[发明专利]直接喷射火花点火式内燃发动机及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直接喷射火花点火式内燃发动机以及一种用于控制直 接喷射火花点火式内燃发动机的方法。

背景技术

在均匀燃烧过程中，如果能够增强在进气行程在每个气缸中产生的滚 流，则滚流保持直至压缩行程的后半程，然后被活塞撞碎，由此在气缸中 产生湍流，且此湍流会增大燃烧速度。在直接喷射火花点火式内燃发动机 中，能够利用喷射至每个气缸内的燃料的推力来增强滚流。

同时，提出了一种执行阿特金森(Atkinson)循环(米勒(Miller)循 环)操作的直接喷射火花点火式内燃发动机，在所述阿特金森循环(米勒 循环)中，延迟关闭进气门的正时以便减小泵送损失并因此减少燃料消耗 (例如，参考日本专利申请公报No.2004-52551(JP-A-2004-52551))。

在包括上述发动机在内的常规的阿特金森循环直接喷射火花点火式内 燃发动机中，燃料喷射正时设定于进气行程下止点之前的点。在这种发动 机中，虽然燃料是在进气行程下止点前喷射的，但是能够通过适当地设定 燃料喷射方向来增强每个气缸中的滚流，且增强后的滚流会保持直至压缩 行程的后半程。但是，如果通过在压缩行程的后半程中进一步增强滚流来 增强气缸中的湍流，则均匀燃烧的燃烧速度增大并因此相应地改善燃烧状 态。

发明内容

本发明提供了一种技术，所述技术能够将在直接喷射火花点火式内燃 发动机中进气行程时每个发动机气缸中产生的滚流增强至这样的程度： 即，增强后的滚流会保持直至压缩行程的后半程，并由此在发动机气缸中 产生湍流。

本发明第一方面涉及一种直接喷射火花点火式内燃发动机，所述发动 机具有将燃料直接喷射至发动机气缸的燃料喷射阀，并执行将关闭进气门 的正时延迟的阿特金森循环操作。在从进气行程下止点到进气门关闭之间 的时间段期间，发动机气缸中的滚流由从所述燃料喷射阀喷射的燃料来增 强。燃料喷射被控制为在已经过所述进气行程下止点之后开始并且在所述 进气阀关闭之前停止；并且所述发动机在阿特金森循环操作范围内执行将 所述进气门关闭的正时延迟的操作。其中，在所述阿特金森循环操作中， 所述进气门关闭的正时设定于所述进气行程下止点之后的90±20°曲柄转 角范围内。

在执行将关闭各个进气门的正时延迟的阿特金森循环操作的直接喷射 火花点火式内燃发动机中，在从进气行程下止点到进气门关闭之间的时间 段期间，发动机气缸中的进气经由进气门流出，此进气流出加速了进气行 程下止点前在发动机气缸中产生从而在气缸中的排气门侧向下流动且在 气缸中的进气门侧向上流动的滚流。根据本发明第一方面的直接喷射火花 点火式内燃发动机，既使用从所述燃料喷射阀喷射的燃料又使用前述进气 流出来增强滚流，因此能够有效增强滚流。如上所述已在压缩行程的前半 程得以增强的滚流不会衰退太多并由此在压缩行程的后半程中保持强劲。 然后，所述滚流被活塞撞碎，由此在气缸中产生强有力的湍流。

本发明第一方面的直接喷射火花点火式内燃发动机可以使得：在从进 气行程下止点到进气门关闭之间的时间段期间，当发动机转速高时，从燃 料喷射阀喷射燃料的正时比发动机转速低时提前。

当发动机转速高时，从燃料喷射结束到点火正时之间的时间段倾向于 比发动机转速低时短。因此，根据上述结构，为了确保所喷射燃料有充足 的时间进行汽化，在从进气行程下止点到进气门关闭之间的时间段期间， 当发动机转速高时，从燃料喷射阀喷射燃料的正时比发动机转速低时提 前。

每种上述直接喷射火花点火式内燃发动机都可以使得：在从进气行程 下止点到进气门关闭之间的时间段期间，当发动机转速高时，从燃料喷射 阀喷射燃料的喷射速率比发动机转速低时增大。

当发动机转速高时，从燃料喷射结束到点火之间的时间段倾向于比发 动机转速低时短。因此，根据上述结构，为了确保用于点火前有充足的时 间进行燃料汽化，在从进气行程下止点到进气门关闭之间的时间段期间， 当发动机转速高时，所述喷射速率比发动机转速低增大。

本发明第一方面的直接喷射火花点火式内燃发动机可以使得：所述燃 料喷射阀设置于发动机气缸的上部区域周边的进气门侧并朝着发动机气 缸膛的排气门侧的上部喷射燃料。