[发明专利]火花点火式内燃机的燃料喷射控制方法及燃料喷射装置

说明书

在具有正上喷射方式的燃料喷射装置的火花点火式内燃机(1)中，根据内燃机运转条件等推定燃料喷射阀(10)的前端部处的燃料温度(Tfuel)，与基于进气压力设定的闪沸温度(Tfb)进行比较。在高于闪沸温度(Tfb)时，发生燃料在喷孔中急剧地沸腾、气化的闪沸现象，喷雾(F)的穿透性变短，因此，将进气行程中的燃料喷射时机(IT)向提前侧进行校正。由此，改善燃料效率性能。

技术领域

本公开涉及一种将燃料直接喷射至缸内的火花点火式内燃机的燃料喷射控制方法及燃料喷射装置。

背景技术

在专利文献1中公开了所谓正上喷射方式的缸内直接喷射型火花点火式内燃机，其在燃烧室的顶面中央部即被多个进气阀、排气阀包围的区域内，配置具有多个喷孔的燃料喷射阀的前端部，朝向活塞顶面在大致垂直方向上即沿着气缸中心轴线进行燃料喷射。多个喷孔以由上述多个喷孔形成的多束喷雾的各自的中心线沿着大致以气缸中心轴线为中心的圆锥的周面的方式配置。

在这样的正上喷射方式的内燃机中，在进行通常的均匀燃烧的情况下，在进气行程中进行燃料喷射，在上止点前的MBT附近通过火花塞进行点火。这里，燃料喷射时机(详细而言是燃料喷射开始时机)影响在排气中包含的排气微颗粒的性能指标即PM(ParticulateMatter)、PN(Particulate Number)，并且影响点火时的混合气体性质状态，进而影响燃料效率性能。

即，燃料喷射时机越早，越能够确保至点火为止的时间，因此，混合气体性质状态变好，因此，燃料喷射时机越早，燃料效率(例如图示的燃料消耗率)越高。但是，如果在活塞从上止点向下止点移动的进气行程中燃料喷射时机过早，则由于喷孔与活塞之间的距离短，因此喷射出的燃料在没有气化的状态下与活塞顶面碰撞并附着，进行池(pool)状燃烧，结果是排气微颗粒性能(PM或者PN)恶化。

因此，通常，将燃料喷射时机设定为在排气微颗粒性能的允许范围内尽可能早的时机。而且，由于这样的最佳燃料喷射时机根据内燃机的运转条件(负荷、转速)而不同，因此，通常预先准备例如以负荷以及转速为参数的燃料喷射时机对应图，基于该对应图对燃料喷射时机进行控制。

但是，燃料被加压至比较高的压力而供给至燃料喷射阀，伴随着阀体的提升，穿过喷孔而喷射至压力相对较低的空间即燃烧室内。因此，燃料以被微粒化成微细液滴的状态成为细的喷雾而喷出。

这里，根据本发明人的研究，得到如下新的发现，即，如果紧挨喷孔之前的燃料温度高于某一温度，则在高温高压的燃料穿过喷孔而暴露于低压时，会产生燃料的瞬间沸腾即“闪沸”。在通常的内燃机中，该闪沸即使在预热后也不是始终发生，而是仅在由于负荷等而使得穿过喷孔的燃料的温度超过闪沸发生温度时才产生闪沸。而且，如果产生闪沸，在从喷孔喷出的瞬间，燃料的至少一部分气化而膨胀，因此从喷孔呈细的圆锥状喷出的各个喷雾较粗地扩散。即，如果伴随着闪沸，则各个喷雾的锥角变大。

各个喷雾这样较粗地扩散的结果是，在发生闪沸的状况下，促进了燃料液滴的气化，并且喷雾的穿透性(即，喷雾的到达距离)变小。

因此，在正上喷射方式的内燃机中，在发生闪沸的状况下，即使是相同的燃料喷射时机，也难以产生液态燃料向活塞顶面的附着。以往，由于在不考虑是否发生这样的闪沸的情况下对燃料喷射时机进行控制，因此在燃料效率性能这一点上存在改善的余地。

另一方面，在专利文献2中公开了所谓侧面喷射方式的火花点火式内燃机。该侧面喷射方式是在进气口的下侧配置燃料喷射阀且燃料喷射阀的前端部位于一对进气阀之间的结构，通过该燃料喷射阀的多个喷孔形成作为喷雾整体而朝向活塞顶面扩散成扇状的扁平的喷雾。

根据本发明人的研究，在用于这样的侧面喷射方式的燃料喷射装置的燃料喷射阀中，发现如下现象，即，如果发生闪沸而从各个喷孔延伸的各个喷雾变粗，则各个喷雾相互干扰而集合为大的喷雾。而且，这样集合为大的一个喷雾的结果是喷雾的穿透性变大。