CN115680860A - 发动机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发动机系统。在具备主燃烧室与副室的发动机系统中，可靠地提高油耗性能及废气性能。设置主燃烧室、副室、向主燃烧室喷射燃料的燃料喷射装置、对主燃烧室内的混合气进行点火的主点火装置以及对副室内的混合气进行点火的副点火装置，在发动机转速为基准转速以下且发动机负荷比基准负荷高的特定区域中，以燃料喷射时期包含在压缩冲程中、且低速条件下的燃料喷射时期晚于高速条件下的燃料喷射时期的方式控制燃料喷射装置，并且，以副点火时期比所述主点火时期靠延迟角侧、且副点火时期相对于主点火时期的延迟角量即点火相位差在低速条件下比在高速条件下大的方式，控制主点火装置及副点火装置。

Description

发动机系统
技术领域
本发明涉及具备主燃烧室与副室的发动机系统。
背景技术
以往，在搭载于车辆等的发动机中，为了提高其油耗性能、废气性能而研究了设置主燃烧室及与其连通的副室。具体而言，若设置主燃烧室及与其连通的副室，使在副室中生成的火焰向主燃烧室喷出，则能够提高主燃烧室中的燃烧速度从而实现油耗性能的改善，并且能够抑制未燃混合气的残留从而实现废气性能的改善。
例如，在专利文献1中公开了如下的发动机，其具备由气缸体、气缸盖及活塞划分的主燃烧室(专利文献1中的主室)、与其连通的副室、设于进气端口并经由进气端口向主燃烧室供给燃料的主燃料喷射阀、对主燃烧室内的混合气进行点火的主室火花塞、向副室直接喷射燃料的副燃料喷射阀以及对副室内的混合气进行点火的副室火花塞。在该发动机中，形成于主燃烧室中的混合气、且为从主燃料喷射阀喷射的燃料与空气的混合气由主室火花塞首先点火，之后，形成于副室的混合气、且为从副燃料喷射阀喷射的燃料与空气的混合气由副室火花塞点火。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-255370号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1的发动机中，构成为主燃烧室与副室分别独立地喷射燃料，对于一个气缸需要两个燃料喷射阀。因此，构造复杂化并且在成本上变得不利。与此相对，可考虑在具有主燃烧室与副室的发动机中，仅对主燃烧室设置燃料喷射阀。然而，在仅对主燃烧室设置燃料喷射阀的结构中，担心从燃料喷射阀喷射的燃料不被充分地导入副室，在副室内混合气不适当地进行燃烧。换句话说，担心不能充分地获得通过设置主燃烧室与副室而得到的油耗性能及废气性能的改善效果。
本发明是鉴于上述的情况而完成的，目的在于在具备主燃烧室与副室的发动机系统中可靠地提高油耗性能及废气性能。
用于解决课题的手段
作为用于解决上述课题的技术方案，本发明的特征在于，具备：形成气缸的气缸体及气缸盖；活塞，其能够往复移动地收容于所述气缸；主燃烧室，其由所述气缸体、所述气缸盖及所述活塞划分而成；副室，其通过分隔壁与所述主燃烧室隔开，并且通过形成于该分隔壁的连通孔与所述主燃烧室连通；燃料喷射装置，其向所述主燃烧室喷射燃料；主点火装置，其对所述主燃烧室内的混合气进行点火；副点火装置，其对所述副室内的混合气进行点火；以及控制装置，其与所述燃料喷射装置、所述主点火装置及所述副点火装置电连接并向这些装置输出控制用的电信号；在发动机运转在发动机转速为规定的基准转速以下且发动机负荷比规定的基准负荷高的特定区域中的情况下，所述控制装置进行以下控制：以由所述燃料喷射装置喷射燃料的喷射时期即燃料喷射时期包含在压缩冲程中的方式控制所述燃料喷射装置，并且在所述燃料喷射时期之后使所述主点火装置及所述副点火装置分别进行点火，在将发动机负荷相同且发动机转速不同的所述特定区域内的两个条件中的发动机转速较低的一方设为低速条件、并将发动机转速较高的一方设为高速条件时，以所述低速条件下的所述燃料喷射时期比所述高速条件下的所述燃料喷射时期晚的方式控制所述燃料喷射装置，以所述副点火装置的点火时期即副点火时期与所述主点火装置的点火时期即主点火时期相比成为更靠延迟角侧的时期、并且所述副点火时期相对于所述主点火时期的延迟角量即点火相位差在所述低速条件下比在所述高速条件下大的方式，控制所述主点火装置及所述副点火装置。
在发动机转速为规定的基准转速以下且发动机负荷比规定的基准负荷高的特定区域中，换句话说在低速高负荷区域中，若在进气冲程中向主燃烧室喷射燃料，则容易发生提前点火，即混合气在由点火装置进行点火之前自燃。与此相对，在本发明中，在特定区域中，以燃料喷射时期包含在压缩冲程中的方式进行控制，因此能够抑制提前点火的发生。并且，与提前点火相对不易发生的高速条件下的燃料喷射时期相比，由于发动机转速较低而特别容易发生提前点火的低速条件下的燃料喷射时期被设为较晚。因此，能够更可靠地抑制低速条件下的提前点火的发生。另外，在高速条件下，能够抑制提前点火的发生且促进至压缩上止点附近为止的燃料与空气的混合从而能够抑制未燃混合气的残留。
