 증가시킬 때에는, 연료 분사량을 변화시키지 않고서 공연비가 제 2 소망 공연비와 같아질 때까지 흡기 밸브의 밸브 폐쇄 시기를 흡기 하사점에 가까워지게 한다.
본 발명의 상기 양태에 의하면, 토크 변화를 유발하는 일 없이 공연비를 변화시키는 것이 가능하다.
본 발명의 전술한 그리고 다른 특징 및 이점은 첨부의 도면을 참조한 실시예에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이고, 첨부의 도면에서 동일한 도면부호는 동일한 요소를 나타내기 위해 사용된다.
도 1 은 불꽃 점화식 내연기관의 전체도이다.
도 2 는 가변 압축비 기구의 분해 사시도이다.
도 3a 및 도 3b 는 내연기관의 개략적인 측단면도이다.
도 4 는 가변 밸브 타이밍 기구를 나타낸다.
도 5 는 흡기 밸브 및 배기 밸브의 리프트량을 나타내는 도면이다.
도 6a 내지 도 6c 는 기계 압축비, 실제 압축비, 및 팽창비를 나타내는 도면이다.
도 7 은 이론 열효율과 팽창비 사이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8a 및 도 8b 는 통상적인 사이클 및 초고 팽창비 사이클을 나타내는 도면이다.
도 9 는 엔진에 가해진 부하에 따른 기계 압축비 등의 변화를 나타내는 도면이다.
도 10 은 공연비의 변화시에 흡기 밸브의 밸브 폐쇄 시기 등의 변화를 나타내는 시간 도표이다.
도 11 은 작동 제어를 실행하기 위한 순서도이다.
도 12a 및 도 12b 는 흡기 밸브의 밸브 폐쇄 시기의 맵을 나타내는 도면이다.
도 13 은 실제 압축비와 기계 압축비의 감소량 사이의 관계를 나타낸다.
도 1 은 불꽃 점화식 내연기관의 측단면도를 나타낸다. 도 1 을 참조하 면, 도면부호 1 은 크랭크케이스, 2 는 실린더 블록, 3 은 실린더 헤드, 4 는 피스톤, 5 는 연소실, 6 은 연소실 (5) 의 정상면의 중앙부에 배치된 점화 플러그, 7 은 흡기 밸브, 8 은 흡기 포트, 9 는 배기 밸브, 10 은 배기 포트를 각각 나타낸다. 흡기 포트 (8) 는 흡기관 (11) 을 통해 서지 탱크 (12) 에 연결된다. 각각의 흡기관 (11) 에는, 연료를 대응하는 흡기 포트 (8) 에 분사하기 위한 연료 분사 밸브 (13) 가 배치된다. 연료 분사 밸브 (13) 는 각각의 흡기관 (11) 에 설치하는 대신에 각각의 연소실 (5) 에 배치될 수도 있다.
서지 탱크 (12) 는 흡기 덕트 (14) 를 통해 에어클리너 (15) 에 연결된다. 흡기 덕트 (14) 에는 엑츄에이터 (16) 에 의해 구동되는 스로틀 밸브 (17) 및 예를들어 열선을 사용하는 흡입 공기량 검출기 (18) 가 배치된다. 한편, 배기 포트 (10) 는 배기 매니폴드 (19) 를 통해 예를들어 3원 촉매를 내장하는 촉매 컨버터 (20) 에 연결되고, 배기 매니폴드 (19) 내에 공연비 센서 (21) 가 배치된다.
도 1 에 도시된 실시예에 있어서, 크랭크케이스 (1) 와 실린더 블록 (2) 사이의 연결부에 가변 압축비 기구 (A) 가 제공된다. 가변 압축비 기구 (A) 는, 크랭크케이스 (1) 와 실린더 블록 (2) 사이의 실린더 축선 방향의 상대 위치를 변화시킴으로써 피스톤 (4) 이 압축 상사점에 위치할 때의 연소실 (5) 의 용적을 변화시킨다. 또한, 실제 압축이 개시되는 시기를 변화시키기 위해 가변 밸브 타이밍 기구 (B) 가 제공된다. 가변 밸브 타이밍 기구 (B) 는 흡기 밸브 (7) 가 폐쇄되는 밸브 폐쇄 시기를 제어한다.
전자 제어 유닛 (30) 은 디지털 컴퓨터이며, 양방향 버스 (31) 를 통해 서로 연결되는 리드온리메모리 (read only memory:ROM) (32), 랜덤액세스메모리 (random access memory:RAM) (33), 마이크로프로세서 (CPU) (34), 입력 포트 (35), 및 출력 포트 (36) 를 포함한다. 흡입 공기량 검출기 (18) 로부터의 출력 신호 및 공연비 센서 (21) 로부터의 출력 신호는 각각의 아날로그/디지털 (A/D) 변환기 (37) 를 통해 입력 포트 (35) 에 입력된다. 액셀 페달 (40) 에는 액셀 페달 (40) 의 누름량 (L) 에 비례하는 출력 전압을 발생시키는 부하 센서 (41) 가 연결되고, 부하 센서 (41) 로부터의 출력 전압은 A/D 변환기 (37) 중 대응하는 변환기를 통해 입력 포트 (35) 에 입력된다. 또한, 입력 포트 (35) 에는 크랭크축이 예를들어 30 °회전할 때마다 출력 펄스를 발생시키는 크랭크 각 센서 (42) 가 연결된다. 한편, 출력 포트 (36) 는 각각의 구동 회로 (38) 를 통해 점화 플러그 (6), 연료 분사 밸브 (13), 스로틀밸브 구동용 액츄에이터 (16), 가변 압축비 기구 (A) 및 가변 밸브 타이밍 기구 (B) 에 연결된다.
