内燃机的控制方法以及控制装置制造方法及图纸

内燃机的控制方法，通过第1燃料喷射在缸内形成比理论空燃比稀薄的混合气，并在混合气在压缩冲程中发生低温氧化反应的期间内，进行向火花塞的放电通道附近喷射燃料的第2燃料喷射，在第2燃料喷射之后，在火花塞的火花送达至在第2燃料喷射中被喷射出的燃料的定时进行通过火花塞实现的火花点火。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】内燃机的控制方法以及控制装置
本专利技术涉及一种火花点火式内燃机的控制。
技术介绍
近年来，考虑环境问题等方面，希望车辆的低燃油消耗。为此，人们对于以汽油作为燃料的内燃机(以下，也称为“汽油发动机”)，对在比理论空燃比稀薄的空燃比即空气过剩率λ大于1的状态下运转(以下，也称为“稀薄燃烧”)进行研究。例如，在JP2010-196517A中公开有如下技术，即通过预燃而在气缸(燃烧室)中形成高温场，喷射汽油以使其通过高温场，从而使汽油进行扩散自点火燃烧。根据该技术，即使在汽油发动机中也可以进行与柴油发动机同样的扩散自点火燃烧，因此能够通过进行稀薄燃烧而使燃料效率提高。
技术实现思路
然而，当前人们认为能够在汽油发动机中稳定燃烧的空气过剩率λ在稀薄侧的极限值(以下，也称为“稀薄极限”)是2左右，这点在上述文献的技术中也是如此。因此，本专利技术的目的在于，在汽油发动机中以比当前被认为是稀薄极限的空气过剩率稀薄的空气过剩率进行稳定燃烧。根据本专利技术的一个方式，通过第1燃料喷射在缸内形成比理论空燃比稀薄的混合气，并在混合气在压缩冲程中发生低温氧化反应的期间内，进行向火花塞的放电通道附近喷射燃料的第2燃料喷射，在第2燃料喷射之后，在火花塞的火花送达至在第2燃料喷射中被喷射出的燃料的定时进行通过火花塞实现的火花点火。附图说明图1是使用本实施方式的系统的概略结构图。图2是内燃机的剖视图。图3是执行了本实施方式的情况下的时序图。图4是示出在进行火花点火的定时，燃烧室的情况的图。图5是示出火花点火后的燃烧室的情况的图。图6是示出燃烧稳定度和空燃比的关系的图。图7是示出燃油效率和空燃比的关系的图。图8是示出NOx排出量和空燃比的关系的图。图9是示出HC排出量和空燃比的关系的图。图10是示出CO排出量和空燃比的关系的图。图11是以空气过剩率λ＝1运转的情况下的时序图。图12是进行催化剂暖机运转的情况下的时序图。图13是进行分层稀薄运转的情况下的时序图。图14是用于说明NOx排出量降低的效果的图。具体实施方式以下，参照附图等对本专利技术的实施方式进行说明。图1是使用本实施方式的系统的概略结构图。在内燃机1的进气通路2中从进气流动的上游侧按顺序配置有：压差生成阀12、涡轮增压器4的压缩机4A、以及用于调整发动机负荷的节气门阀5。压差生成阀12和节气门阀5是由电动机进行开闭驱动的阀，利用后述的控制器100进行控制。图1示出了蝶阀作为压差生成阀12和节气门阀5，也可以是其它类型的阀。在内燃机1的排气通路3中从排气流动的上游侧按顺序配置有涡轮增压器4的涡轮4B和排气净化催化剂6。排气净化催化剂6例如是三元催化剂。内燃机1具有将排气通路3的比涡轮4B靠上游的部分和靠下游的部分连通的旁通通路7。在旁通通路7上配置有用于开闭旁通通路7的废气门阀8。废气门阀8是由电动机进行开闭驱动的阀，利用后述的控制器100进行控制。当废气门阀8开阀时，排气的一部分绕过涡轮4B而流动。因此，能够通过控制废气门阀8的开度而调整增压压力。即，在增压压力超过大气压而由节气门阀5无法控制进气量的运转区域中，利用废气门阀8控制发动机负荷。另外，图1示出了摆动阀作为废气门阀8，也可以是其它类型的阀。此外，该系统具有用于使排气气体的一部分向进气通路2中再循环的EGR装置。以下将进行再循环的排气气体称为EGR气体。EGR装置包含将比排气净化催化剂6靠下游的排气通路3A和比压缩机4A靠上游的进气通路2连通的EGR通路9、用于开闭EGR通路9的EGR阀10、以及对通过EGR通路9的排气气体进行冷却的EGR冷却器11而构成。内燃机1具有用于变更进气门以及排气门的气门正时的可变阀机构13。作为可变阀机构13，可以应用公知的机构，例如，使用对进气凸轮轴相对于曲轴的旋转相位进行变更的机构。控制器100基于未图示的曲轴转角传感器、加速器开度传感器、进气压力传感器、空气流量计等的检测值来设定燃料喷射量、燃料喷射定时、点火定时、EGR率等。并且，基于这些，控制器100进行压差生成阀12、节气门阀5、EGR阀10、以及废气门阀8的开闭控制，或进行使用了可变阀机构13的针对气门正时的控制。另外，控制器100由具有中央运算装置(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及输入/输出接口(I/O接口)的微型计算机构成。也可以由多个微型计算机构成控制器100。图2是内燃机1的一个气缸的剖视图。进气通路23和排气通路25与燃烧室22连通。在进气通路23的燃烧室侧的开口部处设有进气门24。在排气通路25的燃烧室侧的开口部处设有排气门26。在燃烧室22的顶面，彼此相邻地配置有点化火花塞20和燃料喷射阀21。燃料喷射阀21是多孔型的，在燃料喷射时如图示那样形成多个喷雾束。多个喷雾束中的至少一个通过点化火花塞20的放电通道附近。这里所述的“附近”是指，以使得在使点化火花塞20点火花时将燃料喷雾点化的程度接近的范围。此外，内燃机1具有能够将压缩比控制为可变的可变压缩比机构。作为可变压缩比机构例如能够使用由多个连杆将曲轴和活塞连结，对活塞的上止点位置进行变更的机构。另外，也能够使用将气缸头的位置控制为可变的机构等其它公知的机构。如上述那样构成的内燃机1能够在规定的运转区域(例如低负荷区域)中，在利用涡轮增压器4增压的同时进行稀薄燃烧的所谓增压稀燃运转。下面，对增压稀燃运转中的燃料喷射控制以及点化控制进行说明。图3是示出增压稀燃运转中的燃料喷射定时、点化定时、以及燃烧室内的发热量的时序图。发热量在进气冲程结束时刻设为0。控制器100通过在进气冲程期间的定时T1进行第1燃料喷射，从而在燃烧室内形成均质混合气。在这里，为了在空气过剩率λ大于或等于2时产生要求负荷，利用涡轮增压器4进行增压，以使得混合气的空燃比(A/F)为30左右。此时，控制器100将可变压缩比机构控制在高压缩比侧。要具备上述那样的高增压、高压缩比以及高空气过剩率的条件的原因在于，为了在压缩冲程中发生均质混合气的低温氧化反应。低温氧化反应中温度越高越能够活性化。因此，通过设为高压缩比，能够制造出在压缩冲程期间温度易于上升的状态。此外，低温氧化反应中，混合气的密度越高越能够活性化。因此，通过利用涡轮增压器4向燃烧室内供给大量的空气，从而提高缸内压力，提高混合气的密度。如果在满足上述条件的状态下进入压缩冲程，则燃烧室内的混合气被活塞压缩而成为高温且高密度，发生低温氧化反应。另外，由于上述各条件的具体值根据内燃机1的规格而不同，因此要与内燃机的情况相符合而确定。如果在压缩冲程期间产生由低温氧化反应引起的发热，则控制器100在产生发热的期间内的定时T2进行第2燃料喷射，与第1燃料喷射相比，该第2燃料喷射喷射少量的燃料。另外，在第1燃料喷射中，喷射在1个循环中要喷射的燃料量的90％左右，在第2燃料喷射中，喷射剩余的10％左右。此外，优选燃料喷射压力更高。这是由于，燃料喷射压力越高，燃料喷雾越能够微粒化而变得易于燃烧，其结果，能够抑制排气成分的恶化。进行第2燃料喷射的定时通过对产生由低温氧化反应引起的发热的定时进行模拟等而求得，并基于此而设定。另外，也可以监视燃烧室内的温度变化，当检测到由低温氧化反应引起的发热时，开始第2燃料喷射。而且，在进行第2燃料喷射后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内燃机的控制方法，其特征在于，通过第1燃料喷射而在缸内形成比理论空燃比稀薄的混合气；在所述混合气在压缩冲程中发生低温氧化反应的期间内，进行向火花塞的放电通道附近喷射燃料的第2燃料喷射；在所述第2燃料喷射之后，在所述火花塞的火花送达至在所述第2燃料喷射中被喷射出的燃料的定时，进行通过所述火花塞实现的火花点火。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种内燃机的控制方法，其特征在于，通过第1燃料喷射而在缸内形成比理论空燃比稀薄的混合气；在所述混合气在压缩冲程中发生低温氧化反应的期间内，进行向火花塞的放电通道附近喷射燃料的第2燃料喷射；在所述第2燃料喷射之后，在所述火花塞的火花送达至在所述第2燃料喷射中被喷射出的燃料的定时，进行通过所述火花塞实现的火花点火。2.根据权利要求1所述的内燃机的控制方法，其特征在于，所述内燃机具有增压器，进行通过所述增压器实现的增压，以使得发生所述低温氧化反应。3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制方法，其特征在于，所述内燃机具有可变压缩比机构，通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛西理晴，桥本庆纪，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP