用于内燃机的控制设备制造技术

目的在于在使用具有相对高的自燃温度的燃料的内燃机中实现稳定的柴油燃烧以及柴油燃烧的热效率提高。用于内燃机的控制设备包括：燃料喷射阀，燃料喷射阀能够将燃料喷射到燃烧室中；和点火装置，点火装置相对于燃料喷射阀的位置以能够直接地点燃燃料喷雾的方式来设定。所述设备促使预喷射燃料燃烧，并且通过在压缩冲程期间在预定预喷射时间执行的预喷射，以及通过点火装置预喷射形成的预喷雾的点火而在燃烧室中产生预喷射燃料的未燃烧残留物。然后，所述设备在压缩冲程的上死点之前的预定喷射开始时间开始主喷射，使得能够通过预喷射燃料燃烧产生的火焰而开始燃烧，以通过促使预喷射燃料的未燃烧残留物和主喷射燃料自燃并且促使主喷射燃料的至少一部分通过扩散燃烧而燃烧，促使预喷射燃料的未燃烧残留物和主喷射燃料燃烧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于内燃机的控制设备。
技术介绍
其中燃料被直接地喷射到燃烧室中的压缩空气中，自燃，并且被扩散燃烧点燃的所谓的柴油燃烧由于其良好的热效率而比火花点燃燃烧有利。虽然柴油燃烧中通常使用的燃料是具有相对低的自燃温度的轻油，但例如PTL1公开了一种其中使用具有相对高的自燃温度的天然气作为柴油燃烧中的燃料的技术。特别地，在压缩冲程的早期或者中间阶段中，在燃烧室中的预定区域中执行燃料喷射，并且在正好在压缩冲程的上死点之前的时间点燃在上述区域中形成的空气燃料混合物，以产生高温、高压条件，使得天然气能够在燃烧室中自燃。另外，为了在压缩冲程的上死点之后扩散燃烧，燃料被在高温、高压条件下喷射到燃烧室中。也已经做出通过自燃点燃汽油，并且通过在火花点燃汽油发动机中的扩散燃烧而燃烧汽油的尝试。例如，在PTL2中公开的技术中，在压缩冲程的前半段中的时段中执行第一燃料喷射，以在整个燃烧室中形成充分均匀的空燃比，并且火花点燃通过这种燃料喷射形成的空气燃料混合物。之后，执行第二燃料喷射以燃烧由此喷射的燃料，以便其余燃料随着燃烧室中的温度和压力由于燃烧升高而自燃。这种技术能够扩大其中能够防止爆震发生的运行范围，由此能够具有柴油燃烧的优点。与PTL2中公开的技术一样，PTL3公开了一种涉及为了爆震抑制而在汽油发动机中进行柴油燃烧的技术。特别地，在其中可能发生爆震的汽油发动机的相对高负荷运行范围中，在压缩冲程的上死点之前的时段中执行第一燃料喷射，并且通过火花点燃燃烧由此喷射的燃料，并且在其中燃烧室中的压力由于燃烧而高的压缩冲程的上死点之后的时段中执行用于扩散燃烧的燃料喷射。在这种技术中，根据发动机转速调节第一燃料喷射的时刻，以实现对抑制爆震有利的燃烧。引用列表专利文献PTL1：日本专利申请公开号2003-254105PTL2：日本专利申请公开号2002-276442PTL3：日本专利申请公开号2007-64187
技术实现思路
技术问题为了促使在使用具有相对高自燃温度的燃料的内燃机诸如汽油发动机中进行柴油燃烧，燃烧室中的温度和压力有必要足够高，以允许所喷射的燃料自燃并且在执行确定内燃机的功率的主喷射时通过扩散燃烧而燃烧。在主喷射之前在压缩冲程的上死点之后立即执行第一喷射，并且燃料经火花点燃而燃烧的情况下，与上述现有技术的情况相同，第一喷射同样在压缩冲程期间促使燃烧。这是内燃机的功率降低的原因。因此，难以提高内燃机的热效率。此外，上述现有技术未充分描述火花点燃内燃机中的柴油燃烧期间的热效率改进。已经考虑到上述问题而做出本专利技术，并且其目的在于在使用具有相对高的自燃温度的燃料的内燃机中实现稳定柴油燃烧以及其热效率的提高。