專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為代表的壓縮自點(diǎn)火式的內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置。
背景技術(shù)：
在作為汽車用發(fā)動(dòng)機(jī)等而使用的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，通過根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、加速器操作量、冷卻水溫度、進(jìn)氣溫度等，調(diào)節(jié)來自燃料噴射閥(下面，有時(shí)也稱為噴射器)的燃料噴射時(shí)刻及燃料噴射量，從而對(duì)燃燒室內(nèi)(氣缸內(nèi))的燃燒方式進(jìn)行控制。如下述的專利文獻(xiàn)I中所公開的那樣，上述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒主要由預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒構(gòu)成。當(dāng)開始實(shí)施從噴射器向燃燒室內(nèi)的燃料噴射時(shí)，首先，通過燃料的蒸發(fā)擴(kuò)散而生成可燃混合氣體(發(fā)火延遲期間)。接下來，該可燃混合氣體在燃燒室的幾個(gè)位置幾乎同時(shí)自燃，且急速地進(jìn)行燃燒(預(yù)混燃燒)。而且，繼續(xù)實(shí)施向燃燒室內(nèi)的燃料噴射，從而持 續(xù)地進(jìn)行燃燒(擴(kuò)散燃燒)。此后，因?yàn)樵谌剂蠂娚浣Y(jié)束之后仍存在未燃燒燃料，所以短時(shí)間之內(nèi)熱釋放將會(huì)持續(xù)(后燃期間)。另外，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，重要的是同時(shí)滿足以下的各要求，S卩，通過同時(shí)抑制NOx的產(chǎn)生量及煙的產(chǎn)生量而實(shí)現(xiàn)廢氣排放的改善、燃燒行程時(shí)的燃燒噪音的降低、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的充分的確保。作為對(duì)NOx的產(chǎn)生量進(jìn)行抑制的裝置，已知一種使廢氣的一部分回流到進(jìn)氣通道中的廢氣回流(EGR :Exhaust Gas Recirculation)裝置(例如,參照下述的專利文獻(xiàn)2)。在這種EGR裝置中，通過朝向氣缸內(nèi)而使廢氣回流以降低氣缸內(nèi)(燃燒室內(nèi))的氧濃度,從而促進(jìn)發(fā)火延遲并增大預(yù)混燃燒的比例，由此，抑制了 NOx的生成并實(shí)現(xiàn)了排氣的改善。此外，具有如下的燃料噴射方法，S卩，通過對(duì)朝向燃燒室內(nèi)的燃料噴射進(jìn)行分割(例如，二分割)，并將利用在先的第一噴射而實(shí)施的燃燒設(shè)定為預(yù)混燃燒，從而消除燃燒場中的氧不足。在這種燃料噴射方法中，只要使在后的第二噴射的噴射正時(shí)接近于在先的第一噴射，并且最大限度地活用噴霧干涉冷卻，則能夠抑制NOx產(chǎn)生量及煙的產(chǎn)生量，并且能夠抑制耗油率(燃料消耗率)的惡化。另外，噴霧干涉冷卻是指，在先被噴射的燃料的噴霧通過后續(xù)被噴射的燃料的吸熱反應(yīng)而被冷卻的現(xiàn)象。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2004-156519號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開2004-003415號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題雖然根據(jù)上述的活用了噴霧干涉冷卻的燃燒(預(yù)混燃燒主體的燃燒)，能夠?qū)崿F(xiàn)NOx產(chǎn)生量的抑制、煙的產(chǎn)生量的抑制、耗油率惡化的抑制，但是因?yàn)槭浅跏嫉陌l(fā)火延遲影響燃燒整體的燃燒(穩(wěn)健性較低的燃燒)，所以在缸內(nèi)壓力因過渡工況時(shí)的增壓裝置所引起的增壓延遲而降低、或者缸內(nèi)的氧濃度因EGR量的減量動(dòng)作的延遲等而降低，從而預(yù)混燃燒的發(fā)火延遲變得較大的情況下，燃燒重心將較大程度地滯后，從而有可能出現(xiàn)HC (碳化氫)急劇增加、或者發(fā)生失火的情況。此外，即使在使用了低十六烷值的燃料的情況下，也會(huì)由于預(yù)混燃燒的發(fā)火延遲變得較大，從而產(chǎn)生同樣的問題。本發(fā)明是在考慮了這種實(shí)際情況的基礎(chǔ)上而完成的，其目的在于，應(yīng)用如下的內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置，所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置即使在內(nèi)燃機(jī)的過渡工況時(shí)或低十六烷值的燃燒使用時(shí)，也能夠?qū)崿F(xiàn)排放的減少及燃燒穩(wěn)定性的確保。用于解決課題的方法(課題的解決原理)為了實(shí)現(xiàn)上述的目的而采取的本發(fā)明的解決原理，其特征在于，為了能夠利用預(yù)混燃燒及擴(kuò)散燃燒的各自的優(yōu)點(diǎn)作為燃燒室內(nèi)的燃燒方式，通過將這些預(yù)混燃燒的重心和 擴(kuò)散燃燒的重心錯(cuò)開，來使這些預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒分離，從而實(shí)現(xiàn)廢氣排放的改善及燃燒的穩(wěn)定性。另外，上述燃燒重心是指，在被噴射至燃燒室內(nèi)的燃料(例如，在預(yù)混燃燒用的燃料噴射中被噴射的燃料、在擴(kuò)散燃燒用的燃料噴射中被噴射的燃料)在燃燒室內(nèi)進(jìn)行燃燒時(shí)，在將該全部的燃料的燃燒完成的完全燃燒狀態(tài)設(shè)定為燃燒程度“ 100%”的情況下，燃燒程度達(dá)到了 “50%”的時(shí)間點(diǎn)。換言之，是指燃燒室內(nèi)的熱釋放量的積累相對(duì)于被噴射的燃料的全部量燃燒后的熱釋放量而達(dá)到了 “50%”的時(shí)間點(diǎn)。(解決方法)本發(fā)明以從燃料噴射閥被噴射至燃燒室內(nèi)的燃料通過“預(yù)混燃燒”及在該“預(yù)混燃燒”之后開始的“擴(kuò)散燃燒”從而在燃燒室內(nèi)燃燒的、壓縮自點(diǎn)火式的內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置為前提，其技術(shù)特征在于，在這種內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置中，具備噴射控制單元，所述噴射控制單元對(duì)所述燃料噴射閥的燃料噴射方式(燃料噴射模式)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使所述燃燒室內(nèi)的燃燒方式成為，預(yù)混燃燒的燃燒重心和擴(kuò)散燃燒的燃燒重心被分離、且這兩個(gè)燃燒重心之間的熱釋放率的最小值小于預(yù)定值的燃燒方式。通過以上述方式使預(yù)混燃燒的燃燒重心和擴(kuò)散燃燒的燃燒重心之間的熱釋放率的最小值(熱釋放率波形的最小峰值)小于預(yù)定值(具體而言為10[J/° CA])，并且對(duì)預(yù)混燃燒與擴(kuò)散燃燒之間的重疊熱釋放率進(jìn)行限制，從而能夠?qū)㈩A(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒分離。并且，通過以上述方式采用將預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒分離了的分離燃燒，從而能夠在通過預(yù)混燃燒而對(duì)煙產(chǎn)生量及NOx產(chǎn)生量的雙方進(jìn)行抑制的同時(shí)，通過相對(duì)于該預(yù)混燃燒而分離了的擴(kuò)散燃燒而確保燃燒的穩(wěn)定性。而且，由于通過將預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒分離，從而使在先的預(yù)混燃燒的發(fā)火延遲不影響在后的擴(kuò)散燃燒，因此即使在內(nèi)燃機(jī)的過渡工況時(shí)或低十六烷值燃料的使用時(shí)等預(yù)混燃燒的發(fā)火延遲變得較大，也能夠確保燃燒的穩(wěn)定性。另外，在本發(fā)明中，通過將由燃料噴射閥實(shí)施的燃料噴射方式設(shè)定為，能夠個(gè)別地執(zhí)行第一噴射和第二噴射的方式，從而實(shí)現(xiàn)將預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒分離了的燃燒方式，其中，所述第一噴射用于主要使“預(yù)混燃燒”實(shí)施，所述第二噴射用于主要使“擴(kuò)散燃燒”實(shí)施。此外，在本發(fā)明中，當(dāng)預(yù)混燃燒的燃燒重心和擴(kuò)散燃燒的燃燒重心被過度分離時(shí)，將存在燃燒室內(nèi)無法通過由第一噴射實(shí)施的預(yù)混燃燒而被充分預(yù)熱的傾向，從而有可能會(huì)出現(xiàn)由第二噴射實(shí)施的擴(kuò)散燃燒的發(fā)火延遲，因此，考慮到這一點(diǎn)，從而預(yù)先對(duì)預(yù)混燃燒的燃燒重心與擴(kuò)散燃燒的燃燒重心之間的間隔的上限進(jìn)行限制，以使擴(kuò)散燃燒的點(diǎn)火正時(shí)成為合適的正時(shí)。接下來，對(duì)本發(fā)明的具體的示例進(jìn)行說明。首先，在本發(fā)明中，可以通過使擴(kuò)散燃燒滯后來抑制NOx產(chǎn)生量。具體而言，例如，可以根據(jù)對(duì)內(nèi)燃機(jī)要求的要求NOx量，使擴(kuò)散燃燒用的第二噴射的噴射正時(shí)相對(duì)于活塞壓縮上止點(diǎn)(TDC)而滯后以使擴(kuò)散燃燒滯后，從而將NOx量限制在所要求的值。此時(shí)，配合第二噴射的噴射正時(shí)的滯后(擴(kuò)散燃燒的滯后)，對(duì)預(yù)混燃燒用的第一噴射的噴射正時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使該滯后擴(kuò)散燃燒的燃燒重心與預(yù)混燃燒的燃燒重心之間的熱釋放率的最小值小于預(yù)定值(例如，10[J/° CA])。雖然如上所述在抑制NOx產(chǎn)生量時(shí)，只需使擴(kuò)散燃燒用的第二噴射的噴射正時(shí)滯后即可,但是越使擴(kuò)散燃燒用的第二噴射的噴射正時(shí)滯后，燃燒空間就越擴(kuò)大從而 氧濃度越降低，因此將存在產(chǎn)生煙的傾向。即，噴射到缸內(nèi)的燃料的液滴的飛行距離與缸內(nèi)的氧濃度及燃料噴射量相關(guān)，即使燃料噴射量相同，但缸內(nèi)的氧濃度越低，則缸內(nèi)的燃料液滴的飛行距離就越長。并且，當(dāng)缸內(nèi)的燃料液滴的飛行距離變長時(shí)，噴霧干涉冷卻效果將變大從而擴(kuò)散燃燒中的預(yù)混燃燒成分的比例會(huì)增加，因此將存在產(chǎn)生煙的傾向。為了抑制這種現(xiàn)象，需要減少擴(kuò)散燃燒用噴射的燃料噴射量。考慮到這一點(diǎn)，在本發(fā)明中，通過根據(jù)第二噴射的噴射正時(shí)(擴(kuò)散燃燒的滯后)而對(duì)該第二噴射的燃料噴射量進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而抑制煙的產(chǎn)生。