压缩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压缩点火式发动机的控制装置。
【背景技术】
[0002]例如专利文献I中记载了以下发动机，该发动机构成为:当发动机的运转状态处于低速且部分负荷的规定运转区域时，让气缸内的混合气进行压缩点火燃烧。
[0003]专利文献2中也记载了以下发动机，该发动机构成为:当发动机的运转状态处于规定的切换负荷以下的运转区域时，让气缸内的混合气进行压缩点火燃烧，另一方面，当发动机的运转状态处于负荷高于该切换负荷的运转区域时，利用火花塞将气缸内的混合气强制点火而使其燃烧。在该发动机中，在进行压缩点火燃烧的时候进行所谓的排气二次打开，该排气二次打开是这样的:在进气行程中再次打开排气阀，由此而将已排出到排气侧的废气中的一部分引入气缸内。利用该排气二次打开引入内部EGR气体，会提高压缩开始温度，进而会提高压缩上止点温度，从而有利于提高压缩点火的点火性和燃烧稳定性。
[0004]专利文献3中记载了根据发动机的运转状态对压缩点火燃烧和火花点火燃烧进行切换的发动机。专利文献3中还记载了以下内容:当从压缩点火燃烧向火花点火燃烧切换时，经由EGR通路将废气的一部分引入气缸内，并且将混合气的空燃比浓化来避免爆燃。
[0005]专利文献I:日本公开专利公报特开2007-154859号公报
[0006]专利文献2:日本公开专利公报特开2012-172665号公报
[0007]专利文献3:日本公开专利公报特开2009-91994号公报
【发明内容】
[0008]-发明要解决的技术问题_
[0009]在专利文献2所记载的发动机中，为减少栗损失，在进行压缩点火燃烧的区域，边让气缸的填充量最大，边根据发动机的负荷改变被引入气缸内的新鲜空气量和废气量的比例。具体而言，因为随着发动机的负荷升高，气缸内的温度也升高，所以减少被引入气缸内的内部EGR气体量且增加新鲜空气量。这对于抑制气缸内的温度过高，从而避免气缸内的压力上升(即，dP/dt)伴随着压缩点火燃烧变得陡峭是有效的。而且，不管发动机的负荷高低如何，气缸内的混合气的空气过剩率Mexcess air rat1)实质上为I。由此则可以利用三效催化剂而使废气排放性能良好。
[0010]这里，在进行压缩点火燃烧的区域内气缸内的温度升高的高负荷侧运转区域内也存在以下情况:与高速侧区域相比，在低速侧区域气缸内的温度相对较低，这是因为在低速侧区域每单位时间内产生的热量相对较低之故。因此，从降低耗油量的观点出发，可以考虑在低速侧区域采用与高速侧区域不同的燃烧方式。
[0011]这里所公开的技术正是为解决上述问题而完成的。其目的在于:针对在规定区域进行压缩点火燃烧的压缩点火式发动机，降低在该进行压缩点火燃烧的区域中的高负荷区域内的低速侧区域的耗油量。
[0012]-用于解决技术问题的技术方案_
[0013]这里所公开的技术涉及一种压缩点火式发动机的控制装置。该压缩点火式发动机的控制装置包括发动机主体、燃料喷射阀、气体状态调节系统以及控制器。所述发动机主体具有气缸，所述燃料喷射阀构成为:喷射供向所述气缸内的燃料，所述气体状态调节系统构成为:通过对被引入所述气缸内的新鲜空气量和废气量分别进行调节来调节所述气缸内的气体状态，所述控制器构成为:当所述发动机主体的运转状态处于事先设定好的压缩点火区域时，由该控制器让所述气缸内的混合气进行压缩点火燃烧，由此而让所述发动机主体运转。