这里，若在压缩冲程中进行燃料喷射，则直到压缩上止点附近为止，燃料都不会在主燃烧室内充分地扩散，因此仅通过活塞的压缩作用难以向副室导入足够量的混合气(燃料)。与此相对，在本发明中，将副点火时期设为与主点火时期相比更靠延迟角侧的时期。因此，能够通过由主点火装置进行的点火使混合气在主燃烧室中燃烧，利用由此产生的主燃烧室的压力上升向副室压入混合气(燃料)。因此，根据本发明，在设定为低速高负荷的特定区域中，能够抑制提前点火的发生，并且能够实现主燃烧室与副室中的适当的燃烧从而提高油耗性能及排气性能。
并且，在本发明中，在低速条件下，与在高速条件下相比，副点火时期相对于主点火时期的延迟角量即点火相位差更大。换句话说，对于因为燃料喷射时期更靠近压缩上止点而更难以仅通过活塞的压缩作用向副室内导入混合气(燃料)的低速条件一方，从开始伴随着主燃烧室的压力上升而向副室导入混合气(燃料)起至利用副点火装置进行点火为止的期间被设定得较长。因此，在低速条件下，能够确保向副室内导入的混合气(燃料)的量而更可靠地实现副室中的适当的燃烧。另外，在高速条件下，能够在主燃烧室内的燃烧开始之后的相对较早的时期开始副室中的燃烧，能够缩短燃烧期间而更可靠地提高油耗性能。
在上述方案中，优选的是，所述控制装置将所述低速条件下的所述主点火时期设定为与所述高速条件下的所述主点火时期相比更靠延迟角侧的时期，并且将所述低速条件下的所述副点火时期设定为与所述高速条件下的所述副点火时期相比更靠延迟角侧的时期。(技术方案2)。
根据该方案，在低速条件与高速条件下都能够确保从燃料喷射时期至主点火时期的期间，换句话说，能够确保至主点火时期为止的燃料与空气的混合期间，并且能够使低速条件下的点火相位差比高速条件下的点火相位差大。因此，能够更进一步可靠地实现主燃烧室及副室中的适当的燃烧。
作为实现上述方案的具体方案，可列举出如下方案：所述控制装置使所述低速条件下的所述副点火时期相对于所述高速条件下的所述副点火时期的延迟角量，比所述低速条件下的所述主点火时期相对于所述高速条件下的所述主点火时期的延迟角量大(技术方案3)。
这里，由于在膨胀冲程中活塞下降，因此在副点火时期设定为膨胀冲程中的时期的情况下，仅通过活塞的压缩作用将副点火时期的副室内的混合气(燃料)设为足够量是特别困难的。与此相对，在本发明中，如上述那样，能够利用伴随燃烧的主燃烧室的压力上升向副室压入混合气(燃料)。因此，即使在所述控制装置将所述特定区域中的所述副点火时期设定为膨胀冲程中的时期的方案中，也能够确保副室内的混合气(燃料)量(技术方案4)。
在上述方案中，优选的是，当在所述特定区域中运转时，所述控制装置以发动机转速越低则所述点火相位差越大、且所述点火相位差相对于发动机转速的变化率在高旋转侧比在低旋转侧大的方式，控制所述主点火装置及所述副点火装置。(技术方案5)。
根据该方案，由于发动机转速越低则点火相位差设为越大，因此在各发动机转速下都能够使油耗性能良好且可靠地实现副室中的适当的燃烧。但是，在副点火时期设定为膨胀冲程中的时期的方案中，若点火相位差过大，则副点火时期将变为膨胀冲程的过迟的时期，因此混合气(燃料)向副室的导入效果变小，并且油耗性能降低。与此相对，在该方案中，点火相位差相对于发动机转速的变化率在高旋转侧比在低旋转侧大。因此，能够避免点火相位差过大，换句话说，能够避免副点火时期变为膨胀冲程的过迟的时期，能够确保向副室内导入的混合气(燃料)量且使油耗性能良好。
在上述方案中，优选的是，当在所述特定区域中运转时，所述控制装置将所述主点火时期设定于膨胀冲程中。(技术方案6)。
根据该方案，能够确保从燃料喷射时期至主点火时期为止的期间，换句话说，能够确保至主点火时期为止的燃料与空气的混合期间，能够更进一步可靠地实现主燃烧室中的适当的燃烧。
发明效果
如以上说明那样，根据本发明的发动机系统，能够可靠地提高油耗性能及废气性能。
附图说明
图1是本发明的实施方式的发动机系统的概略构成图。
图2是发动机主体的概略剖视图。
图3是从侧方观察副点火单元的前端部的局部剖视图。
图4是副点火单元的前端部的仰视图。
图5是表示发动机的控制模块的图。
图6是表示发动机的运转区域的图谱。
图7是表示第三区域中的喷油器与火花塞的控制顺序的流程图。
图8是表示第三区域中的喷油器的驱动脉冲、主点火时期及副点火时期的一个例子的图。
图9是表示第三区域中的喷油器的驱动脉冲、主点火时期及副点火时期的其他例子的图。
图10是表示第三区域中的发动机转速与各参数的关系的图。
附图标记说明
1 发动机系统
2 发动机主体
24 活塞