具體而言，當(dāng)根據(jù)要求NOx量而使第二噴射的噴射正時(shí)滯后從而使擴(kuò)散燃燒滯后時(shí)，將能夠在該滯后擴(kuò)散燃燒中燃燒的燃料量(在滯后擴(kuò)散燃燒中，不產(chǎn)生煙的上限燃料量)設(shè)定為第二噴射的燃料噴射量。由于以上述方式對(duì)第二噴射的燃料噴射量的上限進(jìn)行限制，從而不會(huì)過量地噴射擴(kuò)散燃燒用的燃料，因此能夠抑制擴(kuò)散燃燒中的煙的產(chǎn)生。并且，根據(jù)該第二噴射的燃料噴射量和總?cè)剂蠂娚淞?為了獲得要求總轉(zhuǎn)矩而需要的總?cè)剂蠂娚淞?，來決定預(yù)混燃燒用的第一噴射的燃料噴射量(第一噴射的燃料噴射量=[總?cè)剂蠂娚淞?第二噴射的燃料噴射量])。此時(shí)，由于當(dāng)?shù)谝粐娚涞娜剂蠂娚淞窟^度增多時(shí)燃燒噪音會(huì)增大，因此考慮到這一點(diǎn)(燃燒噪音的增大)而對(duì)第一噴射的燃料噴射量的上限進(jìn)行限制。在這種情況下，當(dāng)?shù)谝粐娚涞娜剂蠂娚淞慷嘤谏舷蘖繒r(shí)，對(duì)于該過量燃料量部分，通過在擴(kuò)散燃燒用的第二噴射之后進(jìn)行噴射(后噴射)來確保產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。在本發(fā)明中，(al)在為了將由第一噴射實(shí)施的預(yù)混燃燒的燃燒重心和由第二噴射實(shí)施的預(yù)混燃燒的燃燒重心分離，且使這兩個(gè)燃燒重心之間的熱釋放率的最小值小于預(yù)定值(例如，10[J/° CA])，而需要使第一噴射的噴射正時(shí)相對(duì)于TDC (活塞壓縮上止點(diǎn))較大程度地提前的情況下，或者(a2 )在為了提高由第一噴射實(shí)施的預(yù)混燃燒的預(yù)混燃燒程度，而使第一噴射相對(duì)于TDC提前的情況下，由于當(dāng)將該第一噴射的噴射正時(shí)過度提前時(shí)，未燃燒HC (碳化氫)將增加，因此為了抑制這種現(xiàn)象而需要通過保護(hù)值來對(duì)第一噴射的提前量進(jìn)行限制。該提前保護(hù)值以考慮到未燃燒HC (碳化氫)的產(chǎn)生量的方式而進(jìn)行設(shè)定。此時(shí)，相對(duì)于第一噴射的噴射正時(shí)的提前量的提前保護(hù)值，可以以根據(jù)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù))而可變的方式進(jìn)行設(shè)定。另外，在將第一噴射的噴射正時(shí)限制在提前保護(hù)值的情況下，當(dāng)需要對(duì)該第一噴射的燃料噴射量進(jìn)行減量補(bǔ)正時(shí)，對(duì)于該第一噴射的減量補(bǔ)正部分(過量燃料量部分)，通過利用第二噴射后的后噴射進(jìn)行噴射，從而確保產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。此外，對(duì)于第一噴射，也可以設(shè)定為將噴射分割成多次的分割噴射。當(dāng)以這種方式將第一噴射設(shè)定為分割噴射時(shí)，能夠?qū)σ蜻^擴(kuò)散而產(chǎn)生的未燃燒HC進(jìn)行抑制。作為本發(fā)明的其他的解決方法，在從燃料噴射閥被噴射至燃燒室內(nèi)的燃料通過“預(yù)混燃燒”及在該“預(yù)混燃燒”之后開始的“擴(kuò)散燃燒”從而在燃燒室內(nèi)燃燒的、壓縮自點(diǎn)火式的內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置中，將由燃料噴射閥實(shí)施的燃料噴射方式設(shè)定為，能夠個(gè)別地執(zhí)行第一噴射和第二噴射的方式，其中，所述第一噴射主要用于使“預(yù)混燃燒”實(shí)施，所述 第二噴射主要用于使“擴(kuò)散燃燒”實(shí)施。并且，可以舉如下結(jié)構(gòu)，即，將所述第一噴射的噴射結(jié)束正時(shí)與所述第二噴射的噴射開始正時(shí)之間的間隔調(diào)整為，所述第一噴射的噴射期間和由該第一噴射實(shí)施的燃燒的發(fā)火延遲期間的總計(jì)期間以上的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中，也能夠?qū)⑷紵覂?nèi)的燃燒方式設(shè)定為，將預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒分離的分離燃燒。即，由于在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，向燃燒室內(nèi)的燃料的噴射期間與通過該燃料噴射產(chǎn)生的“燃燒”的燃燒期間成正比，因此通過在第一噴射的噴射結(jié)束正時(shí)與第二噴射的噴射開始正時(shí)之間空出間隔，從而能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)混燃燒的發(fā)火延遲不影響擴(kuò)散燃燒的分離燃燒，其中，所述間隔對(duì)應(yīng)于，第一噴射的噴射期間(燃燒期間)加上該通過第一噴射而實(shí)施的燃燒的發(fā)火延遲期間的時(shí)間。并且，通過以這種方式實(shí)現(xiàn)將由第一噴射實(shí)施的預(yù)混燃燒和由第二噴射實(shí)施的燃燒分離了的分離燃燒，從而能夠在通過預(yù)混燃燒來抑制煙的產(chǎn)生量及NOx產(chǎn)生量的雙方的同時(shí)，通過相對(duì)于該預(yù)混燃燒而分離了的擴(kuò)散燃燒來確保燃燒的穩(wěn)定性。而且，由于通過將預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒分離，且如上所述使在先的預(yù)混燃燒的發(fā)火延遲不影響在后的擴(kuò)散燃燒，因此即使在內(nèi)燃機(jī)的過渡工況時(shí)或低十六烷值燃料的使用時(shí)等預(yù)混燃燒的發(fā)火延遲增大，也能夠確保燃燒的穩(wěn)定性。在此，在本發(fā)明中，第一噴射與第二噴射之間的間隔可以為第一噴射的噴射期間與由第一噴射實(shí)施的燃燒的發(fā)火延遲期間的總計(jì)期間，也可以與該總計(jì)期間相比將上述間隔設(shè)定得更長。但是，在將第一噴射與第二噴射之間的間隔設(shè)定為與上述總計(jì)期間相比更長的情況下，由于當(dāng)該間隔過長而使預(yù)混燃燒的燃燒重心和擴(kuò)散燃燒的燃燒重心被過度分離時(shí)，將存在燃燒室內(nèi)無法通過由第一噴射實(shí)施的預(yù)混燃燒而被充分預(yù)熱的傾向，從而有可能會(huì)出現(xiàn)由第二噴射實(shí)施的擴(kuò)散燃燒的發(fā)火延遲，因此，考慮到這一點(diǎn)，從而預(yù)先對(duì)上述第一噴射與第二噴射之間的間隔的上限值進(jìn)行限制，以使擴(kuò)散燃燒的點(diǎn)火正時(shí)成為合適的正時(shí)。接下來，對(duì)本發(fā)明的具體示例進(jìn)行說明。在本發(fā)明中也可以設(shè)定為，通過使擴(kuò)散燃燒滯后而對(duì)NOx產(chǎn)生量進(jìn)行抑制。具體而言，例如，可以根據(jù)對(duì)內(nèi)燃機(jī)要求的要求NOx量，而使擴(kuò)散燃燒用的第二噴射的噴射正時(shí)相對(duì)于活塞壓縮上止點(diǎn)(TDC)而滯后以使擴(kuò)散燃燒滯后，從而將NOx量限制在所要求的值。此時(shí)，配合第二噴射的噴射正時(shí)滯后，來對(duì)預(yù)混燃燒用的第一噴射的噴射正時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使得使該噴射正時(shí)滯后了的第二噴射與第一噴射之間的間隔成為上述總計(jì)期間以上。在此，雖然如上所述在抑制NOx產(chǎn)生量時(shí)，只需使擴(kuò)散燃燒用的第二噴射的噴射正時(shí)滯后即可，但是由于越使擴(kuò)散燃燒用的第二噴射的噴射正時(shí)滯后，則燃燒空間就越擴(kuò)大從而氧濃度越降低，因此將存在產(chǎn)生煙的傾向。為了抑制這種情況，需要減少擴(kuò)散燃燒用噴射的燃料噴射量。因此，在本發(fā)明中，也可以通過根據(jù)該第二噴射的噴射正時(shí)(擴(kuò)散燃燒的滯后)而對(duì)該第二噴射的燃料噴射量進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而抑制煙的產(chǎn)生。具體而言，當(dāng)根據(jù)要求NOx量而使第二噴射的噴射正時(shí)滯后從而使擴(kuò)散燃燒滯后時(shí)，將能夠在該滯后擴(kuò)散燃燒中燃燒的燃料量(在滯后擴(kuò)散燃燒中，不產(chǎn)生煙的上限燃料量)設(shè)定為第二噴射的燃料噴射量。由于通過以上述方式對(duì)第二噴射的燃料噴射量的上限進(jìn)行限制，從而不會(huì)過量地噴射擴(kuò)散燃燒用的燃料，因此能夠抑制擴(kuò)散燃燒中的煙的產(chǎn)生。并且，根據(jù)該第二噴射的燃料噴射量和總?cè)剂蠂娚淞?為了獲得要求總轉(zhuǎn)矩而所需的總?cè)剂蠂娚淞?，來決定預(yù)混燃燒用的第一噴射的燃料噴射量(第一噴射的燃料噴射量=[總?cè)剂蠂娚淞?第二噴射的燃料噴射量])。此時(shí)，由于當(dāng)?shù)谝粐娚涞娜剂蠂娚淞窟^度增多時(shí)燃燒噪音將增大，因此考慮到這一點(diǎn)(燃燒噪音的增大)而對(duì)第一噴射的燃料噴射量的上限進(jìn)行限制。在這種情況下，當(dāng)?shù)谝粐娚涞娜剂蠂娚淞孔兊枚嘤谏舷蘖繒r(shí)，對(duì)于該過量燃 料量部分，通過在擴(kuò)散燃燒用的第二噴射之后進(jìn)行噴射(后噴射)來確保產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。在本發(fā)明中，(bl)在為了將由第一噴射實(shí)施的預(yù)混燃燒和由第二噴射實(shí)施的擴(kuò)散燃燒(為了擴(kuò)大第一噴射與第二噴射之間的間隔)分離而需要使第一噴射的噴射正時(shí)相對(duì)于活塞壓縮上止點(diǎn)(TDC)較大程度地提前的情況下，或者，(b2)在為了提高由第一噴射實(shí)施的預(yù)混燃燒的預(yù)混燃燒程度而使第一噴射提前的情況下，當(dāng)使該第一噴射的噴射正時(shí)過度提前時(shí)，未燃燒HC (碳化氫)將會(huì)增加，因此為了抑制這種情況需要通過保護(hù)值而對(duì)第一噴射的提前量進(jìn)行限制。該提前保護(hù)值以考慮未燃燒HC (碳化氫)的產(chǎn)生量的方式而進(jìn)行設(shè)定。這種情況下，相對(duì)于第一噴射的噴射正時(shí)的提前量的提前保護(hù)值，可以以根據(jù)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù))而可變的方式來進(jìn)行設(shè)定。另外，在將第一噴射的噴射正時(shí)限制在提前保護(hù)值的情況下，當(dāng)需要對(duì)該第一噴射的燃料噴射量進(jìn)行減量補(bǔ)正時(shí)，對(duì)于該第一噴射的減量補(bǔ)正部分(過量燃料量部分)，通過利用第二噴射之后的后噴射來進(jìn)行噴射，從而確保產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。此外，對(duì)于第一噴射，可以設(shè)定為將噴射分割成多次的分割噴射。當(dāng)以這種方式將第一噴射設(shè)定為分割噴射時(shí)，能夠?qū)σ蜻^擴(kuò)散而產(chǎn)生的未燃燒HC進(jìn)行抑制。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，由于在于燃燒室內(nèi)實(shí)施預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒的內(nèi)燃機(jī)中，通過實(shí)施對(duì)預(yù)混燃燒的燃燒重心與擴(kuò)散燃燒的燃燒重心之間的熱釋放率的最小值進(jìn)行限制的控制、或者對(duì)預(yù)混燃燒用的第一噴射與擴(kuò)散燃燒用的第二噴射之間的間隔進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制，從而將預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒分離，因此能夠使在先的預(yù)混燃燒的發(fā)火延遲的影響不波及到在后的擴(kuò)散燃燒。由此，即使在過渡工況時(shí)或低十六烷值燃燒使用時(shí)，也能夠?qū)崿F(xiàn)排放的減少及燃燒穩(wěn)定性。


