柴油发动机的发动机系统技术方案

本发明专利技术提供一种柴油发动机的发动机系统，执行用于在汽缸内引起以扩散燃烧作为主体的主燃烧的主喷射、和用于在该汽缸内在该主燃烧之前引起预燃烧的在该主喷射之前喷射燃料的前喷射。上述主喷射在通过上述预燃烧的热释放率超过峰值且达到零之前通过主燃烧开始产生热量的正时执行；上述前喷射在使执行上述主喷射的正时成为压缩上死点以后的正时且压缩上死点之前执行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于与柴油发动机的发动机系统相关的

技术介绍
近年来，在搭载于汽车等中的柴油发动机中要求更多地减少因燃烧而产生的N0X，为此正在推进技术开发。作为其技术的一种，通过降低发动机的几何压缩比以降低汽缸内的燃烧温度，以此谋求低NOx化。然而，如果对发动机实施低压缩比化，则会使来自发动机的汽缸的HC或CO (原始HC (RawHC)或原始CO (RawCO))的排出量增大。通常，在柴油发动机的排气通路上设置有氧化催化器，如果该氧化催化器处于活性状态，则从汽缸排出的HC或CO经由氧化催化器氧化而被净化，因此即使来自汽缸的HC或CO的排出量增大也不会产生问题，但是诸如发动机刚起动之后，存在着氧化催化器处于未活性状态的期间，如果处于该未活性状态的期间较长，则与此相应地大量的HC或CO排出至大气中。因此，有必要在早期将氧化催化器的温度提升至活性温度，但是由于因低压缩比化而使燃烧温度变低，因此在早期不容易提升氧化催化器的温度。尤其是，使进入汽缸内的吸入空气增压的涡轮增压器的涡轮比发动机的排气通路上的氧化催化器配置在更上游侧时，在早期提升氧化催化器的温度是更加困难的。在此，日本特开2007-154824号公报(段落0042、第5图)公开了在火花点火式发动机中，在压缩上死点即将到达之前通过主喷射及火花塞的动作以使燃料燃烧后，在膨胀行程中，在燃料通过其燃烧热被点火的正时进行副喷射(后喷射)，并在通过该副喷射燃烧的燃料的燃烧热使燃料被点火的正时进行进一步的副喷射，从而提升排气的温度(催化器的温度)。
技术实现思路
为了实现设置于柴油发动机的排气通路中的催化器的早期活性化，想到了利用应用于火花点火式发动机的上述专利文献的技术，在主喷射后执行多次后喷射，并在主喷射的燃料的燃烧(主燃烧)后继续进行后喷射的燃料的燃烧(后燃烧)。该方法即使在对柴油发动机不进行低压缩比化的情况下，也对催化器的早期活性化有效，同时也对使冷机状态的发动机在早期变成暖机状态有效。但是，在柴油发动机中，主喷射的燃料的点火延迟时间不稳定，因此主燃烧结束的正时也不稳定，其结果是，即使执行最初的后喷射，通过该后喷射的后燃烧与主燃烧不连续，而以没有燃烧的未燃烧状态从发动机中排出的可能性变大。如果这样，则除了不能在早期提升催化器的温度之外，尤其会使未燃HC大量排出至大气中。因此，为了在早期使催化器活性化或者在早期使发动机变成暖机状态，稳定主喷射的燃料的点火延迟时间是重要的。本专利技术是鉴于上述问题而形成的，其目的在于净化HC的催化器处于未活性状态时，或者发动机主体处于冷机状态时，尽量稳定主喷射的燃料的点火延迟时间。