直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)及直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法
【專利摘要】直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)包括：在發(fā)動(dòng)機(jī)處于自行著火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)將能量賦予由噴嘴噴到氣缸內(nèi)的燃料來輔助燃料進(jìn)行自行著火燃燒的著火輔助部件。為了使在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)氣缸內(nèi)的壓力變化量與曲軸轉(zhuǎn)角變化量之比即氣缸內(nèi)壓力上升率成為最大負(fù)值的特定曲軸轉(zhuǎn)角落在已燃燒燃料的質(zhì)量百分比達(dá)到10％以上90％以下的主燃燒時(shí)間內(nèi)，在從燃料噴射開始后到膨脹行程初期為止的時(shí)間段內(nèi)將能量賦予噴射到氣缸內(nèi)的燃料。
【專利說明】直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)及直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]這里所公開的技術(shù)涉及一種直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)及直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]例如專利文獻(xiàn)I中所記載的有關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)的
【發(fā)明內(nèi)容】
如下:為了提高火花點(diǎn)火式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的理論熱效率，一邊利用汽缸蓋下面凹陷而形成的腔室、突出著設(shè)置在活塞冠面的突起部將燃燒室內(nèi)隔成中央燃燒室和主燃燒室，一邊作為燃燒室整體將壓縮比設(shè)定為16左右的高壓縮比，并且在中央燃燒室內(nèi)使混合氣為濃混合氣，在主燃燒室內(nèi)使混合氣為稀混合氣，由此作為燃燒室整體使混合氣為稀混合氣。
[0003]例如專利文獻(xiàn)2中公開了以下
【發(fā)明內(nèi)容】
:從減少冷卻損失提高熱效率的觀點(diǎn)出發(fā)，由含大量氣泡的絕熱材形成隔離出發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室的面。該專利文獻(xiàn)2中所公開的發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比為16。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本公開特許公報(bào)特開平9-217627號(hào)公報(bào)
[0005]專利文獻(xiàn)2:日本公開特許公報(bào)特開2009-243355號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]-發(fā)明要解決的技術(shù)問題-
[0007]專利文獻(xiàn)I中也這樣記載，如果將發(fā)動(dòng)機(jī)高壓縮比化，那么在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)(motoring)時(shí)，氣缸內(nèi)的最大壓力就會(huì)上升，同時(shí)曲軸轉(zhuǎn)角變化量與氣缸內(nèi)的壓力變化量之比即氣缸內(nèi)壓力上升率的最大值和最小值(最大負(fù)值)也會(huì)增大。
[0008]這里，如果在讓燃料伴隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓縮比化而進(jìn)行自行著火燃燒的情況下，在非?？拷鼔嚎s上止點(diǎn)處開始自行著火燃燒，就會(huì)在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)的氣缸內(nèi)壓力上升率較大的曲軸轉(zhuǎn)角下燃燒，燃燒時(shí)氣缸內(nèi)壓力上升率的最大值非常大，振動(dòng)噪音(所謂的NVH)會(huì)提高。需要說明的是，氣缸內(nèi)壓力上升率的大小對(duì)振動(dòng)噪聲(NVH)的影響比氣缸內(nèi)壓力對(duì)振動(dòng)噪音(NVH)的影響要大。
[0009]這里所公開的技術(shù)正是鑒于上述各點(diǎn)而完成的。其目的在于:在讓噴射到氣缸內(nèi)的燃料自行著火燃燒的情況下，減小燃燒時(shí)氣缸內(nèi)壓力上升率，盡量降低振動(dòng)噪音(NVH)。
[0010]-用于解決技術(shù)問題的技術(shù)方案-
[0011]為達(dá)成所述目的，這里所公開的技術(shù)以直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為對(duì)象。其構(gòu)成情況如下:該直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)具有讓從噴嘴噴射到氣缸內(nèi)的、至少含有汽油的燃料進(jìn)行自行著火燃燒的自行著火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域。所述發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何壓縮比在18以上40以下，該直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)包括:噴射控制部件和著火輔助部件。該噴射控制部件構(gòu)成為:控制所述噴嘴對(duì)燃料的噴射，該著火輔助部件構(gòu)成為:在所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于所述自行著火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)對(duì)由所述噴嘴噴射到氣缸內(nèi)的燃料施加能量，輔助燃料進(jìn)行自行著火燃燒。所述噴射控制部件，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于所述自行著火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)將燃料噴射開始時(shí)刻設(shè)定在從壓縮行程末期到壓縮上止點(diǎn)為止的時(shí)間段內(nèi)，為了使在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)氣缸內(nèi)的壓力變化量與曲軸轉(zhuǎn)角變化量之比即氣缸內(nèi)壓力上升率成為最大負(fù)值的特定曲軸轉(zhuǎn)角落在已燃燒燃料的質(zhì)量百分比達(dá)到10%以上90%以下的主燃燒時(shí)間內(nèi)，所述著火輔助部件在從所述燃料噴射開始后到膨脹行程初期為止的時(shí)間段內(nèi)將所述能量賦予噴射到所述氣缸內(nèi)的燃料。
[0012]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在從壓縮行程末期到壓縮上止點(diǎn)為止的時(shí)間段內(nèi)開始噴射燃料，在從該燃料噴射開始后到膨脹行程初期為止的時(shí)間段(通常是燃料全部噴射完為止的時(shí)間段)內(nèi)，通過著火輔助部件工作將能量賦予在該工作以前已噴射到氣缸內(nèi)的燃料，被賦予了能量的燃料升溫著火，后噴射的燃料以該著火燃料為基點(diǎn)連鎖性地著火。這樣設(shè)置著火輔助部件以后，即使在壓縮上止點(diǎn)后也很容易使燃料進(jìn)行自行著火燃燒。而且，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)的氣缸內(nèi)壓力上升率成為最大負(fù)值的特定曲軸轉(zhuǎn)角落在已燃燒燃料的質(zhì)量百分比達(dá)到10%以上90%以下的主燃燒時(shí)間內(nèi)，所以能夠使燃燒時(shí)氣缸內(nèi)壓力上升率較小，從而能夠降低噪聲振動(dòng)(NVH)。
[0013]這里，在所述幾何壓縮比在18以上40以下的情況下，所述特定曲軸轉(zhuǎn)角成為壓縮上止點(diǎn)后4°?15°的曲軸轉(zhuǎn)角。
[0014]可以如此，在所述直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中，所述著火輔助部件為了使已燃燒燃料的質(zhì)量百分比達(dá)到10%的時(shí)刻在壓縮上止點(diǎn)后，將所述能量賦予噴射到所述氣缸內(nèi)的燃料。
[0015]這樣一來，因?yàn)橹魅紵龝r(shí)間成為壓縮上止點(diǎn)后，所以能夠借助在膨脹行程的燃燒來降低冷卻損失。
[0016]可以如此，在所述直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中，所述噴射控制部件，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于所述自行著火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，使進(jìn)行噴射規(guī)定量燃料的第一噴射，并且在該第一噴射后使進(jìn)行相對(duì)于該第一噴射連續(xù)或者非連續(xù)地噴射剩余的燃料的第二噴射，所述著火輔助部件在從所述第一噴射末期到所述第二噴射初期為止的時(shí)間段內(nèi)將所述能量賦予由該第一噴射噴射的燃料。
[0017]這樣一來，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定所述規(guī)定量(例如設(shè)定為相對(duì)于總噴射燃料質(zhì)量百分比在I %以下)，就能夠形成微少混合氣塊，從而能夠?qū)⒛芰考械刭x予該微少混合氣塊(亦即第一噴射所噴射出的燃料)，讓第一噴射噴射出的燃料可靠地著火。該第一噴射所噴射出的燃料成為著火的導(dǎo)火線，后續(xù)的第二噴射所噴射出的燃料會(huì)連鎖性地著火。因此，能夠提高燃料的著火性。
[0018]可以如此，在所述直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中，所述著火輔助部件利用等離子點(diǎn)火將所述能量賦予噴射到所述氣缸內(nèi)的燃料。
[0019]亦即，因?yàn)榈入x子點(diǎn)火能夠?qū)⒈然鸹c(diǎn)火更大的能量賦予燃料，所以在提高燃料的著火穩(wěn)定性方面是有利的。
[0020]這里，在火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的理論循環(huán)即奧托循環(huán)(Otto cycle)下，使發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比越高，或者使氣體的比熱比K越高，理論熱效率就會(huì)越高。因此，專利文獻(xiàn)I中所記載的高壓縮比化和混合氣的富氧化的結(jié)合對(duì)于提高熱效率(圖示熱效率)在某種程度上是有利的。對(duì)這其中的混合氣的富氧化進(jìn)行分析的話，在發(fā)動(dòng)機(jī)處于低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，因?yàn)槿剂蠂娚淞肯鄬?duì)較少，所以將空氣過剩率λ設(shè)定為例如2以上的富氧混合氣，既能夠提高熱效率，又能夠抑制未處理NOx的生成。另一方面，在發(fā)動(dòng)機(jī)處于高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，因?yàn)槿剂蠂娚淞吭黾?，所以是難以將空氣過剩率λ維持在2以上的。在將空氣過剩率λ設(shè)定為比2低的情況下，從使用三效催化劑的關(guān)系來看，不得不將空氣過剩率λ設(shè)定在I以下。因此，可以考慮:在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域設(shè)定成空氣過剩率λ >2，在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域設(shè)定成空氣過剩率λ ( I，這樣根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷對(duì)空氣過剩率λ進(jìn)行切換。