圖I為應(yīng)用本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)圖。圖2為表示柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室及其周邊部的剖視圖。圖3為表示E⑶等的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖4為表示將燃燒方式設(shè)定為“分離燃燒”時(shí)的熱釋放率波形及用于獲得該熱釋放率波形的燃料噴射模式的一個(gè)示例的圖。圖5為表示第一噴射的提前保護(hù)值的設(shè)定圖的圖。圖6為表示將燃燒方式設(shè)定為“分離燃燒”時(shí)的熱釋放率波形及用于獲得該熱釋放率波形的燃料噴射模式的其他示例的圖。圖7為表示將燃燒方式設(shè)定為“分離燃燒”時(shí)的熱釋放率波形及用于獲得該熱釋放率波形的燃料噴射模式的另一個(gè)示例的圖。圖8為表示燃燒方式為“擴(kuò)散燃燒”時(shí)的熱釋放率波形及用于獲得該熱釋放率波形的燃料噴射模式的一個(gè)示例的圖。圖9為表示燃燒方式為“組合燃燒”時(shí)的熱釋放率波形及用于獲得該熱釋放率波形的燃料噴射模式的一個(gè)示例的圖。
具體實(shí)施例方式下面，根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。本實(shí)施方式對(duì)將本發(fā)明應(yīng)用于被搭載在汽車上的共軌式缸內(nèi)直噴型多氣缸(例如，直列四氣缸)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(壓縮自點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī))上的情況進(jìn)行說明。(發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu))首先，對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(以下，簡稱為發(fā)動(dòng)機(jī))的一個(gè)示例進(jìn)行說明。圖I為發(fā)動(dòng)機(jī)I及該控制系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)圖。此外，圖2為表示柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室3及其周邊部的剖視圖。如圖I所示，此示例的發(fā)動(dòng)機(jī)I作為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)而被構(gòu)成，所述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)以燃料供給系統(tǒng)2、燃燒室3、進(jìn)氣系統(tǒng)6、排氣系統(tǒng)7等作為主要部分。燃料供給系統(tǒng)2以具備供給泵21、共軌裝置22、噴射器(燃料噴射閥)23、斷流閥24、燃料添加閥26、內(nèi)燃機(jī)燃料通道27、添加燃料通道28等的方式而被構(gòu)成。上述供給泵21從燃料罐汲取燃料，并且在使該汲取出的燃料達(dá)到高壓之后，經(jīng)由內(nèi)燃機(jī)燃料通道27而向共軌裝置22進(jìn)行供給。共軌裝置22具有將由供給泵21被供給的高壓燃料保持在預(yù)定壓力的、作為蓄壓室的功能，并且將該蓄壓后的燃料分配給各噴射器23。噴射器23由壓電噴射器構(gòu)成，所述壓電噴射器在其內(nèi)部具備壓電元件(piezo元件)，并且通過適當(dāng)?shù)亻_閥從而向燃燒室3內(nèi)噴射供給燃料。對(duì)于來自該噴射器23的燃料噴射控制的詳細(xì)內(nèi)容，將在后文進(jìn)行敘述。此外，上述供給泵21將從燃料罐汲取出的燃料的一部分經(jīng)由添加燃料通道28而向燃料添加閥26進(jìn)行供給。在添加燃料通道28中具備上述斷流閥24，該斷流閥24用于在緊急狀況時(shí)通過對(duì)添加燃料通道28進(jìn)行斷流從而停止燃料添加。此外，上述燃料添加閥26由電子控制式的開閉閥而構(gòu)成，所述開閉閥對(duì)開閥正時(shí)進(jìn)行控制，以使通過由后述的ECU100實(shí)施的添加控制動(dòng)作而向排氣系統(tǒng)7的燃料添加量成為目標(biāo)添加量(如排氣A/F成為目標(biāo)A/F這樣的添加量)，并且使燃料添加時(shí)刻成為預(yù)定時(shí)亥IJ。即，形成了從該燃料添加閥26于適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻向排氣系統(tǒng)7 (從排氣口 71至排氣歧管72)噴射供給所需的燃料的結(jié)構(gòu)。進(jìn)氣系統(tǒng)6具備進(jìn)氣歧管63，且在該進(jìn)氣歧管63上連接有構(gòu)成進(jìn)氣通道的進(jìn)氣管64，所述進(jìn)氣歧管63與被形成于氣缸蓋15 (參照?qǐng)D2)上的進(jìn)氣口 15a相連接。此外，在該進(jìn)氣通道上，從上游側(cè)起依次設(shè)置有空氣濾清器65、空氣流量計(jì)43、節(jié)氣門(進(jìn)氣節(jié)流閥)62?？諝饬髁坑?jì)43輸出與經(jīng)由空氣濾清器65而流入進(jìn)氣通道內(nèi)的空氣量相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。排氣系統(tǒng)7具備排氣歧管72，且相對(duì)于該排氣歧管72而連接有構(gòu)成排氣通道的排氣管73、74，所述排氣歧管72與被形成于氣缸蓋15上的排氣口 71相連接。此外，在該排氣通道上設(shè)置有岐管式催化凈化器(排氣凈化裝置)77，所述岐管式催化凈化器77具備有NOx吸收催化劑(NSR催化劑N0x Storage Reduction催化劑)75及DPNR催化劑(DieselPaticulate-NOx Reduction催化劑)76。下面，對(duì)這些NSR催化劑75及DPNR催化劑76進(jìn)行說明。NSR催化劑75為吸收還原型NOx催化劑，其具有如下的結(jié)構(gòu)，即，例如以氧化鋁(AL2O3)為載體，并在該載體上負(fù)載有例如鉀(K)、鈉(Na)、鋰(Li )、銫(Cs)等的堿金屬、鋇 (Ba)、|丐(Ca)等的堿土族、鑭(La)、乾(Y)等的稀土類、和鉬(Pt)等的貴金屬。該NSR催化劑75在排氣中存在有大量的氧的狀態(tài)下對(duì)NOx進(jìn)行吸收，而在排氣中的氧濃度較低且還原成分(例如，燃料的未燃燒成分(HC))大量存在的狀態(tài)下，將NOx還原成NO2或者NO并排出。以NO2或NO的形式被排出的NOx通過與排氣中的HC與CO迅速地發(fā)生反應(yīng)，從而進(jìn)一步被還原成為N2。此外，HC與CO通過將NO2與NO還原，而使自身被氧化成為H2O與CO2。即，通過對(duì)被導(dǎo)入NSR催化劑75中的排氣中的氧濃度與HC成分適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行調(diào)節(jié)，從而能夠?qū)ε艢庵械腍C、C0、N0x進(jìn)行凈化。在本實(shí)施方式的裝置中，該排氣中的氧濃度與HC成分的調(diào)節(jié)能夠通過來自燃料添加閥26的燃料添加動(dòng)作而進(jìn)行。另一方面，DPNR催化劑76為例如在多孔質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)體上負(fù)載有NOx吸收還原型催化劑的制品，廢氣中的PM在通過多孔質(zhì)的壁時(shí)被捕集。此外，當(dāng)廢氣的空燃比過稀時(shí)，廢氣中的NOx將被NOx吸收還原型催化劑所吸收，當(dāng)空燃比變?yōu)檫^濃時(shí)，所吸收的NOx將被還原并排出。而且，在DPNR催化劑76上負(fù)載有使捕集了的PM氧化、燃燒的催化劑(例如，以鉬等的貴金屬為主成分的氧化催化劑)。在此，利用圖2對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室3及其周邊部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。如該圖2所示，在構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)主體的一部分的氣缸體11中，在各個(gè)氣缸(4氣缸)的每一個(gè)中形成有圓筒狀的氣缸筒12，且在各個(gè)氣缸筒12的內(nèi)部以能夠在上下方向上滑動(dòng)的方式收納有活
13。在活塞13的頂面13a的上側(cè)形成有上述燃燒室3。S卩，該燃燒室3通過經(jīng)由密封墊14而被安裝在氣缸體11的上部的氣缸蓋15的下表面、氣缸筒12的內(nèi)壁面、以及活塞13的頂面13a而被劃分形成。并且，在活塞13的頂面13a的大致中央部除，凹下設(shè)置有腔室(凹陷部)13b，且該腔室13b也構(gòu)成燃燒室3的一部分。另外，作為該腔室13b的形狀，在其中央部分(氣缸中心線P上)處凹陷尺寸較小，而隨著趨向于外周側(cè)則凹陷尺寸增大。即，如圖2所示，在活塞13位于壓縮上止點(diǎn)附近時(shí)，作為由該腔室13b形成的燃燒室3，其具有如下的結(jié)構(gòu)，即，在中央部分處形成容積較小的狹小空間，且朝向外周側(cè)空間逐漸擴(kuò)大(形成擴(kuò)大空間)的結(jié)構(gòu)。上述活塞13上通過活塞銷13c而連結(jié)有連桿18的小端部18a，且該連桿18的大端部與作為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸的曲軸相連結(jié)。由此，氣缸筒12內(nèi)的活塞13的往復(fù)移動(dòng)經(jīng)由連桿18而被傳遞至曲軸上，從而通過使該曲軸旋轉(zhuǎn)而獲得發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率。此外，朝向燃燒室3而設(shè)置有電熱塞19。該電熱塞19作為啟動(dòng)輔助裝置發(fā)揮功能，所述啟動(dòng)輔助裝置在發(fā)動(dòng)機(jī)I即將啟動(dòng)之前通過流通電流而變得紅熱，并通過使燃料噴霧的一部分被噴射到該電熱塞19上而促進(jìn)點(diǎn)火及燃燒。在上述氣缸蓋15上，分別形成有向燃燒室3導(dǎo)入空氣的進(jìn)氣口 15a、和從燃燒室3中排出廢氣的上述排氣口 71，并且設(shè)置有對(duì)進(jìn)氣口 15a進(jìn)行開閉的進(jìn)氣閥16及對(duì)排氣口71進(jìn)行開閉的排氣閥17。這些進(jìn)氣閥16及排氣閥17隔著氣缸中心線P而被對(duì)置配置。即，此示例中的發(fā)動(dòng)機(jī)I被構(gòu)成為橫流式。