压缩着火式发动机的控制装置制造方法及图纸

为了即使在发动机于难以压缩自动着火的区域内运行时也能抑制NOx的产生同时稳定地进行燃烧，本发明专利技术提供一种压缩着火式发动机的控制装置。具备向燃料喷射部（6）及点火部（25）分别输出控制信号的控制部（10）。点火部（25）对燃料喷射部（6）喷射的燃料所形成的混合气进行点火，由此开始SI燃烧，随后未燃混合气通过自动着火进行CI燃烧。点火部（25）在发动机（1）的几何压缩比设定为14以上，混合气整体的空燃比大于理论空燃比的规定的较稀的状态，且点火部（25）周边的混合气的空燃比大于点火部（25）附近的混合气的空燃比的状态下进行点火。

Controller of Compression Ignition Engine

In order to inhibit the generation of NOx and burn steadily even when the engine runs in an area where it is difficult to compress and ignite automatically, the present invention provides a control device for a compression ignition engine. The control unit (10) is provided with control signals which are respectively output to the fuel injection part (6) and the ignition part (25). The ignition part (25) ignites the mixture formed by the fuel injected by the fuel injection part (6), thereby starting SI combustion, and then the unburned mixture is burned by CI combustion through automatic ignition. The ignition part (25) is ignited when the geometric compression ratio of the engine (1) is set at more than 14, the air-fuel ratio of the whole mixture is larger than the specified rarer state of the theoretical air-fuel ratio, and the air-fuel ratio of the mixture around the ignition part (25) is larger than that of the mixture near the ignition part (25).

【技术实现步骤摘要】
压缩着火式发动机的控制装置
本公开的技术涉及压缩着火式发动机的控制装置。
技术介绍
专利文献1中记载了在部分负荷运行区域中的高负荷侧的运行区域内，藉由压缩自动着火前的SI（火花点火）燃烧进行压缩自动着火后的着火辅助的着火辅助CI（压缩着火）发动机。又，记载了在该高负荷侧的运行区域内使缸内生成涡流。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2006-283571号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的问题：经由压缩着火进行的燃烧若压缩开始前燃烧室中温度不均，则压缩着火的正时变化很大。只要在经由压缩着火的燃烧之前进行经由点火的SI燃烧，并调节其放热量，就能够吸收压缩开始前燃烧室中温度的不均。但是，例如在发动机于低负荷区域内运行时，燃料喷射量减少，燃烧室内的温度也降低。因此，恐怕藉由点火的着火会变得困难，SI燃烧会变得不稳定，且CI燃烧也会因温度不够而无法进行。解决问题的手段：本申请专利技术人为了在这样的对燃烧不利的区域内也实现稳定的燃烧，建立了能够高精度地控制燃烧室内混合气分布的技术。另，此处“混合气分布”意味着燃料与气体（主要为空气，有时也包括已燃气体）的混合气的分布。具体而言，此处公开的技术涉及压缩着火式发动机的控制装置，所述压缩着火式发动机的控制装置具备：具有燃烧室的发动机；向所述燃烧室内部喷射燃料的燃料喷射部；对所述燃烧室中的混合气进行点火的点火部；和控制部，所述控制部与所述燃料喷射部及所述点火部分别连接，且向所述燃料喷射部及所述点火部分别输出控制信号；所述点火部对通过所述燃料喷射部喷射的燃料在所述燃烧室内部形成的混合气进行点火，由此开始经由火焰传播的SI燃烧，随后未燃混合气通过自动着火进行CI燃烧。形成为所述点火部在所述发动机的几何压缩比设定为14以上，所述燃烧室内部的混合气整体的空燃比大于理论空燃比的规定的较稀的状态，且所述点火部周边的混合气的空燃比大于所述点火部附近的混合气的空燃比的状态下进行点火的结构。即，该压缩着火式发动机的控制装置中，通过点火部对燃烧室内部形成的混合气强制点火来进行SI燃烧，且未燃混合气藉由该火焰传播的燃烧热与燃烧压力自动着火并进行CI燃烧。发动机的几何压缩比设定为14以上，因此在进行燃烧的压缩上死点的附近，燃烧室内部的混合气变得较为高压。仅变为高压就可使CI燃烧易于开始。在进行SI燃烧时，燃烧室内部的混合气整体的空燃比（A/F）越接近理论空燃比（例如14.7），则倾向于产生越多的NOx。相对地，若是例如A/F为30以上等燃烧室内部的混合气整体的空燃比大于理论空燃比的较稀的状态，则能够抑制NOx的产生。因此，在发动机于燃料喷射量较少的低负荷区域内运行时，可考虑在那样的较稀的状态下进行SI燃烧以促使CI燃烧。但是，在那样的燃料浓度稀薄的稀状态下，不仅难以进行经由强制点火的SI燃烧，而且即使能进行SI燃烧，其火焰传播也会变得不稳定从而无法稳定地进行CI燃烧。与之相对地，该压缩着火式发动机的控制装置中，点火部在点火部周边的混合气的空燃比大于点火部附近的混合气的空燃比的状态下进行点火。即，在点火的正时，使燃烧室内部作为混合气整体的空燃比维持在能够抑制NOx的产生的较稀的状态，并使燃烧室内部的混合气分布分层化，并在该状态下点火。存在于进行点火的点火部附近的混合气设定为在作为混合气整体的空燃比以下的燃料浓度相对浓的浓状态，存在于该混合气周围的混合气设定为在作为混合气整体的空燃比以上的燃料浓度相对稀薄的稀状态。在进行点火的点火部附近，由于混合气的燃料浓度为较浓的状态，因此能稳定进行经由强制点火的SI燃烧。火焰传播也较为稳定，能够使其燃烧热及燃烧压力稳定地作用于存在于点火部周边的混合气。通过与藉由采用高压缩比得到的高压下的燃烧相组合，即使是在燃料浓度稀薄的稀状态下也能稳定地进行CI燃烧。也可以是所述点火部进行点火时所述点火部附近的混合气的空燃比为20以上35以下，其周边的混合气的空燃比为35以上50以下。若是空燃比为20以上35以下的混合气，则能够抑制NOx的产生，并以较为稳定的状态进行经由点火的SI燃烧。并且，若是空燃比为35以上50以下的混合气，则能够更进一步地抑制NOx的产生，并以较为稳定的状态进行经由压缩自动着火的CI燃烧。通过像这样形成空燃比有差异的分层化的混合气分布，由此作为混合气整体的空燃比能够维持在例如30以上的较稀的状态，因此适合燃料喷射量较少的低负荷区域内的燃烧。也可以是所述点火部配置于所述燃烧室的中央部；还具备使所述燃烧室内部产生涡流的涡流产生部；所述控制部以在所述涡流产生部产生涡流后规定的喷射正时喷射燃料的形式控制所述燃料喷射部，且以在燃料喷射结束后规定的点火正时点火的形式控制所述点火部，由此通过涡流控制混合气分布，并控制所述SI燃烧。根据该结构，燃烧室内部在燃烧之前产生涡流。涡流是在与汽缸的中心轴正交的方向上形成的回旋流（横涡）。涡流即使在燃烧室的容积和发动机的运行状态变化时，其流速仍较为稳定。在有那样的涡流产生的燃烧室内部，以在规定的正时使燃料的喷雾到达涡流的形式喷射燃料。到达涡流的燃料的喷雾随涡流一起向燃烧室内部移动。随涡流一起移动的燃料的喷雾一边逐渐扩散一边向燃烧室的中央部持续偏转。例如，若在进气行程等直至点火正时为止时间较长的正时喷射燃料，则能形成利于CI燃烧的均质扩散的混合气分布。又，例如若在压缩行程等直至点火正时为止时间较短的正时喷射燃料，由于扩散受到抑制，因此能形成利于SI燃烧的包括燃料浓度浓的部分在内的分层化的混合气分布。像这样，一边通过涡流控制燃烧室内的混合气分布，一边在规定的点火正时点火，由此能够以如前所述的空燃比在混合气分布分层化的状态下开始SI燃烧。其结果是，能够进行稳定的SI燃烧。通过控制该SI燃烧，能够控制压缩着火的正时，从而也能在恰当的正时稳定地进行CI燃烧。也可以是所述涡流产生部产生涡流比为2以上的涡流。此处，涡流比为用对每个气门升程测定进气流横向角速度并求积分的值除以发动机角速度得到的值。进气横向角速度能通过台架（rig）试验进行测定。涡流比能够用于作为表示涡流的强度的指标。在涡流比为2以上的强涡流产生时，能够使喷射的燃料乘着涡流在燃烧室内部广阔的范围内移动，因此能够形成均质的混合气。因此，能够更高精度地控制燃烧室内部的混合气分布。也可以是所述涡流产生部产生涡流比为4以上的涡流。在使涡流比为4以上时，涡流变得更强。若是涡流比为4以上的强涡流，则能够使混合气更加扩散，因此能形成扩散至燃烧室整个区域的均质的混合气分布。其结果是，即使是对空燃比超过35那样的较稀的混合气分布也能实现高度均质化，因此能稳定地进行CI燃烧。这在燃料喷射量较低的低负荷区域内是有利的。也可以是所述控制部以使所述燃料喷射部在压缩行程分多次喷射燃料的形式输出控制信号。压缩行程内的燃料喷射、如前所述，由于直至点火正时为止的时间较短，因此能够形成随时间的扩散受到抑制、利于SI燃烧且包括燃料浓度浓的部分在内的分层化的混合气分布。将那样的燃料喷射分多次进行喷射，使各燃料的喷雾所形成的混合气随涡流一起移动，并在点火正时使燃料浓度浓的部分位于点火部的附近。藉此，与一次性喷射燃料相比，能够使燃料浓度浓的浓混合气偏向并形成于点火部的附近。因此，即使混合气整体的空燃比为较稀的状态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压缩着火式发动机的控制装置，其特征在于，所述压缩着火式发动机的控制装置具备：具有燃烧室的发动机；向所述燃烧室的内部喷射燃料的燃料喷射部；对所述燃烧室中的混合气进行点火的点火部；和控制部，所述控制部与所述燃料喷射部及所述点火部分别连接，且向所述燃料喷射部及所述点火部分别输出控制信号；所述点火部对通过所述燃料喷射部喷射的燃料在所述燃烧室的内部形成的混合气进行点火，由此开始经由火焰传播的SI燃烧，随后未燃混合气通过自动着火进行CI燃烧；所述点火部在所述发动机的几何压缩比设定为14以上，所述燃烧室的内部的混合气整体的空燃比大于理论空燃比的规定的较稀的状态，且所述点火部周边的混合气的空燃比大于所述点火部附近的混合气的空燃比的状态下进行点火的结构。

