压缩点火式发动机的控制装置制造方法及图纸

一种压缩点火式发动机的控制装置，尽可能地提高部分压缩点火燃烧时的热效率，并且良好地确保燃烧稳定性。本发明专利技术的控制装置适用于能够进行部分压缩点火燃烧的压缩点火式发动机，该部分压缩点火燃烧指的是，在使气缸内的混合气的一部分通过火花点火进行SI燃烧之后，使气缸内的剩余混合气通过自点火进行CI燃烧。该控制装置具备，检测部，检测随着气缸内的燃烧的进行而变化的规定的参数；A/F操作部，能够变更气缸内的空燃比；以及燃烧控制部，基于检测部的检测值来判定燃烧稳定性，且在部分压缩点火燃烧的执行中确认到该燃烧稳定性低的情况下，向空燃比降低的方向控制A/F操作部。

Controller of Compression Ignition Engine

A control device of compression ignition engine can improve the thermal efficiency of partial compression ignition combustion as much as possible and ensure combustion stability well. The control device of the present invention is applicable to a compression ignition engine capable of partial compression ignition combustion, which means that after SI combustion of a part of the mixture in the cylinder through spark ignition, CI combustion of the remaining mixture in the cylinder is carried out by self-ignition. The control device has a detection unit, which detects the prescribed parameters that change with the combustion in the cylinder; A/F operation unit, which can change the air-fuel ratio in the cylinder; and combustion control unit, which judges the combustion stability based on the detection value of the detection unit, and confirms the direction of the reduction of the air-fuel ratio when the combustion stability is low in the execution of partial compression ignition combustion. Control A/F Operating Department.