此外，在氣缸蓋15上安裝有直接向燃燒室3的內(nèi)部噴射燃料的上述噴射器23。該噴射器23以沿著氣缸中心線P的直立姿態(tài)而被設(shè)置在燃燒室3的大致中央上部處，且朝向燃燒室3在預(yù)定的時(shí)刻噴射從上述共軌裝置22導(dǎo)入的燃料。另外，如圖I所示，在該發(fā)動(dòng)機(jī)I上設(shè)置有增壓器(渦輪增壓器)5。該渦輪增壓器 5具備通過渦輪軸而被連結(jié)的渦輪52及壓縮機(jī)葉輪53。壓縮機(jī)葉輪53以面向進(jìn)氣管64的內(nèi)部的方式而被配置，且渦輪52以面向排氣管73的內(nèi)部的方式而被配置。由此，渦輪增壓器5利用渦輪52所受到的排氣流(排氣壓)而使壓縮機(jī)葉輪53旋轉(zhuǎn)，以實(shí)施如提高進(jìn)氣壓力這樣的所謂的增壓動(dòng)作。此示例的渦輪增壓器5為可變噴嘴式渦輪增壓器(VNT)，且在渦輪52側(cè)設(shè)置有可變噴嘴葉片機(jī)構(gòu)54，并且通過對(duì)該可變噴嘴葉片機(jī)構(gòu)54的開度(VN開度)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而能夠調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)I的增壓。在進(jìn)氣系統(tǒng)6的進(jìn)氣管64內(nèi)設(shè)置有內(nèi)部冷卻器61，所述內(nèi)部冷卻器61用于強(qiáng)制冷卻通過渦輪增壓器5的增壓而升溫了的進(jìn)氣。在內(nèi)部冷卻器61的下游側(cè)設(shè)置有上述節(jié)氣門62。節(jié)氣門62為能夠無級(jí)地調(diào)節(jié)其開度的電子控制式的開閉閥，且具有如下的功能，即，在預(yù)定的條件下縮小進(jìn)氣的流道面積，從而調(diào)節(jié)(減少)該進(jìn)氣的供給量。此外，在發(fā)動(dòng)機(jī)I上設(shè)置有連接進(jìn)氣系統(tǒng)6和排氣系統(tǒng)7的排氣回流通道(EGR通道)8。該EGR通道8為，通過使排氣的一部分適當(dāng)?shù)鼗亓髦吝M(jìn)氣系統(tǒng)6中并向燃燒室3內(nèi)再次供給從而降低燃燒溫度，且由此來減少NOx產(chǎn)生量的通道。此外，在該EGR通道8中設(shè)置有EGR閥81和EGR冷卻器82，所述EGR閥81通過電子控制而被無級(jí)地開閉，從而能夠?qū)υ谠撏ǖ乐辛鬟^的排氣流量自由地進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述EGR冷卻器82用于對(duì)通過(回流)EGR通道8中的排氣進(jìn)行冷卻。通過這些EGR通道8、EGR閥81、EGR冷卻器82等而構(gòu)成了 EGR裝置(排氣回流裝置)。(傳感器類元件)在發(fā)動(dòng)機(jī)I的各部位上安裝有各種傳感器，從而輸出與各個(gè)部位的環(huán)境條件、以及與發(fā)動(dòng)機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相關(guān)的信號(hào)。例如，上述空氣流量計(jì)43在進(jìn)氣系統(tǒng)6內(nèi)的節(jié)氣門62的上游處，輸出對(duì)應(yīng)于進(jìn)氣的流量(進(jìn)氣量)的檢測信號(hào)。進(jìn)氣溫度傳感器49被配置在進(jìn)氣歧管63上，其輸出對(duì)應(yīng)于進(jìn)氣的溫度的檢測信號(hào)。進(jìn)氣壓力傳感器48被配置在進(jìn)氣歧管63上，其輸出對(duì)應(yīng)于進(jìn)氣壓力的檢測信號(hào)。A/F (空燃比)傳感器44在排氣系統(tǒng)7的岐管式催化凈化器77的下游處，輸出根據(jù)排氣中的氧濃度而連續(xù)變化的檢測信號(hào)。排氣溫度傳感器45同樣在排氣系統(tǒng)7的岐管式催化凈化器77的下游處，輸出對(duì)應(yīng)于廢氣的溫度(排氣溫度)的檢測信號(hào)。軌道壓力傳感器41輸出與被儲(chǔ)存在共軌裝置22內(nèi)的燃料的壓力(以下，也稱為燃?jí)?相對(duì)應(yīng)的檢測信號(hào)。節(jié)氣門開度傳感器42對(duì)節(jié)氣門62的開度進(jìn)行檢測。(ECU)如圖3 所示，ECU100 具備 CPUlOl、R0M102、RAM103 及后備 RAM104 等。R0M102 存儲(chǔ)有各種控制程序、以及在執(zhí)行該各種控制程序時(shí)所參照的映射圖等。CPUlOl根據(jù)被存儲(chǔ)于R0M102中的各種控制程序與映射圖來執(zhí)行各種運(yùn)算處理。RAM103為，臨時(shí)存儲(chǔ)CPUlOl中的運(yùn)算結(jié)果與從各傳感器輸入的數(shù)據(jù)等的存儲(chǔ)器。后備RAM104為，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)I的停止時(shí)對(duì)其應(yīng)該保存的數(shù)據(jù)等進(jìn)行存儲(chǔ)的非易失性的存儲(chǔ)器。以上的CPUlOl、R0M102、RAM103及后備RAM104經(jīng)由總線107而被相互連接在一
起，并且與輸入接口 105及輸出接口 106相連接。在輸入接口 105上連接有上述軌道壓力傳感器41、節(jié)氣門開度傳感器42、空氣流量計(jì)43、A/F傳感器44、排氣溫度傳感器45、進(jìn)氣壓力傳感器48、進(jìn)氣溫度傳感器49。而 且，在該輸入接口 105上連接有輸出與發(fā)動(dòng)機(jī)I的冷卻水溫度相對(duì)應(yīng)的檢測信號(hào)的水溫傳感器46、輸出與加速踏板的踏入量相對(duì)應(yīng)的檢測信號(hào)的加速器開度傳感器47、以及在發(fā)動(dòng)機(jī)I的輸出軸(曲軸)每旋轉(zhuǎn)固定角度時(shí)輸出檢測信號(hào)(脈沖)的曲軸位置傳感器40等。另一方面，在輸出接口 106上連接有上述噴射器23、燃料添加閥26、節(jié)氣門62、可變噴嘴葉片機(jī)構(gòu)54及EGR閥81等。并且，E⑶100根據(jù)上述的各種傳感器的輸出而執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)I的各種控制。例如，ECU100執(zhí)行噴射器23的燃料噴射控制。作為該噴射器23的燃料噴射控制，將執(zhí)行后述的分割噴射的控制。該分割噴射中的總?cè)剂蠂娚淞勘辉O(shè)定為，為了獲得要求總轉(zhuǎn)矩所需要的燃料噴射量，所述要求總轉(zhuǎn)矩根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、加速器操作量、冷卻水溫度、進(jìn)氣溫度等的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與環(huán)境條件而決定。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)(根據(jù)曲軸位置傳感器40的檢測值而計(jì)算出的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù))越高，并且加速器操作量(由加速器開度傳感器47檢測出的加速踏板的踏入量)越大(加速器開度越大)，則作為發(fā)動(dòng)機(jī)I的轉(zhuǎn)矩要求值越能夠獲得較高的值。(燃料噴射壓)執(zhí)行上述分割噴射時(shí)的燃料噴射壓由共軌裝置22的內(nèi)壓所決定。作為該共軌裝置的內(nèi)壓，通常情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載(內(nèi)燃機(jī)負(fù)載)越高及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)(內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)數(shù))越高，則從共軌裝置22向噴射器23被供給的燃料壓力的目標(biāo)值、即目標(biāo)軌道壓力被設(shè)定得越高。即，因?yàn)樵诎l(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載較高的情況下，被吸入至燃燒室3內(nèi)的空氣量較多，所以必須從噴射器23朝向燃燒室3內(nèi)噴射大量的燃料，由此需要將來自噴射器23的噴射壓力設(shè)定為較高。此外，因?yàn)楫?dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩較高時(shí)，可噴射的期間較短，所以必須增多每單位時(shí)間內(nèi)所噴射的燃料量，由此需要將來自噴射器23的噴射壓力設(shè)定為較高。如上所述，目標(biāo)軌道壓力一般根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)而設(shè)定。另外，該目標(biāo)軌道壓力例如根據(jù)被存儲(chǔ)在上述R0M102中的燃?jí)涸O(shè)定映射圖而設(shè)定。即，通過根據(jù)該燃?jí)涸O(shè)定映射圖來決定燃料壓力，從而能夠控制噴射器23的開閥期間(噴射率波形)，且能夠?qū)υ撻_閥期間中的燃料噴射量進(jìn)行規(guī)定。另外，在本實(shí)施方式中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載等而將燃料壓力調(diào)節(jié)在30MPa 200MPa之間。關(guān)于上述分割噴射中的燃料噴射參數(shù)，其最佳值根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)I與進(jìn)氣等的溫度條件而有所不同。例如，上述ECU100對(duì)供給泵21的燃料噴出量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使共軌裝置壓力與根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而被設(shè)定的目標(biāo)軌道壓力相同，即，使燃料噴射壓與目標(biāo)噴射壓一致。此夕卜，ECUlOO根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來決定燃料噴射量及燃料噴射方式。具體而言，ECU100根據(jù)曲軸位置傳感器40的檢測值來計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)(發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度)，并且根據(jù)加速器開度傳感器47的檢測值來求取加速踏板的踏入量(加速器開度)，并根據(jù)該發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度及加速器開度等來決定總?cè)剂蠂娚淞?分割噴射中的燃料噴射量)。(穿透力)在此，對(duì)燃料噴射量與穿透力之間的關(guān)系進(jìn)行說明。在上述噴射器23中，當(dāng)接受噴射指令信號(hào)而開始實(shí)施燃料噴射時(shí)，通過使閉塞噴射孔的針從噴射孔后退回來，從而使噴射孔的開口面積逐漸增大。并且，當(dāng)針移動(dòng)至極限后退位置時(shí)，噴射孔的開口面積成為最大。但是，當(dāng)在該針到達(dá)極限后退位置之前噴射指令信號(hào)被解除時(shí)(收到閉閥指令時(shí))，則在進(jìn)行后退移動(dòng)的中途，針將會(huì)朝向閉閥方向前進(jìn)。