專利名稱：具有渦輪增壓器的車載柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有渦輪增壓器的車載柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是涉及在該柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料噴射的控制。
背景技術(shù)：
在車載柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，為了例如減少排氣中包含的NOx和黑煙、減少噪聲或振動(dòng)， 并改善燃料消耗和扭矩，在發(fā)動(dòng)機(jī)的一次循環(huán)中在每個(gè)汽缸中執(zhí)行超過一次的燃料噴射。 例如，JP2009-293383A公開的具有渦輪增壓器的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行五次燃料噴射用于產(chǎn)生扭矩的主噴射、在主噴射之前執(zhí)行以預(yù)加熱汽缸的先導(dǎo)噴射(pilot injection)、在先導(dǎo)噴射和主噴射之間執(zhí)行以抑制主噴射噴射的燃料的點(diǎn)火延遲的預(yù)噴射(pre-injection)、在主噴射之后執(zhí)行以提高排氣溫度的后噴射(after injection)、及在后噴射之后通過直接將燃料引入排氣系統(tǒng)以提高催化劑溫度的后期噴射(post injection)。同時(shí)，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，特別是在低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍中在部分負(fù)荷范圍內(nèi)(在此， 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作范圍劃分為分別是高負(fù)荷、中負(fù)荷、低負(fù)荷的三個(gè)范圍時(shí)，部分負(fù)荷范圍確定為具有中負(fù)荷的范圍，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作范圍劃分為分別是低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍和高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍的兩個(gè)范圍時(shí)，確定低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍)執(zhí)行再循環(huán)燃燒氣體的EGR (排氣再循環(huán)) 以便減少NOx的排放量。然而，在引進(jìn)大量EGR氣體的工作范圍內(nèi)，在汽缸內(nèi)的空氣的量減少，從而不利于減少黑煙排放。在這種情況下，如在JP2009-293383A中公開，在主噴射之前執(zhí)行兩次前階段噴射，如先導(dǎo)噴射和預(yù)噴射，增加燃料的預(yù)混合比，有利于減少黑煙。對于渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，在負(fù)荷高于引進(jìn)大量EGR氣體的工作范圍的這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍內(nèi)，渦輪增壓量和燃料噴射量隨著負(fù)荷增加而增加，因此，改善汽缸中的可燃性。 因此，在可燃性改善的相對高負(fù)荷范圍中，執(zhí)行兩次前階段噴射將在主噴射產(chǎn)生的主燃燒之前的預(yù)燃燒中的熱釋放率(dQ/de)增加到較高。因此，在預(yù)燃燒和主燃燒中產(chǎn)生熱釋放率的兩次高峰，從而在燃燒中的低頻燃燒噪聲彼此重疊變大，并造成NVH(噪聲，振動(dòng)和聲振粗糙度)性能劣化的問題。特別是因?yàn)樵诘桶l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的部分負(fù)荷范圍比較頻繁使用，NVH性能的劣化容易成為問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于上述情形產(chǎn)生，本發(fā)明的目的在于提供具有渦輪增壓器的車載柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，該車載柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在引進(jìn)EGR氣體到汽缸中的特定的工作范圍內(nèi)能夠減少黑煙的排放量并改善NVH性能。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種具有渦輪增壓器的車載柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，該車載柴油發(fā)動(dòng)機(jī)包括具有渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)本體，該發(fā)動(dòng)機(jī)本體安裝在汽車中并供給有包含柴油燃料作為其主要成分的燃料、設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)本體中朝向發(fā)動(dòng)機(jī)本體的汽缸并直接噴射燃料到汽缸中的燃料噴射閥、控制通過燃料噴射閥噴射燃料到汽缸中的模式的噴射控制模塊、 及調(diào)節(jié)引進(jìn)到汽缸中的EGR氣體的量的EGR量控制模塊。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)本體至少在低轉(zhuǎn)速和部分負(fù)荷的預(yù)定工作范圍內(nèi)時(shí)，EGR量控制模塊引進(jìn)EGR氣體到汽缸中，噴射控制模塊執(zhí)行在壓縮行程中的上止點(diǎn)或壓縮行程中的上止點(diǎn)附近噴射燃料的主噴射以產(chǎn)生主要包括擴(kuò)散燃燒的主燃燒，并執(zhí)行在主噴射之前噴射燃料的前階段噴射。在預(yù)定工作范圍內(nèi)負(fù)荷相對較低的范圍內(nèi)，噴射控制模塊還切換到第一噴射模式，在第一噴射模式中執(zhí)行相對于主噴射的燃料噴射量具有預(yù)定噴射比的前階段噴射，及在預(yù)定工作范圍負(fù)荷相對較高的范圍內(nèi)，噴射控制模塊切換到第二噴射模式，在第二噴射模式中前階段噴射的噴射比減少到低于在第一噴射模式中的前階段噴射的噴射比，以及執(zhí)行在主噴射之后噴射燃料以延長主燃燒的后階段噴射。后階段噴射在噴射的燃料到達(dá)插入到汽缸中的活塞的頂面形成的腔外部的正時(shí)被部分地執(zhí)行。如上所述，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)本體至少在低轉(zhuǎn)速和部分負(fù)荷(特別是中負(fù)荷)的預(yù)定工作范圍內(nèi)時(shí)，EGR量控制模塊引進(jìn)EGR氣體到汽缸中，從而不利于抑制黑煙的產(chǎn)生。因此，在預(yù)定工作范圍內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷相對較低的范圍內(nèi)，噴射控制模塊通過在主噴射之前噴射燃料的前階段噴射噴射相對于主噴射的燃料噴射量具有預(yù)定噴射比的燃料，其中主噴射是在壓縮行程中的上止點(diǎn)附近噴射燃料，即，在壓縮行程中通過前階段噴射噴射燃料(第一噴射模式)。 通過增加前階段噴射噴射的燃料量，燃料的預(yù)混合水平增加，從而有利于抑制黑煙的產(chǎn)生。另一方面，在預(yù)定工作范圍內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷相對較高的范圍內(nèi)，相比較于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷相對較低的范圍，渦輪增壓器的渦輪增壓量和總?cè)剂蠂娚淞吭黾?。從而，類似于在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷相對較低的范圍內(nèi)的第一噴射模式，通過執(zhí)行具有較大噴射量的前階段噴射，在主燃燒之前產(chǎn)生的預(yù)燃燒中的熱釋放率過多增加，NVH性能會(huì)劣化。因此在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷相對較高的范圍內(nèi)，噴射控制模塊將第二噴射模式中的前階段噴射對主噴射的噴射比降低到低于在第一噴射模式中的噴射比。噴射比的降低有利于改善NVH性能。然而，雖然NVH性能改善，但是因?yàn)樘貏e是主噴射的燃料噴射量增加，預(yù)混合比減少，另一方面，響應(yīng)于在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷相對較高的范圍內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的增加，如上所述前階段噴射的燃料噴射量降低。從而會(huì)容易產(chǎn)生黑煙，因此，在第二噴射模式中執(zhí)行在主噴射之后噴射燃料的后階段噴射。在某個(gè)正時(shí)執(zhí)行后階段噴射以延長主燃燒，以及在噴射的燃料到達(dá)插入到汽缸中的活塞的頂面中形成的腔的外部的正時(shí)部分執(zhí)行后階段噴射。從而，抑制在主燃燒中的熱釋放率的峰值之后在膨脹行程中汽缸中的溫度降低，并且汽缸中的溫度保持較高。換言之，延長保持在燃燒行程中的后期的0-T區(qū)域圖(0=局部當(dāng)量比，T=局部溫度)的OH區(qū)域中的時(shí)期以利用腔外部的空氣促進(jìn)黑煙的氧化。從而盡可能多地減少黑煙的排放。因此，在通過EGR量控制模塊引進(jìn)EGR氣體到汽缸中的預(yù)定工作范圍內(nèi)，通過根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)本體的負(fù)荷水平在第一噴射模式和第二噴射模式之間切換，能夠?qū)崿F(xiàn)黑煙排放的抑制和NVH性能的改善。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)，在配置為具有較低的幾何壓縮比以便例如改善熱效率的發(fā)動(dòng)機(jī)本體中，在低轉(zhuǎn)速和部分負(fù)荷的工作范圍內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷相對較低的范圍內(nèi)可燃性降低。在此，在第一噴射模式中，特別是多次執(zhí)行相對于主噴射的燃料噴射量具有預(yù)定噴射比的前階段噴射，產(chǎn)生在壓縮行程中的上止點(diǎn)之前的預(yù)定正時(shí)具有合適熱釋放率的預(yù)燃燒(前階段燃燒)，有利于縮短通過主噴射噴射的燃料的點(diǎn)火延遲。即在具有低壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)本體中執(zhí)行具有預(yù)定噴射比的前階段噴射減少主噴射導(dǎo)致的主燃燒中的熱釋放率的增加，并減少燃燒噪聲。另一方面，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷相對較高的范圍內(nèi)，因?yàn)闇u輪增壓量和燃料噴射量增加導(dǎo)致可燃性改善，即使在第二噴射模式中前階段噴射的噴射比減少時(shí)，仍在壓縮行程中的上止點(diǎn)之前的預(yù)定正時(shí)產(chǎn)生具有合適的熱釋放率的預(yù)燃燒，并可以縮短通過主噴射噴射的燃料的點(diǎn)火延遲。即，燃燒噪聲不會(huì)變大。第一噴射模式可以包括多次前階段噴射，第二噴射模式包括比第一噴射模式中次數(shù)少的前階段噴射。如上所述，多次前階段噴射造成在壓縮行程中的上止點(diǎn)之前的預(yù)定正時(shí)具有合適熱釋放率的預(yù)燃燒，從而有利于縮短通過主噴射噴射的燃料的點(diǎn)火延遲。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)本體的工作范圍可以分為低轉(zhuǎn)速范圍和高轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，預(yù)定工作范圍可以是在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的相對較高的轉(zhuǎn)速范圍。預(yù)定工作范圍可以重新表述為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速預(yù)定值的范圍和執(zhí)行渦輪增壓超過預(yù)定量的范圍。即，在執(zhí)行渦輪增壓超過預(yù)定量的范圍內(nèi)，可以執(zhí)行在第一噴射模式和第二噴射模式之間的上述切換。在第一噴射模式中，噴射控制模塊可以在噴射的燃料的至少一部分到達(dá)腔中的正時(shí)執(zhí)行后階段噴射，在第二噴射模式中，噴射控制模塊可以在噴射的燃料的至少一部分到達(dá)腔中的正時(shí)和噴射的燃料到達(dá)活塞的腔的外部的正時(shí)執(zhí)行兩次后階段噴射。對于后階段噴射，在噴射的燃料的至少一部分到達(dá)腔中的正時(shí)執(zhí)行燃料噴射意味著在主噴射之后的較早正時(shí)執(zhí)行燃料噴射。因此，在上述正時(shí)噴射燃料促進(jìn)主燃燒，并縮短后燃燒時(shí)期，因?yàn)樵谥魅紵蓄~外地噴射燃料。因此，在上述正時(shí)噴射燃料減少了排氣損耗，并改善熱效率，進(jìn)一步有利于改善扭矩和燃料消耗。對于后階段噴射，如上所述在噴射的燃料到達(dá)活塞的腔的外部的正時(shí)執(zhí)行燃料噴射，通過利用腔外部的空氣促進(jìn)黑煙的氧化并有利于降低黑煙的排放，同時(shí)保持在膨脹行程中汽缸中的溫度較高。因此，在預(yù)定工作范圍內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷相對較低的范圍內(nèi)，執(zhí)行前階段噴射多次增加燃料的預(yù)混合比，有利于減少黑煙的產(chǎn)生，并進(jìn)一步在較早的正時(shí)執(zhí)行一次后階段噴射有利于改善扭矩和燃料消耗(即，第一噴射模式)。另一方面，在預(yù)定工作范圍內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷相對較高的范圍內(nèi)，減少前階段噴射的次數(shù)避免過多的前階段燃燒，有利于改善NVH性能， 并進(jìn)一步在較早的正時(shí)和后階段正時(shí)執(zhí)行兩次后階段噴射改善扭矩和燃料消耗，并有利于減少黑煙的排放(即，第二噴射模式)。特別地，雖然執(zhí)行在主燃燒中額外噴射燃料的后階段噴射不利于抑制黑煙的產(chǎn)生，因?yàn)樵诎l(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷相對較高的范圍內(nèi)燃料噴射量增加，通過結(jié)合在后階段正時(shí)執(zhí)行的后階段噴射，可以盡可能多地減少黑煙的排放。在第二噴射模式中執(zhí)行主噴射的正時(shí)可以早于在第一噴射模式中的該正時(shí)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)本體在相對較高負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，主噴射的正時(shí)設(shè)定得較早有利于改善扭矩。另一方面，主噴射的正時(shí)設(shè)定得較早縮短點(diǎn)火延遲，不利于抑制黑煙的產(chǎn)生；然而，通過在第二噴射模式中執(zhí)行主噴射之后的后階段噴射，可以盡可能多地減少黑煙的排放。在相比較于預(yù)定工作范圍負(fù)荷較高的工作范圍內(nèi)，EGR量控制模塊可以停止引進(jìn) EGR氣體到汽缸中，噴射控制模塊可以將前階段噴射的噴射比減少到低于在第二噴射模式中的噴射比。在工作范圍內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷相對較高的范圍內(nèi)，由于渦輪增壓器的渦輪增壓量增加和停止EGR氣體的引進(jìn)的結(jié)合，增加了在汽缸中的新鮮空氣的量。新鮮空氣量的增加有利于產(chǎn)生高扭矩。此外，在該工作范圍內(nèi)，在壓縮行程中上止點(diǎn)附近汽缸內(nèi)的溫度和壓力增加，燃料的可燃性改善。因此，不要求具有較大功率的預(yù)燃燒，可以將前階段噴射的噴射比減少到低于在第二噴射模式中的噴射比。在相比較于預(yù)定工作范圍負(fù)荷較高的工作范圍內(nèi)，噴射控制模塊可以將前階段噴射的次數(shù)減少到少于在第二噴射模式中的次數(shù)?；蛘撸ㄟ^減少噴射次數(shù)減少主噴射的噴射比。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種控制具有渦輪增壓器的車載柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，其中該發(fā)動(dòng)機(jī)供給有包含柴油燃料作為其主要成分的燃料。該方法包括，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速和部分負(fù)荷的預(yù)定工作范圍內(nèi)負(fù)荷相對較低的范圍內(nèi)時(shí)，切換到第一噴射模式，第一噴射模式包括引進(jìn)EGR氣體到發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸中，執(zhí)行在壓縮行程中的上止點(diǎn)或壓縮行程中的上止點(diǎn)附近噴射燃料的主噴射以產(chǎn)生主要包括擴(kuò)散燃燒的主燃燒，及執(zhí)行根據(jù)相對于主噴射的燃料噴射量的預(yù)定噴射比在主噴射之前噴射燃料的前階段噴射，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在預(yù)定工作范圍內(nèi)負(fù)荷相對較高的范圍內(nèi)時(shí)，切換到第二噴射模式，第二噴射模式包括引進(jìn)EGR氣體到發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸中并執(zhí)行主噴射，具有低于在第一噴射模式中的噴射比的前階段噴射，在主噴射之后噴射燃料以延長主燃燒的后階段噴射， 在噴射的燃料到達(dá)在活塞的頂面中形成的腔外部的正時(shí)部分地執(zhí)行后階段噴射。


圖1是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖2是與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制相關(guān)的框圖3是示出根據(jù)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)狀況的噴射器的燃料噴射模式的區(qū)域圖(map)的示例； 圖4是曲線圖，其中(a)圖是示出在圖3的區(qū)域圖中的工作范圍A內(nèi)的燃料噴射模式的示例的曲線圖，(b)圖是示出對應(yīng)于工作范圍A內(nèi)的燃料噴射模式的熱釋放率的歷史的示例的曲線圖5是曲線圖，其中(a)圖是示出在圖3的區(qū)域圖中的工作范圍B內(nèi)的燃料噴射模式的示例的曲線圖，(b)圖是示出對應(yīng)于工作范圍B內(nèi)的燃料噴射模式的熱釋放率的歷史的示例的曲線圖6是曲線圖，其中(a)圖是示出在圖3的區(qū)域圖中的工作范圍C內(nèi)的燃料噴射模式的示例的曲線圖，(b)圖是示出對應(yīng)于工作范圍C內(nèi)的燃料噴射模式的熱釋放率的歷史的示例的曲線圖7是曲線圖，其中(a)圖是示出在圖3的區(qū)域圖中的工作范圍D內(nèi)的燃料噴射模式的示例的曲線圖，(b)圖是示出對應(yīng)于工作范圍D內(nèi)的燃料噴射模式的熱釋放率的歷史的示例的曲線圖8是曲線圖，其中(a)圖是示出在圖3的區(qū)域圖中的工作范圍E內(nèi)的燃料噴射模式的示例的曲線圖，(b)圖是示出對應(yīng)于工作范圍E內(nèi)的燃料噴射模式的熱釋放率的歷史的示例的曲線圖9是曲線圖，其中(a)圖是示出在圖3的區(qū)域圖中的工作范圍F內(nèi)的燃料噴射模式的示例的曲線圖，(b)圖是示出對應(yīng)于工作范圍F內(nèi)的燃料噴射模式的熱釋放率的歷史的示例的曲線圖10是曲線圖，其中(a)圖是示出在圖3的區(qū)域圖中的工作范圍G內(nèi)的燃料噴射模式的示例的曲線圖，(b)圖是示出對應(yīng)于工作范圍G內(nèi)的燃料噴射模式的熱釋放率的歷史的示例的曲線圖11是曲線圖，其中(a)圖是示出在圖3的區(qū)域圖中的工作范圍H內(nèi)的燃料噴射模式的示例的曲線圖，(b)圖是示出對應(yīng)于工作范圍H內(nèi)的燃料噴射模式的熱釋放率的歷史的示例的曲線圖12是0-T區(qū)域圖的示例；
圖13中圖3的區(qū)域圖中的工作范圍F和工作范圍G之間的汽缸內(nèi)部壓力中的變化的比較示例的視圖14是示出根據(jù)第二實(shí)施例的噴射器的燃料噴射模式的區(qū)域圖； 圖15是示出在圖14的區(qū)域圖中的工作范圍a內(nèi)的燃料噴射模式的示例的曲線圖； 圖16是示出在圖14的區(qū)域圖中的工作范圍al內(nèi)的燃料噴射模式的示例的曲線圖； 圖17是示出在圖14的區(qū)域圖中的工作范圍b內(nèi)的燃料噴射模式的示例的曲線圖； 圖18是示出在圖14的區(qū)域圖中的工作范圍c內(nèi)的燃料噴射模式的示例的曲線圖； 圖19是示出在圖14的區(qū)域圖中的工作范圍d內(nèi)的燃料噴射模式的示例的曲線圖； 圖20是示出在圖14的區(qū)域圖中的工作范圍f內(nèi)的燃料噴射模式的示例的曲線圖； 圖21是示出在圖14的區(qū)域圖中的工作范圍h內(nèi)的燃料噴射模式的示例的曲線圖； 圖22是示出在圖14的區(qū)域圖中的工作范圍bl內(nèi)的燃料噴射模式的示例的曲線圖； 圖23是示出在圖14的區(qū)域圖中的工作范圍cl內(nèi)的燃料噴射模式的示例的曲線圖； 圖M是根據(jù)第二實(shí)施例當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在預(yù)熱中的狀態(tài)下時(shí)燃料噴射的區(qū)域圖的示例； 圖25是示出在圖M的區(qū)域圖中的工作范圍a2內(nèi)的燃料噴射模式的示例的曲線圖。
具體實(shí)施例方式以下參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。注意，以下優(yōu)選實(shí)施例的描述僅是示例。圖1和2示出了該實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)1 (發(fā)動(dòng)機(jī)本體)的示意結(jié)構(gòu)。發(fā)動(dòng)機(jī)1是安裝到車輛并且供給有其中主要成分為柴油燃料的燃料的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)包括具有多個(gè)汽缸Ila (僅示出了一個(gè)汽缸)的汽缸體11，設(shè)置在該汽缸體11上的汽缸蓋 12，以及設(shè)置在該汽缸體11下方并在其中存儲(chǔ)潤滑油的油底殼13。在發(fā)動(dòng)機(jī)1的汽缸Ila 內(nèi)，往復(fù)式地插入活塞14，部分形成縮口型燃燒室14a的腔在各活塞14的頂面上形成。各活塞14通過連桿14b連接到曲軸15。在汽缸蓋12中，對每個(gè)汽缸11a，形成進(jìn)氣道16和排氣道17，并設(shè)有進(jìn)氣門21和排氣門22，進(jìn)氣門21用于開啟和關(guān)閉在燃燒室1 側(cè)上的進(jìn)氣道16的開口，排氣門22用于開啟和關(guān)閉燃燒室Ha側(cè)上的排氣道17的開口。在用于操作進(jìn)氣門21和排氣門22的發(fā)動(dòng)機(jī)1的氣門系統(tǒng)中，用于在正常模式與特殊模式之間切換排氣門22的操作模式的液壓驅(qū)動(dòng)切換機(jī)構(gòu)71 (參見圖2，在下文中稱為 VVM，可變氣門裝置(variable valve motion))設(shè)置在排氣門側(cè)。該VVM 71 (未示出其詳細(xì)結(jié)構(gòu))包括兩種彼此具有不同凸輪輪廓的凸輪，即具有一個(gè)凸輪尖的第一凸輪和具有兩個(gè)凸輪尖的第二凸輪，以及用于選擇性地將第一凸輪和第二凸輪中的任一個(gè)的操作狀態(tài)傳遞至排氣門22的空轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。當(dāng)空轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將第一凸輪的操作狀態(tài)傳遞至排氣門22時(shí)，排氣門22在正常模式中操作，且在排氣行程中僅開啟一次。另一方面，當(dāng)空轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將第二凸輪的操作狀態(tài)傳遞至排氣門22時(shí)，排氣門22在特殊模式中操作，且在排氣行程中開啟并在進(jìn)氣行程中再次開啟，即排氣門開啟兩次。VVM 71中在正常模式與特殊模式之間的模式切換通過由發(fā)動(dòng)機(jī)操作的液壓泵(未圖示)施加的液壓執(zhí)行。該特殊模式可用于與內(nèi)部EGR相關(guān)的控制。應(yīng)注意，可采用通過使用電磁驅(qū)動(dòng)器操作排氣門22的電磁操作氣門系統(tǒng)在正常模式與特殊模式之間切換。此外， 內(nèi)部EGR的執(zhí)行不限于開啟排氣門22兩次，且內(nèi)部EGR的執(zhí)行可經(jīng)由通過開啟進(jìn)氣門21 兩次的內(nèi)部EGR控制實(shí)現(xiàn)，或可經(jīng)由通過在排氣行程或進(jìn)氣行程期間關(guān)閉進(jìn)氣門21和排氣門22兩者設(shè)定負(fù)重疊期使燃燒氣體保持在燃燒室內(nèi)的內(nèi)部EGR控制實(shí)現(xiàn)。應(yīng)注意，主要是在燃料可燃性低的發(fā)動(dòng)機(jī)1的冷狀態(tài)下通過VVM 71控制內(nèi)部EGR控制。用于噴射燃料的噴射器18和用于通過在發(fā)動(dòng)機(jī)1處于冷狀態(tài)下加熱汽缸Ila中的進(jìn)氣以改善燃料可燃性的電熱塞(glow plug)19設(shè)置在汽缸蓋12內(nèi)。噴射器18設(shè)置為使其燃料噴射口分別從燃燒室Ha的天花板表面面向燃燒室14a，且噴射器18通過主要在壓縮行程中的上止點(diǎn)附近直接噴射燃料以將燃料供給至燃燒室14a。進(jìn)氣通道30連接到發(fā)動(dòng)機(jī)1的側(cè)面以便與汽缸Ila的進(jìn)氣道16連通。同時(shí)，用于從汽缸Ila的燃燒室Ha排出燃燒氣體(即，排氣)的排氣通道40連接到發(fā)動(dòng)機(jī)1的另一側(cè)面。進(jìn)氣通道30和排氣通道40中設(shè)置有用于對進(jìn)氣渦輪增壓的大型渦輪增壓器61和小型渦輪增壓器62 (在下文中詳述)。用于過濾進(jìn)氣的空氣濾清器31設(shè)置在進(jìn)氣通道30的上游端部。均壓箱(surge tank) 33設(shè)置在進(jìn)氣通道30的下游端附近。在均壓箱33的下游側(cè)的進(jìn)氣通道30的一部分分支為向各汽缸Ila延伸的獨(dú)立通道，獨(dú)立通道的下游端與汽缸Ila的進(jìn)氣道16連接。大型渦輪增壓器61的壓縮機(jī)61a，小型渦輪增壓器62的壓縮機(jī)62a，用于冷卻由壓縮機(jī)61a和6 壓縮的空氣的中間冷卻器35，以及用于調(diào)節(jié)流入汽缸Ila的燃燒室1 的進(jìn)氣量的節(jié)流閥36，設(shè)置在空氣濾清器31和均壓箱33之間的進(jìn)氣通道30中。該節(jié)流閥 36基本上全開；然而，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1停止時(shí)，該節(jié)流閥36全閉以防止爆震。排氣通道40的上游側(cè)的部分由排氣歧管構(gòu)成，該排氣歧管具有向汽缸Ila分支且與排氣道17的外端相連的獨(dú)立通道以及這些獨(dú)立通道集合在一起的集合部。在排氣歧管下游的排氣通道40的部分，從上游按此順序設(shè)置有小型渦輪增壓器 62的渦輪62b，大型渦輪增壓器61的渦輪61b，用于清除排氣中含有的有害成分的排氣排放控制裝置41，以及消聲器42。該排氣排放控制裝置41包括氧化催化劑41a和柴油微粒過濾器41b (在下文中， 稱為過濾器)，這些構(gòu)件從上游按此順序設(shè)置。該氧化催化劑41a和過濾器41b容納在殼體中。該氧化催化劑41a具有承載例如鉬或添加有鈀的鉬的氧化催化劑，并引起通過氧化排氣中含有的CO和HC而產(chǎn)生(X)2和H2O的反應(yīng)。該過濾器41b捕捉來自發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣中含有的微粒，例如黑煙。應(yīng)注意，過濾器41b可涂有氧化催化劑。在均壓箱33與節(jié)流閥36之間的進(jìn)氣通道30的部分(即小型渦輪增壓器62的小型壓縮機(jī)6 下游的部分)和在排氣歧管與小型渦輪增壓器62的小型渦輪62b之間的排氣通道40的部分(即小型渦輪增壓器62的小型渦輪62b上游的部分)，與排氣再循環(huán)通道51連接用于將排氣部分再循環(huán)至進(jìn)氣通道30。用于調(diào)節(jié)至進(jìn)氣通道30的排氣的再循環(huán)量的排氣再循環(huán)閥51a和用于通過發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑冷卻排氣的EGR冷卻器52設(shè)置在排氣再循環(huán)通道51中。該大型渦輪增壓器61具有設(shè)置在進(jìn)氣通道30中的大型壓縮機(jī)61a和設(shè)置在排氣通道40中的大型渦輪61b。該大型壓縮機(jī)61a設(shè)置在空氣濾清器31與中間冷卻器35之間的進(jìn)氣通道30中。該大型渦輪61b設(shè)置在排氣歧管與氧化催化劑41a之間的排氣通道40 中。該小型渦輪增壓器62具有設(shè)置在進(jìn)氣通道30中的小型壓縮機(jī)6 和設(shè)置在排氣通道40中的小型渦輪62b。該小型壓縮機(jī)6 設(shè)置在大型壓縮機(jī)61a下游的進(jìn)氣通道30 中。該小型渦輪62b設(shè)置在大型渦輪61b上游的排氣通道40中。S卩，大型壓縮機(jī)61a和小型壓縮機(jī)6 從上游按此順序串聯(lián)設(shè)置在進(jìn)氣通道30 中，而小型渦輪62b和大型渦輪61b從上游按此順序串聯(lián)設(shè)置在排氣通道40中。大型渦輪 61b和小型渦輪62b通過排氣的流動(dòng)旋轉(zhuǎn)，且與大型渦輪61b和小型渦輪62b相連的大型壓縮機(jī)61a和小型壓縮機(jī)6 分別通過大型渦輪61b和小型渦輪62b的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。小型渦輪增壓器62相對較小而大型渦輪增壓器61相對較大。因此大型渦輪增壓器61的大型渦輪61b的慣性大于小型渦輪增壓器62的小型渦輪62b的慣性。用于繞過小型壓縮機(jī)62a的小型進(jìn)氣旁通道63與進(jìn)氣通道30相連。用于調(diào)節(jié)流入小型進(jìn)氣旁通道63的空氣量的小型進(jìn)氣旁通閥63a設(shè)置在小型進(jìn)氣旁通道63中。該小型進(jìn)氣旁通閥63a在沒有分配到電力時(shí)全閉(常閉)。用于繞過小型渦輪62b的小型排氣旁通道64和用于繞過大型渦輪61b的大型排氣旁通道65與排氣通道40相連。用于調(diào)節(jié)流入小型排氣旁通道64的排氣量的調(diào)節(jié)閥6 設(shè)置在小型排氣旁通道64中，且用于調(diào)節(jié)流入大型排氣旁通道65的排氣量的排氣泄壓閥 65a設(shè)置在大型排氣旁通道65中。該調(diào)節(jié)閥6 和排氣泄壓閥6 在沒有分配到電力時(shí)都全開(常開)。具有上述結(jié)構(gòu)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)1通過動(dòng)力系控制模塊10 (在下文中稱為PCM)控制。 該P(yáng)CM 10配置有CPU，存儲(chǔ)器，計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)器組，接口以及具有用于與這些單元相連的路徑的微處理器。PCM 10配置為控制裝置。如圖2所示，將來自用于檢測發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度的流體溫度傳感器SW1、連接到均壓箱33用于檢測供給至燃燒室1 的空氣的壓力的渦輪增壓壓力傳感器SW2、用于檢測進(jìn)氣溫度的進(jìn)氣溫度傳感器SW3、用于檢測曲軸15的轉(zhuǎn)角的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器SW4、用于檢測相應(yīng)于車輛加速踏板(未圖示)角度的加速器開度的加速器位置傳感器SW5、以及用于檢測排氣中的氧濃度的O2傳感器SW6的檢測信號(hào)輸入PCM 10。PCM 10基于該檢測信號(hào)執(zhí)行各種計(jì)算以確定發(fā)動(dòng)機(jī)1和車輛的狀態(tài)，進(jìn)而根據(jù)確定的狀態(tài)輸出控制信號(hào)至噴射器18、電熱塞19、氣門系統(tǒng)的VVM 71以及閥36、51a、63a、6^和6 的驅(qū)動(dòng)器。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)1配置為具有幾何壓縮比在12 1至低于15 1的范圍內(nèi)的較低壓縮比，從而改進(jìn)了排氣排放性能并提高了熱效率。大型渦輪增壓器61和小型渦輪增壓器62 增加了發(fā)動(dòng)機(jī)1的扭矩以補(bǔ)償由低幾何壓縮比損失的動(dòng)力。(發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒控制說明)
在通過PCM 10進(jìn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)1的基本控制中，目標(biāo)扭矩(S卩，目標(biāo)負(fù)荷)主要基于加速器開度確定，相應(yīng)于目標(biāo)扭矩的燃料噴射量和噴射正時(shí)通過控制噴射器18的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。此外，通過控制節(jié)流閥36和排氣再循環(huán)閥51a的開啟角度(S卩，外部EGR控制)以及控制VVM 71 (BP,內(nèi)部EGR控制)控制至汽缸Ila的排氣的再循環(huán)率。圖3是示出根據(jù)預(yù)熱后的狀態(tài)下的發(fā)動(dòng)機(jī)條件的噴射器18的燃料噴射模式的區(qū)域圖。如圖3所示，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1在預(yù)熱后的狀態(tài)下時(shí)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷(S卩，實(shí)際總噴射量)設(shè)定九個(gè)工作范圍A至H (其中存在兩個(gè)工作范圍B)，并對各個(gè)工作范圍設(shè)定燃燒模式。在此，如在圖3中所示在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷相對低的范圍A、D及E內(nèi)，通過控制排氣再循環(huán)閥51a和節(jié)流閥36的開啟角度引進(jìn)較大量的外部EGR氣體到汽缸Ila中以便改善排氣排放性能(即，減少NOx)。因此，由于引進(jìn)大量外部EGR氣體并結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)1的上述低壓縮比，特別在這些工作范圍內(nèi)在汽缸Ila中的燃料的可燃性低。在下文，參考圖4至圖11詳細(xì)描述在工作范圍內(nèi)的燃料噴射模式。應(yīng)注意當(dāng)圖4 至圖11相互比較時(shí)，沒有必要表示它們之間在燃料噴射量和熱釋放率中的相對差。在圖4中，(a)圖是示出在工作范圍A內(nèi)的燃料噴射模式的曲線圖，(b)圖是示出對應(yīng)于工作范圍A內(nèi)的燃料噴射模式的在汽缸Ila中的熱釋放率的歷史的示例的曲線圖。 工作范圍A是低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和低發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的工作范圍，包括怠速范圍。在工作范圍A內(nèi)的燃料噴射模式中，在壓縮行程中上止點(diǎn)之前執(zhí)行兩次具有較大噴射量的燃料噴射(即，預(yù)噴射)，其中兩次噴射之間具有預(yù)定時(shí)間間隔，在壓縮行程中的上止點(diǎn)之后執(zhí)行具有較短脈沖寬度的主噴射，然后再次執(zhí)行燃料噴射。即，在工作范圍A內(nèi)總共執(zhí)行四次燃料噴射。在圖5中，(a)圖是示出在工作范圍B內(nèi)的燃料噴射模式的曲線圖，(b)圖是示出對應(yīng)于工作范圍B內(nèi)的燃料噴射模式的在汽缸Ila中的熱釋放率的歷史的示例的曲線圖。 工作范圍B是相對于工作范圍A發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷較高的范圍。在工作范圍B內(nèi)，在壓縮行程中在上止點(diǎn)之前并較接近上止點(diǎn)的正時(shí)執(zhí)行兩次燃料噴射(即，預(yù)噴射)，其中兩次燃料噴射具有較短的時(shí)間間隔，然后，在壓縮行程中的上止點(diǎn)附近執(zhí)行一次主噴射。即， 在工作范圍B內(nèi)總共執(zhí)行三次燃料噴射。兩次預(yù)噴射在壓縮行程中的上止點(diǎn)之前的預(yù)定正時(shí)產(chǎn)生具有充足熱釋放率的預(yù)燃燒(即，前階段燃燒)，從而改善了隨后的主燃燒的穩(wěn)定性， 并減緩了主燃燒中的熱釋放率的增加。避免熱釋放率的快速增加有利于降低燃燒噪聲并改善NVH性能。在圖6中，(a)圖是示出在工作范圍C內(nèi)的燃料噴射模式的曲線圖，(b)圖是示出對應(yīng)于工作范圍C內(nèi)的燃料噴射模式的在汽缸Ila中的熱釋放率的歷史的示例的曲線圖。 工作范圍C是相對于工作范圍B發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷較高的范圍。在工作范圍C內(nèi)， 在壓縮行程中執(zhí)行一次燃料噴射(即，預(yù)噴射)，然后，在壓縮行程中的上止點(diǎn)附近執(zhí)行主噴射，即，總共執(zhí)行兩次燃料噴射。在工作范圍C內(nèi)，相比較于工作范圍B，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷較高，能夠獲得充足的渦輪增壓量，且燃料噴射量增加。因此，在工作范圍C內(nèi)，相比較于工作范圍B，汽缸中的溫度升高并且改善了燃料的可燃性，因此，即使當(dāng)預(yù)噴射的次數(shù)減少時(shí)， 仍可以在壓縮行程中的上止點(diǎn)之前的預(yù)定正時(shí)產(chǎn)生類似于在工作范圍B內(nèi)的具有充足熱釋放率的預(yù)燃燒。即，在工作范圍B和工作范圍C內(nèi)設(shè)定預(yù)噴射，特別是調(diào)節(jié)預(yù)噴射的次數(shù)以便其在圖5和圖6中的預(yù)燃燒的水平(即，熱釋放率)和峰值的位置是在實(shí)質(zhì)上相同的位置。因此，在工作范圍C內(nèi)，有利于主燃燒的穩(wěn)定，可以避免主燃燒的熱釋放率的快速增加，以便改善NVH性能。因此，燃料噴射的次數(shù)設(shè)定為隨著發(fā)動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速變高或發(fā)動(dòng)機(jī)1上的負(fù)荷變高而減少，在工作范圍B內(nèi)的燃料噴射次數(shù)少于在工作范圍A內(nèi)的燃料噴射次數(shù)，進(jìn)一步在工作范圍C內(nèi)的燃料噴射次數(shù)少于在工作范圍B內(nèi)的燃料噴射次數(shù)。燃料噴射的次數(shù)可以設(shè)定得較少，同時(shí)實(shí)現(xiàn)期望的燃燒模式，因?yàn)槿剂蠂娚淞侩S著發(fā)動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速或負(fù)荷變高而增加，有利于點(diǎn)燃燃料。另一方面，通過提高燃料噴射精度減少燃料噴射次數(shù)有利于改善穩(wěn)定性(robustness)。在圖7中，(a)圖是示出在工作范圍D內(nèi)的燃料噴射模式的曲線圖，(b)圖是示出對應(yīng)于工作范圍D內(nèi)的燃料噴射模式的在汽缸Ila中的熱釋放率的歷史的示例的曲線圖。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速分成低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍和高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，工作范圍D是在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低的范圍內(nèi)相對高的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍。雖然工作范圍D僅是示例并且不限于此，其對應(yīng)于例如約為1600至2200 rpm的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍。此外，工作范圍D在具有部分負(fù)荷(具體地，中負(fù)荷)的范圍內(nèi)。在工作范圍D內(nèi)，在壓縮行程中執(zhí)行兩次燃料噴射。在兩次噴射之間的第一燃料噴射是在距離壓縮行程中的上止點(diǎn)相對較遠(yuǎn)的正時(shí)，換言之在較早的正時(shí)執(zhí)行的先導(dǎo)噴射。另一方面，第二燃料噴射是在較接近壓縮行程中的上止點(diǎn)的正時(shí)執(zhí)行的預(yù)噴射。先導(dǎo)噴射通過改進(jìn)燃料的預(yù)混合水平有利于抑制黑煙的產(chǎn)生。即，如上所述，在工作范圍D內(nèi)，引進(jìn)大量的外部EGR氣體，且因?yàn)橄啾容^于工作范圍E (在下文描述)，工作范圍 D在低發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷下，渦輪增壓量較小，從而不利于抑制黑煙的產(chǎn)生。因此通過執(zhí)行先導(dǎo)噴射能夠有效抑制黑煙的產(chǎn)生。此外，如上所述，除了發(fā)動(dòng)機(jī)1的幾何壓縮比設(shè)定得較低外，在工作范圍D內(nèi)，引進(jìn)大量的外部EGR氣體，且渦輪增壓量較小，從而在工作范圍D內(nèi)的汽缸1 Ia中的燃料的可燃性較低。因此，先導(dǎo)噴射和預(yù)噴射的結(jié)合作為前階段噴射可以產(chǎn)生在主燃燒之前的充足的預(yù)燃燒，縮短在壓縮行程中的上止點(diǎn)附近通過主噴射噴射的燃料的點(diǎn)火延遲，并抑制熱釋放率的快速增加，進(jìn)而該結(jié)合可以改善NVH性能。此外，在工作范圍D內(nèi)，在主噴射之后執(zhí)行一次后階段噴射(即，后噴射)。在主燃燒中執(zhí)行后噴射，換言之，當(dāng)通過主燃燒釋放熱量時(shí)執(zhí)行后噴射，后噴射噴射的燃料的至少一部分到達(dá)在壓縮行程中的上止點(diǎn)之后正下降的活塞14的腔中。優(yōu)選地，后噴射噴射的燃料的大部分到達(dá)腔中。后噴射促進(jìn)主燃燒并縮短后燃燒時(shí)期。即，在圖7的(b)圖中，實(shí)線表示的波形是在執(zhí)行后噴射時(shí)的波形的示例，虛線表示的波形是在不執(zhí)行后噴射時(shí)的波形的示例。后噴射不影響主燃燒的上升波形，并能縮短燃燒時(shí)期。因此，有利于改進(jìn)扭矩，從而有利于改進(jìn)燃料消耗。在圖8中，(a)圖是示出在工作范圍E內(nèi)的燃料噴射模式的曲線圖，(b)圖是示出對應(yīng)于工作范圍E內(nèi)的燃料噴射模式的在汽缸Ila中的熱釋放率的歷史的示例的曲線圖。 工作范圍E是自圖3中的工作范圍D起并鄰接于圖3中的工作范圍D的較高負(fù)荷范圍。因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速分成低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍和高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，工作范圍E是在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低的范圍內(nèi)相對高的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍，并且工作范圍E對應(yīng)于部分負(fù)荷(具體地，中負(fù)荷)的范圍。在工作范圍E內(nèi)，在壓縮行程中執(zhí)行一次預(yù)噴射。因此，相比較于工作范圍 D，在工作范圍E內(nèi)省略先導(dǎo)噴射并減少前階段噴射的次數(shù)。然而，在工作范圍E內(nèi)前階段噴射的噴射量對主噴射的噴射量的噴射比低于工作范圍D內(nèi)的噴射比，因?yàn)橹鲊娚涞膰娚淞侩S著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的增加而增加。在工作范圍E內(nèi)，由于相對高的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，渦輪增壓量增加，燃料噴射量相對較大，相對于工作范圍D燃料可燃性改善。前階段噴射次數(shù)的減少避免由于過多的前階段噴射導(dǎo)致預(yù)燃燒中的熱釋放率提前過多增加，有利于避免NVH性能的劣化。即，過多的前階段噴射造成具有高熱釋放率峰值的預(yù)燃燒。因此，產(chǎn)生預(yù)燃燒的高峰值和主燃燒的峰值，從而特別是對低頻燃燒噪聲而言是不利的，如上所述，在工作范圍E內(nèi)省略先導(dǎo)噴射抑制預(yù)燃燒的峰值，并改善NVH性能。此外，在工作范圍E內(nèi)，在主噴射之后執(zhí)行兩次后噴射，即第一后噴射和第二后噴射。第一后噴射類似于在工作范圍D內(nèi)的后噴射在主噴射之后的較早的正時(shí)執(zhí)行，第一后噴射噴射的燃料的至少一部分到達(dá)在壓縮行程中的上止點(diǎn)之后正下降的活塞14的腔中。 優(yōu)選地，第一后噴射噴射的燃料的大部分到達(dá)腔中。因此，如上所述，第一后噴射促進(jìn)主燃燒并縮短燃燒時(shí)期(見圖8的(b)圖中的虛線)。第二后噴射在第一后噴射之后較晚的正時(shí)執(zhí)行。即，第二后噴射在延長主燃燒的正時(shí)(對應(yīng)于延遲極限正時(shí))和噴射的燃料到達(dá)正下降的活塞14的腔的外部的正時(shí)(對應(yīng)于提前極限正時(shí))執(zhí)行。第二后噴射具有延長主燃燒以便抑制汽缸Ila中的溫度下降，并保持在膨脹行程中汽缸Ila中的溫度較高的功能。從而促進(jìn)在燃燒行程的后期中的黑煙的氧化。S卩，在工作范圍E內(nèi)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷高于工作范圍D且燃料噴射量增加時(shí)，由于省略先導(dǎo)噴射容易產(chǎn)生黑煙。此外，當(dāng)比較圖7和圖8時(shí)明顯得出在工作范圍E內(nèi)的主噴射的正時(shí)設(shè)定得早于工作范圍D內(nèi)的主噴射正時(shí)以改進(jìn)扭矩。因此，更不利于抑制黑煙的產(chǎn)生。此外，執(zhí)行第一后噴射對抑制黑煙的產(chǎn)生也是不利的，因?yàn)樵谥魅紵龝r(shí)期額外地噴射燃料。另一方面，如上所述，第二后噴射延長主燃燒以便抑制汽缸Ila中的溫度下降，并保持在膨脹行程中汽缸Ila的溫度較高。換言之，在汽缸中的溫度逐漸下降的燃燒行程后期第二后噴射延長了例如保持在圖12中的0-T區(qū)域圖的OH區(qū)域中的時(shí)期。此外，因?yàn)榈诙髧娚湓趪娚涞娜剂系竭_(dá)活塞的腔的外部的正時(shí)執(zhí)行，利用腔外部的空氣的比率增加。因此，保持汽缸Ila中的溫度較高和增加腔外部的空氣的利用率結(jié)合以促進(jìn)燃燒期的后期的黑煙的氧化。因此，在其條件不利于抑制黑煙的產(chǎn)生的工作范圍E內(nèi)，可以盡可能地抑制黑煙的排放。在圖9中，(a)圖是示出在工作范圍F內(nèi)的燃料噴射模式的曲線圖，(b)圖是示出對應(yīng)于工作范圍F內(nèi)的燃料噴射模式的在汽缸Ila中的熱釋放率的歷史的示例的曲線圖。 工作范圍F是在高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷范圍(包括發(fā)動(dòng)機(jī)全負(fù)荷)內(nèi)相對低的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍。在工作范圍F內(nèi)，燃料噴射(即預(yù)噴射)執(zhí)行一次，主噴射被分割并被執(zhí)行獨(dú)立的兩次。S卩，執(zhí)行在壓縮行程中的上止點(diǎn)附近的第一主噴射和隨后的第二主噴射，從而在工作范圍F內(nèi)總共執(zhí)行三次燃料噴射。在工作范圍F內(nèi)，盡管由于高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷燃料噴射量增加，但因?yàn)樵诖罅咳剂贤ㄟ^單次主噴射噴射發(fā)生熱釋放率快速增加的同時(shí)燃燒壓力過多增加，這對燃燒噪聲以及 NVH性能(特別是振動(dòng))不利。特別地，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)1具有渦輪增壓器并設(shè)計(jì)為在高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷范圍內(nèi)增加扭矩，NVH性能容易劣化。此外，因?yàn)樵诠ぷ鞣秶鶩內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相對較低，該條件也對NVH性能不利。因此，通過將主噴射分割為多次噴射(在此為兩次噴射)，減少每單次噴射的燃料噴射量。通過減少每單次噴射的燃料噴射量并執(zhí)行通過預(yù)噴射產(chǎn)生的預(yù)燃燒，避免了熱釋放率的快速增加，并抑制了燃燒壓力變得過高。因此，有利于改善NVH 性能。此外，分割主噴射相應(yīng)地延長了主燃燒時(shí)期，因此有利于改進(jìn)扭矩。如圖9中的(b) 圖所示，第一主噴射和第二主噴射的熱釋放率變得連續(xù)，并且它們的峰值連續(xù)排列以便實(shí)質(zhì)上延長主燃燒時(shí)期。從而，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷較高并且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相對較低的工作范圍F內(nèi)， 同時(shí)實(shí)現(xiàn)高扭矩的確保和NVH性能的改善。在圖10中，(a)圖是示出在工作范圍G內(nèi)的燃料噴射模式的曲線圖，(b)圖是示出對應(yīng)于工作范圍G內(nèi)的燃料噴射模式的在汽缸Ila中的熱釋放率的歷史的示例的曲線圖。 相比較于工作范圍F，工作范圍G是在更高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷(包發(fā)動(dòng)機(jī)全負(fù)荷)中的高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍。在工作范圍G內(nèi)，在壓縮行程中執(zhí)行一次燃料噴射(即先導(dǎo)噴射)，在壓縮行程中的上止點(diǎn)附近執(zhí)行一次主噴射，即總共執(zhí)行兩次燃料噴射。因?yàn)楣ぷ鞣秶鶩具有較高的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，燃料噴射量增加，從而工作范圍F不利于抑制黑煙的產(chǎn)生。此外，因?yàn)槔缭诩铀倨陂g在工作范圍F內(nèi)容易發(fā)生渦輪增壓延遲，工作范圍F進(jìn)一步不利于抑制黑煙的產(chǎn)生。因此，通過執(zhí)行先導(dǎo)噴射作為前階段噴射以便改善燃料的預(yù)混合水平，并有利于抑制黑煙的產(chǎn)生，通過將燃料噴射次數(shù)限制到兩次(執(zhí)行先導(dǎo)噴射和主噴射各一次)，以便充分確保主噴射的燃料噴射量，確保高扭矩。在此，雖然工作范圍F和工作范圍G是在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷較高的范圍內(nèi)，但它們的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速彼此不同。如上所述，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低的工作范圍F內(nèi)需要進(jìn)一步改善NVH性能。 對于這點(diǎn)，如下參考圖13給出的說明。圖13是比較在工作范圍F和工作范圍G之間的汽缸內(nèi)部壓力的變化的視圖。如上所述，在工作范圍G內(nèi)的燃料噴射模式中，先導(dǎo)噴射和主噴射各執(zhí)行一次(見圖13的(b)圖)，因此，如在圖13中的(a)圖中的虛線所示，在壓縮行程中的上止點(diǎn)之后的點(diǎn)產(chǎn)生汽缸內(nèi)部壓力的較高峰值。這樣的峰值的產(chǎn)生不利于NVH性能，特別是振動(dòng)。另一方面，在工作范圍F內(nèi)的燃料噴射模式中，預(yù)噴射執(zhí)行一次，主噴射被分割并執(zhí)行獨(dú)立的兩次(見圖13的(c)圖)，因此，如在圖13中的(a)圖中的實(shí)線所示，不會(huì)產(chǎn)生明顯的汽缸內(nèi)部壓力的峰值并且不存在與驅(qū)動(dòng)波形(motoring waveform)的明顯差別。因此特別有利于減少發(fā)動(dòng)機(jī)1的振動(dòng)以改進(jìn)NVH性能。在圖11中，(a)圖是示出在工作范圍H內(nèi)的燃料噴射模式的曲線圖，(b)圖是示出對應(yīng)于工作范圍H內(nèi)的燃料噴射模式的在汽缸Ila中的熱釋放率的歷史的示例的曲線圖。 工作范圍H是在高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷范圍(包括發(fā)動(dòng)機(jī)全負(fù)荷)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于工作范圍G的范圍。在工作范圍H內(nèi)，在壓縮行程中的上止點(diǎn)附近執(zhí)行一次主噴射。即，增加發(fā)動(dòng)機(jī)輸出， 同時(shí)特別地改善穩(wěn)定性以確保在工作范圍H內(nèi)的最高扭矩。應(yīng)注意，上述工作范圍的燃料噴射模式僅是示例，并不限于此。例如前階段噴射的次數(shù)、后階段噴射的次數(shù)、及主噴射的次數(shù)可以在合適的范圍內(nèi)變化。因此，在引進(jìn)較大量的EGR氣體到汽缸Ila中的工作范圍D和工作范圍E之間，通過在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷相對低的工作范圍D內(nèi)執(zhí)行兩次前階段噴射(先導(dǎo)噴射和預(yù)噴射)，改善燃料的預(yù)混合水平并且有利于抑制黑煙的產(chǎn)生。另一方面，通過在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷相對高的工作范圍E內(nèi)省略先導(dǎo)噴射，從而可以避免產(chǎn)生過多的前階段噴射和過多的預(yù)燃燒以改善NVH性能。雖然在工作范圍E內(nèi)黑煙容易產(chǎn)生，因?yàn)轫憫?yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的增加，主噴射噴射的燃料量增加，前階段噴射噴射的燃料量減少，通過在延長主燃燒的正時(shí)和噴射的燃料到達(dá)在活塞14的頂面上形成的腔的外部的正時(shí)執(zhí)行后階段噴射(即，第二后噴射)，可以促進(jìn)燃燒行程的后期中的黑煙的氧化并盡可能多地抑制黑煙的排放。如上所述，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)1的幾何壓縮比設(shè)定得較低，且工作范圍D和工作范圍E是所謂的常規(guī)工作范圍，因此在工作范圍D和工作范圍E內(nèi)NVH性能很重要。在工作范圍D 內(nèi)，執(zhí)行兩次前階段噴射(先導(dǎo)噴射和預(yù)噴射)在壓縮行程中的上止點(diǎn)之前的預(yù)定正時(shí)產(chǎn)生具有合適熱釋放率的預(yù)燃燒，從而有利于縮短主噴射噴射的燃料的點(diǎn)火延遲。因此，減少通過主噴射產(chǎn)生的主燃燒的熱釋放率的增加，并改善NVH性能。在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷相對高的工作范圍E內(nèi)，由于渦輪增壓量和燃料噴射量的增加改善了可燃性，即使當(dāng)前階段噴射的次數(shù)減少時(shí)，也可以在壓縮行程中的上止點(diǎn)之前的預(yù)定正時(shí)產(chǎn)生具有合適的熱釋放率的預(yù)燃燒，并縮短主噴射噴射的燃料的點(diǎn)火延遲。即，NVH性能不會(huì)劣化。此外，在工作范圍D和工作范圍E內(nèi)，通過在噴射的燃料的至少一部分到達(dá)腔內(nèi)的正時(shí)執(zhí)行燃料噴射作為后階段噴射(即，第一后噴射)，縮短后燃燒時(shí)期，并改善扭矩和燃料消耗。此外，在工作范圍E內(nèi)，通過結(jié)合第一后噴射和第二后噴射，即使在由于第一后噴射導(dǎo)致的不利于抑制黑煙的產(chǎn)生的條件下，如上所述第二后噴射促進(jìn)黑煙的氧化，并盡可能減少黑煙的排放。在工作范圍E內(nèi)的主噴射的正時(shí)設(shè)定得早于工作范圍D內(nèi)的主噴射的正時(shí)以便主要改善扭矩，從而在工作范圍E內(nèi)，縮短了點(diǎn)火延遲，但不利于抑制黑煙的產(chǎn)生。 然而，通過執(zhí)行上述第二后噴射，在工作范圍E內(nèi)，可以盡可能多地減少的黑煙的排放。(第二實(shí)施例)
圖14是示出根據(jù)第二實(shí)施例的噴射器18的燃料噴射模式的區(qū)域圖。圖14的區(qū)域圖類似于圖3的區(qū)域圖對應(yīng)于在預(yù)熱后的狀態(tài)下的發(fā)動(dòng)機(jī)1。根據(jù)圖14的區(qū)域圖，預(yù)混合燃燒發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速相對低的范圍al內(nèi)。此外，根據(jù)圖14的區(qū)域圖，在工作范圍a、 工作范圍al、工作范圍d內(nèi)引進(jìn)EGR氣體到汽缸11a。特別是在產(chǎn)生預(yù)混合燃燒的工作范圍al內(nèi)，執(zhí)行內(nèi)部EGR控制。在下文，參考圖15至圖23詳細(xì)描述相應(yīng)的工作范圍的燃料噴射模式。圖15示出在工作范圍a內(nèi)的燃料噴射模式。在工作范圍a內(nèi)，在壓縮行程中執(zhí)行兩次預(yù)噴射，在壓縮行程中的上止點(diǎn)附近執(zhí)行主噴射。即，在工作范圍a內(nèi)總共執(zhí)行三次燃料噴射。應(yīng)注意可以在主噴射之后執(zhí)行一次后噴射以便縮短主燃燒中的后燃燒時(shí)期。圖16示出在工作范圍al內(nèi)的燃料噴射模式。在工作范圍al內(nèi)，如上所述產(chǎn)生預(yù)混合燃燒。因此，在壓縮行程中執(zhí)行多次燃料噴射(在圖16中三次)，在燃料點(diǎn)火之前完成燃料噴射。在此，在多次燃料噴射中，在較早的正時(shí)噴射的燃料噴射量設(shè)定得相對較大，在較晚的正時(shí)噴射的燃料噴射量設(shè)定得相對較小，以便通過在盡可能早期噴射燃料改善燃料的預(yù)混合水平。在燃料與空氣充分混合并燃燒的狀態(tài)下噴射的燃料因此在壓縮行程中的上止點(diǎn)附近自燃。在預(yù)混合的燃燒中，在燃料點(diǎn)燃之前能夠產(chǎn)生燃料均勻混合的氛圍，燃料量對空氣量的比減少到較低，從而可以抑制燃料的不完全燃燒和黑煙的產(chǎn)生。預(yù)混合燃燒有利于燃料消耗和排放；然而，因?yàn)樾枰_保均勻分布燃料所要求的時(shí)間，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷較低且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)利用預(yù)混合燃燒。應(yīng)注意，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速明顯較低或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速稍快， 發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷明顯較低時(shí)，不能確保預(yù)混合燃燒的穩(wěn)定，從而在工作范圍a內(nèi)產(chǎn)生擴(kuò)散燃燒。圖17示出在工作范圍b內(nèi)的燃料噴射模式。工作范圍b是對應(yīng)于圖3的區(qū)域圖中的工作范圍B (工作范圍B處的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高)的較高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍。在工作范圍b 內(nèi)，在壓縮行程中執(zhí)行兩次預(yù)噴射，在壓縮行程中的上止點(diǎn)附近執(zhí)行一次主噴射。兩次預(yù)噴射在預(yù)定的正時(shí)產(chǎn)生具有充分熱釋放率的預(yù)燃燒，以便改善主燃燒的穩(wěn)定性，并減少熱釋放率的增加。圖18示出在工作范圍c內(nèi)的燃料噴射模式。工作范圍c是對應(yīng)于圖3的區(qū)域圖中的工作范圍C、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷較高的工作范圍B、和發(fā)動(dòng)機(jī)全負(fù)荷范圍的工作范圍G的較高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷范圍。在工作范圍c內(nèi)，在壓縮行程中執(zhí)行一次預(yù)噴射，在壓縮行程中的上止點(diǎn)附近執(zhí)行主噴射，從而，總共執(zhí)行兩次燃料噴射。因此，改善主燃燒的穩(wěn)定性，避免熱釋放率的快速增加，從而有利于改善NVH性能。圖19示出在工作范圍d內(nèi)的燃料噴射模式。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速分成兩級低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍和高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，工作范圍d是在低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)相對于工作范圍al更高的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍。工作范圍d對應(yīng)于圖3的區(qū)域圖中的工作范圍D和工作范圍E。在工作范圍d內(nèi)，在壓縮行程中在較早的正時(shí)執(zhí)行的先導(dǎo)噴射，在接近壓縮行程中的上止點(diǎn)的正時(shí)執(zhí)行的預(yù)噴射，各執(zhí)行一次作為前階段噴射，在壓縮行程中的上止點(diǎn)附近執(zhí)行主噴射，然后，在預(yù)定時(shí)間間隔執(zhí)行后階段噴射。先導(dǎo)噴射有利于抑制黑煙，先導(dǎo)噴射和預(yù)噴射的結(jié)合通過促使在主燃燒之前的預(yù)燃燒有利于改善NVH性能。后階段噴射是對應(yīng)于圖8的燃料噴射模式中的第二后噴射的后續(xù)噴射。后續(xù)噴射具有延長主燃燒并抑制汽缸Ila中的溫度降低以便保持在膨脹行程中汽缸Ila中的溫度較高的功能，從而促進(jìn)在燃燒行程后期中的黑煙的氧化。在此，當(dāng)比較工作范圍a和工作范圍d時(shí)，工作范圍d相對于工作范圍a對應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷較高的范圍。相對于工作范圍a內(nèi)的燃料噴射模式，在工作范圍a內(nèi)不執(zhí)行的后階段噴射，可以在工作范圍d內(nèi)的燃料噴射模式中執(zhí)行，同時(shí)相對于工作范圍a內(nèi)的噴射比， 可以減少工作范圍d內(nèi)的前階段噴射對主噴射的燃料噴射比。具體地，當(dāng)假設(shè)在工作范圍a 內(nèi)的總?cè)剂蠂娚淞渴荌OQ時(shí)，三次燃料噴射的燃料量的比按照噴射的順序例如是2 2 6。因此，在工作范圍a內(nèi)的前階段噴射對主噴射的噴射比為4/6(=2/3)。此外，當(dāng)假設(shè)在工作范圍d內(nèi)的總?cè)剂蠂娚淞渴?0Q時(shí)，四次燃料噴射的燃料量按照噴射的順序例如是5:1:21:3。 因此，在工作范圍d內(nèi)前階段噴射對主噴射的噴射比為6/21。S卩，工作范圍d的前階段噴射的噴射比小于工作范圍a的噴射比。此外，在工作范圍d內(nèi)，當(dāng)減少前階段噴射的噴射比時(shí)，增加后階段噴射。因此，在執(zhí)行EGR控制的工作范圍內(nèi)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的水平改變?nèi)剂蠂娚淠Ｊ?，有利于?shí)現(xiàn)黑煙排放的減少和NVH性能的改善。此外，當(dāng)比較工作范圍c和工作范圍d時(shí)，工作范圍c具有的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷高于工作范圍d，并且在其中停止EGR控制，而在工作范圍d中執(zhí)行EGR控制。因此，在工作范圍c內(nèi)的燃料噴射模式中，相對于在工作范圍d內(nèi)的燃料噴射模式，通過減少前階段噴射的次數(shù)減少前階段噴射對主噴射的噴射比，因此，避免過多的預(yù)燃燒并改善NVH性能。圖20示出在工作范圍f內(nèi)的燃料噴射模式。工作范圍f對應(yīng)于圖3的區(qū)域圖中的工作范圍F。類似于工作范圍F，在工作范圍f內(nèi)，執(zhí)行一次預(yù)噴射，主噴射被分割并被執(zhí)行獨(dú)立的兩次，即，總共執(zhí)行三次燃料噴射。因此，有利于改善在高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷范圍(包括全負(fù)荷)中的相對低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的NVH性能。圖21示出在工作范圍h內(nèi)的燃料噴射模式。工作范圍h對應(yīng)于圖3的區(qū)域圖中的工作范圍H。類似于工作范圍H，在工作范圍h內(nèi)，通過在壓縮行程中的上止點(diǎn)附近執(zhí)行單次主噴射，增加發(fā)動(dòng)機(jī)輸出，同時(shí)特別地改善穩(wěn)定性以便確保最高扭矩。圖22示出在工作范圍bl內(nèi)的燃料噴射模式。在工作范圍bl內(nèi)，在壓縮行程中執(zhí)行兩次預(yù)噴射，在壓縮行程中的上止點(diǎn)附近執(zhí)行主噴射，在主噴射之后執(zhí)行后階段噴射， 即，總共執(zhí)行四次燃料噴射。工作范圍bl的燃料噴射模式對應(yīng)于具有額外的后階段噴射的工作范圍b的燃料噴射模式(見圖17)。在此，后階段噴射不同于在圖19的燃料噴射模式中并在較接近于主噴射的正時(shí)執(zhí)行該后階段噴射。在圖22中的后階段噴射對應(yīng)于在圖8 中的燃料噴射模式中的第一后噴射。即，縮短主燃燒的后燃燒時(shí)期以有利于改善燃料消耗。圖23示出在工作范圍Cl內(nèi)的燃料噴射模式。在工作范圍Cl內(nèi)，在壓縮行程中執(zhí)行一次預(yù)噴射，在壓縮行程中的上止點(diǎn)附近執(zhí)行主噴射，在主噴射之后執(zhí)行后階段噴射， 即，總共執(zhí)行三次燃料噴射。工作范圍Cl的燃料噴射模式對應(yīng)于具有額外后階段噴射的工作范圍c的燃料噴射模式(見圖18)。工作范圍Cl的燃料噴射模式也用于改善燃料消耗。圖14是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1在預(yù)熱后的狀態(tài)下的燃料噴射模式的區(qū)域圖。圖M是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1在預(yù)熱中的狀態(tài)下的燃料噴射模式的區(qū)域圖。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1在預(yù)熱中的狀態(tài)下時(shí)，在汽缸Ila中的溫度較低，并不能控制預(yù)混合燃燒的點(diǎn)火，從而去除預(yù)混合燃燒的工作范圍。在圖M的區(qū)域圖中的工作范圍b、C、d、bl及cl分別對應(yīng)于在圖14的區(qū)域圖中的工作范圍b、c、d、bl及Cl。彼此對應(yīng)的工作范圍的燃料噴射模式也相同(見圖17、圖18、 圖19、圖22及圖23)。在圖M的區(qū)域圖中發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低的工作范圍a2內(nèi)，如圖25所示設(shè)定燃料噴射模式。在此，執(zhí)行具有較大噴射量的先導(dǎo)噴射，執(zhí)行兩次預(yù)噴射，執(zhí)行一次主噴射，即，總共執(zhí)行四次燃料噴射。通過增加前階段噴射的次數(shù)和前階段噴射的噴射比，可以改善可燃性并改善耐失火性。應(yīng)注意，在工作范圍a2內(nèi)，設(shè)定加速預(yù)熱系統(tǒng)(AWS)范圍。應(yīng)理解，本文所述實(shí)施例是示例性的而非限制性的，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求而非說明書限定，且落入權(quán)利要求的界限和范圍內(nèi)的所有變化或這些界限和范圍的等價(jià)物應(yīng)理解包含在權(quán)利要求內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有渦輪增壓器的車載柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，包括具有渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)本體，所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體安裝在汽車中并供給有包含柴油燃料作為其主要成分的燃料；設(shè)置在所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體中朝向所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體的汽缸并直接噴射燃料到所述汽缸中的燃料噴射閥；控制通過所述燃料噴射閥噴射燃料到所述汽缸中的模式的噴射控制模塊；及調(diào)節(jié)引進(jìn)到所述汽缸中的EGR氣體的量的EGR量控制模塊；其中，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體至少在低轉(zhuǎn)速和部分負(fù)荷的預(yù)定工作范圍內(nèi)時(shí)，所述EGR量控制模塊引進(jìn)EGR氣體到所述汽缸中，所述噴射控制模塊執(zhí)行在壓縮行程中的上止點(diǎn)或壓縮行程中的上止點(diǎn)附近噴射燃料的主噴射以產(chǎn)生主要包括擴(kuò)散燃燒的主燃燒，并執(zhí)行在所述主噴射之前噴射燃料的前階段噴射；在所述預(yù)定工作范圍內(nèi)負(fù)荷相對較低的范圍內(nèi)，所述噴射控制模塊切換到第一噴射模式，在所述第一噴射模式中執(zhí)行相對于所述主噴射的燃料噴射量具有預(yù)定噴射比的所述前階段噴射，及在所述預(yù)定工作范圍內(nèi)負(fù)荷相對較高的范圍內(nèi)，所述噴射控制模塊切換到第二噴射模式，在所述第二噴射模式中前階段噴射的噴射比減少到低于在所述第一噴射模式中的前階段噴射的噴射比，以及執(zhí)行在所述主噴射之后噴射燃料以延長所述主燃燒的后階段噴射；及所述后階段噴射在所述噴射的燃料到達(dá)插入到所述汽缸中的活塞的頂面形成的腔外部的正時(shí)被部分地執(zhí)行。
2.如權(quán)利要求1所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述第一噴射模式包括多次前階段噴射，所述第二噴射模式包括比所述第一噴射模式中次數(shù)少的前階段噴射。
3.如權(quán)利要求1或2所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體的工作范圍分成低轉(zhuǎn)速范圍和高轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，所述預(yù)定工作范圍是在所述低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的相對較高的轉(zhuǎn)速范圍。
4.如權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，在所述第一噴射模式中，所述噴射控制模塊在所述噴射的燃料的至少一部分到達(dá)所述腔內(nèi)的正時(shí)執(zhí)行所述后階段噴射，在所述第二噴射模式中，所述噴射控制模塊在所述噴射的燃料的至少一部分到達(dá)所述腔內(nèi)的正時(shí)和所述噴射的燃料到達(dá)所述活塞的腔的外部的正時(shí)執(zhí)行兩次所述后階段噴射。
5.如權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，在所述第二噴射模式中執(zhí)行所述主噴射的正時(shí)早于在所述第一噴射模式中執(zhí)行所述主噴射的正時(shí)。
6.如權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng)所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，在相比較于所述預(yù)定工作范圍負(fù)荷更高的工作范圍內(nèi)，所述EGR量控制模塊停止引進(jìn)EGR氣體到所述汽缸中，并且所述噴射控制模塊將所述前階段噴射的噴射比減少到低于在所述第二噴射模式中的前階段噴射的噴射比。
7.如權(quán)利要求6所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，在相比較于所述預(yù)定工作范圍負(fù)荷更高的工作范圍內(nèi)，所述噴射控制模塊將所述前階段噴射的次數(shù)減少到少于在所述第二噴射模式中的前階段噴射的次數(shù)。
8.—種控制具有渦輪增壓器的車載柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述發(fā)動(dòng)機(jī)供給有包含柴油燃料作為其主要成分的燃料，包括當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速和部分負(fù)荷的預(yù)定工作范圍內(nèi)負(fù)荷相對較低的范圍內(nèi)時(shí)，切換到第一噴射模式，所述第一噴射模式包括引進(jìn)EGR氣體到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸中，執(zhí)行在壓縮行程中的上止點(diǎn)或壓縮行程中的上止點(diǎn)附近噴射燃料的主噴射以產(chǎn)生主要包括擴(kuò)散燃燒的主燃燒，及執(zhí)行根據(jù)相對于所述主噴射的燃料噴射量的預(yù)定噴射比在所述主噴射之前噴射所述燃料的前階段噴射；當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)在所述預(yù)定工作范圍內(nèi)負(fù)荷相對較高的范圍內(nèi)時(shí)，切換到第二噴射模式，所述第二噴射模式包括引進(jìn)所述EGR氣體到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸中，執(zhí)行所述主噴射，并執(zhí)行具有低于在所述第一噴射模式中的噴射比的前階段噴射，以及在所述主噴射之后噴射燃料以延長所述主燃燒的后階段噴射；及在所述噴射的燃料到達(dá)在活塞的頂面形成的腔的外部的正時(shí)部分地執(zhí)行所述后階段噴射。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一噴射模式包括多次前階段噴射，所述第二噴射模式包括比所述第一噴射模式中次數(shù)少的前階段噴射。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體的工作范圍分成低轉(zhuǎn)速范圍和高轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，所述預(yù)定工作范圍是在所述低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的相對較高的轉(zhuǎn)速范圍。
11.如權(quán)利要求8至10中的任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述第一噴射模式中，噴射控制模塊在所述噴射的燃料的至少一部分到達(dá)所述腔內(nèi)的正時(shí)執(zhí)行所述后階段噴射，在所述第二噴射模式中，所述噴射控制模塊在所述噴射的燃料的至少一部分到達(dá)腔內(nèi)的正時(shí)和所述噴射的燃料到達(dá)所述活塞的腔的外部的正時(shí)執(zhí)行兩次所述后階段噴射。
12.如權(quán)利要求8至11中的任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述第二噴射模式中執(zhí)行所述主噴射的正時(shí)早于在所述第一噴射模式中執(zhí)行所述主噴射的正時(shí)。
13.如權(quán)利要求8至12中的任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在相比較于所述預(yù)定工作范圍負(fù)荷更高的工作范圍內(nèi)，停止引進(jìn)EGR氣體到所述汽缸中，并且所述前階段噴射的噴射比減少到低于在所述第二噴射模式中的前階段噴射的噴射比。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在相比較于所述預(yù)定工作范圍負(fù)荷更高的工作范圍內(nèi)，所述前階段噴射的次數(shù)減少到少于在所述第二噴射模式中的前階段噴射的次數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有渦輪增壓器的車載柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制方法，該柴油發(fā)動(dòng)機(jī)包括具有渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)本體，該發(fā)動(dòng)機(jī)本體安裝在汽車中并供給有包含柴油燃料作為其主要成分的燃料、設(shè)置在所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體中朝向所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體的汽缸并直接噴射燃料到所述汽缸中的燃料噴射閥、控制通過所述燃料噴射閥噴射燃料到所述汽缸中的模式的噴射控制模塊、及調(diào)節(jié)引進(jìn)到所述汽缸中的EGR氣體的量的EGR量控制模塊?；诎l(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速-負(fù)荷狀況調(diào)節(jié)EGR和燃料噴射。
文檔編號(hào)F02D41/04GK102312739SQ20111017194
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者丸山慶士, 牛谷真樹 申請人:馬自達(dá)汽車株式會(huì)社