[0021]但是，在針對(duì)伴隨著例如油門操作的加速要求，而從設(shè)定成空氣過剩率λ >2的低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著設(shè)定成空氣過剩率λ ^ I的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移時(shí)，因?yàn)閷?duì)進(jìn)氣量的減量控制跟不上對(duì)空氣過剩率λ的切換，所以必須通過對(duì)燃料噴射量進(jìn)行增量控制來讓空氣過剩率λ快速地減小。這將導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩的急劇變化，轉(zhuǎn)矩沖擊(torque shock)的發(fā)生以及NVH性能的惡化。特別是對(duì)于將發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何壓縮比設(shè)定得較高的高壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)來說存在以下可能性，即，在使空氣過剩率λ ^2的低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域和使空氣過剩率λ ( I的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域之間的轉(zhuǎn)矩差容易增大，轉(zhuǎn)矩沖擊和NVH性能的惡化非常顯著。
[0022]于是，可以如此，所述噴射控制部件，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于比規(guī)定負(fù)荷低的低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)使燃燒時(shí)的空氣過剩率λ達(dá)到2以上；所述噴射控制部件，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于所述規(guī)定負(fù)荷以上的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，使燃燒時(shí)的空氣過剩率λ達(dá)到I以下，并且為了所述特定曲軸轉(zhuǎn)角落在所述主燃燒時(shí)間內(nèi)而將所述噴嘴的燃料噴射時(shí)刻設(shè)定為壓縮上止點(diǎn)附近的特定噴射時(shí)刻；所述噴射控制部件，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)在所述低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域和所述高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域之間轉(zhuǎn)移的過渡期，為了使燃燒時(shí)的空氣過剩率λ達(dá)到I以下并且為了實(shí)現(xiàn)所述主燃燒時(shí)間在所述特定曲軸轉(zhuǎn)角的遲后角側(cè)而執(zhí)行使所述燃料噴射時(shí)刻比所述特定噴射時(shí)刻晚的過渡控制。
[0023]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，當(dāng)在使空氣過剩率λ ^ 2的低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域和使空氣過剩率λ ( I的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域之間轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)移過渡期，更準(zhǔn)確地講，該轉(zhuǎn)移過渡期是:在從低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移的情況下剛剛轉(zhuǎn)移到空氣過剩率λ ^ I的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域不久，或者在從高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移的情況下即將轉(zhuǎn)移到空氣過剩率λ >2的低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域以前。在這些轉(zhuǎn)移過渡期，既能夠使燃燒時(shí)的空氣過剩率λ在I以下來避免排放(emission)性能惡化,又能夠通過使燃料噴射時(shí)刻比特定噴射時(shí)刻晚來進(jìn)行讓主燃燒時(shí)間在特定曲軸轉(zhuǎn)角的遲后角一側(cè)的過渡控制。因?yàn)槿紵视捎趯⒅魅紵龝r(shí)間設(shè)定在大幅度遲后的遲后角一側(cè)而下降，所以即使讓空氣過剩率λ ( 1，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也較小。
[0024]因此，像伴隨著例如油門操作所提出的加速要求時(shí)那樣，在從低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移時(shí)，剛剛進(jìn)入高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域后不久，立刻暫時(shí)地將燃料噴射時(shí)刻設(shè)定在大幅度遲后的遲后角一側(cè)，將主燃燒時(shí)間設(shè)定在大幅度遲后的遲后角一側(cè)，從而來減小所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，減小或者消除與在使空氣過剩率λ >2的低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的轉(zhuǎn)矩之間的轉(zhuǎn)矩差。之后，只要讓大幅度遲后角化的燃料噴射時(shí)刻朝著特定噴射時(shí)刻逐漸地提前角化，主燃燒時(shí)間就會(huì)朝著上述特定曲軸轉(zhuǎn)角提前角化，燃燒效率會(huì)提高，結(jié)果是轉(zhuǎn)矩會(huì)逐漸升高。最終特定曲軸轉(zhuǎn)角包含在主燃燒時(shí)間內(nèi)，過渡控制結(jié)束。其結(jié)果是，一邊避免轉(zhuǎn)矩沖擊、NVH性能惡化，一邊結(jié)束從低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的轉(zhuǎn)移。
[0025]在從高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移之際所進(jìn)行的過渡控制中，與此相反，在即將朝著低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移以前，只要維持著空氣過剩率λ ( I不變，以燃料噴射時(shí)刻逐漸遠(yuǎn)離特定噴射時(shí)刻的方式將該燃料噴射時(shí)刻遲后角化即可。這樣一來，轉(zhuǎn)矩就會(huì)逐漸降低，能夠在與空氣過剩率λ >2的低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的轉(zhuǎn)矩之間的轉(zhuǎn)矩差已減小或已消除的狀態(tài)下，切換為空氣過剩率λ >2。
[0026]優(yōu)選，所述噴射控制部件，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于所述高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，將所述燃料噴射開始時(shí)刻設(shè)定在從壓縮行程末期到壓縮上止點(diǎn)為止的時(shí)間段內(nèi)，所述著火輔助部件，在從所述燃料噴射開始后到膨脹行程初期為止的時(shí)間段內(nèi)將所述能量賦予噴射到所述氣缸內(nèi)的燃料，由此讓所述燃料進(jìn)行自行著火燃燒。
[0027]可以如此，所述噴射控制部件，在進(jìn)行所述過渡控制時(shí)讓所述噴嘴進(jìn)行在從壓縮行程末期到壓縮上止點(diǎn)為止的時(shí)間段內(nèi)開始的預(yù)噴射和在該預(yù)噴射后且比所述特定噴射時(shí)刻晚的時(shí)刻開始的主噴射。
[0028]在進(jìn)行過渡控制的過程中，如上所述，在壓縮上止點(diǎn)后的膨脹行程中將主燃燒時(shí)間設(shè)定在大幅度遲后的遲后角一側(cè)，所以燃燒穩(wěn)定性下降。而且，壓縮自行著火的著火性下降也成為問題。
[0029]于是，在進(jìn)行過渡控制時(shí)進(jìn)行兩次燃料噴射，即進(jìn)行預(yù)噴射和在該預(yù)噴射后的主噴射，該預(yù)噴射在相對(duì)較早的時(shí)間內(nèi)，具體而言，在從壓縮行程末期到壓縮上止點(diǎn)為止的時(shí)間段內(nèi)開始噴射燃料。因?yàn)轭A(yù)噴射有助于氣缸內(nèi)的溫度上升，所以能夠改善主噴射所噴射出的燃料的燃燒穩(wěn)定性并且主噴射所噴射出的燃料壓縮著火的著火性提高。
[0030]可以如此，所述著火輔助部件，在所述預(yù)噴射和所述主噴射之間將將所述能量賦予噴射到所述氣缸內(nèi)的燃料。
[0031]亦即，通過利用預(yù)噴射將燃料噴到氣缸內(nèi)以后，再利用著火輔助部件將能量賦予燃料，燃料升溫而著火，氣缸內(nèi)的溫度和壓力上升。這樣一來，在壓縮上止點(diǎn)后也能夠維持著氣缸內(nèi)的溫度和壓力較高的狀態(tài)，靠在膨脹行程中大幅度地遲后角化的主噴射所噴射出來的燃料會(huì)穩(wěn)定地自行著火。這樣一來，在進(jìn)行讓主燃燒時(shí)間在膨脹行程中大幅度地遲后角化的過渡控制時(shí)，燃料的著火性和燃燒穩(wěn)定性提高。
[0032]可以如此，所述噴射控制部件，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)從所述低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著所述高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)的滿負(fù)荷域轉(zhuǎn)移的過渡期間內(nèi)進(jìn)行所述過渡控制。相對(duì)于此，所述噴射控制部件，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)從所述低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著負(fù)荷比所述滿負(fù)荷低的所述高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移的過渡期間內(nèi)，在所述噴射控制部件進(jìn)行所述過渡控制的過程中進(jìn)一步對(duì)進(jìn)氣量進(jìn)行減量控制。
[0033]亦即，只要在使空氣過剩率λ ^ 2的低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域?qū)忾T閥設(shè)定為滿負(fù)荷即可，不需要將進(jìn)氣量減量。相對(duì)于此，在使空氣過剩率λ ( I的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，除了滿負(fù)荷域以外，其他都需要根據(jù)與負(fù)荷相對(duì)應(yīng)的燃料噴射量調(diào)整氣門閥的開度，并由此來將進(jìn)氣量減量。需要說明的是，在滿負(fù)荷域氣門閥被設(shè)定為滿負(fù)荷。
[0034]因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)從低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)的滿負(fù)荷域轉(zhuǎn)移時(shí)，如上所述，因?yàn)樵跐M負(fù)荷域?qū)忾T閥設(shè)定為滿負(fù)荷，所以在進(jìn)行過渡控制的過程中也無需將進(jìn)氣量減量，進(jìn)行至少對(duì)燃料噴射時(shí)刻進(jìn)行控制的過渡控制即可。相對(duì)于此，在發(fā)動(dòng)機(jī)從低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著負(fù)荷比滿負(fù)荷還低的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移時(shí)，如上所述，需要在該轉(zhuǎn)移結(jié)束后將進(jìn)氣量減量，所以優(yōu)選在進(jìn)行過渡控制的過程中對(duì)進(jìn)氣量進(jìn)行減量控制。這樣一來，在使空氣過剩率λ ( I的過渡控 制中進(jìn)氣量減少多少，就能夠使燃料噴射量相應(yīng)地隨著減少多少，對(duì)于提聞燃料消耗率是有利的。
[0035]這里公開的技術(shù)涉 及一種直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，該直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)成為:具有將幾何壓縮比設(shè)定在18以上40以下的氣缸且直接向該氣缸內(nèi)噴射至少含有汽油的燃料。
