压燃式发动机的控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于在部分压燃时不论发动机旋转速度如何都要确保良好的燃烧稳定性。本发明专利技术的控制装置适用于能进行部分压燃以使得混合气的一部分通过火花点火进行SI燃烧后其他混合气通过自燃进行CI燃烧的压燃式发动机。本发明专利技术的控制装置包括：涡流调整部，能调整燃烧室中生成的涡流的强度；燃烧控制部，在执行部分压燃的过程中，控制涡流调整部，使发动机旋转速度低时与旋转速度高时相比，涡流更强，并使燃料从喷油器向涡流喷射，并且使火花塞在使所述混合气在SI燃烧后进行CI燃烧的一定时间进行火花点火。

【技术实现步骤摘要】
压燃式发动机的控制装置
本专利技术涉及一种能进行部分压燃的压燃式发动机的控制装置，所述部分压燃使得混合气的一部分通过火花点火进行SI燃烧后其他混合气通过自燃进行CI燃烧。
技术介绍
近年来，使与空气混合后的汽油燃料在充分压缩的燃烧室内通过自燃进行燃烧的HCCI燃烧引人关注。HCCI燃烧是一种混合气同时多发性的燃烧形态，与通常汽油发动机采用的SI燃烧（火花点火燃烧）相比混合气的燃烧速度快，从热效率的角度来说非常有优势。但HCCI燃烧存在着气温等外部因子导致混合气燃烧开始时间（混合气自燃的时间）大幅变动等问题，还存在负荷急变的过渡运转时难以控制的问题。就此，有人提出放弃让全部混合气通过自燃进行燃烧的方式，让混合气的一部分通过利用火花塞进行的火花点火燃烧。即，以火花点火为契机使混合气的一部分通过火焰传播强制性燃烧（SI燃烧）后，使其他混合气通过自燃进行燃烧（CI燃烧）。以下将这种燃烧称为部分压燃。采用了与上述部分压燃类似的设计理念的发动机例如有下述专利文献1。在专利文献1的发动机中，通过火花点火使辅助燃料喷射在火花塞（点火塞）周围形成的成层混合气进行火焰传播燃烧，并对在该燃烧（火焰）的作用下高温化的燃烧室进行主燃料喷射使该主燃料喷射所喷射的燃料通过自燃进行燃烧。现有技术文献专利文献专利文献1日本专利申请公开2009－108778号。
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题上述专利文献1所述发动机能够通过使用火花塞进行的火花点火促进CI燃烧，但火花点火后随即形成的火焰核的状态会因燃烧室环境而有所不同。例如，发动机旋转速度低时与旋转速度高时相比往往燃烧室内的流动较弱，可能火花点火后火焰核不能按预期成长。火焰核成长不充分的话，会出现CI燃烧的开始时间比目标时间大幅延迟等情况，导致燃烧不稳定。鉴于上述内容，本专利技术的目的在于提供一种不论发动机旋转速度如何都能保证良好的燃烧稳定性的压燃式发动机的控制装置。解决技术问题的技术手段为解决所述技术问题，本专利技术涉及：一种压燃式发动机的控制装置，压燃式发动机具有向燃烧室供给燃料的喷油器、给喷油器供给的燃料与空气混合后的混合气点火的火花塞，所述压燃式发动机能进行使所述混合气的一部分通过使用所述火花塞的火花点火进行SI燃烧后其他混合气通过自燃进行CI燃烧的部分压燃，所述压燃式发动机的控制装置包括：涡流调整部，能调整所述燃烧室中生成的涡流的强度；燃烧控制部，在执行所述部分压燃的过程中，控制所述涡流调整部使涡流在发动机旋转速度低时比在发动机旋转速度高时更强，使燃料从所述喷油器向涡流喷射，使所述火花塞在使所述混合气在SI燃烧后进行CI燃烧的一定时间进行火花点火。