發(fā)動機(jī)的燃料控制裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的問題是提供即便在容易發(fā)生爆震等異常燃燒的運(yùn)行區(qū)域也能夠抑制爆震且實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩的發(fā)動機(jī)的燃料控制裝置。本發(fā)明的發(fā)動機(jī)（1）的燃料控制裝置是通過滾流（T）控制直接噴射于汽缸（2）內(nèi)的燃燒室（16）的燃料的動作的發(fā)動機(jī)的燃料控制裝置，具有：向燃燒室直接噴射燃料的噴射器（28）；在燃燒室內(nèi)生成滾流的進(jìn)氣道（18）；和在設(shè)定于汽缸的進(jìn)氣行程中的進(jìn)氣行程噴射時期，使燃料從噴射器噴射，并且，在設(shè)定于汽缸的壓縮行程后半期的壓縮行程后半期噴射時期，使比進(jìn)氣行程噴射時期的燃料噴射量少量的燃料，從噴射器朝向與燃燒室內(nèi)的滾流相向的方向噴射的PCM（44）。
【專利說明】
發(fā)動機(jī)的燃料控制裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)的燃料控制裝置，尤其涉及通過滾流控制直接向汽缸內(nèi)燃燒室噴射的燃料的動作的發(fā)動機(jī)的燃料控制裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)位于高負(fù)荷側(cè)且低旋轉(zhuǎn)側(cè)的區(qū)域內(nèi)時，因燃燒室內(nèi)的混合氣的不均勻性或火花點(diǎn)火后的火焰?zhèn)鞑サ倪t緩性等而容易發(fā)生爆震或早燃等異常燃燒。作為抑制該爆震等異常燃燒的方法，已知有使點(diǎn)火時期大幅度延遲至壓縮上死點(diǎn)后的方法。然而，在使點(diǎn)火時期延遲至壓縮上死點(diǎn)后時，燃燒室內(nèi)的燃燒壓力降低，因此發(fā)動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩降低。
[0003]因此，提出了將向燃燒室內(nèi)的燃料的噴射分成數(shù)次，以此抑制爆震的同時確保高轉(zhuǎn)矩的技術(shù)。例如，專利文獻(xiàn)1中記載的發(fā)動機(jī)的控制方法在發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)位于相對低速的第一旋轉(zhuǎn)域時，將點(diǎn)火時期的延遲量設(shè)定為比位于高速側(cè)第二旋轉(zhuǎn)域時的點(diǎn)火時期的延遲量大，并且將燃料的噴射形態(tài)設(shè)定為至少噴射兩次的分次噴射(split inject1n)，并且將分次噴射最終階段的噴射時期設(shè)定于壓縮行程前半期。在壓縮行程前半期噴射至燃燒室內(nèi)的燃料因氣化潛熱而使燃燒室內(nèi)的混合氣溫度降低，因此能夠抑制爆震，能夠?qū)?yīng)地延遲點(diǎn)火時期，改善轉(zhuǎn)矩。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特許第4924751號公報。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]然而，已知的是在增大火花點(diǎn)火后的火焰?zhèn)鞑ニ俣葧r，由于能夠在爆震的發(fā)生前使混合氣正常燃燒，因此可改善耐爆震性；但是，在上述專利文獻(xiàn)1的發(fā)動機(jī)的控制方法中，在壓縮行程前半期噴射至燃燒室內(nèi)的燃料，以在壓縮行程中大致均勻地擴(kuò)散于燃燒室內(nèi)的狀態(tài)迎來點(diǎn)火時期，因此相較于不進(jìn)行燃料分次噴射的情況而言，火花塞附近的混合氣的空燃比未改變，火焰?zhèn)鞑ニ俣葻o較大的差異；即，在如上所述的現(xiàn)有的發(fā)動機(jī)的控制方法中，仍存在通過火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊脑龃笠源诉M(jìn)一步改善耐爆震性且使點(diǎn)火時期提前以此改善轉(zhuǎn)矩的余地。
[0006]本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)問題而形成的，其目的是提供一種即使在容易發(fā)生爆震等異常燃燒的運(yùn)行區(qū)域，也能夠抑制爆震的同時實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩的發(fā)動機(jī)的燃料控制裝置。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的發(fā)動機(jī)的燃料控制裝置是通過滾流控制直接噴射于汽缸內(nèi)的燃燒室的燃料的動作的發(fā)動機(jī)的燃料控制裝置，具有:向燃燒室直接噴射燃料的燃料噴射閥；在燃燒室內(nèi)生成滾流的滾流生成部;和在設(shè)定于汽缸的進(jìn)氣行程中的第一噴射時期，使燃料從燃料噴射閥噴射，并且，在設(shè)定于汽缸的壓縮行程后半期的第二噴射時期，使比第一噴射時期的燃料噴射量少量的燃料，從燃料噴射閥朝向與燃燒室內(nèi)的滾流相向的方向噴射的燃料噴射閥控制部；形成為如上所述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中，燃料噴射閥控制部在第一噴射時期使燃料從燃料噴射閥噴射，且在第二噴射時期使比第一噴射時期的燃料噴射量少量的燃料，從燃料噴射閥朝向與燃燒室內(nèi)的滾流相向的方向噴射，因此在第二噴射時期的燃料噴射中，從燃料噴射閥噴射的燃料的動能被與燃料的噴射方向相向地流動的滾流的動能抵消，以此燃料不會沖出滾流，而能夠在滾流內(nèi)形成較濃區(qū)域，使該較濃的區(qū)域隨著滾流流動并在點(diǎn)火時期位于火花塞的梢端的周圍，從而改善由火花塞的點(diǎn)火性，且通過火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊脑龃蟾纳颇捅鹦?。又，在第一噴射時期噴射大部分的燃料，從而促進(jìn)燃料的氣化而謀求通過氣化潛熱達(dá)到的混合氣的冷卻，進(jìn)一步改善耐爆震性。借助于此，在容易發(fā)生爆震等異常燃燒的運(yùn)行區(qū)域中，也能夠可靠地抑制爆震，能夠使點(diǎn)火時期對應(yīng)地提前而改善轉(zhuǎn)矩。又，在第一噴射時期噴射大部分的燃料，以此能夠使燃料在燃燒室內(nèi)均勻地分布而實(shí)現(xiàn)均勻燃燒，借助于此改善排放性能。
[0008]又，在本發(fā)明中，優(yōu)選的是燃料噴射閥控制部在設(shè)定于壓縮上死點(diǎn)前50°至90°期間內(nèi)的第二噴射時期，使燃料從燃料噴射閥噴射；在形成為如上所述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中，能夠在燃料噴射方向與滾流相向的正時可靠地噴射燃料，借助于此在滾流內(nèi)形成燃料較濃的區(qū)域，能夠使該較濃的區(qū)域隨著滾流流動并在點(diǎn)火時期可靠地位于火花塞的梢端的周圍，并且能夠可靠地增大火焰?zhèn)鞑ニ俣取?br>[0009]又，在本發(fā)明中，優(yōu)選的是燃料噴射閥控制部在第二噴射時期，使總?cè)剂蠂娚淞康?10%至20%的燃料從燃料噴射閥噴射；在形成為如上所述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中，當(dāng)形成于滾流內(nèi)的較濃區(qū)域在點(diǎn)火時期流動至火花塞梢端的周圍時，能夠使火花塞的梢端周圍的混合氣適度變濃而可靠地增大火焰?zhèn)鞑ニ俣?，且能夠防止離火花塞較遠(yuǎn)的區(qū)域的混合氣過度稀薄而導(dǎo)致燃燒變得不穩(wěn)定。
[0010]又，在本發(fā)明中，優(yōu)選的是滾流生成部是發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道;發(fā)動機(jī)的火花塞設(shè)置于燃燒室的頂部的中央部;燃料噴射閥配置于燃燒室的頂部的周緣部的進(jìn)氣道側(cè)，并且從發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道側(cè)朝排氣道側(cè)向斜下方噴射燃料;在發(fā)動機(jī)的活塞頂面形成有從該活塞頂面的、與燃料噴射閥隔開的一側(cè)的端部朝燃料噴射閥側(cè)向斜上方延伸的斜面;燃料噴射閥控制部在第二噴射時期使燃料從燃料噴射閥噴射，該第二噴射時期設(shè)定為燃料噴射閥的燃料的噴射方向與活塞頂面的斜面朝燃料噴射閥側(cè)向斜上方延伸的方向相向的時期；在形成為如上所述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中，燃料噴射閥控制部在設(shè)定為燃料噴射閥的燃料的噴射方向與活塞頂面的斜面朝燃料噴射閥側(cè)向斜上方延伸的方向相向的時期的第二噴射時期，使燃料從燃料噴射閥噴射，因此能夠朝向與滾流的下部相向的方向噴射燃料，該滾流的下部沿著活塞頂面的斜面朝燃料噴射閥側(cè)向斜上方流動，借助于此使燃料較濃的區(qū)域形成于滾流內(nèi)，從而能夠使該較濃的區(qū)域隨著滾流流動并在點(diǎn)火時期可靠地位于火花塞的梢端的周圍，從而能夠可靠地增大火焰?zhèn)鞑ニ俣取?br>[0011]又，在本發(fā)明中，優(yōu)選的是燃料噴射閥的燃料的噴射方向與活塞頂面的斜面朝燃料噴射閥側(cè)向斜上方延伸的方向相平行；在形成為如上所述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中，能夠使燃料噴射方向可靠地與沿著活塞頂面的斜面朝燃料噴射閥側(cè)向斜上方流動的滾流的流動方向相向，借助于此，在滾流內(nèi)形成燃料較濃的區(qū)域，使該較濃的區(qū)域隨著滾流流動并在點(diǎn)火時期更可靠地位于火花塞的梢端的周圍，能夠可靠地增大火焰?zhèn)鞑ニ俣取?br>[0012]又，在本發(fā)明中，優(yōu)選的是燃料噴射閥控制部在溫態(tài)時的發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)位于相對高負(fù)荷側(cè)且低旋轉(zhuǎn)側(cè)的區(qū)域內(nèi)的情況下，在第二噴射時期使燃料從燃料噴射閥噴射， 在溫態(tài)時的發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)位于相對高負(fù)荷側(cè)且低旋轉(zhuǎn)側(cè)的區(qū)域外的情況下，或者在冷態(tài)時，在第二噴射時期不使燃料從燃料噴射閥噴射；在形成為如上所述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中，在溫態(tài)時的發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)位于容易發(fā)生爆震的第一區(qū)域或第二區(qū)域內(nèi)的情況下，在第二噴射時期執(zhí)行燃料噴射，在點(diǎn)火時期在火花塞周圍形成較濃區(qū)域，從而增大火焰?zhèn)鞑ニ俣炔⒏纳颇捅鹦?，另一方面，在發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)位于不易發(fā)生爆震的第三區(qū)域內(nèi)或冷態(tài)時的情況下，在第一噴射時期將燃料一次性噴射，從而促進(jìn)燃料的氣化且使燃料均勻地分布于燃燒室內(nèi)，進(jìn)而能夠改善排放性能。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機(jī)的燃料控制裝置，即使在容易發(fā)生爆震等異常燃燒的運(yùn)行區(qū)域，也能夠抑制爆震且實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩?！靖綀D說明】
[0014]圖1是應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的發(fā)動機(jī)的燃料控制裝置的發(fā)動機(jī)的概略結(jié)構(gòu)圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的發(fā)動機(jī)的噴射器以及火花塞的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的立體圖； 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的發(fā)動機(jī)的活塞的圖，圖3中的圖3(a)是活塞的俯視圖，圖3(b)是圖3(a)中A-A向視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的發(fā)動機(jī)的運(yùn)行區(qū)域的說明圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的發(fā)動機(jī)的燃料控制裝置的燃料噴射正時的時序圖； 圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的燃料控制裝置在進(jìn)氣行程中噴射燃料時的燃燒室內(nèi)的狀態(tài)的剖視圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的燃料控制裝置在下死點(diǎn)附近噴射燃料時的燃燒室內(nèi)狀態(tài)的剖視圖；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的燃料控制裝置在壓縮行程后半期噴射燃料時的燃燒室內(nèi)狀態(tài)的剖視圖；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的燃料控制裝置的點(diǎn)火時期時的燃燒室內(nèi)的狀態(tài)的剖視圖；符號說明:1發(fā)動機(jī)；2汽缸；14活塞；16燃燒室；18進(jìn)氣道；20排氣道；26頂部；28噴射器；30噴口；32火花塞；44PCM；46活塞頂面；50噴射器相反側(cè)傾斜面；T滾流?！揪唧w實(shí)施方式】
[0015]以下，參照【附圖說明】根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的發(fā)動機(jī)的燃料控制裝置。
[0016][裝置結(jié)構(gòu)]首先，根據(jù)圖1說明應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的發(fā)動機(jī)的燃料控制裝置的發(fā)動機(jī)的裝置結(jié)構(gòu)。圖1是應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的發(fā)動機(jī)的燃料控制裝置的發(fā)動機(jī)的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0017]在圖1中，符號1示出應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的發(fā)動機(jī)的燃料控制裝置的發(fā)動機(jī)。該發(fā)動機(jī)1是搭載于車輛且被供給至少含有汽油的燃料的汽油發(fā)動機(jī)。發(fā)動機(jī)1具有:設(shè)置有汽缸2的汽缸體4(另外，在圖1中僅示出一個汽缸2，但是例如串聯(lián)設(shè)置四個汽缸2);配設(shè)于該汽缸體4上的汽缸蓋6;和配設(shè)于汽缸體4的下側(cè)，且貯留潤滑油的油底殼8。通過連桿 10與曲軸12連接的活塞14可往復(fù)運(yùn)動地嵌插于各汽缸2內(nèi)。燃燒室16由汽缸蓋6、汽缸2和活塞14劃定。[〇〇18]在汽缸蓋6中，每個汽缸2形成有彼此獨(dú)立的兩個進(jìn)氣道18以及兩個排氣道20,且在這些進(jìn)氣道18以及排氣道20上分別配設(shè)有開閉燃燒室16側(cè)的開口的進(jìn)氣門22以及排氣門24。進(jìn)氣道18發(fā)揮向燃燒室16內(nèi)生成縱向渦流(滾流)的滾流生成部的功能；又，汽缸蓋6的下表面形成燃燒室16的頂部26。該頂部26是具有從中央部延伸至汽缸蓋 6下端的兩個相向的傾斜面的所謂屋脊型。[〇〇19]在汽缸蓋6中，每個汽缸2還安裝有向汽缸2內(nèi)直接噴射燃料的(直噴)噴射器28。噴射器28以其噴口 30在燃燒室16頂部26的周緣部從兩個進(jìn)氣道18之間朝向斜下方且面對該燃燒室16內(nèi)的形式配設(shè)。該噴射器28在根據(jù)發(fā)動機(jī)1運(yùn)行狀態(tài)設(shè)定的噴射正時，將與發(fā)動機(jī) 1運(yùn)行狀態(tài)相對應(yīng)的量的燃料直接噴射于燃燒室16內(nèi)。關(guān)于該噴射器28的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，在后文加以說明。
[0020]在汽缸蓋6中，每個汽缸2還安裝有對燃燒室16內(nèi)的混合氣強(qiáng)制點(diǎn)火的火花塞32。 火花塞32以從燃燒室16頂部26的中央部向下方延伸的形式貫通并配置于汽缸蓋6內(nèi)?；鸹ㄈ?2與向火花塞32供給電壓的點(diǎn)火電路34連接。
[0021]在汽缸蓋6中，還設(shè)置有分別驅(qū)動各汽缸2的進(jìn)氣門22以及排氣門24的氣門驅(qū)動機(jī)構(gòu)36。該氣門驅(qū)動機(jī)構(gòu)36例如具備能夠改變進(jìn)氣門22以及排氣門24的升程量的未圖不的可變氣門升程機(jī)構(gòu)(VVL)以及能夠改變凸輪軸相對于曲軸12的旋轉(zhuǎn)相位的未圖示的氣門相位可變機(jī)構(gòu)(VVT)。
[0022]未圖示的燃料箱和噴射器28之間通過燃料供給路徑相連接。在該燃料供給路徑上介設(shè)有能夠向噴射器28以所期望的燃料壓力供給燃料的燃料供給系統(tǒng)38。向噴射器28供給的燃料的壓力隨發(fā)動機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)而變化。
[0023]在發(fā)動機(jī)1的一側(cè)表面如圖1所示以與各汽缸2的進(jìn)氣道18連通的形式連接進(jìn)氣通路40。另一方面，在發(fā)動機(jī)1的另一側(cè)表面連接使來自于各汽缸2的燃燒室16的燃燒廢氣(排氣)排出的排氣通路42。
[0024] 發(fā)動機(jī)1由動力總成控制模塊(powertrain control system;以下稱為PCM)44控制。PCM44由CPU、存儲器、計數(shù)定時器組、接口以及具有連接這些單元的通道(path )的微型處理器構(gòu)成。[〇〇25]在PCM44中輸入來自于各種傳感器的檢測信號。具體而言，在PCM44中輸入檢測發(fā)動機(jī)冷卻水的溫度的水溫傳感器、檢測曲軸12的旋轉(zhuǎn)角的曲軸角傳感器、檢測與車輛的加速器踏板的操作量相對應(yīng)的加速器開度的加速器開度傳感器等(均省略圖示)的檢測信號； PCM44基于這些檢測信號執(zhí)行各種運(yùn)算以此判定發(fā)動機(jī)1或車輛等的狀態(tài)，并且根據(jù)該狀態(tài)向噴射器28、點(diǎn)火回路34、氣門驅(qū)動機(jī)構(gòu)36、燃料供給系統(tǒng)38等輸出控制信號。如此一來，PCM44使發(fā)動機(jī)1運(yùn)行。詳細(xì)內(nèi)容在后文敘述，但是PCM44發(fā)揮燃料噴射閥控制部的功能。 又，本發(fā)明中的發(fā)動機(jī)1的控制裝置除了該燃料噴射閥控制部(PCM44)以外還包括燃料噴射閥(噴射器28)以及滾流生成部(進(jìn)氣道18)等。[〇〇26][活塞、噴射器以及火花塞的詳細(xì)結(jié)構(gòu)]接著參照圖2以及圖3說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的發(fā)動機(jī)1的活塞14、噴射器28以及火花塞32的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的發(fā)動機(jī)1的噴射器28以及火花塞32的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的立體圖。又，圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的發(fā)動機(jī)1的活塞14的圖，圖3(a)是活塞14的俯視圖，圖3(b)是圖3(a)中A-A向視圖。[〇〇27] 如圖2所示，噴射器28是具有多個噴口 30的多噴口型噴射器。該噴射器28設(shè)置為噴射器28的軸線方向從水平方向向下方僅傾斜傾斜角a。借助于此，從噴射器28的各噴口30噴射出的燃料噴霧從燃燒室16頂部26的周緣部向斜下方以輻射狀展開。
[0028]如圖2以及圖3所示，形成活塞14頂部的活塞頂頂面46以向其中央隆起的形式形成為凸形。具體而言，活塞頂面46具備:從活塞頂面46的噴射器28側(cè)的端部朝活塞頂面46的中央向斜上方延伸的噴射器側(cè)斜面48;和從活塞頂面46的與噴射器28隔開的一側(cè)(以下根據(jù)需要稱為“噴射器相反側(cè)”)的端部朝活塞頂面46的中央向斜上方延伸的噴射器相反側(cè)傾斜面50。這些噴射器側(cè)斜面48以及噴射器相反側(cè)斜面50比照燃燒室16的頂部26的形狀而形成；尤其是，以使噴射器28的軸線方向(S卩，噴射器28的燃料的噴射方向)、和噴射器相反側(cè)斜面50從活塞頂面46的噴射器相反側(cè)的端部朝中央向斜上方延伸的方向(S卩，朝噴射器28 側(cè)向斜上方延伸的方向)大致平行的形式，設(shè)定噴射器相反側(cè)斜面50的傾斜角0。即，噴射器 28的傾斜角a和噴射器相反側(cè)斜面50的傾斜角0大致相等。[〇〇29]又，在活塞頂面46的噴射器28側(cè)的端部以及噴射器28相反側(cè)的端部上形成有作為活塞頂面46的基準(zhǔn)面的水平面52;此外，在活塞頂面46的噴射器28側(cè)的端部形成有凹入的進(jìn)氣門凹部54以避免活塞14與進(jìn)氣門22接觸，在噴射器相反側(cè)斜面50上形成有凹入的排氣門凹部56以避免活塞14與排氣門24接觸。
[0030] 又，在活塞頂面46的中央形成有在俯視時大致以圓形凹入的腔室58。該腔室58由俯視時大致圓形的水平底面60、和從該底面60的外周向上擴(kuò)展地傾斜并延伸的側(cè)表面62形成。在活塞14位于上死點(diǎn)時，火花塞32的梢端以面對腔室58內(nèi)部的形式配置，借助于此構(gòu)成了以火花塞32的梢端為中心的大致球狀的燃燒空間。[〇〇31][燃料噴射正時]接著參照圖4至圖9說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的發(fā)動機(jī)1的燃料控制裝置執(zhí)行的燃料噴射正時的控制。圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的發(fā)動機(jī)1的運(yùn)行區(qū)域的說明圖，圖4中的橫軸表示發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，縱軸表示發(fā)動機(jī)負(fù)荷。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的發(fā)動機(jī)1的燃料控制裝置控制的燃料噴射正時的時序圖，圖5中的橫軸表示壓縮上死點(diǎn)前的曲軸角(deg BIDC)。又，在表示燃料噴射時期的條狀圖形上的數(shù)值表示假設(shè)一個循環(huán)內(nèi)的總?cè)剂蠂娚淞繛?0的情況下各燃料噴射時期的燃料噴射量。又，圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的燃料控制裝置在進(jìn)氣行程中噴射燃料時的燃燒室16內(nèi)的狀態(tài)的剖視圖，圖7是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的燃料控制裝置在下死點(diǎn)附近噴射燃料時的燃燒室16內(nèi)狀態(tài)的剖視圖，圖8是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的燃料控制裝置在壓縮行程后半期噴射燃料時的燃燒室16內(nèi)狀態(tài)的剖視圖，圖9是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的燃料控制裝置的點(diǎn)火時期的燃燒室16內(nèi)狀態(tài)的剖視圖。[〇〇32] 首先，如圖4所示，PCM44基于水溫傳感器、曲軸角傳感器、加速器開度傳感器等輸入的檢測信號，在溫態(tài)時發(fā)動機(jī)負(fù)荷相對較高且發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速相對較低的區(qū)域(圖4中第一區(qū)域)，為了抑制爆震或改善輸出轉(zhuǎn)矩等而將一個循環(huán)的燃料噴射分三次實(shí)施；又，在溫態(tài)時相比于第一區(qū)域發(fā)動機(jī)負(fù)荷相對較低的區(qū)域以及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速相對較高的區(qū)域(溫態(tài)時發(fā)動機(jī)負(fù)荷相對中等程度且發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較低的區(qū)域、以及發(fā)動機(jī)負(fù)荷相對高且發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速相對中等程度的區(qū)域。圖4中第二區(qū)域)，為了抑制爆震或改善輸出轉(zhuǎn)矩等而將一個循環(huán)的燃料噴射分兩次實(shí)施；此外，在溫態(tài)時相比于第二區(qū)域發(fā)動機(jī)負(fù)荷相對較低的區(qū)域以及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速相對較高的區(qū)域(溫態(tài)時發(fā)動機(jī)負(fù)荷相對較低的區(qū)域以及發(fā)動機(jī)負(fù)荷相對較高的區(qū)域。圖4中第三區(qū)域)，在各循環(huán)中將燃料一次性噴射。又，在冷態(tài)時PCM44也在各循環(huán)中使燃料一次性噴射。 像這樣，PCM44形成為根據(jù)發(fā)動機(jī)1運(yùn)行狀態(tài)切換一個循環(huán)中燃料的噴射次數(shù)的結(jié)構(gòu)。然而， 燃料噴射次數(shù)切換的分界線不限于圖例所示。[〇〇33]具體而言，如圖5所示，PCM44在發(fā)動機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)位于圖4所示的第一區(qū)域內(nèi)時， 在汽缸2的進(jìn)氣行程中，更具體而言在設(shè)定于270[deg BTDC]附近的進(jìn)氣行程噴射時期(第一噴射時期)、設(shè)定于下死點(diǎn)(180[deg BTDC])附近的下死點(diǎn)噴射時期、以及汽缸2的壓縮行程后半期更具體是設(shè)定于50至90[deg BIDC]期間內(nèi)的壓縮行程后半期噴射時期(第二噴射時期)，即分三個時期使燃料從噴射器28噴射。各噴射時期的燃料噴射量的比例在假設(shè)一個循環(huán)的總?cè)剂蠂娚淞繛?0的情況下，進(jìn)氣行程噴射時期:下死點(diǎn)噴射時期:壓縮行程后半期噴射時期=5:4:1。即，PCM44在壓縮行程后半期噴射時期，使總?cè)剂蠂娚淞康?0%的燃料從噴射器28噴射。另外，一個循環(huán)的總?cè)剂蠂娚淞吭O(shè)定為混合氣整體上處于比理論空燃比稀薄的稀薄狀態(tài)。[〇〇34]又，PCM44在發(fā)動機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)位于圖4所示的第二區(qū)域內(nèi)時，在汽缸2的進(jìn)氣行程中，更具體而言在設(shè)定于270[deg BTDC]附近的進(jìn)氣行程噴射時期(第一噴射時期)、和汽缸2的壓縮行程后半期更具體是設(shè)定于50至90[deg BTDC]期間內(nèi)的壓縮行程后半期噴射時期(第二噴射時期)，即分兩個時期使燃料從噴射器28噴射。各噴射時期的燃料噴射量的比例在假設(shè)一個循環(huán)的總?cè)剂蠂娚淞繛?0的情況下，進(jìn)氣行程噴射時期:壓縮行程后半期噴射時期=9:1。即，PCM44在壓縮行程后半期噴射時期，使總?cè)剂蠂娚淞康?0%的燃料從噴射器 28噴射。[〇〇35]此外，PCM44在發(fā)動機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)位于圖4所示的第三區(qū)域內(nèi)時，或者發(fā)動機(jī)1處于冷態(tài)時，在汽缸2的進(jìn)氣行程中，更具體而言在設(shè)定于270[deg BTDC]附近的進(jìn)氣行程噴射時期，從噴射器28使燃料一次性噴射。