[0014]当所述发动机主体的运转状态处于所述压缩点火区域中的高负荷规定区域内时，在低速侧区域，所述控制器利用所述气体状态调节系统边让所述气缸的填充量最大，边降低所述废气量与所述气缸内的全部气体量之比即废气再循环率以便所述气缸内的混合气的空气过剩率λ大于I，在转速高于所述低速侧区域的高速侧区域，所述控制器边让所述气缸的填充量最大，边让所述EGR率升高以便所述气缸内的混合气的空气过剩率λ在I以下。
[0015]这里，“气体状态调节系统”是一种调节被引入气缸内的气体量(即填充量)和被引入气缸内的新鲜空气量与废气量的比例的系统。被引入气缸内的新鲜空气量能够根据节气门的开度、进气阀的关闭时刻和/或被引入气缸内的废气量等来进行调节。只要通过以下内部EGR系统和/或外部EGR系统调节被引入气缸内的废气量即可，该内部EGR系统通过控制发动机主体的进气阀和排气阀各自的打开时间，让废气的一部分残留在气缸内和/或将废气的一部分引入气缸内；该外部EGR系统经由使发动机主体的排气通路和进气通路连通的EGR通路将废气的一部分引入气缸内。当发动机主体的运转状态处于压缩点火区域时，特别优选利用内部EGR系统将内部EGR气体弓I入气缸内。因为内部EGR气体的温度较高，所以会提高压缩上止点温度，从而有利于提高压缩点火的点火性和燃烧稳定性。
[0016]如上所述，“低速侧区域”是每单位时间内产生的热量低，气缸内的温度因此而变低的区域，是利用该低温度状态能够避免气缸内的压力上升伴随着压缩点火燃烧而变得陡峭这样的区域。可以在例如发动机主体的转速区域中的转速低于1/2的低速侧适当地设定低速侧区域。
[0017]根据上述构成方式，当发动机主体的运转状态处于事先设定好的压缩点火区域时，控制器让气缸内的混合气进行压缩点火燃烧而让发动机主体运转。当发动机主体的运转状态处于该压缩点火区域中的高负荷规定区域时，则利用气体状态调节系统在低速侧区域和转速高于该低速侧区域的高速侧区域改变气缸内的气体状态。
[0018]具体而言，在低速侧区域，边让气缸内的填充量最大，边将EGR率设定得较低以便混合气的空气过剩率λ大于I。也就是说，减少被引入气缸内的废气量且增加新鲜空气量。当发动机主体转速低时，因为每单位时间内产生的热量减少，所以气缸内的温度变得较低。这会抑制压缩上止点温度过高。因此，会避免气缸内的压力上升(dP/dt)变得陡峭且也会抑制未处理NOx的生成。
[0019]于是，当发动机主体的运转状态处于低速侧区域时，让混合气的空气过剩率λ大于I以谋求提高热效率来减少耗油量。需要说明的是，例如在包括NOx净化催化剂的构成方式下，空气过剩率λ可以是大于I的任意值。另一方面，例如在不包括NOx净化催化剂的构成方式下，优选将空气过剩率λ设定在例如2.4以上。通过将空气过剩率λ设定在2.4以上，会抑制未处理NOx的生成，在不包括NOx净化催化剂的构成方式下也会抑制NOx的排出。需要说明的是，在不包括NOx净化催化剂的构成方式下，特别优选让将空气过剩率λ设定在2.4以上的所述低速侧区域的负荷在规定负荷以下。如果发动机主体的负荷升高，燃料喷射量就会增大，故难以将空气过剩率λ设定在2.4以上。
[0020]上述构成方式下的“压缩点火区域中的高负荷规定区域”指的是发动机主体的负荷过低的区域(例如轻负荷区域)以外的区域。也就是说，当发动机主体的运转状态处于轻负荷区域时，因为未燃燃料容易增加，所以增加被引入气缸内的废气量来减少未燃损失，由此而使耗油量降低这样的耗油量降低效果会比使混合气的空气过剩率λ大于I来提高热效率升高，由此来降低耗油量这样的耗油量降低效果更有效。因此，将上述“低速侧区域”限定在让混合气稀薄以后所带来的耗油量降低效果相对有利的发动机主体的负荷区域。在负荷低于该发动机主体的负荷区域的区域，也就是说，在未燃损失减少所带来的耗油量降低效果相对有利的发动机主体的负荷区域，优选让混合气的空气过剩率λ在I以下且让EGR率较尚O
