CN115680862A - 发动机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发动机系统。在具备燃烧室与副室的发动机系统中，提高油耗性能及废气性能。发动机系统具备ECU，该ECU与向主燃烧室喷射燃料的喷油器、对主燃烧室的混合气进行主点火的主火花塞以及对副室内的混合气进行副点火的副火花塞电连接，并向各装置输出控制用的电信号。在发动机运转在发动机负荷比规定的基准负荷高的高负荷区域即特定区域中的情况下，ECU进行如下控制。在发动机转速为规定的基准转速以下的低旋转区域中，ECU在执行所述主点火之后执行所述副点火。在发动机转速超过所述基准转速的高旋转区域中，仅执行所述副点火，或者，执行所述副点火和在与该副点火相同的时期或在该副点火以后的时期进行的所述主点火。

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
已知有具备使用了气缸的主燃烧室和与该主燃烧室连通的副室的发动机。例如，在专利文献1中，公开了在主燃烧室及副室这两方配置燃料喷射装置及火花塞的发动机。在该发动机中，在主燃烧室中使混合气燃烧之后，在副室中使混合气燃烧，将副室的火焰向主燃烧室喷出，从而使主燃烧室中存在的未燃混合气燃烧。因此，能够抑制在主燃烧室中残留未燃混合气，进而能够提高油耗性能及废气性能。
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
与专利文献1的发动机不同，若出于构造的简化等目的而采用了仅在主燃烧室配置燃料喷射装置的结构，则存在难以向副室内导入混合气的情况。例如，在发动机的低旋转高负荷的运转区域中，有时来自副室的火焰的供给不足，导致未燃混合气的燃烧不充分。另外，在高旋转高负荷的运转区域中，也存在主燃烧室中原本就容易发生爆震的问题。这些问题的结果是，担心不能充分地发挥通过在设置主燃烧室之外还设置副室而得到的对油耗性能及废气性能的改善效果。
本发明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
本发明的一方面的发动机系统具备：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，其进行将所述主燃烧室内的混合气点火的主点火；副点火装置，其进行将所述副室内的混合气点火的副点火；以及控制器，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负荷比规定的基准负荷高的高负荷区域中的情况下，所述控制器进行如下控制：在发动机转速为规定的基准转速以下的低旋转区域中，在执行所述主点火之后执行所述副点火；在发动机转速超过所述基准转速的高旋转区域中，仅执行所述副点火，或者，执行所述副点火和在与该副点火相同的时期或在该副点火以后的时期进行的所述主点火。
在发动机为高负荷低旋转的运转区域中，活塞的移动较慢，使得向副室压入混合气的压入力变弱。因此，副室内的混合气的流动变慢，该副室内的燃烧速度也变慢，结果是，出现从副室喷出的火焰变弱的趋势。根据上述的发动机系统，在高负荷低旋转的运转区域中，在执行主点火之后执行副点火。由此，混合气向副室的流入得到促进。即，通过使由于所述主点火而产生的火焰传播燃烧的燃烧压力与活塞的按压力叠加，从而向副室压入混合气的压入力增大。因此，副室内的混合气的流动加快，该副室内的燃烧速度也加快。结果是，能够从副室喷出较强的火焰，能够使残留于主燃烧室的未燃混合气良好地燃烧。另一方面，在高负荷高旋转的运转区域中，出现在主燃烧室中原本就容易发生爆震的趋势。在上述的发动机系统中，在高负荷高旋转的运转区域中，先执行所述副点火而使火焰从副室喷出。由此，主燃烧室中的燃烧被加快，能够抑制爆震。
在上述的发动机系统中，优选的是，在所述低旋转区域中，发动机转速越为低旋转，则所述控制器越使所述副点火的时期延迟。
发动机转速越为低旋转，则活塞的按压力越弱，越会出现难以向副室导入混合气的趋势。根据上述的发动机系统，越为低旋转，则副点火的时期越延迟，因此能够根据发动机转速充分地确保用于向副室内压入混合气的时间。
在上述的发动机系统中，优选的是，在所述高旋转区域中，发动机转速越为高旋转，则所述控制器越使所述副点火的时期提前。
存在发动机转速越为高旋转则越容易发生爆震的趋势。根据上述的发动机系统，越为高旋转，则副点火的时期越提前，因此能够加快燃烧速度。因此，能够抑制爆震。
在上述的发动机系统中，优选的是，所述控制器在所述低旋转区域中，在执行所述副点火之后执行所述主点火，发动机转速越为低旋转，则越较大地设定所述副点火与所述主点火之间的点火相位差。
根据该发动机系统，发动机转速越为低旋转，则所述点火相位差越变大，因此能够根据发动机转速充分地确保用于向副室内压入混合气的时间。
发明效果
