发动机的燃料控制装置的制造方法
【专利摘要】本发明的问题是提供即便在容易发生爆震等异常燃烧的运行区域也能够抑制爆震且实现高转矩的发动机的燃料控制装置。本发明的发动机（1）的燃料控制装置是通过滚流（T）控制直接喷射于汽缸（2）内的燃烧室（16）的燃料的动作的发动机的燃料控制装置，具有：向燃烧室直接喷射燃料的喷射器（28）；在燃烧室内生成滚流的进气道（18）；和在设定于汽缸的进气行程中的进气行程喷射时期，使燃料从喷射器喷射，并且，在设定于汽缸的压缩行程后半期的压缩行程后半期喷射时期，使比进气行程喷射时期的燃料喷射量少量的燃料，从喷射器朝向与燃烧室内的滚流相向的方向喷射的PCM（44）。
【专利说明】
发动机的燃料控制装置
技术领域
[0001]本发明涉及发动机的燃料控制装置，尤其涉及通过滚流控制直接向汽缸内燃烧室喷射的燃料的动作的发动机的燃料控制装置。【背景技术】
[0002]在发动机的运行状态位于高负荷侧且低旋转侧的区域内时，因燃烧室内的混合气的不均匀性或火花点火后的火焰传播的迟缓性等而容易发生爆震或早燃等异常燃烧。作为抑制该爆震等异常燃烧的方法，已知有使点火时期大幅度延迟至压缩上死点后的方法。然而，在使点火时期延迟至压缩上死点后时，燃烧室内的燃烧压力降低，因此发动机的输出转矩降低。
[0003]因此，提出了将向燃烧室内的燃料的喷射分成数次，以此抑制爆震的同时确保高转矩的技术。例如，专利文献1中记载的发动机的控制方法在发动机的运行状态位于相对低速的第一旋转域时，将点火时期的延迟量设定为比位于高速侧第二旋转域时的点火时期的延迟量大，并且将燃料的喷射形态设定为至少喷射两次的分次喷射(split inject1n)，并且将分次喷射最终阶段的喷射时期设定于压缩行程前半期。在压缩行程前半期喷射至燃烧室内的燃料因气化潜热而使燃烧室内的混合气温度降低，因此能够抑制爆震，能够对应地延迟点火时期，改善转矩。
[0004]专利文献1:日本特许第4924751号公报。
【发明内容】
[0005]然而，已知的是在增大火花点火后的火焰传播速度时，由于能够在爆震的发生前使混合气正常燃烧，因此可改善耐爆震性；但是，在上述专利文献1的发动机的控制方法中，在压缩行程前半期喷射至燃烧室内的燃料，以在压缩行程中大致均匀地扩散于燃烧室内的状态迎来点火时期，因此相较于不进行燃料分次喷射的情况而言，火花塞附近的混合气的空燃比未改变，火焰传播速度无较大的差异；即，在如上所述的现有的发动机的控制方法中，仍存在通过火焰传播速度的增大以此进一步改善耐爆震性且使点火时期提前以此改善转矩的余地。
[0006]本发明是为了解决上述现有技术问题而形成的，其目的是提供一种即使在容易发生爆震等异常燃烧的运行区域，也能够抑制爆震的同时实现高转矩的发动机的燃料控制装置。
[0007]为了实现上述目的，本发明的发动机的燃料控制装置是通过滚流控制直接喷射于汽缸内的燃烧室的燃料的动作的发动机的燃料控制装置，具有:向燃烧室直接喷射燃料的燃料喷射阀；在燃烧室内生成滚流的滚流生成部;和在设定于汽缸的进气行程中的第一喷射时期，使燃料从燃料喷射阀喷射，并且，在设定于汽缸的压缩行程后半期的第二喷射时期，使比第一喷射时期的燃料喷射量少量的燃料，从燃料喷射阀朝向与燃烧室内的滚流相向的方向喷射的燃料喷射阀控制部；形成为如上所述结构的本发明中，燃料喷射阀控制部在第一喷射时期使燃料从燃料喷射阀喷射，且在第二喷射时期使比第一喷射时期的燃料喷射量少量的燃料，从燃料喷射阀朝向与燃烧室内的滚流相向的方向喷射，因此在第二喷射时期的燃料喷射中，从燃料喷射阀喷射的燃料的动能被与燃料的喷射方向相向地流动的滚流的动能抵消，以此燃料不会冲出滚流，而能够在滚流内形成较浓区域，使该较浓的区域随着滚流流动并在点火时期位于火花塞的梢端的周围，从而改善由火花塞的点火性，且通过火焰传播速度的增大改善耐爆震性。又，在第一喷射时期喷射大部分的燃料，从而促进燃料的气化而谋求通过气化潜热达到的混合气的冷却，进一步改善耐爆震性。借助于此，在容易发生爆震等异常燃烧的运行区域中，也能够可靠地抑制爆震，能够使点火时期对应地提前而改善转矩。又，在第一喷射时期喷射大部分的燃料，以此能够使燃料在燃烧室内均匀地分布而实现均匀燃烧，借助于此改善排放性能。
