充氣燃燒能夠反復(fù)實施，直至主噴射被實施為止。而且，在即使多次實施分層充氣燃燒但氣缸內(nèi)的溫度仍小于預(yù)定溫度的情況下，通過實施由火花點火而進(jìn)行的燃燒，從而能夠抑制失火或者由均質(zhì)充量壓縮點火而引起的急劇的壓力上升。
[0031]發(fā)明效果
[0032]根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制失火以及急劇的壓力上升。
【附圖說明】
[0033]圖1為用于對實施例1的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明的圖。
[0034]圖2為表示實施例1所涉及的燃料噴射正時以及點火正時之間的關(guān)系的圖。
[0035]圖3為表示實施例1所涉及的燃料噴射閥以及火花塞的控制流程的流程圖。
[0036]圖4為表示步驟S108中的燃料噴射正時以及點火正時之間的關(guān)系的圖。
[0037]圖5為表示實施例2所涉及的燃料噴射正時以及點火正時之間的關(guān)系的圖。
[0038]圖6為表示實施例2所涉及的燃料噴射閥以及火花塞的控制流程的流程圖。
[0039]圖7為表示實施例3所涉及的燃料噴射正時和缸內(nèi)壓力之間的關(guān)系的圖。
[0040]圖8為表示圖7所示的循環(huán)的下一個循環(huán)中的燃料噴射正時和缸內(nèi)壓力之間的關(guān)系的圖。
[0041]圖9為表示實施例3所涉及的燃料噴射閥以及火花塞的控制流程的流程圖。
【具體實施方式】
[0042]以下，參照附圖，根據(jù)實施例而對用于實施本發(fā)明的方式以示例的方式進(jìn)行詳細(xì)說明。但是，該實施例所記載的結(jié)構(gòu)部件的尺寸、材質(zhì)、形狀、其相對配置等只要沒有進(jìn)行特別記載，則并不表示將本發(fā)明的范圍限定于此的含義。
[0043](實施例1)
[0044]圖1為用于對本實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明的圖。在本實施例中，具備內(nèi)燃機(jī)I。內(nèi)燃機(jī)I為汽油發(fā)動機(jī)。圖1中僅示出了多個氣缸2中的一個氣缸。內(nèi)燃機(jī)I例如被搭載于車輛上。
[0045]內(nèi)燃機(jī)I具備氣缸體4，氣缸體4的內(nèi)部具有活塞3?；钊?通過連桿5而與曲軸6連接。在曲軸6的附近設(shè)置有曲軸轉(zhuǎn)角傳感器61。曲軸轉(zhuǎn)角傳感器61對曲軸6的旋轉(zhuǎn)角度(即，曲軸轉(zhuǎn)角)進(jìn)行檢測。
[0046]在氣缸體4的上部組裝有氣缸蓋7。氣缸蓋7具備與氣缸2內(nèi)相通的進(jìn)氣口 9。另夕卜，在氣缸蓋7上連接有進(jìn)氣管10。進(jìn)氣口 9使進(jìn)氣管10與氣缸2內(nèi)連通。在該進(jìn)氣口 9與氣缸2內(nèi)的連接部上設(shè)置有進(jìn)氣門11。
[0047]另外，氣缸蓋7具備與氣缸2內(nèi)相通的排氣口 13。在排氣口 13和氣缸2內(nèi)之間的連接部上設(shè)置有排氣門14。
[0048]另外，在內(nèi)燃機(jī)I上，設(shè)置有向氣缸2內(nèi)直接噴射燃料的燃料噴射閥21、在氣缸2內(nèi)使產(chǎn)生電火花的火花塞22、對氣缸2內(nèi)的壓力進(jìn)行測量的壓力傳感器23。例如，以在從燃料噴射閥21噴射的燃料的噴霧的內(nèi)部或者噴霧附近產(chǎn)生火花的方式而設(shè)置火花塞22。