本专利技术中，在执行部分压燃的过程中，使在发动机旋转速度低时与在发动机旋转速度高时相比涡流较强，并从喷油器向该较强的涡流喷射燃料，因此能将喷射的燃料集中于涡流下游侧形成相对丰富的混合气。然后，通过对该相对丰富的混合气进行火花点火就能在该混合气中形成稳定的火焰核。而且，基于涡流的燃烧室内的高流动性会促进之后的火焰核成长，因此能充分确保火焰核的成长速度即火焰传播速度。因此，即使发动机旋转速度较低（因此往往导致燃烧室内流动性低），也能使SI燃烧稳定进行并切实引发后续的CI燃烧，能够防止各个循环中CI燃烧的开始时间出现大幅差异。如上，本专利技术在发动机旋转速度高时及旋转速度低时均能实现稳定的部分压燃。优选方式为：所述燃烧控制部控制所述涡流调整部，使所述涡流强度相对于旋转速度的变化率在发动机旋转速度比一定值低的速度域中比在发动机旋转速度比所述一定值高的速度域中更小。由此，在发动机旋转速度比一定值高的速度域中旋转速度越低（即越接近一定值）涡流越强，能够与旋转速度相应地在恰当水平上形成前述丰富混合气、强化燃烧室内的流动。而在发动机旋转速度比一定值低的速度域，假如按照比一定值高的速度域同样的变化率改变涡流强度的话，例如会导致旋转速度最低时涡流极度加强，在该强涡流的作用下燃烧室内流动过剩并导致燃烧中的混合气接触燃烧室壁面的面积大增。这会导致冷却损失大增，降低发动机油耗性能。而所述技术方案中对涡流调整部进行的控制使得发动机旋转速度比一定值低时涡流强度几乎不变或保持相同。由此，旋转速度最低时涡流不会极度增强，能防止所述冷却损失大增，使发动机维持良好的油耗性能。优选技术方案：所述涡流调整部是设在要导入所述燃烧室的进气所通过的路径上的能开闭的涡流阀，在所述部分压燃的执行过程中，所述燃烧控制部使在发动机旋转速度低时与在发动机旋转速度高时相比所述涡流阀的开度减小。由此，通过进气导入路径上设置的涡流阀的开闭就能适宜调整涡流强度。另外，在发动机旋转速度较高的条件下执行部分压燃时，涡流阀开度増大，进气流通面积扩大，因此能降低泵气损失。所述技术方案的优选技术方案：在所述部分压燃的执行过程中，所述燃烧控制部在大于完全关闭的一定开度范围内控制所述涡流阀开闭。如此，通过控制使涡流阀开度一定大于完全关闭，则不会出现发动机旋转速度最低时涡流极度增强的情况，能避免燃烧室内的过剩流动导致冷却损失大增。优选技术方案：所述燃烧控制部控制所述涡流调整部，使执行所述部分压燃的运行区域中至少在低负荷侧的一部分中发动机旋转速度低时与旋转速度高时相比涡流更强，并且形成所述燃烧室内的空气与燃料比例即空燃比比理论空燃比更大的A／F稀薄环境进行所述部分压燃。由此，就能在混合气比热比较大、热效率更优的环境下进行部分压燃并通过涡流强度的调整确保良好的燃烧稳定性。优选技术方案：所述喷油器配置在所述燃烧室的上顶面中央位置且有在周向分开的至少第1喷孔和第2喷孔，所述第1喷孔和第2喷孔同时喷射燃料，所述涡流是相对于与所述燃烧室中心轴正交的面非平行地流动的斜向涡流，对所述第1喷孔和第2喷孔位置和朝向进行设定，使从所述第1喷孔喷射并到达所述涡流的第1燃料在沿着所述涡流向下游侧移动后与从所述第2喷孔喷射并到达所述涡流的第2燃料汇合。由此，通过使到达涡流的数股燃料在下游侧汇合，就能在涡流的最终目的地，即，燃烧室的中央位置切实形成燃料浓度相对较高（丰富）的混合气。