[0021]在转速高于上述低速侧区域的高速侧区域，边让气缸的填充量最大，边让EGR率升高以便气缸内的混合气的空气过剩率λ在I以下。燃烧温度由于增加被引入气缸内的废气量而降低，从而有利于抑制未处理NOx的产生。如果将气缸内的混合气的空气过剩率λ设定成实质上为1(即，λ大致为I)，就能够利用三效催化剂将废气排放性能维持得良好。而且，在高速侧区域，尽管气缸内的温度比低速侧区域高，但因为废气量也相对较多，所以有利于利用压缩点火燃烧的缓慢化来减少燃烧噪音。
[0022]优选，所述燃料喷射阀构成为:喷射供向所述气缸内的燃料。所述控制器构成为:在所述规定区域的所述低速侧区域，使所述燃料喷射阀的燃料喷射时刻在压缩行程前半部分以前，在所述规定区域的所述高速侧区域，使所述燃料喷射阀的燃料喷射时刻在压缩行程后半部分以后。
[0023]也就是说，当发动机主体的运转状态处于高负荷侧区域时，气缸内的温度升高。因此存在以下可能性:只靠控制气缸内的温度状态，包括调节内部EGR气体量，是无法避免气缸内的压力上升(dP/dt)伴随着压缩点火燃烧而变得陡峭的。
[0024]关于这一点，通过将燃料喷射阀的向气缸内喷射燃料的燃料喷射时刻设定在压缩行程后半部分以后，在气缸内的压力由于用电动机带动发动机空转而逐渐降低的膨胀行程中就能够进行压缩点火燃烧。这里，“压缩行程后半部分”相当于按照曲轴转角的旋转方向将压缩行程二等分为前半部分和后半部分时的后半部分，“压缩行程后半部分以后”包括压缩行程后半部分和膨胀行程。需要说明的是，以下有时候将这样在较晚的时刻进行的燃料喷射称为滞后喷射。通过将该滞后喷射技术应用到所述规定区域的高速侧区域，那么，在与低速侧区域相比气缸内的温度相对较高的规定区域的高速侧区域，就会避免气缸内的压力上升伴随着压缩点火燃烧而变得陡峭。
[0025]需要说明的是，滞后喷射因混合气的形成时间短，故有在局部形成浓混合气这样的时候。为确保废气排放性能，优选让混合气的空气过剩率λ实质上为I，以便能够利用三效催化剂。
[0026]相对于此，如上所述，因为在低速侧区域气缸内的温度低，所以在低速侧区域不需要采用上述滞后喷射。于是，在规定区域的低速侧区域，使燃料喷射阀的燃料喷射时刻在压缩行程前半部分以前。这里，“压缩行程前半部分”相当于按照曲轴转角的旋转方向将压缩行程二等分为前半部分和后半部分时的前半部分，“压缩行程前半部分以前”包括压缩行程前半部分和进气行程。而且，不采用滞后喷射，从而能够让混合气的空气过剩率λ大于I。通过使燃料喷射时刻为较早的时刻，能够形成均匀的稀薄混合气。
[0027]还可以是这样的，所述压缩点火式发动机的控制装置进一步包括臭氧生成器，该臭氧生成器构成为:将臭氧添加到被引入所述气缸内的新鲜空气中。所述控制器在所述规定区域的所述低速侧区域利用所述臭氧生成器将臭氧添加到被引入所述气缸内的新鲜空气中。这里，“臭氧生成器”的构成方式可以如下:该臭氧生成器设置在进气通路上且将臭氧添加到被引入气缸内的新鲜空气中。
[0028]根据该构成方式，如上所述，在规定区域的低速侧区域使混合气稀薄，故较大量的新鲜空气被引入气缸内。在该区域，通过将臭氧添加到被引入气缸内的新鲜空气中，就能够将大量的臭氧引入气缸内。这有利于提高压缩点火的点火性和压缩点火燃烧的稳定性。
[0029]可以是这样的，当室外空气温度在规定温度以下时，在所述规定区域的所述低速侧区域，由所述控制器利用所述臭氧生成器将臭氧添加到被引入所述气缸内的新鲜空气中。