[0008]又，在本发明中，优选的是燃料喷射阀控制部在设定于压缩上死点前50°至90°期间内的第二喷射时期，使燃料从燃料喷射阀喷射；在形成为如上所述结构的本发明中，能够在燃料喷射方向与滚流相向的正时可靠地喷射燃料，借助于此在滚流内形成燃料较浓的区域，能够使该较浓的区域随着滚流流动并在点火时期可靠地位于火花塞的梢端的周围，并且能够可靠地增大火焰传播速度。
[0009]又，在本发明中，优选的是燃料喷射阀控制部在第二喷射时期，使总燃料喷射量的 10%至20%的燃料从燃料喷射阀喷射；在形成为如上所述结构的本发明中，当形成于滚流内的较浓区域在点火时期流动至火花塞梢端的周围时，能够使火花塞的梢端周围的混合气适度变浓而可靠地增大火焰传播速度，且能够防止离火花塞较远的区域的混合气过度稀薄而导致燃烧变得不稳定。
[0010]又，在本发明中，优选的是滚流生成部是发动机的进气道;发动机的火花塞设置于燃烧室的顶部的中央部;燃料喷射阀配置于燃烧室的顶部的周缘部的进气道侧，并且从发动机的进气道侧朝排气道侧向斜下方喷射燃料;在发动机的活塞顶面形成有从该活塞顶面的、与燃料喷射阀隔开的一侧的端部朝燃料喷射阀侧向斜上方延伸的斜面;燃料喷射阀控制部在第二喷射时期使燃料从燃料喷射阀喷射，该第二喷射时期设定为燃料喷射阀的燃料的喷射方向与活塞顶面的斜面朝燃料喷射阀侧向斜上方延伸的方向相向的时期；在形成为如上所述结构的本发明中，燃料喷射阀控制部在设定为燃料喷射阀的燃料的喷射方向与活塞顶面的斜面朝燃料喷射阀侧向斜上方延伸的方向相向的时期的第二喷射时期，使燃料从燃料喷射阀喷射，因此能够朝向与滚流的下部相向的方向喷射燃料，该滚流的下部沿着活塞顶面的斜面朝燃料喷射阀侧向斜上方流动，借助于此使燃料较浓的区域形成于滚流内，从而能够使该较浓的区域随着滚流流动并在点火时期可靠地位于火花塞的梢端的周围，从而能够可靠地增大火焰传播速度。
[0011]又，在本发明中，优选的是燃料喷射阀的燃料的喷射方向与活塞顶面的斜面朝燃料喷射阀侧向斜上方延伸的方向相平行；在形成为如上所述结构的本发明中，能够使燃料喷射方向可靠地与沿着活塞顶面的斜面朝燃料喷射阀侧向斜上方流动的滚流的流动方向相向，借助于此，在滚流内形成燃料较浓的区域，使该较浓的区域随着滚流流动并在点火时期更可靠地位于火花塞的梢端的周围，能够可靠地增大火焰传播速度。
[0012]又，在本发明中，优选的是燃料喷射阀控制部在温态时的发动机的运行状态位于相对高负荷侧且低旋转侧的区域内的情况下，在第二喷射时期使燃料从燃料喷射阀喷射， 在温态时的发动机的运行状态位于相对高负荷侧且低旋转侧的区域外的情况下，或者在冷态时，在第二喷射时期不使燃料从燃料喷射阀喷射；在形成为如上所述结构的本发明中，在温态时的发动机的运行状态位于容易发生爆震的第一区域或第二区域内的情况下，在第二喷射时期执行燃料喷射，在点火时期在火花塞周围形成较浓区域，从而增大火焰传播速度并改善耐爆震性，另一方面，在发动机的运行状态位于不易发生爆震的第三区域内或冷态时的情况下，在第一喷射时期将燃料一次性喷射，从而促进燃料的气化且使燃料均匀地分布于燃烧室内，进而能够改善排放性能。
[0013]根据本发明的发动机的燃料控制装置，即使在容易发生爆震等异常燃烧的运行区域，也能够抑制爆震且实现高转矩。【附图说明】
