用于汽车的柴油引擎、控制装置和控制方法制造方法及图纸

一种用于汽车的柴油引擎，其中，引擎主体1中的几何压缩比被设定为15以下。在相对低速侧的工作区域内的预定负载的特定区域，喷射控制单元（ECU?40）执行在压缩上死点附近喷射燃料的主喷射，和在主喷射之前的预先喷射。喷射控制单元执行引导喷射和预喷射作为预先喷射，该引导喷射在一个时刻进行喷射，以使至少部分燃料喷雾到达活塞顶面的腔体31的外部，该预喷射在引导喷射之后的预定时刻喷射燃料，以抑制点燃通过引导喷射所喷射的燃料并且缩短通过主喷射所喷射的燃料的点火延迟。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于汽车的柴油引擎，更具体而言，涉及一种几何压缩比被设定为15以下的较低压缩比的柴油引擎。
技术介绍
在安装在汽车中的柴油引擎中，考虑到例如减少NOx的量和排气中的烟雾、降低噪音和振动、和提高燃料消耗和扭矩，在一个引擎循环期间在每个气缸中进行多次燃料喷射。例如，日本专利申请公报No.2009-293383（在下文中，专利文献1）公开一种燃料喷射模式，在该燃料喷射中，在用于产生扭矩的主喷射之前进行两次喷射，即用于预混合的预喷射和用于预加热的预喷射。关于设定用于预混合的预喷射和用于预加热的预喷射中的喷射时刻，专利文献1还公开了特征：在主喷射的喷射时刻被固定的状态下，在将用于预加热的预喷射的喷射时刻朝着提前侧变化的同时，确定气缸中的放热量或放热率下降的时刻，以获得用于预加热的预喷射的提前角极限；和类似地，在主喷射的喷射时刻被固定的状态下，在改变用于预混合的预喷射的喷射时刻的同时，确定气缸中的放热量变为零的时刻，以获得用于预混合的预喷射的滞后角极限。在安装在汽车中的柴油引擎中，在高使用频率和在相对低速侧的部分负载（低负载到中等负载）的区域中，NVH（噪音、振动和不舒适性（harshness））性能是一个重要因素。尤其，在上述工作区域内的中等负载区域，放热率（或放热速度dQ/dq）突然增加，并随之在主燃烧期间增加燃料喷射量，在主燃烧中，通过主喷射喷射的燃料进行燃烧（主要是扩散燃烧）。这样有可能引起燃烧噪声的增加和NVH性能的损失，这些都是存在的问题。对于解决上述问题的方法，上述专利文献中公开的技术仅仅涉及设定用于预混合的预喷射的滞后角极限和用于预加热的预喷射的提前角极限，而没有涉及抑制在主燃烧期间放热率的突然增加。因此，需要提供技术，以主动地控制气缸中的燃烧模式，从而抑制在主燃烧期间在预定负载区域中的放热率的突然增加。引用列表专利文献PTL1：日本专利申请公报No.2009-293383
技术实现思路
鉴于上述情况，本专利技术的目的在于：通过控制用于汽车的柴油引擎中的燃烧模式，尤其，通过控制在相对低速侧的工作区域内的预定负载的特定区域的燃烧模式，以改善NVH性能。本专利技术的技术是在广义上集中在通过控制几何压缩比为15以下的较低压缩比的柴油引擎处于相对难点燃条件时的燃料喷射模式，来提高气缸中的燃烧模式的可控性的技术。具体而言，本专利技术的目的在于：通过设定在压缩上死点附近执行主喷射之前的、引导喷射和预喷射的适当喷射时刻，来使燃烧模式变慢，特别是使伴随主喷射的主燃烧变慢，以便防止放热率的突然增加，从而改善NVH性能。为了实现上述目的，本专利技术是一种用于汽车的柴油引擎，包括：引擎主体，安装在汽车中，被供应以柴油为主要成分的燃料，并且，嵌插于气缸内的活塞在上死点和下死点之间进行往复运动时的几何压缩比被设定为15以下；燃料喷射气门，布置成面向所述气缸内，并且将所述燃料直接喷射到所述气缸内；和喷射控制单元，用于控制通过所述燃料喷射气门向所述气缸喷射所述燃料的喷射模式；其中，在所述引擎主体升温时，在相对低速侧的工作区域内的预定负载的特定区域，所述喷射控制单元执行：主喷射，在压缩上死点附近喷射燃料；和预先喷射，在所述主喷射之前的压缩冲程中喷射燃料；其中，所述喷射控制单元执行以下喷射作为所述预先喷射：引导喷射，在一个时刻喷射燃料，以使至少部分燃料喷雾到达凹陷在所述活塞顶面的腔体的外部；和预喷射，在所述引导喷射之后的预定时刻喷射燃料，以抑制点燃通过所述引导喷射所喷射的燃料并且缩短通过所述主喷射所喷射的燃料的点火延迟。在用于汽车的、几何压缩比为15以下的较低压缩比的柴油引擎的上述结构中，在引擎主体升温时，在相对低速侧的工作区域内的预定负载的特定区域，执行在压缩上死点附近喷射燃料的主喷射，并且，在主喷射之前的压缩冲程中的预定时刻执行两次燃料喷射，即引导喷射和预喷射。因此，在紧接着主燃烧前的预燃烧时期可以被缩短，在该时期中的放热率相对较高，并且可以通过缩短主喷射的点火延迟，使主燃烧变慢。因此，减少燃烧噪声，从而改善NVH性能。