为了达到上述目的，在本专利技术中，将具备被供给以轻油作为主成分的燃料的发动机主体、向该发动机主体的汽缸内喷射上述燃料的燃料喷射阀、控制通过该燃料喷射阀的燃料喷射的燃料喷射控制装置、和设置于排出来自上述发动机主体的汽缸中的排气的排气通路中的净化HC的催化器的柴油发动机的发动机系统作为对象，上述燃料喷射控制装置形成为在上述催化器处于未活性状态时，或者上述发动机主体处于冷机状态时，使上述燃料喷射阀执行用于在上述汽缸内引起以扩散燃烧作为主体的主燃烧的主喷射、和用于在该汽缸内在该主燃烧之前引起预燃烧的在该主喷射之前喷射燃料的前喷射的结构；上述主喷射在通过上述预燃烧的热释放率超过峰值且达到零之前通过主燃烧开始产生热量的正时执行，上述前喷射在使执行上述主喷射的正时成为压缩上死点以后的正时且压缩上死点之前执行。通过上述结构，在通过预燃烧使汽缸内的温度充分增高时执行主喷射，借助于此，使主喷射的燃料的点火延迟时间稳定，使主燃烧结束的正时也稳定。因此，得到理想的主燃烧，以此可以改善产生的转矩及燃料消耗量。此外，使通过后喷射的后燃烧接着主燃烧继续进行以提高排气温度的情况下，可以使后燃烧确实地接着主燃烧继续进行。因此，催化器处于未活性状态时，可以通过后喷射在早期使催化器活性化，在发动机主体处于冷机状态时，可以通过后喷射在早期使发动机主体变成暖机状态。在上述柴油发动机的发动机系统中，优选的是上述发动机主体的几何压缩比为15以下。借助于此，可以减少从汽缸中排出的原始NOx (RawN0x)。另一方面，通过这样的低压缩比化，会使主喷射的燃料的点火延迟时间进一步变得不稳定，同时燃烧温度降低，难以在早期提升催化器的温度或者难以在早期使发动机主体变成暖机状态。但是，在本专利技术中，即使几何压缩比为15以下，也可以通过前喷射稳定主喷射的燃料的点火延迟时间，而且可以使后燃烧确实地接着主燃烧继续进行，因此可以提升从汽缸中排出的排气的温度，由此，可以在早期使处于未活性状态的催化器活性化或者在早期使处于冷机状态的发动机主体变成暖机状态。在上述柴油发动机的发动机系统中，优选的是还具备计算压缩上死点上的上述汽缸内的温度的温度计算装置，上述燃料喷射控制装置形成为通过上述温度计算装置计算的温度越低而越增加上述前喷射的喷射量或者越提前上述前喷射的喷射时期的结构。这样，可以使发生预燃烧的正时或通过预燃烧的热释放率与压缩上死点上的汽缸内的温度(尤其是进气温度)无关地稳定下来，其结果是可以使主喷射的燃料的点火延迟时间与压缩上死点上的汽缸内的温度(尤其是进气温度)无关地稳定下来。在上述柴油发动机的发动机系统中，优选的是上述燃料喷射控制装置形成为在上述催化器处于未活性状态时，使上述燃料喷射阀，除了上述前喷射及上述主喷射以外，还执行用于在上述汽缸内接着上述主燃烧继续引起后燃烧的、在该主喷射之后喷射燃料的后喷射的结构。通过执行这样的后喷射，可以提升从汽缸中排出的排气的温度，可以在早期使处于未活性状态的催化器活性化。而且，主喷射的燃料的点火延迟时间的稳定化，可以使通过后喷射的后燃烧确实地接着主燃烧继续进行，可以抑制未燃HC的产生。在上述柴油发动机的发动机系统中，也可以还具备包含配置于向上述发动机主体的汽缸内进气的进气通路中的压缩器、和配置在比上述排气通路中的上述催化器更上游侧的涡轮，并对进入至上述汽缸内的吸入空气增压的涡轮增压器。这样，在比排气通路中的催化器更上游侧配置有涡轮的情况下，产生未燃HC时，黑烟和未燃HC经焦油化有可能固着在涡轮上。但是，在本专利技术中，主喷射的燃料的点火延迟时间的稳定化，可以使通过后喷射的后燃烧确实地接着主燃烧继续进行，可以抑制未燃HC的产生，因此可以防止由未燃HC引起的涡轮的不良状况的发生。