火花点火式发动机的控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]这里所公开的技术涉及一种火花点火式发动机的控制装置，特别是涉及下述火花点火式发动机的控制装置，即:该火花点火式发动机的控制装置构成为:包含在特定温度以下的状态下气化率比汽油低的特殊燃料的燃料被供向该发动机。
【背景技术】
[0002]近年来，从全球温暖化等环境问题的角度出发，生物燃料正受到人们的关注，能够利用将汽油与例如生物乙醇以任意的混合比混合而成的燃料行驶的FFV(Flexible FuelVehicle、灵活燃料汽车)正不断得到实际应用。FFV所用燃料中的乙醇浓度范围因市场上流通的燃料中的汽油与乙醇的混合比不同而不同，该乙醇浓度范围例如从E25(汽油75%、乙醇25%)到ElOO (乙醇100%)、或者从EO (汽油100%)到E85(汽油15%、乙醇85%)。需要说明的是，这里所说的ElOO中，还包含在乙醇的精馏过程中未充分除去水分而含有5%左右的水分的ElOO (乙醇95%、水5% )。
[0003]这种FFV所使用的燃料的特性因燃料中乙醇浓度的不同而不同。也就是说，汽油为多组分燃料，其沸点在27?225°C的范围内，因而例如像在图2中示出汽油的蒸馏率相对于温度产生的变化那样，即使在温度较低的状态下，汽油的气化率也比较高。相对于此，乙醇为单组分燃料，其标准沸点为78°C，因而当温度较低时其气化率为O而存在比汽油的气化率低的状态，另一方面，当温度较高时其气化率为100%而存在比汽油的气化率高的状态。由此，就FFV而言，当发动机的温度状态为规定温度以下的低温时，燃料中乙醇的浓度越高，且发动机的温度状态处于越低的状态，则气缸内燃料的气化性能就越会产生劣化。也就是说，当将助燃的燃料与供到气缸内的燃料的重量比定义为气化率时，乙醇的浓度越高，且发动机的温度状态处于越低的状态，气化率就会越低。并且会出现下述问题，即:例如在当使用ElOO时发动机处于冷机工作之际，混合气的点火性以及/或者燃烧稳定性会因气化率降低而产生劣化。特别是，当使用的是含有水分的ElOO时，这个问题会很显著。
[0004]例如在专利文献I中记载了一种FFV用发动机系统，在该发动机系统中从用来贮存将汽油与乙醇以任意混合比混合而成的燃料的主燃料罐中，抽取汽油浓度较高的燃料后，使该燃料移动并贮存在不同于主燃料罐的副燃料罐中。由此，在专利文献I所记载的发动机系统中，就会总将气化性能稳定的燃料贮存在副燃料罐内。因此，就专利文献I所记载的发动机系统而言，在当使用了乙醇浓度较高的燃料时混合气的点火性以及/或者燃烧稳定性降低的工作条件下(例如，发动机冷机工作时等)，就以适当比例将贮存在主燃料罐中的燃料与贮存在副燃料罐中的汽油浓度较高的燃料混合起来。这样一来便将汽油浓度比贮存在主燃料罐中的燃料高的混合燃料喷向发动机的进气口。如上所述，专利文献I所记载的发动机系统在气化率降低的工作条件下，通过使用贮存在副燃料罐中的汽油浓度较高的燃料来提高燃料的气化率，由此而确保在发动机冷机工作时等混合气的点火性以及/或者燃烧稳定性。
[0005]在专利文献2中记载了一种FFV用发动机系统，该发动机系统不具有上述那样的副燃料罐，而具有构成为向气缸内直接喷射燃料的燃料喷射阀。在该专利文献2所记载的发动机系统中，鉴于乙醇的理论空燃比小于汽油的理论空燃比，当使用乙醇浓度较高的燃料时，与使用汽油浓度较高的燃料时相比需要增加燃料喷射量的这一情况，当像燃料中的乙醇浓度较高导致燃料喷射量增多且发动机的温度状态处于较低的状态导致其燃料的气化性能降低那样的、发动机低温启动时，就要提高燃料压力，并要在压缩冲程中向气缸内喷射高燃压的燃料。借助较高的燃料压力，使燃料实现微粒化来促进气化，并且将燃料喷射时刻推迟，从而在所喷射的燃料附着在气缸的内壁、活塞等上以前就开始燃烧。这样一来，在专利文献2所记载的发动机系统中，通过改进燃料的喷射方式来提高发动机的低温启动性。
[0006]专利文献1:日本公开专利公报特开2010 - 133288号公报
[0007]专利文献2:日本公开专利公报特开2010 - 37968号公报
【发明内容】
[0008]一发明所要解决的技术问题一
[0009]像专利文献I中所记载的那样需要副燃料罐的结构由于燃料供给系统为两个系统而导致发动机系统的结构复杂化且使成本增加，因而人们需要的是像专利文献2中所记载的那样去掉副燃料罐的结构。另一方面，不论贮存在主燃料罐中的燃料的特性如何，都需要确保混合气的点火性以及/或者燃烧稳定性。
[0010]还像在专利文献2中所记载的那样，乙醇与汽油这两者的理论空燃比的值不同，因而燃料中的乙醇浓度越高，与汽油相比就要使燃料喷射量越多。
