[发明专利]火花点火式汽油发动机的控制装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及控制火花点火式汽油发动机的技术。

背景技术

作为兼顾改善废气排放和改善热效率的技术，已知有例如日本专利公开公报特开2009-91994号所公开的使稀薄的混合气体压缩点火的HCCI(均质压燃)发动机。然而，随着发动机负载变高，压缩点火燃烧会变成压力上升剧烈的过早点火的燃烧。因此会导致燃烧噪音的增大以及爆震等异常燃烧的发生，并且会导致起因于高燃烧温度的原始NOx的增大。为此，在此种HCCI发动机中，将压缩点火燃烧仅限定在低负载侧的运转区域，而在高负载侧的运转区域中，一般进行由火花塞工作而实现的火花点火燃烧。

此外，发动机在压缩点火燃烧的情况下以比理论空燃比稀薄的空燃比运转，而在火花点火燃烧的情况下以理论空燃比运转。因此，在火花点火燃烧时，相对于与发动机负载相当的燃料量的新鲜空气量便被决定，因此必须通过例如节流阀的节流控制来减少进气填充量。但是，此种节流控制会导致泵损失增大，因此希望能够尽可能减少泵损失。对此，向气缸内导入外部EGR气体的做法能够减少新鲜空气量但不减少进气填充量。因此，在火花点火燃烧时并用外部EGR控制的做法有利于降低泵损失。而且，外部EGR气体的导入也有利于降低冷却损失，并且还有避免过早点火及爆震等异常燃烧或抑制原始NOx的生成的优点。

但是，基于燃烧稳定性的观点，外部EGR气体的可导入气缸内的量被限制在相对较少的量。因此，当发动机负载高而燃料量及新鲜空气量相对较多时，虽然不需要通过导入外部EGR气体来减少进气填充量，但当发动机负载在例如执行压缩点火燃烧的负载区域与执行火花点火燃烧的负载区域的边界附近般的中负载程度而燃料量相对较少时，即使最大限度地导入外部EGR气体，仍必须通过节流控制来减少新鲜空气量，因此便存在几乎改善不了泵损失的问题。

发明内容

本发明鉴于上述情况而作，其目的在于，提供一种火花点火式汽油发动机的控制装置及控制方法，以在执行压缩点火燃烧的压缩点火模式与执行火花点火燃烧的火花点火模式之间进行模式切换的火花点火式汽油发动机中，通过提高火花点火模式下的燃烧稳定性，从而尽可能缩小需要减少进气填充量的负载区域。

本案发明人发现：在压缩上止点附近的时期，以相对较高的燃料压力向气缸内喷射燃料的特征性燃料喷射形态能够缩短燃烧期间，由此可提高燃烧稳定性。基于该发现，能够使大量的EGR气体导入气缸内，从而完成了本发明。

具体而言，本发明的控制装置以火花点火式汽油发动机为对象，该火花点火式汽油发动机包括：发动机主体，具有几何压缩比设定在14以上的气缸，而且被供给至少包含汽油的燃料；燃料喷射阀，将所述燃料喷射到所述气缸内；火花塞，面临所述气缸内而设置，而且对该气缸内的混合气体进行点火；燃料压力可变机构，改变所述燃料喷射阀所喷射的燃料的压力：EGR通道，用于使从所述气缸排出的一部分已燃气体回流到进气侧；EGR阀，设置在所述EGR通道中。该发动机的控制装置包括控制器，该控制器至少控制所述燃料喷射阀、所述火花塞及所述燃料压力可变机构。所述发动机主体在指定的低负载区域中以执行压缩点火燃烧的压缩点火模式运转，而在负载高于所述压缩点火模式的高负载区域中以执行火花点火燃烧的火花点火模式运转。

并且，在所述火花点火模式下的运转时，所述控制器执行驱动所述燃料压力可变机构的控制以使燃料压力高于所述压缩点火模式时的压力、驱动所述燃料喷射阀的控制以在至少包含从压缩冲程后期至膨胀冲程初期的延迟期间的时期喷射燃料、使所述火花塞工作的控制以在所述延迟期间内在燃料被喷射后进行点火、以及驱动所述EGR阀的外部EGR控制以使已燃气体通过所述EGR通道回流到进气侧。

而且，在所述火花点火模式的执行区域中的负载相对较低的切换区域中，所述控制器将由所述外部EGR控制实现的EGR率(外部EGR率)设定得比负载高于所述切换区域的区域高，并且执行使进气填充量低于所述压缩点火模式时的填充量的填充量控制。

在所述火花点火模式的负载高于所述切换区域的区域中，在负载低时所述控制器将所述EGR率设高。

此处，发动机主体的几何压缩比也可设定为14以上且例如20以下。

另外，“低负载区域”及“高负载区域”也可被分别设为基于负载的高低而将发动机主体的运转区域划分为两个区域时的低负载侧的区域及高负载侧的区域。

“低速区域”既可被设为基于速度的高低而将发动机主体的运转区域划分为两个区域时的低速侧的区域，或者也可被设为将发动机主体的运转区域划分为低速、中速、高速这三个区域时的低速的区域。