【技术实现步骤摘要】
压缩点火式发动机的控制装置
本专利技术涉及能够进行部分压缩点火燃烧的压缩点火式发动机的控制装置，该部分压缩点火燃烧指的是，使气缸内的混合气的一部分通过火花点火进行SI燃烧之后，使气缸内的剩余的混合气通过自点火进行CI燃烧。
技术介绍
近年，在将与空气混合的汽油燃料充分压缩后的气缸内，通过自点火燃烧的HCCI燃烧得到关注。HCCI燃烧是混合气同时多发地燃烧的形态，所以与通常的汽油发动机中采用的SI燃烧(火花点火燃烧)相比，混合气的燃烧速度更快，在热效率方面非常有利。但是，HCCI燃烧存在混合气的燃烧开始时期(混合气自点火的时期)因气温等外部因子而较大地变动等问题，此外，还存在负荷急剧变化的过渡运转时的控制较难的问题。在此，提出了不是让混合气全部通过自点火而燃烧，而是使混合气的一部分通过使用了火花塞的火花点火而燃烧。即，利用火花点火使混合气的一部分通过火焰传播而强制地燃烧(SI燃烧)之后，使剩余的混合气通过自点火而燃烧(CI燃烧)。以下将这样的燃烧称作部分压缩点火燃烧。作为采用了与上述部分压缩点火燃烧类似的构思的发动机的一例，已知下述的专利文献1。该专利文献1的发动机利用辅助燃料喷射，使围绕火花塞形成的分层混合气通过火花点火进行火焰传播燃烧，并且向由于该燃烧(火焰)的作用而高温化的燃烧室进行主燃料喷射，使通过该主燃料喷射而喷射的燃料通过自点火而燃烧。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-108778号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术课题在上述专利文献1所示的发动机中，虽然能够通过使用了火花塞的火花点火来促进CI燃烧，但是在火花点火后形成的火焰核的状态(火焰核的大小和火焰传播速度)由于气缸内的环境而存在差异。这样的火焰核形成状态的差异越大，从SI燃烧向CI燃烧切换的定时(CI燃烧的开始时期)相比于目标定时向提前侧、滞后侧越大幅地偏离，燃烧有可能不稳定。若这样的不稳定的燃烧持续，则发动机的振动等增大，导致发动机的商品性降低。本专利技术是鉴于上述的情况而做出的，其目的在于，提供一种压缩点火式发动机的控制装置，能够尽可能地提高部分压缩点火燃烧时的热效率，并且良好地确保燃烧稳定性。解决课题所采用的技术手段作为用于解决所述课题的方法，本专利技术为压缩点火式发动机的控制装置，在至少一部分运转区域中执行部分压缩点火燃烧，该部分压缩点火燃烧指的是，在通过火花点火使气缸内的混合气的一部分进行火花点火燃烧后，通过自点火使气缸内的剩余的混合气进行压缩点火燃烧，该压缩点火式发动机的控制装置的特征在于，具备：检测部，检测随着所述气缸内的燃烧的进行而变化的规定的参数；空燃比操作部，能够变更向所述气缸导入的空气与燃料的比例即空燃比；以及燃烧控制部，基于所述检测部的检测值来判定燃烧稳定性，并且在所述部分压缩点火燃烧的执行中确认到该燃烧稳定性较低的情况下，向所述空燃比降低的方向控制所述空燃比操作部。根据本专利技术，在部分压缩点火燃烧的执行中确认到燃烧稳定性较低的情况下，向气缸内的空燃比(A/F)降低的方向控制A/F操作部，因此随着该控制在气缸内形成燃料富集的环境，从而能够促进火花点火后的火焰核的形成。由此，足够大的火焰核稳定地形成，因此能够提高部分压缩点火燃烧的燃烧稳定性。反言之，只要燃烧稳定性不下降则维持较大的空燃比，因此能够尽可能长地确保在对热效率有利的燃料稀薄的环境下进行部分压缩点火燃烧的期间，能够有效地改善发动机的油耗性能。优选的是，所述燃烧控制部，基于上述检测部的检测值来确定规定质量燃烧时期，并基于所确定的规定质量燃烧时期来判定所述燃烧稳定性，所述规定质量燃烧时期是在1个燃烧循环中向所述气缸供给的燃料之中的规定的质量比例的燃料进行了燃烧的时期。根据该构成，能够基于追随混合气的燃烧速度的变动而变化的规定质量燃烧时期，适当地判定燃烧稳定性。在所述构成中，更优选的是，所述燃烧控制部确定第1质量燃烧时期及第2质量燃烧时期，并基于从所述第1质量燃烧时期和所述第2质量燃烧时期计算出的燃烧速度的每个循环的偏差，判定所述燃烧稳定性，所述第1质量燃烧时期是预先决定的第1质量比例的燃料进行了燃烧的时期，所述第2质量燃烧时期是比所述第1质量比例多的第2质量比例的燃料进行了燃烧的时期。根据该构成，能够基于燃烧速度的每个循环的偏差更适当地判定燃烧稳定性。优选的是，所述燃烧控制部能够选择第1模式和第2模式之中的某一个，作为所述部分压缩点火燃烧的燃烧模式，所述第1模式指的是，在所述空燃比大于理论空燃比的环境下进行所述部分压缩点火燃烧，所述第2模式指的是，在包含EGR气体的气缸内的总气体与燃料的比例即气体空燃比大于理论空燃比、且所述空燃比与理论空燃比大致一致的环境下进行所述部分压缩点火燃烧，在所述第1模式下的部分压缩点火燃烧的执行中确认到所述燃烧稳定性低的情况下，所述燃烧模式从所述第1模式切换到所述第2模式。根据该构成，在燃烧稳定性较高的情况下选择第1模式，在气缸内的空燃比(A/F)较大的燃料稀薄的环境下进行部分压缩点火燃烧，另一方面，在选择了该第1模式而燃烧稳定性降低的情况下，燃烧模式由第1模式切换到第2模式，在空燃比较小的相对燃料富集的环境下进行部分压缩点火燃烧。由此，基本上进行热效率较高的第1模式的部分压缩点火燃烧，且在选择了第1模式而燃烧稳定性降低的情况下，能够通过向第2模式的切换使燃烧稳定性迅速恢复。在所述构成中，更优选的是，所述燃烧控制部控制所述火花点火的时期，以使得在旋转速度及负荷相同的条件下，所述第1模式下的部分压缩点火燃烧的燃烧重心与所述第2模式下的部分压缩点火燃烧的燃烧重心相同。根据该构成，即使燃烧模式在第1模式与第2模式之间切换，燃烧重心也不会大幅偏离，因此能够减少模式切换时的扭矩变化(切换前后的输出扭矩之差)，能够实现难以让乘员感知的顺畅的模式切换。所述燃烧控制部也可以基于上述检测部的检测值确定CI燃烧的开始时期即θci，并基于该θci的每个循环的偏差来判定所述燃烧稳定性。根据该构成，能够基于CI燃烧的开始时期(θci)的偏差来适当地判定燃烧稳定性。优选的是，所述检测部是将所述气缸内的压力作为所述参数进行检测的缸内压传感器。根据该构成，能够使用缸内压传感器的检测值来适当地判定燃烧稳定性。专利技术的效果：如以上说明那样，根据本专利技术的压缩点火式发动机的控制装置，能够尽可能地提高部分压缩点火燃烧时的热效率，并且良好地确保燃烧稳定性。附图说明图1是概略示出本专利技术的一个实施方式的压缩点火式发动机的整体构成的系统图。图2是将发动机主体的截面图和活塞的平面图一并示出的图。图3是表示气缸及其附近的进排气系统的构造的概略平面图。图4是表示发动机的控制系统的框图。图5是用于说明与发动机的预热的进行程度及发动机的旋转速度/负荷相应的控制的不同点的运转映射图，(a)是热机时使用的第1运转映射图，(b)是半预热时使用的第2运转映射图，(c)是冷机时使用的第3运转映射图。图6是示出用于从上述第1～第3运转映射图中选择适当的映射图的步骤的流程图。图7是用于概略说明在上述第1运转映射图的各区域中执行的燃烧控制的时序图。图8是示出SPCCI燃烧(部分压缩点火燃烧)时的热发生率的波形的图表。图9是示出SPCCI燃烧时执行的控制的详细情况的流程图。图10是示出在上述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压缩点火式发动机的控制装置，在至少一部分运转区域中执行部分压缩点火燃烧，该部分压缩点火燃烧指的是，在通过火花点火使气缸内的混合气的一部分进行火花点火燃烧后，通过自点火使气缸内的剩余的混合气进行压缩点火燃烧，该压缩点火式发动机的控制装置的特征在于，具备：检测部，检测随着所述气缸内的燃烧的进行而变化的规定的参数；空燃比操作部，能够变更向所述气缸导入的空气与燃料的比例即空燃比；以及燃烧控制部，基于所述检测部的检测值来判定燃烧稳定性，并且在所述部分压缩点火燃烧的执行中确认到该燃烧稳定性低的情况下，向所述空燃比降低的方向控制所述空燃比操作部。