[0014]图1是应用了根据本发明实施形态的发动机的燃料控制装置的发动机的概略结构图；图2是示出根据本发明实施形态的发动机的喷射器以及火花塞的详细结构的立体图； 图3是示出根据本发明实施形态的发动机的活塞的图，图3中的图3(a)是活塞的俯视图，图3(b)是图3(a)中A-A向视图；图4是根据本发明实施形态的发动机的运行区域的说明图；图5是示出根据本发明实施形态的发动机的燃料控制装置的燃料喷射正时的时序图； 图6是示出根据本发明实施形态的燃料控制装置在进气行程中喷射燃料时的燃烧室内的状态的剖视图；图7是示出根据本发明实施形态的燃料控制装置在下死点附近喷射燃料时的燃烧室内状态的剖视图；图8是示出根据本发明实施形态的燃料控制装置在压缩行程后半期喷射燃料时的燃烧室内状态的剖视图；图9是示出根据本发明实施形态的燃料控制装置的点火时期时的燃烧室内的状态的剖视图；符号说明:1发动机；2汽缸；14活塞；16燃烧室；18进气道；20排气道；26顶部；28喷射器；30喷口；32火花塞；44PCM；46活塞顶面；50喷射器相反侧倾斜面；T滚流。【具体实施方式】
[0015]以下，参照【附图说明】根据本发明实施形态的发动机的燃料控制装置。
[0016][装置结构]首先，根据图1说明应用了根据本发明实施形态的发动机的燃料控制装置的发动机的装置结构。图1是应用了根据本发明实施形态的发动机的燃料控制装置的发动机的概略结构图。
[0017]在图1中，符号1示出应用了根据本发明实施形态的发动机的燃料控制装置的发动机。该发动机1是搭载于车辆且被供给至少含有汽油的燃料的汽油发动机。发动机1具有:设置有汽缸2的汽缸体4(另外，在图1中仅示出一个汽缸2，但是例如串联设置四个汽缸2);配设于该汽缸体4上的汽缸盖6;和配设于汽缸体4的下侧，且贮留润滑油的油底壳8。通过连杆 10与曲轴12连接的活塞14可往复运动地嵌插于各汽缸2内。燃烧室16由汽缸盖6、汽缸2和活塞14划定。[〇〇18]在汽缸盖6中，每个汽缸2形成有彼此独立的两个进气道18以及两个排气道20,且在这些进气道18以及排气道20上分别配设有开闭燃烧室16侧的开口的进气门22以及排气门24。进气道18发挥向燃烧室16内生成纵向涡流(滚流)的滚流生成部的功能；又，汽缸盖6的下表面形成燃烧室16的顶部26。该顶部26是具有从中央部延伸至汽缸盖 6下端的两个相向的倾斜面的所谓屋脊型。[〇〇19]在汽缸盖6中，每个汽缸2还安装有向汽缸2内直接喷射燃料的(直喷)喷射器28。喷射器28以其喷口 30在燃烧室16顶部26的周缘部从两个进气道18之间朝向斜下方且面对该燃烧室16内的形式配设。该喷射器28在根据发动机1运行状态设定的喷射正时，将与发动机 1运行状态相对应的量的燃料直接喷射于燃烧室16内。关于该喷射器28的详细结构，在后文加以说明。
[0020]在汽缸盖6中，每个汽缸2还安装有对燃烧室16内的混合气强制点火的火花塞32。 火花塞32以从燃烧室16顶部26的中央部向下方延伸的形式贯通并配置于汽缸盖6内。火花塞32与向火花塞32供给电压的点火电路34连接。
[0021]在汽缸盖6中，还设置有分别驱动各汽缸2的进气门22以及排气门24的气门驱动机构36。该气门驱动机构36例如具备能够改变进气门22以及排气门24的升程量的未图不的可变气门升程机构(VVL)以及能够改变凸轮轴相对于曲轴12的旋转相位的未图示的气门相位可变机构(VVT)。
[0022]未图示的燃料箱和喷射器28之间通过燃料供给路径相连接。在该燃料供给路径上介设有能够向喷射器28以所期望的燃料压力供给燃料的燃料供给系统38。向喷射器28供给的燃料的压力随发动机1的运行状态而变化。
[0023]在发动机1的一侧表面如图1所示以与各汽缸2的进气道18连通的形式连接进气通路40。另一方面，在发动机1的另一侧表面连接使来自于各汽缸2的燃烧室16的燃烧废气(排气)排出的排气通路42。
