直喷式汽油发动机的控制装置制造方法及图纸

发动机包括发动机机体、燃料喷射器以及控制燃料喷射量和燃料喷射器的喷射方式的控制部。控制部对燃烧室内的温度状态进行预测，并且即使为同一燃料喷射量，也让预测到的温度高时在燃烧室内形成的混合气层的体积大于预测到的温度低时在燃烧室内形成的混合气层的体积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
这里所公开的技术涉及一种直喷式汽油发动机的控制装置。
技术介绍
专利文献1中记载了以下内容：在自行压燃式发动机中，通过由绝热材料形成划分燃烧室的壁面来减少燃烧室的壁面的冷却损失。热效率会由于冷却损失的减少而提高。专利文献2中记载了向发动机的燃烧室内喷射燃料的外开阀式燃料喷射器。在外开阀式燃料喷射器中，喷射燃料的喷嘴口的有效截面面积通过改变阀体的移动量而变化。专利文献3中记载了阀盖孔(VCO：Valve Covered Orifice)喷嘴式燃料喷射器。VCO喷嘴式燃料喷射器构成为：针阀直接落在喷嘴口敞开的阀座部(seat)而将喷嘴口关闭。VCO喷嘴式燃料喷射器中，产生在喷嘴口的内周面上的气穴(cavitation)区域的大小根据针阀的移动量而变化。其结果是，和外开阀式燃料喷射器一样，VCO喷嘴式燃料喷射器中喷嘴口的有效截面面积也根据针阀的移动量而变化。专利文献4中记载了以下内容：在包括布置在气缸中心轴上且将燃料锥状地喷射出来的外开阀式燃料喷射器的发动机中，通过在压缩行程的后期向气缸内喷射燃料，而在燃烧室内形成混合气层及其周围的气层(含新气的气层)。在该专利文献4所记载的发动机中，在混合气燃烧时，让混合气层周围的气层起绝热层的作用以减少冷却损失。专利文献4中还记载有以下内容：在继续喷射燃料的途中改变外开阀的移动量，由此相对于燃料的喷射方向将燃料浓度均质化。专利文献1：日本公开专利公报特开2009-243355号公报专利文献2：日本公开专利公报特开2008-151043号公报专利文献3：日本专利第4194564号公报专利文献4：日本公开专利公报特开2013-57266号公报
技术实现思路
-专利技术要解决的技术问题-为谋求NOx排出的减少和未燃物质排出的减少，需要让燃烧温度落在规定的范围内(例如1500-1800K)。也就是说，燃烧温度过低时，未燃物质增加，排出量增大。另一方面，燃烧温度过高时，生成NOx，排出量增大。但是，进气温度低时，或者，气缸内壁面的温度低时，气缸内的温度状态就低。如果气缸内的温度状态，更准确地讲，活塞到达压缩上止点时气缸内的温度(下面，有时候将该温度称为压缩上止点温度)变低，燃烧稳定性就会下降，未燃物质的排出量就会增加。可以考虑采取以下措施：通过进行例如进气阀的滞后关闭等，即，将进气阀的关闭时刻推迟到进气下止点以后等，来减少引入气缸内的进气量。但是，进气阀的滞后关闭将导致有效压缩比降低，故从热效率的观点来看，进气阀的滞后关闭是不利的。进气温度高时或者气缸内壁面的温度高时，气缸内的温度状态就高。这将导致燃烧温度上升而生成NOx。可以考虑采取例如将已冷却的废气引入气缸内这样的措施来降低燃烧温度。但是，废气的回流将导致气缸内气体的比热比减小，故从热效率的观点来看，废气的回流是不利的。就这样，在为了良好地维持废气排放性能而使燃烧温度落在规定的温度范围内时，在某些进气温度、气缸内壁面的温度状态下，燃烧温度会偏离规定的温度范围。此时，则要求能有一种在不导致热效率降低的情况下就能够对燃烧温度进行调节的方法。这里公开的技术正是为解决上述问题而完成的。其目的在于：在不导致热效率降低的情况下就能够对燃烧温度进行调节。