【技术特征摘要】
2017.11.10 JP 2017-2171321.一种压缩点火式发动机的控制装置，在至少一部分运转区域中执行部分压缩点火燃烧，该部分压缩点火燃烧指的是，在通过火花点火使气缸内的混合气的一部分进行火花点火燃烧后，通过自点火使气缸内的剩余的混合气进行压缩点火燃烧，该压缩点火式发动机的控制装置的特征在于，具备：检测部，检测随着所述气缸内的燃烧的进行而变化的规定的参数；空燃比操作部，能够变更向所述气缸导入的空气与燃料的比例即空燃比；以及燃烧控制部，基于所述检测部的检测值来判定燃烧稳定性，并且在所述部分压缩点火燃烧的执行中确认到该燃烧稳定性低的情况下，向所述空燃比降低的方向控制所述空燃比操作部。2.如权利要求1所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，所述燃烧控制部，基于上述检测部的检测值来确定规定质量燃烧时期，并基于所确定的规定质量燃烧时期来判定所述燃烧稳定性，所述规定质量燃烧时期是在1个燃烧循环中向所述气缸供给的燃料之中的规定的质量比例的燃料进行了燃烧的时期。3.如权利要求2所述的压缩点火式发动机的控制装置，其特征在于，所述燃烧控制部确定第1质量燃烧时期及第2质量燃烧时期，并基于从所述第1质量燃烧时期和所述第2质量燃烧时期计算出的燃烧速度的每个循环的偏差，判定所述燃烧稳定性，所述第1质量燃烧时期是预先决定的第1...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中大介，津村雄一郎，氏原健幸，东尾理克，森本博贵，
申请(专利权)人：马自达汽车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP