專利名稱：直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)，特別是涉及一種利用噴霧引導(dǎo)方法和壁引導(dǎo)方法實(shí)施分層充氣燃燒的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在燃料被直接噴射入燃燒室的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)中，已知一種稱作噴霧引導(dǎo)方法的技術(shù)，在這種技術(shù)中，噴射器安裝在燃燒室上壁的中央?yún)^(qū)域并且將火花塞設(shè)置成其電極部分位于燃料噴射區(qū)域內(nèi)或附近，因此能通過直接點(diǎn)燃由噴射器噴射以及部份汽化的燃料形成的燃料霧實(shí)施分層充氣燃燒。
在通過該噴霧引導(dǎo)方法的分層充氣稀薄燃燒(lean combustion)中，尤其在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，燃料噴射量少并且噴射時(shí)間短，使得能夠?qū)嵤c(diǎn)火的時(shí)間周期短。因此，在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生穩(wěn)定燃燒區(qū)域窄以及燃燒的穩(wěn)定性不充分的問題。
為了在直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)中實(shí)施穩(wěn)定的分層充氣燃燒，通過形成在活塞頂面上的空腔使通過進(jìn)氣口流入的進(jìn)氣上升為翻滾氣流并且燃料向翻滾氣流朝其上升的一側(cè)噴射的技術(shù)得到發(fā)展(日本未審查專利公報(bào)No.Hei 11-210472)。
然而，在包括使用翻滾氣流的類型的壁引導(dǎo)方法中，燃燒條件(燃料噴射時(shí)刻、點(diǎn)火時(shí)刻等)取決于內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷發(fā)生很大變化。因此，如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或負(fù)荷突然地以及出乎意料地變化，由于不匹配的燃料噴射時(shí)刻、點(diǎn)火時(shí)刻等原因會(huì)發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。因此，通常為了保持穩(wěn)定燃燒，在內(nèi)燃機(jī)處于過渡期時(shí)實(shí)施普通的均勻充氣燃燒。
如上所述，盡管分層充氣燃燒具有諸如改善燃料經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)點(diǎn)，由于其取決于內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)往往不穩(wěn)定，因此分層充氣燃燒僅限于規(guī)定的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下被實(shí)施。
此外，在噴霧引導(dǎo)方法中，油霧在移動(dòng)中逐漸離開火花塞，并且通過火花塞點(diǎn)火產(chǎn)生的火焰隨著油霧在燃燒室內(nèi)擴(kuò)散。因而，燃燒進(jìn)行得相對(duì)比較慢。因此，廢氣溫度相對(duì)比較低，這導(dǎo)致設(shè)置在排氣通道上的催化轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化效率的降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明已經(jīng)被創(chuàng)造來解決上述問題。本發(fā)明的目的是提供一種根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)能夠穩(wěn)定實(shí)施分層充氣燃燒并且在分層充氣燃燒過程中能夠保持催化轉(zhuǎn)化器的最佳溫度而使催化轉(zhuǎn)化器能夠?qū)崿F(xiàn)滿意的廢氣凈化功能的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)。
