CN107448316A - 压燃式内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种压燃式内燃机的控制装置。所述压燃式内燃机的控制装置使主喷射燃料稳定地进行预混合压燃。使来自燃料喷射阀(3)的主喷射燃料(QM)的喷射作用在从压缩上止点之前10度起至压缩上止点之后10度为止的曲轴转角范围内开始。使燃料喷射阀(3)在喷射主喷射燃料(QM)之前喷射与主喷射燃料(QM)相比而为较少量的辅助喷射燃料(QN)，并使辅助喷射燃料(QN)进行预混合压燃。将辅助喷射燃料(QN)的预混合压燃正时控制为如下的正时，即，在主喷射燃料(QM)的喷射开始后，通过由辅助喷射燃料(QN)的预混合压燃所实现的发热将会触发主喷射燃料(QM)的预混合压燃的正时。

Description

压燃式内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及一种压燃式内燃机的控制装置。
背景技术
在使主喷射燃料进行预混合压燃的压燃式内燃机中，已知一种如下的压燃式内燃机，其在压缩行程的较早的正时喷射主燃料，且在主燃料的低温火焰反应开始时喷射副燃料并通过副燃料的汽化潜热而使主燃料的预混合气的温度下降，从而使主燃料从低温火焰反应向热焰反应转移的正时、即主燃料的点火正时延迟(例如，参照专利文献1)。在该压燃式内燃机中设定为，通过对副燃料量进行控制从而将主燃料的点火正时控制为目标点火正时。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-3439号公报
发明内容
发明所要解决的课题
以此方式，通过在主燃料的喷射完成后喷射副燃料，从而能够对主燃料的点火正时进行控制。本发明的目的在于，提供一种通过完全不同于此的方法来对主喷射燃料的点火正时进行控制的压燃式内燃机的控制装置。
用于解决课题的方法
即，根据本发明，提供一种压燃式内燃机的控制装置，其具备被配置于燃烧室内的燃料喷射阀、和对来自燃料喷射阀的燃料喷射作用进行控制的电子控制单元，并使从燃料喷射阀被喷射的主喷射燃料进行预混合压燃，其中，电子控制单元使来自燃料喷射阀的主喷射燃料的喷射在从压缩上止点之前10度至压缩上止点之后10度为止的曲轴转角范围内开始，并且使燃料喷射阀在喷射主喷射燃料之前喷射与主喷射燃料相比而较少量的辅助喷射燃料，并使辅助喷射燃料进行预混合压燃，而且，电子控制单元将辅助喷射燃料的喷射正时控制为如下的喷射正时，即，在主喷射燃料的喷射开始后，通过由辅助喷射燃料的预混合压燃所实现的发热将会触发主喷射燃料的预混合压燃的喷射正时。
发明效果
在本发明的新方法中，使燃料喷射阀在喷射主喷射燃料之前喷射与主喷射燃料相比而较少量的辅助喷射燃料。该辅助喷射燃料被实施预混合压燃，在主喷射燃料的喷射完成后，通过由辅助喷射燃料的预混合压燃所实现的发热来触发主喷射燃料的预混合压燃。由此而使主喷射燃料的预混合压燃正时稳定。
附图说明
图1为压燃式内燃机的整体图。
图2为内燃机主体的剖视图。
图3为图2所示的燃烧室的上壁面的仰视图。
图4为表示燃料喷射量、热释放率、燃烧室内的压力变化的图。
图5为表示点火延迟时间τ的图。
图6为用于对预混合气的当量比Φ的变化进行说明的图。
图7为表示辅助喷射燃料的喷射正时的图。
图8为表示EGR控制阀的开度EGθ的映射图的图。
图9为表示总燃料喷射量Q与内燃机的要求转矩之间的关系的图。
图10为用于实施内燃机的运转控制的流程图。
图11A以及11B为表示第一辅助喷射燃料QN的喷射正时以及第二辅助喷射燃料QC的喷射正时的图。
图12为用于实施内燃机的运转控制的流程图。
图13为表示辅助喷射燃料的喷射正时的图。
图14为用于实施内燃机的运转控制的流程图。
图15为表示燃料喷射量、热释放率、燃烧室内的压力变化的图。
图16为表示燃料喷射量、热释放率、燃烧室内的压力变化的图。
具体实施方式
图1表示压燃式内燃机的整体图。当参照图1时，1为内燃机主体，2为各气缸的燃烧室，3表示用于向各燃烧室2分别喷射燃料的电控式燃料喷射阀，4表示进气歧管、5表示排气歧管。进气歧管4经由进气导管6而与排气涡轮增压器7的压缩机7a的出口连结，压缩机7a的入口经由吸入空气量检测器8而与空气滤清器9连结。在进气导管6内，配置有通过致动器而被驱动的节气门10，并且围绕进气导管6而配置有用于对流过进气导管6内的吸入空气进行冷却的内部冷却器11。
另一方面，排气歧管5与排气涡轮增压器7的排气涡轮7b的入口连结，排气涡轮7b的出口经由排气管12而与内置有排气净化用催化剂或颗粒过滤器的排气后处理装置13连结。排气歧管5和进气歧管4经由废气再循环(以下，称之为EGR)通道14而被相互连结，在EGR通道14内配置有电控式EGR控制阀15。围绕EGR通道14而配置有用于对流过EGR通道14内的EGR气体进行冷却的EGR冷却器16。此外，各燃料喷射阀3经由燃料供给管17而与共轨18连结。燃料罐19内的燃料通过燃料泵20而向共轨18内被供给，共轨18内的燃料经由燃料供给管17而从燃料喷射阀3向各燃烧室2被喷射。
电子控制单元30由数字计算机构成，其具备通过双向性总线31而被相互连接的ROM(Read Only Memory：只读存储器)32、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)33、CPU(Micro Producer：微处理器)34、输入端口35以及输出端口36。如图1所示，吸入空气量检测器8的输出信号经由所对应的AD(Analog to Digital：模拟/数字)转换器37而被输入至输入端口35。另外，在加速踏板40上连接有产生与加速踏板40的踩踏量成比例的输出电压的负载传感器41，负载传感器41的输出电压经由所对应的AD转换器37而被输入至输入端口35。并且，在输入端口35上连接有当曲轴每旋转例如30°时产生输出脉冲的曲轴转角传感器42。另一方面，输出端口36经由所对应的驱动电路38而与燃料喷射阀3、EGR控制阀15以及燃料泵20连接。
图2示出了图1所示的内燃机主体1的剖视图，图3示出了图2所示的燃烧室2的上壁面的仰视图。另外，在图2以及图3中，51表示气缸体，52表示被安装在气缸体51上的气缸盖，53表示在气缸体51内往复移动的活塞，54表示被形成在活塞53的顶面上的空腔，55表示一对进气阀，56表示一对进气端口，57表示一对排气阀，58表示排气端口。如图3所示，燃料喷射阀3被配置在燃烧室2的上壁面的中央处，并从燃料喷射阀3向被形成于活塞53的顶面上的空腔54内的周边部喷射燃料F。
此外，图1所示的内燃机具备以图3所示的方式而被配置于一方的进气端口56内的涡流控制阀59、和由用于对该涡流控制阀59进行驱动的致动器60构成的涡流控制装置。该致动器60经由所对应的驱动电路38而与输出端口36连结。当涡流控制阀59被闭阀时，吸入空气经由一方的进气端口56而向燃烧室2流入，其结果为，在燃烧室2内会产生图3中箭头标记W所示的那样的涡流。涡流控制阀59的闭阀程度越大，则该涡流W越变强。
接下来，参照图4而对本发明所实现的喷射控制进行说明。另外，在图4中示出了从燃料喷射阀3被喷射的燃料喷射量、热释放率、燃烧室2内的压力变化。在图4所示的实施例中，来自燃料喷射阀3的用于产生内燃机输出的主喷射燃料QM的喷射作用在压缩上止点之前10度以后且压缩上止点前的曲轴转角处开始，来自该燃料喷射阀3的主喷射燃料QM的喷射作用在压缩上止点TDC之前的压缩行程中结束。另一方面，在图4所示的实施例中，在主喷射燃料QM被喷射之前的压缩行程中从燃料喷射阀3喷射与主喷射燃料QM相比而较少量的辅助喷射燃料QN。该辅助喷射燃料QN在空腔54内的周边部处形成预混合气，并且在该空腔54内的周边部处形成的预混合气在压缩上止点TDC之前被点火。当在空腔54内的周边部处形成的预混合气被点火时，即在热焰反应开始时，燃烧室2的温度会从50℃迅速上升至100℃左右，该温度上升会触发主喷射燃料QM的预混合燃烧的实施。
另外，在压燃式内燃机中，如果主喷射燃料QM的点火正时偏离于最佳正时，则会产生各种问题。例如，当主喷射燃料QM的点火正时相对于最佳正时而提前时，会出现如下问题，即，热释放率急剧增大从而产生燃烧噪声，而当与此相反主喷射燃料QM的点火正时相对于最佳正时而延迟时，会出现如下问题，即，输出下降或失火从而产生转矩变动。因此，在本发明中，为了使主喷射燃料QM的点火正时稳定而设定为，在主喷射燃料QM的喷射作用之前喷射辅助喷射燃料QN，并通过由该辅助喷射燃料QN的预混合压燃所实现的发热来触发主喷射燃料QM的预混合压燃。因此，在图4所示的实施例中，辅助喷射燃料QN的喷射正时NT被控制为如下喷射正时，即，在主喷射燃料QM的喷射完成后，通过由辅助喷射燃料QN的预混合压燃所实现的发热将会触发主喷射燃料QM的预混合压燃的喷射正时。
即，在图4所示的实施例中，在具备被配置于燃烧室2内的燃料喷射阀3和对来自燃料喷射阀3的燃料喷射作用进行控制的电子控制单元30、并使从燃料喷射阀3被喷射的主喷射燃料QM进行预混合压燃的压燃式内燃机的控制装置中，电子控制单元30在压缩上止点之前10度以后且压缩上止点前的曲轴转角处使来自燃料喷射阀3的主喷射燃料QM的喷射开始，并使燃料喷射阀3在喷射主喷射燃料QM之前喷射与主喷射燃料QM相比而较少量的辅助喷射燃料QN，且使辅助喷射燃料QN预混合压燃，并且，电子控制单元30将辅助喷射燃料QN的喷射正时NT控制为如下喷射正时，即，在主喷射燃料QM的喷射完成后，通过由辅助喷射燃料QN的预混合压燃所实现的发热将会触发主喷射燃料QM的预混合压燃的喷射正时。
另外，在该情况下，为了使主喷射燃料QM的点火正时稳定，需要使辅助喷射燃料QN的预混合压燃正时稳定。接下来，参照图5来对这一点进行说明。那么，当燃烧室内温度从900K变为950K时喷射燃料会被预混合压燃，图5示出了此时预混合气的点火延迟时间τ的计算结果。另外，在图5中，Φ表示预混合气的当量比，在图5中△、□、○所示的各点表示使燃烧室内的氧浓度变化时的当量比Φ与点火延迟时间τ的关系。并且，△、□、○示出了氧浓度分别为2.5mg/cm3，2.0mg/cm3，1.5mg/cm3的情况。此外，当量比Φ为1.0表示燃料与空气之比为1.0、即预混合气为理论空燃比的情况，当量比Φ＜1.0表示空气过多、即混合气过稀的情况，当量比Φ＞1.0表示燃料过多、即混合气过浓的情况。
当参照图5时，如当量比Φ＝0.5所示那样，在混合气过稀时，点火延迟时间τ会变得极长，并且当氧浓度发生变化时点火延迟时间τ会大幅度地发生变化。在该情况下，点火延迟时间τ较长是指预混合气难以被点火，而当预混合气难以被点火时，预混合气的压燃正时会发生偏差。此外，点火延迟时间τ因氧浓度而大幅度地发生变化是指，预混合气的压燃正时因氧浓度而大幅度地发生变化。因此，以此方式，如果点火延迟时间τ变得极长并且点火延迟时间τ会因氧浓度而大幅度地发生变化，那么在氧浓度发生了变化时，例如在EGR率发生变化从而氧浓度发生了变化时，预混合气的压燃正时将会极大程度地发生变化。
另一方面，当当量比Φ为1.0、或大于1.0时，即当预混合气成为理论空燃比、或过浓时，由于存在充足的燃料，因此与预混合气过稀时相比，点火会变得较为容易。此时，如图5所示，点火延迟时间τ变得极短，并且氧浓度发生了变化时的点火延迟时间τ的变化变得较小。以此方式，当预混合气变得易于进行压燃时，预混合气的压燃正时的偏差会变小，此外，由于氧浓度发生变化时的点火延迟时间τ的变化变小，因此即使在例如EGR率发生变化从而氧浓度发生了变化的情况下，预混合气的压燃正时的变动也会变小。此外，当当量比Φ大于2.0时，气氛温度会因燃料的蒸发潜热而下降，从而预混合气会变得难以被点火。其结果为，点火延迟时间τ会变得较长。
即，根据图5可知，在当量比Φ在1.0至2.0之间时，点火延迟时间τ会变短，并且氧浓度发生变化时的点火延迟时间τ的变化会变小。因此，由于在该情况下，即使氧浓度发生变化，预混合气的压燃正时也几乎不会发生变化，从而预混合气变得极易被点火，因此预混合气的压燃正时几乎不会发生偏差。因此，在当量比Φ在1.0至2.0之间时，即使例如EGR率发生变化从而氧浓度大幅度地发生了变化，预混合气的压燃正时也几乎不会发生变化。
因此，当在压缩上止点TDC附近处，于活塞53的空腔54内形成当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气，并使该预混合气压燃时，即使EGR率发生变化从而氧浓度大幅度地发生了变化，该预混合气的压燃正时也几乎不会发生变化。因此，当在主喷射燃料QM的预混合气被压燃之前，于活塞53的空腔54内形成当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气，并在主喷射燃料QM被点火之前使该预混合气压燃、且通过由该预混合气的压燃所实现的发热而触发主喷射燃料QM的预混合压燃时，即使EGR率发生变化从而氧浓度大幅度地发生变化，主喷射燃料QM的预混合压燃正时也几乎不会发生变动。即，主喷射燃料QM的点火正时会变得稳定。
因此，在基于本发明的实施例中，通过在喷射主喷射燃料QM之前所喷射的辅助喷射燃料QN，从而在活塞53的空腔54内形成当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气。接下来，参照图6而对在活塞53的空腔54内形成当量比Φ为1.0至2.0之前的预混合气的方法进行说明。另外，在图6中，横轴表示活塞53的空腔54内的预混合气的当量比Φ的值、各纵轴表示当量比Φ的混合气所占的比例、即当量比比例，各曲线表示当量比比例的分布曲线。此外，在图6中，(A)、(B)、(C)、(D)、(E)表示在辅助喷射燃料QN的喷射后，每经过固定时间的当量比比例的变化。根据图6的(A)、(B)、(C)、(D)、(E)可知，在活塞53的空腔54内形成的预混合气的当量比比例是以山形形状分布的，各分布曲线跨及当量比Φ的较广的范围而延伸。
图6的(A)表示辅助喷射燃料QN刚刚喷射后的当量比比例。根据图6的(A)可知，此时，在空腔54内的周边部处所形成的预混合气的当量比Φ整体成为较大的值。接下来，由于辅助喷射燃料QN的喷射燃料在空腔54内的周边部处逐渐分散，因此预混合气的当量比Φ整体变小。当经由图6的(B)的状态而变为图6的(C)的状态时，当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气的比例变得最大。接下来，当时间进一步经过时，如图6的(D)以及图6的(E)所示，预混合气的当量比Φ整体进一步变小。
如前文所述，为了使主喷射燃料QM的点火正时稳定，需要在空腔54内形成当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气。但是实际上在空腔54内只形成当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气是较为困难的，因此，在本发明中采用了如下方式，即，在空腔54内形成尽可能多地包含当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气的预混合气。如前文所述，当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气最易被点火，因此即使存在有当量比Φ为1.0至2.0以外的预混合气，只要在一定程度上存在有当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气，那么由于当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气容易被点火，因此对于使主喷射燃料QM的点火正时稳定而言，只要在空腔54内形成尽可能多地包含当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气的预混合气便足够了。
因此，在本发明中采用了如下方式，即，在空腔54内形成图6的(C)所示的状态的预混合气、即当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气的比例变得最大的预混合气。在该情况下，应当在空腔54内形成这样的预混合气的正时为辅助喷射燃料QN的压燃正时，关于该辅助喷射燃料QN的压燃正时，在图4中以IT示出了被设为目标的目标压燃正时。图4示出了将辅助喷射燃料QN的喷射正时NT控制为使辅助喷射燃料QN的压燃正时成为该目标压燃正时IT的喷射正时的情况。在该情况下，如图4所示，通过辅助喷射燃料QN的预混合压燃而使热释放率上升，并且在接下来通过主喷射燃料QM的预混合压燃而使热释放率进一步上升。
该目标压燃正时IT在图4所示的实施例中，基于实验而被预先设定于主喷射燃料QN的喷射完成时与压缩上止点TDC之间。因此，在图4所示的实施例中，用于在预先规定的正时触发主喷射燃料QM的预混合压燃的辅助喷射燃料QN的目标压燃正时被预先设定于主喷射燃料QM的喷射完成时与压缩上止点TDC之间，并且电子控制单元30将辅助喷射燃料QN的喷射正时NT控制为，使辅助喷射燃料QN的预混合压燃正时成为目标压燃正时IT的喷射正时。在该情况下，在图4所示的实施例中，在目标压燃正时IT处，通过辅助喷射燃料QN而生成的预混合气中的当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气的比例成为最大。
另外，如前文所述，在图6中(A)、(B)、(C)、(D)、(E)示出了辅助喷射燃料QN的喷射后的每经过固定时间的当量比比例的变化，在辅助喷射燃料QN的喷射后，当经过了固定时间时，预混合气的当量比比例会成为图6的(C)所示的状态、即当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气的比例成为最大的状态。在该情况下，虽然当在辅助喷射燃料QN的喷射后经过了固定时间时，因辅助喷射燃料QN的分散而使预混合气的当量比比例成为图6的(C)所示的状态，但该辅助喷射燃料QN的分散作用几乎不会受到温度或氧浓度的影响，因此，无论内燃机的运转状态如何，当在辅助喷射燃料QN的喷射后经过了固定时间时，预混合气的当量比比例都会成为图6的(C)所示的状态、即当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气的比例成为最大的状态。
另一方面，应当在空腔54内形成当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气的比例成为最大的预混合气的正时为，辅助喷射燃料QN的目标压燃正时IT，因此，上述的固定时间在图4中表示从实施了辅助喷射燃料QN的喷射起至曲轴转角到达目标压燃正时IT为止的时间τ、即辅助喷射燃料QN的点火延迟时间τ。在该情况下，当规定了辅助喷射燃料QN的喷射正时NT，以使从实施了辅助喷射燃料QN的喷射起至曲轴转角到达目标压燃正时IT为止的时间τ、即辅助喷射燃料QN的点火延迟时间τ成为固定时，无论内燃机的运转状态如何，在目标压燃正时IT处当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气的比例都会变成最大。如前文所述，当当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气的比例成为最大时，预混合气会成为极易被点火的状态，因此辅助喷射燃料QN会在目标压燃正时IT处被点火。
因此，在基于本发明的实施例中，规定了辅助喷射燃料QN的喷射正时NT，以使从实施了辅助喷射燃料QN的喷射起至曲轴转角到达目标压燃正时IT为止的时间τ成为固定。该情况下的辅助喷射燃料QN的喷射正时NT在图7中通过施加有影线的面而被表示。另外，图7示出了以总燃料喷射量Q、内燃机转速N以及曲轴转角为坐标轴的三维映射图。当为了使从实施了辅助喷射燃料QN的喷射起至曲轴转角到达目标压燃正时IT为止的时间τ成为固定，从而规定了辅助喷射燃料QN的喷射正时NT时，内燃机转速N越高，则辅助喷射燃料QN的喷射正时NT越被提前，因此，如在图7中以施加有影线的面所示的那样，内燃机转速N越高，则辅助喷射燃料QN的喷射正时NT越被提前。在该情况下，在图7所示的示例中，辅助喷射燃料QN的喷射正时NT与内燃机转速N的增大成比例地被提前。另外，在该情况下，根据图7可知，如果内燃机转速N相同，则即使总燃料喷射量Q发生变化，辅助喷射燃料QN的喷射正时NT也不会发生变化。
另外，如前文所述，在图7所示的示例中，对辅助喷射燃料QN的喷射正时NT进行控制，以使当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气的比例在目标压燃正时IT处成为最大。但是，即使是在目标压燃正时IT处当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气的比例未成为最大，但只要当量比Φ在1.0至2.0之间的预混合气的比例大至一定程度，即，只要在目标压燃正时IT处当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气的比例在固定比例以上，则辅助喷射燃料QN也会在目标压燃正时IT处被压燃。在该情况下，内燃机转速N越升高则越使辅助喷射燃料QN的喷射正时NT提前，以使通过辅助喷射燃料QN而生成的预混合气中当量比为1.0至2.0之间的预混合气的比例在目标压燃正时IT处成为固定比例以上。
那么，只要辅助喷射燃料QN的喷射正时NT被设定于图7的三维映射图中施加有阴影的面内，则在目标压燃正时IT处，当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气的比例便会成为最大，从而辅助喷射燃料QN在目标压燃正时IT处会被压燃。然而，对于辅助喷射燃料QN的点火正时而言，辅助喷射燃料QN有时会因燃烧室2内的温度或氧浓度的变化的影响而在目标压燃正时IT之前、即在当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气的比例成为最大之前被点火。在该情况下，当通过提高EGR率而使燃烧室2内的氧浓度下降从而对喷射燃料的反应进行抑制时，会使辅助喷射燃料QN的点火正时延迟，从而使辅助喷射燃料QN在目标压燃正时IT处进行压燃。另外，如前文所述，由于只要当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气的比例成为较大，则辅助喷射燃料QN的点火正时便不会受到氧浓度的变化的影响，因此即使以此方式来提高EGR率，辅助喷射燃料QN也会在目标压燃正时IT处被压燃。
当然，在即使改变EGR率辅助喷射燃料QN也会在目标压燃正时IT处被压燃的情况下，无需特别地改变EGR率。然而，有时会因内燃机的运转状态而导致辅助喷射燃料QN在目标压燃正时IT之前被点火，在该情况下需要根据内燃机的运转状态来改变EGR率。在基于本发明的实施例中，根据内燃机的运转状态而改变EGR率，因此，EGR控制阀15的最佳的开度EGθ作为总燃料喷射量Q以及内燃机转速N的函数而以图8所示的映射图的形式被预先存储于ROM32内。另外，如图9所示，该总燃料喷射量Q与内燃机的要求转矩成比例地增大。
接下来，参照图10而对内燃机的运转控制程序进行说明。另外，该程序每隔固定时间而被实施。
当参照图10时，首先在步骤100中对辅助喷射燃料QN的量进行计算。接下来，在步骤101中，根据基于负载传感器41的输出信号而被计算出的内燃机的要求转矩而对来自燃料喷射阀3的总燃料喷射量Q进行计算。接下来，在步骤102中，通过从总燃料喷射量Q减去辅助喷射燃料QN的量而对主喷射燃料QM的量进行计算。接下来，在步骤103中，对主喷射燃料QM的喷射正时进行计算。
接下来，在步骤104中，根据图7所示的三维映射图而对辅助喷射燃料QN的喷射正时NT进行计算。接下来，在步骤105中，实施构成总燃料喷射量Q的主喷射燃料QM以及辅助喷射燃料QN的喷射控制。接下来，在步骤106中，根据图8所示的映射图而对EGR控制阀15的开度EGθ进行计算。接下来，在步骤107中对EGR控制阀15进行控制，以使EGR控制阀15的开度θ成为在步骤106中被计算出的开度EGθ。
另外，在压燃式内燃机中，一般来说，当混合气的温度从800K变成850K时，会产生低温火焰反应，而当超过大致950K时则会开始热焰反应。另一方面，如图7所示，当内燃机转速N较低时，辅助喷射燃料QN的喷射正时NT会延迟，此时，在燃烧室2内的温度从800K变成850K、或高于850K时喷射辅助喷射燃料QN。如果像这样在燃烧室2内的温度从800K变成850K、或高于850K时实施燃料喷射，那么在喷射燃料成为混合气时，燃烧室2内的温度会变得远高于850K。如果在该情况下产生低温火焰反应，那么立即便会产生热焰反应，其结果为，存在在目标压燃正时IT之前便被点火的危险性。但在图7所示的实施例中，在内燃机转速较低时，是在辅助喷射燃料QN的低温火焰反应产生时喷射主喷射燃料QM的。因此，通过主喷射燃料QM的汽化潜热，喷射辅助喷射燃料QN会被冷却，其结果为，由于热焰反应的产生被延迟，因此辅助喷射燃料QN的混合气会在目标压燃正时IT处被点火。
与此相对，如图7所示，当随着内燃机转速N升高从而辅助喷射燃料QN的喷射正时NT提前时，在内燃机转速N变得较高时，于燃烧室2内的温度低于800K时喷射辅助喷射燃料QN。在该情况下，如上文所述，由于当混合气的温度从800K变成850K时会产生低温火焰反应，并且会在接下来向热焰反应转移，因此存在辅助喷射燃料QN的混合气在目标压燃正时IT之前被点火的危险性。因此在基于本发明的第二实施例中，如图11A以及图11B所示，在喷射辅助喷射燃料QN之后喷射冷却用燃料QC。另外，图11A的横轴表示曲轴转角，图11B表示与图7同样的三维映射图。另外，在图11B中，CT表示冷却用燃料QC的喷射正时。
当在喷射了辅助喷射燃料QN之后喷射冷却用燃料QC时，会通过冷却用燃料QC的蒸发潜热而使热焰反应的产生延迟，其结果为，辅助喷射燃料QN的混合气会在目标压燃正时IT处被点火。因此，冷却用燃料QC的喷射正时CT为，辅助喷射燃料QN的混合气的温度成为低温火焰反应的开始温度的正时、即从800K变成850K的正时，该正时与燃烧室2内的温度从800K变成850K的正时大致一致。燃烧室2内的温度从800K变成850K的正时由曲轴转角来决定，因此，在图11A以及图11B所示的示例中，在预先规定的曲轴转角处喷射冷却用燃料QC。在基于本发明的第二实施例中，如图11A以及图11B所示，在内燃机转速N高于预先规定的转速NX时，在辅助喷射燃料QN的喷射的完成后且主喷射燃料的喷射开始前，于预先规定的曲轴转角处喷射冷却用燃料QC。
图12表示用于执行该第二实施例的内燃机的运转控制程序。另外，该程序每隔固定时间而被执行。
当参照图12时，首先在步骤110中对辅助喷射燃料QN的量进行计算。接下来，在步骤111中，根据基于负载传感器41的输出信号而被计算出的内燃机的要求转矩而对从燃料喷射阀3被喷射的总燃料喷射量Q进行计算。接下来，在步骤102中，对内燃机转速N是否高于预先规定的转速NX进行辨别。当内燃机转速N低于预先规定的转速NX时，转移至步骤113，并通过从总燃料喷射量Q中减去辅助喷射燃料QN的量而对主喷射燃料QM的量进行计算。接下来，在步骤114中，对主喷射燃料QM的喷射正时进行计算。
接下来，在步骤115中，根据图11B所示的三维映射图而对辅助喷射燃料QN的喷射正时NT进行计算。接下来，在步骤116中实施从燃料喷射阀3喷射主喷射燃料QM以及辅助喷射燃料QN的喷射控制。接下来，在步骤117中，根据图8所示的映射图而对EGR控制阀15的开度EGθ进行计算。接下来，在步骤118中，对EGR控制阀15进行控制，以使EGR控制阀15的开度θ成为在步骤117中计算出的开度EGθ。此时，不喷射冷却用燃料QC。
另一方面，当在步骤112中辨别出内燃机转速N高于预先规定的转速NX时，则转移至步骤119，并对冷却用燃料QC的量、即第二辅助喷射燃料QC的量进行计算。接下来，在步骤120中，通过从总燃料喷射量Q中减去冷却用燃料QC的量、即第二辅助喷射燃料QC的量以及第一辅助喷射燃料QN的量，从而对主喷射燃料QM的量进行计算。接下来，在步骤121中，对主喷射燃料QM的喷射正时进行计算。接下来，在步骤122中，根据图11B所示的三维映射图对第一辅助喷射燃料QN的喷射正时NT进行计算。接下来，在步骤123中，根据图11B所示的三维映射图而对冷却用燃料QC的量、即第二辅助喷射燃料QC的喷射正时CT进行计算。接下来，在步骤116中，实施从燃料喷射阀3喷射主喷射燃料QM、第一辅助喷射燃料QN以及冷却用燃料QC、即第二辅助喷射燃料QC的喷射控制。
另一方面，在基于本发明的实施例中，如图3所示，具备被配置于一方的进气端口56内的涡流控制阀59、和由用于对该涡流控制阀59进行驱动的致动器60构成的涡流控制装置，通过对涡流控制阀59的开度进行控制从而对在燃烧室2内产生的涡流W进行控制。在该情况下，当涡流比被增大时，即当涡流W增强时，由于辅助喷射燃料QN会较快地扩散，因此从辅助喷射燃料QN被喷射起至辅助喷射燃料QN的混合气被点火为止的时间会变短。因此，在本发明的第三实施例中，涡流W越加强，则辅助喷射燃料QN的喷射正时NT越被滞后。
图13示出了该第三实施例的三维映射图。在参照图13时，在该示例中，当内燃机转速N低于预先规定的转速NY时，涡流W被加强，当内燃机转速N高于预先规定的转速NY时，涡流W被减弱。因此，在该第三实施例中，如图13所示，当内燃机转速N低于预先规定的转速NY时，辅助喷射燃料QN的喷射正时NT会滞后。
图14示出了用于执行该第三实施例的发动机的运转控制程序。另外，该程序每隔固定时间而被执行。
该图14所示的程序与图10所示的程序相同。即，当参照图14时，首先在步骤130中，对辅助喷射燃料QN的量进行计算。接下来，在步骤131中，根据基于负载传感器41的输出信号而被计算出的内燃机的要求转矩而对从燃料喷射阀3被喷射的总燃料喷射量Q进行计算。接下来，在步骤132中，通过从总燃料喷射量Q减去辅助喷射燃料QN的量而对主喷射燃料QM的量进行计算。接下来，在步骤133中，对主喷射燃料QM的喷射正时进行计算。
接下来，在步骤134中，根据图13所示的三维映射图而对辅助喷射燃料QN的喷射正时NT进行计算。接下来，在步骤135中，实施构成总燃料喷射量Q的主喷射燃料QM以及辅助喷射燃料QN的喷射控制。接下来，在步骤136中，根据图8所示的映射图而对EGR控制阀15的开度EGθ进行计算。接下来，在步骤137中，对EGR控制阀15进行控制，以使EGR控制阀15的开度θ成为在步骤136中被计算出的开度EGθ。
接下来，参照图15以及图16而对为了降低燃烧噪声而使主喷射燃料QM的喷射正时与图4所示的情况相比而略微延迟时的喷射控制进行说明。另外，在图15以及图16中，与图4相同，示出了来自燃料喷射阀3的燃料喷射量、热释放率、燃烧室2内的压力变化。此外，图15示出了内燃机转速较低的情况下的一个示例，图16示出了内燃机转速较高时的一个示例。在图15所示的情况下，主喷射燃料QM在压缩上止点TDC前的压缩行程中从燃料喷射阀3被喷射，来自该燃料喷射阀3的主喷射燃料QM的喷射作用在压缩上止点TDC后结束。另一方面，在图16所示的情况下，来自燃料喷射阀3的主喷射燃料QM的喷射作用在压缩上止点TDC开始。另外，在图15以及图16所示的实施例中，来自燃料喷射阀3的主喷射燃料QM的喷射作用在从压缩上止点之前10度至压缩上止点之后10度为止的曲轴转角范围内开始。
另一方面，在图15以及图16所示的实施例中，也使燃料喷射阀3在喷射主喷射燃料QM之前的压缩行程中喷射与主喷射燃料QM相比而较少量的辅助喷射燃料QN。在该情况下，无论是在图15以及图16所示的哪一种情况下，目标压燃正时IT均基于实验而被预先设定在主喷射燃料QN的喷射开始时与喷射完成时之间，与图4所示的实施例相同，规定了辅助喷射燃料QN的喷射正时NT以使从辅助喷射燃料QN的喷射被实施起至曲轴转角到达目标压燃正时IT为止的时间τ成为固定。在该情况下，图15以及图16所示的时间τ与图4所示的时间τ相同。即，无论是在图15以及图16所示的哪一种情况下，辅助喷射燃料QN的喷射正时NT均被控制为，使当量比Φ为1.0至2.0之间的预混合气的比例在目标压燃正时IT中成为最大，在该情况下，在图15以及图16所示的实施例中，辅助喷射燃料QN的喷射正时NT被控制为如下的喷射正时，即，在主喷射燃料QM的喷射开始后，通过由辅助喷射燃料QN的预混合压燃所实现的发热将会触发主喷射燃料QM的预混合压燃的喷射正时。
在图15以及图16所示的实施例中也是如图7中施加有影线的面所示那样，内燃机转速N越高，则辅助喷射燃料QN的喷射正时NT越被提前。另外，在图15以及图16所示的实施例中，目标压燃正时IT与图4所示的实施例相比而略微延迟，因此，辅助喷射燃料QN的喷射正时NT与在图7中以阴影所示的喷射正时NT相比而成为略微滞后侧。另外，在图15以及图16所示的实施例中所使用的辅助喷射燃料QN的喷射正时NT也以如图7所示的三维映射图的形式而被预先存储。此外，在图15以及图16所示的实施例中也是利用图10所示的运转控制程序来实施内燃机的运转控制。在该情况下，在图15以及图16所示的情况下也是在辅助喷射燃料QN的低温火焰反应产生之时喷射主喷射燃料QM，因此，会通过主喷射燃料QM的汽化潜热而使辅助喷射燃料QN冷却，其结果为，热焰反应的产生被延迟。
另一方面，针对图15以及图16所示的情况，也能够应用图11A、图11B以及图12所示的第二实施例、以及图13及图14所示的第三实施例。在该情况下，当将图11A、图11B以及图12所示的第二实施例应用于图15以及图16所示的情况时，辅助喷射燃料QN的喷射正时NT以及冷却用燃料QC的喷射正时CT与在图11B中以影线所示的喷射正时NT以及喷射正时CT相比成为略微滞后侧，当将图13以及图14所示的第三实施例应用于图15以及图16所示的情况时，辅助喷射燃料QN的喷射正时NT与在图13中以影线所示的喷射正时NT相比成为略微滞后侧。另外，第二实施例或第三实施例被应用于图15以及图16所示的情况时的辅助喷射燃料QN的喷射正时NT、以及冷却用燃料QC的喷射正时CT也以图11B或图13所示的三维映射图的形式而被预先存储。此外，在将第二实施例或第三施例应用于图15以及图16所示的情况时，也利用图12所示的运转控制程序或图14所示的运转控制程序来实施内燃机的运转控制。
另外，在图4所示的实施例中，主喷射燃料QM的喷射在压缩上止点之前10度以后且在压缩上止点前的曲轴转角处开始，与此相对，在图15以及图16所示的实施例中，主喷射燃料QM的喷射在压缩上止点之前10度至压缩上止点之后10度为止的曲轴转角范围内开始。此外，在图4所示的实施例中，辅助喷射燃料QN的喷射正时NT被控制为如下的喷射正时，即，在主喷射燃料QM的喷射完成后，通过由辅助喷射燃料QN的预混合压燃所实现的发热将会触发主喷射燃料QM的预混合压燃的喷射正时，与此相对，在图15以及图16所示的实施例中，辅助喷射燃料QN的喷射正时NT被控制为如下的喷射正时，即，在主喷射燃料QM的喷射开始后，通过由辅助喷射燃料QN的预混合压燃所实现的发热将会触发主喷射燃料QM的预混合压燃的喷射正时。
因此，当考虑图1至图16的全部实施例时，在本发明中，具备被配置于燃烧室2内的燃料喷射阀3、和对来自燃料喷射阀3的燃料喷射作用进行控制的电子控制单元30，在使从燃料喷射阀3被喷射的主喷射燃料QM进行预混合压燃的压燃式内燃机的控制装置中，电子控制单元10使来自燃料喷射阀3的主喷射燃料QM的喷射在从压缩上止点之前10度起至压缩上止点之后10度为止的曲轴转角范围内开始，并且使燃料喷射阀3在喷射主喷射燃料QM之前喷射与主喷射燃料QM相比而较少量的辅助喷射燃料QN，并使辅助喷射燃料QN进行预混合压燃，并且该电子控制单元10将辅助喷射燃料QN的喷射正时NT控制为如下的喷射正时，即，在主喷射燃料QM的喷射开始后，通过由辅助喷射燃料QN的预混合压燃所实现的发热将会触发主喷射燃料QM的预混合压燃的喷射正时。
符号说明
2 燃烧室；
3 燃料喷射阀；
4 进气歧管；
5 排气歧管；
7 排气涡轮增压器；
15 EGR控制阀；
30 电子控制单元；
55 进气阀；
57 排气阀；
59 涡流控制阀。

Claims (9)

1.一种压燃式内燃机的控制装置，其具备被配置于燃烧室内的燃料喷射阀、和对来自燃料喷射阀的燃料喷射作用进行控制的电子控制单元，并使从燃料喷射阀被喷射的主喷射燃料进行预混合压燃，其中，
该电子控制单元使来自该燃料喷射阀的主喷射燃料的喷射在从压缩上止点之前10度起至压缩上止点之后10度为止的曲轴转角范围内开始，并且使该燃料喷射阀在喷射主喷射燃料之前喷射与主喷射燃料相比而较少量的辅助喷射燃料，并使辅助喷射燃料进行预混合压燃，而且，该电子控制单元将辅助喷射燃料的喷射正时控制为如下的喷射正时，即，在主喷射燃料的喷射开始后，通过由辅助喷射燃料的预混合压燃所实现的发热将会触发主喷射燃料的预混合压燃的喷射正时。
2.如权利要求1所述的压燃式内燃机的控制装置，其中，
辅助喷射燃料的喷射正时与内燃机转速的增大成比例地被提前。
3.如权利要求1所述的压燃式内燃机的控制装置，其中，
用于在预先规定的正时触发主喷射燃料的预混合压燃的、辅助喷射燃料的目标压燃正时被预先设定在，主喷射燃料的喷射完成时与压缩上止点之间、或者主喷射燃料的喷射开始时与主喷射燃料的喷射完成时之间，该电子控制单元对辅助喷射燃料的喷射正时进行规定，以使从实施了辅助喷射燃料的喷射起至曲轴转角到达该目标压燃正时为止的时间成为固定。
4.如权利要求1所述的压燃式内燃机的控制装置，其中，
用于在预先规定的正时触发主喷射燃料的预混合压燃的、辅助喷射燃料的目标压燃正时被预先设定在，主喷射燃料的喷射完成时与压缩上止点之间、或者主喷射燃料的喷射开始时与主喷射燃料的喷射完成时之间，该电子控制单元将辅助喷射燃料的喷射正时控制为如下的喷射正时，即，使辅助喷射燃料的预混合压燃正时成为该目标压燃正时的喷射正时。
5.如权利要求4所述的压燃式内燃机的控制装置，其中，
使辅助喷射燃料的喷射正时与内燃机转速的增大成比例地提前，以使在由辅助喷射燃料所生成的预混合气中当量比为1.0至2.0的预混合气的比例在上述目标压燃正时处成为最大。
6.如权利要求4所述的压燃式内燃机的控制装置，其中，
具备用于使废气向进气通道内进行再循环的废气再循环装置，该电子控制单元通过对废气的再循环量进行控制，从而将辅助喷射燃料的预混合压燃正时控制为该目标压燃正时。
7.如权利要求1所述的压燃式内燃机的控制装置，其中，
在内燃机转速高于预先规定的转速时，在上述辅助喷射燃料的喷射完成后且主喷射燃料的喷射开始前，于预先规定的曲轴转角处喷射冷却用燃料。
8.如权利要求1所述的压燃式内燃机的控制装置，其中，
具备用于对内燃机燃烧室内所产生的涡流进行控制的涡流控制装置，且涡流越被增强，则辅助喷射燃料的喷射正时越被滞后。
9.如权利要求1所述的压燃式内燃机的控制装置，其中，
该电子控制单元使来自该燃料喷射阀的主喷射燃料的喷射在压缩上止点前的压缩行程中完成，并将该辅助喷射燃料的喷射正时控制为如下的喷射正时，即，在主喷射燃料的喷射完成后，通过由辅助喷射燃料的预混合压燃所实现的发热将会触发主喷射燃料的预混合压燃的喷射正时。
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