도 2 는 도 1 에 도시된 가변 압축비 기구 (A) 의 분해 사시도를 나타낸다. 도 3a 및 도 3b 는 내연기관의 개략적인 측단면도를 나타낸다. 도 2 를 참조하면, 실린더 블록 (2) 의 각각의 측벽의 하부 영역에는 서로 이격되어 있는 복수의 돌출부 (50) 가 형성되어 있고, 각각의 돌출부 (50) 내에는 원형 단면을 갖는 캠 삽입 구멍 (51) 이 형성되어 있다. 한편, 크랭크케이스 (1) 의 상면에는 서로 이격되어 있고 대응하는 돌출부 (50) 사이의 공간에 장착되는 복수의 돌출부 (52) 가 형성되어 있고, 각각의 돌출부 (52) 내에는 원형 단면을 갖는 캠 삽입 구멍 (53) 이 형성되어 있다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 한쌍의 캠축 (54, 55) 이 제공되고, 캠축 (54, 55) 에는 각각의 캠 삽입 구멍 (51) 에 회전가능하게 장착되는 원형 캠 (56) 이 고정된다. 이 원형 캠 (56) 은 캠축 (54, 55) 의 회전 축선과 동축이다. 한편, 각 쌍의 원형 캠 (56) 사이에는 도 3a 및 도 3b 에 해칭으로 도시된 바와 같이 각각의 캠축 (54, 55) 의 회전 축선에 대하여 편심적으로 위치되는 편심 축 (57) 이 연장되어 있고, 편심 축 (57) 에는 다른 원형 캠 (58) 이 편심적으로 회전가능하게 장착된다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 이 원형 캠 (58) 은 원형 캠 (56) 사이에 배치되고, 각각의 원형 캠 (58) 은 대응하는 캠 삽입 구멍 (53) 에 회전가능하게 삽입된다.
기구가 도 3a 에 도시된 바와 같은 상태에 있을 때, 캠축 (54, 55) 에 고정되는 원형 캠 (56) 이 도 3a 에 실선 화살표로 도시된 바와 같이 반대 방향으로 회전하면, 편심 축 (57) 은 하방 중앙 위치로 이동한다. 따라서, 원형 캠 (58) 은 캠 삽입 구멍 (53) 에서 도 3a 에서 파선 화살표로 나타낸 바와 같이 원형 캠 (56) 이 회전하는 방향과는 반대 방향으로 회전하고, 편심 축 (57) 이 도 3b 에 도시된 바와 같이 하방 중앙 위치에 올 때, 원형 캠 (58) 의 중심은 편심 축 (57) 아래의 위치로 온다.
도 3a 및 도 3b 를 비교함으로써 알 수 있는 바와 같이, 크랭크케이스 (1) 와 실린더 블록 (2) 사이의 상대 위치는 원형 캠 (56) 의 중심과 원형 캠 (58) 의 중심 사이의 거리에 의해 결정된다. 원형 캠 (56) 의 중심과 원형 캠 (58) 의 중심 사이의 거리가 증가함에 따라 실린더 블록 (2) 은 크랭크케이스 (1) 로부터 멀어진다. 실린더 블록 (2) 이 크랭크케이스 (1) 로부터 멀어짐에 따라, 피스톤 (4) 이 압축 상사점에 있을 때의 연소실 (5) 의 용적은 증가하고, 따라서 캠축 (54, 55) 을 회전시킴으로써 피스톤 (4) 이 압축 상사점에 있을 때의 연소실 (5) 의 용적을 변화시킬 수 있다.
도 2 에 나타낸 바와 같이, 도 2 에 도시된 바와 같이 캠축 (54, 55) 을 반대 방향으로 회전시키기 위해 구동 모터 (59) 의 회전 축에는 서로 역방향의 나선형 이를 갖는 한 쌍의 웜기어 (61, 62) 가 고정된다. 웜 기어 (61, 62) 와 치합되는 기어 (63, 64) 가 캠축 (54, 55) 의 단부에 고정된다. 이 실시예에서, 구동 모터 (59) 를 구동시킴으로써, 피스톤 (4) 이 압축 상사점에 있을 때의 연소실 (5) 의 용적을 넓은 범위에 걸쳐 변화시킬 수 있다. 도 1, 도 2, 도 3, 도 3a 및 도 3b 에 나타낸 가변 압축비 기구 (A) 는 일례이며, 본 발명은 어떤 종류의 가변 압축비 기구에도 적용될 수 있다.
도 4 는 도 1 에 나타낸 흡기 밸브 (7) 를 구동시키기 위한 캠축 (70) 의 단부에 부착되는 가변 밸브 타이밍 기구 (B) 를 나타낸다. 도 4 를 참조하면, 가변 밸브 타이밍 기구 (B) 는, 엔진의 크랭크축에 의해 타이밍 벨트를 통해 화살표로 나타낸 방향으로 회전되는 타이밍 풀리 (71), 타이밍 풀리 (71) 와 함께 회전하는 원통형 하우징 (72), 흡기 밸브 구동 캠축 (70) 과 함께 회전하고 원통형 하우징 (72) 에 대해 상대 회전할 수 있는 회전 축 (73), 원통형 하우징 (72) 의 내주면으로부터 회전 축 (73) 의 외주면으로 각각 연장되는 복수의 칸막이 벽 (74), 및 칸막이 벽 (74) 사이에서 회전 축 (73) 의 외주면으로부터 원통형 하우징 (72) 의 내주면 까지 각각 연장되는 베인 (75) 을 포함한다. 각각의 베인 (75) 의 각 측부에는 진각 (進角) 용 유압실 (76) 및 지각 (遲角) 용 유압실 (77) 이 형성되어 있다.
유압실 (76, 77) 에의 유압 유체의 공급의 제어는 유압 유체 공급 제어 밸브 (78) 에 의해 실행된다. 유압 유체 공급 제어 밸브 (78) 는, 유압실 (76, 77) 에 각각 연결되는 유압 포트 (79, 80), 유압 펌프 (81) 로부터 배출되는 유압 유체를 위한 공급 포트 (82), 한 쌍의 드레인 포트 (83, 84), 및 포트 (79, 80, 82, 83, 84) 사이의 연결 및 차단을 제어하는 스풀 밸브 (85) 를 포함한다.
흡기 밸브 구동 캠축 (70) 의 캠의 위상이 진각되어야 할 때, 스풀 밸브 (85) 는 도 4 에서 우측으로 이동하기 때문에, 공급 포트 (82) 를 통해 공급된 유압 유체는 유압 포트 (79) 를 통해 진각용 유압실 (76) 에 공급되고, 지각용 유압실 (77) 의 유압 유체는 드레인 포트 (84) 를 통해 배출된다. 이 경우, 회전 축 (73) 은 원통형 하우징 (72) 에 대해 화살표로 나타낸 방향으로 상대회전한다.
