CN118234933A - 柴油发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够同时实现NOx的低减和PM的低减的柴油发动机。柴油发动机(1)具有：喷射器(15)，面向副燃烧室(13)设置，向副燃烧室(13)喷射燃料；控制装置，控制从喷射器(15)喷射燃料(81)的喷射时机；以及排气回流机构，使发动机的排气回流。控制装置执行以下控制：控制主喷射以及在主喷射之前执行的先行喷射的喷射时机；通过确保从开始先行喷射到在先行喷射中喷射的燃料(81)与空气(AR)的混合气点燃为止的先行喷射的预混合期间，在副燃烧室中由在先行喷射中喷射的燃料(81)和空气(AR)生成均质且稀薄的预混合气；确保从开始主喷射到在主喷射中喷射的燃料(81)与空气(AR)的混合气点燃为止的主喷射的预混合期间。

Description

柴油发动机
技术领域
本发明涉及向副燃烧室喷射燃料的副室式柴油发动机。
背景技术
在专利文献1中公开了向气缸内直接喷射燃料的直喷式柴油发动机。在专利文献1所公开的柴油发动机中，燃料喷射控制机构在压缩冲程中多次执行比较少量的早期喷射，并且在早期喷射结束后经过规定期间后执行比较大量的主喷射。另外，燃料喷射控制机构在80°BTDC以后且40°BTDC以前的时机执行初次的早期喷射。
在此，已知通过导入EGR(Exhaust Gas Recirculation：废气再循环)能够低减NOx。但是，若导入EGR，则吸入气缸内的空气的氧浓度与未导入EGR的情况相比低减，因此燃料有可能难以点燃或发生点燃失败。与此相对，已知在主喷射之前执行引燃喷射是有效的。
但是，在主喷射之前执行引燃喷射时，通过引燃喷射而喷射出的燃料燃烧，从而气缸内的压力以及温度上升。于是，通过主喷射喷射出的燃料与空气的预混合期间比不执行引燃喷射的情况短。因此，存在通过主喷射喷射的燃料燃烧时，煤等颗粒状物质(PM：Particulate Matter)的生成量增加的问题。另外，通过由引燃喷射喷射的燃料燃烧时产生的燃烧气体引起的气缸内的压力的上升，与活塞的上升相反的方向的力作用于活塞。于是，图示热效率恶化，燃油效率恶化。因此，存在主喷射中喷射多余的燃料，未燃烧的燃料作为PM被排出的问题。
这样，在柴油发动机中，存在NOx的低减和PM的低减处于此消彼长的关系，难以同时实现NOx的低减和PM的低减的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4075588号公报。
发明内容
发明所要解决的问题
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够同时实现NOx的低减和PM的低减的柴油发动机。
解决问题的技术手段
上述课题通过本发明的柴油发动机解决，所述柴油发动机具有主燃烧室和与所述主燃烧室相通的副燃烧室，其特征在于，具有：喷射器，面向所述副燃烧室设置，向所述副燃烧室喷射燃料；控制装置，控制从所述喷射器喷射所述燃料的喷射时机；以及排气回流机构，使发动机的排气回流。所述控制装置执行以下控制：控制主喷射以及在所述主喷射之前执行的先行喷射的所述喷射时机；通过确保从开始所述先行喷射起到在所述先行喷射中喷射的所述燃料与空气的混合气点燃为止的所述先行喷射的预混合期间，在所述副燃烧室中由在所述先行喷射中喷射的所述燃料和所述空气生成均质且稀薄的预混合气；确保从开始所述主喷射起到在所述主喷射中喷射的所述燃料与所述空气的所述混合气点燃为止的所述主喷射的预混合期间。