為了獲得上述目的，本發(fā)明提供一種直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)包括將燃料直接噴入燃燒室的安裝到燃燒室上壁中央?yún)^(qū)域的噴射器；電極部分位于噴射器噴射的燃料在其中擴(kuò)散的燃料噴射區(qū)域內(nèi)或附近的火花塞；形成在活塞頂面上的將噴射器噴射的燃料引導(dǎo)到火花塞的電極部分附近的空腔；檢測內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置；以及控制火花塞點(diǎn)火時(shí)刻的點(diǎn)火時(shí)刻控制裝置，其中點(diǎn)火時(shí)刻控制裝置取決于由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置檢測的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)控制點(diǎn)火時(shí)刻，至少在噴射器噴射燃料期間或燃料剛噴射完后、或者在由噴射器噴射的燃料通過所述空腔引導(dǎo)到達(dá)電極部分附近時(shí)實(shí)施點(diǎn)火。
此外，本發(fā)明提供一種直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)包括將燃料直接噴入燃燒室的安裝在燃燒室上壁中央?yún)^(qū)域的噴射器；電極部分位于噴射器噴射的燃料在其中擴(kuò)散的燃料噴射區(qū)域內(nèi)或附近的火花塞；形成在活塞頂面上的將噴射器噴射的燃料引導(dǎo)到火花塞的電極部分附近的空腔；設(shè)置在與燃燒室連接的排氣通道中的轉(zhuǎn)化包含在流經(jīng)排氣通道的廢氣中的有害物質(zhì)的廢氣催化轉(zhuǎn)化器；檢測廢氣催化轉(zhuǎn)化器溫度的催化劑溫度檢測裝置；控制噴射器噴射時(shí)刻的噴射時(shí)刻控制裝置；以及控制火花塞點(diǎn)火時(shí)刻的點(diǎn)火時(shí)刻控制裝置，其中取決于通過催化劑溫度檢測裝置檢測的廢氣催化轉(zhuǎn)化器的溫度，噴射時(shí)刻控制裝置和點(diǎn)火時(shí)刻控制裝置能夠在噴射器噴射燃料期間或燃料剛噴射完后實(shí)施點(diǎn)火的運(yùn)轉(zhuǎn)模式和在由噴射器噴射的燃料通過所述空腔引導(dǎo)到達(dá)電極部分附近時(shí)實(shí)施點(diǎn)火的運(yùn)轉(zhuǎn)模式之間選擇。


本發(fā)明的特性以及其它目的和優(yōu)點(diǎn)將在下文中參照附圖被說明，所有附圖中相同的參考符號(hào)標(biāo)識(shí)相同或相似的部件，其中圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)的示意性結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是沿圖1中線A-A的剖面圖；圖3是圖1的活塞的頂視圖；圖4是燃燒室的剖面圖，顯示在根據(jù)本發(fā)明的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)中燃料噴射過程中油霧的分布；
圖5是沿圖4中線B-B的剖而圖；圖6是燃燒室的剖面圖，顯示在根據(jù)本發(fā)明的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)中燃料噴射后油霧的分布；圖7是沿圖6中線C-C的剖面圖；圖8A、8B和8C是顯示在根據(jù)本發(fā)明的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)中負(fù)荷狀態(tài)變化時(shí)噴霧引導(dǎo)方法和壁引導(dǎo)方法的穩(wěn)定燃燒區(qū)域怎樣變化的圖表；圖9A、9B和9C是顯示在噴霧引導(dǎo)方法被采用和壁引導(dǎo)方法被采用時(shí)根據(jù)本發(fā)明的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)的廢氣特性的圖表；圖10是顯示在根據(jù)本發(fā)明的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)中由ECU50實(shí)施的確定燃燒方法的控制程序的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下文將基于

本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)的示意性結(jié)構(gòu)的示意圖，圖2是沿圖1中線A-A的燃燒室的剖面圖，以及圖3是圖1的活塞的頂視圖。下文將基于圖1到圖3進(jìn)行說明。
如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)1(內(nèi)燃機(jī))的燃燒室2由形成在氣缸體3中的圓柱形氣缸4，被安裝成能夠在氣缸4中上下滑動(dòng)的活塞6的頂面以及安裝在氣缸體3上的氣缸蓋8的底面限定。
形成燃燒室2的上壁的氣缸蓋8的底面呈由交匯成鈍角的兩個(gè)斜面10a，10b組成的所謂的單斜面屋頂形。
噴射器12安裝到燃燒室2上壁的中心區(qū)域中的斜面10a上，而火花塞14安裝到另一個(gè)斜面10b上。