问题的解决方案在本专利技术中，为了解决上述问题，我们开发了一种在主要确定内燃机的功率的主喷射之前执行预喷射并且火花点燃预喷射所喷射的燃料(下文将称为“预喷射燃料”)的控制设备，以便一部分预喷射燃料保持未燃烧，并且与主喷射所喷射的燃料(下文将称为“主喷射燃料”)一起经受柴油燃烧。通过这种设备，在主喷射时在燃烧室中建立适合主喷射燃料的柴油燃烧的条件，并且一部分预喷射燃料可能对内燃机的功率做出贡献。因而，热效率能够提高。应注意，本专利技术上下文中的“预”和“主”仅在它们的热优先级和先后性方面量化喷射，并且这些词语不应被理解为除了下文所述的技术意思之外的任何限制意义。特别地，根据本专利技术，提供一种用于内燃机的控制设备，包括：燃料喷射阀，燃料喷射阀能够将燃料喷射到内燃机的燃烧室中；点火装置，点火装置相对于燃料喷射阀的位置以通过燃料喷射阀喷射的燃料喷雾经过能够点火区域并且点火装置能够直接点燃燃料喷雾的方式来设定；预燃烧装置，预燃烧装置促使燃料喷射阀在压缩冲程期间在预定的预喷射时间执行预喷射，并且促使点火设备点燃通过预喷射形成的预喷雾，由此使预喷射燃料燃烧，并且在燃烧室中产生预喷射燃料的未燃烧残留物；和主燃烧装置，主燃烧装置在压缩冲程的上死点之前的预定喷射开始时间开始主喷射，使得能够通过预燃烧装置燃烧的预喷射燃料的火焰而开始燃烧，由此以下列方式燃烧通过预燃烧装置产生的预喷射燃料的未燃烧残留物和主喷射燃料，即预喷射燃料的未燃烧残留物和主喷射燃料自燃，并且主喷射燃料的至少一部分通过扩散燃烧而燃烧。以点火装置能够直接点燃通过燃料喷射阀喷射的并且经过能够点火区域的经过燃料喷雾的方式，设定点火装置相对于燃料喷射阀的位置。通常情况是根据进气门开启时的目标燃烧形式或者位于活塞顶部上的腔体等的形状，通过在燃烧室中形成的气流使空气燃料混合物进入点火装置的能够点火区域，以便点燃燃料喷雾。在这种通常采用的点火模式中，将执行通过喷射阀喷射的喷射时间通常取决于进气门的开启时间以及活塞在气缸中的位置以及其它因素。与此相反，在根据本专利技术的用于内燃机的控制设备中，由于如上所述相对彼此地设定燃料喷射阀和点火装置的相对位置，所以对燃料喷射时间和点火时间的控制具有非常高的灵活性，使得能够通过下文将描述的预燃烧装置和主燃烧装置控制燃料喷射。优选地，点火装置适合能够在期望时间，与进气门的开启时间和内燃机的活塞位置无关地，直接点燃通过燃料喷射阀喷射的经过燃料喷雾。预燃烧装置控制在压缩冲程期间的预定预喷射时间执行的预喷射，以及通过点火装置对预喷雾的点火，由此在燃烧室中产生预喷射燃料的未燃烧残留物。换句话说，预喷射的燃料不是全部通过点火装置的点火而燃烧，而是预喷射燃料的一部分在主喷射时在燃烧室中保持未燃烧，以便与主喷射燃料相互作用。因而，执行预喷射的预定预喷射时间不是简单地压缩冲程期间的喷射时间，而是考虑到预喷射与主喷射的相关性被设定，以便使得能够通过主燃烧装置而燃烧。主燃烧装置以下列方式执行主喷射，即预燃烧装置产生的预喷射燃料的未燃烧残留物对主喷射燃料施加影响。特别地，在开始主喷射燃料的燃烧时的压缩冲程的上死点之前的预定喷射开始时间执行主喷射，主喷射燃料的燃烧是由在被视为通过其产生预喷射燃料的未燃烧残留物的燃烧过程中产生的火焰开始的。通过考虑到主喷射与预喷射燃料的未燃烧残留物的相关性而执行主喷射，在燃烧室中促使一系列燃烧。此外，以下列方式控制预喷射和主喷射的相关性，即通过上述预喷射燃料的点火燃烧产生的火焰点燃主喷射燃料，并且因此预喷射燃料的未燃烧残留物与主喷射燃料一起暴露于高温和高压。