[0024] 发动机1由动力总成控制模块(powertrain control system;以下称为PCM)44控制。PCM44由CPU、存储器、计数定时器组、接口以及具有连接这些单元的通道(path )的微型处理器构成。[〇〇25]在PCM44中输入来自于各种传感器的检测信号。具体而言，在PCM44中输入检测发动机冷却水的温度的水温传感器、检测曲轴12的旋转角的曲轴角传感器、检测与车辆的加速器踏板的操作量相对应的加速器开度的加速器开度传感器等(均省略图示)的检测信号； PCM44基于这些检测信号执行各种运算以此判定发动机1或车辆等的状态，并且根据该状态向喷射器28、点火回路34、气门驱动机构36、燃料供给系统38等输出控制信号。如此一来，PCM44使发动机1运行。详细内容在后文叙述，但是PCM44发挥燃料喷射阀控制部的功能。 又，本发明中的发动机1的控制装置除了该燃料喷射阀控制部(PCM44)以外还包括燃料喷射阀(喷射器28)以及滚流生成部(进气道18)等。[〇〇26][活塞、喷射器以及火花塞的详细结构]接着参照图2以及图3说明根据本发明实施形态的发动机1的活塞14、喷射器28以及火花塞32的详细结构。图2是示出根据本发明实施形态的发动机1的喷射器28以及火花塞32的详细结构的立体图。又，图3是示出根据本发明实施形态的发动机1的活塞14的图，图3(a)是活塞14的俯视图，图3(b)是图3(a)中A-A向视图。[〇〇27] 如图2所示，喷射器28是具有多个喷口 30的多喷口型喷射器。该喷射器28设置为喷射器28的轴线方向从水平方向向下方仅倾斜倾斜角a。借助于此，从喷射器28的各喷口30喷射出的燃料喷雾从燃烧室16顶部26的周缘部向斜下方以辐射状展开。
[0028]如图2以及图3所示，形成活塞14顶部的活塞顶顶面46以向其中央隆起的形式形成为凸形。具体而言，活塞顶面46具备:从活塞顶面46的喷射器28侧的端部朝活塞顶面46的中央向斜上方延伸的喷射器侧斜面48;和从活塞顶面46的与喷射器28隔开的一侧(以下根据需要称为“喷射器相反侧”)的端部朝活塞顶面46的中央向斜上方延伸的喷射器相反侧倾斜面50。这些喷射器侧斜面48以及喷射器相反侧斜面50比照燃烧室16的顶部26的形状而形成；尤其是，以使喷射器28的轴线方向(S卩，喷射器28的燃料的喷射方向)、和喷射器相反侧斜面50从活塞顶面46的喷射器相反侧的端部朝中央向斜上方延伸的方向(S卩，朝喷射器28 侧向斜上方延伸的方向)大致平行的形式，设定喷射器相反侧斜面50的倾斜角0。即，喷射器 28的倾斜角a和喷射器相反侧斜面50的倾斜角0大致相等。[〇〇29]又，在活塞顶面46的喷射器28侧的端部以及喷射器28相反侧的端部上形成有作为活塞顶面46的基准面的水平面52;此外，在活塞顶面46的喷射器28侧的端部形成有凹入的进气门凹部54以避免活塞14与进气门22接触，在喷射器相反侧斜面50上形成有凹入的排气门凹部56以避免活塞14与排气门24接触。
[0030] 又，在活塞顶面46的中央形成有在俯视时大致以圆形凹入的腔室58。该腔室58由俯视时大致圆形的水平底面60、和从该底面60的外周向上扩展地倾斜并延伸的侧表面62形成。在活塞14位于上死点时，火花塞32的梢端以面对腔室58内部的形式配置，借助于此构成了以火花塞32的梢端为中心的大致球状的燃烧空间。[〇〇31][燃料喷射正时]接着参照图4至图9说明根据本发明实施形态的发动机1的燃料控制装置执行的燃料喷射正时的控制。图4是根据本发明实施形态的发动机1的运行区域的说明图，图4中的横轴表示发动机转速，纵轴表示发动机负荷。图5是示出根据本发明实施形态的发动机1的燃料控制装置控制的燃料喷射正时的时序图，图5中的横轴表示压缩上死点前的曲轴角(deg BIDC)。又，在表示燃料喷射时期的条状图形上的数值表示假设一个循环内的总燃料喷射量为10的情况下各燃料喷射时期的燃料喷射量。