CN100543287C - 缸内喷射式火花点火内燃机 - Google Patents

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Abstract

一种缸内喷射式火花点火内燃机，实施分层燃烧，使在压缩行程中喷射到气缸内的燃料在飞行中气化而在气缸内的一部分形成混合气，使火花塞的点火间隙在压缩上死点前的点火时间位于上述混合气内，以使该混合气着火燃烧，在要求燃料量增大，由点火时间附近的第一燃料喷射所形成的混合气的空燃比变得过浓时，在与第一燃料喷射不同的压缩行程中实施对要求燃料量的一部分进行喷射的第二燃料喷射，当第二燃料喷射的燃料量比设定量大时，使第二燃料喷射比第一燃料喷射提前，当第二燃料喷射的燃料量比设定量少时，使第二燃料喷射比第一燃料喷射延迟。

Description

缸内喷射式火花点火内燃机
技术领域
本发明涉及缸内喷射式火花点火内燃机。
背景技术
分层燃烧(层状燃烧)是众所周知的，所述分层燃烧是指通过使在压缩行程中喷射到气缸内的燃料在飞行中气化而在气缸内的一部分内形成混合气，由火花塞使该混合气着火燃烧，从而能够进行气缸内整体的空燃比比理论空燃比稀薄的燃烧。在这种分层燃烧中，燃料喷射阀喷射燃料，以使至少一部分燃料通过火花塞的点火间隙，使燃料喷射结束时间接近点火时间，由此在点火时间，使火花塞的点火间隙位于混合气内，能够将混合气着火燃烧。
在这种分层燃烧中，在要求燃料量比较少时，所形成混合气的空燃比接近理论空燃比，能够实现良好的分层燃烧。然而，一旦伴随着内燃机的负荷增加，要求燃料量增大，则所形成混合气的空燃比过浓，不仅不能实现良好的分层燃烧，而且还可能引起失火(不点火)。
为了解决该问题，提出一种缸内喷射式火花点火内燃机(例如参考特开2003-49679和特开2002-201990)，如果要求燃料量变大，则将一部分燃料在压缩行程中预先喷射到气缸内，能够防止通过使燃料喷射结束时间接近点火时间的燃料喷射所形成的混合气的空燃比过浓。
在上述缸内喷射式火花点火内燃机中，如果适合地选择点火时间附近的第一燃料喷射中的燃料喷射量，则能够可靠地使由该燃料喷射所形成的混合气着火燃烧。然而在要求燃料量比与第一燃料喷射相应的燃料喷射量稍大，第一燃料喷射前的第二燃料喷射中的燃料喷射量比第一燃料喷射中的燃料喷射量少时，第二燃料喷射时的缸内压力确实比第一燃料喷射时的缸内压力低，因而由第二燃料喷射所喷射的燃料喷射量少，而且容易分散，由该燃料喷射所形成的混合气的空燃比过稀。
这种过稀的混合气，即使在由第一燃料喷射的喷射燃料所形成的混合气的燃烧所追随也难以着火燃烧。因而在此场合下，难以实现良好的分层燃烧，由第二燃料喷射所喷射的燃料多作为未燃燃料从气缸内被排出，使排气排放恶化，同时不能使要求燃料量燃烧，而不能获得所需的内燃机输出。
本发明的目的是，在实施使喷射到气缸内的燃料在飞行中气化而在气缸内的一部分形成混合气、由火花塞使所述混合气着火燃烧的分层燃烧的缸内喷射式火花点火内燃机中，能够实现即使要求燃料量比较多也能实现良好的分层燃烧。
发明内容
本发明技术方案1记载的缸内喷射式火花点火内燃机，是一种实施使在压缩行程中喷射到气缸内的燃料在飞行中气化而在气缸内的一部分形成混合气，使火花塞的点火间隙在压缩上死点前的点火时间位于上述混合气内，以使该混合气着火燃烧的分层燃烧的缸内喷射式火花点火内燃机。在要求燃料量增大、由点火时间附近的第一燃料喷射的喷射燃料所形成的上述混合气的空燃比变得过浓时，实施在与上述第一燃料喷射不同的压缩行程中喷射要求燃料量的一部分的第二燃料喷射，当由上述第二燃料喷射所喷射的燃料量比设定量大时，使上述第二燃料喷射比所述第一燃料喷射提前，当由上述第二燃料喷射所喷射的燃料量比所述设定量少时，使上述第二燃料喷射比上述第一燃料喷射延迟。
本发明技术方案2记载的缸内喷射式火花点火内燃机，是在技术方案1记载的缸内喷射式火花点火内燃机，其特征在于：当上述第二燃料喷射比上述第一燃料喷射提前时，由上述第二燃料喷射所喷射的燃料量越多，则上述第二燃料喷射越提前。
本发明技术方案3记载的缸内喷射式火花点火内燃机，是在技术方案1记载的缸内喷射式火花点火内燃机，其特征在于：当上述第二燃料喷射比所述第一燃料喷射延迟时，由上述第二燃料喷射所喷射的燃料量越少，则上述第二燃料喷射越延迟。
本发明技术方案4记载的缸内喷射式火花点火内燃机，是在技术方案1记载的缸内喷射式火花点火内燃机，其特征在于：上述第一燃料喷射和第二燃料喷射的喷射燃料的至少一部分通过上述火花塞的点火间隙，上述第一燃料喷射所形成的喷射燃料的穿透力比所述第二燃料喷射所形成的喷射燃料的穿透力小。
本发明技术方案5记载的缸内喷射式火花点火内燃机，是一种实施使在膨胀行程中喷射到气缸内的燃料在飞行中气化而在气缸内的一部分形成混合气，使火花塞的点火间隙在压缩上死点后的点火时间位于上述混合气内，以使该混合气着火燃烧的分层燃烧的缸内喷射式火花点火内燃机。在要求燃料量增大，由点火时间附近的第一燃料喷射的喷射燃料所形成的上述混合气的空燃比变得过浓时，实施在与上述第一燃料喷射不同的膨胀行程中喷射要求燃料量的一部分的第二燃料喷射，当由上述第二燃料喷射所喷射的燃料量比设定量大时，使上述第二燃料喷射比上述第一燃料喷射延迟，当由上述第二燃料喷射所喷射的燃料量比上述设定量少时，使上述第二燃料喷射比上述第一燃料喷射提前。
根据本发明技术方案1记载的缸内喷射式火花点火内燃机，在要求燃料量增大、由接近压缩上死点之前的点火时间的第一燃料喷射的喷射燃料所形成的混合气的空燃比变得过浓时，在与第一燃料喷射不同的压缩行程中实施喷射要求燃料量的一部分的第二燃料喷射，从而由第一燃料喷射的喷射燃料所形成的混合气的空燃比接近理论空燃比，能够在点火时间可靠地使该混合气着火燃烧。
从而，当由第二燃料喷射所喷射的燃料量比设定量大时，使第二燃料喷射比第一燃料喷射提前，因而由于第二燃料喷射时的缸内压力比较低，因而喷射燃料比较分散，由第二燃料喷射中比较多量的喷射燃料所形成的混合气的空燃比能够接近理论空燃比，将由第一燃料喷射的喷射燃料所形成的燃烧中的混合气追加到该混合气中，使其可靠地着火燃烧，从而能够实现使几乎所有要求燃料量燃烧的良好的分层燃烧。
而且当由第二燃料喷射所喷射的燃料量比设定量少时，使第二燃料喷射比第一燃料喷射延迟，因而由于第二燃料喷射时的缸内压力比较高，因而喷射燃料难以分散，由第二燃料喷射中比较少量的喷射燃料所形成的混合气的空燃比能够接近理论空燃比，将该混合气追加到由第一燃料喷射的喷射燃料所形成的燃烧中的混合气中，使其可靠地燃烧，从而能够实现使几乎所有要求燃料量燃烧的良好的分层燃烧。
根据本发明技术方案2记载的缸内喷射式火花点火内燃机，在技术方案1记载的缸内喷射式火花点火内燃机中，当第二燃料喷射比第一燃料喷射提前时，当由第二燃料喷射所喷射的燃料量越多时，为了使所形成的混合气的空燃比接近理论空燃比，最好使喷射燃料分散，使第二燃料喷射更为提前，使第二燃料喷射时的缸内压力更低。
根据本发明技术方案3记载的缸内喷射式火花点火内燃机，在技术方案1记载的缸内喷射式火花点火内燃机中，当第二燃料喷射比第一燃料喷射延迟时，当由第二燃料喷射所喷射的燃料量越少时，为了使所形成的混合气的空燃比接近理论空燃比，最好使喷射燃料更不分散，使第二燃料喷射更为延迟，使第二燃料喷射时的缸内压力更高。
根据本发明技术方案4记载的缸内喷射式火花点火内燃机，在技术方案1记载的缸内喷射式火花点火内燃机中，第一燃料喷射所形成的喷射燃料的穿透力比第二燃料喷射所形成的喷射燃料的穿透力小，由此，降低了在点火时间通过火花塞的点火间隙的第一燃料喷射的喷射燃料吹灭在点火间隙产生的火花的可能性。
