[发明专利]内燃机的燃料喷射控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种由柴油发动机代表的内燃机的燃料喷射控制装置。更特别地，本发明涉及关于可以通过燃料喷射阀在主喷射之前进行副喷射(下文中也被称为引燃喷射)的压缩自燃式内燃机的在所述副喷射中的喷射形式的改进。

背景技术

众所周知，在用作汽车发动机等的柴油发动机中，进行根据诸如发动机转数、加速器操作量、冷却液温度以及进气温度的运转状态来调节燃料喷射阀(下文中也被称为喷射器)的燃料喷射正时和燃料喷射量的燃料喷射控制。

顺带提及，柴油发动机燃烧包括预混燃烧和扩散燃烧。当来自燃料喷射阀的燃料喷射开始时，首先通过燃料的汽化和扩散来生成可燃混合气(点火延迟期间)。接下来，该可燃混合气在燃烧室中的多处在大约同一时刻自燃，并且燃烧迅速进行(预混燃烧)。此外，到燃烧室中的燃料喷射继续，使得燃烧继续进行(扩散燃烧)。之后，即使在燃料喷射已经结束之后未燃燃料仍然存在，因此在一时间段内持续生热(后燃期间)。

而且，在柴油发动机中，随着点火延迟期间变长，或者随着燃料在点火延迟期间的汽化变得更强，点火之后的火焰传播速度将增大。当该火焰传播速度大时，立即燃烧的燃料的量变得过大，气缸内的压力急剧增大，因此产生了振动或噪声。这种现象被称为柴油机爆震，并且通常特别是发生在低负荷运转时。而且，在这种状况下，燃烧温度急剧上升，伴随的是生成的氮氧化物(下文中被称为“NOx”)的量的增大，因此废气排放变得恶化。

因此，为了防止柴油机爆震并且降低NOx的生成量，已经开发了各种燃料喷射控制装置。例如，已经开发了这样一种燃料喷射装置，由此在主喷射之前进行喷射少量燃料的引燃喷射，导致了有助于发动机扭矩产生的燃烧。也就是说，通过预加热气缸内已经利用所述引燃喷射而喷射出的燃料，气缸内的温度上升，因此，在主喷射的喷射正时的缸内温度(例如，压缩端温度)上升至燃料自燃温度，从而抑制了主喷射中的点火延迟(参见如下专利引文1至2)。

专利引文1公开了在设置有共轨式燃料喷射装置的柴油发动机中，在实际共轨内压与目标共轨内压之间的差的绝对值至少为阈值的情况下，进行分割为两次喷射的引燃喷射。专利引文2公开了通过进行分割为三次喷射的引燃喷射来防止由于燃料高压管道内的压力脉动的影响而引起的喷射量脉动。

专利引文1：JP 2003-74403A

专利引文2：JP 2004-27939A

发明内容

技术问题

顺带提及，优选的是，使利用上述主喷射而喷射出的燃料粒子化，以便具有良好的可燃性并且缩短点火期间。为了所述燃料粒子化，需要设定高的燃料喷射压力。例如，在上述各个专利引文中公开的设置有共轨式燃料喷射装置的柴油发动机中，将用于确定燃料喷射压力的共轨内压的目标值(例如，当发动机在高负荷下运行时的目标值)设定为大约为400MPa的非常高的值，从而实现了燃料的粒子化。

另一方面，当利用上述引燃喷射来喷射燃料时，在该喷射正时，活塞仍然位于压缩上止点位置之前的位置，并且气缸中的压力低，因此这并不是燃料紧接在引燃喷射之后燃烧的情况。因此，喷射出的燃料在喷雾状态下被供给到气缸中(在预混状态下被供给)。

本发明的发明人考虑到在上述主喷射时所需的燃料的状态和已经利用引燃喷射而喷射出的燃料的状态，考察了以下几点关于用于确定当执行引燃喷射时的喷射形式的技术，并且研究了前述确定技术的构造。

在共轨内压被设定为高压的情况下，为了实现如上所述在主喷射中的燃料的粒子化，设定如下条件：其中，利用引燃喷射而喷射出的燃料也以高的喷射压力被喷射到气缸中。

在这种条件下，当每次的引燃喷射量被设定为较大时，已经利用所述引燃喷射而喷射出的燃料的贯穿力非常高，因此大量的所述燃料的喷雾将到达气缸中的壁面处(气缸内壁面)，因此存在如下高可能性：润滑油会被已经到达气缸内壁面的燃料稀释，或者会发生气缸内壁面的润滑油被冲洗掉的所谓的膛闪火(bore flashing)。而且，存在如下可能性：由于附着到气缸内壁面上的该燃料，排气中的HC和CO将增加，从而废气排放变得恶化。

另一方面，由于上述高的贯穿力，还未到达气缸内壁面处的燃料(喷雾)会到达气缸内壁面的附近，并且在气缸内的大范围内扩散。因此，在气缸的整个内部，空燃比基本上是稀的。结果，存在如下可能性：即使压缩冲程进行，已经利用所述引燃喷射而喷射出的燃料仍不能点燃，因此无法获得由于进行引燃喷射而产生的效果。