又，图6是示出根据本发明实施形态的燃料控制装置在进气行程中喷射燃料时的燃烧室16内的状态的剖视图，图7是示出根据本发明实施形态的燃料控制装置在下死点附近喷射燃料时的燃烧室16内状态的剖视图，图8是示出根据本发明实施形态的燃料控制装置在压缩行程后半期喷射燃料时的燃烧室16内状态的剖视图，图9是示出根据本发明实施形态的燃料控制装置的点火时期的燃烧室16内状态的剖视图。[〇〇32] 首先，如图4所示，PCM44基于水温传感器、曲轴角传感器、加速器开度传感器等输入的检测信号，在温态时发动机负荷相对较高且发动机转速相对较低的区域(图4中第一区域)，为了抑制爆震或改善输出转矩等而将一个循环的燃料喷射分三次实施；又，在温态时相比于第一区域发动机负荷相对较低的区域以及发动机转速相对较高的区域(温态时发动机负荷相对中等程度且发动机转速较低的区域、以及发动机负荷相对高且发动机转速相对中等程度的区域。图4中第二区域)，为了抑制爆震或改善输出转矩等而将一个循环的燃料喷射分两次实施；此外，在温态时相比于第二区域发动机负荷相对较低的区域以及发动机转速相对较高的区域(温态时发动机负荷相对较低的区域以及发动机负荷相对较高的区域。图4中第三区域)，在各循环中将燃料一次性喷射。又，在冷态时PCM44也在各循环中使燃料一次性喷射。 像这样，PCM44形成为根据发动机1运行状态切换一个循环中燃料的喷射次数的结构。然而， 燃料喷射次数切换的分界线不限于图例所示。[〇〇33]具体而言，如图5所示，PCM44在发动机1的运行状态位于图4所示的第一区域内时， 在汽缸2的进气行程中，更具体而言在设定于270[deg BTDC]附近的进气行程喷射时期(第一喷射时期)、设定于下死点(180[deg BTDC])附近的下死点喷射时期、以及汽缸2的压缩行程后半期更具体是设定于50至90[deg BIDC]期间内的压缩行程后半期喷射时期(第二喷射时期)，即分三个时期使燃料从喷射器28喷射。各喷射时期的燃料喷射量的比例在假设一个循环的总燃料喷射量为10的情况下，进气行程喷射时期:下死点喷射时期:压缩行程后半期喷射时期=5:4:1。即，PCM44在压缩行程后半期喷射时期，使总燃料喷射量的10%的燃料从喷射器28喷射。另外，一个循环的总燃料喷射量设定为混合气整体上处于比理论空燃比稀薄的稀薄状态。[〇〇34]又，PCM44在发动机1的运行状态位于图4所示的第二区域内时，在汽缸2的进气行程中，更具体而言在设定于270[deg BTDC]附近的进气行程喷射时期(第一喷射时期)、和汽缸2的压缩行程后半期更具体是设定于50至90[deg BTDC]期间内的压缩行程后半期喷射时期(第二喷射时期)，即分两个时期使燃料从喷射器28喷射。各喷射时期的燃料喷射量的比例在假设一个循环的总燃料喷射量为10的情况下，进气行程喷射时期:压缩行程后半期喷射时期=9:1。即，PCM44在压缩行程后半期喷射时期，使总燃料喷射量的10%的燃料从喷射器 28喷射。[〇〇35]此外，PCM44在发动机1的运行状态位于图4所示的第三区域内时，或者发动机1处于冷态时，在汽缸2的进气行程中，更具体而言在设定于270[deg BTDC]附近的进气行程喷射时期，从喷射器28使燃料一次性喷射。
[0036]首先，在进气行程喷射时期，如图6所示，通过随着进气门22的开阀以及活塞14的下降而从进气道18流入燃烧室16内的进气，产生滚流T(纵方向的涡流LPCM44控制喷射器 28以及燃料供给系统38,在进气行程喷射时期使燃料从喷射器28喷射时，从喷射器28喷射的燃料随着该滚流T在燃烧室16内流动。尤其是，进气行程喷射时期的270[deg BTDC]附近是活塞14的下降速度最快的时期，且是燃烧室16内的流动最大的时期，因此能够进一步促进喷射至燃烧室16内的燃料的气化。又，从该进气行程喷射时期至点火时期到来的时间较长，因此能够确保在进气行程喷射时期喷射的燃料的气化时间，同时能够使燃料均匀地分布于燃烧室16内。