-用于解决技术问题的技术方案-这里所公开的技术以一种直喷式汽油发动机的控制装置为对象。其包括：发动机机体，其具有设置在气缸内的活塞且构成为由该气缸和该活塞划分出燃烧室，燃料喷射器，其构成为：经喷口向所述燃烧室内喷射至少含有汽油的燃料，以及控制部，其根据所述发动机机体的工作状态对向所述燃烧室内喷射的燃料喷射量和所述燃料喷射器的喷射方式分别进行控制。所述控制部对所述燃烧室内的温度状态进行预测，并且对所述燃料喷射器的喷射方式进行控制，以便做到：即使为同一燃料喷射量，也让预测到的温度高时在所述燃烧室内形成的混合气层的体积大于预测到的温度低时在所述燃烧室内形成的混合气层的体积。混合气层是在燃烧室内由可燃混合气形成的层。可以将可燃混合气定义为例如当量比φ＝0.1以上的混合气。因为从开始喷射燃料时起经过的时间越长，燃料喷粒就越扩散，所以可以将混合气层的大小设定为点火时刻的大小。因此，可以将在点火时刻燃烧室内的当量比φ＝0.1以上的空间区域定义为混合气层。而且，例如当燃料的燃烧质量比例达到1％以上时，则能够做出点火的判断。如后所述，燃料喷射器的喷射方式，与改变所喷射的燃料粒径和喷射间隔中的至少一方相关。可以将燃烧室内的温度状态的预测设定为对压缩上止点温度的预测。但是压缩上止点温度并不限于此。可以基于室外空气温度、油温、水温、进气填充量以及废气回流量所有这些参数，或者从其中任意选出的一部分参数对压缩上止点温度进行预测。在用同一燃料喷射量进行比较时，混合气层的体积大时，该混合气层的燃料密度就比混合气层的体积小时该混合气层的燃料密度低。混合气层的燃料密度低时，该混合气层燃烧时的燃烧温度就低。相反，混合气层的体积小时，该混合气层的燃料密度就比混合气层的体积大时该混合气层的燃料密度高。混合气层的燃料密度高时，该混合气层燃烧时的燃烧温度就高。当预测到燃烧室内的温度状态升高时，增大混合气层的体积来降低燃烧温度，就能够让该燃烧温度落在规定的能够确保良好的废气排放性能的温度范围内。相反，在预测到燃烧室内的温度状态降低时，减小混合气层的体积来提高燃烧温度，就能够让该燃烧温度落在规定的能够确保良好的废气排放性能的温度范围内。因此，上述构成通过对应于进气温度、气缸内壁面的温度状态而让燃烧温度落在所希望的温度范围内，就能够良好地维持废气排放性能。所述构成，通过调节在燃烧室内形成的混合气的体积来调节燃烧温度。因此，不用减少进气填充量或者增加已冷却的废气回流量。也就是说，在不导致热效率降低的情况下就能够对燃烧温度进行调节。可以这样：所述控制部，让在所述燃烧室内形成的所述混合气层在气缸中心轴向上的长度为一定值，却增大在所述燃烧室内形成的所述混合气层在与气缸中心轴正交的径向上的宽度，这样来对所述燃料喷射器的喷射方式进行控制，以便所述混合气层的体积增大。活塞位于压缩上止点时，燃烧室的容积小。特别是在为提高热效率而被高压缩比化了的发动机中，其燃烧室的在气缸中心轴向上的长度，亦即从气缸盖的下表面到活塞顶面的距离短。相对于此，相对于燃烧室的在气缸中心轴向上的长度而言，与气缸中心轴正交的径向上的长度(也就是说，大致与缸孔径相等)较长。因此，在使混合气层的体积增大时，优选在让混合气层的在气缸中心轴向上的长度为一定值，同时增大混合气层的在径向上的宽度。这样一来，在混合气层不接触活塞的顶面的情况下，就能够增大混合气层的体积。这有利于减少冷却损失。可以这样：所述燃料喷射器具有：形成有所述喷口的喷嘴本体和将该喷口打开、关闭的阀体，且所述燃料喷射器构成为：该阀体的移动量越大，该喷口的有效截面面积就越大。可以这样：所述控制部让所述燃料喷射器进行多级喷射。所述多级喷射包括第一喷射群和第二喷射群。所述第一喷射群，使所述喷口的有效截面面积为规定量且以规定的喷射间隔进行燃料喷射；所述第二喷射群，使所述喷口的有效截面面积比所述第一喷射群小，和/或以比所述第一喷射群窄的喷射间隔进行燃料喷射；在所述燃烧室内的温度高时，所述控制部将由所述第一喷射群喷射的燃料量设定成比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直喷式汽油发动机的控制装置，其包括：发动机机体，其具有设置在气缸内的活塞且构成为由该气缸和该活塞划分出燃烧室，燃料喷射器，其构成为：经喷口向所述燃烧室内喷射至少含有汽油的燃料，以及控制部，其根据所述发动机机体的工作状态对向所述燃烧室内喷射的燃料喷射量和所述燃料喷射器的喷射方式分别进行控制，其特征在于：所述控制部对所述燃烧室内的温度状态进行预测，并且对所述燃料喷射器的喷射方式进行控制，以便做到：即使为同一燃料喷射量，也让预测到的温度高时在所述燃烧室内形成的混合气层的体积大于预测到的温度低时在所述燃烧室内形成的混合气层的体积。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.03 JP 2014-0181741.一种直喷式汽油发动机的控制装置，其包括：发动机机体，其具有设置在气缸内的活塞且构成为由该气缸和该活塞划分出燃烧室，燃料喷射器，其构成为：经喷口向所述燃烧室内喷射至少含有汽油的燃料，以及控制部，其根据所述发动机机体的工作状态对向所述燃烧室内喷射的燃料喷射量和所述燃料喷射器的喷射方式分别进行控制，其特征在于：所述控制部对所述燃烧室内的温度状态进行预测，并且对所述燃料喷射器的喷射方式进行控制，以便做到：即使为同一燃料喷射量，也让预测到的温度高时在所述燃烧室内形成的混合气层的体积大于预测到的温度低时在所述燃烧室内形成的混合气层的体积。2.根据权利要求1所述的直喷式汽油发动机的控制装置，其特征在于：所述控制部，让在所述燃烧室内形成的所述混合气层在气缸中心轴向上的长度为一定值，却增大在所述燃烧室内形成的所述混合气层在与气缸中心轴正交的径向上的宽度，这样来对所述燃料喷射器的喷射方式进行控制，以便所述混合气层的体积增大。3.根据权利要求1或2所述的直喷式汽油发动机的控制装置，其特征在于：所述燃料喷射器具有：形成有所述喷口的喷嘴本体和将该喷口打开、关闭的阀体，且所述燃料喷射器构成为：该阀体的移动量越大，该喷口的有效截面面积就越大。4.根据权利要求3所述的直喷式汽油发动机的控制装置，其特征在于：所述控制部让所述燃料喷射器进行多级喷射，所述多级喷射包括第一喷射群和第二喷射群，所述第一喷射群，使所述喷口的有效截面面积为规定量且以规定的喷射间隔进行燃料喷射；所述第二喷射群，使所述喷口的有效截面面积比所述第一喷射群小，和/或以比所述第一喷射群窄的喷射间隔进行燃料喷射，在所述燃烧室内的温度高时，所述控制部将由所述第一喷射群喷射的燃料量设定成比由所述第二喷射群喷射的燃料量多，来让所述燃料喷射器进行燃料喷射。5.根据权利要求3所述的直喷式汽油发动机的控制装置，其特征在于：所述控制部能够对第一喷射模式和第二喷射模式进行切换，在所述第一喷射模式下，让所述喷口的有效截面面积为规定量且以规定的喷射间隔进行多次燃料喷射，在所述第二喷射模式下，让所述喷口的有效截面面积比所述第一喷射模式小，和/或使燃料的喷射间隔比所述第一喷射模式窄，来进行多次燃料喷射，在所述燃烧室内的温度高时，所述控制部作为所述第一喷射模式让所述燃料喷射器进...

【专利技术属性】
技术研发人员：原田雄司，山下洋幸，藤本昌彦，濑户祐利，
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