[0036]在該控制方法下，在從壓縮行程末期到壓縮上止點(diǎn)為止的時(shí)間段內(nèi)開始向所述氣缸內(nèi)噴射燃料，為了使在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)氣缸內(nèi)的壓力變化量與曲軸轉(zhuǎn)角變化量之比即氣缸內(nèi)壓力上升率成為最大負(fù)值的特定曲軸轉(zhuǎn)角落在已燃燒燃料的質(zhì)量百分比達(dá)到10%以上90%以下的主燃燒時(shí)間內(nèi)，在從所述燃料噴射開始后到膨脹行程初期為止的時(shí)間段內(nèi)將所述能量賦予噴射到所述氣缸內(nèi)的燃料，讓噴射到所述氣缸內(nèi)的燃料進(jìn)行自行著火燃燒。
[0037]在上述控制方法下，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于比規(guī)定負(fù)荷低的低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，使燃燒時(shí)的空氣過剩率λ成為2以上，再讓所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；在所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于所述規(guī)定負(fù)荷以上的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，通過使燃燒時(shí)的空氣過剩率λ成為I以下并且將朝著所述氣缸內(nèi)噴射燃料的時(shí)刻設(shè)定為壓縮上止點(diǎn)附近的特定噴射時(shí)刻，來讓所述特定曲軸轉(zhuǎn)角包含在所述主燃燒時(shí)間內(nèi)，再讓所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；在所述發(fā)動(dòng)機(jī)在所述低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域和所述高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域之間轉(zhuǎn)移的過渡期，通過使燃燒時(shí)的空氣過剩率λ在I以下并且進(jìn)行使所述燃料噴射時(shí)刻比所述特定噴射時(shí)刻晚的過渡控制，來讓所述主燃燒時(shí)間在所述特定曲軸轉(zhuǎn)角的遲后角一側(cè)，再讓所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0038]可以如此，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于所述高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，將所述燃料噴射的開始時(shí)刻設(shè)定在從壓縮行程末期到壓縮上止點(diǎn)為止的時(shí)間段內(nèi)；在從所述燃料噴射的開始后到膨脹行程初期為止的時(shí)間段內(nèi)將所述能量賦予噴射到所述氣缸內(nèi)的燃料，由此讓所述燃料進(jìn)行自行著火燃燒。
[0039]可以如此，在進(jìn)行所述過渡控制時(shí)，作為向所述氣缸內(nèi)的燃料噴射，進(jìn)行在從壓縮行程末期到壓縮上止點(diǎn)為止的時(shí)間段內(nèi)開始的預(yù)噴射、和在該預(yù)噴射后且比所述特定噴射時(shí)刻晚的時(shí)刻開始的主噴射，并且在所述預(yù)噴射和主噴射之間將所述能量賦予噴射到所述氣缸內(nèi)的燃料。
[0040]可以如此，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)從所述低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著所述高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)的滿負(fù)荷域轉(zhuǎn)移的過渡期進(jìn)行所述過渡控制，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)從所述低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著負(fù)荷比所述滿負(fù)荷低的所述高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移的過渡期，在進(jìn)行所述過渡控制的過程中進(jìn)一步對(duì)進(jìn)氣量進(jìn)行減量控制。
[0041]-發(fā)明的效果-
[0042]如上所述，根據(jù)所述直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)及直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，能夠減小燃燒時(shí)氣缸內(nèi)壓力上升率，從而能夠降低振動(dòng)噪音(NVH)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1是示出直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的略圖。
[0044]圖2是示出噴嘴的內(nèi)部構(gòu)造的剖視圖。
[0045]圖3是示出發(fā)動(dòng)機(jī)的工況之一例的圖。
[0046]圖4是示出外開閥的行程量相對(duì)于曲軸轉(zhuǎn)角的變化情況(下段)以及氣缸內(nèi)壓力上升率相對(duì)于曲軸轉(zhuǎn)角的變化情況(上段)的曲線圖。
[0047]圖5是示出在發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何壓縮比為20、30及40的情況下，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)氣缸內(nèi)壓力的變化情況(上段)和氣缸內(nèi)壓力上升率的變化情況(下段)的曲線圖。
[0048]圖6是一曲線圖，示出在發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何壓縮比為40的情況下，讓燃燒開始時(shí)刻不同，燃燒時(shí)氣缸內(nèi)壓力上升率如何變化的研究分析結(jié)果。
[0049]圖7是示出在空氣過剩率λ ^ 2的低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的燃燒所涉及的氣缸內(nèi)壓力的變化情況之例的圖。
[0050]圖8是示出在空氣過剩率λ ( I的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的燃燒所涉及的氣缸內(nèi)壓力的變化情況之例的圖。
[0051]圖9是示出在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域和高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域之間的轉(zhuǎn)移過渡時(shí)的燃燒所涉及的氣缸內(nèi)壓力的變化情況的圖。
[0052]圖10是示出從低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移時(shí)的過渡控制所涉及的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053]以下參照附圖對(duì)直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。圖1概略地示出直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)I (以下簡(jiǎn)稱為發(fā)動(dòng)機(jī)I)。發(fā)動(dòng)機(jī)I包括發(fā)動(dòng)機(jī)本體所附帶的各種執(zhí)行部件、各種傳感器以及基于來自該傳感器的信號(hào)對(duì)執(zhí)行部件進(jìn)行控制的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100。
[0054]發(fā)動(dòng) 機(jī)I安裝在汽車等車輛上，雖然未圖示出來，其輸出軸經(jīng)變速器與驅(qū)動(dòng)輪相連結(jié)。發(fā)動(dòng)機(jī)I的輸出傳遞給驅(qū)動(dòng)輪，車輛就會(huì)前進(jìn)。發(fā)動(dòng)機(jī)I的發(fā)動(dòng)機(jī)本體包括氣缸體
12、放在該氣缸體12上的汽缸蓋13。在氣缸體12內(nèi)部形成有多個(gè)氣缸11 (圖1中僅示出一個(gè)氣缸11)。雖然未圖示出來，但在氣缸體12和汽缸蓋13的內(nèi)部形成有供冷卻水流動(dòng)的水套。
[0055]活塞15可滑動(dòng)地嵌插在各氣缸11內(nèi)?；钊?5與氣缸11和汽缸蓋13 —起隔離出燃燒室17。圖例中，燃燒室17是所謂的屋脊形燃燒室，其頂面(亦即汽缸蓋13的下表面)呈由進(jìn)氣側(cè)和排氣側(cè)兩個(gè)斜面構(gòu)成的三角屋頂狀。活塞15的冠面呈與所述頂點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的凸?fàn)?，在冠面的中心部位形成有凹狀的?5a。需要說明的是，只要有可能成為后述的較高幾何壓縮比，所述頂面和活塞15的冠面可以采用任意形狀，例如，頂面和活塞15的冠面(亦即除去腔15a的部分)雙方都由垂直于氣缸11中心軸的面構(gòu)成，或者頂面如上所述呈三角屋頂形狀，活塞15的冠面(亦即除去腔15a的部分)由垂直于氣缸11中心軸的面構(gòu)成。
[0056]圖1中僅示出了一個(gè)氣缸11，但是每一個(gè)氣缸11都在氣缸蓋13上形成有兩個(gè)進(jìn)氣通道18，各個(gè)進(jìn)氣通道分別開在氣缸蓋13的下表面(燃燒室17頂面的排氣側(cè)斜面)上而與燃燒室17連通。同樣，每一個(gè)氣缸11都在氣缸蓋13上形成有兩個(gè)排氣通道19，每一個(gè)排氣通道19分別開在氣缸蓋13的下表面(亦即燃燒室17頂面的排氣側(cè)斜面)而與燃燒室17連通。進(jìn)氣通道18與供被引入氣缸11內(nèi)的新氣流動(dòng)的進(jìn)氣通路(省略圖示)相連接。調(diào)節(jié)進(jìn)氣流量的氣門閥(throttle valve)設(shè)置在進(jìn)氣通路上,接收來自控制器100的控制信號(hào)調(diào)節(jié)氣門閥20的開度。另一方面，排氣通道19與供來自各氣缸11的已燃?xì)怏w(排氣氣體)流動(dòng)的排氣通路(省略圖示)相連接。雖然省略圖示，但排氣通路上設(shè)置有具有一個(gè)以上的催化轉(zhuǎn)換器的排氣凈化裝置，催化轉(zhuǎn)換器中含三效催化劑。
[0057]氣缸蓋13上，進(jìn)氣閥21和排氣閥22分別被設(shè)置成能夠使進(jìn)氣通道18和排氣通道19與燃燒室17切斷(閉)。進(jìn)氣閥21由進(jìn)氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，排氣閥22由排氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。進(jìn)氣閥21和排氣閥22在規(guī)定的時(shí)刻做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，打開和關(guān)閉進(jìn)氣通道18和排氣通道19，進(jìn)行氣缸11內(nèi)的氣體交換。雖然省略圖示，但進(jìn)氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和排氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別具有與曲軸相連結(jié)并被曲軸驅(qū)動(dòng)的進(jìn)氣凸輪軸和排氣凸輪軸，這些凸輪軸與曲軸同步旋轉(zhuǎn)。而且，兩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中至少進(jìn)氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由能夠在規(guī)定的角度范圍內(nèi)連續(xù)地改變進(jìn)氣凸輪軸的相位的液壓式或機(jī)械式相位可變機(jī)構(gòu)(可變氣門正時(shí)技術(shù)VVT =VariableValve Timing)23構(gòu)成。還可以使兩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的至少進(jìn)氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括VVT23和能夠連續(xù)地改變氣門行程量的升程可變機(jī)構(gòu)(連續(xù)可變氣門升程CVVL:Cont inuous VariableValve Lift)。
[0058]氣缸蓋13上設(shè)置有火花塞31。該火花塞31利用例如螺紋等公知構(gòu)造安裝在氣缸蓋13上。在該實(shí)施方式中,火花塞31以相對(duì)于氣缸11的中心軸朝著排氣一側(cè)傾斜的狀態(tài)安裝好，其頂端部對(duì)著燃燒室17的頂部。該火花塞31的頂端部位于后述噴嘴33的噴嘴口 41附近。需要說明的是，火花塞31的布置情況并不限于此。在本實(shí)施方式中，火花塞31是等離子點(diǎn)火式火花塞，點(diǎn)火系統(tǒng)32包括等離子體產(chǎn)生電路?；鸹ㄈ?1借助點(diǎn)火系統(tǒng)32放電來產(chǎn)生等離子體，該等離子體從火花塞31的頂端朝著氣缸內(nèi)霧狀噴射，進(jìn)行燃料的點(diǎn)火。而且，火花塞31如后所述，再讓燃料進(jìn)行自行著火燃燒的自行著火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，具有輔助自行著火燃燒的作用。點(diǎn)火系統(tǒng)32接收來自控制器100的控制信號(hào)對(duì)火花塞31通電，以便火花塞31在所期待的點(diǎn)火時(shí)刻產(chǎn)生火花。此外，火花塞并不限于等離子體點(diǎn)火式塞，還可以是經(jīng)常使用的火花點(diǎn)火式塞。
[0059]在氣缸蓋13的氣缸11的中心軸上設(shè)置有將燃料直接朝著氣缸(亦即燃燒室17內(nèi))噴射的噴嘴33。該噴嘴33通過例如使用支架(bracket)等的公知構(gòu)造安裝在氣缸蓋13上。噴嘴33的頂端對(duì)著燃燒室17的頂部中心。
[0060]如圖2所示，噴嘴33是具有打開、關(guān)閉朝著氣缸內(nèi)噴射燃料的噴嘴口 41的外開閥(出來后即可打開的閥)42的外開閥式噴嘴。噴嘴口 41形成為:在沿著氣缸11中心軸延伸的燃料管43的頂端部越靠近頂端一側(cè)越大的錐面狀。燃料管43基端一側(cè)的端部與內(nèi)部設(shè)置有壓電元件44的殼45相連接。外開閥42具有閥本體42a、從閥本體42a通過燃料管43內(nèi)部與壓電元件44連接的連結(jié)部42b。閥本體42a的靠近連結(jié)部42b —側(cè)的部分大致呈與噴嘴口 41 一樣的形狀，當(dāng)該部分頂在噴嘴口 41 (亦即坐在)上時(shí)，噴嘴口 41成為關(guān)閉狀態(tài)。此時(shí)，閥本體42a的靠近頂端一側(cè)的部分成為朝著燃料管43外側(cè)突出的狀態(tài)。
[0061]壓電元件44由于電壓的施加而變形，由此而朝著氣缸11的中心軸方向的燃燒室17 一側(cè)推壓該外開閥42，讓該外開閥42從已將噴嘴口 41關(guān)閉的狀態(tài)移動(dòng)(lift)而將噴嘴口 41打開。此時(shí)，燃料被從噴嘴口 41朝著氣缸內(nèi)噴射成以氣缸11的中心軸為中心的圓錐狀(詳細(xì)而言，空心圓錐狀)。該圓錐體的錐角在本實(shí)施方式中為90°?100° (空心錐內(nèi)側(cè)的空心部錐角為70°左右)。當(dāng)停止對(duì)壓電元件44施加電壓時(shí)，壓電元件44就會(huì)恢復(fù)到原來的狀態(tài)，外開閥42會(huì)再次使噴嘴口 41成為關(guān)閉狀態(tài)。此時(shí)，設(shè)置在殼45內(nèi)的連結(jié)部42b周圍的壓縮螺旋彈簧46幫助壓電元件44復(fù)位。
[0062]對(duì)壓電元件44施加的電壓越大，外開閥42從將噴嘴口 41關(guān)閉的狀態(tài)開始移動(dòng)的移動(dòng)量(lift:以下簡(jiǎn)稱為行程量)就越大。該行程量越大，噴嘴口 41的開度就越大，從噴嘴口 41朝著氣缸內(nèi)霧狀噴射出的燃料的穿透力(penetration)就越大(長(zhǎng))，每單位時(shí)間內(nèi)噴射出的燃料量就越多，并且霧狀噴出的燃料的粒徑就越大。壓電元件44響應(yīng)快，很容易地即能夠?qū)崿F(xiàn)后述的第一噴射和第二噴射。但是，作為驅(qū)動(dòng)外開閥42的部件并不限于壓電元件44。
[0063]燃料供給系統(tǒng)34包括用于驅(qū)動(dòng)外開閥42 (壓電元件44)的電路、將燃料供向噴嘴33的燃料供給系。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100在規(guī)定的時(shí)刻將具有與行程量相對(duì)應(yīng)的電壓的噴射信號(hào)輸出給所述電路，通過該電路讓壓電元件44和外開閥42工作，將所希望量的燃料噴射到氣缸內(nèi)。在所述噴射信號(hào)的非輸出時(shí)(亦即噴射信號(hào)的電壓為O時(shí))，在該外開閥42的作用下噴嘴口 41成為關(guān)閉狀態(tài)。壓電元件44就這樣受來自發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100的噴射信號(hào)的控制而工作。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100這樣控制壓電元件44工作，控制從噴嘴的噴嘴口 41噴射燃料的時(shí)刻和在該噴射燃料時(shí)的行程量。
[0064]在所述燃料供給系中設(shè)置有省略圖示的高壓燃料泵、共用導(dǎo)軌，該高壓燃料泵將經(jīng)低壓燃料泵從燃料箱供來的燃料壓送到共用導(dǎo)軌上，共用導(dǎo)軌以規(guī)定的燃料壓力將該壓送來的燃料儲(chǔ)存起來。噴嘴33工作(亦即外開閥42移動(dòng))以后，儲(chǔ)存在所述共用導(dǎo)軌內(nèi)的燃料就會(huì)被從噴嘴口 41噴射出來。
[0065]這里，在本實(shí)施方式中，發(fā)動(dòng)機(jī)I的燃料是汽油，但是還可以是含生物乙醇等的汽油，只要是至少含有汽油的液體燃料，什么燃料都可以。
[0066]控制器100是以公知的微型電腦為基礎(chǔ)的控制器，包括執(zhí)行程序的中央計(jì)算處理裝置(CPU)、由例如RAM、ROM構(gòu)成且存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器、輸出入電信號(hào)的輸出入(I/O)總線。
[0067]發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100至少接收與來自空氣流傳感器71的進(jìn)氣流量相關(guān)的信號(hào)、來自曲軸轉(zhuǎn)角傳感器72的曲軸轉(zhuǎn)角脈沖信號(hào)、來自檢測(cè)油門、腳踏板的踩下量的油門開度傳感器73的油門開度信號(hào)、來自車速傳感器74的車速信號(hào)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100根據(jù)這些輸入信號(hào)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的所希望的氣門閥開度信號(hào)、燃料噴射脈沖、點(diǎn)火信號(hào)、閥相位角信號(hào)等控制參數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100將這些信號(hào)輸出給氣門閥20 (正確地講，讓氣門閥20移動(dòng)的移動(dòng)執(zhí)行部件)、燃料供給系統(tǒng)34 (正確地講，為上述電路)、點(diǎn)火系統(tǒng)32以及VVT23等。
[0068]該發(fā)動(dòng)機(jī)I的幾何壓縮比ε被設(shè)定為18以上40以下。優(yōu)選該發(fā)動(dòng)機(jī)I的幾何壓縮比ε在25以上35以下。在本實(shí)施方式中，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)I具有壓縮比=膨脹比的結(jié)構(gòu)，所以該發(fā)動(dòng)機(jī)I不僅具有高壓縮比，同時(shí)還具有較高的膨脹比。需要說明的是，還可以采用壓縮比 < 膨脹比的結(jié)構(gòu)(例如愛金遜循環(huán)(Atkinson cycle)、米勒循環(huán)(Miller cycle))。
[0069]如圖1所不,燃燒室17由氣缸11的壁面、活塞15的冠面、氣缸蓋13的下表面(亦即頂面)、進(jìn)氣閥21和排氣閥22各自的閥蓋面隔離而成。為減少冷卻損失，燃燒室17通過在上述各個(gè)面上設(shè)置具有絕熱層61、62、63、64、65而被絕熱化。需要說明的是，以下在通稱這些絕熱層61?65的情況下，有時(shí)候用符號(hào)“6”表示絕熱層。絕熱層6可以設(shè)置在所有這些隔離面上，也可以設(shè)置在這些隔離面中的一部分隔離面上。而且，在圖例中，氣缸壁面上的絕熱層61被設(shè)置成在活塞15位于上止點(diǎn)的狀態(tài)下位于比該活塞環(huán)14更靠上的上側(cè)的位置，這樣就成為一種活塞環(huán)14不會(huì)在絕熱層61上滑動(dòng)的結(jié)構(gòu)。不過，氣缸壁面上的絕熱層61并不限于該結(jié)構(gòu)，還可以通過讓絕熱層61朝著下方延伸，來將絕熱層61設(shè)置在活塞15的整個(gè)行程或者行程的一部分上?？梢詫⒔^熱層設(shè)置在不是直接隔離出燃燒室17的壁面，但是進(jìn)氣通道18、排氣通道19的靠燃燒室17頂面一側(cè)附近開口處的通道壁面上。需要說明的是，圖1中示出的各絕熱層61-65的厚度并不表示實(shí)際的厚度，僅為示例而已，也不表示各面上的絕熱層的厚度的大小關(guān)系。
[0070]進(jìn)一步詳細(xì)地說明燃燒室17的絕熱構(gòu)造。如上所述，燃燒室17的絕熱構(gòu)造由設(shè)置在隔離出燃燒室17的各隔離面上的各絕熱層61-65構(gòu)成。為了抑制燃燒室17內(nèi)的燃燒氣體的熱通過隔離面釋放出來，這些絕熱層61-65被設(shè)定為其導(dǎo)熱率比構(gòu)成燃燒室17的金屬制母材低。這里，針對(duì)設(shè)置在氣缸11壁面上的絕熱層61而言，氣缸體12為母材；對(duì)于設(shè)置在活塞15的冠面上的絕熱層62而言，活塞15為母材；對(duì)于設(shè)置在氣缸蓋13頂面上的絕熱層63而言，氣缸蓋13為母材；對(duì)于設(shè)置在進(jìn)氣閥21和排氣閥22各自的閥蓋面上的絕熱層64、65而言，進(jìn)氣閥21和排氣閥22分別是母材。因此，對(duì)于氣缸體12、氣缸蓋13以及活塞15而言，母材的材質(zhì)是鋁合金或者鑄鐵，對(duì)于進(jìn)氣閥21和排氣閥22而言，母材的材質(zhì)是耐熱鋼、鑄鐵等。
[0071]優(yōu)選絕熱層6除了減小冷卻損失以外，容積比熱也比母材小。也就是說，雖然燃燒室17內(nèi)的氣體溫度隨著燃燒循環(huán)的進(jìn)行而變化，但是現(xiàn)有的燃燒室17沒有絕熱構(gòu)造的發(fā)動(dòng)機(jī)，通過讓冷卻水在形成在氣缸蓋、氣缸體內(nèi)的水套內(nèi)流動(dòng)，不管燃燒循環(huán)的進(jìn)行情況如何，隔離出燃燒室17的面的溫度會(huì)被維持為大致一定。
[0072]另一方面，因?yàn)槔鋮s損失由冷卻損失=熱傳遞率X傳熱面積X (氣體溫度-隔離面的溫度)決定，所以氣體溫度和壁面溫度之溫度差越大，冷卻損失就會(huì)越大。為抑制冷卻損失，優(yōu)選使氣體溫度和隔離面的溫度之溫度差較小。但是，在利用冷卻水將燃燒室17的隔離面的溫度維持為大致一定的情況下，溫度差伴隨著氣體溫度的變化而增大是不可避免的。于是，優(yōu)選使上述絕熱層6的熱容量較小，燃燒室17的隔離面的溫度追隨著燃燒室17內(nèi)的氣體溫度的變化而變化。
[0073]例如通過等離子體熱噴涂將ZrO2等陶瓷材料電鍍?cè)谀覆纳蟻硇纬伤鼋^熱層6即可?？梢栽谠撎沾刹牧现泻写罅康臍饪住＿@樣做，能夠使絕熱層6的導(dǎo)熱率和容積比熱更低。
[0074]在本實(shí)施方式中，如圖1所示，通過將導(dǎo)熱率非常低、絕熱性優(yōu)良且耐熱性也優(yōu)良的鈦酸鋁制排氣通道襯套181與汽缸蓋13夾心鑄造為一體，來在將絕熱層設(shè)置在進(jìn)氣通道18上。在該結(jié)構(gòu)下，在新氣通過進(jìn)氣通道18時(shí)，能夠抑制甚至避免從汽缸蓋13接收熱，溫度上升。這樣一來因?yàn)楸灰霘飧?1內(nèi)的新氣的溫度(初期的氣體溫度)變低，所以燃燒時(shí)的氣體溫度下降，有利于縮小氣體溫度和燃燒室17的隔開面的差溫。因?yàn)槭谷紵龝r(shí)的氣體溫度降低就能夠使導(dǎo)熱率降低，所以這樣也會(huì)有利于減少冷卻損失。需要說明的是，設(shè)置在進(jìn)氣通道18處的絕熱層的結(jié)構(gòu)并不限于排氣通道襯套的夾心鑄造。
[0075]該發(fā)動(dòng)機(jī)I中，除了所述燃燒室17和進(jìn)氣通道18的絕熱構(gòu)造以外，還在氣缸內(nèi)(燃燒室17內(nèi))由氣體層形成絕熱層，因此而能夠大幅度地減少冷卻損失。
[0076]具體而言，為了在發(fā)動(dòng)機(jī)I的氣缸內(nèi)(燃燒室17內(nèi))的外周部形成含新氣的氣體層且在中心部形成混合氣層，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100將噴射信號(hào)輸出該燃料供給系統(tǒng)34的電路，以便在壓縮行程從噴嘴11的噴嘴口 41朝著氣缸內(nèi)噴射燃料。亦即，在壓縮行程由噴嘴33向氣缸內(nèi)噴射燃料且將該霧狀噴出的燃料的穿透力抑制成該霧狀噴出的燃料不會(huì)到達(dá)氣缸內(nèi)的外周部那么大(長(zhǎng))，由此而能夠?qū)崿F(xiàn)在氣缸內(nèi)的中心部形成混合氣層且在其周圍形成含新氣的氣體層這樣的成層化。該氣體層可以僅僅是新氣，也可以除了新氣以外，還含有已燃?xì)怏w(亦即EGR氣體)。需要說明的是，氣體層中即使混上了少量的燃料也沒有問題，氣體層只要能夠起到絕熱層的作用，該氣體層比混合氣層更富氧也是可以的。
[0077]若在上述已形成了氣體層和混合氣層的狀態(tài)下用火花塞31點(diǎn)火(或者對(duì)自行著火燃燒進(jìn)行輔助)，那么由于混合氣層和氣缸11的壁面之間的氣體層之存在，混合氣層的火炎就不會(huì)與氣缸11的壁面接觸，該氣體層就成為絕熱層，而能夠抑制熱從氣缸11的壁面釋放出來。其結(jié)果是，能夠大幅度地減少冷卻損失。
[0078]該發(fā)動(dòng)機(jī)I如上所述將幾何壓縮比ε設(shè)定為18 < ε <40。理論循環(huán)即奧托循環(huán)(Otto cycle)的理論熱效率Hth為rIth= 1-1/( ε卜1),使壓縮比ε越高,理論熱效率Hth就會(huì)越高。使氣體的比熱比K越高，換句話說，使空氣過剩率λ越高，理論熱效率nth就會(huì)越聞。
[0079]然而，發(fā)動(dòng)機(jī)(正確而言，在燃燒室沒有絕熱構(gòu)造的發(fā)動(dòng)機(jī))的圖示熱效率在規(guī)定的幾何壓縮比ε (例如15左右)下達(dá)到峰值，即使讓幾何壓縮比ε比該峰值高，圖示熱效率也不再升高。相反，圖示熱效率會(huì)降低。這是由于在維持燃料量與進(jìn)氣量一定而提高了幾何壓縮比的情況下，壓縮比越高，燃燒壓力和燃燒溫度就越高而引起的。如上所述，燃燒壓力和燃燒溫度提高就是因?yàn)閷?dǎo)致冷卻損失增大之故。
[0080]相對(duì)于此，為了使圖示熱效率在較高的幾何壓縮比ε下提高，如上所述，該發(fā)動(dòng)機(jī)I將燃燒室17的絕熱構(gòu)造結(jié)合進(jìn)來。也就是說，通過燃燒室17的絕熱化來減少冷卻損失，由此來提聞圖不熱效率。
[0081]另一方面，僅通過將燃燒室17絕熱化來減少冷卻損失的話，該冷卻損失的減少量會(huì)被轉(zhuǎn)換成排氣損失，對(duì)圖示熱效率的提高不會(huì)有太大的幫助。在該發(fā)動(dòng)機(jī)I中，如上所述，利用伴隨著高壓縮比 化的高膨脹比化，將燃燒氣體的相當(dāng)于冷卻損失減少量的能量效率良好地轉(zhuǎn)換成機(jī)械功。也就是說，該發(fā)動(dòng)機(jī)I通過采用讓冷卻損失和排氣損失共同減少的結(jié)構(gòu)，而能夠使圖示熱效率大幅度地提高。
[0082]這里，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷在規(guī)定值以下的低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，氣缸內(nèi)(燃燒室17內(nèi))整體的空氣過剩率λ被設(shè)定在2以上，或者氣缸內(nèi)的氣體相對(duì)于燃料的重量比G/F被設(shè)定在30以上。因此，在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，能夠一邊利用絕熱層謀求絕熱化，使圖示熱效率提高，一邊減少未處理的NOx。
[0083]如果空氣過剩率λ低于2，燃燒室17內(nèi)的最高燃燒溫度便會(huì)升高，就有可能將未處理的NOx從燃燒室17排出去。如上所述，因該發(fā)動(dòng)機(jī)I要謀求冷卻損失和排氣損失共同減少，故排氣溫度較低，不利于催化劑的活化。因此，希望避免或抑制從燃燒室17排出未處理的NOx，這樣就優(yōu)選將空氣過剩率λ設(shè)定在2以上。從減少未處理的NOx的觀點(diǎn)出發(fā)，更為優(yōu)選的是設(shè)定為所述空氣過剩率λ >2.5。換句話說，優(yōu)選對(duì)空氣過剩率λ進(jìn)行設(shè)定，在燃燒室17內(nèi)的最高燃燒溫度達(dá)到規(guī)定溫度(例如能夠生成未處理的NOx的溫度即1800Κ(開爾文))以下的范圍內(nèi)。優(yōu)選發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100在例如發(fā)動(dòng)機(jī)I的部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)，最高燃燒溫度伴隨著負(fù)荷上升(換句話說，伴隨著空氣過剩率λ由于燃料噴射量的增加而上升)超過規(guī)定溫度那樣的時(shí)候，降低空氣過剩率λ后再操縱發(fā)動(dòng)機(jī)I。
[0084]根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明人的分析研究，在空氣過剩率λ = 8時(shí)圖示的熱效率達(dá)到峰值，故優(yōu)選空氣過剩率λ的范圍為2≤λ < 8(更優(yōu)選2.5≤λ <8)。需要說明的是，因?yàn)閷忾T閥20設(shè)定在打開一側(cè)，所以混合氣的富氧化對(duì)于氣體交換損失(泵送損失)減少所帶來的圖示熱效率的提高是有利的。
[0085]另一方面，在發(fā)動(dòng)機(jī)I的包括滿負(fù)荷的聞負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，進(jìn)一步減小空氣過剩率入，例如使λ = I或者λ ≤1。
[0086]這里，圖3是該發(fā)動(dòng)機(jī)I在熱狀態(tài)時(shí)的工況圖之一例。如上所述，使負(fù)荷比圖3中實(shí)線所示的規(guī)定負(fù)荷低的低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域成為使空氣過剩率λ為2≤λ <8(或者G/F為30~120)的富氧運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域,另一方面,使在規(guī)定負(fù)荷以上的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域(包括滿負(fù)荷域)成為使空氣過剩率λ ≤I的λ ≤I運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域。這樣一來，在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域就能夠使用三效催化劑。需要說明的是，所述規(guī)定負(fù)荷的值可以隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增大而增大，也可以與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速無關(guān)為一定值。
[0087]發(fā)動(dòng)機(jī)I具有讓利用噴嘴33噴射到氣缸內(nèi)的燃料進(jìn)行自行著火燃燒的自行著火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域。在該例中，該自行著火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域是整個(gè)所述低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域和所述高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中除了滿負(fù)荷區(qū)域及其附近區(qū)域以外的區(qū)域，但并不限于此。
[0088]當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)I處于所述自行著火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100便將噴嘴33進(jìn)行的燃料噴射開始時(shí)刻設(shè)定在從壓縮行程末期到壓縮上止點(diǎn)為止的時(shí)間段內(nèi)。在本實(shí)施方式中，如圖4的下段所示，讓噴嘴33在壓縮行程末期開始噴射燃料。
[0089]當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)I處于高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100由火花塞31進(jìn)行等離子點(diǎn)火，在該等離子點(diǎn)火時(shí)刻以前將能量賦予噴射到氣缸內(nèi)的燃料，輔助燃料進(jìn)行自行著火燃燒。這樣一來，被賦予了該能量的燃料就開始升溫而著火，后噴射的燃料會(huì)以該著火燃料為基點(diǎn)連鎖性地著火。所述能量的賦予在從所述燃料噴射開始后到膨脹行程初期為止的時(shí)間段內(nèi)(本實(shí)施方式中為壓 縮上止點(diǎn)附近)，為的是在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)氣缸內(nèi)壓力變化量(ΛΡ)與曲軸轉(zhuǎn)角變化量(Λ Θ)之比即氣缸內(nèi)壓力上升率(ΛΡ/Λ Θ)成為最大負(fù)值的特定曲軸轉(zhuǎn)角落在已燃燒燃料的質(zhì)量百分比成為10%以上90%以下的燃燒曲軸轉(zhuǎn)角范圍(被稱為主燃燒時(shí)間)內(nèi)。
[0090]優(yōu)選，所述能量的賦予在已燃燒燃料的質(zhì)量百分比達(dá)到10%的時(shí)刻在壓縮上止點(diǎn)后(亦即，在壓縮上止點(diǎn)后，主燃燒時(shí)間開始)時(shí)進(jìn)行。
[0091]如圖5的下段曲線圖所示，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)氣缸內(nèi)壓力上升率在壓縮上止點(diǎn)的跟前成為最大值，在壓縮上止點(diǎn)成為0，在壓縮上止點(diǎn)后成為負(fù)值，不久成為最大負(fù)值(最小值)。由圖5上段的曲線圖可知，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)該發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)氣缸內(nèi)壓力上升率成為最大負(fù)值的曲軸轉(zhuǎn)角，在同一排氣量的發(fā)動(dòng)機(jī)中伴隨著幾何壓縮比ε不同而變化。如果幾何壓縮比ε在18以上40以下，氣缸內(nèi)壓力上升率成為最大負(fù)值的曲軸轉(zhuǎn)角就是壓縮上止點(diǎn)后4°~15°的曲軸轉(zhuǎn)角(圖5下圖中用斜線示出的范圍)
[0092]圖6示出讓燃燒開始時(shí)刻不同，燃燒時(shí)氣缸內(nèi)壓力上升率如何變化的分析結(jié)果(幾何壓縮比ε為40)。燃燒開始時(shí)刻為壓縮上止點(diǎn)前20°的曲軸轉(zhuǎn)角(CA) (-20°的CA)、壓縮上止點(diǎn)前10°的曲軸轉(zhuǎn)角(-10°的CA)、壓縮上止點(diǎn)(0°的CA)、壓縮上止點(diǎn)后10°的曲軸轉(zhuǎn)角(+10°的CA)以及壓縮上止點(diǎn)后20°的曲軸轉(zhuǎn)角(+20°的CA)這五種情況。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)氣缸內(nèi)壓力上升率用雙點(diǎn)劃線示出。如果燃燒開始時(shí)刻在壓縮上止點(diǎn)前，就會(huì)在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)的氣缸內(nèi)壓力上升率較大的曲軸轉(zhuǎn)角處燃燒，故燃燒時(shí)氣缸內(nèi)壓力上升率的最大值變大。相對(duì)于此，如果在壓縮上止點(diǎn)開始燃燒，就會(huì)在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)的氣缸內(nèi)壓力上升率較小的曲軸轉(zhuǎn)角下燃燒，故與燃燒開始時(shí)刻在壓縮上止點(diǎn)前的那種情況相比，燃燒時(shí)氣缸內(nèi)壓力上升率的最大值會(huì)變得相當(dāng)小。需要說明的是，燃燒開始時(shí)刻在從壓縮上止點(diǎn)開始相當(dāng)靠后的情況下，燃燒時(shí)氣缸內(nèi)壓力上升率的最大值也會(huì)變小，但這是因?yàn)槿紵蕫夯省Ｒ虼?，如上所述，為了使電?dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)的氣缸內(nèi)壓力上升率成為最大負(fù)值的曲軸轉(zhuǎn)角落在主燃燒時(shí)間內(nèi)，在從所述燃料噴射開始后到膨脹行程初期為止的時(shí)間段內(nèi)將能量賦予噴射到氣缸內(nèi)的燃料。
[0093]特別優(yōu)選，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)I處于圖3的工況圖中的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，燃料噴射按照以下所述進(jìn)行。亦即，如圖4中的下圖所示，進(jìn)行在從燃料噴射開始到壓縮上止點(diǎn)(TDC)附近為止噴射規(guī)定量的燃料的第一噴射。優(yōu)選將該第一噴射所噴射出的燃料噴射量即所述規(guī)定量設(shè)定為質(zhì)量百分比計(jì)總噴射燃料的I %以下，較少的量，如后所述。因此，進(jìn)行第一噴射時(shí)的外開閥42的行程量比進(jìn)行后述的第二噴射時(shí)的外開閥42的行程量(第二噴射的初期不包括在內(nèi))小很多。因此，該霧狀燃料的穿透力小，第一噴射所噴射出的燃料作為微少混合氣塊位于火花塞31頂端部附近。
[0094]接著，在所述第一噴射后，使進(jìn)行相對(duì)于該第一噴射連續(xù)地噴射剩余的燃料的第二噴射。該第二噴射的初期為壓縮上止點(diǎn)附近，如后所述，是輔助進(jìn)行自行著火燃燒的時(shí)期，此時(shí)的外開閥42的行程量比第一噴射時(shí)小，但是之后外開閥42的行程量急劇增大，剩下的所有燃料都會(huì)被噴射出來。
[0095]發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100，如圖4的下段圖中箭頭所示，在從所述第一噴射末期到所述第二噴射初期為止的時(shí)間段內(nèi)(該例中壓縮上止點(diǎn)附近(亦即第二噴射初期))借助用火花塞31進(jìn)行的等離子點(diǎn)火將能量賦予所述第一噴射所噴射出的燃料(亦即所述微少混合氣塊)，輔助該第一噴射所噴射出的燃料和第二噴射所噴射出的燃料進(jìn)行自行著火燃燒。這樣一來，通過在第二噴射初期(亦即大量噴射以前)進(jìn)行等離子點(diǎn)火，就能夠?qū)⒛芰考械刭x予給所述微少混合氣塊。這樣一來，所述微少混合氣塊就會(huì)急劇升溫而在壓縮上止點(diǎn)剛剛之后著火，該微少混合氣塊成為著火的導(dǎo)火線，后續(xù)的第二噴射所噴射出的燃料跟著連鎖性地著火。其結(jié)果是，燃燒時(shí)氣缸內(nèi)壓力上升率按照在圖4上段的曲線圖的實(shí)線變化(雙點(diǎn)劃線表示電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)的氣缸內(nèi)壓力上升率)。
[0096]本實(shí)施方式中，在圖4上段曲線圖中，能夠使燃燒時(shí)氣缸內(nèi)壓力上升率的變化曲線不進(jìn)入斜線所示的范圍內(nèi)。亦即，如果燃燒時(shí)氣缸內(nèi)壓力上升率超過了P1，振動(dòng)噪音(NVH)就會(huì)惡化。而且，如果燃燒過遲，燃燒效率會(huì)惡化；如果燃燒過早，會(huì)由于氣缸內(nèi)壓力和溫度上升而導(dǎo)致排放惡化，而且燃燒效率也會(huì)惡化。但是，在本實(shí)施方式中，不會(huì)發(fā)生這樣的問題，能夠降低振動(dòng)噪音(NVH)并且能夠抑制排放、燃燒效率惡化。
[0097]這里，所述規(guī)定曲軸轉(zhuǎn)角越小，讓所述第一噴射所噴射出的燃料(亦即所述微少混合氣塊)在從開始賦予能量時(shí)算起推遲規(guī)定曲軸轉(zhuǎn)角后再著火所需要的能量越大。而且，如果所述規(guī)定曲軸轉(zhuǎn)角一定不變，所述規(guī)定量與總噴射燃料的質(zhì)量百分比與所述所需要的能量之間就會(huì)具有正比例關(guān)系。亦即，如果增加第一噴射所噴射出的燃料噴射量(亦即所述規(guī)定量)，為了讓微少混合氣塊著火，所需要的能量就會(huì)隨著上述燃料噴射量的增加而增加。另一方面，靠等離子點(diǎn)火能夠賦予的能量為IOOmJ?200mJ?？紤]到此,優(yōu)選使所述規(guī)定曲軸轉(zhuǎn)角為例如5°的曲軸轉(zhuǎn)角左右，使所述規(guī)定量與總噴射燃料之質(zhì)量百分比在1%以下。而且，在靠火花點(diǎn)火來賦予能量的情況下，因?yàn)榭少x予能量為35mJ左右，所以優(yōu)選所述規(guī)定量與總噴射燃料之質(zhì)量百分比在0.3%以下。[0098]因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)I處于自行著火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，將燃料噴射開始時(shí)刻設(shè)定在從壓縮行程末期到壓縮上止點(diǎn)為止的時(shí)間段內(nèi)，為了使電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)的氣缸內(nèi)壓力上升率成為最大負(fù)值的特定曲軸轉(zhuǎn)角落在已燃燒燃料的質(zhì)量百分比在10%以上90%以下的主燃燒時(shí)間內(nèi)，在從所述燃料噴射開始后到膨脹行程初期為止的時(shí)間段內(nèi)將能量賦予噴射到氣缸內(nèi)的燃料，輔助燃料進(jìn)行自行著火燃燒，由此而能夠減小燃燒時(shí)氣缸內(nèi)壓力上升率，從而能夠降低振動(dòng)噪音(NVH)。
[0099]需要說明的是，在上述說明中，使第二噴射為與第一噴射連續(xù)著進(jìn)行的噴射，但是也可以使第二噴射相對(duì)于第一噴射而言是非連續(xù)的噴射。亦即，第一噴射和第二噴射是分著進(jìn)行的。在該情況下，在從第一噴射末期到第二噴射初期(其中，需要第二噴射初期是膨脹行程初期)為止的時(shí)間段內(nèi)借助火花塞31進(jìn)行的等離子點(diǎn)火(或火花點(diǎn)火)將能量賦予所述第一噴射所噴射出的燃料即可，更優(yōu)選在第一噴射和第二噴射之間賦予能量。
[0100]接著，對(duì)伴隨著發(fā)動(dòng)機(jī)I運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域改變的過渡控制進(jìn)行說明。如圖3所示的工況圖那樣，如上所述，使空氣過剩率λ >2的低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域?yàn)樽孕兄鹑紵齾^(qū)域，讓由噴嘴33噴射到氣缸11內(nèi)的燃料壓縮著火。圖7示出低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的氣缸內(nèi)壓力變化情況之一例。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100將噴嘴33噴射燃料的燃料噴射時(shí)間(主噴射)設(shè)定在例如壓縮行程的前半部分或者進(jìn)氣行程。需要說明的是，燃料噴射時(shí)間可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷適當(dāng)?shù)馗淖?。這樣便會(huì)形成較均質(zhì)的混合氣，讓該混合氣在壓縮上止點(diǎn)附近壓縮著火。需要說明的是，圖7中點(diǎn)劃線表示電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)的氣缸內(nèi)壓力的變化情況。
[0101]相對(duì)于此，在使空氣過剩率λ ( I的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，如圖8所示，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100將噴嘴33進(jìn)行的主噴射時(shí)刻設(shè)定為壓縮上止點(diǎn)附近的特定噴射時(shí)刻，在該主噴射之前，使進(jìn)行在從壓縮行程末期到壓縮上止點(diǎn)為止的時(shí)間段內(nèi)開始的預(yù)噴射。而且，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100，在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域 ，在預(yù)噴射后利用火花塞31的等離子點(diǎn)火將能量賦予在該等離子點(diǎn)火時(shí)刻以前噴射到氣缸內(nèi)的燃料，輔助燃料進(jìn)行自行著火燃燒。亦即，該燃料噴射狀態(tài)和等離子點(diǎn)火與參照?qǐng)D4的下圖說明的燃料噴射狀態(tài)和著火輔助相對(duì)應(yīng)，所述“預(yù)噴射”相當(dāng)于第一噴射，“主噴射”相當(dāng)于第二噴射。
[0102]因此，由預(yù)噴射噴射出的燃料通過著火輔助而被賦予能量后即會(huì)升溫著火，通過之后的主噴射噴射出燃料以該著火燃料為基點(diǎn)連續(xù)性地著火。為了使特定曲軸轉(zhuǎn)角落在主燃燒時(shí)間內(nèi)，如上所述，能量的賦予在從燃料噴射開始后到膨脹行程初期為止的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行。另一種說法就是，設(shè)定主噴射時(shí)刻，以便讓特定曲軸轉(zhuǎn)角落在主燃燒時(shí)間內(nèi)。這樣做以后，如上所述，在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，燃燒時(shí)氣缸內(nèi)壓力上升率的最大值就受到抑制，燃燒噪音降低，NVH性能提高。
[0103]在圖3所示的工況圖中，在如箭頭所示從例如黑點(diǎn)所示的在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)朝向根據(jù)油門操作所提出的加速要求而用白圈示出的在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)，需要讓空氣過剩率λ從λ >2快速地變化到λ < I。這里，在空氣過剩率λ ^ 2的低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，氣門閥20被設(shè)定為完全打開，來不及對(duì)進(jìn)氣量進(jìn)行減量控制，所以必須通過增加燃料噴射量來將空氣過剩率λ改變成λ < I。但是，在該情況下會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)矩突然變化所導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩沖擊，還會(huì)導(dǎo)致NVH性能惡化。因?yàn)樵摪l(fā)動(dòng)機(jī)I是高壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)，所以轉(zhuǎn)矩沖擊、NVH性能惡化容易變得更加顯著。
[0104]于是采取了以下做法，即，在該發(fā)動(dòng)機(jī)I在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域和高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域之間進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移之際進(jìn)行過渡控制，由此來避免轉(zhuǎn)矩沖擊、NVH性能惡化。具體而言，過渡控制，如圖9所示，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100除了設(shè)定成空氣過剩率λ ( I以外，又將噴嘴33進(jìn)行的主噴射時(shí)刻設(shè)定在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的噴射時(shí)刻即壓縮上止點(diǎn)附近的特定噴射時(shí)刻的遲后角一側(cè)，這樣一來，主燃燒時(shí)間就在上述氣缸內(nèi)壓力上升率達(dá)最大負(fù)值的特定曲軸轉(zhuǎn)角的遲后角一側(cè)(參照?qǐng)D9中的實(shí)線)。
[0105]在過渡控制中也進(jìn)行預(yù)噴射。與在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的預(yù)噴射一樣，預(yù)噴射被設(shè)定成在從壓縮行程末期到壓縮上止點(diǎn)為止的時(shí)間段內(nèi)開始。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100進(jìn)一步在預(yù)噴射后利用火花塞31的等離子點(diǎn)火將能量賦予在該等離子點(diǎn)火時(shí)刻以前噴射到氣缸內(nèi)的燃料。
[0106]在該過渡控制中，通過將主燃燒時(shí)間設(shè)定在特定曲軸轉(zhuǎn)角的遲后角一側(cè)，主燃燒時(shí)間在膨脹行程中就會(huì)大幅度地遲后角化，所以燃燒效率下降。即使增加燃料噴射量，設(shè)定成空氣過剩率λ ( I，所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也變小。
[0107]另一方面，讓主噴射時(shí)刻晚一些，由此而將主燃燒時(shí)間遲后角化，因此對(duì)于著火性和燃燒穩(wěn)定性來說是不利的。但是借助在從壓縮行程末期到壓縮上止點(diǎn)為止的時(shí)間段內(nèi)開始的預(yù)噴射和之后的等離子點(diǎn)火，即使在壓縮上止點(diǎn)后氣缸內(nèi)的溫度和壓力較高的狀態(tài)也能夠得以維持，主噴射噴射出的燃料可靠地壓縮著火，能夠確保主燃燒的燃燒穩(wěn)定性。
[0108]這里，像在圖3中從黑點(diǎn)朝著白圈轉(zhuǎn)移時(shí)那樣，優(yōu)選在發(fā)動(dòng)機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)伴隨著油門操作從低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)入高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域后不久，換句話說，在過渡控制開始時(shí)，設(shè)定主噴射時(shí)刻(參照?qǐng)D9中實(shí)線所示的指示壓力波形)，以便BMEP的指示壓力波形與在過渡控制以前的低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下產(chǎn)生的平均有效壓力(BMEP) —樣。之后，在圖9中，像虛線和點(diǎn)劃線的指示壓力波形所示的那樣，主噴射時(shí)刻逐漸地提前角化，以便主燃燒時(shí)間朝著特定曲軸轉(zhuǎn)角提前角化。這樣就既能夠避免轉(zhuǎn)矩沖擊，又能夠不斷地提高轉(zhuǎn)矩，設(shè)定主噴射時(shí)刻以便在最終主燃燒時(shí)間內(nèi)包括特定曲軸轉(zhuǎn)角，結(jié)束過渡控制。亦即，結(jié)束朝著高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的轉(zhuǎn)移(參照?qǐng)D8)。
[0109]接下來，參照?qǐng)D10所示的流程圖，說明發(fā)動(dòng)機(jī)控制器100所進(jìn)行的過度控制。需要說明的是，該流程圖涉及的是發(fā)動(dòng)機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)伴隨著油門操作從低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移時(shí)的過渡控制。
[0110]首先，在開始后的步驟S71中，判斷空氣過剩率λ是否為λ > 2。亦即，發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是否是低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域。當(dāng)步驟S71的判斷為“是”時(shí)，則進(jìn)入步驟S72。
[0111]在步驟S72中，判斷有沒有油門操作提出的加速要求。當(dāng)有加速要求時(shí)(“是”時(shí))，則進(jìn)入步驟S73。
[0112]在步驟S73中，從油門的踩下量、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等參數(shù)推測(cè)成為轉(zhuǎn)移目標(biāo)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，計(jì)算出將空氣過剩率切換成λ ( I的點(diǎn)(point)。然后，在接下來的步驟S74中，判斷是否有朝向空氣過剩率λ ( I的切換點(diǎn)，當(dāng)無切換點(diǎn)時(shí)，換句話說，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不朝著高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移而是處于低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，返回流程；而當(dāng)有切換點(diǎn)，換句話說，發(fā)動(dòng)機(jī)要從低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移時(shí)，則進(jìn)入步驟S75。
[0113]在步驟S75中，判斷是否要求滿負(fù)荷加速。當(dāng)要求滿負(fù)荷加速時(shí)，亦即發(fā)動(dòng)機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)最終到達(dá)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的滿負(fù)荷域時(shí)，則進(jìn)入步驟S76。另一方面，在沒有滿負(fù)荷加速要求時(shí)，亦即發(fā)動(dòng)機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)最終到達(dá)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的比滿負(fù)荷低的負(fù)荷時(shí)(到達(dá)例如圖2中白圈所示的負(fù)荷的情況)，則進(jìn)入步驟S77。
[0114]在步驟S76中，進(jìn)行上述過渡控制。亦即，執(zhí)行預(yù)噴射和比特定噴射時(shí)刻遲后角化的主噴射，并且在該預(yù)噴射和主噴射之間進(jìn)行等離子點(diǎn)火。這樣，轉(zhuǎn)移到空氣過剩率λ ( I的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域以后立刻一邊設(shè)定為空氣過剩率λ ( 1，一邊抑制所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，來避免轉(zhuǎn)矩沖擊和NVH性能惡化。在步驟S76中，通過將不斷地將主噴射時(shí)刻提前角化來不斷地提聞轉(zhuǎn)矩。
[0115]另一方面，在不是滿負(fù)荷加速的步驟S77中，除了進(jìn)行與步驟S76 —樣的過渡控制以外，還要對(duì)節(jié)氣門進(jìn)行控制，亦即調(diào)節(jié)氣門閥20的開度來對(duì)進(jìn)氣量進(jìn)行減量控制。這是因?yàn)樵谶\(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移以前的低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域進(jìn)行空氣過剩率λ >2的富氧燃燒，氣門閥20完全打開，在滿負(fù)荷加速時(shí)，在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移后的滿負(fù)荷域氣門閥20也是完全打開，所以不用對(duì)氣門閥20的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，而在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移后并成了比滿負(fù)荷低的負(fù)荷時(shí)，為了與根據(jù)該負(fù)荷設(shè)定的燃料噴射量相一致，氣門閥20的開度被關(guān)小之故。亦即，在步驟S77中，過渡控制結(jié)束后，氣門閥20的開度被關(guān)小，因此通過在進(jìn)行過渡控制的過程中就開始關(guān)小氣門閥20的開度，在過渡控制的執(zhí)行過程中的燃料噴射量就會(huì)減少，有利于提高燃料消耗率。
[0116]在步驟S77中，也是與步驟S76 —樣，讓主噴射時(shí)刻不斷地提前角化來不斷地提高轉(zhuǎn)矩。
[0117]在步驟S76和步驟S77中過渡控制都結(jié)束后，在步驟S78中設(shè)定主噴射時(shí)刻以便特定曲軸轉(zhuǎn)角包含在主燃燒時(shí)間內(nèi)，朝著高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的轉(zhuǎn)移即告結(jié)束。
[0118]就這樣，在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移的過渡期，通過設(shè)置該過渡控制，使空氣過剩率λ成為λ < I而能夠確保排放性能，也能夠避免轉(zhuǎn)矩沖擊和NVH性能惡化。
[0119]另一方面，在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移的過渡期，只要執(zhí)行與上述相反的步驟即可。亦即，在從高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移所涉及的過渡控制中，設(shè)定主噴射時(shí)刻，以便BMEP的指示壓力波形與在開始進(jìn)行過渡控制以前的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)所產(chǎn)生的平均有效壓力(BMEP)大致相同，例如圖9中的點(diǎn)劃線所示的指示壓力波形。之后，像圖9中虛線和實(shí)線的指示壓力波形所示的那樣，以主燃燒時(shí)間朝著遲后角一側(cè)遠(yuǎn)離特定曲軸轉(zhuǎn)角的方式逐漸地將主噴射時(shí)刻遲后角化。這樣做以后，就既能夠避免轉(zhuǎn)矩沖擊，又能夠逐漸地降低轉(zhuǎn)矩。當(dāng)降低到能夠使空氣過剩率λ >2的負(fù)荷(轉(zhuǎn)矩)時(shí)，就結(jié)束過渡控制，朝著低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的轉(zhuǎn)移即告結(jié)束。
[0120]需要說明的是，優(yōu)選，像圖3中點(diǎn)劃線所示的那樣，此時(shí)的過渡控制是基于設(shè)定在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域和高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的邊界即規(guī)定負(fù)荷的高負(fù)荷一側(cè)的負(fù)荷而開始的。亦即，從高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移之際的過渡控制只要在即將進(jìn)入低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域以前進(jìn)行即可。這樣做以后，在不縮小使空氣過剩率λ >2的低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的情況下，就能夠朝著低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移，有利于提高燃料消耗率。
[0121]就這樣，在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移的過渡期，通過設(shè)置該過渡控制，使空氣過剩率λ成為λ < I而能夠確保排放性能，也能夠避免轉(zhuǎn)矩沖擊和NVH性能惡化。[0122]需要說明的是，上述例子中，采用了燃燒室17和進(jìn)氣通道18的絕熱構(gòu)造，并且在氣缸內(nèi)(燃燒室17內(nèi))形成了由氣體層形成的絕熱層。但是這里所公開的技術(shù)對(duì)于不采用燃燒室17和進(jìn)氣通道18的絕熱構(gòu)造的發(fā)動(dòng)機(jī)、不形成由氣體層形成的絕熱層的發(fā)動(dòng)機(jī)也能夠適用。
[0123]上述實(shí)施方式僅僅是簡(jiǎn)單的示例而已，不得對(duì)本發(fā)明的范圍做限定性的解釋。本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求的范圍定義，屬于權(quán)利要求等同范圍內(nèi)的變形、變更全都包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0124]-產(chǎn)業(yè)實(shí)用性-
[0125]這里所公開的技術(shù)，對(duì)于具有讓從噴嘴噴射到氣缸內(nèi)的、至少含有汽油的燃料自行著火燃燒的自行著火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)有用。
[0126]-符號(hào)說明-
[0127]I 直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)
[0128]11 氣缸
[0129]31 火花塞(著火輔助部件)
[0130]33 噴嘴
[0131]100 發(fā)動(dòng)機(jī)控制器(噴射控制部件)(著火輔助部件)
【權(quán)利要求】