[0037]接着，在下死点喷射时期，如图7所示在进气行程中产生的滚流T随着活塞14的下降而在上下方向上扩大。在该正时，PCM44控制喷射器28以及燃料供给系统38,使燃料从喷射器28喷射时，燃料朝向滚流T的上端附近喷射。在该滚流T的上端附近，滚流T向着从进气道18朝向排气道20的方向、即远离喷射器28的方向流动。因此，从喷射器28喷射的燃料朝向与滚流T的上端附近的流动方向相同的方向喷射，因此通过该燃料喷射使滚流T增强，借助于此，能够维持燃烧室16内的混合气流动的湍流直至点火时期到来为止，能够实现火焰传播速度的改善以及均匀的燃烧。
[0038]此外，在压缩行程后半期喷射时期，如图8所示，在进气行程中产生的滚流T随着活塞14的上升而在上下方向上被挤压。然后，滚流T的下部沿着活塞顶面46的喷射器相反侧倾斜面50朝喷射器28侧向斜上方流动。尤其是，在压缩行程后半期喷射时期的50至90[deg BTDC]的期间，从喷射器28向斜下方以辐射状喷射的燃料喷雾的下端部分位于活塞顶面46 的喷射器相反侧斜面50的延长线上，并且喷射器28的燃料的喷射方向、与活塞顶面46的喷射器相反侧斜面50朝喷射器28侧向斜上方延伸的方向相向。因此，PCM44控制喷射器28以及燃料供给系统38,在压缩行程后半期喷射时期使燃料从喷射器28喷射时，使从喷射器28喷射的燃料朝向与滚流T的下部相向的方向喷射，该滚流T的下部沿着活塞顶面46的喷射器相反侧斜面50朝喷射器28侧向斜上方流动。在该情况下，从喷射器28喷射的燃料的动能被与燃料喷射方向相向地流动的滚流T的动能抵消，因此燃料不会冲出滚流T，而在滚流T的下部形成燃料较浓的区域(在图8中以斜线表示的区域)。
[0039]通过压缩行程后半期喷射时期的燃料喷射形成于滚流T的下部的较浓的区域随着滚流T在燃烧室16内流动。而且在点火时期到来时，如图9所示，在火花塞32的梢端周围形成较浓的区域。借助于此，改善火花塞32的点火性，同时通过火焰传播速度的增大改善耐爆震性。
[0040]如上所述，PCM44在温态时的发动机1的运行状态位于图4所示的第一区域内时，将燃料喷射时期分为进气行程喷射时期、下死点喷射时期以及压缩行程后半期喷射时期这三个时期，并且以各喷射时期的燃料喷射量的比例达到进气行程喷射时期:下死点喷射时期: 压缩行程后半期喷射时期=5:4:1的形式，使燃料从喷射器28喷射；即，在温态时的发动机1的运行状态位于容易发生爆震的第一区域内时，在进气行程喷射时期以及下死点喷射时期喷射大部分的燃料，从而促进燃料的气化而谋求通过气化潜热的混合气的冷却，通过下死点喷射时期的燃料喷射增强滚流T而维持混合气流动的湍流，此夕卜，通过压缩行程后半期喷射时期的燃料喷射在点火时期在火花塞32周围形成较浓区域， 从而增大火焰传播速度而改善耐爆震性。又，通过进气行程喷射时期的燃料喷射以及下死点喷射时期的燃料喷射而使燃料均匀地分布于燃烧室16内，从而还能实现排放性能的改善。
[0041]又，PCM44在温态时的发动机1的运行状态位于图4所示的第二区域内时，将燃料喷射时期分为进气行程喷射时期以及压缩行程后半期喷射时期这两个时期，并且以各喷射时期的燃料喷射量的比例达到进气行程喷射时期:压缩行程后半期喷射时期=9:1的形式，使燃料从喷射器28喷射；即，在温态时的发动机1的运行状态位于对比第一区域不易发生爆震但对比第三区域或冷态时容易发生爆震的第二区域内时，在进气行程喷射时期喷射大部分的燃料，从而促进燃料的气化而谋求通过气化潜热的混合气的冷却，同时通过压缩行程后半期喷射时期的燃料喷射在点火时期在火花塞32周围形成较浓区域，从而增大火焰传播速度而改善耐爆震性。又，在进气行程喷射时期喷射大部分的燃料，从而使燃料均匀地分布于燃烧室16内，从而还能实现排放性能的改善。[〇〇42]又，PCM44在发动机1的运行状态位于图4所示的第三区域内时，或者发动机1处于冷态时的情况下，在进气行程喷射时期使燃料从喷射器28—次性喷射；即，在发动机1的运行状态位于不易发生爆震的第三区域内或者冷态时的情况下，在进气行程喷射时期使燃料一次性喷射，从而促进燃料的气化且使燃料均匀地分布于燃烧室16 内，从而谋求排放性能的改善。