[0011]如上所述，当发动机的温度状态处于较低的状态且燃料中的乙醇浓度较高时，燃料的气化率就会降低。因此，就安装在FFV上的发动机系统而言，在考虑到较低气化率的情况下，为了能够获得所希望的气化燃料量，当发动机的温度状态处于较低的状态时以及/或者燃料中的乙醇浓度较高时，就要进行预先增加向气缸内供给的燃料量的控制。
[0012]例如在当使用E95时进行冷机高负荷工作之际，下述三种因素结合起来，就会导致燃料喷射阀在每个循环所喷射的燃料量极度增大。上述三种因素指的是:由于燃料中的乙醇浓度较高，因而与汽油相比所需要的燃料量增加的因素；由于进行高负荷工作，因而燃料量相应地增加的因素；以及伴随因处于冷机状态且乙醇浓度较高使得气化率降低，而需要进行燃料量的增量补正的因素。其结果是，与在同一工作状态下使用汽油时相比，喷射燃料量在例如两倍以上。
[0013]另一方面，在像专利文献2中所记载的那样在压缩冲程中向气缸内喷射燃料的结构下，需要对抗气缸内的较高压力来喷射燃料，而且为了使燃料实现微粒化以促进燃料气化，就必须将燃料压力设定得比较高。燃料压力例如借助由发动机驱动的高压栗而实现升压，不过当如上所述的那样导致燃料喷射阀所喷射的燃料量极其增多的冷机高负荷工作持续时，便无法借助高压栗使燃料压力及时升压，从而燃料压力就会逐渐地下降。燃料压力下降使燃料的微粒化劣化，从而导致燃料的气化率降低。其结果是，无法获得与供到气缸内的燃料量相应的扭矩，致使耗油量增加。而且，未燃的燃料增加，使得废气排放性能也相应地劣化。
[0014]这里所公开的技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于:当发动机的温度状态为规定温度以下的冷机时且发动机的负荷状态为规定负荷以上的高负荷时防止燃料的微粒化劣化，从而防止耗油量增加。
[0015]—用以解决技术问题的技术方案一
[0016]只要采用下述结构就能够解决上述问题，该结构为例如增大高压栗的容量，从而即使燃料量较多的状态持续下去，也能维持较高的燃料压力。不过，采用大型高压栗就会招致下述新的问题，即:成本增加、狭小的发动机室内的布局性劣化、以及耗油量随驱动大容量的高压栗而增加。
[0017]因此，本申请发明人就采取了下述解决方法，即:当供到气缸内的燃料的气化率越低时，换言之当供向气缸内的燃料量越多时，就将发动机主体的充气效率的上限值设定得越低。限制最大充气效率便可限制供向气缸内的燃料量的最大量，因此即使是较小容量的高压栗，也能够维持较高的燃料压力。
[0018]具体而言，这里所公开的技术涉及一种火花点火式发动机的控制装置。该火花点火式发动机的控制装置包括发动机主体、燃料供给机构以及控制器，所述发动机主体构成为包含在特定温度以下的状态下气化率比汽油低的特殊燃料的燃料被供向该发动机主体，所述燃料供给机构构成为将已升压到规定压力的所述燃料供向设置在所述发动机主体中的气缸内，所述控制器构成为通过至少控制所述燃料供给机构而让所述发动机主体工作。
[0019]并且，所述控制器构成为:在当所述发动机主体的温度状态为规定温度以下的冷机时且所述发动机主体的负荷状态为规定负荷以上的高负荷时，所述气缸处于进气冲程和压缩冲程之际，通过所述燃料供给机构将所述燃料供向所述气缸内，并且当已供到所述气缸内的所述燃料的所述气化率越低时，将所述发动机主体的充气效率的上限值设定得越低。
[0020]在此，“在特定温度以下的状态下气化率比汽油低的特殊燃料”指的是例如单组分燃料，具体而言能够列举出乙醇或者甲醇等醇。作为醇的具体示例可以列举出以甘蔗、玉米为原料的生物乙醇等生物醇。
[0021]“包含特殊燃料的燃料”包括将特殊燃料与汽油混合而成的燃料、以及仅由特殊燃料构成的燃料。对于汽油与特殊燃料之间的混合比并没有特别限定，能够采用任意的混合比。就供给发动机主体的燃料而言，汽油与特殊燃料之间的混合比可以是恒定的，也可以是随时变化的。当特殊燃料为乙醇时，“包含特殊燃料的燃料”中包括在下述范围内任意乙醇浓度的燃料，具体而言，该范围从向汽油中混合25 %的乙醇而成的E25到乙醇为100 %的ElOO为止。上述构成并不排除向发动机主体供给不包含特殊燃料的燃料的这一情况。例如当特殊燃料为乙醇时，供向发动机主体的燃料中包括在下述范围内任意乙醇浓度的燃料，该范围从汽油(即，不包含乙醇的E0)到向汽油中混合85%的乙醇而成的E85为止。进而，“包含特殊燃料的燃料”中也可以含有水。因此，含有5%左右的水分的ElOO也包含在这里所说的“包含特殊燃料的燃料”中。需要说明的是，能够利用各种方法检测或推测燃料中的醇浓度。
[0022]能够将“气化率”定义成助燃的燃料与供到气缸内的燃料的重量比。上述气化率能够根据安装在发动机的排气通路中的O2传感器的检测值计算出来。在发动机主体的温度在规定温度以下的条件下，燃料中的特殊燃料的浓度越高，且发动机主体的温度状态处于越低的状态，气化率就可能越低。
[0023]“燃料供给机构”可以构成为:至少包括贮存包含特殊燃料的燃料的燃料罐、使燃料压力升压的高压栗以及对已升压的燃料