噴射器12被設(shè)置成不是直接向下而是略朝向火花塞14的電極部分14a噴射燃料。此外，噴射器12被設(shè)置成使由噴射器12噴射的燃料向火花塞14一側(cè)擴(kuò)散得更多。
同樣，火花塞14被設(shè)置成不是直接向下而是略朝向噴射器12產(chǎn)生放電。此外，火花塞14被設(shè)置成使電極部分14a位于由噴射器12噴射的燃料在其中擴(kuò)散的燃料噴射區(qū)域內(nèi)或附近，或換句話說，位于產(chǎn)生的油霧15內(nèi)或附近。
在斜面10a一側(cè)，兩個(gè)進(jìn)氣閥16a、16b被設(shè)置成位于噴射器12的相對(duì)兩側(cè)。在斜面10b一側(cè)，兩個(gè)排氣閥18a、18b被設(shè)置成位于火花塞14的相對(duì)兩側(cè)。
進(jìn)氣閥16a、16b和排氣閥18a、18b被設(shè)計(jì)成在形成在氣缸蓋8中的進(jìn)氣口20和排氣口22內(nèi)上下滑動(dòng)，從而使每個(gè)進(jìn)氣口20或排氣口22與燃燒室2連接和斷開。
在下面的說明中，包含噴射器12的末端和火花塞14的末端以及在燃燒室2內(nèi)延伸的平面將稱為平面P，噴射器12和進(jìn)氣閥16a，16b被設(shè)置在其上的燃燒室2的斜面10a一側(cè)將被稱為進(jìn)氣側(cè)，火花塞14和排氣閥18a，18b被設(shè)置在其上的燃燒室2的斜面10b一側(cè)將被稱為排氣側(cè)。
空腔30在形成燃燒室2的底面的活塞6的頂面上形成。
空腔30為由底面32和壁面34構(gòu)成的凹形。
具體地，空腔30的底面32總體上從進(jìn)氣側(cè)向排氣側(cè)向下傾斜。底面32包括高于它的周圍的上升部32a，該上升部32a沿平面P從靠近底面32的中心向進(jìn)氣側(cè)的壁面34延伸。因此，上升部32a被凹部32b環(huán)繞，該凹部32b從上看幾乎為U形。
如圖3所示，空腔30具有從進(jìn)氣側(cè)向排氣側(cè)逐漸逼近平面P的相對(duì)的邊緣，使得空腔的開口從進(jìn)氣側(cè)向排氣側(cè)變得更窄。
空腔30的壁面34從底面32的周邊平滑地向上傾斜。
排氣口22通過排氣歧管40連接到排氣管42(排氣通道)。廢氣催化轉(zhuǎn)化器44被設(shè)置在排氣管42中。廢氣催化轉(zhuǎn)化器44是例如能夠氧化HC和CO并減少NOx的三元催化轉(zhuǎn)化器。
催化劑溫度傳感器46(催化劑溫度檢測裝置)被附接到廢氣催化轉(zhuǎn)化器44上。催化劑溫度傳感器46被電接到ECU(電子控制單元)50(噴射時(shí)刻控制裝置，點(diǎn)火時(shí)刻控制裝置)上。
ECU50還與檢測加速器踏板壓低的APS(加速器位置傳感器)52(運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置)，檢測節(jié)氣門開度的TPS(節(jié)氣門位置傳感器)54(運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置)，檢測發(fā)動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器56(運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置)，檢測車速的車速傳感器58(運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置)以及包括噴射器12和火花塞14的各種裝置電連接并實(shí)施各種控制。
下文將說明具有上述結(jié)構(gòu)的根據(jù)本發(fā)明的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)怎樣工作。
圖4是燃燒室的剖面圖，顯示在根據(jù)本發(fā)明的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)中燃料噴射過程中油霧的分布；圖5是沿圖4中線B-B的剖而圖；圖6是同圖4相似的剖面圖，顯示在根據(jù)本發(fā)明的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)中燃料噴射后通過燃料汽化形成的空氣燃料混合物的分布；以及圖7是沿圖6中線C-C的剖面圖。下文將基于圖4到圖7進(jìn)行說明。
如圖4和5所示，當(dāng)活塞6在后壓縮沖程中時(shí)，燃料從噴射器12的末端向火花塞14一側(cè)噴射。在火花塞14的電極部分14a近旁通過并進(jìn)入活塞6的頂面中的空腔30的噴射燃料主要在排氣一側(cè)變成油霧15。在此，理想的配置是使由噴射器12的燃料噴射形成的油霧15為中空形分布，例如，中空錐形分布，當(dāng)然不僅限于此種分布。