根据本发明，在具备主燃烧室与副室的发动机系统中，能够抑制来自副室的火焰供给不足、爆震，从而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是表示发动机系统的控制结构的框图。
图6是表示发动机的运转区域的图谱。
图7是表示在运转区域为特定区域时执行的燃料喷射及点火控制的一个例子的流程图。
图8是表示所述特定区域内的低旋转区域中的燃料喷射时期、主点火时期及副点火时期的时序图。
图9是表示所述特定区域内的高旋转区域中的燃料喷射时期、主点火时期及副点火时期的时序图。
图10是表示所述特定区域中的发动机转速与主点火、副点火及点火相位差的关系的线图。
附图标记说明
1发动机系统
22气缸
24活塞
26主燃烧室
28喷油器(燃料喷射装置)
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副室
62副火花塞(副点火装置)
64罩部件(分隔壁)
66连通孔
100ECU(控制器)
A2H特定区域(比基准负荷高的高负荷区域)
P1低旋转区域的工作点
P2高旋转区域的工作点
N2第二转速(规定的基准转速)
Tq21边界负荷(规定的基准负荷)
tm主点火时期
ts副点火时期
dt点火相位差
具体实施方式
以下，基于附图详细地说明本发明的实施方式的发动机系统。在本实施方式中，例示出发动机系统是作为汽车等车辆的行驶驱动用的动力源而搭载于所述车辆的发动机系统的情况。
[发动机的整体构成]
图1是本发明的实施方式的发动机系统1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。发动机主体2是具有多个气缸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及多个活塞24。气缸22由气缸体52及气缸盖54形成。在气缸体52的内部具备形成多个气缸22的多个圆筒空间。气缸盖54具有封堵所述圆筒空间的上端开口的底面54a，并安装于气缸体52的上表面。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。这些是设定为了方便说明，并非意在限定发动机主体2的安装姿态。
在各气缸22的活塞24的上方，形成有成为主燃烧室26的空间。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。所供给的燃料与空气的混合气在主燃烧室26中燃烧，活塞24受到该燃烧产生的膨胀力而沿上下方向往复运动。
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分别形成有进气端口8及进气门10和排气端口12及排气门14。进气端口8是用于向主燃烧室26导入从进气通路4供给的空气的端口。排气端口12是用于向排气通路6导出主燃烧室26中生成的废气的端口。进气门10将进气端口8的主燃烧室26侧的开口开闭。排气门14将排气端口12的主燃烧室26侧的开口开闭。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(燃料喷射装置)、主火花塞32(主点火装置)及副点火单元30。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。喷油器28以其前端部28x位于主燃烧室26的顶面的中央、更详细而言位于气缸22的轴线上的方式配设。
主火花塞32进行主点火，即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。电极部32x包含中心电极32a与接地用的侧方电极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。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喷射火焰的装置。对于副点火单元30，将在后面详细叙述。
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，这些各分支通路分别连接于一个进气端口8。在各气缸22中，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。
[副点火单元的细节]
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是从下方观察前端部30x的仰视图。副点火单元30包含副火花塞62(副点火装置)、安装于该副火花塞62的前端的罩部件64(分隔壁)和由罩部件64覆盖的作为内部空间的副室60。
副火花塞62进行副点火，即通过火花放电将副室60内的混合气点火。在副火花塞62的前端具备放出火花的电极部62x。电极部62x包含中心电极62a和接地用的侧方电极62b。罩部件64构成副点火单元30的前端部30x，并覆盖副火花塞62的电极部62x的周围。罩部件64具有向下方鼓出的半球状的形状。副室60是罩部件64的内侧的空间。详细而言，副室60是副火花塞62的电极部62x附近的周围的空间，是通过罩部件64划分出的空间。由于为这样的空间，因此副室60的尺寸与主燃烧室26的尺寸相比窄小。副火花塞62的电极部62x以面向副室60的方式配设，能够执行上述副点火。
