[发明专利]直接喷射火花点火式内燃发动机及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直接喷射火花点火式内燃发动机及其控制方法。 

背景技术

当在直接将燃料喷射到每个气缸中的直接喷射火花点火式内燃发动机的每个进气行程中通过喷射燃料执行均匀燃烧时，与将燃料喷射到每个进气口的内燃发动机相比，能够可靠地将所需量的燃料喷射到每个气缸中。但是，当燃料被喷向每个活塞的顶面时，所喷射的燃料可能粘附在活塞的顶面上，并且如果在点火之前活塞顶面上的燃料仍未蒸发并因而导致未能燃烧，则会产生烟。 

已经提出了一种技术，其中为了抑制烟的产生，在发动机温度低时减弱所喷射燃料的推力，此时所喷射燃料粘附到每个活塞的顶面上的可能性变低(例如，参见日本专利申请公报No.09-68072)。 

根据这种技术，当发动机温度低时，通过降低所喷射燃料的推力能够降低粘附到每个活塞上的燃料的量。但是，在发动机温度高并且增强了喷射燃料的推力时，特别是当喷射了大量的燃料时，大量燃料便粘附在每个活塞的顶面上。如果在点火之前活塞上的大部分燃料都未蒸发，则将会产生大量的烟。 

发明内容

本发明提供一种直接喷射火花点火式内燃发动机及其控制方法，其有效地抑制了烟的产生。 

本发明的第一方面涉及一种直接喷射火花点火式内燃发动机，其包括：燃料喷射阀；以及燃料喷射控制装置，其用于控制燃料喷射使得燃料通过所述燃料喷射阀从发动机气缸的上部区域向活塞的顶面喷射。在这种直接喷射火花点火式内燃发动机中，所述燃料喷射控制装置在至少两个级别之间切换从所述燃料喷射阀喷射的燃料的推力，其中所喷射的燃料的推力在所述发动机汽缸中所述活塞处于高位时变得相比在所述发动机汽缸中所述活塞处于低位时弱， 

其中，所述燃料喷射控制装置基于发动机负载、发动机转速和发动机温度中的至少一个改变推力切换活塞位置，所述推力切换活塞位置是切换所喷射的燃料的推力时的活塞位置，并且 

其中，所述燃料喷射控制装置改变所述推力切换活塞位置，使得当发动机负载等于预定发动机负载时所述推力切换活塞位置最高，当发动机负载降低到低于所述预定发动机负载时所述推力切换活塞位置被降低，并且当发动机负载升高到高于所述预定发动机负载时所述推力切换活塞位置被降低。 

根据本发明第一方面的直接喷射火花点火式内燃发动机，在燃料喷射期间，所喷射燃料的推力在至少两个级别之间切换，使得与当活塞处于低位并且因此所喷射的燃料粘附到活塞顶面的可能性小时相比，当活塞处于高位并且因此所喷射的燃料粘附到活塞顶面的可能性大时所喷射的燃料的推力变小。因此，充分降低了将粘附到活塞的顶面上的燃料的量，并因而充分地抑制了烟的产生。根据本发明第一方面的直接喷射火花点火式内燃发动机，另外，当活塞处于低位时加强所喷射的燃料的推力，这促进所喷射的燃料的雾化，因此所喷射的燃料得以有效蒸发。这种特征消除了产生如下问题的可能性，即由于燃料喷射的推力弱，所以整个燃料喷射过程延长的程度使得在点火的时间之前用以喷射燃料蒸发的时间不充足。 

根据本发明第一方面的直接喷射火花点火式内燃发动机，即使所喷射的燃料将粘附到活塞顶面上的可能性以及活塞顶面上的燃料在点火时间之前蒸发的可能性由于发动机负载、发动机转速以及发动机温度的改变而改变，但是，通过基于发动机负载、发动机转速和发动机温度中的至少一个改变推力切换活塞位置仍能够抑制烟的产生。 

在本发明第一方面的直喷式火花点燃内燃发动机中，在当发动机负载等于预定发动机负载时所喷射的燃料最不可能粘附到活塞顶面的情况 下，当发动机负载等于所设定的发动机负载时，推力切换活塞位置被设定到最高位置。另外，当发动机负载降低到低于预定发动机负载并且从而活塞的温度相应地降低时，活塞顶面上的燃料的蒸发变慢。因此，在本发明第一方面的直接喷射火花点火式内燃发动机中，当发动机负载降低到低于预定发动机负载时，降低推力切换活塞位置。另外，当发动机负载升高到高于预定发动机负载并且燃料喷射量因此增大时，所喷射的燃料粘附在活塞顶面上的可能性增加。因此，在本发明第三实施方式的直接喷射火花点火式内燃发动机中，当发动机负载升高到高于预定发动机负载时，降低推力切换活塞位置。 

本发明的第二方面涉及本发明第一方面所述的直接喷射火花点火式内燃发动机，其中所述推力切换活塞位置被改变，使得当所述发动机转速等于预定发动机转速时所述推力切换活塞位置最高，当所述发动机转速降低到低于所述预定发动机转速时所述推力切换活塞位置被降低，并且当所述发动机转速升高到高于所述预定发动机转速时所述推力切换活塞位置被降低。