即，在這種情況下，將在沒有使噴射孔的開口面積變得最大的情況下結(jié)束燃料噴射。因此，噴射期間被設(shè)定得越長，則作為噴射孔的開口面積越能獲得更大的面積。 并且，上述噴射孔的開口面積與從該噴射孔噴射的燃料(噴霧)的飛行距離相關(guān)。即，當(dāng)在噴射孔的開口面積較大的狀態(tài)下噴射燃料時(shí)，因?yàn)閺膰娚淇讎娚涞娜剂系囊旱蔚某叽巛^大，所以動(dòng)能也變得較大(穿透力(滲透性)變得較大)。因此，該燃料的液滴的飛行距離變長。另一方面，當(dāng)在噴射孔的開口面積較小的狀態(tài)下噴射燃料時(shí)，因?yàn)閺膰娚淇讎娚涞娜剂系囊旱蔚某叽缫草^小，所以動(dòng)能也變得較小(穿透力(滲透性)變得較小)。因此，該燃料的液滴的飛行距離也較短。并且，由于當(dāng)噴射器23的開閥期間被設(shè)定得較長時(shí)(換言之，每噴射一次的噴射量被設(shè)定得較多時(shí))，針將會(huì)移動(dòng)至極限后退位置從而使噴射孔的開口面積變得最大，因此此時(shí)的燃料的液滴的飛行距離變得較長。即，從噴射器23噴射的燃料的大部分成為能夠飛行至上述腔室13b的外周端部附近的狀態(tài)。但是，對(duì)于從噴射器23噴射的燃料的液滴的飛行距離而言，由于還存在由燃燒室形狀所帶來的限制，因此該燃料液滴的飛行距離存在限度。另一方面，因?yàn)楫?dāng)噴射器23的開閥期間被設(shè)定得較短時(shí)(換言之，當(dāng)每噴射一次的噴射量被設(shè)定得較少時(shí))，針不會(huì)移動(dòng)至極限后退位置從而噴射孔的開口面積較小，所以此時(shí)的燃料的液滴的飛行距離變得較短。即，從噴射器23噴射的燃料的大部分成為僅能夠飛行至上述腔室13b的中央部附近為止的狀態(tài)。如上所述，由噴射器23的開閥期間決定的噴射孔的開口面積與從該噴射孔中噴射的燃料(噴霧)的飛行距離相關(guān)。因此，后述的第一噴射(主要進(jìn)行預(yù)混燃燒的燃料噴射)被設(shè)定得越多，則燃料的飛行距離就變得越長，從而燃料將飛行至上述腔室13b的外周端部附近，進(jìn)而通過以較高的水平確保燃料與燃燒室3內(nèi)的氧的邂逅率而能夠消除氧不足。由此，能夠抑制煙的產(chǎn)生量。即，第一噴射中的燃料噴射量被設(shè)定得越多，則燃料越以跨及燃燒室3內(nèi)的較寬范圍的方式而被噴射，從而能夠在不會(huì)導(dǎo)致氧不足的情況下實(shí)施燃燒，進(jìn)而能夠抑制煙的產(chǎn)生量。(分割噴射)接下來，對(duì)在本實(shí)施方式中執(zhí)行的分割噴射進(jìn)行說明。首先，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)I中，重要的是滿足以下的各個(gè)要求，即，通過削減NOx產(chǎn)生量及煙的產(chǎn)生量而實(shí)現(xiàn)的廢氣排放的改善、燃燒行程時(shí)的燃燒噪音的降低、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的充分的確保。作為用于滿足這些要求的方法，在本實(shí)施方式中，實(shí)施將向燃燒室3內(nèi)的燃料噴射分割成第一噴射和第二噴射的分割噴射。另外，如后文所述，在本實(shí)施方式中，有時(shí)會(huì)在這些第一噴射和第二噴射的基礎(chǔ)上，在第二噴射之后實(shí)施后噴射(分割噴射)。將把柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)的燃料噴射分割成第一噴射和第二噴射的兩次而進(jìn)行噴射時(shí)的燃燒方式(“擴(kuò)散燃燒”、“組合燃燒”)的示例示于圖8、圖9。圖8所示的燃燒方式為“擴(kuò)散燃燒”的一個(gè)示例，將由第一噴射實(shí)施的燃燒的大部分設(shè)定為預(yù)混燃燒，從而通過由該第一噴射實(shí)施的燃燒來進(jìn)行預(yù)熱，并且將由第二噴射實(shí)施的燃燒設(shè)定為擴(kuò)散燃燒。通過以上述方式將燃燒整體設(shè)定為“擴(kuò)散燃燒”，從而能夠穩(wěn)定地實(shí)施燃燒室3內(nèi)的燃燒，尤其在要求燃燒的穩(wěn)定化的高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能夠獲得足夠的輸出功率。
圖9所示的燃燒方式為“組合燃燒”的一個(gè)示例，其為如下的燃燒，即，通過增加第一噴射的燃料噴射量，并且以接近該第一噴射的方式來實(shí)施第二噴射，從而最大限度地活用了噴霧干涉冷卻效果。在這種“組合燃燒”中，通過形成將由第一噴射實(shí)施的燃燒的發(fā)火延遲增大了的預(yù)混燃燒，從而能夠同時(shí)對(duì)煙的產(chǎn)生量及NOx產(chǎn)生量進(jìn)行抑制，并且能夠抑制耗油率的惡化。可是，雖然在圖8所示的這種“擴(kuò)散燃燒”中，能夠獲得穩(wěn)定的燃燒，并且能夠充分地確保發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，但是會(huì)存在燃燒室內(nèi)的燃燒中的擴(kuò)散燃燒的比例過度增高，從而使NOx的產(chǎn)生量增多的問題。另一方面，圖9所示的這種“組合燃燒”由于能夠縮短燃燒期間因此效率較高，而且通過由預(yù)混燃燒成分的增加而引起的缸內(nèi)氧濃度的減少效果，從而能夠抑制煙的產(chǎn)生量及NOx產(chǎn)生量。但是，因?yàn)橛傻谝粐娚鋵?shí)施的燃燒的發(fā)火延遲誘發(fā)了由第二噴射實(shí)施的燃燒的發(fā)火延遲，所以燃燒整體將發(fā)生發(fā)火延遲而成為穩(wěn)健性(穩(wěn)定性)較低的燃料。因此，在以過渡工況時(shí)的由增壓裝置引起的增壓延遲為原因而使缸內(nèi)壓力降低、或者由于EGR量的減量動(dòng)作的延遲等而使缸內(nèi)的氧濃度降低的情況下，燃燒重心將較大程度地滯后，從而有可能會(huì)導(dǎo)致HC (碳化氫)急增或者發(fā)生失火。此外，即使在使用了低十六烷值的燃料的情況下，也會(huì)由于預(yù)混燃燒的發(fā)火延遲變得較大而產(chǎn)生同樣的問題。因此，在本實(shí)施方式中，其特征在于，通過將由第一噴射實(shí)施的燃燒設(shè)定為預(yù)混燃燒，將由第二噴射實(shí)施的燃燒設(shè)定為擴(kuò)散燃燒，并且采用將這些預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒分離了的燃燒(分離燃燒)，從而利用這些預(yù)混燃燒及擴(kuò)散燃燒的各自的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了廢氣排放的改善及燃燒的穩(wěn)定性。以下，對(duì)其具體的控制例([實(shí)施方式I]及[實(shí)施方式2])進(jìn)行說明。[實(shí)施方式I]在此實(shí)施方式中，其特征在于如下這一點(diǎn)，S卩，通過如圖4所示將預(yù)混燃燒的燃燒重心和擴(kuò)散燃燒的燃燒重心分離，并且以使這兩個(gè)燃燒重心之間的熱釋放率的最小值(熱釋放率波形的最小峰值)Lq小于預(yù)定值(具體而言，為10[J/° CA])的方式進(jìn)行控制，以對(duì)這些預(yù)混燃燒與擴(kuò)散燃燒之間的重疊熱釋放率進(jìn)行限制，從而將預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒分離。通過以這種方式實(shí)現(xiàn)將由第一噴射實(shí)施的預(yù)混燃燒和由第二噴射實(shí)施的擴(kuò)散燃燒分離了的分離燃燒，從而能夠在通過預(yù)混燃燒來抑制煙的產(chǎn)生量及NOx產(chǎn)生量的雙方的同時(shí)，通過相對(duì)于該預(yù)混燃燒而分離了的擴(kuò)散燃燒來確保燃燒的穩(wěn)定性。而且，由于通過將預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒分離，而使在先的預(yù)混燃燒的發(fā)火延遲不影響在后的擴(kuò)散燃燒，因此即使在內(nèi)燃機(jī)的過渡工況時(shí)與低十六烷值燃料的使用時(shí)等預(yù)混燃燒的發(fā)火延遲增大，也能夠確保燃燒的穩(wěn)定性。另外，通過對(duì)燃料噴射方式(燃料噴射模式)進(jìn)行控制，以使預(yù)混燃燒與擴(kuò)散燃燒的重疊熱釋放率Lq小于10[J/° CA]，從而能夠?qū)崿F(xiàn)在先的預(yù)混燃燒的發(fā)火延遲不影響在后的擴(kuò)散燃燒的分離燃燒。在此，對(duì)由第二噴射實(shí)施的擴(kuò)散燃燒進(jìn)行說明。首先，在本實(shí)施方式中，通過在如上所述利用第一噴射所實(shí)施的預(yù)混燃燒而充分實(shí)施了燃燒室3內(nèi)的預(yù)熱的狀態(tài)下，執(zhí)行上述第二噴射，從而使通過該第二噴射而被噴射至燃燒室3內(nèi)的燃料直接暴露在自點(diǎn)火溫度以上的溫度環(huán)境下并進(jìn)行熱分解，從而將在噴射后立即開始燃燒。具體而言，作為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料的發(fā)火延遲，存在物理延遲和化學(xué)延遲。物理 延遲為燃料液滴的蒸發(fā)、混合所需的時(shí)間，其被燃燒場的氣體溫度所左右。另一方面，化學(xué)推遲為燃料蒸汽的化學(xué)的結(jié)合、分解及氧化發(fā)熱所需的時(shí)間。并且，在如上所述通過由第一噴射實(shí)施的預(yù)混燃燒而充分實(shí)施了燃燒室內(nèi)的預(yù)熱的情況下，能夠?qū)⑸鲜鑫锢硌舆t抑制在最小限度，作為其結(jié)果，發(fā)火延遲也將被抑制在最小限度。因此，作為通過第二噴射而噴射的燃料的燃燒方式，將幾乎不實(shí)施預(yù)混燃燒，而大部分成為擴(kuò)散燃燒。并且，通過對(duì)該第二噴射的噴射正時(shí)與噴射量進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而能夠同時(shí)對(duì)擴(kuò)散燃燒中的點(diǎn)火正時(shí)、熱釋放率的變化比例(熱釋放率波形的坡度)、熱釋放率的峰值、到達(dá)燃燒重心的正時(shí)進(jìn)行控制。此外，通過使擴(kuò)散燃燒用的第二噴射的噴射正時(shí)相對(duì)于TDC (活塞13的壓縮上止點(diǎn))滯后以使擴(kuò)散燃燒滯后(使擴(kuò)散燃燒的燃燒重心滯后)，從而能夠抑制NOx產(chǎn)生量。但是，由于越使擴(kuò)散燃燒用的第二噴射的噴射正時(shí)滯后，則燃燒空間就越擴(kuò)大且氧濃度越降低，因此存在產(chǎn)生煙的傾向。為了抑制這種情況，需要減少擴(kuò)散燃燒用噴射的燃料噴射量。因此，在該實(shí)施方式中，通過根據(jù)擴(kuò)散燃燒用的第二噴射的噴射正時(shí)的滯后(擴(kuò)散燃燒的滯后)來對(duì)該第二噴射的燃料噴射量進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而對(duì)煙的產(chǎn)生進(jìn)行抑制。其具體的方法將在后文進(jìn)行敘述。(具體的控制程序)接下來，參照?qǐng)D4對(duì)如下情況下的具體的控制步驟進(jìn)行說明，即，如上所述通過對(duì)分割噴射的燃料噴射模式(預(yù)混用的第一噴射的噴射正時(shí)、燃料噴射量及擴(kuò)散燃燒用的第二噴射的噴射正時(shí)、燃料噴射量)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而執(zhí)行來自噴射器23的燃料噴射的情況。另夕卜，以下說明的處理在E⑶100中被執(zhí)行。