又，由于涡轮的存在而具有到达催化器的时刻的排气温度降低的倾向，然而在本专利技术中，可以提升从汽缸中排出的排气的温度，借助于此，即使存在涡轮，也可以提升到达催化器的时刻的排气温度，可以谋求处于未活性状态的催化器的早期活性化。在上述柴油发动机的发动机系统中，优选的是上述催化器为氧化催化器，上述燃料喷射控制装置形成为在从上述催化器达到活性状态起直至经过规定期间的期间，使上述燃料喷射阀执行在上述汽缸内引起以扩散燃烧作为主体的主燃烧的主喷射、和为了向上述催化器供给未燃燃料而在该主喷射之后喷射燃料的后期喷射的结构。这样，通过后期喷射，利用由已活性化的氧化催化器引起的未燃燃料的氧化反应热，可以将已活性化的氧化催化器的温度维持在不低于活性温度的温度。如以上说明，根据本专利技术的柴油发动机的发动机系统，通过前喷射可以稳定主喷射的燃料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柴油发动机的发动机系统，是具备被供给以轻油作为主成分的燃料的发动机主体、向该发动机主体的汽缸内喷射所述燃料的燃料喷射阀、控制通过该燃料喷射阀的燃料喷射的燃料喷射控制装置、和设置于排出来自所述发动机主体的汽缸中的排气的排气通路中的净化HC的催化器的柴油发动机的发动机系统，其特征在于，所述燃料喷射控制装置形成为在所述催化器处于未活性状态时，或者所述发动机主体处于冷机状态时，使所述燃料喷射阀执行用于在所述汽缸内引起以扩散燃烧作为主体的主燃烧的主喷射、和用于在该汽缸内在该主燃烧之前引起预燃烧的在该主喷射之前喷射燃料的前喷射的结构；所述主喷射在通过所述预燃烧的热释放率超过峰值且达到零之前通过主燃烧开始产生热量的正时执行；所述前喷射在使执行所述主喷射的正时成为压缩上死点以后的正时且压缩上死点之前执行。

【技术特征摘要】
2011.11.16 JP 2011-2505621.一种柴油发动机的发动机系统，是具备被供给以轻油作为主成分的燃料的发动机主体、向该发动机主体的汽缸内喷射所述燃料的燃料喷射阀、控制通过该燃料喷射阀的燃料喷射的燃料喷射控制装置、和设置于排出来自所述发动机主体的汽缸中的排气的排气通路中的净化HC的催化器的柴油发动机的发动机系统，其特征在于， 所述燃料喷射控制装置形成为在所述催化器处于未活性状态时，或者所述发动机主体处于冷机状态时，使所述燃料喷射阀执行用于在所述汽缸内引起以扩散燃烧作为主体的主燃烧的主喷射、和用于在该汽缸内在该主燃烧之前引起预燃烧的在该主喷射之前喷射燃料的前喷射的结构； 所述主喷射在通过所述预燃烧的热释放率超过峰值且达到零之前通过主燃烧开始产生热量的正时执行； 所述前喷射在使执行所述主喷射的正时成为压缩上死点以后的正时且压缩上死点之前执行。2.根据权利要求1所述的柴油发动机的发动机系统，其特征在于，所述发动机主体的几何压缩比为15以下。3.根据权利要求1或2所述的柴油发动机的发动机系统，其特征在于， 还具备计算压缩上死点上的所述汽缸内的温度的温度计算装置； 所述燃料喷射控制装置形成为通过所述温度计算装置计算的温度越低而越增加所述前喷射的喷射量或者越提前所述前喷射的喷射时期的结构。4.根据权利要求1所述的柴油发动机的发动机系统，其特征在于，所述燃料喷射...

【专利技术属性】
技术研发人员：西村博幸，荒木启二，
申请(专利权)人：马自达汽车株式会社，
类型：发明
国别省市：