한편, 흡기 밸브 구동 캠축 (70) 의 캠의 위상이 지각되어야 할 때, 스풀 밸브 (85) 는 도 4 에서 좌측으로 이동하기 때문에, 공급 포트 (82) 를 통해 공급된 유압 유체는 유압 포트 (80) 를 통해 지각용 유압실 (77) 에 공급되고, 진각용 유압실 (76) 의 유압 유체는 드레인 포트 (83) 를 통해 배출된다. 이 경우, 회전 축 (73) 은 원통형 하우징 (72) 에 대해 화살표로 나타낸 방향과는 반대 방향으로 상대회전한다.
회전축 (73) 이 원통형 하우징 (72) 에 대해 상대회전하면서 스풀 밸브 (85) 가 도 4 에 도시된 중립 위치로 복귀될 때, 회전축 (73) 의 상대 회전 동작은 정지하고 회전축 (73) 은 그때의 상대 회전 위치에 유지된다. 따라서, 가변 밸브 타이밍 기구 (B) 를 사용하여 흡기 밸브 구동 캠축 (70) 의 캠의 위상을 원하는 양만큼 진각 및 지각시킬 수 있다.
도 5 에서, 실선은 흡기 밸브 구동 캠축 (70) 의 캠의 위상이 가변 밸브 타이밍 기구 (B) 에 의해 최대로 진각되는 경우를 나타내고, 파선은 흡기 밸브 구동 캠축 (70) 의 캠의 위상이 최대로 지각되는 경우를 나타낸다. 따라서, 흡기 밸브 (7) 가 개방되는 기간을 도 5 에서 실선으로 주어진 한계와 파선으로 주어진 한계 사이의 범위 내에서 선택적으로 설정하는 것이 가능하고, 또한 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기를 도 5 에서 화살표 C 로 나타낸 범위 내의 선택된 크랭크 각으로 설정하는 것이 가능하다.
도 1 내지 도 4 에 도시된 가변 밸브 타이밍 기구 (B) 는 일례이며, 예컨대 흡기 밸브가 개방되는 밸브 개방 시기가 변하지 않고 유지되는 상태에서 흡기 밸브의 밸브 폐쇄 시기를 변화시킬 수 있는 가변 밸브 타이밍 기구 (B) 와 같은 다양한 유형의 가변 밸브 타이밍 기구를 사용하는 것이 가능하다.
다음으로, 도 6a 내지 도 6c 를 참고하여, 이 명세서에서 사용되는 용어의 의미를 설명할 것이다. 도 6a 내지 도 6c 에 있어서, 설명을 위해, 연소실의 용적이 50 ㎖ 이고, 피스톤 변위가 500 ㎖ 인 엔진이 도시되어 있다. 도 6a 내지 도 6c 에 있어서의 연소실의 용적은 피스톤이 압축 상사점에 있을 때의 연소실의 용적을 의미한다.
도 6a 는 기계 압축비를 나타낸다. 기계 압축비는 압축 행정 동안의 연소실의 용적 및 피스톤 변위에 의해 자동으로 결정되는 값이며, (연소실의 용적 + 피스톤 변위) / (연소실의 용적) 으로 표현된다. 도 6a 에 도시된 예의 경우에, 기계 압축비는 (50 ㎖ + 500 ㎖) / 50 ㎖ = 11 이다.
도 6b 는 실제 압축비를 나타낸다. 실제 압축비는 실제 압축이 시작되는 때로부터 피스톤이 상사점에 도달하는 때까지의 실제 피스톤 변위 및 연소실의 용적에 의해 결정되는 값이고, (연소실의 용적 + 실제 피스톤 변위) / (연소실의 용적) 으로 표현된다. 구체적으로는, 도 6b 에 도시된 바와 같이, 압축 행정에서 피스톤이 상승하기 시작하여도, 흡기 밸브가 개방되어 있는 동안에는 압축이 실제로 실행되지 않으며, 흡기 밸브가 폐쇄될 때 실제 압축이 시작된다. 따라서, 실제 압축비는 실제 피스톤 변위를 사용하여 상기와 같이 표현된다. 도 6b 에 도시된 예의 경우에 있어서, 실제 압축비는 (50 ㎖ + 450 ㎖) / 50 ㎖ = 10 이다.
도 6c 는 팽창비를 나타낸다. 팽창비는 팽창 행정 동안의 피스톤 변위 및 연소실의 용적에 의해 결정되는 값이며, (연소실의 용적 + 피스톤 변위) / (연소실의 용적) 으로 표현된다. 도 6c 에 도시된 예의 경우에, 팽창비는 (50 ㎖ + 500 ㎖) / 50 ㎖ = 11 이다.
다음으로, 도 7, 도 8a 및 도 8b 를 참조하여, 본 발명의 기본적인 특징을 설명할 것이다. 도 7 은 이론 열효율과 팽창비 사이의 관계를 나타낸다. 도 8a 및 도 8b 는 본 발명에서 부하에 따라 선택적으로 사용되는 통상적인 사이클과 초고 팽창비 사이클 사이의 비교를 나타낸다.
도 8a 는 흡기 밸브가 하사점 근처에서 폐쇄되고 피스톤에 의한 압축이 흡기 하사점 근처에서 시작되는 통상적인 사이클을 나타낸다. 또한, 도 8a 에 도시된 예에 있어서, 도 6a 내지 도 6c 에 도시된 예의 경우에서와 같이 연소실의 용적은 50 ㎖ 이고 피스톤 변위는 500 ㎖ 이다. 도 8a 로부터 알 수 있는 바와 같이, 통상적인 사이클의 경우에, 기계 압축비는 (50 ㎖ + 500 ㎖) / 50 ㎖ = 11 이고, 실제 압축비는 대략 11 이며, 팽창비는 (50 ㎖ + 500 ㎖) / 50 ㎖ = 11 이다. 따라서, 통상적인 내연기관에 있어서, 기계 압축비, 실제 압축비 및 팽창비는 서로 실질적으로 같다.
도 7 에 있어서, 실선은 실제 압축비 및 팽창비가 서로 실질적으로 같을 때, 즉 통상적인 사이클의 경우에 이론 열효율이 어떻게 변하는지를 나타낸다. 이 경우, 도 7 로부터 알 수 있는 바와 같이, 팽창비가 증가함에 따라, 즉 실제 압축비가 증가함에 따라 이론 열효율이 증가한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 통상적인 사이클에서, 이론 열효율을 증가시키기 위해서는, 실제 압축비를 증가시키면 족하다. 그러나, 높은 엔진 부하 작동 동안의 노킹의 발생으로 인한 제한 때문에, 실제 압축비의 상한은 약 12 이고, 그러므로 통상적인 사이클에서 이론 열효율은 충분히 증가될 수 없다.
이러한 환경하에서, 본 발명자는 기계 압축비 및 실제 압축비가 엄밀하게 구별되는 이론 열효율의 향상에 대한 연구를 실행하였다. 결과적으로, 본 발명자는 팽창비가 이론 열효율의 결정에 지배적이며, 실제 압축비는 이론 열효율에 거의 영향을 주지 않는다는 것을 발견하였다. 구체적으로는, 실제 압축비가 증가될 때, 폭발력은 증가되지만, 압축을 실행하기 위해 더 많은 에너지가 요구된다. 이러한 이유로, 실제 압축비가 증가될 때에도, 이론 열효율은 거의 증가되지 않는다.
한편, 팽창비가 증가될 때, 팽창 행정 동안 누름력이 피스톤에 가해지는 기간은 길어지고, 따라서 피스톤이 크랭크축에 토크를 가하는 기간은 길어진다. 따라서, 팽창비가 증가함에 따라, 이론 열효율은 증가한다. 도 7 에서 파선은 실제 압축비가 10 에 고정된 상태에서 팽창비가 증가할 때 이론 열효율이 어떻게 변하는지를 나타낸다. 도 7 로부터 볼 수 있는 바와 같이, 실제 압축비가 낮은 값으로 유지되는 상태에서 팽창비가 증가할 때의 이론 열효율의 증가량과, 도 7 에서 실선으로 도시된 바와 같이 실제 압축비 및 팽창비의 양자가 증가될 때의 이론 열효율의 증가량 사이에 큰 차이는 없다.
실제 압축비가 낮은 값으로 유지될 때, 노킹은 발생하지 않는다. 따라서, 실제 압축비가 낮은 값으로 유지되는 상태에서 팽창비가 증가될 때, 노킹이 발생하는 것을 방지하면서 이론 열효율을 상당히 증가시키는 것이 가능하다. 도 8b 는 가변 압축비 기구 (A) 및 가변 밸브 타이밍 기구 (B) 의 사용에 의해 실제 압축비가 낮은 값에서 유지되면서 팽창비가 증가되는 일례를 나타낸다.
도 8b 를 참조하면, 이 예에서, 가변 압축비 기구 (A) 에 의해 연소실의 용적은 50 ㎖ 로부터 20 ㎖ 로 감소된다. 한편, 실제 피스톤 변위가 500 ㎖ 로부터 200 ㎖ 로 감소되기 까지 흡기 밸브 폐쇄 시기는 가변 밸브 타이밍 기구 (B) 에 의해 지각된다. 결과적으로, 이 예에 있어서, 실제 압축비는 (20 ㎖ + 200 ㎖) / 20 ㎖ = 11 이고, 팽창비는 (20 ㎖ + 500 ㎖) / 20 ㎖ = 26 이다. 도 8a 에 도시된 통상적인 사이클에서는, 상기와 같이 실제 압축비는 대략 11 이고 팽창비는 11 이다. 이 경우와 비교하면, 도 8b 에 도시된 경우에는 단지 팽창비만이 26 으로 증가되는 것을 알 수 있다. 이는 이러한 사이클이 초고 팽창비 사이클로 불리는 이유이다.
일반적으로, 상기와 같이, 내연기관의 경우에서는 엔진에 가해진 부하가 낮을 때 열효율은 낮다. 따라서, 차량이 주행할 때의 열효율을 향상시키기 위해서, 즉 연비를 향상시키기 위해서, 낮은 엔진 부하 작동 동안의 열효율을 향상시킬 필요가 있다. 그러나, 도 8b 에 도시된 초고 팽창비 사이클의 경우에, 압축 행정 동안의 실제 피스톤 변위는 작고, 그러므로 연소실 (5) 에 흡입될 수 있는 흡입 공기의 양은 작다. 따라서, 엔진에 가해진 부하가 비교적 낮을 때를 제외하고 초고 팽창비 사이클이 사용될 수 없다. 따라서, 본 발명에 있어서는, 도 8b 에 도시된 초고 팽창비 사이클은 낮은 엔진 부하 작동 동안 사용되고, 도 8a 에 도시된 통상적인 사이클은 높은 엔진 부하 작동 동안 사용된다.
다음으로, 도 9 를 참조하여, 작동 제어의 전체 순서를 설명한다. 도 9 는, 엔진에 가해진 부하에 따른 기계 압축비, 팽창비, 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기, 실제 압축비, 흡입 공기량, 스로틀 밸브 (17) 의 개도, 및 펌핑 손실의 변화를 나타낸다. 본 발명의 실시예에 있어서, 촉매 컨버터 (20) 의 3 원 촉매의 사용에 의해 배기 가스 중의 미연소 HC, CO 및 NOx 를 동시에 감소시킬 수 있도록 연소실 (5) 의 평균 공연비는 공연비 센서 (21) 로부터의 출력 신호에 기초하여 이론 공연비로 통상적으로 피드백제어된다.
상기와 같이, 높은 엔진 부하 작동 동안, 도 8a 에 도시된 통상적인 사이클이 실행된다. 따라서, 도 9 에 도시된 바와 같이, 이 경우 기계 압축비가 낮아지고, 그러므로 팽창비가 낮아지며, 또한 도 9 에 실선으로 도시된 바와 같이 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기는 도 5 에서 실선으로 도시된 바와 같이 진각된다. 또한, 이 경우, 실선으로 도시된 바와 같이, 흡입 공기량은 많고, 스로틀 밸브 (17) 의 개도는 완전 개방 또는 실질적으로 완전 개방된 채로 유지되기 때문에, 펌핑 손실은 0 이다.
한편, 도 9 에 도시된 바와 같이 엔진 부하가 감소될 때, 그에 따라 기계 압축비가 증가하고, 팽창비 또한 증가한다. 또한, 이 경우, 실선으로 도시된 바와 같이, 실제 압축비가 실질적으로 변하지 않는 상태로 유지되도록 엔진에 가해진 부하가 실선으로 도시된 바와 같이 감소함에 따라 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기는 지각된다. 이 경우에도, 스로틀 밸브 (17) 는 완전 개방 또는 실질적으로 완전 개방된 상태로 유지되고, 그러므로 연소실 (5) 에 공급되는 흡입 공기의 양은 스로틀 밸브 (17) 의 사용에 의해서가 아니라 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기의 변화에 의해 제어된다. 또한, 이 경우, 펌핑 손실은 0 이다.
엔진이 높은 부하에서 작동되고 그 후 엔진에 가해진 부하가 감소될 때, 실제 압축비는 실질적으로 변하지 않은 상태에서 흡입 공기의 양이 감소함에 따라 기계 압축비는 증가된다. 구체적으로는, 흡입 공기량의 감소에 비례하여 피스톤 (4) 이 압축 상사점에 도달할 때의 연소실 (5) 의 용적은 감소된다. 따라서, 피스톤 (4) 이 압축 상사점에 도달할 때의 연소실 (5) 의 용적은 흡입 공기량의 감소에 비례하여 변화된다. 이는 연소실 (5) 의 공연비가 이론 공연비이므로 피스톤 (4) 이 압축 상사점에 도달할 때의 연소실 (5) 의 용적이 연료의 양에 비례하여 변화된다는 것을 의미한다.
엔진 부하가 더 감소함에 따라, 기계 압축비는 더 증가된다. 기계 압축비가 연소실 (5) 의 구조에 의해 결정된 한계인 한계 기계 압축비에 도달되면, 기계 압축비가 한계 기계 압축비에 도달된 때의 엔진 부하 (L1) 보다 부하가 더 낮은 영역에서는 기계 압축비가 한계 기계 압축비에서 유지된다. 따라서, 낮은 엔진 부하 작동 동안, 기계 압축비는 최대가 되고, 팽창비 또한 최대가 된다. 즉, 본 발명에 있어서, 낮은 엔진 부하 작동 동안 최대 팽창비를 초래하도록 기계 압축비는 최대화된다. 또한, 실제 압축비는 실선으로 나타낸 중간 또는 높은 엔진 부하 작동 동안의 실제 압축비와 실질적으로 동일하게 유지된다.
한편, 도 9 에서 실선으로 도시된 바와 같이, 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기는 엔진 부하가 감소함에 따라 연소실 (5) 에 공급되는 흡입 공기의 양이 제어될 수 있는 한계를 주는 한계 밸브 폐쇄 시기까지 지각된다. 그 후, 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기가 한계 밸브 폐쇄 시기에 도달된 때의 엔진 부하 (L2) 보다 부하가 더 낮은 영역에서는 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기는 한계 밸브 폐쇄 시기에 유지된다. 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기가 한계 밸브 폐쇄 시기에 유 지될 때에는, 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기의 변화에 의해서는 흡입 공기량이 제어될 수 없으므로, 대안적인 수단의 사용으로 흡입 공기량을 제어할 필요가 있다.
도 9 에 도시된 실시예에서는, 이런 경우에, 즉 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기가 한계 밸브 폐쇄 시기에 도달된 때의 엔진 부하 (L2) 보다 부하가 더 낮은 영역에서는, 실선으로 도시된 바와 같이 스로틀 밸브 (17) 에 의해 연소실 (5) 에 공급되는 흡입 공기의 양이 제어된다. 그러나, 스로틀 밸브 (17) 를 사용하여 흡입 공기의 양이 제어될 경우, 도 9 에서 실선으로 도시된 바와 같이 펌핑 손실이 증가한다.
도 9 에서 실선으로 도시된 바와 같이, 엔진 속도가 소정의 값보다 작을 때, 엔진 부하에 관계없이 실제 압축비는 실질적으로 변하지 않는 상태로 유지된다. 실제 압축비는 중간 또는 높은 엔진 부하 작동시의 실제 압축비의 대략 10 % 이내, 바람직하게는 5 % 이내이다. 본 발명의 실시예의 경우에, 엔진 속도가 낮을 때, 실제 압축비는 대략 10 ± 1, 즉 9 ~ 11 이다. 그러나, 엔진 속도가 소정의 값보다 높을 때, 연소실 (5) 에서 혼합기에 와류가 발생하고, 그러므로 노킹의 발생 가능성이 낮아진다. 따라서, 본 발명의 실시예에 있어서, 엔진 속도가 증가함에 따라, 실제 압축비가 증가한다.
한편, 도 8b 에 도시된 초고 팽창비 사이클의 경우에 있어서, 팽창비는 상기와 같이 26 이다. 이 팽창비는 높을 수록 바람직하지만, 팽창비가 20 이상이 면, 상당히 높은 이론 열효율이 달성될 수 있다. 따라서, 본 발명에 있어서는, 팽창비가 20 이상이 되도록 가변 압축비 기구 (A) 가 형성되어 있다.
한편, 도 9 에서 쇄선으로 도시된 바와 같이 엔진 부하가 감소함에 따라 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기를 진각시켜 스로틀 밸브 (17) 를 사용하지 않고 흡입 공기량을 제어하는 것도 가능하다. 따라서, 도 9 에서 실선으로 도시된 경우 및 쇄선으로 도시된 경우를 모두 포함하도록 표현하면, 본 발명의 실시예에 있어서, 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기는, 연소실에 공급되는 흡입 공기의 양이 제어될 수 있는 한계를 주는 한계 밸브 폐쇄 시기 (L2) 에 의해 규정된 범위 내에서 흡기 하사점 (BDC) 으로부터 멀어지도록 이동된다.
상기와 같이, 본 발명의 실시예에서, 연소실 (5) 의 평균 공연비는 통상적으로 이론 공연비이고, 도 9 에서의 실선은 이 경우의 값을 나타낸다. 한편, 본 발명의 실시예의 경우에, 공연비는 필요에 따라 이론 공연비로부터 희박 공연비로 변화된다. 도 10 은, 공연비가 이와 같이 이론 공연비로부터 희박 공연비로 변화될 때 유발되는 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기, 흡입 공기량, 실제 압축비 등의 변화를 나타낸다.
도 10 을 참조하면, 시각 t 에서 소망 공연비가 이론 공연비로부터 희박 공연비로 변화될 때, 연료 분사량은 변하지 않고 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기는 흡기 하사점 (BDC) 에 가까워진다. 도 10 에 도시된 예에 있어서, 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기는 흡기 하사점 (BDC) 쪽으로 진각된다. 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기가 진각될 때, 흡입 공기량은 증가하고, 따라서 공연비는 이론 공연비로부터 희박 공연비로 변화된다. 그러나, 이러한 작동에 있어서, 연료 분사량은 변하지 않으므로 출력 토크는 거의 변하지 않는다.
구체적으로는, 본 발명에 있어서, 공연비가 제 1 소망 공연비로부터 제 2 소망 공연비로 증가될 때에는, 연료 분사량이 변화되지 않는 상태에서 공연비가 제 2 소망 공연비와 같아질 때까지 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기는 흡기 하사점에 가까워진다. 도 10 에 도시된 예에 있어서, 제 1 소망 공연비는 이론 공연비이고, 제 2 소망 공연비는 희박 공연비이다. 그러나, 제 1 소망 공연비는 농후 공연비일 수도 있다.
한편, 도 10 의 시각 t 에서 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기가 진각될 때, 실제 압축비는 증가된다. 희박 혼합기는 이론 혼합기에 비해 연소되기가 더 어렵다. 그러나, 본 발명의 실시예에 있어서는, 공연비가 이론 공연비로부터 희박 공연비로 변화될 때, 실제 압축비는 상기와 같이 증가되고, 그러므로 공연비가 희박한 경우에도 순조로운 연소가 달성된다. 구체적으로는, 본 발명에 의하면, 공연비가 변화될 때 토크 변화는 발생하지 않고, 또한 공연비가 변화된 후에도 혼합기를 순조롭게 연소시키는 것이 가능하다.
도 10 에 도시된 예에서, 시각 t 에서 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기가 진각되는 때에도, 실선으로 도시한 바와 같이 기계 압축비는 변화되지 않는다. 그러나, 이것이 발생할 때, 즉 공연비가 제 1 소망 공연비로부터 제 2 소망 공연비로 증가될 때, 기계 압축비는 도 10 에서 파선으로 도시된 바와 같이 감소될 수도 있다. 특히, 실제 압축비가 과도하게 증가되어 노킹을 발생시키는 허용 한계를 초과하게 되면, 기계 압축비를 감소시키는 것이 바람직하다. 이 때문에, 본 발명의 실시예의 경우에, 공연비가 제 1 소망 공연비로부터 제 2 소망 공연비로 증가될 때 실제 압축비가 미리 정해진 허용 한계를 넘으면, 기계 압축비는 감소된다.
공연비가 제 2 소망 공연비일 때, 즉 공연비가 희박할 때 발생하는 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기, 실제 압축비, 흡입 공기량, 스로틀 밸브 개도, 및 펌핑 손실의 변화가 도 9 에서 파선으로 도시되어 있다. 공연비가 희박 공연비로부터 이론 공연비로 변화될 때, 엔진의 상태는 도 9 에서 파선으로 도시된 상태로부터 실선으로 도시된 상태로 복귀된다.
도 11 은 작동 제어 루틴을 나타낸다. 도 11 을 참조하면, 먼저 단계 100 에서 연료 분사량이 산출된다. 그 후, 단계 101 에서, 도 12a 에 도시된 맵에 기초하여 흡기 밸브 (7) 가 폐쇄되는 밸브 폐쇄 시기 (ICS) 가 산출된다. 구체적으로는, 공연비가 이론 공연비일 때 연소실 (5) 에 요구 흡입 공기의 양을 공급하는데 필요한 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기 (ICS) 는 엔진 부하 (L) 및 엔진 속도 (N) 의 함수로서 도 12a 에 도시된 맵의 형태로 ROM (32) 에 미리 저장된다. 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기 (ICS) 는 맵에 기초하여 산출된다. 후속하여, 단계 102 에서, 소망 실제 압축비가 산출된다. 다음으로, 단계 103 에서, 실제 압축비가 소망 실제 압축비로 되는데 필요한 기계 압축비 (CR) 가 산출된다.
다음으로, 단계 104 에서, 공연비가 희박 공연비, 즉 제 2 소망 공연비가 되 야 하는지의 여부가 결정된다. 공연비가 희박 공연비가 되서는 안되는 것으로 결정되면, 즉 공연비가 이론 공연비, 즉 제 1 소망 공연비가 되야 하는 것으로 결정되면, 처리는 단계 105 로 진행된다. 단계 105 에서, 기계 압축비가 기계 압축비 (CR) 가 되도록 가변 압축비 기구 (A) 가 제어되고, 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기가 밸브 폐쇄 시기 (ICS) 가 되도록 가변 밸브 타이밍 기구 (B) 가 제어된다.
한편, 단계 104 에서 공연비가 희박 공연비가 되야하는 것으로 결정되면, 처리는 단계 106 으로 진행되고, 도 12b 에 도시된 맵에 기초하여 흡기 밸브 (7) 가 폐쇄되는 밸브 폐쇄 시기 (ICL) 가 산출된다. 구체적으로는, 공연비가 희박 공연비일 때 연소실 (5) 에 요구 흡입 공기의 양을 공급하는데 필요한 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기 (ICL) 는 엔진 부하 (L) 및 엔진 속도 (N) 의 함수로서 도 12b 에 도시된 맵의 형태로 ROM (32) 에 미리 저장된다. 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기 (ICL) 는 맵에 기초하여 산출된다. 다음으로, 단계 107 에서, 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기 (ICL) 에 기초하여 실제 압축비가 산출된다.