根据本发明的柴油发动机，控制装置执行以下控制：控制主喷射以及在主喷射之前执行的先行喷射的喷射时机，并且，通过确保从先行喷射开始起到在先行喷射中喷射的燃料与空气的混合气点燃为止的先行喷射的预混合期间，以在副燃烧室中利用在先行喷射中喷射的燃料和空气生成均质且稀薄的预混合气。这样，控制装置将先行喷射的喷射时机超提前化，以达到能够在副燃烧室中生成均质且稀薄的预混合气的程度，由此确保从先行喷射开始起到在先行喷射中喷射出的燃料与空气的混合气点燃为止的先行喷射的预混合期间。因此，能够将基于先行喷射的燃烧作为PCCI(Premixed Charge CompressionIgnition：预混合压缩点燃)燃烧来实现。因此，能够抑制在先行喷射中喷射的燃料燃烧时的缸内压力以及缸内温度的上升，并且能够将由先行喷射产生的放热率的峰值抑制得较低。由此，控制装置执行确保从主喷射开始起到在主喷射中喷射的燃料与空气的混合气点燃为止的主喷射的预混合期间的控制，能够延长主喷射的预混合期间。因此，能够抑制PM的产生。由此，本发明的柴油发动机能够同时实现基于排气回流机构的导入的NOx的低减和PM的低减。
在本发明的柴油发动机中，优选地，其特征在于，所述主喷射的所述喷射时机是由所述先行喷射产生的放热率的峰值后且压缩冲程的上止点前的时机。
根据本发明的柴油发动机，喷射器在由先行喷射产生的放热率的峰值后且压缩冲程的上止点前开始主喷射。因此，能够确保更长的主喷射的预混合期间。由此，本发明的柴油发动机能够同时更可靠地实现基于排气回流机构的导入的NOx的低减和PM的低减。
在本发明的柴油发动机中，优选地，其特征在于，在所述主喷射中喷射出的所述燃料与所述空气的所述混合气点燃的时机是所述压缩冲程的所述上止点以后。
根据本发明的柴油发动机，在主喷射中喷射出的燃料与空气的混合气点燃的时期是压缩冲程的上止点以后。因此，能够确保更长的主喷射的预混合期间。由此，本发明的柴油发动机能够同时更可靠地实现基于排气回流机构的导入的NOx的低减和PM的低减。
在本发明的柴油发动机中，优选地，其特征在于，所述先行喷射的所述喷射时机是曲轴角度为压缩冲程的上止点前60°以上且120°以下的时机。
根据本发明的柴油发动机，先行喷射的喷射时机是曲柄角度为压缩冲程的上止点前60°以上且120°以下的时机。即，控制装置将曲柄角度为压缩冲程的上止点前60°以上且120°以下的时机设定为先行喷射的喷射时机。因此，控制装置能够执行以下控制：能够确保从先行喷射开始起到在先行喷射中喷射出的燃料与空气的混合气点燃为止的充分的预混合期间，由在先行喷射中喷射出的燃料和空气在副燃烧室中生成均质且稀薄的预混合气。因此，能够更可靠地将基于先行喷射的燃烧作为PCCI燃烧来实现，能够进一步抑制缸内压力以及缸内温度的上升。由此，本发明的柴油发动机能够同时更可靠地实现基于排气回流机构的导入的NOx的低减和PM的低减。
在本发明的柴油发动机中，优选地，其特征在于，所述先行喷射的所述喷射时机是曲轴角度为压缩冲程的上止点前80°以上且120°以下的时机。
根据本发明的柴油发动机，先行喷射的喷射时机是曲柄角度为压缩冲程的上止点前80°以上且120°以下的时机。即，控制装置将曲柄角度为压缩冲程的上止点前80°以上且120°以下的时机设定为先行喷射的喷射时机。因此，控制装置能够执行以下控制：能够确保从先行喷射开始起到在先行喷射中喷射出的燃料与空气的混合气点燃为止的充分的预混合期间，由在先行喷射中喷射出的燃料和空气在副燃烧室中生成均质且稀薄的预混合气。因此，能够更可靠地将基于先行喷射的燃烧作为PCCI燃烧来实现，能够进一步抑制缸内压力以及缸内温度的上升。由此，本发明的柴油发动机能够同时更可靠地实现基于排气回流机构的导入的NOx的低减和PM的低减。
在本发明的柴油发动机中，优选地，其特征在于，所述控制装置在所述主喷射之前仅执行一次所述先行喷射。
根据本发明所涉及的柴油发动机，控制装置即使在主喷射之前仅执行一次先行喷射，也能够在活塞到达压缩冲程的上止点为止的期间，由在先行喷射中喷射出的燃料和空气在副燃烧室中生成均质且稀薄的预混合气。
在本发明的柴油发动机中，优选地，其特征在于，所述先行喷射是引燃喷射。
根据本发明的柴油发动机，控制装置通过将基于引燃喷射的燃烧作为PCCI燃烧来实现，能够将在引燃喷射中喷射的燃料燃烧时的放热率的峰值抑制得较低，能够抑制图示热效率的恶化。由此，能够抑制未燃烧的燃料作为PM排出，能够谋求PM的更进一步的低减。
