[发明专利]用于车辆的柴油发动机

说明书

技术领域

本发明涉及用于车辆的柴油发动机，特别涉及具有几何压缩比设定在12:1至15:1的范围内的较低压缩比的柴油发动机。

背景技术

在使用主要成分是柴油燃料的燃料进行燃烧的柴油发动机中，柴油燃料被压缩以产生自燃，设定较低压缩比，例如其中几何压缩比为15:1或更低，以减少NOx的排放量。即，低压缩比减缓汽缸内的燃烧速度，进而抑制NOx的产生（参见JP2008-261236A）。因为降低发动机的压缩比减少了机械阻力损耗，因此也有利于改进热效率。

然而，当柴油发动机的几何压缩比设定得较低时，响应于低压缩比在压缩行程末端的发动机温度降低。因此，例如在发动机具有低负荷和低转速的工作范围内，自燃条件很难满足。此外，特别是在JP2008-261236A中公开的柴油发动机中，取决于供给的燃料的特性，随着十六烷值降低点火性能劣化。因此，当结合与发动机的工况和燃料的特性相关的因素时，自燃条件更难满足。因此，在对柴油发动机设定低压缩比而不管发动机的工况和供给的燃料的特性时确保燃料的可燃性非常重要。

发明内容

本发明鉴于上述情况形成，本发明的目的在于确保特别是具有低压缩比的用于车辆的柴油发动机中的燃料的可燃性。

具有几何压缩比设定在12:1至15:1的范围内的较低压缩比的本发明柴油发动机，特别是在发动机处于低负荷和低转速的工作范围内，配置为通过在进气行程中开启（再开启）排气门引进内部EGR气体到汽缸中，以便增加在压缩行程末端的汽缸温度。此外，具有上述配置的柴油发动机，鉴于在压缩行程末端汽缸中所要求的最小温度增加以满足自燃条件，规定在进气行程中的排气门的升程特性以实现压缩行程末端的最小温度增加。

根据本发明的一个方面提供一种用于车辆的柴油发动机，该柴油发动机包括安装在车辆中并供给有包含柴油燃料作为其主要成分的燃料，且几何压缩比ε设定在12:1至15:1的范围内的发动机本体。该发动机本体具有开启和关闭连通进气通道与汽缸的进气道口的进气门、开启和关闭连通排气通道与汽缸的排气道口的排气门、及连通进气通道与排气通道并用于部分地再循环排气到进气通道的排气再循环通道。

当发动机本体至少在具有较低负荷和低转速的工作状态中时，在进气行程中排气门开启以便排气被部分地引进到汽缸中并且进气通道节流。在进气行程中开启的排气门在进气行程的后期进气门关闭之前关闭。

排气门的开启面积S_E [mm?deg]由在进气行程中的排气门的升程曲线确定，进气门的开启面积S_I [mm?deg]由进气门的升程曲线确定，设定排气门的开启面积S_E以便排气门的开启面积S_E对进气门的开启面积S_I的比S_E/S_I，相对于发动机本体的几何压缩比ε，满足如下的关系：

0.01 × (15-ε) + 0.02 ≤ S_E/S_I ≤ 0.17 ... 公式 (1)。

在此，进气门的开启面积S_I [mm?deg]确定为在进气门的升程曲线下对应于进气门的气门开启时期(θ_IC-θ_IO)的面积(S_I= ∫_θIO^θICL_I(θ) ? dθ)，其中升程曲线的横轴表示曲轴转角θ[deg]，纵轴表示进气门的升程量L_I(θ) [mm]。类似地，排气门的开启面积S_E [mm?deg]确定为在进气行程中排气门的升程曲线下对应于排气门的气门开启时期(θ_EC-θ_EO)的面积 (S_E= ∫_θIO^θICL_E(θ) ? dθ)，其中升程曲线的横轴表示曲轴转角θ[deg]，纵轴表示在进气行程中的排气门的升程量L_E(θ)[mm]。