28 喷油器(燃料喷射装置)
26 主燃烧室
30 副点火单元
32 主火花塞(主点火装置)
52 气缸体
54 气缸盖
60 副燃烧室
62 副火花塞(副点火装置)
64 罩部件(分隔壁)
66 连通孔
100 ECU(控制装置)
具体实施方式
[发动机的整体构成]
图1是表示本发明的发动机系统的优选实施方式的概略构成图。发动机系统1具备发动机主体2、进气通路4、排气通路6和EGR装置50，向发动机主体2导入的空气(进气)在进气通路4的内侧流通，从发动机主体2导出的废气在排气通路6的内侧流通。发动机系统1作为车辆行驶用的动力源等而搭载于车辆。发动机主体2是主要将汽油作为燃料的四冲程汽油发动机，向发动机主体2供给包含汽油的燃料。
图2是发动机主体2的概略剖视图。在本实施方式中，发动机主体2为具有多个气缸22的多缸发动机。例如，发动机主体2具有排成一列(沿与图1的纸面正交的方向排列)的四个气缸22。发动机主体2具备气缸体52、气缸盖54和多个活塞24，气缸体52在内部形成有多个气缸22，气缸盖54具有封堵各气缸22的上端开口的底面54a并安装于气缸体52的上表面的，多个活塞24分别能够往复滑动地收容于各气缸22。另外，在本实施方式中，将从气缸体52朝向气缸盖54的一侧设为上，将其相反侧设为下，但这是为了方便说明，并非意在限定发动机的安装姿态。
在各气缸22的活塞24的上方分别划分出主燃烧室26。主燃烧室26由形成于气缸体52的气缸22的内周面22a、气缸盖54的底面(下表面)54a和活塞24的顶面24a划分而成。通过从后述的喷油器28的喷射，对主燃烧室26供给燃料。活塞24受到该燃料与空气的混合气燃烧产生的膨胀力而沿上下方向往复移动。
在气缸体52的下部(活塞24的下方)，设有作为发动机主体2的输出轴的曲轴20。曲轴20经由连杆21与各气缸22的活塞24连结，与活塞24的往复运动对应地绕中心轴旋转。
在气缸盖54上，针对每个气缸22分别形成有用于向主燃烧室26导入从进气通路4供给的空气的进气端口8和用于向排气通路6导出主燃烧室26中生成的废气的排气端口12。在气缸盖54上，针对每个气缸22分别设有将进气端口8的主燃烧室26侧的开口开闭的进气门10和将排气端口12的主燃烧室26侧的开口开闭的排气门14。在本实施方式中，对于一个气缸22设有两个进气门10及两个排气门14。
利用配设于气缸盖54的气门传动机构16、18，分别与曲轴20的旋转连动地开闭驱动进气门10及排气门14。在进气门10用的气门传动机构16中，设有以电动方式可变地控制进气门10的气门升程量及开闭正时的可变气门升程机构(进气S-VT)16a。同样，在排气门14用的气门传动机构18中，也设有以电动方式可变地控制排气门14的气门升程量及开闭正时的可变气门升程机构(排气S-VT)18a。
在气缸盖54上，对于各气缸22，分别设有一组喷油器28、主火花塞32及副点火单元30。喷油器28相当于权利要求中的“燃料喷射装置”，主火花塞32相当于权利要求中的“主点火装置”。
喷油器28是对主燃烧室26喷射燃料的喷射阀。在喷油器28的前端部28x形成有喷射燃料的喷射口。喷油器28以其前端部28x从上方面向主燃烧室26的方式安装于气缸盖54。在本实施方式中，喷油器28以其前端部28x位于主燃烧室26的顶面的中央(详细而言为气缸22的轴线上)的方式配设。
主火花塞32通过火花放电对主燃烧室26内的混合气进行点火。在主火花塞32的前端，设有用于放出火花的电极部32x。该电极部32x包含中心电极32a与侧方电极(接地)32b。主火花塞32以其电极部32x从上方面向主燃烧室26的方式安装于气缸盖54。在本实施方式中，主火花塞32以其电极部32x位于主燃烧室26的顶面中的与喷油器28的前端部28x相比更靠进气端口8侧的位置的方式配设。
副点火单元30是用于对主燃烧室26喷出火焰的装置。对于副点火单元30的细节，详见后述。
进气通路4以与各气缸22的进气端口8连通的方式连接于气缸盖54的一侧面。在进气通路4中，从其上游侧依次设有去除进气中的异物的空气滤清器34、调整进气的流量的能够开闭的节气门36、稳压箱38。
进气通路4的下游端分支为多个通路。各分支通路分别连接于一个进气端口8。对于各气缸22，在与两个进气端口8中的一方相连的分支通路中，设有将其开闭的涡流阀56(参照图5)。
排气通路6以与各气缸22的排气端口12连通的方式连接于气缸盖54的一侧面(与进气通路4相反一侧的面)。在排气通路6中，设有内置有三元催化剂等催化剂41的催化装置40。
