[发明专利]火花点火式直喷发动机控制方法及火花点火式直喷发动机

说明书

技术领域

本发明涉及火花点火式直喷发动机的控制方法及火花点火式直喷发动机。

背景技术

为了提高发动机的热效率，改善燃耗，提高压缩比是有效的手段。然而，若将使用汽油或含汽油的燃料的火花点火式发动机的几何压缩比设定为超过12的高压缩比时，在发动机的高负载区域的低速侧运转区域中容易产生爆震或早燃(preignition)等异常燃烧(以下，将这些异常燃烧简单地统称为“爆震”)。作为抑制爆震的措施之一例如有使点火时期大幅延迟的措施。

例如日本专利公开公报特开2010-101312号中记载了如下控制方法，即，在高压缩比的火花点火式直喷发动机中，在易于产生爆震的高负载区域的低速区域中，不仅将点火时期大幅延迟至压缩上止点之后，而且还进行在进气冲程中喷射少量燃料和在压缩冲程后期喷射较多量燃料的分割喷射，由此来抑制爆震的发生。

然而，上述控制方法虽可期待抑制爆震，但无法确保充分高的转矩。即，高压缩比发动机虽具有高转矩化的潜力，但因爆震对策的原因，以往的高压缩比发动机未能实现充分的高转矩化。

发明内容

本发明鉴于上述问题而作，其目的在于提供一种火花点火式直喷发动机的控制方法和火花点火式直喷发动机，在发动机的高负载区域的低速侧的特定运转区域中有效地抑制爆震并且实现高压缩比发动机所带来的高转矩化。

本发明在易于产生爆震的特定运转区域中的相对低速侧区域中，实现由气缸内的气体冷却所引起的抗爆震性的提高，通过增大点火时期的提前量而实现转矩的提高，另一方面在特定运转区域中的相对高速侧的区域，通过提高进气填充效率而避免爆震并且实现转矩的提高。

具体而言，本发明涉及控制火花点火式直喷发动机的方法，该火花点火式直喷发动机包括发动机主体和燃料喷射阀，所述发动机主体具有几何压缩比设定在12以上的气缸，所述燃料喷射阀向所述气缸内直接喷射燃料。

该控制方法包括以下步骤：所述发动机主体的运转状态处于设定在高负载区域的低速侧区域中的特定运转区域时将有效压缩比设定在10以上的步骤；在所述特定运转区域中，使对所述气缸内的混合气体点火的点火时期相对于MBT(Minimum advance for Best Torque(最大扭矩的最小点火提前角))延迟的步骤；在所述特定运转区域中，在从进气冲程至压缩冲程前半期的期间中执行从所述燃料喷射阀喷射至少两次燃料的分割喷射的步骤。

在使所述点火时期相对于MBT延迟的步骤中，在所述发动机主体的速度(转速)处于所述特定运转区域中的速度相对低的第一速度区域时，将所述点火时期的延迟量设定得大于处于比所述第一速度区域更高速的第二速度区域时的点火时期的延迟量。此外，在执行所述分割喷射的步骤中，在所述特定运转区域中的所述第一速度区域将所述分割喷射的最终阶段的喷射时期设定在压缩冲程前半期，在所述特定运转区域中的所述第二速度区域将所述分割喷射的最终阶段的喷射时期设定在进气冲程后期并且将在该最终阶段之前喷射的喷射阶段的至少一喷射时期设定在进气冲程中期。

此处，在“设定在高负载区域的低速侧区域中的特定运转区域”这一用语中，“高负载区域”是指发动机主体的负载区域中负载比指定负载高的区域，至少包含满负载及其近傍。此外，“低速侧区域”是指在发动机主体的速度区域中速度比指定速度低的区域，至少包含怠速及其近傍。换言之，该特定运转区域在几何压缩比设定为12以上的高压缩比的发动机主体中也可定义为易于产生包含爆震或早燃的异常燃烧的运转区域。作为一例，在所述特定运转区域包含高负载区域中的低速区域及中速区域(将发动机主体的速度区域三分割为低速区域、中速区域及高速区域时的低速区域及中速区域)的至少一部分的情况下，在所述特定运转区域中，发动机主体的速度相对低的“第一速度区域”大致对应于低速区域，而发动机主体的速度相对高的第二速度区域大致对应于中速区域。