发明效果
根据本发明，能够提供可同时实现NOx的低减和PM的低减的柴油发动机。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的柴油发动机的示意图。
图2是表示本实施方式的柴油发动机的主燃烧室及副燃烧室的附近的剖视图。
图3是说明本实施方式的ECU执行的与燃料喷射相关的控制的示意图。
图4是说明本实施方式的ECU执行的与燃料喷射相关的控制的示意图。
图5是说明本实施方式的ECU执行的与燃料喷射相关的控制的示意图。
图6是说明本实施方式的ECU执行的与燃料喷射相关的控制的示意图。
图7是例示曲柄角度与放热率的关系的曲线图。
图8是表示比较有无引燃喷射的研究结果的一例的曲线图。
图9是表示比较引燃喷射时机的研究结果的一例的曲线图。
图10是将图9所示的曲线图中的曲柄角度在上止点前10°以上、上止点后10°以下的范围放大的放大曲线图。
图11是表示引燃喷射时机的曲柄角度与Soot(PM)以及NOx的关系的一例的曲线图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。
此外，以下说明的实施方式是本发明的优选的具体例，因此附加有技术上优选的各种限定，但本发明的范围只要在以下的说明中没有特别限定本发明的主旨的记载，则不限于这些方式。另外，在各附图中，对相同的构成要素标注相同的附图标记并适当省略详细的说明。
图1是表示本发明的实施方式的柴油发动机的示意图。
图2是表示本实施方式的柴油发动机的主燃烧室及副燃烧室的附近的剖视图。
本实施方式的柴油发动机1是内燃机，例如是工业用柴油发动机。柴油发动机1例如是带有涡轮增压器的增压式高功率的四缸发动机等立式直列多缸发动机。柴油发动机1例如搭载于建筑机械、农业机械、割草机那样的车辆等。另外，气缸的数量没有特别限定，可以是三缸以下，也可以是五缸以上。
柴油发动机1具备气缸盖2、进气歧管(intake manifold)3、排气歧管(exhaustmanifold)4、涡轮增压器5、EGR(Exhaust Gas Recirculation：废气再循环)阀63、EGR冷却器62、EGR气体路径23以及ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)100。本实施方式的ECU100是本发明的“控制装置”的一例。本实施方式的EGR阀63、EGR冷却器62以及EGR气体路径23包含于本发明的“排气回流机构”。此外，柴油发动机1也可以不必具备涡轮增压器5。
图1所示的柴油发动机1例如是具有四个气缸11的立式直列多缸发动机。进气歧管3具有主管35和支管31，主管35在一端具有供进气(吸入空气)AR流入的始端部351，支管31从主管35分支。本实施方式的进气AR是本发明的“空气”的一例。主管35的长度方向沿着复数个气缸11排列的方向即曲轴延伸的方向。进气歧管3的支管31与气缸11连接。
在气缸11的燃烧室设置有喷射器15。喷射器15与共轨16连接。未图示的燃料箱的燃料通过燃料泵的动作被输送到共轨16。共轨16基于ECU100的控制对从燃料泵输送来的燃料进行蓄压。在共轨16中蓄压的燃料从喷射器15向燃烧室内喷射。后面将详细说明。
涡轮增压器5具有鼓风机5B和涡轮5T，对向进气歧管3输送的进气AR进行增压。鼓风机5B与进气配管20和进气通路21连接。进气通路21与进气歧管3的入口法兰22连接。涡轮5T与排气通路4B连接。若通过排气歧管4的排气通路4B被引导的排气气体EG向涡轮增压器5的涡轮5T供给，则涡轮5T和鼓风机5B高速旋转。通过鼓风机5B高速旋转，向涡轮增压器5的鼓风机5B供给并被压缩的进气AR通过进气通路21被增压至进气歧管3。从涡轮5T排出的排气气体EG经由DPF(Diesel particulate filter：柴油微粒过滤器)19等向柴油发动机1的外部排出。
如图1所示，EGR气体路径23的始端部23M与排气歧管4连接。或者，EGR气体路径23的始端部23M也可以与排气歧管4和涡轮5T之间的排气通路4B连接。EGR气体路径23的末端部23N与入口法兰22连接。在EGR气体路径23设置有EGR阀63和EGR冷却器62。EGR冷却器62对EGR气体路径23中流动的排气回流气体ECG进行冷却。
ECU100控制EGR阀63和共轨16等的动作。如图1所示，与加速器开度相关的检测信号、与发动机转速相关的检测信号以及与曲柄角度相关的检测信号被输入至ECU100。根据基于加速器开度的ECU100的指令来控制向进气歧管3的入口法兰22供给的进气AR的供给量。EGR阀63根据ECU100的指令，调整从排气歧管4向进气歧管3的入口法兰22供给的排气回流气体ECG的供给量。
另外，ECU100控制从喷射器15喷射的燃料的喷射时机和喷射量。例如，ECU100基于与加速器开度有关的检测信号和与发动机转速有关的检测信号，使用预先设定的调速器映射来控制燃料的喷射时机和喷射量。燃料的喷射量例如由喷射器15的通电期间控制。
如图2所示，本实施方式的柴油发动机1是所谓的副室式柴油发动机，具有主燃烧室12和副燃烧室13。柴油发动机1具备气缸体7。气缸(cylinder)11设置于气缸体7的内部。活塞71配置于气缸11的内部，能够沿着气缸中心轴P往复移动。主燃烧室12形成于气缸11的上部。
气缸盖2组装于气缸体7之上。副燃烧室13形成于气缸盖2的内部。副燃烧室13也被称为副室、涡流室或涡室等。
主燃烧室12经由接头50与副燃烧室13连接。接头50具有供燃烧气流G通过的喷口40。主燃烧室12通过接头50的喷口40与副燃烧室13连通。喷口40设置在相对于主燃烧室12偏心的部位。例如，喷口40沿着副燃烧室13的内周面的大致切线方向向斜下方形成。
喷射器15安装于气缸盖2。喷射器15的喷射部151面向副燃烧室13的内部而设置，从上方向斜下方在副燃烧室13的内部空间露出。喷射器15基于从ECU100发送的与喷射时机及喷射量相关的控制信号向副燃烧室13喷射燃料。
接着，参照附图对本实施方式的ECU100执行的与燃料喷射相关的控制进行详细说明。
图3～图6是说明本实施方式的ECU执行的与燃料喷射相关的控制的示意图。
图7是例示曲柄角度与放热率的关系的曲线图。
另外，图3及图4是表示本实施方式的柴油发动机的压缩冲程的示意图。图5及图6是表示本实施方式的柴油发动机的燃烧冲程的示意图。
本实施方式的ECU100控制喷射器15，进行在一个循环中多次分割燃料喷射的多级喷射。具体而言，ECU100在一个循环中进行主喷射和引燃喷射，引燃喷射与主喷射相比先喷射且喷射比主喷射中的喷射量少的喷射量的燃料。本实施方式的引燃喷射是本发明的“先行喷射”的一例。此外，本发明的“先行喷射”不限于引燃喷射，也可以是预喷射，还可以包括引燃喷射以及预喷射双方。在以下的说明中，以先行喷射为引燃喷射的情况为例。
如图3所示，ECU100控制引燃喷射的喷射时机及喷射量，将燃料81向副燃烧室13喷射。在此，本实施方式的ECU100通过确保从引燃喷射开始起到在引燃喷射中喷射出的燃料81与进气AR的混合气点燃为止的引燃喷射的预混合期间，执行由在引燃喷射中喷射的燃料81和进气AR在副燃烧室13中生成均质且稀薄的预混合气的控制。在本申请说明书中，“预混合期间”是指从燃料的喷射开始起到燃料与进气(吸入空气)的混合气点燃为止的期间。
若具体说明本实施方式的ECU100执行的与燃料喷射相关的控制，则ECU100将曲柄角度为压缩冲程的上止点前60°以上且120°以下的时机设定为引燃喷射的喷射时机。即，引燃喷射的喷射时机是曲柄角度为压缩冲程的上止点前60°以上且120°以下的时机。更优选地，ECU100将曲柄角度为压缩冲程的上止点前80°以上且120°以下的时机设定为引燃喷射的喷射时机。即，更优选的是，引燃喷射的喷射时机是曲柄角度为压缩冲程的上止点前80°以上且120°以下的时机。因此，如图3所示，在执行引燃喷射时，活塞71存在于气缸11的下部。另外，ECU100将引燃喷射的喷射量设定为尽可能少量。在本实施方式中，引燃喷射的喷射量设定为喷射器15的下限喷射量，例如设定为主喷射的喷射量的30％以下。
接着，如图4所示，活塞71朝向压缩冲程的上止点进一步上升。于是，主燃烧室12的进气AR经由喷口40流入副燃烧室13。此时，如图4所示的副燃烧室13的内部的箭头所示，在副燃烧室13产生比在直喷式柴油发动机的燃烧室产生的空气流强的涡流。由此，在引燃喷射向副燃烧室13喷射的燃料81和流入副燃烧室13的进气AR因在副燃烧室13产生的涡流而彼此混合。
在图4所示的状态下，活塞71未到达压缩冲程的上止点，存在于汽缸11的下部或中间部。因此，形成于副燃烧室13的混合气的温度及压力不如混合气点燃的温度及压力那样上升。由此，在引燃喷射向副燃烧室13喷射的燃料81不燃烧直至活塞71到达压缩冲程的上止点的附近(例如上止点前10°左右)，而与流入副燃烧室13的进气AR预混合。
接着，如图5所示，当活塞71到达压缩冲程的上止点附近(例如上止点前10°左右)时，在引燃喷射向副燃烧室13喷射的燃料81与流入副燃烧室13的进气AR的混合气在副燃烧室13点燃并燃烧。
这样，在本实施方式的柴油发动机1中，从在曲柄角度为压缩冲程的上止点前60°以上且120°以下或80°以上且120°以下的时机开始引燃喷射起，直至活塞71到达压缩冲程的上止点的附近(例如上止点前10°左右)为止的较长的期间内，在引燃喷射向副燃烧室13喷射的燃料81与流入副燃烧室13的进气AR预混合。相对于引燃喷射中的燃料81的微小喷射量，在副燃烧室13中存在比较多的进气AR，因此在副燃烧室13中生成均质且稀薄的预混合气。这样，本实施方式的ECU100执行以下控制：通过确保从引燃喷射开始起到在引燃喷射中喷射的燃料81与进气AR的混合气点燃为止的引燃喷射的预混合期间，在副燃烧室13中由在引燃喷射中喷射出的燃料81和进气AR来生成均质且稀薄的预混合气。
并且，当活塞71到达压缩冲程的上止点附近(例如上止点前10°左右)时，预混合气以均质且空燃比(空气燃料比：A/F)稀薄的状态燃烧。由此，在副燃烧室13中产生PCCI(Premixed Charge Compression Ignition：预混合压缩点燃)燃烧。
之后，在通过引燃喷射产生的放热率的峰值之后且压缩冲程的上止点前，开始主喷射。即，ECU100将在引燃喷射产生的放热率的峰值之后且压缩冲程的上止点前的时机设定为主喷射的喷射时机。在本实施方式中，例如主喷射在压缩冲程的上止点前2°开始(参照图10)。然后，在压缩冲程的上止点以后，开始主喷射的点燃。
接着，如图6所示，在副燃烧室13产生的火焰82流入主燃烧室12。于是，流入主燃烧室12的火焰82卷入存在于主燃烧室12的进气AR。由此，在主燃烧室12中产生扩散燃烧。根据本发明得到的见解，如图7所示的曲线图那样，与直喷式柴油发动机相比，在副室式的柴油发动机1中燃烧期间长。因此，能够抑制HC(烃)及CO(一氧化碳)等未燃烧物质的产生。
此外，在直喷式柴油发动机中，若将曲柄角度为压缩冲程的上止点前60°以上且120°以下或者80°以上且120°以下的时机设定为引燃喷射的喷射时机，则在执行引燃喷射时，在直喷式柴油发动机的燃烧室中不产生在副室式柴油发动机1的副燃烧室13中所产生的程度强的空气流。因此，有时从喷射器喷射到燃烧室的燃料附着于气缸的内壁面。于是，混合气在燃料与进气未充分混合的状态下燃烧。即，产生基于主喷射的同时多点点燃。于是，有时不能抑制HC(烃)和CO(一氧化碳)等未燃烧物质的产生。
与此相对，在本实施方式的副室式柴油发动机1中，即使曲轴角度为压缩冲程的上止点前60°以上且120°以下或者80°以上且120°以下的时机被设定为引燃喷射的喷射时机，在执行了引燃喷射时，在副燃烧室13产生比在直喷式柴油发动机的燃烧室产生的空气流强的涡流。因此，能够抑制从喷射器15向副燃烧室13喷射的燃料81附着于副燃烧室13的内壁面。由此，在引燃喷射中向副燃烧室13喷射的燃料81和流入副燃烧室13的进气AR能够通过在副燃烧室13产生的涡流相互充分地混合。因此，能够抑制HC(烃)及CO(一氧化碳)等未燃烧物质的产生。
接着，举出本发明人实施的研究的结果的例子，进一步对本实施方式的ECU100执行的与燃料喷射相关的控制进行说明。
图8是表示比较有无引燃喷射的研究结果的一例的曲线图。
图9是表示比较引燃喷射时机的研究结果的一例的曲线图。
图10是将图9所示的曲线图中的曲柄角度在上止点前10°以上、上止点后10°以下的范围放大的放大曲线图。
图11是表示引燃喷射时机的曲柄角度与Soot(PM)以及NOx的关系的一例的曲线图。
此外，图8～图11所示的曲柄角度的单位“deg ATDC”是指压缩冲程的上止点后(After Top Dead Center)的角度(°：degree)。即，“-10(deg ATDC)”是指曲柄角度为压缩冲程的上止点前10°。“10(deg ATDC)”是指曲柄角度为压缩冲程的上止点后10°。
一般而言，已知通过导入EGR能够低减NOx。但是，若导入EGR，则吸入到气缸内的空气的氧浓度与未导入EGR的情况相比低减，因此燃料有可能难以点燃或者发生点燃失败。与此相对，已知在主喷射之前执行引燃喷射是有效的。
但是，如图8所示，当在主喷射之前执行引燃喷射时，通过引燃喷射而喷射出的燃料燃烧，从而气缸内的压力以及温度上升。于是，如图8所示，主喷射的点燃早于不执行引燃喷射的情况。即，主喷射的预混合期间比不执行引燃喷射的情况短。当主喷射的预混合期间缩短时，在主喷射中喷射出的燃料与进气充分混合之前，混合气燃烧。这样一来，在通过主喷射而喷射的燃料燃烧时，煤等颗粒状物质(PM：Particulate Matter)的生成量增加。另外，通过由引燃喷射喷射的燃料燃烧时产生的燃烧气体引起的气缸内的压力的上升，与活塞的上升相反的方向的力作用于活塞。于是，图示热效率恶化，燃料效率恶化。因此，在主喷射中喷射多余的燃料，未燃烧的燃料作为PM被排出。
因此，关于图3～图7，如上所述，本实施方式的ECU100执行以下控制：通过确保从开始引燃喷射到在引燃喷射中喷射出的燃料81与进气AR的混合气点燃为止的引燃喷射的预混合期间，在副燃烧室13中利用引燃喷射中喷射出的燃料81和进气AR来生成均质且稀薄的预混合气。具体而言，ECU100将引燃喷射的喷射量设定为尽可能少量，将曲柄角度为压缩冲程的上止点前60°以上且120°以下的时机设定为引燃喷射的喷射时机。更优选地，ECU100将曲柄角度为压缩冲程的上止点前80°以上且120°以下的时机设定为引燃喷射的喷射时机。
这样，ECU100将引燃喷射的喷射时机超提前化，以达到能够在副燃烧室13中生成均质且稀薄的预混合气的程度，由此，例如如图9所例示的曲线图那样，将曲轴角度为压缩冲程的上止点前100°的时机设定为引燃喷射的喷射时机时的引燃喷射的预混合期间，比将曲轴角度为压缩冲程的上止点前60°的时机设定为引燃喷射的喷射时机时的引燃喷射的预混合期间长。即，ECU100通过将引燃喷射的喷射时机超提前化，以达到能够在副燃烧室13中生成均质且稀薄的预混合气的程度，能够充分地确保引燃喷射的预混合期间。因此，例如如图9以及图10所例示的曲线图那样，能够将在压缩冲程的上止点前大约10°以后产生的基于引燃喷射的燃烧作为PCCI燃烧来实现。由此，能够抑制在引燃喷射中喷射的燃料81燃烧时的缸内压力以及缸内温度的上升，并且能够将通过引燃喷射产生的放热率的峰值抑制得较低。
由此，ECU100执行确保从主喷射开始起到在主喷射中喷射的燃料81与进气AR的混合气点燃为止的主喷射的预混合期间的控制，能够延长主喷射的预混合期间。例如，如图10所例示的曲线图那样，将曲轴角度为压缩冲程的上止点前100°的时机设定为引燃喷射的喷射时机时的主喷射的点燃，比将曲轴角度为压缩冲程的上止点前60°的时机设定为引燃喷射的喷射时机时的主喷射的点燃延迟。即，将曲柄角度为压缩冲程的上止点前100°的时机设定为引燃喷射的喷射时机时的主喷射的预混合期间，比将曲柄角度为压缩冲程的上止点前60°的时机设定为引燃喷射的喷射时机时的主喷射的预混合期间长。这样，ECU100通过将引燃喷射的喷射时机超提前化，以达到能够在副燃烧室13生成均质且稀薄的预混合气的程度，由此也能够延长主喷射的预混合期间。因此，在主喷射中喷射出的燃料81与进气AR充分混合之后，混合气燃烧。
由此，ECU100将引燃喷射的喷射时机超提前化，以达到能够在副燃烧室13生成均质且稀薄的预混合气的程度，由此，例如如图11所例示的曲线图那样，曲轴角度为压缩冲程的上止点前100°的时机被设定为引燃喷射的喷射时机时的煤(Soot)等颗粒状物质(PM)的产生量，比曲轴角度为压缩冲程的上止点前60°的时机被设定为引燃喷射的喷射时机时的PM的产生量少。即，ECU100通过将引燃喷射的喷射时机超提前化，以达到能够在副燃烧室13中生成均质且稀薄的预混合气的程度，能够抑制煤(Soot)等颗粒状物质(PM)的产生量。
此外，在直喷式的柴油发动机中，若将曲柄角度为压缩冲程的上止点前60°以上且120°以下或者80°以上且120°以下的时机设定为引燃喷射的喷射时机，则有时从喷射器喷射到燃烧室的燃料附着于气缸的内壁面。于是，混合气在燃料与进气未充分混合的状态下燃烧。即，产生基于主喷射的同时多点点燃。于是，有时无法抑制HC(烃)和CO(一氧化碳)等未燃烧物质的产生。
如以上说明的那样，根据本实施方式的柴油发动机1，ECU100执行以下控制：控制主喷射以及在主喷射之前执行的引燃喷射的喷射时机，确保从开始引燃喷射到在引燃喷射喷射的燃料81与进气AR的混合气点燃为止的引燃喷射的预混合期间，由此在副燃烧室13中通过在引燃喷射喷射的燃料81和进气AR来生成均质且稀薄的预混合气。这样，ECU100将引燃喷射的喷射时机超提前化，以达到能够在副燃烧室13中生成均质且稀薄的预混合气的程度，由此确保从开始引燃喷射到在引燃喷射喷射的燃料81与进气AR的混合气点燃为止的预混合期间。因此，能够将基于引燃喷射的燃烧作为PCCI燃烧而实现。因此，能够抑制在引燃喷射中喷射的燃料81燃烧时的缸内压力以及缸内温度的上升，并且能够将在引燃喷射产生的放热率的峰值抑制得较低。由此，ECU100执行确保从主喷射开始起到在主喷射中喷射的燃料81与进气AR的混合气点燃为止的主喷射的预混合期间的控制，也能够延长主喷射的预混合期间。因此，能够抑制PM的产生。由此，本实施方式的柴油发动机1能够同时实现基于EGR的导入的NOx的低减和PM的低减。
另外，主喷射的喷射时机是在引燃喷射产生的放热率的峰值后、且压缩冲程的上止点前的时机。即，ECU100将由引燃喷射产生的放热率的峰值之后且压缩冲程的上止点前的时机设定为主喷射的喷射时机。因此，能够确保更长的主喷射的预混合期间。由此，本实施方式的柴油发动机1能够同时更可靠地实现基于EGR的导入的NOx的低减和PM的低减。
另外，在主喷射中喷射出的燃料81与进气AR的混合气点燃的时机是压缩冲程的上止点以后。因此，能够确保更长的主喷射的预混合期间。由此，本实施方式的柴油发动机1能够同时更可靠地实现基于EGR的导入的NOx的低减和PM的低减。