EGR装置50是用于使废气的一部分作为EGR气体向进气通路4回流、并经由进气通路4向与其连通的主燃烧室26导入(回流)的装置。EGR装置50具有将排气通路6与进气通路4连通的EGR通路42和分别设于EGR通路42的EGR阀46及EGR冷却器44。EGR通路42的上游端与处于催化装置40的下游端且比催化剂41更靠下游侧的排气通路6连接，EGR通路42的下游端连接于稳压箱38。EGR阀46是将EGR通路42开闭来调整EGR气体的流量的阀。EGR冷却器44是冷却EGR气体的热交换器。EGR冷却器44配设于比EGR阀46更靠上游侧的位置。
[副点火单元30]
图3是从侧方观察副点火单元30的前端部30x的局部剖视图。图4是副点火单元30的前端部30x的仰视图(从前端侧观察)。
副点火单元30具有通过火花放电对混合气进行点火的副火花塞62。在副火花塞62的前端设有用于放出火花的电极部62x。电极部62x包含中心电极62a与侧方电极(接地)62b。副点火单元30具备设于其前端部30x并覆盖副火花塞62的电极部62x的罩部件64。在罩部件64的内侧划分出规定的空间即副室60。换言之，副火花塞62以其电极部62x面向副室60的方式配设，对副室60内的混合气进行点火。罩部件64呈向副点火单元30的前端侧鼓出的中空半球状。上述的副火花塞62相当于权利要求中的“副点火装置”，上述的罩部件64相当于权利要求中的“分隔壁”。
如图2所示，副点火单元30以其前端部30x从上方面向主燃烧室26的方式安装于气缸盖54。在本实施方式中，副点火单元30安装于主燃烧室26的顶面中与的喷油器28相比更靠排气端口12侧的位置。在本实施方式中，在该安装状态下，罩部件64几乎整体位于主燃烧室26内。
在罩部件64上，形成有贯通其内外而将主燃烧室26与副室60连通的多个连通孔66。罩部件64的内侧空间即副室60经由这些连通孔66与主燃烧室26连通。如此，在本实施方式中，通过在发动机主体2中安装上述那样构成的副点火单元30，在发动机主体2中形成利用罩部件64与主燃烧室26隔开且通过连通孔66与主燃烧室26连通的副室60。
在本实施方式中，在罩部件64上形成有三个连通孔66。如图4所示，三个连通孔66绕通过罩部件64的顶点A的罩部件64的轴线以120度的间隔形成。另外，如图3所示，各连通孔66在侧视时形成于与顶点A分离45度的位置。另外，罩部件64的半径及厚度分别设为5mm、1mm，各连通孔66的直径设为1.2mm。
副点火单元30向主燃烧室26喷出火焰。具体而言，若从喷油器28向主燃烧室26内喷射了燃料而在主燃烧室26内形成了空气与燃料的混合气，则该混合气的一部分经由连通孔66被导入副室60内。若在副室60内存在足够量的混合气的状态下利用副火花塞62进行火花放电，则混合气在副室60内开始燃烧，火焰从副火花塞62的电极部62x附近向周围传播。而且，该火焰经由连通孔66被向主燃烧室26喷出/释放出，从而向主燃烧室26内的混合气传播。
这里，若如上述那样利用主火花塞32进行点火，则还从主火花塞32的电极部32x附近向周围传播火焰。由此，若利用主火花塞32与副火花塞62双方进行点火，使混合气在主燃烧室26以及副室60内适当地燃烧，则将会从多个位置向主燃烧室26内的混合气传播火焰，主燃烧室26内的混合气的燃烧速度将会提高，使得油耗性能得以提高，并且爆震的发生以及未燃混合气的残留受到抑制。
[控制系统]
图5是表示发动机的控制系统的框图。本图所示的ECU 100是统一控制发动机的装置，由微计算机构成，该微计算机包含进行各种运算处理的处理器(CPU)、ROM及RAM等存储器和各种输入输出总线。ECU 100相当于权利要求中的“控制装置”。
对ECU 100输入各种传感器的检测信息。例如，对ECU 100输入设于发动机系统1的空气流量传感器SN1、进气温度传感器SN2、进气压传感器SN3、水温传感器SN4及曲柄角传感器SN5、设于车辆的油门开度传感器SN6的检测值。空气流量传感器SN1检测通过进气通路4导入发动机主体2的进气的流量。进气温度传感器SN2及进气压传感器SN3分别检测导入发动机主体2的进气的温度及压力。水温传感器SN4检测对发动机主体2进行冷却的发动机冷却水的温度。曲柄角传感器SN5检测曲轴20的旋转角度即曲柄角及发动机转速。油门开度传感器SN6检测车辆所具备的油门踏板(未图示)的开度即油门开度。
ECU 100基于来自各种传感器的输入信号进行各种判定、运算等。ECU 100与喷油器28、主火花塞32、副火花塞62、EGR装置50(详细而言是EGR阀46)等电连接，基于运算结果等向这些装置输出控制用的电信号。
图6是将横轴设为发动机转速、将纵轴设为发动机负荷的、表示发动机的运转区域的图谱。如图6所示，发动机的运转区域根据喷油器28及火花塞32、62的控制内容而大致分为三个区域A1～A3(第一区域A1、第二区域A2、第三区域A3)。
第一区域A1是发动机转速为规定的第一转速N1以下且发动机负荷为规定的第一负荷Tq1以下的低速低负荷区域。第三区域A3是发动机转速为第一转速N1以下且发动机负荷比规定的第二负荷Tq2高的低速高负荷区域。第二区域A2是其他区域，由发动机转速为第一转速N1以下的区域中的、发动机负荷比第一负荷Tq1高且为第二负荷Tq2以下的区域、以及发动机转速比第一转速N1高的区域构成。上述的第二负荷Tq2相当于权利要求中的“基准负荷”，第一转速N1相当于权利要求中的“基准转速”，第三区域A3相当于权利要求中的“特定区域”。
在第一区域A1中，以实现HCCI燃烧(均质充量压燃，HCCI：HomogeneousCompression Charge Ignition)的方式控制喷油器28及火花塞32、62。具体而言，在第一区域A1中，在进气冲程中从喷油器28喷射燃料。另外，停止对火花塞32、62的驱动(由这些火花塞32、62进行的点火)。
如上述那样，喷油器28面向主燃烧室26，从喷油器28喷射的燃料能够向整个主燃烧室26扩散。由此，在第一区域A1中，通过在进气冲程中从喷油器28喷射燃料，在到达压缩上止点为止的期间燃料与空气在主燃烧室26内充分地混合。然后，在第一区域A1中，该充分地混合后的混合气(预混合气)由于活塞24的压缩而被高温/高压化，从而在压缩上止点附近自燃。
在HCCI燃烧中，能够使混合气的空燃比(主燃烧室26内的空气重量相对于主燃烧室26内的燃料重量的比例)稀薄(提高)至不能进行火焰传播的水平而提高油耗性能。由此，在第一区域A1中，以主燃烧室26内的混合气的空燃比变得比理论空燃比(14.7)稀薄(高)的方式调整节气门36的开度。
在第二区域A2中，以实现火焰传播燃烧(SI燃烧，SI：Spark Ignition)的方式控制喷油器28及火花塞32、62。
具体而言，在第二区域A2中，与第一区域A1相同，在进气冲程中从喷油器28喷射燃料。另一方面，在第二区域A2中，驱动主火花塞32及副火花塞62，利用该两方的火花塞32、62进行点火。另外，以主燃烧室26内的混合气的空燃比处于理论空燃比附近的方式调整节气门36的开度。在第二区域A2中，通过由火花塞32、62进行的点火，围绕着这些火花塞32、62的电极部32x、62x生成火焰核，通过火焰从火焰核向周围的传播，使主燃烧室26及副室60的混合气燃烧。
[第三区域A3中的控制内容]
接下来，对作为本发明的特征的第三区域A3中的控制内容进行说明。图7是表示由ECU 100实施的第三区域A3中的喷油器28、主火花塞32及副火花塞62的控制顺序的整体流程的流程图。
ECU 100首先读入各种信息(步骤S1)。ECU 100读入由曲柄角传感器SN5检测出的发动机转速、由油门开度传感器SN6检测出的油门开度等。
接下来，ECU 100计算对发动机要求的扭矩即要求扭矩、换句话说是发动机负荷(步骤S2)。ECU 100基于在步骤S1中读入的发动机转速及油门开度计算要求扭矩(发动机负荷)。
接下来，ECU 100判定发动机的工作点是否为第三区域A3(步骤S3)。具体而言，ECU100基于在步骤S1中读入的发动机转速以及在步骤S2中计算的要求扭矩(发动机负荷)，判定当前的发动机的工作点是否为第三区域A3内的点。
在步骤S3的判定为“否”、发动机的工作点并非第三区域A3内的点的情况下，ECU100结束处理(实施第一区域A1或者第二区域A2的控制)。另一方面，在步骤S3的判定为“是”、发动机的工作点为第三区域A3内的点的情况下，ECU 100进入步骤S4。
在步骤S4中，ECU 100基于发动机转速与发动机负荷，设定由喷油器28开始燃料喷射的时期即燃料喷射时期、主火花塞32的点火时期即主点火时期(主火花塞32进行点火、换句话说是进行火花放电的以曲柄角计的时期)以及副火花塞62的点火时期即副点火时期(副火花塞62进行点火、换句话说是进行火花放电的以曲柄角计的时期)。
接下来，在步骤S5中，ECU 100驱动喷油器28以在由步骤S4设定的燃料喷射时期开始燃料的喷射。另外，ECU 100驱动主火花塞32以在由步骤S4设定的主点火时期利用主火花塞32进行点火。另外，ECU 100驱动副火花塞62以在由步骤S4设定的副点火时期利用副火花塞62进行点火。
接着，对在上述的步骤S4中设定的第三区域A3中的燃料喷射时期、主点火时期及副点火时期的细节进行说明。
图8及图9是分别表示第三区域A3所包含的工作点P1、P2处的喷油器28的驱动脉冲、主点火时期tm和副点火时期ts的图。如图6所示，工作点P2是发动机负荷为与工作点P1相同的Tq3、且发动机转速比工作点P1高的点。图10是表示第三区域A3中的发动机转速与各参数的关系的图。图10的最上方的线图是表示发动机转速与燃料喷射时期tinj的关系的线图。图10的从上起第二个线图是表示发动机转速与后述的点火相位差dt的关系的线图。图10的从上起第三个线图是表示发动机转速与主点火时期tm及副点火时期ts的关系的线图。另外，这些线图中示出了发动机负荷恒定时的发动机转速与各参数的关系。以下，适当地在发动机负荷相同且发动机转速不同的两个工作点(例如工作点P1、P2)中，将发动机转速较低的工作点(P1)称作低速点，将发动机转速较高的点(P2)称作高速点。