[0036]首先，在進(jìn)氣行程噴射時期，如圖6所示，通過隨著進(jìn)氣門22的開閥以及活塞14的下降而從進(jìn)氣道18流入燃燒室16內(nèi)的進(jìn)氣，產(chǎn)生滾流T(縱方向的渦流LPCM44控制噴射器 28以及燃料供給系統(tǒng)38,在進(jìn)氣行程噴射時期使燃料從噴射器28噴射時，從噴射器28噴射的燃料隨著該滾流T在燃燒室16內(nèi)流動。尤其是，進(jìn)氣行程噴射時期的270[deg BTDC]附近是活塞14的下降速度最快的時期，且是燃燒室16內(nèi)的流動最大的時期，因此能夠進(jìn)一步促進(jìn)噴射至燃燒室16內(nèi)的燃料的氣化。又，從該進(jìn)氣行程噴射時期至點(diǎn)火時期到來的時間較長，因此能夠確保在進(jìn)氣行程噴射時期噴射的燃料的氣化時間，同時能夠使燃料均勻地分布于燃燒室16內(nèi)。
[0037]接著，在下死點(diǎn)噴射時期，如圖7所示在進(jìn)氣行程中產(chǎn)生的滾流T隨著活塞14的下降而在上下方向上擴(kuò)大。在該正時，PCM44控制噴射器28以及燃料供給系統(tǒng)38,使燃料從噴射器28噴射時，燃料朝向滾流T的上端附近噴射。在該滾流T的上端附近，滾流T向著從進(jìn)氣道18朝向排氣道20的方向、即遠(yuǎn)離噴射器28的方向流動。因此，從噴射器28噴射的燃料朝向與滾流T的上端附近的流動方向相同的方向噴射，因此通過該燃料噴射使?jié)L流T增強(qiáng)，借助于此，能夠維持燃燒室16內(nèi)的混合氣流動的湍流直至點(diǎn)火時期到來為止，能夠?qū)崿F(xiàn)火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊母纳埔约熬鶆虻娜紵?br>[0038]此外，在壓縮行程后半期噴射時期，如圖8所示，在進(jìn)氣行程中產(chǎn)生的滾流T隨著活塞14的上升而在上下方向上被擠壓。然后，滾流T的下部沿著活塞頂面46的噴射器相反側(cè)傾斜面50朝噴射器28側(cè)向斜上方流動。尤其是，在壓縮行程后半期噴射時期的50至90[deg BTDC]的期間，從噴射器28向斜下方以輻射狀噴射的燃料噴霧的下端部分位于活塞頂面46 的噴射器相反側(cè)斜面50的延長線上，并且噴射器28的燃料的噴射方向、與活塞頂面46的噴射器相反側(cè)斜面50朝噴射器28側(cè)向斜上方延伸的方向相向。因此，PCM44控制噴射器28以及燃料供給系統(tǒng)38,在壓縮行程后半期噴射時期使燃料從噴射器28噴射時，使從噴射器28噴射的燃料朝向與滾流T的下部相向的方向噴射，該滾流T的下部沿著活塞頂面46的噴射器相反側(cè)斜面50朝噴射器28側(cè)向斜上方流動。在該情況下，從噴射器28噴射的燃料的動能被與燃料噴射方向相向地流動的滾流T的動能抵消，因此燃料不會沖出滾流T，而在滾流T的下部形成燃料較濃的區(qū)域(在圖8中以斜線表示的區(qū)域)。
[0039]通過壓縮行程后半期噴射時期的燃料噴射形成于滾流T的下部的較濃的區(qū)域隨著滾流T在燃燒室16內(nèi)流動。而且在點(diǎn)火時期到來時，如圖9所示，在火花塞32的梢端周圍形成較濃的區(qū)域。借助于此，改善火花塞32的點(diǎn)火性，同時通過火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊脑龃蟾纳颇捅鹦浴?br>[0040]如上所述，PCM44在溫態(tài)時的發(fā)動機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)位于圖4所示的第一區(qū)域內(nèi)時，將燃料噴射時期分為進(jìn)氣行程噴射時期、下死點(diǎn)噴射時期以及壓縮行程后半期噴射時期這三個時期，并且以各噴射時期的燃料噴射量的比例達(dá)到進(jìn)氣行程噴射時期:下死點(diǎn)噴射時期: 壓縮行程后半期噴射時期=5:4:1的形式，使燃料從噴射器28噴射；即，在溫態(tài)時的發(fā)動機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)位于容易發(fā)生爆震的第一區(qū)域內(nèi)時，在進(jìn)氣行程噴射時期以及下死點(diǎn)噴射時期噴射大部分的燃料，從而促進(jìn)燃料的氣化而謀求通過氣化潛熱的混合氣的冷卻，通過下死點(diǎn)噴射時期的燃料噴射增強(qiáng)滾流T而維持混合氣流動的湍流，此夕卜，通過壓縮行程后半期噴射時期的燃料噴射在點(diǎn)火時期在火花塞32周圍形成較濃區(qū)域， 從而增大火焰?zhèn)鞑ニ俣榷纳颇捅鹦?。又，通過進(jìn)氣行程噴射時期的燃料噴射以及下死點(diǎn)噴射時期的燃料噴射而使燃料均勻地分布于燃燒室16內(nèi)，從而還能實(shí)現(xiàn)排放性能的改善。
[0041]又，PCM44在溫態(tài)時的發(fā)動機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)位于圖4所示的第二區(qū)域內(nèi)時，將燃料噴射時期分為進(jìn)氣行程噴射時期以及壓縮行程后半期噴射時期這兩個時期，并且以各噴射時期的燃料噴射量的比例達(dá)到進(jìn)氣行程噴射時期:壓縮行程后半期噴射時期=9:1的形式，使燃料從噴射器28噴射；即，在溫態(tài)時的發(fā)動機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)位于對比第一區(qū)域不易發(fā)生爆震但對比第三區(qū)域或冷態(tài)時容易發(fā)生爆震的第二區(qū)域內(nèi)時，在進(jìn)氣行程噴射時期噴射大部分的燃料，從而促進(jìn)燃料的氣化而謀求通過氣化潛熱的混合氣的冷卻，同時通過壓縮行程后半期噴射時期的燃料噴射在點(diǎn)火時期在火花塞32周圍形成較濃區(qū)域，從而增大火焰?zhèn)鞑ニ俣榷纳颇捅鹦?。又，在進(jìn)氣行程噴射時期噴射大部分的燃料，從而使燃料均勻地分布于燃燒室16內(nèi)，從而還能實(shí)現(xiàn)排放性能的改善。[〇〇42]又，PCM44在發(fā)動機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)位于圖4所示的第三區(qū)域內(nèi)時，或者發(fā)動機(jī)1處于冷態(tài)時的情況下，在進(jìn)氣行程噴射時期使燃料從噴射器28—次性噴射；即，在發(fā)動機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)位于不易發(fā)生爆震的第三區(qū)域內(nèi)或者冷態(tài)時的情況下，在進(jìn)氣行程噴射時期使燃料一次性噴射，從而促進(jìn)燃料的氣化且使燃料均勻地分布于燃燒室16 內(nèi)，從而謀求排放性能的改善。