由于空腔30的底面32從進(jìn)氣側(cè)到排氣側(cè)向下傾斜并且油霧15向火花塞14一側(cè)擴(kuò)散得更多，已經(jīng)進(jìn)入空腔30并與空腔30的底面32發(fā)生碰撞的油霧15以良好的方式被引導(dǎo)到排氣側(cè)，同時(shí)被更多地汽化。在此，已經(jīng)與底面32的上升部32a發(fā)生碰撞的油霧15被擴(kuò)散到上升部32a的兩側(cè)以及排氣側(cè)。然后，如圖6和7所示，沿著排氣側(cè)的壁面34引導(dǎo)的油霧15向上移動(dòng)，同時(shí)被進(jìn)一步汽化，并且作為空氣—燃料混合物15a脫離空腔30。
像這樣已經(jīng)從空腔30脫離的空氣—燃料混合物15a曲線上升并環(huán)繞火花塞14的電極部分14a。結(jié)果，在電極部分14a的周圍存在相對(duì)較豐富的空氣—燃料混合物。
具體地，由于在燃燒室2中具有中空形分布的油霧15被空腔30的底面32的上升部32a擴(kuò)散到兩側(cè)，向底面32的周邊移動(dòng)并曲線上升，因此在它的中心區(qū)域所形成的空氣—燃料混合物中包含的燃料數(shù)量較少。這樣，空氣—燃料混合物15a不會(huì)在電極部分14a的周圍變得過濃。
假定燃料以上述的方式被噴射器12噴射，可以設(shè)想兩種點(diǎn)火方法如圖4和5所示在燃料噴射過程中形成的油霧15被直接點(diǎn)火的所謂的噴霧引導(dǎo)方法，以及如圖6和7所示已經(jīng)從空腔30脫離并聚集在電極部分14a周圍的空氣—燃料混合物15a被點(diǎn)火的所謂壁引導(dǎo)方法。對(duì)于壁引導(dǎo)方法，空氣—燃料混合物不取決于諸如翻滾氣流的進(jìn)氣流而是基于燃料噴射力經(jīng)引導(dǎo)后環(huán)繞電極部分14a的類型最好。這是因?yàn)橛蛇M(jìn)氣形成的翻滾氣流等相對(duì)比較弱并取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)變化，因此，不足以引導(dǎo)油霧達(dá)到穩(wěn)定的分層充氣燃燒。
圖8是顯示在根據(jù)本發(fā)明的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)中負(fù)荷狀態(tài)變化時(shí)噴霧引導(dǎo)方法和壁引導(dǎo)方法的穩(wěn)定燃燒區(qū)域怎樣變化的圖表；以及圖9是顯示在噴霧引導(dǎo)方法被采用和壁引導(dǎo)方法被采用時(shí)根據(jù)本發(fā)明的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)的廢氣特性的圖表。噴霧引導(dǎo)方法和壁引導(dǎo)方法的特征將基于圖8和9說明。
圖8A、8B、8C分別顯示在低負(fù)荷、中負(fù)荷以及高負(fù)荷中噴霧引導(dǎo)方法和壁引導(dǎo)方法的穩(wěn)定燃燒區(qū)域，其中點(diǎn)火時(shí)刻由縱軸表示，噴射時(shí)刻由橫軸表示。
從這些圖可知，關(guān)于壁引導(dǎo)方法，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)穩(wěn)定燃燒區(qū)域發(fā)生變化。因此，在壁引導(dǎo)方法中，在負(fù)荷變化的過渡期必須取決于發(fā)動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷改變噴射時(shí)刻和點(diǎn)火時(shí)刻。
同時(shí)，關(guān)于噴霧引導(dǎo)方法，由于點(diǎn)火在噴射器12的燃料噴射期間或燃料噴射后立即實(shí)施，不管負(fù)荷怎樣變化，穩(wěn)定燃燒區(qū)域保持相對(duì)恒定。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠以恒定的燃料噴射時(shí)刻和點(diǎn)火時(shí)刻運(yùn)轉(zhuǎn)，而不取決于發(fā)動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷。
因此，噴霧引導(dǎo)方法具有在過渡期燃燒穩(wěn)定的特征。
圖9A，9B和9C分別顯示HC排出量，NOx排出量和CO排出量，其中各個(gè)排出量由縱軸表示，噴射時(shí)刻由橫軸表示。
從這些圖可以看出，壁引導(dǎo)方法與噴射引導(dǎo)方法比較具有產(chǎn)生較多HC排放，較多CO排放和較少NOx排放的特征。
圖10是顯示在根據(jù)本發(fā)明的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)中ECU50實(shí)施的確定燃燒方法的控制程序的流程圖。下文將基于該流程圖進(jìn)行說明。