优选技术方案：在所述部分压燃的执行过程中，所述燃烧控制部至少对包括火花点火时间在内的一定控制量进行调整，使得SI燃烧的热产生量与全部热产生量的比例即SI率，与针对发动机运行条件分别预先决定的目标SI率一致。由此，通过调整点火时间在不会出现过大燃烧噪音的范围内尽量提高CI燃烧的比例（即降低SI率），能够尽可能提高部分压燃的热效率。专利技术效果如以上说明，本专利技术的压燃式发动机的控制装置不论发动机旋转速度如何都能确保良好的燃烧稳定性。附图说明图1是本专利技术一实施方式中压燃式发动机的整体结构的概略性系统图；图2是发动机主体截面图及活塞平面图的合并示图；图3是汽缸及其附近的进排气系统结构的概略平面图；图4是发动机控制系统的框图；图5是根据燃烧形态的不同划分发动机运行区域所得分布图；图6是对发动机各运行区域中进行的燃烧控制进行概略性说明的时间图；图7是SPCCI燃烧（部分压燃）时热产生率的波形图；图8是对发动机第1运行区域设定的目标外部EGR率的具体示例进行说明的分布图；图9是负荷恒定的条件下改变旋转速度时目标外部EGR率的变化图；图10是上述第1运行区域设定的目标内部EGR率的具体示例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压燃式发动机的控制装置，所述压燃式发动机具有向燃烧室供给燃料的喷油器、给喷油器供给的燃料与空气混合后的混合气点火的火花塞，所述压燃式发动机能进行使所述混合气的一部分通过使用所述火花塞的火花点火进行SI燃烧后其他混合气通过自燃进行CI燃烧的部分压燃，其特征在于：所述压燃式发动机的控制装置包括：涡流调整部，能调整所述燃烧室中生成的涡流的强度；燃烧控制部，在执行所述部分压燃的过程中，控制所述涡流调整部使涡流在发动机旋转速度低时比在发动机旋转速度高时更强，使燃料从所述喷油器向涡流喷射，使所述火花塞在使所述混合气在SI燃烧后进行CI燃烧的一定时间进行火花点火。

【技术特征摘要】
2017.12.15 JP 2017-2406601.一种压燃式发动机的控制装置，所述压燃式发动机具有向燃烧室供给燃料的喷油器、给喷油器供给的燃料与空气混合后的混合气点火的火花塞，所述压燃式发动机能进行使所述混合气的一部分通过使用所述火花塞的火花点火进行SI燃烧后其他混合气通过自燃进行CI燃烧的部分压燃，其特征在于：所述压燃式发动机的控制装置包括：涡流调整部，能调整所述燃烧室中生成的涡流的强度；燃烧控制部，在执行所述部分压燃的过程中，控制所述涡流调整部使涡流在发动机旋转速度低时比在发动机旋转速度高时更强，使燃料从所述喷油器向涡流喷射，使所述火花塞在使所述混合气在SI燃烧后进行CI燃烧的一定时间进行火花点火。2.根据权利要求1所述的压燃式发动机的控制装置，其特征在于：所述燃烧控制部控制所述涡流调整部，使所述涡流强度相对于旋转速度的变化率在发动机旋转速度比一定值低的速度域中比在发动机旋转速度比所述一定值高的速度域中更小。3.根据权利要求1或2所述的压燃式发动机的控制装置，其特征在于：所述涡流调整部是设在要导入所述燃烧室的进气所通过的路径上的能开闭的涡流阀，在所述部分压燃的执行过程中，所述燃烧控制部使发动机旋转速度低时与旋转速度高时相比所述涡流...

【专利技术属性】
技术研发人员：末冈贤也，大浦拓也，德永达广，丸山庆士，西田智博，
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