CN110242399A - 内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在压缩自点火式的内燃机中，能够促进燃料的预混合而抑制烟的产生的内燃机。内燃机具备：燃料喷射嘴，以使喷射燃料的喷孔从内燃机的气缸盖向燃烧室露出的方式设置；及中空的管道，入口及出口向燃烧室露出。管道设为使从燃料喷射嘴的喷孔喷射的燃料喷雾从入口向出口通过。并且，燃料喷射嘴及管道构成为使在主喷射之前进行的先导喷射中喷射的燃料喷雾的一部分直接附着于管道的内壁面。

Description

内燃机
技术领域
本发明涉及内燃机，详细而言，涉及通过向被压缩后的燃烧室直接喷射燃料而进行燃烧的压缩自点火式的内燃机。
背景技术
以往，例如专利文献1公开了一种在压缩自点火式的内燃机中，用于促进燃料与填充空气的在燃烧室内的预混合的技术。在该技术中，与向燃烧室露出的燃料喷射装置的前端部的开口部接近地设置由中空管构成的管道。从开口部喷射的燃料通过该中空管而向燃烧室喷射。在中空管的内部，在喷射的燃料通过的过程中促进与填充空气的预混合。由此，在燃烧室内降低过浓的燃料的分布，因此能降低烟的产生。
在先技术文献
专利文献1：日本特表2017-530298号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在上述现有技术中，管道以悬空的状态配置于燃烧室。在这样的结构中，在燃烧室内的燃烧持续进行的情况下，可能会产生管道的过热。在该情况下，在通过管道内的过程中会促进燃料的蒸发，在进行与填充空气的预混合之前可能会诱发燃烧。
本发明鉴于上述那样的课题而作出，目的是在压缩自点火式的内燃机中，提供一种能够促进燃料的预混合而抑制烟的产生的内燃机。
用于解决课题的方案
第一发明为了实现上述目的而以通过向被压缩后的燃烧室喷射燃料而进行燃烧的压缩自点火式的内燃机为对象。内燃机具备：燃料喷射嘴，以使喷射燃料的喷孔从内燃机的气缸盖向燃烧室露出的方式设置；及中空的管道，入口及出口向燃烧室露出。管道设为使从燃料喷射嘴的喷孔喷射的燃料喷雾从入口向出口通过。并且，燃料喷射嘴及管道构成为使在主喷射之前进行的先导喷射中从喷孔喷射的燃料喷雾的一部分直接附着于管道的内壁面。
第二发明以第一发明为基础，还具有以下的特征。
燃料喷射嘴构成为能够调整从喷孔喷射的燃料喷雾的喷雾角。燃料喷射嘴被调整成使在先导喷射中从喷孔喷射的燃料喷雾的一部分直接附着于管道的内壁面那样的喷雾角。
第三发明以第一或第二发明为基础，还具有以下的特征。
内燃机还具备控制装置，上述控制装置调整在先导喷射中直接附着于管道的燃料的燃料附着量。控制装置构成为，取得作为管道的温度的指标的指标值，在指标值属于与管道的温度的高温区域对应的区域的情况下，与属于与低温区域对应的区域的情况相比，使燃料附着量增加。
第四发明以第三发明为基础，还具有以下的特征。
燃料喷射嘴包括：主体，在前端部具有喷孔；针阀，以能够沿着轴向移动的方式收纳在主体的内部；及促动器，调整针阀的从落座位置起的升程量。燃料喷射嘴构成为，针阀的从落座位置起的升程量越小，则来自喷孔的燃料喷射的喷射角越扩大。并且，控制装置构成为根据指标值来操作促动器。
第五发明以第四发明为基础，还具有以下的特征。
控制装置在指标值属于与管道的温度的高温区域对应的区域的情况下，与属于与低温区域对应的区域的情况相比，以降低先导喷射中的升程量的最大值的方式操作促动器。
第六发明以第四发明为基础，还具有以下的特征。
控制装置在指标值属于与管道的温度的高温区域对应的区域的情况下，与属于与低温区域对应的区域的情况相比，以降低先导喷射中的到升程量的最大值为止的上升速度或自最大值的下降速度的方式操作促动器。
第七发明以第四发明为基础，还具有以下的特征。
控制装置在指标值属于与管道的温度的高温区域对应的区域的情况下，与属于与低温区域对应的区域的情况相比，以缩短先导喷射中的升程量取得最大值的期间并增加先导喷射的次数的方式操作促动器。
发明效果
根据第一发明，在先导喷射中喷射到燃烧室内的燃料喷雾的一部分直接附着于在气缸盖的内部设置的管道的内壁面。通过附着的燃料的潜热而管道被冷却。由此，能抑制管道的过热，因此在之后的主喷射中喷射的燃料喷雾在管道内通过的过程中被有效地冷却。由此，能抑制燃料喷雾自点火并促进与填充空气的预混合，因此能够防止过浓的燃料燃烧。由此，能够通过烟的减少及后燃期间的缩短来提高热效率。
根据第二发明，能够以使在先导喷射中燃料喷雾的一部分直接附着于管道的内壁面的方式调整燃料喷射嘴的喷雾角。由此，能够以简易的结构防止管道的过热。
根据第三发明，在管道的温度较高的情况下，与较低的情况相比使在先导喷射中直接附着于管道的内壁面的燃料的燃料附着量增加。由此，管道的温度越高，则越能够提高基于潜热的冷却程度，因此能够实现管道的冷却的最优化。
根据第四发明，能够通过在先导喷射中调整燃料喷射嘴的针阀的升程量，来调整燃料喷雾的喷雾角。因此，根据本发明，能够通过根据管道的温度的指标值来调整升程量，来调整在先导喷射中直接附着于管道的内壁面的燃料的燃料附着量。
根据第五发明，在管道的温度较高的情况下，与较低的情况相比，减小先导喷射中的针阀的升程量的最大值。由此，管道的温度越高则能够越扩大喷雾角，因此能够实现利用了潜热的管道的冷却的最优化。
根据第六发明，在管道的温度较高的情况下，与较低的情况相比，减小先导喷射中的针阀的至升程量的最大值为止的上升速度或自最大值的下降速度。由此，管道的温度越高，则在先导喷射中越能够增加喷雾角较大的期间，因此能够实现利用了潜热的管道的冷却的最优化。
根据第七发明，在管道的温度较高的情况下，与较低的情况相比，先导喷射的次数增加。由此，管道的温度越高，则在先导喷射中越能够增加喷雾角较大的期间，因此能够实现利用了潜热的管道的冷却的最优化。
附图说明
图1是从下表面侧示意性地透视实施方式1的内燃机的燃烧室的内部结构的图。
图2是将图1中的内燃机以A-A线剖切而从侧面侧示意性地透视内部结构的图。
图3是用于说明针阀的升程量与喷雾角之间的关系的图。
图4是表示实施方式1的发动机具备的控制装置的概略结构的图。
图5是表示管道温度与先导喷射中的升程量之间的关系的图。
图6是用于说明高升程时的先导喷射的燃料喷雾与管道之间的关系的示意图。
图7是用于说明低升程时的先导喷射的燃料喷雾与管道之间的关系的示意图。
图8是表示在实施方式1的发动机中执行的控制例程的流程图。
图9是表示针阀的升程量相对于曲轴角度的关系的图。
图10是用于说明在实施方式1的发动机中采用的先导喷射的变形例的图。
图11是用于说明在实施方式1的发动机中采用的先导喷射的另一变形例的图。
图12是表示在实施方式2的发动机中执行的控制例程的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。但是，在以下所示的实施方式中提及各要素的个数、数量、量、范围等数值的情况下，除了特别明示的情况或在原理上显然确定为该数值的情况以外，所提及的数值没有限定本发明的作用。另外，在以下所示的实施方式中说明的结构除了特别明示的情况或在原理上显然确定为此的情况以外，本发明并非必须如此。
实施方式1.
参照附图来对实施方式1进行说明。
[实施方式1的结构]
图1是从下表面侧示意性地透视实施方式1的内燃机的燃烧室的内部结构的图。而且，图2是将图1中的内燃机以A-A线剖切而从侧面侧示意性地透视内部结构的图。实施方式1的内燃机2是具备多个气缸的压缩自点火式的内燃机(以下，简称为“发动机”)。另外，在图1及图2中，示出发动机2具备的多个气缸中的一个气缸的内部结构。
如图1及图2所示，发动机2具备气缸盖4和气缸体6。在气缸体6形成有气缸筒62。未图示的活塞配置在气缸筒62的内部。在由气缸盖4、气缸筒62及活塞的顶面包围的空间中形成有燃烧室8。
在形成燃烧室8的气缸盖4的顶面部42分别配置有各两个的进气阀12及排气阀14。在顶面部42的中央配置有燃料喷射嘴16。更详细而言，在顶面部42的中央，以气缸中心轴线L1为中心轴地贯通有用于固定燃料喷射嘴16的安装孔46。燃料喷射嘴16以在前端设置的喷孔164向燃烧室8内露出的方式固定于安装孔46。
燃料喷射嘴16用于向燃烧室8内直接喷射燃料。在实施方式1的燃料喷射嘴16上设有朝着气缸筒62均等地呈放射状地喷射的八个喷孔164。另外，各喷孔164以表示燃料的喷射方向的喷孔轴线L2与气缸中心轴线L1所成的角θ1成为例如45°～90°的范围的方式构成。另外，关于燃料喷射嘴16的内部结构的详情在后文叙述。
实施方式1的发动机2具备形成有管道20的管道支撑体48作为其特征性的结构。管道支撑体48是以包围燃料喷射嘴16的喷孔164周围的方式呈凸状地构成的环状的部件。管道支撑体48以紧贴于气缸盖4的顶面部42的方式由四个螺栓44固定。
管道20由从设于管道支撑体48的内周侧的入口202向设于外周侧的出口204贯通管道支撑体48的内部的直线的中空管构成。另外，管道20构成为中空管的中心轴线与喷孔轴线L2处于一致的位置。在实施方式1的发动机2中，对于八个喷孔164的喷孔轴线L2分别设有管道20。
接下来，说明燃料喷射嘴16的内部结构。燃料喷射嘴16具备主体161和针阀162。主体161具有对针阀162以能够往复移动的方式进行收纳的有底圆筒形状。主体161具有：帽部163、多个喷孔164、座部165及燃料供给流路166。未图示的共轨内的燃料向燃料供给流路166流入。座部165具有随着靠近前端侧而内径缩径的圆锥面。帽部163形成为半球面状，与座部165的下游端连接。多个喷孔164设置在主体161的前端，使帽部163与外部连通。
针阀162收纳于主体161的内周。针阀162通过沿着主体161的轴向往复移动，而使通过了喷孔164的燃料的喷射开始或停止。针阀162具有前端部167和主体部168。前端部167形成为圆锥状，构成为能够落座于座部165。主体部168是比前端部167靠轴向后端侧的部分，从燃料供给流路166的入口侧向座部165沿着轴向延伸。
在主体161连接有将针阀162向离开座部165的一侧驱动的促动器169(未图示)。作为促动器，可使用例如螺线管促动器或压电促动器。
燃料喷射嘴16当通过复位弹簧(未图示)的作用力而针阀162向轴向的前端侧移动时，前端部167落座于座部165。将此时的针阀162的位置称为“落座位置”。在针阀162处于落座位置时，燃料供给流路166被隔断，因此从喷孔164向燃烧室8内的燃料喷射停止。另一方面，燃料喷射嘴16当由于促动器169的驱动而针阀162从落座位置向轴向上的后端侧移动时，前端部167从座部165分离。将此时的针阀162的从落座位置起的移动量称为针阀162的“升程量”。在前端部167离开座部165的期间，燃料供给流路166开放。由此，从燃料供给流路166流向帽部163的燃料从喷孔164向燃烧室8内喷射。
在此，如图2所示，从喷孔164喷射的燃料成为圆锥状的燃料喷雾。将此时的燃料喷雾的扩散角度θ2称为“喷雾角”。燃料喷射嘴16构成为，能够通过利用促动器169调整针阀的升程量来调整喷雾角。图3是用于说明针阀的升程量与喷雾角之间的关系的图。如该图所示，在针阀162的升程量较小的低升程时，在座部165产生气蚀。因此，在针阀162的低升程时，与针阀162的升程量较大的高升程时相比喷雾角扩散。另外，在针阀162的低升程时，与高升程时相比喷射量也成为少量。
如以上那样构成的发动机2由控制装置100控制。图4是表示实施方式1的发动机具备的控制装置的概略结构的图。控制装置100是ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)。ECU100的处理电路至少具备输入输出接口102、至少一个存储器104及至少一个CPU(处理器)106。输入输出接口102为了从安装于发动机的各种传感器取入传感器信号并对内燃机具备的促动器输出操作信号而设置。ECU100取入信号的传感器包括收入于进气通路的用于计测新气的流量的气流计50、检测曲轴的旋转角度的曲轴角传感器52、检测加速踏板的踩下量的加速器位置传感器54等发动机的控制所需的各种传感器。ECU100发出操作信号的促动器包括上述促动器169等各种促动器。在存储器104中存储有用于控制内燃机的各种控制程序、映射等。CPU(处理器)106从存储器读出并执行控制程序等，基于取入的传感器信号来生成操作信号。
另外，控制装置100的各功能通过软件、固件或者软件与固件的组合来实现。软件及固件中的至少一方被作为程序记述。软件及固件中的至少一方保存于至少一个存储器104中。至少一个处理器106通过读出并执行存储于至少一个存储器104的程序而实现控制装置100的各功能。至少一个处理器106也称为CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、中央处理装置、处理装置、运算装置、微型处理器、微型计算机、DSP(Digital SignalProcessor：数字信号处理器)。例如，至少一个存储器104是RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory：制度存储器)、闪存、EPROM(ErasableProgrammable Read Only Memory：可擦编程只读存储器)、EEPROM(ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory：带电可擦可编程只读存储器)等非易失性或易失性的半导体存储器、磁盘、软盘、光盘等。
另外，在控制装置100的处理电路具备至少一个专用的硬件的情况下，处理电路是例如单一电路、复合电路、程序化的处理器、并列程序化的处理器、ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit：专用集成电路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)或者它们的组合。控制装置100的各部的功能可以分别通过处理电路来实现。另外，可以将控制装置100的各部的功能汇总而通过处理电路来实现。
另外，关于控制装置100的各功能，可以是一部分通过专用的硬件实现，其他的一部分通过软件或固件实现。这样，处理电路通过硬件、软件、固件或它们的组合来实现控制装置100的各功能。
[实施方式1的动作]
在压缩自点火式的发动机2中，在填充于燃烧室8内的空气被压缩后的状态下，从燃料喷射嘴16喷射燃料。优选的是在喷射的燃料喷雾与填充空气混合并进行了燃料浓度的均质化之后，进行基于自点火的燃烧。然而，例如在不具备管道20的结构中，从燃料喷射嘴16喷射的燃料喷雾接收到燃烧室8的热量而迅速地过热，有可能在与填充空气充分混合之前自点火。在该情况下，过浓燃料燃烧引起的烟的产生或后燃期间的长期化引起的热效率的下降成为问题。
在实施方式1的发动机2中，作为解决上述问题的手段，在燃烧室8内设置管道20。从燃料喷射嘴16喷射的燃料喷雾从入口202向管道20的内部导入。另外，管道20的入口202在燃烧室8内露出，因此燃烧室8内的新气也向管道20的内部导入。管道20的内部不易于直接受到燃烧室8的热量的影响。因此，喷射到管道20的燃料喷雾一边被冷却一边进行与填充空气的混合，因此不会提前自点火而进行燃料浓度的均质化。从管道20的出口204喷射的混合气受到燃烧室8的热量而自点火并燃烧。
这样，根据实施方式1的发动机2，在喷射的燃料喷雾在管道20内通过的过程中，能够抑制自点火并促进燃料喷雾与填充空气的预混合。由此，能够抑制均质化之前的过浓燃料进行自点火引起的烟的产生。另外，根据实施方式1的发动机2，能抑制在管道20内通过的期间的自点火，因此能够使自点火时期延迟。由此，后燃期间缩短，因此能够提高热效率。
在此，本申请的发明者认识到关于上述管道20的以下的课题。这是当发动机2的高负荷运转持续时，管道20自身的温度即管道温度成为高温，在管道20内通过的燃料喷雾的冷却效果减少。其结果是，无法抑制自点火并促进燃料喷雾与填充空气的预混合，抑制烟的产生的效果下降。
因此，本申请的发明者着眼于先导喷射中的喷射方式。另外，先导喷射是在发挥发动机转矩的主喷射之前进行的微量的燃料喷射。先导喷射可以是与主喷射之间夹有未喷射期间的方式，另外也可以是先导喷射与主喷射连续进行的方式。当进行先导喷射时，能够减少预混合燃烧比，因此能够缩短点火延迟期间而降低噪音。
在本实施方式的发动机2中，采用使在该先导喷射中喷射的燃料喷雾直接附着于管道20的内壁面206的结构。图5是表示管道温度与先导喷射中的升程量之间的关系的图。图6是用于说明高升程时的先导喷射的燃料喷雾与管道之间的关系的示意图。另外，图7是用于说明低升程时的先导喷射的燃料喷雾与管道之间的关系的示意图。另外，在图6及图7中，是从发动机2提取管道20的部分并透视其内部的示意图。
如图5所示，在属于管道温度较低的低温区域的情况下，发动机2的控制装置100将针阀162的升程量控制成高升程(例如全升程)。如图6所示，该情况下的先导喷射的燃料喷雾的喷雾角减小，伴随于此先导喷射量成为多量。因此，先导喷射的燃料喷雾不与管道20的内壁接触，在管道20的内部通过而向燃烧室8喷射。
另一方面，如图5所示，在属于管道温度高于低温区域的高温区域的情况下，发动机2的控制装置100将针阀162的升程量控制成比高升程小的低升程。这样的状况相当于例如发动机2的高负荷运转持续的情况等。如图7所示，该情况下的先导喷射由于先导喷射量缩减为少量而燃料喷雾的喷雾角增大。因此，先导喷射的燃料喷雾的一部分与管道20的内壁面206接触。附着于管道20的内壁面206的燃料通过气化潜热而吸收管道20的热量。由此，管道20在主喷射之前被冷却。
这样，当使先导喷射的燃料喷雾的一部分附着于管道20的内壁面206时，即使在发动机2的高负荷运转时，也能够使管道20的壁面温度保持为比燃烧室8的气体温度低的低温。由此，能够通过该管道20对主喷射的燃料喷雾进行冷却，因此能够持续得到烟的减少及热效率的提高这样的管道20的效果。
[实施方式1的具体的处理]
接下来，参照流程图来说明在具备上述结构的实施方式1的发动机2的控制装置100中执行的控制的具体的处理。图8是表示在实施方式1的发动机中执行的控制例程的流程图。另外，图8所示的例程在发动机2的运转中以预定的控制周期由控制装置100反复执行。
在图8所示的例程中，首先，推定管道温度Td(步骤S2)。在此，首先，取得发动机转速、燃料喷射量、吸入空气量等作为用于推定管道温度Td所需的各种数据。接下来，基于向管道20的热量输入量和散热量来推定管道温度Td。具体而言，向管道20的热量输入量例如能够使用发动机转速、燃料喷射量及吸入空气量等来推定。另外，管道20的散热量可以使用向管道20的燃料附着量、冷却水流量及冷却水温度等来推定。从热量输入量减去散热量而得到的偏差成为管道20保有的热量，因此能够根据该热量来推定管道温度Td。
接下来，判定管道温度Td是否大于预定的基准温度T1(步骤S4)。基准温度T1是用于判定管道20的过热引起的燃料喷雾的冷却不足是否成为问题的阈值，读入预先存储于存储器104的值。其结果是，在判定被认为成立的情况下，能够判断为管道温度Td属于比基准温度T1高的高温区域。在该情况下，判断为管道20的过热成为问题，移向下一步骤，扩大先导喷射的喷射角(步骤S6)。
图9是表示针阀的升程量相对于曲轴角度的关系的图。在步骤S6的处理中，如该图所示，对促动器169进行操作，以使先导喷射的升程量的最大值成为比通常时的高升程低的升程。由此，先导喷射的最大升程时的喷雾角比通常时扩大。
另一方面，在上述步骤S4中判定未认定为成立的情况下，判断为管道温度Td属于为基准温度T1以下的低温区域。在该情况下，判断为不会产生管道20的过热引起的燃料喷雾的冷却不足的问题，将升程量维持成通常时的高升程。
这样，根据实施方式1的发动机2，在管道温度Td过度地上升的情况下，能够使先导喷射的燃料喷雾的一部分附着于管道20而对管道20进行冷却。由此，能够通过该管道20对主喷射的燃料喷雾进行冷却，因此能够持续得到烟的减少及热效率的提高这样的管道20的效果。
[实施方式1的变形例]
实施方式1的发动机2也可以采用如以下那样进行了变形的方式。
管道20的结构只要构成为使从燃料喷射嘴16的喷孔164喷射的燃料喷雾从入口202向出口204通过即可，其形状、个数等不作限定。例如，管道20也可以形成在气缸盖4的内部。另外，也可以是圆筒形状的管道20安装于气缸盖4的顶面部42的结构。另外，该变形例也能够应用于后述的实施方式2的发动机2。
用于扩大先导喷射的喷射角的控制不限于上述方法。图10是用于说明在实施方式1的发动机中采用的先导喷射的变形例的图。如该图所示，在先导喷射中，在管道温度Td属于高温区域的情况下，也可以减小到升程量的最大值为止的上升速度或者减小自升程量的最大值下降的下降速度。根据这样的控制，与通常时相比，扩大先导喷射的喷射角的期间变长。由此，附着于管道20的燃料的燃料附着量比通常时增加，因此与通常时相比能够提高管道20的冷却效果。另外，该变形例也能够应用于后述的实施方式2的发动机2。
图11是用于说明在实施方式1的发动机中采用的先导喷射的另一变形例的图。如该图所示，在先导喷射中，在管道温度Td属于高温区域的情况下，也可以将升程量取得最大值的期间比通常时缩短并增加先导喷射的喷射次数。根据这样的控制，与通常时相比先导喷射的喷射角扩大的期间变长。由此，附着于管道20的燃料的燃料附着量比通常时增加，因此与通常时相比能够提高管道20的冷却效果。另外，该变形例也能够应用于后述的实施方式2的发动机2。
管道温度Td属于高温区域的情况下的先导喷射的总喷射时间不需要与管道温度Td属于低温区域(通常时)的情况下相同。即，在图9～图11所示的先导喷射中，例示出管道温度Td属于高温区域的情况下与属于低温区域(通常时)的情况下的总喷射时间相同的情况。然而，管道温度Td属于高温区域的情况下的总喷射时间只要是使附着于管道20的内壁面206的燃料的总燃料附着量增加的范围即可，可以比通常时短，另外也可以比通常时长。特别是喷雾角越扩大，则先导喷射的喷射量越减少。因此，如果管道温度Td属于高温区域的情况下的先导喷射的喷射时间比通常时长，则能够抑制先导喷射的总喷射量比通常时减少并且增加向管道20的内壁面206附着的燃料附着量。另外，该变形例也能够应用于后述的实施方式2的发动机2。
控制装置100也可以根据管道温度Td而使针阀162的升程量阶段性地变化。在该情况下，控制装置100只要以管道温度Td越高则升程量越小的方式操作促动器169即可。由此，管道温度Td越高，则能够越增加附着于管道20的内壁面206的燃料的燃料附着量，因此能够进行与管道温度Td对应的冷却。
在先导喷射中，也可以是不限于管道温度Td，而燃料喷雾的一部分始终与管道20接触的结构。根据这样的结构，能够持续进行管道20的冷却。
实施方式2.
[实施方式2的特征]
接下来，说明本发明的实施方式2。实施方式2的发动机能够通过使用图1所示的硬件结构，使控制装置100执行后述的图12的流程图来实现。
在实施方式2的发动机2中，以取代管道温度Td而根据发动机2的发动机负荷来控制先导喷射的喷雾角这一点为特征。即，当一周期的喷射量增加而发动机负荷升高时，燃烧室8内的燃烧温度上升。当燃烧温度上升时，对于管道20的热量输入量增大，因此与其对应地管道温度Td上升。也就是说，发动机2的喷射量能够作为成为管道温度Td的指标的指标值使用。
因此，在属于喷射量为少量的低负荷区域的情况下，实施方式2的发动机2的控制装置100将针阀162的升程量控制成高升程(例如全升程)。在该情况下，先导喷射中的喷雾角减小，因此燃料喷雾不与管道20的内壁接触，而通过管道20的内部向燃烧室8喷射。
另一方面，在属于喷射量比低负荷区域多的高负荷区域的情况下，发动机2的控制装置100将针阀162的升程量控制成比高升程小的低升程。在该情况下，先导喷射中的喷雾角增大，因此燃料喷雾的一部分与管道20的内壁接触。附着于管道20的内壁的燃料通过气化潜热来吸收管道20的热量。由此，管道20在主喷射之前被冷却。
这样，在实施方式2的发动机2中，即使在发动机2的高负荷运转时，也能够将管道20的壁面温度保持为比燃烧室8的气体温度低的低温。由此，能够通过该管道20对主喷射的燃料喷雾进行冷却，因此能够持续得到烟的减少及热效率的提高这样的管道20的效果。
[实施方式2的具体的处理]
接下来，参照流程图来说明在具备上述结构的实施方式2的发动机2的控制装置100中执行的控制的具体的处理。图12是表示在实施方式2的发动机中执行的控制例程的流程图。另外，图12所示的例程在发动机2的运转中以预定的控制周期由控制装置100反复执行。
在图12所示的例程中，首先，取得运转条件(步骤S12)。在此，具体而言，取得一周期的喷射量Q。接下来，判定喷射量Q是否大于预定的基准喷射量Q1(步骤S14)。基准喷射量Q1是用于判定管道20的过热引起的燃料喷雾的冷却不足是否成为问题的阈值，读入预先存储于存储器104的值。其结果是，在判定被认定为成立的情况下，能够判断为属于喷射量Q比准喷射量Q1多的高负荷区域。在该情况下，判断为管道20的过热成为问题，移向下一步骤，扩大先导喷射的喷射角(步骤S16)。在此，具体而言，如图9所示，操作促动器169，以使先导喷射的升程量的最大值成为比通常时的高升程低的升程。由此，先导喷射的喷雾角比通常时扩大。
另一方面，在上述步骤S14中判定未认定为成立的情况下，能够判断为属于喷射量Q为基准喷射量Q1以下的低负荷区域。在该情况下，判断为不会产生管道20的过热引起的燃料喷雾的冷却不足的问题，将升程量维持成通常时的高升程。
这样，根据实施方式2的发动机2，通过使用喷射量Q作为管道温度Td的指标值，能够有效地对过热的管道20进行冷却。由此，能够通过该管道20对主喷射的燃料喷雾进行冷却，因此能够持续得到烟的减少及热效率的提高这样的管道20的效果。
[实施方式2的变形例]
实施方式2的发动机2也可以采用如以下那样进行了变形的方式。
管道温度Td的指标值不限于发动机2的喷射量Q。即，例如控制装置100可以构成为使用以下所示的指标值来控制升程量。
当发动机2的冷却水温度或润滑油温度升高时，来自管道20的散热量减少，因此与其对应地管道温度Td上升。因此，控制装置100能够构成为使用冷却水温度或润滑油温度作为管道温度Td的指标值。在该情况下，控制装置100只要构成为在冷却水温度或润滑油温度属于与管道温度Td的高温区域对应的区域的情况下控制成低升程，在属于与管道温度Td的低温区域对应的区域的情况下控制成高升程即可。
另外，即使在发动机2的负荷属于高负荷区域的情况下，在其为暂时性的情况下也存在管道20不会成为过升温的情况。因此，控制装置100能够构成为使用发动机2的负荷属于高负荷区域的持续时间作为管道温度Td的指标值。在该情况下，控制装置100只要构成为在持续时间属于与管道温度Td的高温区域对应的区域的情况下控制成低升程，在属于与管道温度Td的低温区域对应的区域的情况下控制成高升程即可。
另外，当发动机2的进气温度较高时，向管道20的热量输入量增大，因此与其对应地管道温度Td上升。因此，控制装置100能够构成为使用发动机2的进气温度作为管道温度Td的指标值。在该情况下，控制装置100只要构成为根据外气温度或进气歧管温度来检测进气温度，在检测到的进气温度属于与管道温度Td的高温区域对应的区域的情况下控制成低升程，在属于与管道温度Td的低温区域对应的区域的情况下控制成高升程即可。
另外，当管道温度Td升温了时，点火延迟期间缩短。因此，控制装置100能够构成为使用点火延迟期间作为管道温度Td的指标值。在该情况下，控制装置100只要构成为根据缸内压传感器或曲轴角传感器52的检测值来检测点火延迟期间，在检测到的点火延迟期间属于与管道温度Td的高温区域对应的区域的情况下控制成低升程，在属于与管道温度Td的低温区域对应的区域的情况下控制成高升程即可。
另外，在排气所包含的烟的浓度较高的情况下，能够判断为管道20过热而无法对主喷射的燃料喷雾进行冷却。因此，控制装置100能够构成为使用排气的烟浓度作为管道温度Td的指标值。在该情况下，控制装置100只要构成为根据检测炭黑量的炭黑传感器的检测值来检测烟浓度，在检测到的烟浓度属于与管道温度Td的高温区域对应的区域的情况下控制成低升程，在属于与管道温度Td的低温区域对应的区域的情况下控制成高升程即可。
此外，在发动机2所搭载的车辆的车速较高的状态持续的情况下，能够判断为发动机的高负荷运转持续。因此，控制装置100能够构成为使用车速较高的状态持续的时间作为管道温度Td的指标值。在该情况下，控制装置100只要构成为算出由车速传感器检测到的车速比与预定的高负荷运转对应的车速高的持续时间，在该持续时间属于与管道温度Td的高温区域对应的区域的情况下控制成低升程，在属于与管道温度Td的低温区域对应的区域的情况下控制成高升程即可。
附图标记说明
2 内燃机(发动机)
4 气缸盖
6 气缸体
8 燃烧室
12 进气阀
14 排气阀
16 燃料喷射嘴
161 主体
162 针阀
163 帽部
164 喷孔
165 座部
166 燃料供给流路
167 前端部
168 主体部
169 促动器
20 管道
202 入口
204 出口
206 内壁面
42 顶面部
44 螺栓
46 安装孔
48 管道支撑体
50 气流计
52 曲轴角传感器
54 加速器位置传感器
62 气缸筒
100 控制装置
102 输入输出接口
104 存储器

Claims (7)

1.一种内燃机，是通过向被压缩后的燃烧室喷射燃料而进行燃烧的压缩自点火式的内燃机，所述内燃机的特征在于，具备：
燃料喷射嘴，以使喷射燃料的喷孔从所述内燃机的气缸盖向所述燃烧室露出的方式设置；及
中空的管道，入口及出口向所述燃烧室露出，
所述管道设为使从所述燃料喷射嘴的所述喷孔喷射的燃料喷雾从所述入口向所述出口通过，
所述燃料喷射嘴及所述管道构成为使在主喷射之前进行的先导喷射中从所述喷孔喷射的燃料喷雾的一部分直接附着于所述管道的内壁面。
2.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，
所述燃料喷射嘴构成为能够调整从所述喷孔喷射的燃料喷雾的喷雾角，
所述燃料喷射嘴被调整成使在所述先导喷射中从所述喷孔喷射的燃料喷雾的一部分直接附着于所述管道的内壁面那样的喷雾角。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机，其特征在于，
所述内燃机还具备控制装置，所述控制装置调整在所述先导喷射中直接附着于所述管道的燃料的燃料附着量，
所述控制装置构成为，取得作为所述管道的温度的指标的指标值，在所述指标值属于与所述管道的温度的高温区域对应的区域的情况下，与属于与低温区域对应的区域的情况相比，使所述燃料附着量增加。
4.根据权利要求3所述的内燃机，其特征在于，
所述燃料喷射嘴包括：
主体，在前端部具有所述喷孔；
针阀，以能够沿着轴向移动的方式收纳在所述主体的内部；及
促动器，调整所述针阀的从落座位置起的升程量，
所述燃料喷射嘴构成为，所述针阀的从落座位置起的升程量越小，则来自所述喷孔的燃料喷射的喷射角越扩大，
所述控制装置构成为根据所述指标值来操作所述促动器。
5.根据权利要求4所述的内燃机，其特征在于，
所述控制装置在所述指标值属于与所述管道的温度的所述高温区域对应的区域的情况下，与属于与所述低温区域对应的区域的情况相比，以降低所述先导喷射中的所述升程量的最大值的方式操作所述促动器。
6.根据权利要求4所述的内燃机，其特征在于，
所述控制装置在所述指标值属于与所述管道的温度的所述高温区域对应的区域的情况下，与属于与所述低温区域对应的区域的情况相比，以降低所述先导喷射中的到所述升程量的最大值为止的上升速度或自所述最大值的下降速度的方式操作所述促动器。
7.根据权利要求4所述的内燃机，其特征在于，
所述控制装置在所述指标值属于与所述管道的温度的所述高温区域对应的区域的情况下，与属于与所述低温区域对应的区域的情况相比，以缩短所述先导喷射中的所述升程量取得最大值的期间并增加所述先导喷射的次数的方式操作所述促动器。
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