附图说明图1是说明柴油引擎的构造的示意图；图2是根据柴油引擎的状态的喷射器的燃料喷射模式的映射图的实例；图3是说明预混合燃烧模式中的燃料喷射模式的实例，和与之相关的放热率变化过程（history）的实例的简图；图4是说明扩散燃烧模式（较近的两个阶段）中的燃料喷射模式的实例，和与之相关的放热率变化过程的实例的简图；图5是说明扩散燃烧模式（三个阶段）中的燃料喷射模式的实例，和与之相关的放热率变化过程的实例的简图；图6是说明扩散燃烧模式（较远的（distant）两个阶段）中的燃料喷射模式的实例，和与之相关的放热率变化过程的实例的简图；以及图7是说明扩散燃烧模式（三个阶段）中的燃料喷射模式的工作实例（实例）和放热率的变化过程，以及说明没有进行预喷射的情况下的燃料喷射模式的工作实例（比较实例）和放热率变化过程的简图。具体实施方式下面将参考附图描述根据实施例的柴油引擎。本质上，如下所述的最佳实施例实质上仅仅是说明性的。图1说明引擎A的实例，其中参考数字1表示安装在车辆中的引擎主体。引擎主体1是柴油引擎，并且具有多个气缸2，2，...（图中只显示了一个气缸），以柴油为主要成分的燃料被供应到该柴油引擎。活塞3可往复地插入适配进每个气缸2中。腔体31形成在活塞3的顶面上，该腔体31划分凹陷形的燃烧室4。喷射器5（燃料喷射气门）布置在燃烧室4的顶部分上，以便高压燃料从喷射器5的前端部分的喷嘴被直接喷入燃烧室4中。引擎主体1被构造成几何压缩比为15以下（但是不小于12）的较低压缩比的引擎。如下所述，通过对排气门82的开启和关闭进行控制和对EGR通道34、44中的EGR气门35、45进行控制，大量的EGR气体被导入气缸2中，从而能够进行预混合点火燃烧（PCI（预混合充气压缩点火（premixed charge compression ignition））燃烧）。尽管附图中未显示，但是燃料被供应到每个气缸2的每个喷射器5的构造就是所谓的共轨结构，该共轨结构设置有公共燃料分配管（共轨），其与每个喷射器5连接。因此，在引擎的一个循环期间，燃料能够在多个时间被喷入气缸2内。对于无限制的实例，喷射器5可以是具有嵌入式控制气门的类型，从而根据喷射器5中的激励电流，通过改变控制气门升程以喷射燃料。分别开启和关闭进气门81和排气门82的气门机构71本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.05.11 JP 2010-1092191.一种用于汽车的柴油引擎，其特征在于，包括：
引擎主体，安装在汽车中，被供应以柴油为主要成分的燃料，并且，嵌插于气缸内的
活塞在上死点和下死点之间进行往复运动时的几何压缩比被设定为15以下；
燃料喷射气门，布置成面向所述气缸内，并且将所述燃料直接喷射到所述气缸内；和
喷射控制单元，用于控制通过所述燃料喷射气门向所述气缸喷射所述燃料的喷射模
式；
其中，在所述引擎主体升温时，在相对低速侧的工作区域内的预定负载的特定区域，
所述喷射控制单元执行：
主喷射，在压缩上死点附近喷射燃料；和
预先喷射，在所述主喷射之前的压缩冲程中喷射燃料；其中，
所述喷射控制单元执行以下喷射作为所述预先喷射：
引导喷射，在一个时刻喷射燃料，以使至少部分燃料喷雾到达凹陷在所述活塞顶面的
腔体的外部；和
预喷射，在所述引导喷射之后的预定时刻喷射燃料，以抑制点燃通过所述引导喷射所
喷射的燃料并且缩短通过所述主喷射所喷射的燃料的点火延迟。
2.如权利要求1所述的用于汽车的柴油引擎，其特征在于，进一步包括：
EGR量控制单元，用于调节所述气缸中的EGR气体量；
其中，所述EGR量控制单元至少在所述特定区域将EGR气体导入所述气缸中。
3.如权利要求2所述的用于汽车的柴油引擎，其特征在于，
所述EGR量控制单元通过控制所述引擎主体中的进气门和排气门的至少其中之一的
工作，来调节内部EGR气体量。
4.如权利要求1所述的用于汽车的柴油引擎，其特征在于，
在所述相对低速侧的工作区域内的邻接于所述特定区域低负载侧的第二特定区域，所
述喷射控制单元禁止作为所述预先喷射的所述引导喷射，而执行所述预喷射。
5.如权利要求4所述的用于汽车的柴油引擎，其特征在于，
在所述相对低速侧的工作区域内的比所述第二特定区域更低负载侧的工作区域，所述
喷射控制单元相对于所述主喷射的燃料喷射比例增大所述预先喷射的燃料喷射比例。
6.如权利要求1所述的用于汽车的柴油引擎，其特征在于，
在比所述特定区域更高负载侧的工作区域，或在相对高速侧的工作区域，所述喷射控
制单元禁止作为所...

【专利技术属性】
技术研发人员：森永真一，志茂大辅，丸山庆士，皆本洋，白桥尚俊，福田大介，
申请(专利权)人：马自达汽车株式会社，
类型：
国别省市：