그 후, 단계 108 에서, 도 13 에 도시된 관계에 따라 실제 압축비에 기초하여 기계 압축비가 감소되는 감소량 (ΔCR) 이 산출된다. 도 13 에 도시된 바와 같이, 실제 압축비가 허용 한계 (P0) 를 초과할 때, 실제 압축비가 증가함에 따라 기계 압축비의 감소량 (ΔCR) 은 증가한다. 다음으로, 단계 109 에서, 단계 103 에서 산출되고 공연비가 이론 공연비일 때 적용되는 기계 압축비 (CR) 로부터 감소량 (ΔCR) 을 뺌으로써 최종 기계 압축비 (CR) 가 산출된다. 단계 S105 에서, 기계 압축비가 최종 기계 압축비 (CR) 가 되도록 가변 압축비 기구 (A) 가 제어되고, 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기가 밸브 폐쇄 시기 (ICL) 가 되도록 가변 밸브 타이밍 기구 (B) 가 제어된다.

Claims (30)

  1. 피스톤 (4) 이 압축 상사점에 있을 때의 연소실 (5) 의 용적으로서 규정되는 연소실 (5) 의 용적과 피스톤 변위의 합계를 연소실 (5) 의 용적으로 나눔으로써 획득되는 기계 압축비를 변화시키는 가변 압축비 기구 (A), 및
    흡기 밸브 (7) 가 폐쇄되는 밸브 폐쇄 시기를 제어하는 가변 밸브 타이밍 기구 (B) 를 포함하고,
    연소실 (5) 에 공급되는 흡입 공기의 양이 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기를 변화시킴으로써 제어되고, 그리고
    공연비가 제 1 소망 공연비로부터 제 2 소망 공연비로 증가될 때에는, 연료 분사량이 변화되지 않고서 공연비가 제 2 소망 공연비와 같아질 때까지 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기가 흡기 하사점에 가까워지고, 상기 공연비가 제 1 소망 공연비로부터 제 2 소망 공연비로 증가될 때, 기계 압축비는 감소되는 것을 특징으로 하는 불꽃 점화식 내연기관.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공연비가 제 1 소망 공연비로부터 제 2 소망 공연비로 증가될 때, 연소실 (5) 의 용적과 실제 피스톤 변위의 합계를 연소실 (5) 의 용적으로 나눔으로써 획득되는 실제 압축비가 증가되는, 불꽃 점화식 내연기관.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공연비가 제 1 소망 공연비로부터 제 2 소망 공연비로 증가될 때, 연소실 (5) 의 용적 및 실제 피스톤 변위의 합계를 연소실 (5) 의 용적으로 나눔으로써 획득되는 실제 압축비가 허용 한계를 초과하면 기계 압축비는 감소되는, 불꽃 점화식 내연기관.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 소망 공연비는 이론 공연비 또는 농후 공연비이고, 상기 제 2 소망 공연비는 희박 공연비인, 불꽃 점화식 내연기관.
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  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기는, 연소실 (5) 에 공급되는 흡입 공기의 양이 제어될 수 있는 한계를 주는 한계 밸브 폐쇄 시기에 의해 규정된 범위 내에서 흡기 하사점으로부터 멀어지도록 이동되는, 불꽃 점화식 내연기관.
  9. 제 8 항에 있어서, 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기가 한계 밸브 폐쇄 시기에 도달된 때의 엔진 부하보다 엔진 부하가 더 높은 영역에서는, 연소실 (5) 에 공급되는 흡입 공기의 양은 엔진의 흡기 통로 (14) 에 배치된 스로틀 밸브 (17) 를 사용하지 않고 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기를 변화시킴으로써 제어되는, 불꽃 점화식 내연기관.
  10. 제 9 항에 있어서, 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기가 한계 밸브 폐쇄 시기에 도달된 때의 엔진 부하보다 엔진 부하가 더 높은 영역에서는, 스로틀 밸브 (17) 가 완전히 개방된 상태로 유지되는, 불꽃 점화식 내연기관.
  11. 제 8 항에 있어서, 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기가 한계 밸브 폐쇄 시기에 도달된 때의 엔진 부하보다 엔진 부하가 더 낮은 영역에서는, 연소실 (5) 에 공급되는 흡입 공기의 양은 엔진의 흡기 통로 (14) 에 배치된 스로틀 밸브 (17) 를 사용하여 제어되는, 불꽃 점화식 내연기관.
  12. 제 8 항에 있어서, 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기가 한계 밸브 폐쇄 시기에 도달된 때의 엔진 부하보다 엔진 부하가 더 낮은 영역에서는, 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기가 한계 밸브 폐쇄 시기에 유지되는, 불꽃 점화식 내연기관.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 엔진에 가해진 부하가 감소함에 따라, 상기 기계 압축비는 한계 기계 압축비로 증가되는, 불꽃 점화식 내연기관.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 기계 압축비가 한계 기계 압축비에 도달된 때의 엔진 부하보다 엔진 부하가 더 낮은 영역에서는, 기계 압축비가 한계 기계 압축비에서 유지되는, 불꽃 점화식 내연기관.
  15. 피스톤 (4) 이 압축 상사점에 있을 때의 연소실 (5) 의 용적으로서 규정되는 연소실 (5) 의 용적과 피스톤 변위의 합계를 연소실 (5) 의 용적으로 나눔으로써 획득되는 기계 압축비를 변화시키는 가변 압축비 기구 (A), 및
    흡기 밸브 (7) 가 폐쇄되는 밸브 폐쇄 시기를 제어하는 가변 밸브 타이밍 기구 (B) 를 포함하는 불꽃 점화식 내연기관을 제어하는 방법에 있어서,
    연소실 (5) 에 공급되는 흡입 공기의 양을 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기를 변화시킴으로써 제어하는 단계, 및
    공연비를 제 1 소망 공연비로부터 제 2 소망 공연비로 증가시킬 때에는, 연료 분사량을 변화시키지 않고서 공연비가 제 2 소망 공연비와 같아질 때까지 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기를 흡기 하사점에 가까워지게 하는 단계를 포함하고, 상기 공연비가 제 1 소망 공연비로부터 제 2 소망 공연비로 증가될 때, 상기 기계 압축비는 감소되는 것을 특징으로 하는 불꽃 점화식 내연기관을 제어하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 공연비가 제 1 소망 공연비로부터 제 2 소망 공연비로 증가될 때, 연소실 (5) 의 용적과 실제 피스톤 변위의 합계를 연소실 (5) 의 용적으로 나눔으로써 획득되는 실제 압축비가 증가되는, 불꽃 점화식 내연기관을 제어하는 방법.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 공연비가 제 1 소망 공연비로부터 제 2 소망 공연비로 증가될 때, 연소실 (5) 의 용적과 실제 피스톤 변위의 합계를 연소실 (5) 의 용적으로 나눔으로써 획득되는 실제 압축비가 허용 한계를 초과하면 기계 압축비는 감소되는, 불꽃 점화식 내연기관을 제어하는 방법.
  18. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 제 1 소망 공연비는 이론 공연비 또는 농후 공연비이고, 제 2 소망 공연비는 희박 공연비인, 불꽃 점화식 내연기관을 제어하는 방법.
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  22. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기는, 연소실 (5) 에 공급되는 흡입 공기의 양이 제어될 수 있는 한계를 주는 한계 밸브 폐쇄 시기에 의해 규정된 범위 내에서 흡기 하사점으로부터 멀어지도록 이동되는, 불꽃 점화식 내연기관을 제어하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기가 한계 밸브 폐쇄 시기에 도달된 때의 엔진 부하보다 엔진 부하가 더 높은 영역에서는, 연소실 (5) 에 공급되는 흡입 공기의 양은 엔진의 흡기 통로 (14) 에 배치된 스로틀 밸브 (17) 를 사용하지 않고 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기를 변화시킴으로써 제어되는, 불꽃 점화식 내연기관을 제어하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기가 한계 밸브 폐쇄 시기에 도달된 때의 엔진 부하보다 엔진 부하가 더 높은 영역에서는, 스로틀 밸브 (17) 가 완전히 개방된 상태로 유지되는, 불꽃 점화식 내연기관을 제어하는 방법.
  25. 제 22 항에 있어서, 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기가 한계 밸브 폐쇄 시기에 도달된 때의 엔진 부하보다 엔진 부하가 더 낮은 영역에서는, 연소실 (5) 에 공급되는 흡입 공기의 양은 엔진의 흡기 통로 (14) 에 배치된 스로틀 밸브 (17) 를 사용함으로써 제어되는, 불꽃 점화식 내연기관을 제어하는 방법.
  26. 제 22 항에 있어서, 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기가 한계 밸브 폐쇄 시기에 도달된 때의 엔진 부하보다 엔진 부하가 더 낮은 영역에서는, 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기가 한계 밸브 폐쇄 시기에서 유지되는, 불꽃 점화식 내연기관을 제어하는 방법.
  27. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 엔진에 가해진 부하가 감소함에 따라, 상기 기계 압축비가 한계 기계 압축비로 증가되는, 불꽃 점화식 내연기관을 제어하는 방법.
  28. 제 27 항에 있어서, 기계 압축비가 한계 기계 압축비에 도달된 때의 엔진 부하보다 엔진 부하가 더 낮은 영역에서는, 기계 압축비가 한계 기계 압축비에서 유지되는, 불꽃 점화식 내연기관을 제어하는 방법.
  29. 피스톤 (4) 이 압축 상사점에 있을 때의 연소실 (5) 의 용적으로서 규정되는 연소실 (5) 의 용적과 피스톤 변위의 합계를 연소실 (5) 의 용적으로 나눔으로써 획득되는 기계 압축비를 변화시키는 가변 압축비 기구 (A), 및
    흡기 밸브 (7) 가 폐쇄되는 밸브 폐쇄 시기를 제어하는 가변 밸브 타이밍 기구 (B) 를 포함하고,
    연소실 (5) 에 공급되는 흡입 공기의 양이 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기를 변화시킴으로써 제어되고, 그리고
    공연비가 제 1 소망 공연비로부터 제 2 소망 공연비로 증가될 때에는, 연료 분사량이 변화되지 않고서 공연비가 제 2 소망 공연비와 같아질 때까지 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기는 흡기 하사점에 가까워지고, 공연비가 제 1 소망 공연비로부터 제 2 소망 공연비로 증가될 때, 연소실 (5) 의 용적과 실제 피스톤 변위의 합계를 연소실 (5) 의 용적으로 나눔으로써 획득되는 실제 압축비가 허용 한계를 초과하면 기계 압축비는 감소되는 것을 특징으로 하는, 불꽃 점화식 내연기관.
  30. 피스톤 (4) 이 압축 상사점에 있을 때의 연소실 (5) 의 용적으로서 규정되는 연소실 (5) 의 용적과 피스톤 변위의 합계를 연소실 (5) 의 용적으로 나눔으로써 획득되는 기계 압축비를 변화시키는 가변 압축비 기구 (A), 및
    흡기 밸브 (7) 가 폐쇄되는 밸브 폐쇄 시기를 제어하는 가변 밸브 타이밍 기구 (B) 를 포함하는 불꽃 점화식 내연기관을 제어하는 방법에 있어서,
    연소실 (5) 에 공급되는 흡입 공기의 양을 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기를 변화시킴으로써 제어하는 단계, 및
    공연비를 제 1 소망 공연비로부터 제 2 소망 공연비로 증가시킬 때에는, 연료 분사량을 변화시키지 않고서 공연비가 제 2 소망 공연비와 같아질 때까지 흡기 밸브 (7) 의 밸브 폐쇄 시기를 흡기 하사점에 가까워지게 하는 단계를 포함하고, 공연비가 제 1 소망 공연비로부터 제 2 소망 공연비로 증가될 때, 연소실 (5) 의 용적과 실제 피스톤 변위의 합계를 연소실의 용적으로 나눔으로써 획득되는 실제 압축비가 허용 한계를 초과하면 기계 압축비는 감소되는 것을 특징으로 하는 불꽃 점화식 내연기관을 제어하는 방법.
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