根据本发明技术方案5记载的缸内喷射式火花点火内燃机，为了预热设置在内燃机排气系上的催化剂装置，在将点火时间设定为压缩上死点后以提高排气温度的场合等中，在要求燃料量增大、由点火时间附近的第一燃料喷射的喷射燃料所形成的混合气的空燃比变得过浓时，在与第一燃料喷射不同的膨胀行程中实施对要求燃料量的一部分进行喷射的第二燃料喷射，当由第二燃料喷射所喷射的燃料量比设定量大时，使第二燃料喷射在缸内压力较低的点火延迟侧，当由第二燃料喷射所喷射的燃料量比设定量少时，使第二燃料喷射在缸内压力较高的点火提前侧。由此与技术方案1记载的缸内喷射式火花点火内燃机相同，由第一燃料喷射的喷射燃料所形成的混合气和由第二燃料喷射的喷射燃料所形成的混合气都能够接近理论空燃比，能够实现使几乎所有要求燃料量在膨胀行程中燃烧的良好的分层燃烧。
附图说明
图1是显示本发明实施形态的缸内喷射式火花点火内燃机的简略纵剖视图；
图2是显示点火时间在压缩上死点前的分层燃烧中，相对于要求燃料量的第一燃料喷射和第二燃料喷射的燃料喷射量的关系的视图；
图3是显示点火时间在压缩上死点后的分层燃烧中，相对于要求燃料量的第一燃料喷射和第二燃料喷射的燃料喷射量的关系的视图。
具体实施方式
图1是显示本发明实施形态的缸内喷射式火花点火内燃机的简略纵剖视图。在图1中，1表示设置在气缸上部大致中心处并用于将燃料直接喷射到气缸内的燃料喷射阀，2表示设置在燃料喷射阀1附近的火花塞。火花塞2例如设置在两个排气阀之间。3表示活塞。
燃料喷射阀1例如是中空圆锥状地将燃料朝向活塞顶面喷射的部件。上述那样被喷射的中空圆锥形状的燃料喷雾通过与气缸内的吸气之间的摩擦而气化，在气缸内的一部分形成混合气。一部分燃料喷雾通过火花塞2的点火间隙，由此如果使燃料喷射结束时间接近点火时间，则在点火时间，使点火间隙位于混合气内，能够使混合气着火燃烧。通过使仅在气缸内一部分内所形成的混合气着火燃烧，气缸内整体能够实现比理论空燃比稀的分层燃烧。
由燃料喷射结束时间接近点火时间的喷射燃料所形成的混合气的空燃比，当由内燃机负荷所确定的要求燃料量比较少时，接近理论空燃比，能够实现上述那样的混合气的着火燃烧。然而，一旦伴随着内燃机的负荷增加，要求燃料量增大，则在燃料喷射结束时间接近点火时间的喷射燃料中，由于燃料喷射时的筒内压力比较高，因而喷射燃料不能上述那样分散，而且在分层燃烧时，一般来说为了减少泵气损失，将节流阀完全打开，气缸内的吸气量大致恒定，因而所形成的混合气的空燃比变得过浓，不能实现良好的分层燃烧。
由此在本实施形态中，燃料喷射结束时间接近点火时间的第一燃料喷射的燃料喷射量，根据该第一燃料喷射时的缸内压力，而设定得使得所形成的混合气的空燃比接近能够进行良好着火燃烧的理论空燃比。由此，如果要求喷射量Q比第一燃料喷射的燃料喷射量Qm大，则超出燃料喷射量Qm部分的燃料量Qn(＝Q-Qm)由第一燃料喷射之外的第二燃料喷射所喷射。图2显示相对于要求喷射量Q的第一燃料喷射的燃料喷射量Qm(开阀期间)和第二燃料喷射的燃料喷射量Qn(闭阀期间)的关系。在图2中，A表示压缩上死点之前的点火时间，TDC表示压缩上死点。
如图2所示，当要求喷射量Q小于等于第一燃料喷射的燃料喷射最佳量Qm1时，仅由第一燃料喷射就能良好地实施燃料喷射，由此所形成的混合气接近理论空燃比，不会变得过浓。然而一旦要求喷射量Q进一步增大，则必须进行由第二燃料喷射所形成的燃料喷射。当内燃机负荷不太高时，第二燃料喷射的燃料喷射量Qn(＝Q-Qm1)比第一燃料喷射的燃料喷射最佳量Qm1小(为Qn1、Qn2或Qn3等时)，如果实施比第一燃料喷射时的缸内压力更高时的燃料喷射而不能遏制喷射燃料的分散，则由第二燃料喷射的喷射燃料所形成的混合气不能接近理论空燃比。
由此在本实施形态中，当第二燃料喷射的燃料喷射量Qn比第一燃料喷射的燃料喷射最佳量Qm1小时，则使第二燃料喷射比第一燃料喷射延迟也就是在压缩上死点侧，使得第二燃料喷射时的缸内压力比第一燃料喷射时的缸内压力高。而且由于第二燃料喷射的燃料喷射量Qn越小，则越必须进一步遏制喷射燃料的分散，因而，将第二燃料喷射的开始时间和结束时间都设定成更为延迟，使得喷射时的缸内压力进一步增大。
如此，第一燃料喷射和第二燃料喷射的喷射燃料在同一方向上喷射，在点火时间A，由第一燃料喷射的喷射燃料所形成的接近理论空燃比的混合气能够良好地着火燃烧，然后由于由第二燃料喷射的喷射燃料所形成的混合气的空燃比也接近理论空燃比，因而，通过该混合气追随正燃烧的混合气而良好地着火燃烧，能够实现使几乎所有要求燃料量都燃烧的良好分层燃烧。
一旦要求喷射量Q进一步增大，则第二燃料喷射的燃料喷射Qn3原封不变，使第一燃料喷射的燃料喷射量Qm2从最佳量Qm1稍微增加。此时由第一燃料喷射的喷射燃料所形成的混合气比理论空燃比稍大，仍能进行充分着火燃烧，与上述相同，能够实现良好的分层燃烧。如果要求喷射量Q进一步增大，则第二燃料喷射的燃料喷射量变得比第一燃料喷射的燃料喷射最佳量Qm1大(Qm4、Qm5、Qm6或Qm7等时)，则假设实施比第一燃料喷射时的缸内压力低的燃料喷射而不促进喷射燃料的分散，由第二燃料喷射的喷射燃料所形成的混合气不能接近理论空燃比。
由此在本实施形态中，当第二燃料喷射的燃料喷射量Qn比第一燃料喷射的燃料喷射最佳量Qm1多时，使第二燃料喷射比第一燃料喷射提前也就是在吸气下死点侧，使得第二燃料喷射时的缸内压力比第一燃料喷射时的缸内压力低。而且由于第二燃料喷射的燃料喷射量Qn越大，则越必须进一步促进喷射燃料的分散，因而，将第二燃料喷射的开始时间和结束时间都设定成更为提前，使得喷射时的缸内压力进一步降低。
如此，第一燃料喷射和第二燃料喷射的喷射燃料在同一方向上喷射，在点火时间A，由第一燃料喷射的喷射燃料所形成的接近理论空燃比的混合气能够良好地着火燃烧，由于由此前的第二燃料喷射的喷射燃料所形成的混合气的空燃比也接近理论空燃比，因而，通过该混合气追随正燃烧的混合气而良好地着火燃烧，能够实现使几乎所有要求燃料量都燃烧的良好的分层燃烧。
在内燃机刚起动后等时，必须提前对设置在内燃机排气系的催化剂装置进行预热，使排气净化。因而，最好将点火时间延迟到压缩上死点后以在膨胀行程期间实施分层燃烧，将燃烧中或刚燃烧后的高温排气向内燃机排气系排出。在此场合下，如果由点火时间附近的第一燃料喷射所形成的混合气变得过浓，由于难以进行良好的分层燃烧，则采用将点火时间设定在压缩上死点前的上述分层燃烧的方式，在膨胀行程中实施第二燃料喷射。图3显示相对于要求燃料量Q’的点火时间附近的第一燃料喷射的燃料喷射量Qm’和第二燃料喷射的燃料喷射量Qn’的关系。在图3中，A’表示压缩上死点后的点火时间，TDC’表示压缩上死点。
如图3所示，当要求喷射量Q’小于等于第一燃料喷射的燃料喷射最佳量Qm1’时，仅由第一燃料喷射实施燃料喷射即可，由此所形成的混合气接近理论空燃比，不会变得过浓。然而一旦要求喷射量Q’进一步增大，则必须进行由第二燃料喷射所形成的燃料喷射。当内燃机负荷不太高时，第二燃料喷射的燃料喷射量Qn’(＝Q’-Qm1’)比第一燃料喷射的燃料喷射最佳量Qm1’小(为Qn1’、Qn2’或Qn3’等时)，则如果实施比第一燃料喷射时的缸内压力更高的燃料喷射而不能遏制喷射燃料的分散，则由第二燃料喷射的喷射燃料所形成的混合气不能接近理论空燃比。
由此在本实施形态中，当第二燃料喷射的燃料喷射量Qn’比第一燃料喷射的燃料喷射最佳量Qm1’小时，使第二燃料喷射比第一燃料喷射提前也就是在压缩上死点侧，使得第二燃料喷射时的缸内压力比第一燃料喷射时的缸内压力高。而且由于第二燃料喷射的燃料喷射量Qn’越小，则越必须进一步遏制喷射燃料的分散，因而，将第二燃料喷射的开始时间和结束时间都设定成更为提前，以使喷射时的缸内压力进一步增大。
如此，在点火时间A’，由第一燃料喷射的喷射燃料所形成的接近理论空燃比的混合气能够良好地着火燃烧，由于由此前的第二燃料喷射的喷射燃料所形成的混合气的空燃比也接近理论空燃比，因而，通过使该混合气追随正燃烧的混合气而良好地着火燃烧，能够实现使几乎所有要求燃料量都燃烧的良好的分层燃烧。
一旦要求喷射量Q’进一步增大，则第二燃料喷射的燃料喷射Qn3’原封不变，第一燃料喷射的燃料喷射量Qm2’从最佳量Qm1’稍微增大。此时由第一燃料喷射的喷射燃料所形成的混合气比理论空燃比稍浓，仍能进行充分着火燃烧，与上述相同，能够实现良好的分层燃烧。如果要求燃料量Q’进一步增大，则第二燃料喷射的燃料喷射量比第一燃料喷射的燃料喷射最佳量Qm1’大(Qm4’、Qm5’、Qm6’或Qm7’等时)，则如果实施比第一燃料喷射时的缸内压力低的燃料喷射而不促进喷射燃料的分散，则由第二燃料喷射的喷射燃料所形成的混合气不能接近理论空燃比。
由此在本实施形态中，当第二燃料喷射的燃料喷射量Qn’比第一燃料喷射的燃料喷射最佳量Qm1’多时，使第二燃料喷射比第一燃料喷射延迟也就是在膨胀下死点侧，使得第二燃料喷射时的缸内压力比第一燃料喷射时的缸内压力低。而且由于第二燃料喷射的燃料喷射量Qn’越大，则越必须进一步促进喷射燃料的分散，因而，将第二燃料喷射的开始时间和结束时间都设定成更为延迟，以使喷射时的缸内压力进一步降低。
如此，在点火时间A’，由第一燃料喷射的喷射燃料所形成的接近理论空燃比的混合气良好地着火燃烧，由于由此后的第二燃料喷射的喷射燃料所形成的混合气的空燃比也接近理论空燃比，因而，通过使该混合气追随正燃烧的混合气而良好地着火燃烧，能够实现使几乎所有要求燃料量都燃烧的良好的分层燃烧。
在点火时间在压缩上死点之前和压缩上死点之后的任一分层燃烧中，第一燃料喷射和第二燃料喷射的喷射燃料的一部分通过火花塞2的点火间隙。由此，如果点火时间附近的第一燃料喷射的喷射燃料的穿透力过大，则将在火花塞间隙产生的火花吹灭，使着火性恶化，因而第一燃料喷射的喷射燃料的穿透力最好比第二燃料喷射的喷射燃料的穿透力小。为了实现该目的，例如使第一燃料喷射时的燃料喷射压力比第二燃料喷射时的燃料喷射压力小，或在燃料喷射阀中，使第一燃料喷射时的阀体的提升量比第二燃料喷射时的的阀体的提升量小，以使流入喷孔内的燃料流速小。
在本实施形态中，燃料喷射阀1为中空圆锥形地喷射燃料的阀，但是不言而喻，本发明并不限定于此。可以任意设定燃料喷雾的形状。例如可以为中实圆锥形、中实柱形状或从直线裂缝喷孔喷射的厚度比较薄的扇形。而且，也可以通过使圆弧形裂缝喷孔和多个直线状裂缝喷孔组合，形成厚度比较薄的圆弧状断面或折线状断面的燃料喷雾。在任一种方式中，只要至少一部分燃料喷雾通过火花塞的点火间隙就行，也可以在多个方向上喷射燃料。
在上述两种分层燃烧中，在第一燃料喷射的燃料喷射量和第二燃料喷射的燃料喷射量之差不太大时(例如第二燃料喷射的燃料喷射量为Qn3或Qn4等时)，第一燃料喷射和第二燃料喷射的燃料喷射时间(timing)接近，即便使第二燃料喷射的燃料喷射时间比第一燃料喷射的燃料喷射时间提前或延迟，不会导致使得由第二燃料喷射所形成的混合气不着火燃烧的过稀或过浓，此时可以任意设定第二燃料喷射的燃料喷射时间。
也就是在图2所示实施形态中，根据第二燃料喷射的燃料喷射量Qn比第一燃料喷射的燃料喷射最佳量Qm1多或少，确定第二燃料喷射比第一燃料喷射提前或延迟，但是当第二燃料喷射的燃料喷射量Qn比接近第一燃料喷射的燃料喷射最佳量Qm1的第一设定量多时，也可使第二燃料喷射比第一燃料喷射提前，当第二燃料喷射的燃料喷射量Qn比第一设定量少时，也可使第二燃料喷射比第一燃料喷射延迟。
同样在图3所示实施形态中，当第二燃料喷射的燃料喷射量Qn’比接近第一燃料喷射的燃料喷射最佳量Qm1’的第二设定量多时，也可使第二燃料喷射比第一燃料喷射延迟，当第二燃料喷射的燃料喷射量Qn’比第一设定量少时，也可使第二燃料喷射比第一燃料喷射提前。

Claims (5)

1.一种缸内喷射式火花点火内燃机，其实施分层燃烧，使在压缩行程中喷射到气缸内的燃料在飞行中气化而在气缸内的一部分形成混合气，使火花塞的点火间隙在压缩上死点前的点火时间位于上述混合气内以使该混合气着火燃烧，其特征在于：在要求燃料量增大，由点火时间附近的第一燃料喷射的喷射燃料所形成的上述混合气的空燃比过浓时，实施在与上述第一燃料喷射不同的压缩行程中喷射要求燃料量的一部分的第二燃料喷射，使得由所述第一燃料喷射的喷射燃料所形成的上述混合气的空燃比接近理论空燃比；当由上述第二燃料喷射所喷射的燃料量比设定量大时使上述第二燃料喷射比上述第一燃料喷射提前，当由上述第二燃料喷射所喷射的燃料量比上述设定量少时使上述第二燃料喷射比上述第一燃料喷射延迟，使得由所述第二燃料喷射的喷射燃料所形成的混合气的空燃比接近理论空燃比。
2.根据权利要求1所述的缸内喷射式火花点火内燃机，其特征在于：在上述第二燃料喷射比上述第一燃料喷射提前时，由上述第二燃料喷射所喷射的燃料量越多，则上述第二燃料喷射越提前。
3.根据权利要求1所述的缸内喷射式火花点火内燃机，其特征在于：在上述第二燃料喷射比上述第一燃料喷射延迟时，由上述第二燃料喷射所喷射的燃料量越少，则上述第二燃料喷射越延迟。
4.根据权利要求1所述的缸内喷射式火花点火内燃机，其特征在于：上述第一燃料喷射和第二燃料喷射的喷射燃料的至少一部分通过上述火花塞的点火间隙，上述第一燃料喷射所形成的喷射燃料的穿透力比上述第二燃料喷射所形成的喷射燃料的穿透力小。
5.一种缸内喷射式火花点火内燃机，其实施分层燃烧，使在膨胀行程中喷射到气缸内的燃料在飞行中气化而在气缸内的一部分形成混合气，使火花塞的点火间隙在压缩上死点后的点火时间位于上述混合气内以使该混合气着火燃烧，其特征在于：在要求燃料量增大，由点火时间附近的第一燃料喷射的喷射燃料所形成的上述混合气的空燃比过浓时，实施在与上述第一燃料喷射不同的膨胀行程中喷射要求燃料量的一部分的第二燃料喷射，使得由所述第一燃料喷射的喷射燃料所形成的上述混合气的空燃比接近理论空燃比；当由上述第二燃料喷射所喷射的燃料量比设定量大时使上述第二燃料喷射比上述第一燃料喷射延迟，当由上述第二燃料喷射所喷射的燃料量比上述设定量少时使上述第二燃料喷射比上述第一燃料喷射提前，使得由所述第二燃料喷射的喷射燃料所形成的混合气的空燃比接近理论空燃比。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010045689A1 (de) * 2010-09-16 2011-04-21 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine
JP2013068148A (ja) * 2011-09-22 2013-04-18 Mazda Motor Corp 火花点火式直噴エンジン
KR101393896B1 (ko) * 2012-11-05 2014-05-12 현대자동차주식회사 엔진의 듀얼 인젝터 제어방법 및 장치
JP6056775B2 (ja) * 2014-01-22 2017-01-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US9683513B2 (en) * 2014-12-01 2017-06-20 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for learning variability of a direct fuel injector
JP6453439B2 (ja) * 2015-03-05 2019-01-16 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料噴射弁、燃料噴射弁の制御装置、及び制御方法
WO2017134822A1 (ja) * 2016-02-05 2017-08-10 日産自動車株式会社 内燃機関の制御方法及び制御装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06280660A (ja) * 1993-01-29 1994-10-04 Mazda Motor Corp エンジンの燃料制御装置
DE19815266B4 (de) * 1997-04-16 2008-09-18 Volkswagen Ag Verfahren zur Einspritzung von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine
JP3325232B2 (ja) * 1997-09-29 2002-09-17 マツダ株式会社 筒内噴射式エンジン
US6116208A (en) * 1998-09-29 2000-09-12 Mazda Motor Corporation Control system for a direct injection-spark ignition engine
JP2000274284A (ja) * 1999-03-23 2000-10-03 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP3755351B2 (ja) * 1999-09-16 2006-03-15 日産自動車株式会社 直噴火花点火式内燃機関の制御装置
US6510834B1 (en) 1999-08-31 2003-01-28 Nissan Motor Co., Ltd. Control for spark-ignited direct fuel injection internal combustion engine
JP4186344B2 (ja) * 1999-09-30 2008-11-26 マツダ株式会社 火花点火式直噴エンジンの制御装置
JP3671785B2 (ja) * 1999-12-15 2005-07-13 株式会社日立製作所 筒内噴射型内燃機関の燃料噴射装置
JP3952693B2 (ja) 2001-01-09 2007-08-01 日産自動車株式会社 筒内直接燃料噴射式火花点火エンジンの燃料噴射制御装置
JP2002349335A (ja) * 2001-03-21 2002-12-04 Mazda Motor Corp 筒内噴射式エンジンの制御装置
JP3921973B2 (ja) * 2001-08-03 2007-05-30 日産自動車株式会社 筒内直噴式ガソリン機関
JP4032690B2 (ja) * 2001-10-09 2008-01-16 株式会社日立製作所 筒内噴射ガソリンエンジン
US6964256B2 (en) * 2002-03-28 2005-11-15 Mazda Motor Corporation Combustion control apparatus for an engine
JP2005214041A (ja) * 2004-01-28 2005-08-11 Nissan Motor Co Ltd 直噴火花点火式内燃機関の制御装置
JP4379164B2 (ja) * 2004-03-15 2009-12-09 日産自動車株式会社 筒内直接噴射式エンジン
JP4501832B2 (ja) * 2005-09-29 2010-07-14 マツダ株式会社 火花点火式直噴エンジン

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