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。副点火单元30安装于主燃烧室26的顶面(气缸盖54的底面54a)中的与喷油器28相比更靠排气端口12侧的位置。在该安装状态下，罩部件64几乎整体位于主燃烧室26内。结果是，罩部件64成为将副室60与主燃烧室26隔开的分隔壁。
在罩部件64上，形成有贯通其内外而与主燃烧室26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。在本实施方式中，示出了在罩部件64上形成有三个连通孔66的例子。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度的间隔配置。另外，如图3所示，各连通孔66在侧视时配置于距离顶点A约45度斜上方的位置。在本实施方式中，罩部件64的半径为5mm，厚度为1mm，各连通孔66的直径为1.2mm。
具有上述结构的副点火单元30作为用于向主燃烧室26喷射火焰的装置发挥功能。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(副点火)，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，从而向主燃烧室26内的混合气传播。
这里，若利用主火花塞32对主燃烧室26内的混合气进行主点火，则还从主火花塞32的电极部32x附近向周围传播火焰。如此，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及副室60内适当地开始燃烧，则将会从多个位置(电极部32x及各连通孔66的位置)向主燃烧室26内的混合气传播火焰。因此，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，并且爆震的发生受到抑制。
[控制系统]
图5是表示发动机系统1的控制系统的框图。发动机系统1具备统一控制该发动机系统1所具备的各功能部的ECU 100(控制器)。ECU 100与上述的喷油器28(燃料喷射装置)、主火花塞32(主点火装置)及副火花塞62(副点火装置)等电连接，向这些装置输出控制用的电信号。ECU 100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、各种输入输出总线。
对ECU 100输入各种传感器的检测信息。ECU 100基于来自各种传感器的输入信息实施各种判定、运算等来控制发动机的各部。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。
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。发动机的运转区域根据喷油器28、主火花塞32及副火花塞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以下的低旋转低负荷区域。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高的低旋转高负荷区域。第二区域A2是其他区域，换句话说，是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高的区域构成的区域。
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、主火花塞32及副火花塞62。具体而言，在进气冲程中从喷油器28喷射燃料。另外，停止对主火花塞32及副火花塞62的点火动作。
喷油器28面向主燃烧室26配置，从喷油器28喷射的燃料向整个主燃烧室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。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稀薄(提高)至不能进行火焰传播的水平而提高油耗性能。因此，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)的方式控制喷油器28、主火花塞32及副火花塞62。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进行主点火及副点火。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，通过由主火花塞32进行的主点火以及由副火花塞62进行的副点火，围绕着电极部32x、62x生成火焰核。通过火焰从这些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，以实现与第二区域A2相比使燃料喷射时期延迟的延迟SI燃烧的方式，控制喷油器28、主火花塞32及副火花塞62。在第三区域A3中，在压缩冲程中而非在进气冲程中从喷油器28喷射燃料。这是因为，在低旋转高负荷的第三区域A3中，若在进气冲程中执行燃料喷射，则可能发生混合气在主点火前自燃的提前点火。
在本实施方式中，在第二区域A2内的特定区域A2H中，执行特有的点火控制。特定区域A2H为发动机转速比第一转速N1高且发动机负荷比边界负荷Tq21(规定的基准负荷)高的高旋转高负荷的运转区域。在特定区域A2H中，ECU 100以比第一转速N1高的规定的第二转速N2(规定的基准转速)为界，执行不同的点火控制。
ECU 100在第二转速N2以下的低旋转区域(例如图6的工作点P1)中，在使主火花塞32执行主点火之后，使副火花塞62执行副点火。换句话说，在特定区域A2H的低旋转区域中，执行使主点火先于副点火进行的控制。另一方面，在特定区域A2H的高旋转区域(例如工作点P2)中，执行与主点火相比优先处理副点火的控制。具体而言，在所述高旋转区域中，ECU100进行从以下三个模式中选择的某一模式的控制。
·模式A：仅执行副点火；
·模式B：在相同时期执行副点火与主点火；或者
·模式C：执行副点火和在该副点火以后的时期进行的主点火。
在高负荷的特定区域A2H中的旋转相对较低的运转区域(工作点P1)中，活塞24的往复移动相对较慢，使得向副室60压入混合气的压入力变弱。因此，副室60内的混合气的流动变慢，该副室60内的燃烧速度也变慢。结果是，出现从副室60喷出的火焰变弱的趋势。鉴于这一点，ECU 100在高负荷低旋转的运转区域中，在执行主点火之后执行副点火。由此，混合气向副室60的流入得到促进。即，通过使由于所述主点火而产生的火焰传播燃烧的燃烧压力与活塞24的按压力叠加，从而向副室60压入混合气的压入力增大。因此，副室60内的混合气的流动加快，该副室60内的燃烧速度也加快。结果是，能够通过连通孔66从副室60喷出较强的火焰，能够使残留于主燃烧室26的未燃混合气良好地燃烧。
与此相对，在特定区域A2H中的旋转相对较高的运转区域(工作点P2)中，出现在主燃烧室26中原本就容易发生爆震的趋势。鉴于这一点，ECU100在高负荷高旋转的运转区域中，先执行副点火而使火焰从副室60喷出。例如，在规定的时期仅执行副点火(模式A)，通过从副室60喷出的火焰使主燃烧室26内的混合气全部进行SI燃烧。或者，在相同时期与副点火一同执行主点火(模式B)，从副室60喷出火焰，并且在主火花塞32的电极部32x的周围形成火焰核，使主燃烧室26内的混合气进行SI燃烧。或者，在先执行副点火之后执行主点火(模式C)，使主燃烧室26内的混合气先通过来自副室60的火焰进行SI燃烧，并且使剩余的混合气通过主火花塞32的主点火进行燃烧。通过它们之中的任一控制，主燃烧室26中的燃烧被加快，能够抑制爆震。
[特定区域中的具体控制例]
接着，对上述的特定区域A2H中的具体控制例进行说明。图7是表示在运转区域为特定区域A2H时ECU 100所执行的喷油器28的燃料喷射控制以及主火花塞32和副火花塞62的点火控制的一个例子的流程图。这里，示出在特定区域A2H的高旋转区域(工作点P2)中执行上述的“模式C”的控制的例子。
当规定的采样周期到来时，ECU 100从图5所示的各种传感器SN1～6以及其他传感器读入各种信息(步骤S1)。为了进行上述的燃料喷射控制以及点火控制，ECU 100读入由曲柄角传感器SN5检测的发动机转速以及由油门开度传感器SN6检测出的油门踏板的开度。
接下来，ECU 100计算对发动机主体2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踏板的开度计算要求扭矩(发动机负荷)。
接着，ECU 100判定发动机主体2的工作点是否为第二区域A2内的特定区域A2H(参照图6的运转图谱)(步骤S3)。具体而言，ECU 100基于在步骤S1中读入的发动机转速以及在步骤S2中计算的发动机负荷，判定当前的发动机的工作点是否为特定区域A2H内的点。
在发动机主体2的工作点并非特定区域A2H内的点的情况下(在步骤S3中为“否”)，ECU 100执行与其他运转区域相应的控制、即对第一区域A1、第三区域A3或者第二区域A2的特定区域A2H以外的区域预先设定的燃料喷射控制及点火控制(步骤S8)。另一方面，在发动机主体2的工作点为特定区域A2H内的点的情况下(在步骤S3中为“是”)，ECU 100执行步骤S4～S7的处理。通过这些处理，设定使喷油器28开始燃料喷射的时期即燃料喷射时期、主火花塞32进行点火(火花放电)的时期即主点火时期及副火花塞62进行点火(火花放电)的时期即副点火时期。
在步骤S4中，ECU 100判定发动机主体2的工作点是否为特定区域A2H内的低旋转区域(步骤S4)。在工作点在特定区域A2H内为第二转速N2以下的低旋转区域(例如工作点P1)的情况下(在步骤S4中为“是”)，ECU 100以在执行主点火之后执行副点火的方式，设定主点火时期及副点火时期(步骤S5)。
与此相对，在工作点在特定区域A2H内为超过第二转速N2的高旋转区域(例如工作点P2)的情况下(在步骤S4中为“否”)，ECU 100以在执行副点火之后执行主点火的方式，设定主点火时期及副点火时期(步骤S6)。另外，在上述低旋转区域及高旋转区域的任一个中，燃料喷射时期均被设定为进气冲程的规定时期。
而后，ECU 100以在所设定的燃料喷射时期开始燃料的喷射的方式驱动喷油器28。另外，ECU 100以在由步骤S5或S6设定的主点火时期进行主点火的方式驱动主火花塞32、并在由步骤S5或S6设定的副点火时期进行副点火的方式驱动副火花塞62(步骤S7)。另外，在实际的控制中，对于发动机负荷及发动机转速，预先在ECU 100的存储区域中储存将燃料喷射时期、主点火时期及副点火时期与之建立关联而形成的控制图谱，参照所述控制图谱来设定燃料喷射时期及点火时期。
图8是表示特定区域A2H内的低旋转区域的工作点P1处的燃料喷射时期、主点火时期tm及副点火时期ts的时序图。低旋转区域的燃料喷射时期处于进气冲程中。详细而言，喷油器28的燃料喷射开始时期及燃料喷射结束时期被设定为包含在进气冲程中。这是因为，在特定区域A2H中，如第三区域A3那样使燃料喷射时期延迟以抑制提前点火这一要求很少。另外，燃料喷射结束时期也可以接近压缩冲程。
在特定区域A2H内的低旋转区域中，如在图7的步骤S5中说明的那样，主点火时期tm被设定为与副点火时期ts相比更靠提前角侧的时期。即，首先利用主火花塞32进行主点火，之后，利用副火花塞62进行副点火。主点火时期tm被设定在与压缩上止点TDC相比稍靠提前角侧的压缩冲程，副点火时期ts被设定于膨胀冲程的前半段。通过在TDC附近进行的在先的主点火，开始主燃烧室26的混合气的SI燃烧。在低旋转区域中，由于活塞24的往复移动相对较慢，因此向副室60压入混合气的压入力较弱。但是，通过与所述SI燃烧相伴的压力上升的辅助，残留于主燃烧室26内的未燃的混合气通过连通孔66被压入到副室60内。由此，伴随快速流动的足够量的混合气被导入到副室60内。
通过主点火之后的副点火，导入副室60内的混合气燃烧。如上述那样，副室60内的混合气的流动较快，因此该副点火后的混合气的燃烧速度也较快。其结果，能够从多个连通孔66喷出较强的火焰。这些火焰使主燃烧室26内的未燃混合气一下子燃烧起来。因此，能够提高油耗性能及废气性能。
图9是表示特定区域A2H内的高旋转区域的工作点P2处的燃料喷射时期、主点火时期tm及副点火时期ts的时序图。高旋转区域的燃料喷射时期与上述的低旋转区域相同，处于进气冲程中。高旋转区域的点火时期如在图7的步骤S6中说明的那样，副点火时期ts被设定为与主点火时期tm相比更靠提前角侧的时期。即，与上述的低旋转区域相反，首先利用副火花塞62进行副点火，之后，利用主火花塞32进行主点火。副点火时期ts为压缩冲程的距离压缩上止点TDC较近的时期，主点火时期tm为膨胀冲程的距离TDC较近的时期。
在高旋转区域中，由于活塞24的往复移动较快，因此容易向副室60导入混合气。因此，即使先执行副点火，也不易发生失火。副室60内的混合气通过副点火而燃烧，其火焰从多个连通孔66喷出。以这些火焰为着火点，主燃烧室26内的混合气开始SI燃烧。通过该副点火之后的主点火，残留于主燃烧室26内的混合气一下子燃烧起来。因此，主燃烧室26内的混合气的燃烧速度被加快，能够抑制容易在高旋转区域中发生的爆震。
[发动机转速与点火控制的关系]
图10是表示特定区域A2H中的发动机转速与主点火时期(图10的上图)、副点火时期(中图)及点火相位差(下图)的关系的线图。在图10中，以第二转速N2(规定的基准转速)为基准转速来区分低旋转区域与高旋转区域。各线图的纵轴为曲柄角，与TDC相比提前角侧为压缩冲程，延迟角侧为膨胀冲程。在图8、图9中，分别示出了低旋转区域内的特定的工作点P1、高旋转区域内的特定的工作点P2处的点火控制例。在图10中，示出ECU 100所执行的特定区域A2H的全部旋转区域中的点火控制的趋势。另外，图10的线图示出发动机负荷恒定时的各参数与发动机转速的关系。
主点火时期在低旋转区域中为了先进行点火而设定于压缩冲程。低旋转区域的主点火时期被控制为：发动机转速越变高，则越从TDC缓慢地向提前角侧移动。该控制包含如下意图：发动机转速越高，则越快地开始SI燃烧，从而抑制主燃烧室26中自燃的发生。
在高旋转区域中，主点火时期为了后进行点火而设定于膨胀冲程。即，在点火控制的反转点即第二转速N2下，主点火时期相对于TDC从提前角侧向延迟角侧阶跃地移动。高旋转区域的主点火时期在第二转速N2的点处最延迟，并以发动机转速越高则越接近TDC的方式向提前角侧移动。