[0043]接着，说明本发明的实施形态的进一步的变形例；首先，在上述实施形态中说明的是在汽缸盖6上，每个汽缸2形成有各自独立的两个进气道18以及两个排气道20的情况，但是也可以形成有数量与此不同的进气道18以及排气道 20 〇
[0044]又，在上述实施形态中说明的是，PCM44基于水温传感器、曲轴角传感器、加速器开度传感器等输入的检测信号特别指定发动机1的运行状态的情况，但是也可以使用除此以外的传感器输入的检测信号(例如，由检测执行排气净化的催化器的温度的催化器温度传感器输入的检测信号)特别指定发动机1的运行状态。[〇〇45]又，在上述实施形态中说明的是，将一个循环的总燃料喷射量以混合气整体上处于比理论空燃比稀薄的稀薄状态的形式设定的情况，但是也可以将总燃料喷射量设定为混合气整体上处于与理论空燃比相等的状态。
[0046]又，在上述实施形态中说明的是，在发动机1的运行状态位于图4所示的第一区域内或者第二区域内时，PCM44在压缩行程后半期喷射时期，使总燃料喷射量的10%的燃料从喷射器28喷射的情况，但是也可以在压缩行程后半期喷射时期，使总燃料喷射量的10%至 20%的燃料从喷射器28喷射，从而能够使点火时期的火花塞32的梢端周围的混合气适度变浓而可靠地增大火焰传播速度，同时能够防止离火花塞32较远的区域的混合气(所谓端部气体(end gas))过度稀薄而导致燃烧不稳定。
[0047]接着，说明根据上述本发明实施形态以及本发明实施形态的变形例的发动机1的燃料控制装置的作用效果。[〇〇48]首先，PCM44在进气行程喷射时期使燃料从喷射器28喷射且在压缩行程后半期喷射时期，使比进气行程喷射时期的燃料喷射量少量的燃料从喷射器28朝向与燃烧室16内的滚流T相向的方向喷射，因此在压缩行程后半期喷射时期的燃料喷射中，从喷射器28喷射的燃料的动能被与燃料的喷射方向相向地流动的滚流T的动能抵消，从而燃料不会冲出滚流 T，能够在滚流T内形成较浓的区域，并且使该较浓的区域随着滚流T流动而在点火时期位于火花塞32的梢端周围，从而能够改善火花塞32的点火性，同时能够通过火焰传播速度的增大改善耐爆震性。又，在进气行程喷射时期喷射大部分的燃料，从而促进燃料的气化，谋求通过气化潜热的混合气的冷却，能够进一步改善耐爆震性。借助于此，在容易发生爆震等异常燃烧的运行区域，能够可靠地抑制爆震，与此相应地能够使点火时期提前并改善转矩。 又，在进气行程喷射时期喷射大部分的燃料，从而能够使燃料均匀地分布于燃烧室16内并实现均匀燃烧，借助于此，还能够改善排放性能。[〇〇49]尤其是，PCM44在设定于压缩上死点前50°至90°期间内的压缩行程后半期喷射时期，使燃料从喷射器28喷射，因此能够在燃料喷射方向与滚流T相向的正时可靠地喷射燃料，借助于此在滚流内形成燃料较浓的区域，能够使该较浓的区域随着滚流流动并在点火时期可靠地位于火花塞32的梢端的周围，并且能够可靠地增大火焰传播速度。
[0050]又，PCM44在压缩行程后半期喷射时期，使总燃料喷射量的10%至20%的燃料从喷射器28喷射，因此当形成于滚流T内的较浓区域在点火时期流动至火花塞32梢端的周围时，能够使火花塞32的梢端周围的混合气适度变浓而可靠地增大火焰传播速度，且能够防止离火花塞32较远的区域的混合气过度稀薄而导致燃烧变得不稳定。[〇〇511又，PCM44在设定为喷射器28的燃料的喷射方向、与活塞顶面46的喷射器相反侧斜面50朝喷射器28侧向斜上方延伸的方向相向的时期的压缩行程后半期喷射时期，使燃料从喷射器28喷射，因此能够朝向与滚流T的下部相向的方向喷射燃料，该滚流T的下部沿着活塞顶面46的喷射器相反侧斜面50朝喷射器28侧向斜上方流动，借助于此使燃料较浓的区域形成于滚流T内，从而能够使该较浓的区域随着滚流T流动并在点火时期可靠地位于火花塞 32的梢端的周围，从而能够可靠地增大火焰传播速度。