[0043]接著，說明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的進(jìn)一步的變形例；首先，在上述實(shí)施形態(tài)中說明的是在汽缸蓋6上，每個汽缸2形成有各自獨(dú)立的兩個進(jìn)氣道18以及兩個排氣道20的情況，但是也可以形成有數(shù)量與此不同的進(jìn)氣道18以及排氣道 20 〇
[0044]又，在上述實(shí)施形態(tài)中說明的是，PCM44基于水溫傳感器、曲軸角傳感器、加速器開度傳感器等輸入的檢測信號特別指定發(fā)動機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)的情況，但是也可以使用除此以外的傳感器輸入的檢測信號(例如，由檢測執(zhí)行排氣凈化的催化器的溫度的催化器溫度傳感器輸入的檢測信號)特別指定發(fā)動機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)。[〇〇45]又，在上述實(shí)施形態(tài)中說明的是，將一個循環(huán)的總?cè)剂蠂娚淞恳曰旌蠚庹w上處于比理論空燃比稀薄的稀薄狀態(tài)的形式設(shè)定的情況，但是也可以將總?cè)剂蠂娚淞吭O(shè)定為混合氣整體上處于與理論空燃比相等的狀態(tài)。
[0046]又，在上述實(shí)施形態(tài)中說明的是，在發(fā)動機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)位于圖4所示的第一區(qū)域內(nèi)或者第二區(qū)域內(nèi)時，PCM44在壓縮行程后半期噴射時期，使總?cè)剂蠂娚淞康?0%的燃料從噴射器28噴射的情況，但是也可以在壓縮行程后半期噴射時期，使總?cè)剂蠂娚淞康?0%至 20%的燃料從噴射器28噴射，從而能夠使點(diǎn)火時期的火花塞32的梢端周圍的混合氣適度變濃而可靠地增大火焰?zhèn)鞑ニ俣?，同時能夠防止離火花塞32較遠(yuǎn)的區(qū)域的混合氣(所謂端部氣體(end gas))過度稀薄而導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定。
[0047]接著，說明根據(jù)上述本發(fā)明實(shí)施形態(tài)以及本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的變形例的發(fā)動機(jī)1的燃料控制裝置的作用效果。[〇〇48]首先，PCM44在進(jìn)氣行程噴射時期使燃料從噴射器28噴射且在壓縮行程后半期噴射時期，使比進(jìn)氣行程噴射時期的燃料噴射量少量的燃料從噴射器28朝向與燃燒室16內(nèi)的滾流T相向的方向噴射，因此在壓縮行程后半期噴射時期的燃料噴射中，從噴射器28噴射的燃料的動能被與燃料的噴射方向相向地流動的滾流T的動能抵消，從而燃料不會沖出滾流 T，能夠在滾流T內(nèi)形成較濃的區(qū)域，并且使該較濃的區(qū)域隨著滾流T流動而在點(diǎn)火時期位于火花塞32的梢端周圍，從而能夠改善火花塞32的點(diǎn)火性，同時能夠通過火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊脑龃蟾纳颇捅鹦浴Ｓ?，在進(jìn)氣行程噴射時期噴射大部分的燃料，從而促進(jìn)燃料的氣化，謀求通過氣化潛熱的混合氣的冷卻，能夠進(jìn)一步改善耐爆震性。借助于此，在容易發(fā)生爆震等異常燃燒的運(yùn)行區(qū)域，能夠可靠地抑制爆震，與此相應(yīng)地能夠使點(diǎn)火時期提前并改善轉(zhuǎn)矩。 又，在進(jìn)氣行程噴射時期噴射大部分的燃料，從而能夠使燃料均勻地分布于燃燒室16內(nèi)并實(shí)現(xiàn)均勻燃燒，借助于此，還能夠改善排放性能。[〇〇49]尤其是，PCM44在設(shè)定于壓縮上死點(diǎn)前50°至90°期間內(nèi)的壓縮行程后半期噴射時期，使燃料從噴射器28噴射，因此能夠在燃料噴射方向與滾流T相向的正時可靠地噴射燃料，借助于此在滾流內(nèi)形成燃料較濃的區(qū)域，能夠使該較濃的區(qū)域隨著滾流流動并在點(diǎn)火時期可靠地位于火花塞32的梢端的周圍，并且能夠可靠地增大火焰?zhèn)鞑ニ俣取?br>[0050]又，PCM44在壓縮行程后半期噴射時期，使總?cè)剂蠂娚淞康?0%至20%的燃料從噴射器28噴射，因此當(dāng)形成于滾流T內(nèi)的較濃區(qū)域在點(diǎn)火時期流動至火花塞32梢端的周圍時，能夠使火花塞32的梢端周圍的混合氣適度變濃而可靠地增大火焰?zhèn)鞑ニ俣龋夷軌蚍乐闺x火花塞32較遠(yuǎn)的區(qū)域的混合氣過度稀薄而導(dǎo)致燃燒變得不穩(wěn)定。