副点火时期在低旋转区域中为了后进行点火而设定于膨胀冲程。在该低旋转区域中，ECU 100进行发动机转速越为低旋转则越使副点火时期延迟的控制。具体而言。副点火时期在第二转速N2下设为TDC附近，被控制为发动机转速越降低则越向延迟角侧移动。发动机转速越为低旋转，则活塞24的按压力越弱，越会出现难以向副室60导入混合气的趋势。因此，通过越为低旋转则越使副点火的时期延迟，能够使从进行主点火起至进行副点火为止的期间更长。由此，能够充分地确保用于向副室60内压入混合气的时间，能够从多个连通孔66可靠地喷出火焰。
副点火时期在高旋转区域中为了先进行点火而设定于压缩冲程。在该高旋转区域中，ECU 100进行发动机转速越为高旋转则越使副点火时期提前的控制。具体而言，副点火时期在第二转速N2下设为TDC附近，被控制为发动机转速越高则越向提前角侧移动。存在发动机转速越为高旋转则越容易发生爆震的趋势。因此，若如本控制例那样发动机转速越为高旋转则越使副点火时期提前，则能够从较早的时期开始基于从副室60喷出的火焰的SI燃烧。因此，能够使主燃烧室26的混合气的燃烧速度更快，能够有助于抑制爆震。
如图8、图9所示，点火相位差dt为主点火时期tm与副点火时期ts之间的以曲柄角计的相位差。在特定区域A2H的低旋转区域中，发动机转速越为低旋转，则点火相位差dt设定得越大。在低旋转区域中，发动机转速越为低旋转，则副点火时期ts越延迟。在低旋转区域中，主点火时期tm也是发动机转速越降低则越向延迟角侧移动，但其移动程度比副点火时期ts小。因此，发动机转速越为低旋转，则点火相位差dt越变大。另外，在高旋转区域中，点火相位差dt大致恒定。
如上述那样，发动机转速越为低旋转，则将点火相位差dt设定得越大，从而能够根据发动机转速充分地确保用于向副室60内压入混合气的时间。换句话说，较大地设定点火相位差dt，使得在低旋转区域中先进行点火的主点火与后进行点火的副点火之间的期间变长。因此，能够容易获得与主燃烧室26中的燃烧相伴的向副室60导入混合气的导入效果。
[变形例]
以上，说明了本发明的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，能够采取如下所述的变形实施方式。
(1)在图9、图10所示的高旋转区域(P2)的控制中，示出了基于上述“模式C”的控制的例子。在进行上述“模式A”的控制(仅执行副点火)的情况下，仅设定副点火时期ts。在该情况下，为了抑制爆震，也可以使图10所示的副点火时期整体性地向提前角侧移动。另外，在进行上述“模式B”的控制(在相同时期执行副点火与主点火)的情况下，主点火时期tm与副点火时期ts被设定为相同时期(点火相位差dt＝0)。
(2)在上述实施方式中，作为副点火单元30的罩部件64，示出了具有半圆球的圆顶形(图3)并具有三个连通孔66(图4)的形态。罩部件64的形状也可以为圆锥台形、长方体形的形状等其他形状。另外，连通孔66的数量、尺寸能够适当地设定。另外，副点火单元30的安装位置并不限于图2的形态。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。
(3)在上述实施方式中，示出了在第二区域A2的范围内(下限发动机转速＝N1)设定特定区域A2H的例子。取而代之，也可以使特定区域A2H的下限发动机转速与N1相比向低旋转侧扩张。即，也可以将图6所示的第三区域A3的高旋转侧的一部分编入特定区域A2H。

Claims (4)

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，其进行将所述主燃烧室内的混合气点火的主点火；
副点火装置，其进行将所述副室内的混合气点火的副点火；以及
控制器，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负荷比规定的基准负荷高的高负荷区域中的情况下，所述控制器进行如下控制：
在发动机转速为规定的基准转速以下的低旋转区域中，在执行所述主点火之后执行所述副点火；
在发动机转速超过所述基准转速的高旋转区域中，仅执行所述副点火，或者，执行所述副点火和在与该副点火相同的时期或在该副点火以后的时期进行的所述主点火。
2.如权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，
在所述低旋转区域中，发动机转速越为低旋转，则所述控制器越使所述副点火的时期延迟。
3.如权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，
在所述高旋转区域中，发动机转速越为高旋转，则所述控制器越使所述副点火的时期提前。
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，
在所述低旋转区域中，发动机转速越为低旋转，则所述控制器越较大地设定所述副点火与所述主点火之间的点火相位差。
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