[S11]如上所述，按照發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、加速器操作量、冷卻水溫度、進(jìn)氣溫度等的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與環(huán)境條件等，參照公知的映射圖等，求取分割噴射的總?cè)剂蠂娚淞?為獲得要求總轉(zhuǎn)矩所需要的總?cè)剂蠂娚淞?。[S12]根據(jù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)I所要求的要求NOx量[g/h]并參照映射圖，來決定相對(duì)于TDC (活塞13的壓縮上止點(diǎn))的第二噴射的噴射正時(shí)(噴射開始正時(shí))的滯后值(相對(duì)于TDC的滯后值)。該滯后值映射圖為，以要求NOx量為參數(shù)，對(duì)擴(kuò)散燃燒用的第二噴射的噴射正時(shí)的滯后值進(jìn)行設(shè)定的映射圖，所述滯后值映射圖預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)及模擬等而制成，并且例如被收納在ECUlOO的R0M102中。在該滯后值映射圖中，以要求NOx量越小，則第二噴射的噴射正時(shí)(噴射開始正時(shí))的滯后值越增大的方式而進(jìn)行了設(shè)定。但是，由于當(dāng)由擴(kuò)散燃燒用的第二噴射實(shí)施的擴(kuò)散燃燒的滯后過大時(shí)會(huì)發(fā)生失火，因此為了抑制這種情況就需要限制第二噴射的滯后側(cè)的上限。另外，當(dāng)以這種方式抑制失火時(shí)，只需將如下的噴射正時(shí)作為滯后保護(hù)值而對(duì)第二噴射的滯后進(jìn)行限制即可，所述噴射正時(shí)為，由第二噴射實(shí)施的擴(kuò)散燃燒的燃燒重心成為例如BTDC (活塞13的上止點(diǎn)后)20° CA (曲軸角度)的噴射正時(shí)。此外，在使燃燒效率優(yōu)先的情況下，只需將如下的噴射正時(shí)作為滯后保護(hù)值而對(duì)第二噴射的滯后進(jìn)行限制即可，所述噴射正時(shí)為，由第二噴射實(shí)施的燃料的燃燒重心成為例如BTDC15。CA的噴射正時(shí)。[S13]根據(jù)在上述[S12]的處理中所決定的第二噴射的噴射正時(shí)的滯后值，由映射圖對(duì)能夠在由該滯后值下的燃料噴射實(shí)施的擴(kuò)散燃燒中燃燒的燃料量(在滯后擴(kuò)散燃燒中不產(chǎn)生煙的上限燃料量)進(jìn)行求取，并將該上限燃料量設(shè)定為第二噴射的燃料噴射量。而且，根據(jù)上述第二噴射的燃料噴射量及噴射器23的噴射特性(每單位時(shí)間的噴射量等)，來 決定圖4所示的第二噴射的噴射期間(噴射開始正時(shí) 噴射結(jié)束正時(shí))。在該處理中所使用的上限燃料量映射圖為以如下方式獲得的映射圖，S卩，以第二噴射的噴射正時(shí)的滯后值作為參數(shù)，預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)及模擬等取得在擴(kuò)散燃燒中不產(chǎn)生煙的燃料量的上限值(能夠在滯后擴(kuò)散燃燒中燃燒的燃料量)，并基于該結(jié)果而將適合的值(上限燃料量)映射圖化而獲得的映射圖，所述上限燃料量映射圖例如被存儲(chǔ)在ECU100的R0M102中。在該上限燃料量映射圖中，以第二噴射的噴射正時(shí)的滯后值越大，則擴(kuò)散燃燒中的上限燃料量越減小的方式而進(jìn)行了設(shè)定。[S14]利用在上述[SII]的處理中所求取的總?cè)剂蠂娚淞俊⒓霸谏鲜鯷S13]的處理中所決定的第二噴射的燃料噴射量，而計(jì)算出第一噴射的燃料噴射量(第一噴射的燃料噴射量=[總?cè)剂蠂娚淞?第二噴射的燃料噴射量])。此時(shí)，對(duì)計(jì)算出的第一噴射的燃料噴射量是否多于上限量進(jìn)行判斷，如果第一噴射的燃料噴射量為上限量以下，則將在上述處理中計(jì)算出的值設(shè)定為第一噴射的燃料噴射量。另一方面，在計(jì)算出的第一噴射的燃料噴射量多于上限量的情況下，關(guān)于超過該上限量的量(剩余燃料量)，例如如圖7所示，通過在第二噴射之后的后噴射中進(jìn)行噴射，從而確保產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。另外，關(guān)于第一噴射的燃料噴射量的上限量，以考慮對(duì)應(yīng)于該第一噴射的燃料噴射量而產(chǎn)生的燃燒噪音的極限值(容許值)的方式而設(shè)定為適合的值(上限量)。[S15]根據(jù)在上述[SII] [S14]的處理中所取得的第二噴射的噴射正時(shí)(噴射開始正時(shí)的滯后值)、燃料噴射量、及第一噴射的燃料噴射量，來決定第一噴射的噴射正時(shí)(噴射開始正時(shí))，從而例如如圖4所示，使預(yù)混燃燒的燃燒重心和擴(kuò)散燃燒的燃燒重心分離，且使這兩個(gè)燃燒重心之間的熱釋放率的最小值Lq小于10[J/° CA]。具體而言，根據(jù)在上述的[S11] [S14]的各個(gè)處理中所取得的第二噴射的噴射正時(shí)(噴射開始正時(shí)的滯后值)、燃料噴射量、及第一噴射的燃料噴射量，參照下述的映射圖來計(jì)算第一噴射的噴射開始正時(shí)。而且，根據(jù)上述第一噴射的燃料噴射量及噴射器23的噴射特性(每單位時(shí)間的噴射量等)，來決定圖4所示的第一噴射的噴射期間(噴射開始正時(shí) 噴射結(jié)束正時(shí))。此時(shí)，對(duì)第一噴射的噴射開始正時(shí)(計(jì)算值)與下述的提前保護(hù)值相比為滯后側(cè)還是提前側(cè)進(jìn)行判斷，并且如果第一噴射的噴射開始正時(shí)與提前保護(hù)值相比為滯后側(cè)，則直接利用在上述的處理中計(jì)算出的第一噴射的噴射開始正時(shí)及噴射結(jié)束正時(shí)，來決定圖4所示的這種燃料噴射模式。另外，在第一噴射的噴射正時(shí)(計(jì)算值)與提前保護(hù)值相比為滯后側(cè)的情況下，則為了提高由該第一噴射實(shí)施的預(yù)混燃燒的預(yù)混程度，也可以將第一噴射的噴射正時(shí)提前至提前保護(hù)值。另一方面，在第一噴射的噴射開始正時(shí)(計(jì)算值)與提前保護(hù)值相比為提前側(cè)的情況下，將第一噴射的噴射正時(shí)限制在該提前保護(hù)值。此時(shí)，在需要對(duì)第一噴射的燃料噴射量進(jìn)行減量補(bǔ)正的情況下，對(duì)于該第一噴射的減量補(bǔ)正部分(剩余燃料量部分)，例如如圖7所示，通過第二噴射之后的后噴射進(jìn)行噴射從而確保產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。并且，通過根據(jù)以上述方式而決定的燃料噴射模式(參照?qǐng)D4或者圖7)來執(zhí)行來自噴射器23的燃料噴射，從而能夠?qū)崿F(xiàn)如圖4或圖7所示的熱釋放率波形的燃燒、即預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒被分離了的分離燃燒。(第一噴射的噴射正時(shí)設(shè)定映射圖) 上述[S15]的處理中所使用的噴射開始正時(shí)設(shè)定映射圖為以如下方式獲得的映射圖，即，以第二噴射的噴射開始正時(shí)、燃料噴射量以及第一噴射的燃料噴射量為參數(shù)，預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)及模擬等來取得使圖4所示的預(yù)混燃燒與擴(kuò)散燃燒的燃燒重心之間的熱釋放率的最小值Lq小于10[J/° CA]這樣的、第一噴射的噴射開始正時(shí)，并基于該結(jié)果而將適合的值(第一噴射的噴射開始正時(shí))映射圖化而獲得的映射圖，所述噴射開始正時(shí)設(shè)定映射圖例如被存儲(chǔ)在E⑶100的R0M102中。另外，在圖4所示的熱釋放率波形中，由于當(dāng)預(yù)混燃燒的燃燒重心與擴(kuò)散燃燒的燃燒重心被過度分離時(shí)，存在燃燒室內(nèi)無法通過由第一噴射實(shí)施的預(yù)混燃燒而被充分地預(yù)熱的傾向，從而有可能會(huì)出現(xiàn)由第二噴射實(shí)施的擴(kuò)散燃燒的發(fā)火延遲，因此，考慮到這一點(diǎn)，從而制成了求取上述第一噴射的噴射開始正時(shí)的映射圖，以使擴(kuò)散燃燒的點(diǎn)火正時(shí)成為合適的正時(shí)。(提前保護(hù)值)關(guān)于第一噴射的提前保護(hù)值，根據(jù)由曲軸位置傳感器40的檢測值計(jì)算出的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，并參照?qǐng)D5所示的映射圖而進(jìn)行求取。圖5的映射圖為以如下方式獲得的映射圖，即，以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為參數(shù)，預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)及模擬等，將使提前保護(hù)值經(jīng)驗(yàn)性地適合的值映射圖化而獲得的映射圖，所述映射圖例如被存儲(chǔ)在ECU100的R0M102內(nèi)。如上所說明的那樣，根據(jù)本實(shí)施方式，由于在于燃燒室內(nèi)實(shí)施預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)I中，對(duì)燃料噴射模式進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使燃料噴射模式成為，預(yù)混燃燒的燃燒重心與擴(kuò)散燃燒的燃燒重心被分離，且這兩個(gè)燃燒重心之間的熱釋放率的最小值小于預(yù)定值的燃燒方式，因此能夠?qū)崿F(xiàn)將預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒分離了的分離燃燒。由此，能夠利用預(yù)混燃燒及擴(kuò)散燃燒各自的優(yōu)點(diǎn)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)廢氣排放的改善及燃燒的穩(wěn)定性。即，如上所述能夠在通過預(yù)混燃燒來抑制煙的產(chǎn)生量及NOx產(chǎn)生量的雙方的同時(shí)，通過相對(duì)于該預(yù)混燃燒而分離了的擴(kuò)散燃燒來確保燃燒的穩(wěn)定性。而且，由于通過將預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒分離，而使在先的預(yù)混燃燒的發(fā)火延遲不影響在后的擴(kuò)散燃燒，因此即使在內(nèi)燃機(jī)的過渡工況時(shí)與低十六烷值燃料的使用時(shí)等預(yù)混燃燒的發(fā)火延遲增大，也能夠確保燃燒的穩(wěn)定性。而且，由于在本實(shí)施方式中，按照要求NOx量而使第二噴射的噴射正時(shí)滯后(使擴(kuò)散燃燒滯后)，并且將該第二噴射的燃料噴射量限制在能夠在滯后擴(kuò)散燃燒中燃燒的燃料量，因此能夠在抑制煙的產(chǎn)生的同時(shí)，將NOx量限制為所要求的值。另外，在本實(shí)施方式中，第一噴射可以設(shè)定為將噴射分割成多次的分割噴射。當(dāng)以這種方式將第一噴射設(shè)定為分割噴射時(shí)，能夠抑制因過 擴(kuò)散而產(chǎn)生的未燃燒HC。