我们已经发现，预喷射燃料的未燃烧残留物和主喷射燃料暴露于高温和高压使得预喷射燃料的未燃烧残留物对内燃机的发动机功率以及主喷射燃料做出贡献，使得内燃机的热效率能够大大提高。特别地，认为随着在其中预喷射燃料的未燃烧残留物存在的高温、高压条件下将主喷射燃料喷射到燃烧室中，预喷射燃料的未燃烧残留物和主喷射燃料重叠，并且其中的温度局部地超过燃料的自燃温度，使得自燃发生并且主喷射燃料的至少一部分通过扩散燃烧而燃烧，以提供高效燃烧。此外，如果以上述一系列燃烧通过预喷射燃料和主喷射燃料发生的方式控制预喷射和主喷射的相关性，换句话说，如果在预喷射开始时开始主喷射，则能够确保可靠的自燃和扩散燃烧。在上述用于内燃机的控制设备中，所述预燃烧装置可以根据所述预喷射燃料的量的增大而增大所述预喷射燃料的未燃烧残留物的量。当预喷射燃料的量出于一些原因，诸如内燃机的发动机负荷增大而增大时，预喷射燃料的未燃烧残留物的量增大，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内燃机的控制设备，包括：燃料喷射阀，所述燃料喷射阀能够将燃料喷射到内燃机的燃烧室中；点火装置，所述点火装置相对于所述燃料喷射阀的位置以通过所述燃料喷射阀喷射的燃料喷雾经过能够点火区域并且所述点火装置能够直接点燃所述燃料喷雾的方式来设定；预燃烧装置，所述预燃烧装置促使所述燃料喷射阀在所述压缩冲程期间在预定的预喷射时间执行预喷射，并且促使所述点火设备点燃通过所述预喷射形成的预喷雾，由此使预喷射燃料燃烧，并且在所述燃烧室中产生所述预喷射燃料的未燃烧残留物；和主燃烧装置，所述主燃烧装置在所述压缩冲程的上死点之前的预定喷射开始时间开始主喷射，使得能够通过所述预燃烧装置燃烧的预喷射燃料的火焰而开始燃烧，由此以下列方式燃烧通过所述预燃烧装置产生的所述预喷射燃料的未燃烧残留物和主喷射燃料，即所述预喷射燃料的未燃烧残留物和所述主喷射燃料自燃，并且所述主喷射燃料的至少一部分通过扩散燃烧而燃烧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.22 JP 2014-0094871.一种用于内燃机的控制设备，包括：燃料喷射阀，所述燃料喷射阀能够将燃料喷射到内燃机的燃烧室中；点火装置，所述点火装置相对于所述燃料喷射阀的位置以通过所述燃料喷射阀喷射的燃料喷雾经过能够点火区域并且所述点火装置能够直接点燃所述燃料喷雾的方式来设定；预燃烧装置，所述预燃烧装置促使所述燃料喷射阀在所述压缩冲程期间在预定的预喷射时间执行预喷射，并且促使所述点火设备点燃通过所述预喷射形成的预喷雾，由此使预喷射燃料燃烧，并且在所述燃烧室中产生所述预喷射燃料的未燃烧残留物；和主燃烧装置，所述主燃烧装置在所述压缩冲程的上死点之前的预定喷射开始时间开始主喷射，使得能够通过所述预燃烧装置燃烧的预喷射燃料的火焰而开始燃烧，由此以下列方式燃烧通过所述预燃烧装置产生的所述预喷射燃料的未燃烧残留物和主喷射燃料，即所述预喷射燃料的未燃烧残留物和所述主喷射燃料自燃，并且所述主喷射燃料的至少一部分通过扩散燃烧而燃烧。2.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制设备，其中，所述预燃烧装置根据所述预喷射燃料的量的增大而增大...

【专利技术属性】
技术研发人员：越智雄大，柏仓利美，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP