預(yù)混合壓縮點火式發(fā)動機的起動控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及設(shè)置于可進行預(yù)混合壓縮點火燃燒的發(fā)動機上的起動控制裝置，該預(yù)混合壓縮點火燃燒是指在壓縮上死點之前噴射至汽缸內(nèi)的燃料與空氣混合的同時通過活塞的壓縮進行自點火的燃燒。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，在汽油發(fā)動機的領(lǐng)域，通常是通過火花塞的火花點火強制地使混合氣點火的燃燒形態(tài)(火花點火燃燒)，但是近年來，正在進行令所謂的預(yù)混合壓縮點火燃燒取代這樣的火花點火燃燒并應(yīng)用于汽油發(fā)動機的研究。預(yù)混合壓縮點火燃燒是指在壓縮上死點之前噴射至汽缸內(nèi)的燃料與空氣混合而生成的混合氣在因活塞壓縮而形成的高溫環(huán)境下自主地(不依靠火花點火)點火的燃燒。可以說由于這樣的預(yù)混合壓縮點火燃燒是在汽缸內(nèi)混合氣同時多發(fā)性地燃燒的形態(tài)，因此與火花點火引起的燃燒相比燃燒期間較短，且能得到更高的熱效率。另外，以下，將預(yù)混合壓縮點火燃燒(homogeneous-charge compress1nignit1n combust1n)簡稱為 HCCI 燃燒。
[0003]在如上述的預(yù)混合壓縮點火式發(fā)動機中，為了進一步謀求燃料消耗性能的改善，有效的方法是執(zhí)行使發(fā)動機自動地停止或再起動的、所謂的怠速停止控制。
[0004]作為與上述怠速停止控制相關(guān)的技術(shù)，例如已知有下述專利文獻I的技術(shù)。在該專利文獻I中公開了在使輕油通過壓縮點火進行燃燒(擴散燃燒)的多汽缸柴油發(fā)動機、或者使汽油通過壓縮點火進行燃燒(預(yù)混合燃燒)的多汽缸汽油發(fā)動機中，基于特定汽缸的活塞停止位置切換使發(fā)動機再啟動時的控制的形態(tài)。
[0005]具體而言，在專利文獻I中，當發(fā)動機自動停止時，檢查在該時刻處于壓縮行程的停止時壓縮行程汽缸的活塞的停止位置。之后，當發(fā)動機的再啟動條件成立時，判定上述停止時壓縮行程汽缸的活塞停止位置是否與預(yù)先設(shè)定的規(guī)定位置相比靠近下死點側(cè)，在位于下死點側(cè)時，最初燃料被噴射至上述停止時壓縮行程汽缸，從迎來整個發(fā)動機第一次壓縮上死點的第一壓縮起再次開始燃燒，即，從全汽缸(專利文獻I中四汽缸)中最先迎來壓縮上死點的汽缸開始再次燃燒，從而發(fā)動機被起動(以下將其稱為“一壓縮起動”)。
[0006]另一方面，在上述停止時壓縮行程的活塞停止位置與上述規(guī)定位置相比靠近上死點側(cè)時，在進氣行程中停止的汽缸(停止時進氣行程汽缸)過渡至壓縮行程后，向該汽缸噴射最初的燃料，從迎來整個發(fā)動機第二次壓縮上死點的第二壓縮開始再次燃燒，即，從全汽缸中迎來第二次壓縮上死點的汽缸開始再次燃燒，從而發(fā)動機被起動(以下將其稱為“二壓縮起動”)。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻:
專利文獻:
專利文獻1:日本特開2012-012993號公報。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的問題:
根據(jù)上述專利文獻I的技術(shù)，在停止時壓縮行程汽缸的活塞位于靠近下死點的位置時，可以通過從第一壓縮開始噴射燃料的一壓縮起動使發(fā)動機迅速地再起動，另一方面，在活塞位于靠近上死點的位置時，通過從第二壓縮開始而不是從第一壓縮開始噴射燃料的二壓縮起動，盡管起動的迅速性稍有犧牲，但是可以防止燃料的失火而謀求切實的發(fā)動機的再起動。
[0009]然而，從盡量迅速地再起動發(fā)動機這樣的要求來看，特別是在進行燃燒的最初的汽缸(在一壓縮起動時為停止時壓縮行程汽缸，在二壓縮起動時為停止時進氣行程汽缸)中，優(yōu)選的是以使活塞在剛過上死點的附近迎來燃燒重心(汽缸內(nèi)的50%燃料結(jié)束燃燒的時期)的形式控制燃燒。這是因為，借助于此，由燃燒的膨脹力施加于活塞的按壓力可高效地施力于活塞，使活塞的速度充分上升。
[0010]然而，在發(fā)動機自動停止后再起動時，不容易將燃燒的正時以足夠的精度進行控制。尤其是，在使汽油與空氣混合后進行壓縮點火的預(yù)混合壓縮點火式發(fā)動機中，在向汽缸內(nèi)噴射汽油后至點火為止的點火延遲時間因汽缸內(nèi)的環(huán)境而發(fā)生各種變化，因此為了使混合氣的點火時期對齊為相同的正時而需要某些方法。然而，在專利文獻I中，關(guān)于這一點并沒有特別提及，存在改善的余地。
[0011]本發(fā)明鑒于上述的情況而形成，其目的在于提供在發(fā)動機自動停止后再起動時，能夠?qū)⒁蛉紵a(chǎn)生的膨脹能量高效地傳遞至活塞，從而改善起動的迅速性的預(yù)混合壓縮點火式起動控制裝置。
[0012]解決問題的手段:
作為解決上述問題的手段，本發(fā)明特征如下:是設(shè)置于發(fā)動機的起動控制裝置，所述發(fā)動機具備多個汽缸、在各汽缸內(nèi)可往復(fù)運動地設(shè)置的活塞、和向各汽缸內(nèi)噴射燃料的噴射器，并且能夠進行在壓縮上死點之前使從上述噴射器噴射至汽缸內(nèi)的燃料與空氣混合的同時通過上述活塞的壓縮進行自點火的預(yù)混合壓縮點火燃燒；具備:在規(guī)定的自動停止條件成立時使上述發(fā)動機自動停止的自動停止控制部；判定隨著上述自動停止而在壓縮行程中停止的停止時壓縮行程汽缸的活塞是否在特定范圍內(nèi)的停止位置判定部，該特定范圍設(shè)定為與預(yù)先規(guī)定的上限位置相比靠近下死點側(cè)；和在判定為上述停止時壓縮行程汽缸的活塞停止在上述特定范圍內(nèi)，且規(guī)定的再起動條件成立時執(zhí)行一壓縮起動的再起動控制部，所述一壓縮起動是從上述噴射器向上述停止時壓縮行程汽缸噴射最初燃料而自點火，并且從迎來整個發(fā)動機第一次壓縮行程時起再次開始燃燒；上述再起動控制部以如下方式進行控制:上述停止時壓縮行程汽缸的活塞停止位置在上述特定范圍內(nèi)越靠近下死點側(cè)，向上述停止時壓縮行程汽缸噴射的最初燃料的噴射開始時期越提前。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，在向停止時壓縮行程汽缸噴射最初燃料并自點火的一壓縮起動時，該汽缸的活塞停止位置越靠近下死點側(cè)，即由活塞產(chǎn)生的壓縮值(從活塞停止位置至壓縮上死點的行程量)越大，上述最初燃料噴射的開始時期越提前，其結(jié)果是，因噴射的燃料的汽化潛熱而使汽缸內(nèi)的溫度上升開始變慢的時期也被提前。像這樣，越是汽缸內(nèi)的溫度容易上升的條件，越向抑制溫度上升的方向調(diào)節(jié)噴射開始時期，因此即便停止時壓縮行程汽缸的活塞停止位置在可進行一壓縮起動的范圍(特定范圍)內(nèi)發(fā)生變動，也可以將汽缸內(nèi)的溫度上升至混合氣的自點火所需的溫度(點火開始溫度)的時期對齊在相同的曲軸角的附近(例如壓縮上死點的附近)。借助于此，例如可以使混合氣總是在燃燒產(chǎn)生的膨脹能量最高效地傳遞至活塞的時期燃燒，因此可以迅猛地向下按壓活塞而向發(fā)動機提供較大的旋轉(zhuǎn)力，可以有效地改善使發(fā)動機再起動時的迅速性。
[0014]在本發(fā)明中，優(yōu)選的是上述再起動控制部在一壓縮起動時的燃料噴射開始時期中，至少將向停止時壓縮行程汽缸噴射的最初燃料的噴射開始時期，設(shè)定為該汽缸中的壓縮點火燃燒的燃燒重心收斂于壓縮上死點后5±5° CA的時期。
[0015]在這里，燃燒重心是指向汽缸內(nèi)噴射的燃料的50%結(jié)束燃燒的時期。如果該時期(燃燒重心)收斂于壓縮上死點后5±5° CA，則由燃燒產(chǎn)生的膨脹能量可高效地轉(zhuǎn)換為活塞的向下按壓力，可以充分增大活塞速度。
[0016]在本發(fā)明中，優(yōu)選的是上述再起動控制部在一壓縮起動時的燃料的噴射量中，至少將向停止時壓縮行程汽缸噴射的最初燃料的噴射量設(shè)定為使該汽缸內(nèi)的混合氣的當量比為I的值。
[0017]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在停止時壓縮行程汽缸中的最初的燃燒變成理論空燃比下的高效燃燒，因此可以通過該最初的燃燒向發(fā)動機提供較大的旋轉(zhuǎn)力，可以進一步提高起動的迅速性。
[0018]在本發(fā)明中，優(yōu)選的是上述停止時壓縮行程汽缸的活塞停止位置在上述特定范圍內(nèi)位于相同位置時，上述再起動控制部在一壓縮起動時的燃料的噴射開始時期中，至少使向停止時壓縮行程汽缸噴射的最初燃料的噴射開始時期隨著發(fā)動機的冷卻水的溫度升高而提前。
[0019]如果發(fā)動機的冷卻水溫較高，則在汽缸內(nèi)被壓縮的空氣的初期溫度增高，因此為了使壓縮上死點附近的缸內(nèi)溫度上升至大致相同的溫度，而需要使燃料的噴射開始時期提前，從而基于該燃料噴射從更早的時期開始抑制缸內(nèi)溫度的上升速度?？紤]到這一點，在上述結(jié)構(gòu)中，發(fā)動機的冷卻水溫越高，噴射開始時期越提前，因此即使冷卻水溫的值稍有變動，也可以使混合氣總是在適當?shù)恼龝r燃燒，可以將燃燒產(chǎn)生的膨脹能量高效地傳遞至活塞。
[0020]在本發(fā)明中，優(yōu)選的是在判定為上述停止時壓縮行程汽缸的活塞停止在與上述上限位置相比靠近上死點側(cè)的位置上時，上述再起動控制部執(zhí)行二壓縮起動，所述二壓縮起動是隨著上述自動停止而在進氣行程中停止的停止時進氣行程汽缸過渡至壓縮行程后向該汽缸噴射最初燃料而自點火，并且從迎來整個發(fā)動機第二次壓縮行程時起再次開始燃
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[0021]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在因停止時壓縮行程汽缸的活塞位于比較靠近上死點的位置而無法確保充分的壓縮值的狀況下，并非向停止時壓縮行程汽缸而是向其后迎來壓縮行程的停止時進氣行程汽缸噴射最初燃料并自點火，因此不會導(dǎo)致失火而能夠切實地再起動發(fā)動機。
[0022]發(fā)明效果:
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的預(yù)混合壓縮點火式發(fā)動機的起動控制裝置，在發(fā)動機自動停止后再起動時，可以將由燃燒產(chǎn)生的膨脹能量高效地傳遞至活塞，因此可以改善起動的迅速性。
【附圖說明】
[0023]圖1是示出應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明一種實施形態(tài)的起動控制裝置的預(yù)混合壓縮點火式發(fā)動機整體結(jié)構(gòu)的圖；
圖2是示出上述發(fā)動機的自動停止.再起動控制的具體步驟的流程圖；
圖3是例示上述發(fā)動機的自動停止控制結(jié)束后的各汽缸的狀態(tài)的圖；
圖4是示出在上述發(fā)動機執(zhí)行一壓縮起動時進行的燃料噴射的順序的圖；
圖5是通過與停止時壓縮行程汽缸的活塞停止位置之間的關(guān)系示出一壓縮起動中的最初燃料噴射的開始時期的圖表；
圖6是示出在一壓縮起動時進行的每次燃料噴射的開始時期、和執(zhí)行各燃料噴射時的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度之間的關(guān)系的圖表；
圖7是基于一壓縮起動時進行的每次燃料噴射的當量比、和執(zhí)行各燃料噴射時的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度之間的關(guān)系的圖表；
圖8是在該汽缸的活塞停止位置不同的兩種情況下示出停止時壓縮行程汽缸的曲軸角和缸內(nèi)溫度之間的關(guān)系的圖表；
圖9A是通過燃料噴射量與噴射開始