另外，引燃喷射的喷射时机是曲柄角度为压缩冲程的上止点前60°以上且120°以下的时机。即，ECU100将曲柄角度为压缩冲程的上止点前60°以上且120°以下的时机设定为引燃喷射的喷射时机。更优选的是，引燃喷射的喷射时机是曲柄角度为压缩冲程的上止点前80°以上且120°以下的时机。即，更优选地，ECU100将曲柄角度为压缩冲程的上止点前80°以上且120°以下的时机设定为引燃喷射的喷射时机。因此，ECU100能执行以下控制：能够确保从引燃喷射开始起到在引燃喷射中喷射出的燃料81与进气AR的混合气点燃为止的充分的预混合期间，由在引燃喷射喷射出的燃料81和进气AR在副燃烧室13中生成均质且稀薄的预混合气。因此，能够更可靠地将基于引燃喷射的燃烧作为PCCI燃烧而实现，能够进一步抑制缸内压力以及缸内温度的上升。由此，本实施方式的柴油发动机1能够同时更可靠地实现基于EGR的导入的NOx的低减和PM的低减。
另外，ECU100也可以在主喷射之前仅执行一次引燃喷射。即使在该情况下，在活塞71到达压缩冲程的上止点为止的期间，也能够在副燃烧室13中由在引燃喷射喷射的燃料81和进气AR生成均质且稀薄的预混合气。
而且，ECU100通过将基于引燃喷射的燃烧作为PCCI燃烧来实现，能够将在引燃喷射喷射的燃料81燃烧时的放热率的峰值抑制得较低，抑制图示热效率的恶化。由此，能够抑制未燃烧的燃料被作为PM排出，实现PM的更进一步的低减。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离权利要求书的范围内进行各种变更。上述实施方式的结构能够省略其一部分，或者以与上述不同的方式任意地组合。
附图标记说明
1：柴油发动机；2：气缸盖；3：进气歧管；4：排气歧管；4B：排气通道；5：涡轮增压器；5B：鼓风机；5T：涡轮；7：气缸体；11：气缸；12：主燃烧室；13：副燃烧室；15：喷射器；16：共轨；19：柴油微粒过滤器；20：进气配管；21：进气通路；22：入口法兰；23：EGR气体路径；23M：始端部；23N：末端部；31：支管；35：主管；40：喷口；50：接头；62：EGR冷却器；63：EGR阀；71：活塞；81：燃料；82：火焰；100：ECU；151：喷射部；351：始端部；AR：进气；ECG：排气回流气体；EG：排气气体；G：燃烧气流；P：气缸中心轴。

Claims (7)

1.一种柴油发动机，具有主燃烧室和与所述主燃烧室相通的副燃烧室，其特征在于，
具有：
喷射器，面向所述副燃烧室设置，向所述副燃烧室喷射燃料；
控制装置，控制从所述喷射器喷射所述燃料的喷射时机；以及
排气回流机构，使发动机的排气回流，
所述控制装置执行以下控制：控制主喷射以及在所述主喷射之前执行的先行喷射的所述喷射时机；通过确保从开始所述先行喷射起到在所述先行喷射中喷射的所述燃料与空气的混合气点燃为止的所述先行喷射的预混合期间，在所述副燃烧室中由在所述先行喷射中喷射的所述燃料和所述空气生成均质且稀薄的预混合气；确保从开始所述主喷射起到在所述主喷射中喷射的所述燃料与所述空气的所述混合气点燃为止的所述主喷射的预混合期间。
2.根据权利要求1所述的柴油发动机，其特征在于，
所述主喷射的所述喷射时机是由所述先行喷射产生的放热率的峰值后且压缩冲程的上止点前的时机。
3.根据权利要求2所述的柴油发动机，其特征在于，
在所述主喷射中喷射出的所述燃料与所述空气的所述混合气点燃的时机是所述压缩冲程的所述上止点以后。
4.根据权利要求2或3所述的柴油发动机，其特征在于，
所述先行喷射的所述喷射时机是曲轴角度为所述压缩冲程的所述上止点前60°以上且120°以下的时机。
5.根据权利要求2或3所述的柴油发动机，其特征在于，
所述先行喷射的所述喷射时机是曲轴角度为所述压缩冲程的所述上止点前80°以上且120°以下的时机。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的柴油发动机，其特征在于，
所述控制装置在所述主喷射之前仅执行一次所述先行喷射。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的柴油发动机，其特征在于，
所述先行喷射是引燃喷射。
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