[发明专利]缸内喷射式内燃机的控制装置

说明书

本发明涉及缸内喷射式内燃机的控制装置，尤其涉及利用可变进气装置改善燃料消耗及发动机输出的缸内喷射式内燃机的控制装置。

火花点火式多缸内燃机的进气系统由具有节气阀的进气管、以及把来自进气管的空气分配给各气缸的进气总管构成。而且，随着各气缸内活塞的上下运动及进气阀的开闭，进气系统内的空气压力周期性地变化。

如果气压波动导致的正压力波到达打开着的进气阀，即会促进向气缸内的进气。即，产生进气波动造成的增压效果。另外，当某一气缸的进气阀打开时产生的负压力波到达别的气缸的进气阀时，会使进气受到抑制。即，在气缸之间产生进气干扰。甚至在进入的空气向气缸一侧转移的过程中，进气会产生惯性。由于这种进气惯性，会产生增压效果。进气惯性随着发动机转速的增大及进气管长度的增大而增大。

考虑到上述因素，进气系统的构造应能提高进气效率。为了减轻进气干扰，在进气管和进气总管之间设置均压箱。另外，将进气系统做成能通过进气惯性和进气波动得到增压效果。然而，为得到增压效果所需的最佳进气管长度是根据发动机转速变化的，而且进气管长度通常是固定的。故难以在整个发动机转速区域内得到增压效果。

为此，提出了各种根据发动机运转状态而使进气管长度变化的可变进气装置。譬如有一种可变进气装置是通过开闭进气控制阀而选择设置在进气总管上游部与下游部之间的迂回进气通路的有效长度增大功能，可将进气总管的有效长度作2级切换。这种装置在发动机低转速时关闭进气控制阀，经过迂回进气通路而使空气流入进气总管下游部，而在高转速时则打开进气控制阀，使空气不经过迂回进气通路而直接流入进气总管下游部。这样，根据发动机转速而变化有效管长，可以在整个转速区域内提高进气效率。

不过，在火花点火式内燃机上，为了减少有害气体的的排出及改善燃料消耗，提出了用直接向燃烧室喷射燃料的缸内喷射式内燃机来取代传统的进气管喷射式内燃机。典型的缸内喷射式内燃机在进行低负荷运转时，用压缩行程从燃料喷射阀向设在活塞顶部的气室内喷射燃料，点火时在火花塞的周围生成大致理论混合气，并在其周围生成稀薄混合气。一旦通过这种压缩行程喷射模式(后期喷射模式)下的燃料喷射进行层状供气，从缸内整体看，即使是稀薄的混合气也有可能着火，可减少有害气体成分的排出量，同时大大改善燃料消耗。另外，在进行中、高负荷运转时，是用进气行程喷射燃料，在缸内均匀地形成理论混合气或浓混合气，既可防止浓混合气失火，又可得到所需的发动机功率输出。

为了稳定压缩行程喷射模式下的层状供气进而稳定层状燃烧而作了各种努力。譬如，提出过使活塞顶部的气室内发生进气旋转流(譬如所谓滚转流或涡旋流)，通过旋转流的作用在气室内保持理论空燃比附近的混合气。

本发明人为了进一步改善缸内喷射式内燃机的燃料消耗及功率输出，尝试了利用可变进气装置。根据试验，如果把内燃机的燃料喷射模式与可变进气装置的动作模式(进气管的有效长度)结合，显然不能得到稳定的燃烧。譬如，在进行压缩行程喷射模式下的发动机运转时，一旦延长有效管长，便不能得到稳定的燃烧。根据本发明人的知识，要使压缩行程模式下发动机运转时的燃烧稳定化，必须产生强大的旋转流，以提高层状供气的程度(供气的层状程度)。有效管长延长后不能得到稳定燃烧的理由在于，没有发生强度足以得到所需的层状供气程度的旋转流。旋转流的强度可用譬如旋转流比(旋转流转速与发动机转速之比)来表示，旋转流比越大，旋转流的强度就越大。另外，在中、高负荷发动机运转用的进气行程喷射模式(前其喷射模式)时，尽管旋转流可促进气缸内混合气的均匀化，但旋转流的强度对燃烧稳定性没有太大影响。

本发明的目的在于提供一种利用可变进气装置实现燃烧稳定化、同时改善燃料消耗及发动机输出的缸内喷射式内燃机的控制装置。

本发明提供一种根据发动机运转状态而选择用压缩行程进行燃料喷射的压缩行程喷射模式或者用进气行程进行燃料喷射的进气行程喷射模式中至少1个模式的缸内喷射式内燃机的控制装置。

该控制装置具有可变进气装置和进气通路长度控制装置，前述可变进气装置可以变更把空气导入前述内燃机燃烧室的进气通路的有效长度，前述进气通路长度控制装置根据前述选择的喷射模式而使前述可变进气装置动作，以变更前述进气通路的有效长度。在前述压缩行程喷射模式下，前述可变进气装置在前述进气通路长度控制装置的控制下动作，使前述进气通路的有效长度比前述进气行程喷射模式下的有效长度短。