[〇〇52]尤其是，喷射器28的燃料的喷射方向、与活塞顶面46的喷射器相反侧斜面50朝喷射器28侧向斜上方延伸的方向相平行，因此能够使燃料的喷射方向与沿着活塞顶面46的喷射器相反侧斜面50朝喷射器28侧向斜上方流动的滚流T的流动方向可靠地相向，借助于此， 在滚流T内形成燃料较浓的区域，并且使该较浓的区域随着滚流T流动而在点火时期可靠地位于火花塞32的梢端的周围，能够可靠地增大火焰传播速度。
[0053]又，PCM44在温态时的发动机1的运行状态位于第一区域或第二区域内时，在压缩行程后半期喷射时期使燃料从喷射器28喷射，在温态时的发动机1的运行状态位于第一区域或第二区域外的情况下(第三区域内的情况下)，或者冷态时，在压缩行程后半期喷射时期不使燃料从喷射器28喷射，因此在温态时的发动机1的运行状态位于容易发生爆震的第一区域或者第二区域内的情况下，在压缩行程后半期喷射时期执行燃料喷射，在点火时期在火花塞32周围形成较浓区域，从而增大火焰传播速度而改善耐爆震性，另一方面，在发动机1的运行状态位于不易发生爆震的第三区域内或者冷态时的情况下，在进气行程喷射时期使燃料一次性喷射，从而促进燃料的气化且使燃料均匀地分布于燃烧室16内，从而能够改善排放性能。
【主权项】
1.一种发动机的燃料控制装置，所述发动机的燃料控制装置通过滚流控制直接喷射于汽缸内的燃烧室的燃料的动作，具有:向所述燃烧室直接喷射燃料的燃料喷射阀；在所述燃烧室内生成滚流的滚流生成部;和在设定于所述汽缸的进气行程中的第一喷射时期，使燃料从所述燃料喷射阀喷射，并 且，在设定于所述汽缸的压缩行程后半期的第二喷射时期，使比所述第一喷射时期的燃料 喷射量少量的燃料，从所述燃料喷射阀朝向与所述燃烧室内的滚流相向的方向喷射的燃料 喷射阀控制部。2.根据权利要求1所述的发动机的燃料控制装置，其特征在于，所述燃料喷射阀控制部在设定于压缩上死点前50°至90°期间内的所述第二喷射时期， 使燃料从所述燃料喷射阀喷射。3.根据权利要求1所述的发动机的燃料控制装置，其特征在于，所述燃料喷射阀控制部在所述第二喷射时期，使总燃料喷射量的10%至20%的燃料从所 述燃料喷射阀喷射。4.根据权利要求1所述的发动机的燃料控制装置，其特征在于，所述滚流生成部是所述发动机的进气道；所述发动机的火花塞设置于所述燃烧室的顶部的中央部；所述燃料喷射阀配置于所述燃烧室的顶部的周缘部的所述进气道侧，并且从所述发动 机的进气道侧朝排气道侧向斜下方喷射燃料；在所述发动机的活塞顶面形成有从该活塞顶面的、与所述燃料喷射阀隔开的一侧的端 部朝所述燃料喷射阀侧向斜上方延伸的斜面；所述燃料喷射阀控制部在所述第二喷射时期使燃料从所述燃料喷射阀喷射，所述第二 喷射时期设定为所述燃料喷射阀的燃料的喷射方向与所述活塞顶面的斜面朝所述燃料喷 射阀侧向斜上方延伸的方向相向的时期。5.根据权利要求4所述的发动机的燃料控制装置，其特征在于，所述燃料喷射阀的燃料的喷射方向与所述活塞顶面的斜面朝所述燃料喷射阀侧向斜 上方延伸的方向相平行。6.根据权利要求1至5中任意一项所述的发动机的燃料控制装置，其特征在于，所述燃料喷射阀控制部在温态时的所述发动机的运行状态位于相对高负荷侧且低旋转侧的区域内的情况下，在所述第二喷射时期使燃料从所述燃料喷射阀喷射，在温态时的 所述发动机的运行状态位于相对高负荷侧且低旋转侧的区域外的情况下，或者在冷态时， 在所述第二喷射时期不使燃料从所述燃料喷射阀喷射。
【文档编号】F02D43/00GK106014667SQ201610171438
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】佐佐木润三, 山口直宏, 小田裕介, 和田好隆, 本田雄哉
【申请人】马自达汽车株式会社