在第三区域A3中，与第二区域A2相同，也以实现SI燃烧的方式控制喷油器28及火花塞32、62。
但是，在第三区域A3中，若与第二区域A2相同在进气冲程中从喷油器28喷射燃料，则有可能发生提前点火。具体而言，在发动机负荷较高时，主燃烧室26内生成的燃烧能变大，因此主燃烧室26内的温度变高。在发动机转速较低时，每1曲柄角的时间变长。因此，在发动机转速较低且发动机负荷较高的低速高负荷区域、即第三区域A3中，若与第二区域A2相同在进气冲程中从喷油器28喷射燃料，则到达至压缩上止点附近为止的混合气的受热量及受热时间变大，因此容易发生提前点火，即混合气在所希望的正时、换句话说是利用火花塞进行点火之前自燃。
由此，在第三区域A3中，实施在压缩冲程中开始从喷油器28喷射燃料的延迟SI燃烧，以使到达至压缩上止点附近为止的混合气(燃料)的受热时间被抑制得较短，换句话说是使提前点火的发生受到抑制。即，在第三区域A3中，燃料喷射时期tinj被设定为压缩冲程中的时期(控制为包含在压缩冲程中)，在压缩冲程中开始从喷油器28向主燃烧室26内喷射燃料。另外，由喷油器28进行的燃料喷射的结束时期并不限于压缩冲程中的时期。例如如图8所示，在本实施方式中，在第三区域A3中的发动机转速较低的工作点，从喷油器28的燃料喷射结束于膨胀冲程中的时期。
这里，在第三区域A3内，也是发动机转速越低则发生提前点火的可能性越高。由此，在第三区域A3中，在发动机负荷相同且发动机转速不同的两个工作点(例如工作点P1、P2)中，低速点(P1)的燃料喷射时期tinj晚于高速点(P2)的燃料喷射时期tinj。换句话说，在第三区域A3中，在发动机负荷相同且发动机转速不同的两个条件中，发动机转速较低的低速条件下的燃料喷射时期tinj晚于发动机转速较高的高速条件下的燃料喷射时期tinj。在本实施方式中，如后述那样，在第三区域A3中，发动机转速越低则燃料喷射时期tinj越晚(越为靠延迟角侧的时期)。
在本实施方式中，如图10所示，在第三区域A3中，发动机转速越低则燃料喷射时期tinj越为靠延迟角侧的时期。另外，虽然在图10中示出了燃料喷射时期tinj与发动机转速成比例地增减的例子，但它们的关系并不限于比例关系。
在第三区域A3中，驱动主火花塞32及副火花塞62双方。
如图8及图9所示，在第三区域A3中，主点火时期tm与副点火时期ts相比设为更靠提前角侧的时期，首先利用主火花塞32进行点火，之后，利用副火花塞62进行点火。在本实施方式中，第三区域A3中的主点火时期tm与副点火时期ts均设为膨胀冲程中的时期。上述的点火相位差dt是副点火时期ts相对于主点火时期tm的延迟角量、换句话说是从主点火时期tm至副点火时期ts为止的以曲柄角计的期间。
在第三区域A3中，在发动机负荷相同且发动机转速不同的两个工作点(例如工作点P1、P2)中，低速点(P1)的主点火时期tm晚于高速点(P2)的主点火时期tm，低速点(P1)的副点火时期ts晚于高速点(P2)的副点火时期ts。
在第三区域A3中，在发动机负荷相同且发动机转速不同的两个工作点(例如工作点P1、P2)中，低速点(P1)处的副点火时期ts相对于高速点(P2)处的副点火时期ts的延迟角量，被设为比低速点(P1)处的主点火时期tm相对于高速点(P2)处的主点火时期tm的延迟角量大。伴随于此，在第三区域A3中，如以下那样控制点火相位差dt(副点火时期ts相对于主点火时期tm的延迟角量)。换句话说，在发动机负荷相同且发动机转速不同的两个工作点(例如工作点P1、P2)中，低速点(P1)的点火相位差dt被设为比高速点(P2)的点火相位差dt大。
如图10所示，在本实施方式中，在第三区域A3中，主点火时期tm及副点火时期ts分别为发动机转速越低则设定为越晚的时期。
另外，主点火时期tm及副点火时期ts分别设定为发动机转速越低则点火相位差dt越大的时期。换句话说，副点火时期ts相对于发动机转速的变化率被设为比主点火时期tm相对于发动机转速的变化率大。
另外，主点火时期tm被设定为：其相对于发动机转速的变化率在第三区域A3的全部发动机转速下恒定；另一方面，副点火时期ts被设定为：其相对于发动机转速的变化率在发动机转速为规定的发动机转速N2以上时比在发动机转速小于该转速N2时大。伴随于此，在第三区域A3中，点火相位差dt相对于发动机转速的变化率在发动机转速为规定的发动机转速N2以上的高旋转侧比在发动机转速小于该转速N2的低旋转侧大。