首先，在步驟S1中，讀取各種檢測數(shù)據(jù)，包括來自發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器56的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N、來自APS52的加速器壓低Acc、來自TPS54的節(jié)氣門開度θ、來自車速傳感器58的車速V、來自催化劑溫度傳感器46的催化劑溫度T。
然后在步驟S2中，基于從節(jié)氣門開度θ計(jì)算的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷L確定發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是否滿足分層充氣燃燒的條件。具體地，確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N是否小于預(yù)先確定的分層充氣燃燒的最大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N1和是否大于預(yù)先確定的分層充氣燃燒的最小發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N2(N2＜N＜N1)，以及確定發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷L是否小于預(yù)先確定的分層充氣燃燒的最大負(fù)荷L1和是否大于預(yù)先確定的分層充氣燃燒的最小負(fù)荷L2(L2＜L＜L1)。如果在步驟S2中確定的結(jié)果為否(No)，采用步驟S20來實(shí)施均勻充氣燃燒且程序的實(shí)施在此結(jié)束。如果在步驟S2中確定的結(jié)果為是(Yes)，采用步驟S3。
在步驟S3中通過分別確定單位時(shí)間發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化|ΔN|、單位時(shí)間車速的變化|ΔV|，單位時(shí)間節(jié)氣門開度的變化|Δθ|是否小于預(yù)先為它們確定的規(guī)定值來確定發(fā)動(dòng)機(jī)1是否穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。如果在步驟S3中確定的結(jié)果為否(No)，即，發(fā)動(dòng)機(jī)1處于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N，車速V和節(jié)氣門開度θ單位時(shí)間中的任何一項(xiàng)的變化為規(guī)定值或大于規(guī)定值的過渡運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，采用步驟S10來通過噴霧引導(dǎo)方法實(shí)施燃燒并且程序的實(shí)施在此結(jié)束。這時(shí)，即使發(fā)動(dòng)機(jī)1處于過渡運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，分層充氣燃燒也能夠被穩(wěn)定實(shí)施。
同時(shí)，如果在步驟S3中確定的結(jié)果為是(Yes)，即，發(fā)動(dòng)機(jī)1處于穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，采用步驟S4。
在步驟S4中，確定催化劑溫度T是否低于預(yù)先確定的最大規(guī)定溫度T1(第二規(guī)定溫度)。如果在步驟S4中確定的結(jié)果為否(No)，也就是說催化劑的溫度T高，即等于或高于最高規(guī)定溫度T1，采用步驟S10通過噴霧引導(dǎo)方法來實(shí)施燃燒。像這樣，在催化劑溫度高時(shí)通過采用噴霧引導(dǎo)方法實(shí)施燃燒，HC排放量和CO排放量能夠被減少，使催化劑溫度的升高，以及由于氧化產(chǎn)生的催化劑變質(zhì)以及催化劑毒化能夠被抑制。
同時(shí)，如果在步驟S4中的確定結(jié)果為是(Yes)，采取步驟S5。在步驟S5中，確定催化劑溫度T是否高于預(yù)先確定的最小規(guī)定溫度T2(第一規(guī)定溫度)。如果在步驟S5中確定的結(jié)果為否(No)，也就是說催化劑的溫度T低，即等于或低于最小規(guī)定溫度T2，采用步驟S8通過壁引導(dǎo)方法來實(shí)施燃燒并且程序的實(shí)施在此結(jié)束。像這樣，在催化劑溫度低時(shí)通過采用壁引導(dǎo)方法實(shí)施燃燒，HC排放量和CO排放量能夠增加，使催化氧化反應(yīng)能夠被促進(jìn)，并且在氧化反應(yīng)中產(chǎn)生的熱能夠?qū)е麓呋瘎┑臏囟壬?，從而激發(fā)廢氣凈化功能。
同時(shí)，如果在步驟S5中的確定結(jié)果為是(Yes)，采取步驟S6。
在步驟S6中，確定在上述步驟S3中識(shí)別穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的條件被滿足后預(yù)先確定的規(guī)定時(shí)間(例如2秒)是否已經(jīng)過去。如果在步驟S6中確定的結(jié)果為否(No)，再次采用步驟S1。如果在步驟S6中確定的結(jié)果為是(Yes)，即在發(fā)動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)后一段時(shí)間已經(jīng)過去，采用步驟S7。
在步驟S7中，基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷L確定發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是否滿足壁引導(dǎo)方法的條件。具體地，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N是否小于預(yù)先確定的分層充氣燃燒的最大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N3以及是否大于預(yù)先確定的分層充氣燃燒的最小發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N4(N4＜N＜N3)，并且確定發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷L是否小于預(yù)先確定的分層充氣燃燒的最大發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷L3以及是否大于預(yù)先確定的分層充氣燃燒的最小發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷L4(L4＜L＜L3)。如果在步驟S7中確定的結(jié)果為是(Yes)，采用步驟S8通過壁引導(dǎo)方法實(shí)施燃燒并且程序的實(shí)施在此結(jié)束。同時(shí)，如果在步驟S7中確定的結(jié)果為否(No)，采用步驟S10通過噴霧引導(dǎo)方法實(shí)施燃燒并且程序的實(shí)施在此結(jié)束。。
如上所述，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)滿足分層充氣燃燒的條件以及發(fā)動(dòng)機(jī)1處于過渡運(yùn)轉(zhuǎn)期時(shí)，通過噴霧引導(dǎo)方法實(shí)施燃燒，能夠達(dá)到不易受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷L變化影響的穩(wěn)定燃燒。
此外，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1處于穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，取決于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N和負(fù)荷L，通過選擇燃料經(jīng)濟(jì)性等中更好的一種，實(shí)施在噴霧引導(dǎo)方法和壁引導(dǎo)方法之間的轉(zhuǎn)換。取決于催化劑溫度T實(shí)施在噴霧引導(dǎo)方法和壁引導(dǎo)方法之間的轉(zhuǎn)換，使廢氣催化轉(zhuǎn)化器44總是處于最佳溫度，使廢氣催化轉(zhuǎn)化器能夠滿意地實(shí)施廢氣凈化的功能。結(jié)果，廢氣中包含的有害物質(zhì)能夠充分地被減少。
此外，即使通過噴霧引導(dǎo)方法的點(diǎn)火失敗或通過噴霧引導(dǎo)方法點(diǎn)火后火焰偶然停止蔓延，通過壁引導(dǎo)方法繼續(xù)實(shí)施點(diǎn)火燃燒最終也能夠完成。
具體地，在根據(jù)本發(fā)明的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)中，壁引導(dǎo)方法能夠僅通過與噴霧引導(dǎo)方法相比延遲點(diǎn)火時(shí)刻而被實(shí)施。因此，例如，通過設(shè)置熄火檢測裝置，就能夠容易地配置成即使通過噴霧引導(dǎo)方法點(diǎn)火失敗，熄火也被檢測到并且很快在其后通過壁引導(dǎo)方法完成點(diǎn)火。
也能夠配置成實(shí)施所謂的兩次點(diǎn)火，無論在什么時(shí)候通過噴霧引導(dǎo)方法進(jìn)行燃燒，通過噴霧引導(dǎo)方法的點(diǎn)火后都跟隨通過壁引導(dǎo)方法的點(diǎn)火。
通過這樣的方式，穩(wěn)定燃燒區(qū)域能夠被擴(kuò)大，使得分層充氣燃燒的穩(wěn)定性能夠被進(jìn)一步改善。
上文是對(duì)于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)的說明。然而，本發(fā)明不限于上面說明的實(shí)施例。
例如，在上面的實(shí)施例中，被采用的燃燒方法基于發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和催化劑溫度而確定。然而，可以只基于這些因素中的一個(gè)因素來確定，或另外的因素也可以被考慮來確定被采用的燃燒方法。
此外，在上例實(shí)施例中，APS52，TPS54，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器56和車速傳感器58被用作運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置。然而，運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置不限于這些裝置。發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)可以通過使用其它裝置從其它因素被檢測。
此外，在上述實(shí)施例中，廢氣催化轉(zhuǎn)化器44為三元催化轉(zhuǎn)化器。然而，廢氣催化轉(zhuǎn)化器不限于此而可以是其它的類型。
本發(fā)明在本文中被如此說明，但很明顯本發(fā)明還可以有許多方式的變化。這些變化不認(rèn)為是背離了本發(fā)明的精神和范圍，并且，所有對(duì)于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員很明顯的所有這樣的修改都將被包括在附后的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，該內(nèi)燃機(jī)包括安裝在燃燒室上壁中央?yún)^(qū)域的將燃料直接噴射入燃燒室的噴射器；具有電極部分的火花塞，電極部分位于燃料噴射區(qū)域內(nèi)或附近，噴射器噴射的燃料在該燃料噴射區(qū)域內(nèi)擴(kuò)散；形成在活塞頂面上的將噴射器噴射的燃油引導(dǎo)到火花塞的電極部分附近的空腔；檢測內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置；和控制火花塞點(diǎn)火時(shí)刻的點(diǎn)火時(shí)刻控制裝置；其中點(diǎn)火時(shí)刻控制裝置根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置檢測的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)控制點(diǎn)火時(shí)刻，使得至少在噴油器噴射燃油期間或燃油剛噴射完后、或者噴油器噴射的燃油通過空腔的引導(dǎo)到達(dá)電極部分附近時(shí)實(shí)施點(diǎn)火。
2.如權(quán)利要求1所述的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，點(diǎn)火時(shí)刻控制裝置控制點(diǎn)火時(shí)刻，使得當(dāng)過渡運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)被運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測裝置檢測到時(shí)，在噴射器噴射燃料期間或燃料剛噴射完后通過火花塞實(shí)施點(diǎn)火。
3.如權(quán)利要求1所述的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，該內(nèi)燃機(jī)還包括檢測燃燒室內(nèi)發(fā)生的熄火的熄火檢測裝置，其中點(diǎn)火時(shí)刻控制裝置控制點(diǎn)火時(shí)刻，使得噴射器噴射燃料期間或燃料剛噴射完后實(shí)施點(diǎn)火，并且如果在點(diǎn)火時(shí)熄火檢測裝置檢測到熄火，也在由更多汽化后的燃料形成的空氣-燃料混合物通過空腔引導(dǎo)到達(dá)電極部分附近時(shí)實(shí)施點(diǎn)火。
4.如權(quán)利要求1所述的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，其中點(diǎn)火時(shí)刻控制裝置控制點(diǎn)火時(shí)刻，使得無論在噴射器噴射燃料期間還是燃料剛噴射完后的什么時(shí)候?qū)嵤c(diǎn)火，也在由噴射器噴射并且被更多汽化的燃料形成的空氣-燃料混合物通過空腔引導(dǎo)到達(dá)電極部分附近時(shí)實(shí)施點(diǎn)火。
5.一種直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，該內(nèi)燃機(jī)包括安裝在燃燒室上壁中央?yún)^(qū)域的將燃油直接噴射入燃燒室的噴油器；具有電極部分的火花塞，電極部分位于燃料噴射區(qū)域內(nèi)或附近，噴射器噴射的燃料在該燃料噴射區(qū)域內(nèi)擴(kuò)散；形成在活塞頂面上的將噴油器噴射的燃油引導(dǎo)到火花塞的電極部分附近的空腔；設(shè)置在與燃燒室連接的排氣通道上的廢氣催化轉(zhuǎn)化器，其用于轉(zhuǎn)化包含在流經(jīng)排氣通道的廢氣中的有害物質(zhì)；檢測廢氣催化轉(zhuǎn)化器溫度的催化劑溫度檢測裝置；控制噴油器噴射時(shí)刻的噴射時(shí)刻控制裝置；和控制火花塞點(diǎn)火時(shí)刻的點(diǎn)火時(shí)刻控制裝置；其中，根據(jù)催化劑溫度檢測裝置檢測的廢氣催化轉(zhuǎn)化器的溫度，噴射時(shí)刻控制裝置和點(diǎn)火時(shí)刻控制裝置能夠在噴油器噴射燃油期間或燃油剛噴射完后實(shí)施點(diǎn)火的運(yùn)轉(zhuǎn)模式和在噴油器噴射的燃油通過空腔引導(dǎo)到達(dá)電極部分附近時(shí)實(shí)施點(diǎn)火的運(yùn)轉(zhuǎn)模式之間選擇。
6.如權(quán)利要求5所述的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，當(dāng)通過催化劑溫度檢測裝置檢測的廢氣催化轉(zhuǎn)化器的溫度等于或低于第一規(guī)定溫度時(shí)，噴射時(shí)刻控制裝置和點(diǎn)火時(shí)刻控制裝置選擇當(dāng)噴射器噴射的燃料通過空腔引導(dǎo)到達(dá)電極部分附近時(shí)實(shí)施點(diǎn)火的運(yùn)轉(zhuǎn)模式。
7.如權(quán)利要求5所述的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，當(dāng)通過催化劑溫度檢測裝置檢測的廢氣催化轉(zhuǎn)化器的溫度等于或高于比第一規(guī)定溫度高的第二規(guī)定溫度時(shí)，噴射時(shí)刻控制裝置和點(diǎn)火時(shí)刻控制裝置選擇在噴射器噴射燃料期間或燃料剛噴射完后實(shí)施點(diǎn)火的運(yùn)轉(zhuǎn)模式。
8.如權(quán)利要求5所述的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，該內(nèi)燃機(jī)還包括檢測燃燒室內(nèi)發(fā)生的熄火的熄火檢測裝置，其中，點(diǎn)火時(shí)刻控制裝置控制點(diǎn)火時(shí)刻，使得在噴射器噴射燃料期間或燃料剛噴射完后實(shí)施點(diǎn)火，并且如果在點(diǎn)火時(shí)熄火檢測裝置檢測到熄火，也在由更多汽化的燃料形成的空氣-燃料混合物通過空腔引導(dǎo)到達(dá)電極部分附近時(shí)實(shí)施點(diǎn)火。
9.如權(quán)利要求5所述的直噴式火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，點(diǎn)火時(shí)刻控制裝置控制點(diǎn)火時(shí)刻，使得無論在噴射器噴射燃料期間還是燃料剛噴射完后實(shí)施點(diǎn)火，在由噴射器噴射并且由更多汽化的燃料形成的空氣-燃料混合物通過空腔引導(dǎo)到達(dá)電極部分附近時(shí)實(shí)施點(diǎn)火。
全文摘要
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于過渡運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過噴霧引導(dǎo)方法實(shí)施燃燒。此外，當(dāng)催化劑溫度T高時(shí)，即，等于或高于規(guī)定的最大溫度T1時(shí)，實(shí)施通過噴霧引導(dǎo)方法的分層充氣燃燒，當(dāng)催化劑溫度T低時(shí)，即，等于或小于規(guī)定的最小溫度T2時(shí)，實(shí)施通過壁引導(dǎo)方法的分層充氣燃燒。
文檔編號(hào)F02D43/00GK1814996SQ20061000433
公開日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2006年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月3日
發(fā)明者田中大 申請(qǐng)人:三菱自動(dòng)車工業(yè)株式會(huì)社