【技术特征摘要】
2017.08.25 JP 2017-1616881.一种压缩着火式发动机的控制装置，其特征在于，所述压缩着火式发动机的控制装置具备：具有燃烧室的发动机；向所述燃烧室的内部喷射燃料的燃料喷射部；对所述燃烧室中的混合气进行点火的点火部；和控制部，所述控制部与所述燃料喷射部及所述点火部分别连接，且向所述燃料喷射部及所述点火部分别输出控制信号；所述点火部对通过所述燃料喷射部喷射的燃料在所述燃烧室的内部形成的混合气进行点火，由此开始经由火焰传播的SI燃烧，随后未燃混合气通过自动着火进行CI燃烧；所述点火部在所述发动机的几何压缩比设定为14以上，所述燃烧室的内部的混合气整体的空燃比大于理论空燃比的规定的较稀的状态，且所述点火部周边的混合气的空燃比大于所述点火部附近的混合气的空燃比的状态下进行点火的结构。2.根据权利要求1所述的压缩着火式发动机的控制装置，其特征在于，所述点火部进行点火时所述点火部附近的混合气的空燃比为20以上35以下，其周边的混合气的空燃比为35以上50以下。3.根据权利要求1或2所述的压缩着火式发动机的控制装置，其特征在于，所述点火部配置于所述燃烧室的中央部；还具备使所述燃烧室的内部产生涡流的涡流产生部；所述控制部以在所述涡流产生部产生涡流后规定的喷射正时喷射燃料的形式控制所述燃料喷射部，且以在燃料喷射结束后规定的点火正时点火的形式控制所...

【专利技术属性】
技术研发人员：井上淳，末冈贤也，松本浩太，丸山庆士，
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