[實(shí)施方式2]在該實(shí)施方式中，如圖6所示，通過對(duì)燃料噴射模式(燃料噴射方式)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使預(yù)混燃燒用的第一噴射的噴射結(jié)束正時(shí)、與擴(kuò)散燃燒用的第二噴射的噴射開始正時(shí)之間的間隔T成為,第一噴射的噴射期間(噴射開始 噴射結(jié)束)、和由該第一噴射實(shí)施的燃燒的發(fā)火延遲期間的總計(jì)期間以上，從而使由第一噴射實(shí)施的預(yù)混燃燒和由第二噴射實(shí)施的燃燒之間的燃燒關(guān)系疏遠(yuǎn)(使由第一噴射實(shí)施的燃燒不影響由第二噴射實(shí)施的燃燒)。通過設(shè)定為這種燃料噴射模式，從而能夠使由第一噴射實(shí)施的預(yù)混燃燒的發(fā)火延遲的影響不會(huì)波及到由第二噴射實(shí)施的擴(kuò)散燃燒。即，由于在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中向燃燒室內(nèi)的燃料的噴射期間與在該燃料噴射中所發(fā)生的“燃燒”的燃燒期間成正比，因此通過在第一噴射的噴射結(jié)束正時(shí)與第二噴射的噴射開始正時(shí)之間空出間隔T,從而即使由第一噴射實(shí)施的燃燒的發(fā)火延遲增大，也能夠使該第一噴射的發(fā)火延遲不會(huì)影響到由第二噴射實(shí)施的燃燒(擴(kuò)散燃燒)，其中，所述間隔T為，第一噴射的噴射期間(燃燒期間)加上通過該第一噴射而實(shí)施的燃燒的發(fā)火延遲期間的時(shí)間。并且，通過以這種方式，采用由第一噴射實(shí)施的預(yù)混燃燒和由第二噴射實(shí)施的擴(kuò)散燃燒分離了的分離燃燒，從而能夠在通過預(yù)混燃燒來抑制煙的產(chǎn)生量及NOx產(chǎn)生量的雙方的同時(shí)，通過相對(duì)于該預(yù)混燃燒分離了的擴(kuò)散燃燒來確保燃燒的穩(wěn)定性。而且，由于通過將預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒分離，而使在先的預(yù)混燃燒的發(fā)火延遲不會(huì)影響在后的擴(kuò)散燃燒，因此即使在內(nèi)燃機(jī)的過渡工況時(shí)與低十六烷值燃料的使用時(shí)等預(yù)混燃燒的發(fā)火延遲增大，也能夠確保燃燒的穩(wěn)定性。另外，由于在本該實(shí)施方式中，關(guān)于由第二噴射實(shí)施的擴(kuò)散燃燒的特性(點(diǎn)火正時(shí)、熱釋放率的變化比例(熱釋放率波形的坡度)、熱釋放率的峰值、到達(dá)燃燒重心的正時(shí)、及擴(kuò)散燃燒的滯后等)，可以說與在上述[實(shí)施方式I]中所說明的情況相同，因此省略其詳細(xì)的說明。(具體的控制程序)參照?qǐng)D6，對(duì)具體的控制程序進(jìn)行說明，所述控制程序?yàn)椋缟纤鐾ㄟ^對(duì)分割噴射的燃料噴射模式(第一噴射與第二噴射之間的間隔T)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而執(zhí)行來自噴射器23的燃料噴射時(shí)的具體的控制程序。另外，以下說明的處理能夠在ECU100中執(zhí)行。[S21]如上所述，按照發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、加速器操作量、冷卻水溫度、進(jìn)氣溫度等的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與環(huán)境條件等，參照公知的映射圖等而求取分割噴射的總?cè)剂蠂娚淞?為了獲得要求總轉(zhuǎn)矩所需要的總?cè)剂蠂娚淞?。[S22]根據(jù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)I要求的要求NOx量[g/h]，通過與上述的[實(shí)施方式I]的[S12]相同的處理，來決定圖6所示的第二噴射的噴射正時(shí)的滯后值(噴射開始正時(shí)的滯后值)。[S23]根據(jù)在上述[S22]的處理中所決定的第二噴射的噴射正時(shí)的滯后值，通過與上述的[實(shí)施方式I]的[S13]相同的處理，來求取能夠在由上述滯后值下的燃料噴射所實(shí)施的擴(kuò)散燃燒中燃燒的燃料量(在滯后擴(kuò)散燃燒中不產(chǎn)生煙的上限燃料量)，并且將該上限燃料量設(shè)定為第二噴射的燃料噴射量。而且，根據(jù)該第二噴射的燃料噴射量及噴射器23的噴射特性(每單位時(shí)間的噴射量等)，來決定圖6所示的第二噴射的噴射期間(噴射開始正時(shí) 噴射結(jié)束正時(shí))。[S24]利用在上述[S21]的處理中所求取的總?cè)剂蠂娚淞俊⒓霸谏鲜鯷S23]的處理中所求取的第二噴射的燃料噴射量，而計(jì)算出第一噴射的燃料噴射量(第一噴射的燃料噴射量=[總?cè)剂蠂娚淞?第二噴射的燃料噴射量])。此時(shí)，對(duì)計(jì)算出的第一噴射的燃料噴射量是否多于上限量進(jìn)行判斷，如果第一噴射的燃料噴射量為上限量以下，則將在上述處理中計(jì)算出的值設(shè)定為第一噴射的燃料噴射量。另一方面，當(dāng)計(jì)算出的第一噴射的燃料噴射量多于上限量時(shí)，對(duì)于超過該上限量的量(剩余燃料量)，例如如圖7所示，通過在第二噴射之后的后噴射中進(jìn)行噴射，從而確保產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。另外，對(duì)于第一噴射的燃料噴射量的上限量，以考慮對(duì)應(yīng)于該第一噴射的燃料噴射量而產(chǎn)生的燃燒噪音的極限值(容許值)的方式而設(shè)定為適合的值(上限量)。
[S25]根據(jù)在上述[S24]中所取得的第一噴射的燃料噴射量及噴射器23的噴射特性(每單位時(shí)間的噴射量等)，來求取圖6所不的第一噴射的噴射期間(噴射開始正時(shí) 噴射結(jié)束正時(shí))。然后，根據(jù)映射圖來求取圖6所示的第一噴射的發(fā)火延遲期間。并且，通過將這些第一噴射的噴射期間和發(fā)火延遲期間相加，從而決定從第一噴射正時(shí)的噴射結(jié)束正時(shí)至第二噴射的噴射開始正時(shí)的間隔T (T=[第一噴射的噴射期間+發(fā)火延遲期間])。另外，對(duì)第一噴射的發(fā)火延遲期間進(jìn)行求取的映射圖為以如下方式獲得的映射圖，即，例如以點(diǎn)火前的缸內(nèi)氣體狀態(tài)(例如，溫度、壓力、氧濃度)及第一噴射的燃料噴射量等為參數(shù)，并將第一噴射的發(fā)火延遲期間映射圖化為根據(jù)實(shí)驗(yàn)及模擬等而適合的值來獲得的映射圖，所述映射圖例如被存儲(chǔ)在ECU100的R0M102中。在此，雖然第一噴射與第二噴射之間的間隔T可以設(shè)定為與[第一噴射的噴射期間+發(fā)火延遲期間]相比更長，但是在如圖6所示的熱釋放率波形中，當(dāng)?shù)谝粐娚渑c第二噴射之間的間隔T過長，預(yù)混燃燒的燃燒重心和擴(kuò)散燃燒的燃燒重心被過度分離時(shí)，將存在燃燒室內(nèi)無法通過由第一噴射實(shí)施的預(yù)混燃燒而被充分地預(yù)熱的傾向，從而有可能會(huì)出現(xiàn)由第二噴射實(shí)施的擴(kuò)散燃燒的發(fā)火延遲，因此，考慮到這一點(diǎn)，從而預(yù)先對(duì)上述第一噴射與第二噴射之間的間隔T的上限值進(jìn)行限制，以使擴(kuò)散燃燒的點(diǎn)火正時(shí)成為合適的正時(shí)。[S26]根據(jù)在上述[S25]的處理中所求出的第一噴射的噴射期間及間隔Τ，來求取該第一噴射的噴射開始正時(shí)及噴射結(jié)束正時(shí)(參照?qǐng)D6)。此時(shí)，對(duì)第一噴射的噴射開始正時(shí)(計(jì)算值)與上述的提前保護(hù)值(參照?qǐng)D5)相比為滯后側(cè)還是提前側(cè)進(jìn)行判斷，如果第一噴射的噴射開始正時(shí)與提前保護(hù)值相比為滯后側(cè)，則直接利用在上述的處理中計(jì)算出的第一噴射的噴射開始正時(shí)及噴射結(jié)束正時(shí)，來決定圖6所示的這種燃料噴射模式。另外，在第一噴射的噴射正時(shí)(計(jì)算值)與上述提前保護(hù)值相比為滯后側(cè)的情況下，為了提高由該第一噴射實(shí)施的預(yù)混燃燒的預(yù)混程度，可以將第一噴射的噴射正時(shí)提前至提前保護(hù)值。另一方面，在第一噴射的噴射開始正時(shí)(計(jì)算值)與上述提前保護(hù)值相比為提前側(cè)的情況下，將第一噴射的噴射正時(shí)限制在該提前保護(hù)值。此時(shí)，在需要對(duì)第一噴射的燃料噴射量進(jìn)行減量補(bǔ)正的情況下，對(duì)于該第一噴射的減量補(bǔ)正部分(剩余燃料量部分)，例如如圖7所示通過第二噴射之后的后噴射進(jìn)行噴射，從而確保產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。并且，通過根據(jù)以上述方式?jīng)Q定的燃料噴射模式(參照?qǐng)D6或圖7)來執(zhí)行來自噴射器23的燃料噴射，從而能夠?qū)崿F(xiàn)圖6或圖7所示的熱釋放率波形的燃燒、即預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒被分離了的分離燃燒。如以上所說明的那樣，根據(jù)本實(shí)施方式，由于在于燃燒室內(nèi)實(shí)施預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)I中，對(duì)燃料噴射模式進(jìn)行了控制，以使第一噴射與第二噴射之間的間隔T成為，第一噴射的噴射期間和由該第一噴射實(shí)施的燃燒的發(fā)火延遲期間的總計(jì)期間，因此能夠?qū)崿F(xiàn)將預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒分離了的分離燃燒。由此，能夠利用預(yù)混燃燒及擴(kuò)散燃燒的各自的優(yōu)點(diǎn)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)廢氣排放的改善及燃燒的穩(wěn)定性。即，如上所述能夠在通過預(yù)混燃燒來抑制煙的產(chǎn)生量及NOx產(chǎn)生量的雙方的同時(shí)，通過相對(duì)于該預(yù)混燃燒分離的擴(kuò)散燃燒來確保燃燒的穩(wěn)定性。而且，由于通過將預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒分離，而使在先的預(yù)混燃燒的發(fā)火延遲不影響在后的擴(kuò)散燃燒，因此即使在內(nèi)燃機(jī)的過渡工況時(shí)與低十六烷值燃料的使用時(shí)等預(yù)混燃燒的發(fā)火延遲增大，也能夠確保燃燒的穩(wěn)定性。 而且，由于在本實(shí)施方式中，按照要求NOx量而使第二噴射的噴射正時(shí)滯后(使擴(kuò)散燃燒滯后)，并且將該第二噴射的燃料噴射量限制在能夠在滯后擴(kuò)散燃燒中燃燒的燃料量，因此能夠在對(duì)煙的產(chǎn)生進(jìn)行抑制的同時(shí)，將NOx量限制為所要求的值。另外，在本實(shí)施方式中，第一噴射也可以設(shè)定為，將噴射分割成多次的分割噴射。當(dāng)以這種方式將第一噴射設(shè)定為分割噴射時(shí)，能夠?qū)σ蜻^擴(kuò)散而產(chǎn)生的未燃燒HC進(jìn)行抑制。(其他的實(shí)施方式)在以上的不例中，對(duì)于將本發(fā)明適用于共軌式缸內(nèi)直噴型多氣缸(四氣缸)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上的情況進(jìn)行了說明。本發(fā)明并不限定于此，還能夠適用于例如六氣缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等的其他任意的氣缸數(shù)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，本發(fā)明可適用的發(fā)動(dòng)機(jī)并不限于汽車用的發(fā)動(dòng)機(jī)。雖然在以上的示例中，對(duì)應(yīng)用了通過僅在通電期間內(nèi)成為全開的開閥狀態(tài)從而對(duì)燃料噴射率進(jìn)行變更的、壓電噴射器23的發(fā)動(dòng)機(jī)I進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明還可以適用于應(yīng)用了可變噴射率噴射器的發(fā)動(dòng)機(jī)。雖然在以上的示例中，作為岐管式催化凈化器77而采用了具備NSR催化劑75及DPNR催化劑76的部件，但是也可以采用具備NSR催化劑75及DPF (Diesel PaticulateFilter)的部件。產(chǎn)業(yè)上的可利用性 本發(fā)明在被搭載于汽車上的共軌式缸內(nèi)直噴型多氣缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，能夠被利用在實(shí)現(xiàn)廢氣排放的改善及燃燒的穩(wěn)定性的燃燒控制上。符號(hào)說明I發(fā)動(dòng)機(jī)(內(nèi)燃機(jī))；3燃燒室；23 噴射器(燃料噴射閥)；40 曲軸位置傳感器；47 加速器開度傳感器；
100 ECU
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置，其為從燃料噴射閥被噴射至燃燒室內(nèi)的燃料通過“預(yù)混燃燒”及在該“預(yù)混燃燒”之后開始的“擴(kuò)散燃燒”從而在燃燒室內(nèi)燃燒的、壓縮自點(diǎn)火式的內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置， 所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置的特征在于， 具備噴射控制單元，所述噴射控制單元對(duì)所述燃料噴射閥的燃料噴射方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使所述燃燒室內(nèi)的燃燒方式成為，預(yù)混燃燒的燃燒重心和擴(kuò)散燃燒的燃燒重心被分離、且這兩個(gè)燃燒重心之間的熱釋放率的最小值小于預(yù)定值的燃燒方式。
2.如權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置，其特征在于， 所述燃料噴射閥能夠個(gè)別地執(zhí)行第一噴射和第二噴射，其中，所述第一噴射用于主要使“預(yù)混燃燒”實(shí)施以作為上述燃燒室內(nèi)的燃燒，所述第二噴射用于主要使“擴(kuò)散燃燒”實(shí)施以作為上述燃燒室內(nèi)的燃燒，并且，通過對(duì)該第一噴射及第二噴射的燃料噴射方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制成如下的燃燒方式，即，預(yù)混燃燒的燃燒重心和擴(kuò)散燃燒的燃燒重心被分離， 并且這兩個(gè)燃燒重心之間的熱釋放率的最小值小于預(yù)定值。
3.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置，其特征在于， 以如下方式對(duì)所述預(yù)混燃燒用的第一噴射的噴射正時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，即，根據(jù)要求NOx量而使所述擴(kuò)散燃燒用的第二噴射的噴射正時(shí)相對(duì)于活塞壓縮上止點(diǎn)而滯后從而使擴(kuò)散燃燒滯后，并且使該滯后擴(kuò)散燃燒的燃燒重心與預(yù)混燃燒的燃燒重心之間的熱釋放率的最小值小于預(yù)定值。
4.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置，其特征在于， 當(dāng)根據(jù)要求NOx量而使擴(kuò)散燃燒滯后時(shí)，將能夠在該滯后擴(kuò)散燃燒中燃燒的燃料量設(shè)定為所述第二噴射的燃料噴射量，并且根據(jù)該第二噴射的燃料噴射量和要求總?cè)剂蠂娚淞縼頉Q定所述第一噴射的燃料噴射量。
5.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置，其特征在于， 當(dāng)根據(jù)所述第二噴射的燃料噴射量和要求總?cè)剂蠂娚淞慷鴽Q定的第一噴射的燃料噴射量多于預(yù)定的上限量時(shí)，對(duì)所述燃料噴射閥的燃料噴射方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使剩余燃料量的部分在所述第二噴射后被噴射。
6.如權(quán)利要求2至權(quán)利要求5中的任意一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置，其特征在于， 在使所述第一噴射的噴射正時(shí)相對(duì)于活塞壓縮上止點(diǎn)而提前時(shí)，通過保護(hù)值來對(duì)該第一噴射的噴射正時(shí)的提前量進(jìn)行限制。
7.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置，其特征在于， 對(duì)所述第一噴射的提前量進(jìn)行限制的保護(hù)值以考慮未燃燒碳?xì)浠衔锏漠a(chǎn)生量的方式而被設(shè)定。
8.如權(quán)利要求2至權(quán)利要求7中的任意一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置，其特征在于， 通過所述第一噴射而實(shí)施的燃料噴射被分割成多次而執(zhí)行。
9.一種內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置，其為從燃料噴射閥被噴射至燃燒室內(nèi)的燃料通過“預(yù)混燃燒”及在該“預(yù)混燃燒”之后開始的“擴(kuò)散燃燒”從而在燃燒室內(nèi)燃燒的、壓縮自點(diǎn)火式的內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置，所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置的特征在于， 所述燃料噴射閥使由燃燒噴射閥實(shí)施的燃料噴射方式成為，能夠個(gè)別地執(zhí)行第一噴射和第二噴射，其中，所述第一噴射主要用于使“預(yù)混燃燒”實(shí)施，所述第二噴射主要用于使“擴(kuò)散燃燒”實(shí)施， 并且，所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置具備噴射控制單元，所述噴射控制單元將所述預(yù)混燃燒用的第一噴射的噴射結(jié)束正時(shí)與所述擴(kuò)散燃燒用的第二噴射的噴射開始正時(shí)之間的間隔調(diào)整為，所述第一噴射的噴射期間和由該第一噴射而引起的燃燒的發(fā)火延遲期間的總計(jì)期間以上。
10.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置，其特征在于， 以如下方式對(duì)所述預(yù)混燃燒用的第一噴射的噴射正時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，即，根據(jù)要求NOx量而使所述擴(kuò)散燃燒用的第二噴射的噴射正時(shí)相對(duì)于活塞壓縮上止點(diǎn)而滯后從而使擴(kuò)散燃燒滯后，并且使噴射正時(shí)滯后了的第二噴射與所述第一噴射之間的間隔成為所述總計(jì)期間 以上。
11.如權(quán)利要求10所述的內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置，其特征在于， 當(dāng)根據(jù)要求NOx量而使擴(kuò)散燃燒滯后時(shí)，將能夠在該滯后擴(kuò)散燃燒中燃燒的燃料量設(shè)定為所述第二噴射的燃料噴射量，并且根據(jù)該第二噴射的燃料噴射量和要求總?cè)剂蠂娚淞縼頉Q定所述第一噴射的燃料噴射量。
12.如權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置，其特征在于， 當(dāng)根據(jù)所述第二噴射的燃料噴射量和要求總?cè)剂蠂娚淞慷鴽Q定的第一噴射的燃料噴射量多于預(yù)定的上限量時(shí)，對(duì)所述燃料噴射閥的燃料噴射方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使剩余燃料量的部分在所述第二噴射后被噴射。
13.如權(quán)利要求9至權(quán)利要求12中的任意一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置，其特征在于， 在使所述第一噴射的噴射正時(shí)相對(duì)于活塞壓縮上止點(diǎn)而提前時(shí)，通過保護(hù)值來對(duì)該第一噴射的噴射正時(shí)的提前量進(jìn)行限制。
14.如權(quán)利要求13所述的內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置，其特征在于， 對(duì)所述第一噴射的提前量進(jìn)行限制的保護(hù)值以考慮未燃燒碳?xì)浠衔锏漠a(chǎn)生量的方式而被設(shè)定。
15.如權(quán)利要求9至權(quán)利要求14中的任意一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置，其特征在于， 通過所述第一噴射而實(shí)施的燃料噴射被分割成多次而執(zhí)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置，所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制裝置于在燃燒室內(nèi)實(shí)施預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒的內(nèi)燃機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī))中，通過實(shí)施對(duì)預(yù)混燃燒的燃燒重心與擴(kuò)散燃燒的燃燒重心之間的熱釋放率的最小值進(jìn)行限制的控制、或者對(duì)預(yù)混燃燒用的第一噴射與擴(kuò)散燃燒用的第二噴射之間的間隔進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制，從而將預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒分離。以這種方式，由于通過將在燃燒室內(nèi)的燃燒方式設(shè)定為將預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒分離了的分離燃燒，從而使在先的預(yù)混燃燒的發(fā)火延遲不影響在后的擴(kuò)散燃燒，因此能夠利用預(yù)混燃燒及擴(kuò)散燃燒的各自的優(yōu)點(diǎn)。由此，即使在過渡工況時(shí)與低十六烷值燃燒使用時(shí)，也能夠?qū)崿F(xiàn)排氣的減少及燃燒穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)F02D41/40GK102822485SQ20108006576
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者灘光博 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社