[〇〇511又，PCM44在設(shè)定為噴射器28的燃料的噴射方向、與活塞頂面46的噴射器相反側(cè)斜面50朝噴射器28側(cè)向斜上方延伸的方向相向的時期的壓縮行程后半期噴射時期，使燃料從噴射器28噴射，因此能夠朝向與滾流T的下部相向的方向噴射燃料，該滾流T的下部沿著活塞頂面46的噴射器相反側(cè)斜面50朝噴射器28側(cè)向斜上方流動，借助于此使燃料較濃的區(qū)域形成于滾流T內(nèi)，從而能夠使該較濃的區(qū)域隨著滾流T流動并在點(diǎn)火時期可靠地位于火花塞 32的梢端的周圍，從而能夠可靠地增大火焰?zhèn)鞑ニ俣取〇〇52]尤其是，噴射器28的燃料的噴射方向、與活塞頂面46的噴射器相反側(cè)斜面50朝噴射器28側(cè)向斜上方延伸的方向相平行，因此能夠使燃料的噴射方向與沿著活塞頂面46的噴射器相反側(cè)斜面50朝噴射器28側(cè)向斜上方流動的滾流T的流動方向可靠地相向，借助于此， 在滾流T內(nèi)形成燃料較濃的區(qū)域，并且使該較濃的區(qū)域隨著滾流T流動而在點(diǎn)火時期可靠地位于火花塞32的梢端的周圍，能夠可靠地增大火焰?zhèn)鞑ニ俣取?br>[0053]又，PCM44在溫態(tài)時的發(fā)動機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)位于第一區(qū)域或第二區(qū)域內(nèi)時，在壓縮行程后半期噴射時期使燃料從噴射器28噴射，在溫態(tài)時的發(fā)動機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)位于第一區(qū)域或第二區(qū)域外的情況下(第三區(qū)域內(nèi)的情況下)，或者冷態(tài)時，在壓縮行程后半期噴射時期不使燃料從噴射器28噴射，因此在溫態(tài)時的發(fā)動機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)位于容易發(fā)生爆震的第一區(qū)域或者第二區(qū)域內(nèi)的情況下，在壓縮行程后半期噴射時期執(zhí)行燃料噴射，在點(diǎn)火時期在火花塞32周圍形成較濃區(qū)域，從而增大火焰?zhèn)鞑ニ俣榷纳颇捅鹦裕硪环矫?，在發(fā)動機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)位于不易發(fā)生爆震的第三區(qū)域內(nèi)或者冷態(tài)時的情況下，在進(jìn)氣行程噴射時期使燃料一次性噴射，從而促進(jìn)燃料的氣化且使燃料均勻地分布于燃燒室16內(nèi)，從而能夠改善排放性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種發(fā)動機(jī)的燃料控制裝置，所述發(fā)動機(jī)的燃料控制裝置通過滾流控制直接噴射于汽缸內(nèi)的燃燒室的燃料的動作，具有:向所述燃燒室直接噴射燃料的燃料噴射閥；在所述燃燒室內(nèi)生成滾流的滾流生成部;和在設(shè)定于所述汽缸的進(jìn)氣行程中的第一噴射時期，使燃料從所述燃料噴射閥噴射，并 且，在設(shè)定于所述汽缸的壓縮行程后半期的第二噴射時期，使比所述第一噴射時期的燃料 噴射量少量的燃料，從所述燃料噴射閥朝向與所述燃燒室內(nèi)的滾流相向的方向噴射的燃料 噴射閥控制部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)的燃料控制裝置，其特征在于，所述燃料噴射閥控制部在設(shè)定于壓縮上死點(diǎn)前50°至90°期間內(nèi)的所述第二噴射時期， 使燃料從所述燃料噴射閥噴射。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)的燃料控制裝置，其特征在于，所述燃料噴射閥控制部在所述第二噴射時期，使總?cè)剂蠂娚淞康?0%至20%的燃料從所 述燃料噴射閥噴射。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)的燃料控制裝置，其特征在于，所述滾流生成部是所述發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道；所述發(fā)動機(jī)的火花塞設(shè)置于所述燃燒室的頂部的中央部；所述燃料噴射閥配置于所述燃燒室的頂部的周緣部的所述進(jìn)氣道側(cè)，并且從所述發(fā)動 機(jī)的進(jìn)氣道側(cè)朝排氣道側(cè)向斜下方噴射燃料；在所述發(fā)動機(jī)的活塞頂面形成有從該活塞頂面的、與所述燃料噴射閥隔開的一側(cè)的端 部朝所述燃料噴射閥側(cè)向斜上方延伸的斜面；所述燃料噴射閥控制部在所述第二噴射時期使燃料從所述燃料噴射閥噴射，所述第二 噴射時期設(shè)定為所述燃料噴射閥的燃料的噴射方向與所述活塞頂面的斜面朝所述燃料噴 射閥側(cè)向斜上方延伸的方向相向的時期。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動機(jī)的燃料控制裝置，其特征在于，所述燃料噴射閥的燃料的噴射方向與所述活塞頂面的斜面朝所述燃料噴射閥側(cè)向斜 上方延伸的方向相平行。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的發(fā)動機(jī)的燃料控制裝置，其特征在于，所述燃料噴射閥控制部在溫態(tài)時的所述發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)位于相對高負(fù)荷側(cè)且低旋轉(zhuǎn)側(cè)的區(qū)域內(nèi)的情況下，在所述第二噴射時期使燃料從所述燃料噴射閥噴射，在溫態(tài)時的 所述發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)位于相對高負(fù)荷側(cè)且低旋轉(zhuǎn)側(cè)的區(qū)域外的情況下，或者在冷態(tài)時， 在所述第二噴射時期不使燃料從所述燃料噴射閥噴射。
【文檔編號】F02D43/00GK106014667SQ201610171438
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】佐佐木潤三, 山口直宏, 小田裕介, 和田好隆, 本田雄哉
【申請人】馬自達(dá)汽車株式會社