另外，在本实施方式中，如上述那样设定的各时期(燃料喷射时期tinj、主点火时期、副点火时期ts)预先关于发动机转速及发动机负荷以图谱形式存储于ECU 100。ECU 100在上述的步骤S4中，从ECU 100所存储的图谱中提取与当前的发动机负荷及发动机转速对应的值。
[作用等]
如以上那样，在上述实施方式中，由于在发动机主体2中设有主燃烧室26与副室60，因此能够通过这两个燃烧室26、60中的混合气的燃烧提高油耗性能及废气性能。并且，作为喷射燃料的装置的喷油器28仅设于主燃烧室26，而未设于副室60，由此，与在主燃烧室26和副室60中分别设置喷油器28的情况相比，能够简化发动机系统的构造，并且在成本上较为有利。另外，通过将喷油器28配设为向主燃烧室26喷射燃料，能够在整个主燃烧室26中使燃料均匀地扩散。因此，在低速低负荷的第一区域A1中，能够实现适当的HCCI燃烧。
另外，在作为低速高负荷区域的第三区域A3中，燃料喷射时期tinj设定为压缩冲程中的时期，并且，在发动机负荷相同且发动机转速不同的两个工作点(例如工作点P1、P2)中，低速点(P1)的燃料喷射时期tinj晚于高速点(P2)的燃料喷射时期tinj。因此，如上述那样，在第三区域A3中，能够避免到达至压缩上止点附近为止的混合气的受热时间变得过大，从而能够抑制提前点火的发生。
但是，在将燃料喷射时期tinj设定为压缩冲程中的时期的情况下，由于直到压缩上止点附近为止，燃料都不会扩散到整个主燃烧室26中，因此仅通过活塞24的压缩作用难以向副室60导入足够量的燃料，难以实现副室60内的适当的燃烧。特别是，在上述实施方式中，由于副点火时期ts设定为处于膨胀冲程中的、活塞24开始下降之后的时期，因此如果仅通过活塞24的压缩作用的话，则副点火时期的副室内的混合气(燃料)不足的可能性较高。另外，假如等待至燃料充分地进行了扩散而向副室60内导入了足够的混合气，才利用副火花塞62进行点火，之后利用主火花塞32进行点火，则主火花塞32的点火时期将变为膨胀冲程的非常晚的时期，因此主燃烧室26内的混合气不能适当地燃烧的可能性变高。
与此相对，在上述实施方式中，在第三区域A3中，副点火时期ts被设为与主点火时期tm相比更靠延迟角侧的时期。因此，通过压缩上止点附近的由主火花塞32进行的点火，能够实现主燃烧室26内的适当的燃烧。另外，通过因主燃烧室26内的燃烧而产生的主燃烧室26内的压力上升，能够从主燃烧室26向副室60压入混合气(燃料)。因此，能够做到在利用副火花塞62进行点火时在副室60内存在足够量的混合气(燃料)，即使在副室60内也能够实现适当的燃烧。
如此，根据上述实施方式，在第三区域A3中，将燃料喷射时期tinj设定为压缩冲程中的时期，由此能够抑制提前点火的发生，并且能够实现主燃烧室26与副室内的适当的燃烧，能够提高油耗性能及排气性能。
并且，在上述实施方式中，在第三区域A3中，燃料喷射时期tinj较靠延迟角侧的低速点处的点火相位差dt，被设为比燃料喷射时期tinj较靠提前角侧的高速点处的点火相位差dt大。换句话说，对于因为燃料喷射时期tinj更靠近压缩上止点而更难以仅通过活塞24的压缩作用向副室60内导入混合气(燃料)的低速点一方，从开始伴随着主燃烧室26的压力上升而向副室60导入混合气(燃料)起至利用副火花塞62进行点火为止的期间、即混合气(燃料)向副室60的导入期间被设定得较长。因此，在低速点处，能够向副室60内可靠地导入足够量的混合气(燃料)而可靠地实现副室60内的混合气的适当的燃烧。另外，在高速点处，可确保副室60内的混合气(燃料)量，并且在主燃烧室26内的燃烧开始之后的相对较早的时期开始副室60中的燃烧，因此能够实现副室60内的混合气的适当的燃烧，并且能够缩短燃烧期间而更可靠地提高油耗性能。
特别是，在上述实施方式中，在第三区域A3中的发动机转速较低的工作点，从喷油器28的燃料喷射结束于膨胀冲程中的时期，有一部分的燃料不会受到活塞24的压缩作用，因此副室60内的混合气(燃料)量容易不足。与此相对，根据上述实施方式，即使在这种发动机转速较低且燃料喷射结束于膨胀冲程中的时期的工作点处，也能够向副室60内导入足够量的混合气(燃料)。
另外，在上述实施方式中，在第三区域A3中，发动机转速越低，则点火相位差dt设为越大。因此，在各发动机转速下，都能够使油耗性能良好且可靠地实现副室60中的适当的燃烧。
这里，在上述实施方式中，在第三区域A3中，由于副点火时期ts设定为膨胀冲程中的时期，因此若点火相位差dt过大，则副点火时期ts将变为膨胀冲程的过迟的时期。若膨胀冲程推进，则主燃烧室26内的压力大幅度降低，因此混合气(燃料)从主燃烧室26向副室60的压入效果变小。另外，若副室60中的燃烧开始时期变为膨胀冲程的过迟的时期，则油耗性能反而可能恶化。与此相对，在上述实施方式中，在第三区域A3中，点火相位差dt相对于发动机转速的变化率在发动机转速为规定的发动机转速N2以上的高旋转侧比在发动机转速小于该转速N2的低旋转侧大。因此，能够避免在低旋转侧点火相位差dt过大，换句话说，能够避免副点火时期ts变为膨胀冲程的过迟的时期，能够可靠地使油耗性能良好。
另外，在上述实施方式中，在第三区域A3中，燃料喷射时期tinj更靠延迟角侧的低速点处的主点火时期tm，与燃料喷射时期tinj更靠提前角侧的高速点处的主点火时期tm相比，设定为更靠延迟角侧的时期。因此，在低速点与高速点双方都能够确保从燃料喷射时期tinj至主点火时期tm为止的期间，换句话说，能够确保至主点火时期tm为止的燃料与空气的混合期间，能够更可靠地实现主燃烧室26内的混合气的适当的燃烧。
另外，在上述实施方式中，在第三区域A3中，主点火时期tm设定为膨胀冲程中的时期。因此，能够使从燃料喷射时期tinj至主点火时期tm为止的期间、换句话说是至主点火时期tm为止的燃料与空气的混合期间特别长，能够更进一步可靠地实现主燃烧室26中的适当的燃烧。
[变形例]
副点火单元30的罩部件64的具体的形状及尺寸并不限于上述。另外，设于罩部件64的连通孔66的数量及尺寸并不限于上述。另外，副点火单元30的安装位置并不限于上述。例如，副点火单元30也可以相对于喷油器28的前端部28x设于进气端口8侧。
在上述实施方式中，说明了第一区域A1的上限转速与第三区域A3的上限转速相同的情况，但它们也可以不一致。换句话说，第一区域A1的上限转速也可以不是第三区域A3的上限转速即第一转速N1。
另外，第一区域A1及第二区域A2的控制内容并不限于上述。
另外，发动机主体2的气缸数等详细构造并不限于上述。

Claims (7)

1.一种发动机系统，其特征在于，具备：
形成气缸的气缸体及气缸盖；
活塞，其能够往复移动地收容于所述气缸；
主燃烧室，其由所述气缸体、所述气缸盖及所述活塞划分而成；
副室，其通过分隔壁与所述主燃烧室隔开，并且通过形成于该分隔壁的连通孔与所述主燃烧室连通；
燃料喷射装置，其向所述主燃烧室喷射燃料；
主点火装置，其对所述主燃烧室内的混合气进行点火；
副点火装置，其对所述副室内的混合气进行点火；以及
控制装置，其与所述燃料喷射装置、所述主点火装置及所述副点火装置电连接并向这些装置输出控制用的电信号；
在发动机运转在发动机转速为规定的基准转速以下且发动机负荷比规定的基准负荷高的特定区域中的情况下，所述控制装置进行以下控制：
以由所述燃料喷射装置喷射燃料的喷射时期即燃料喷射时期包含在压缩冲程中的方式控制所述燃料喷射装置，并且在所述燃料喷射时期之后使所述主点火装置及所述副点火装置分别进行点火，
在将发动机负荷相同且发动机转速不同的所述特定区域内的两个条件中的发动机转速较低的一方设为低速条件、并将发动机转速较高的一方设为高速条件时，以所述低速条件下的所述燃料喷射时期比所述高速条件下的所述燃料喷射时期晚的方式控制所述燃料喷射装置，
以所述副点火装置的点火时期即副点火时期与所述主点火装置的点火时期即主点火时期相比成为更靠延迟角侧的时期、并且所述副点火时期相对于所述主点火时期的延迟角量即点火相位差在所述低速条件下比在所述高速条件下大的方式，控制所述主点火装置及所述副点火装置。
2.如权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，
所述控制装置将所述低速条件下的所述主点火时期设定为与所述高速条件下的所述主点火时期相比更靠延迟角侧的时期，并且将所述低速条件下的所述副点火时期设定为与所述高速条件下的所述副点火时期相比更靠延迟角侧的时期。
3.如权利要求2所述的发动机系统，其特征在于，
所述控制装置使所述低速条件下的所述副点火时期相对于所述高速条件下的所述副点火时期的延迟角量，比所述低速条件下的所述主点火时期相对于所述高速条件下的所述主点火时期的延迟角量大。
4.如权利要求1～3中任一项所述的发动机系统，其特征在于，
所述控制装置将所述特定区域中的所述副点火时期设定为膨胀冲程中的时期。
5.如权利要求4所述的发动机系统，其特征在于，
当在所述特定区域中运转时，所述控制装置以发动机转速越低则所述点火相位差越大、且所述点火相位差相对于发动机转速的变化率在高旋转侧比在低旋转侧大的方式，控制所述主点火装置及所述副点火装置。
6.如权利要求4所述的发动机系统，其特征在于，
所述控制装置将所述特定区域中的所述主点火时期设定于膨胀冲程中。
7.如权利要求5所述的发动机系统，其特征在于，
所述控制装置将所述特定区域中的所述主点火时期设定于膨胀冲程中。
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