[0049]另外，本實施例的系統(tǒng)具備作為電子控制裝置的ECU60。在ECU60的輸出側(cè)連接有節(jié)氣門12、燃料噴射閥21、以及火花塞22等。在ECU60的輸入側(cè)除了連接有上述傳感器之夕卜，還連接有加速器開度傳感器63等，且所述加速器開度傳感器63輸出與駕駛員踩踏加速踏板62的量相對應(yīng)的電信號。ECU60根據(jù)各傳感器的輸出，而執(zhí)行如燃料噴射控制或點火正時控制這種內(nèi)燃機(jī)I整體的控制。
[0050]而且，E⑶60通過對燃料噴射閥21以及火花塞22進(jìn)行控制，從而在氣缸2內(nèi)的可分層充氣燃燒的范圍內(nèi)形成混合氣，并針對該混合氣實施通過火花點火而進(jìn)行的分層充氣燃燒。另外，在實施了分層充氣燃燒之后的相同的循環(huán)內(nèi)，進(jìn)一步實施燃料噴射而實施通過壓縮自燃而進(jìn)行的擴(kuò)散燃燒。例如，在壓縮上止點之前，實施用于分層充氣燃燒的燃料噴射以及火花點火，并在壓縮上止點附近或壓縮上止點之后，實施用于擴(kuò)散燃燒的燃料噴射。在以此方式而實施了分層充氣燃燒之后實施通過壓縮自燃而進(jìn)行的擴(kuò)散燃燒的區(qū)域，既可以是一部分的運轉(zhuǎn)區(qū)域，也可以是全部的運轉(zhuǎn)區(qū)域。
[0051]在此，通過由火花點火而進(jìn)行的分層充氣燃燒，從而使氣缸2內(nèi)的溫度以及壓力上升。由此，在此后實施了燃料噴射的情況下，能夠縮短從燃料噴射起至自燃為止的時間。而且，能夠更加切實地實施通過壓縮自燃而進(jìn)行的擴(kuò)散燃燒。
[0052]并且，分層充氣燃燒例如能夠通過噴射引導(dǎo)方式、空氣引導(dǎo)方式、或者水引導(dǎo)方式來實施。在噴射引導(dǎo)方式中，燃料噴射閥21和火花塞22之間的距離較短，并通過噴霧來形成混合氣。而且，以在從燃料噴射閥21噴射的燃料的噴霧的內(nèi)部或者噴霧附近產(chǎn)生火花的方式而設(shè)置火花塞22。另外，在空氣引導(dǎo)方式中，通過氣缸2內(nèi)的氣體流動而將燃料的噴霧向火花塞22引導(dǎo)。而且，在水引導(dǎo)方式中，利用被形成于活塞3中的腔體的形狀，而將燃料的噴霧向火花塞22引導(dǎo)。并且，在本實施例中，通過噴射引導(dǎo)方式來實施分層充氣燃燒。
[0053]通過在汽油內(nèi)燃機(jī)中實施通過壓縮自燃而進(jìn)行的擴(kuò)散燃燒，從而能夠?qū)崿F(xiàn)失火的抑制、強(qiáng)烈的爆燃產(chǎn)生的抑制、轉(zhuǎn)矩降低的抑制等。而且，與通過火花點火而使全部燃料燃燒的情況相比，能夠提高熱效率。
[0054]通過以上方式，E⑶60在汽油內(nèi)燃機(jī)中實施通過壓縮自燃而進(jìn)行的擴(kuò)散燃燒。并且，本實施例所涉及的擴(kuò)散燃燒是指，從燃料噴射閥21被噴射的燃料的噴霧的頂端自燃，并從燃料與空氣混合處起依次燃燒的情況。該擴(kuò)散燃燒與如均質(zhì)充量壓縮點火(HCCI)那樣在氣缸2內(nèi)的混合氣的濃度均勻的狀態(tài)下大量的燃料一次性地發(fā)生自燃的燃燒不同。
[0055]但是，當(dāng)分層充氣燃燒時的溫度上升量或壓力上升量發(fā)生變化時，從用于擴(kuò)散燃燒的燃料被噴射之后至產(chǎn)生熱量為止的時間(以下，也稱為點火延遲時間)發(fā)生變化。當(dāng)該點火延遲時間變長時，擴(kuò)散燃燒變得困難，從而有可能發(fā)生失火。另外，由于當(dāng)點火延遲時間變長時，氣缸2內(nèi)空燃比的均勻化將會推進(jìn)，因此將會發(fā)生均質(zhì)充量壓縮點火，從而壓力將急劇上升。
[0056]相對于此，在即使從通過燃料噴射閥21而噴射了用于擴(kuò)散燃燒的燃料之后起經(jīng)過了預(yù)定時間但仍未產(chǎn)生熱量的情況下，ECU60實施通過火花塞22的火花點火。S卩，在點火延遲時間在預(yù)定時間以上的情況下，通過利用火花塞22而產(chǎn)生電火花，從而對燃料進(jìn)行點火。由此，由于抑制了均質(zhì)充量壓縮點火的發(fā)生，因此能夠抑制急劇的壓力上升。
[0057]并且，根據(jù)由壓力傳感器23測量出的壓力的上升率或上升量，而對氣缸2內(nèi)是否產(chǎn)生了熱量進(jìn)行判斷。另外，在分層充氣燃燒后的氣缸2內(nèi)的溫度未達(dá)到可進(jìn)行擴(kuò)散燃燒的溫度的情況下，即使實施用于擴(kuò)散燃燒的燃料噴射，也不會發(fā)生擴(kuò)散燃燒。在該情況下，也可以再次實施分層充氣燃燒，從而提高氣缸2內(nèi)的溫度。S卩，也可以在一個循環(huán)中實施兩次以上的分層充氣燃燒。另外，在一次或多次的分層充氣燃燒后氣缸2內(nèi)的溫度未達(dá)到可進(jìn)行擴(kuò)散燃燒的溫度的情況下，也可以不實施擴(kuò)散燃燒，而實施通過火花點火而進(jìn)行的燃/9ti ο
[0058]圖2為表示本實施例所涉及的燃料噴射正時以及點火正時之間的關(guān)系的圖。橫軸為曲軸轉(zhuǎn)角。“燃料噴射閥控制信號”表示用于對燃料噴射閥21進(jìn)行開閉的信號，在打開(ON)時開閥，在關(guān)閉(OFF)時閉閥?！盎鸹ㄈ刂菩盘枴北硎居糜谑够鸹ㄈ?2產(chǎn)生電火花的信號，在打開(ON)時產(chǎn)生電火花，在關(guān)閉(OFF)時不產(chǎn)生電火花。另外，單點劃線表示壓縮上止點。
[0059]圖2所示的第一次的燃料噴射為用于分層充氣燃燒的燃料噴射。與該用于分層充氣燃燒的燃料噴射相配合地實施通過火花塞22的點火。該分層充氣燃燒在壓縮上止點前被實施。另外，第二次的燃料噴射為用于實施通過壓縮自燃而進(jìn)行的擴(kuò)散燃燒的燃料噴射。用于實施該擴(kuò)散燃燒的燃料噴射從壓縮上止點附近開始。并且，擴(kuò)散燃燒的燃料噴射既可以在壓縮上止點之前開始，也可以在壓縮上止點之后開始。
[0060]圖3為表示本實施例所涉及的燃料噴射閥21以及火花塞22的控制流程的流程圖。本程序由ECU60每隔預(yù)定的時間而執(zhí)行。
[0061 ] 在步驟SlOI中，對要求轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計算。要求轉(zhuǎn)矩通過加速器開度傳感器63而被檢測出。另外，根據(jù)要求轉(zhuǎn)矩而對一個循環(huán)的燃料噴射量進(jìn)行計算。該燃料噴射量成為使在分層充氣燃燒時所噴射的燃料和在擴(kuò)散燃燒時所噴射的燃料合在一起而得到的值。另外，以成為高于理論空燃比的空燃比(過稀空燃比)的方式來決定燃料噴射量。而且，當(dāng)步驟SlOl的處理完成時，進(jìn)入步驟S102。
[0062]在步驟S102中，對用于分層充氣燃燒的燃料噴射量進(jìn)行計算。并且，用于分層充氣燃燒的燃料噴射量既可以被設(shè)為固定值，也可以根據(jù)內(nèi)燃機(jī)I的吸入空氣量而被決定。在此，為了實施擴(kuò)散燃燒而所需的熱量根據(jù)吸入空氣量而發(fā)生變化。即，由于需要使氣缸2內(nèi)的空氣的溫度上升至可進(jìn)行擴(kuò)散燃燒的溫度，因此，吸入空氣量越多，則越需要更多的燃料。因此，可以根據(jù)吸入空氣量而求出用于實施擴(kuò)散燃燒的熱量，并將用于產(chǎn)生該熱量的燃料噴射量作為用于分層充氣燃燒的燃料噴射量來進(jìn)行計算。另外，在將燃料噴射量設(shè)為固定值的情況下，則以無論內(nèi)燃機(jī)I的吸入空氣量為何值此后都能夠進(jìn)行擴(kuò)散燃燒的方式而設(shè)定該固定值。這些值的最佳值可以預(yù)先通過實驗或模擬等而求出并被映射圖化，且被存儲于ECU60中。當(dāng)計算出燃料噴射量時，根據(jù)該燃料噴射量，來實施用于分層充氣燃燒的燃料噴射。而且，實施通過火花塞22