1.一種直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有讓從噴嘴噴射到氣缸內(nèi)的、至少含有汽油的燃料進(jìn)行自行著火燃燒的自行著火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，其特征在于: 所述發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何壓縮比在18以上40以下， 該直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)包括:噴射控制部件和著火輔助部件， 該噴射控制部件構(gòu)成為:控制所述噴嘴對(duì)燃料的噴射， 該著火輔助部件構(gòu)成為:在所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于所述自行著火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)對(duì)由所述噴嘴噴射到氣缸內(nèi)的燃料施加能量，輔助燃料進(jìn)行自行著火燃燒， 所述噴射控制部件，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于所述自行著火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)將燃料噴射開始時(shí)刻設(shè)定在從壓縮行程末期到壓縮上止點(diǎn)為止的時(shí)間段內(nèi)， 為了使在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)氣缸內(nèi)的壓力變化量與曲軸轉(zhuǎn)角變化量之比即氣缸內(nèi)壓力上升率成為最大負(fù)值的特定曲軸轉(zhuǎn)角落在已燃燒燃料的質(zhì)量百分比達(dá)到10%以上90%以下的主 燃燒時(shí)間內(nèi)，所述著火輔助部件在從所述燃料噴射開始后到膨脹行程初期為止的時(shí)間段內(nèi)將所述能量賦予噴射到所述氣缸內(nèi)的燃料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于: 所述特定曲軸轉(zhuǎn)角為壓縮上止點(diǎn)后4° -15°的曲軸轉(zhuǎn)角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于: 所述著火輔助部件，為了使已燃燒燃料的質(zhì)量百分比達(dá)到10%的時(shí)間點(diǎn)在壓縮上止點(diǎn)后，將所述能量賦予噴射到所述氣缸內(nèi)的燃料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于: 所述噴射控制部件，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于所述自行著火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，使進(jìn)行噴射規(guī)定量燃料的第一噴射，并且在該第一噴射后使進(jìn)行相對(duì)于該第一噴射連續(xù)或者非連續(xù)地噴射剩余的燃料的第二噴射， 所述著火輔助部件在從所述第一噴射末期到所述第二噴射初期為止的時(shí)間段內(nèi)將所述能量賦予由該第一噴射噴射的燃料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于: 所述著火輔助部件利用等離子點(diǎn)火將所述能量賦予噴射到所述氣缸內(nèi)的燃料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直嘖式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于: 所述噴射控制部件，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于比規(guī)定負(fù)荷低的低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)使燃燒時(shí)的空氣過剩率λ達(dá)到2以上， 所述噴射控制部件，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于所述規(guī)定負(fù)荷以上的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，使燃燒時(shí)的空氣過剩率λ達(dá)到I以下，并且為了所述特定曲軸轉(zhuǎn)角落在所述主燃燒時(shí)間內(nèi)將所述噴嘴的燃料噴射時(shí)刻設(shè)定為壓縮上止點(diǎn)附近的特定噴射時(shí)刻， 所述噴射控制部件，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)在所述低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域和所述高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域之間轉(zhuǎn)移的過渡期，進(jìn)行使燃燒時(shí)的空氣過剩率λ達(dá)到I以下并且為了實(shí)現(xiàn)所述主燃燒時(shí)間在所述特定曲軸轉(zhuǎn)角的遲后角側(cè)而使所述燃料噴射時(shí)刻比所述特定噴射時(shí)刻晚的過渡控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于: 所述噴射控制部件，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于所述高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)將所述燃料噴射開始時(shí)刻設(shè)定在從壓縮行程末期到壓縮上止點(diǎn)為止的時(shí)間段內(nèi)， 所述著火輔助部件，在從所述燃料噴射開始后到膨脹行程初期為止的時(shí)間段內(nèi)將所述能量賦予噴射到所述氣缸內(nèi)的燃料，由此讓所述燃料進(jìn)行自行著火燃燒。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于: 所述噴射控制部件，在進(jìn)行所述過渡控制時(shí)讓所述噴嘴進(jìn)行在從壓縮行程末期到壓縮上止點(diǎn)為止的時(shí)間段內(nèi)開始的預(yù)噴射和在該預(yù)噴射后且比所述特定噴射時(shí)刻晚的時(shí)刻開始的主噴射。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于: 所述著火輔助部件，在所述預(yù)噴射和所述主噴射之間將將所述能量賦予噴射到所述氣缸內(nèi)的燃料。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于: 所述噴射控制部件，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)從所述低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著所述高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)的滿負(fù)荷域轉(zhuǎn)移的過渡期間內(nèi)進(jìn)行所述過渡控制， 相對(duì)于此，所述噴射控制部件，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)從所述低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著負(fù)荷比所述滿負(fù)荷低的所述高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移的過渡期間內(nèi)，在所述噴射控制部件進(jìn)行所述過渡控制的過程中進(jìn)一步對(duì)進(jìn)氣量進(jìn)行減量控制。
11.一種直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，該直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)成為:具有將幾何壓縮比設(shè)定在18以上40以下的氣缸且直接向該氣缸內(nèi)噴射至少含有汽油的燃料，其特征在于: 在從壓縮行程末期到壓縮上止點(diǎn)為止的時(shí)間段內(nèi)開始向所述氣缸內(nèi)噴射燃料， 為了使在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)氣缸內(nèi)的壓力變化量與曲軸轉(zhuǎn)角變化量之比即氣缸內(nèi)壓力上升率成為最大負(fù)值的特定曲軸轉(zhuǎn)角落在已燃燒燃料的質(zhì)量百分比達(dá)到10%以上90%以下的主燃燒時(shí)間內(nèi)，在從所述燃料噴射開始后到膨脹行程初期為止的時(shí)間段內(nèi)將所述能量賦予噴射到所述氣缸內(nèi)的燃料， 讓噴射到所述氣缸內(nèi)的燃料進(jìn)行自行著火燃燒。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，其特征在于: 在所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于比規(guī)定負(fù)荷低的低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，使燃燒時(shí)的空氣過剩率λ成為2以上，再讓所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)， 在所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于所述規(guī)定負(fù)荷以上的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，通過使燃燒時(shí)的空氣過剩率λ成為I以下并且將朝著所述氣缸內(nèi)噴射燃料的時(shí)刻設(shè)定為壓縮上止點(diǎn)附近的特定噴射時(shí)刻，來讓所述特定曲軸轉(zhuǎn)角包含在所述主燃燒時(shí)間內(nèi)，再讓所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)， 在所述發(fā)動(dòng)機(jī)在所述低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域和所述高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域之間轉(zhuǎn)移的過渡期，通過使燃燒時(shí)的空氣過剩率λ在I以下并且進(jìn)行使所述燃料噴射時(shí)刻比所述特定噴射時(shí)刻晚的過渡控制，來讓所述主燃燒時(shí)間在所述特定曲軸轉(zhuǎn)角的遲后角側(cè)，再讓所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，其特征在于: 在所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于所述高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，將所述燃料噴射的開始時(shí)刻設(shè)定在從壓縮行程末期到壓縮上止點(diǎn)為止的時(shí)間段內(nèi)， 在從所述燃料噴射的開始后到膨脹行程初期為止的時(shí)間段內(nèi)將所述能量賦予噴射到所述氣缸內(nèi)的燃料，由此讓所述燃料進(jìn)行自行著火燃燒。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，其特征在于: 在進(jìn)行所述過渡控制時(shí)，作為向所述氣缸內(nèi)的燃料噴射，進(jìn)行在從壓縮行程末期到壓縮上止點(diǎn)為止的時(shí)間段內(nèi)開始的預(yù)噴射、和在該預(yù)噴射后且比所述特定噴射時(shí)刻晚的時(shí)刻開始的主噴射，并且在所述預(yù)噴射和主噴射之間將所述能量賦予噴射到所述氣缸內(nèi)的燃料。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法，其特征在于: 在所述發(fā)動(dòng)機(jī)從所述低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著所述高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)的滿負(fù)荷域轉(zhuǎn)移的過渡期進(jìn)行所述過渡控制， 在所述發(fā)動(dòng)機(jī)從所述低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域朝著負(fù)荷比所述滿負(fù)荷低的所述高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移的過渡期，在進(jìn)行所述過渡控制的過程中進(jìn)一步對(duì)進(jìn)氣量進(jìn)行減量控制。
【文檔編號(hào)】F02P5/15GK103782024SQ201280042941
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月7日
【發(fā)明者】山下洋幸, 楢原和晃, 田中達(dá)也, 高橋巧朋, 中尾裕典, 豬飼孝至, 藤本英史, 瀨戶祐利, 谷田芳夫, 市川和男, 甲斐伸吾, 增山將, 中橋宏和, 荒木啟二 申請(qǐng)人:馬自達(dá)汽車株式會(huì)社