[发明专利]增压直喷发动机

说明书

技术领域

本发明涉及增压直喷发动机，该增压直喷发动机包括将吸入的空气进行加压的增压器、及将燃料直接喷射到燃烧室中的喷射器。

背景技术

以往，例如如日本专利公开公报特开2005-30255号所示，已知有如下结构的火花点火式汽油发动机，其在吸入的空气量为指定值以下的运转区域中，以预定的稀薄的固定空燃比(例如25左右)运转，在吸入的空气量超过上述指定值的运转区域中，以比上述固定空燃比更大的可燃稀薄空燃比运转。

具体而言，上述专利文献所揭示的汽油发动机至少在以上述可燃稀薄空燃比运转的运转区域中，利用增压器将吸入的空气加压，从而将空燃比进一步增大至比上述固定空燃比更大(变得稀薄)的空燃比。这样，可获得以下优点，即，在广泛的运转区域中实现稀薄的空燃比，进一步降低燃料消耗量及NOx排出量等。

但是，在上述专利文献中，并未特别提及在稀薄的空燃比下如何确保燃烧性这一点，而在火花点火式汽油发动机中，为了实现稀薄燃烧(lean burn)，以将燃料直接从喷射器喷射到燃烧室中进行分层燃烧的情形居多。即，将高压燃料从喷射器直接喷射到燃烧室的内部，并使所喷射的燃料偏靠火花塞附近以形成可燃烧的空燃比的层，这样，使整个燃烧室在实现稀薄的空燃比的情况下确保燃烧性。

然而，当像上述那样，通过局部地在火花塞附近形成富油环境(fuel rich atmosphere)来使混合气燃烧时(分层燃烧)，燃烧温度上升，会促进NOx的产生，因此，存在无法获得充分减少NOx的效果的问题。

发明内容

本发明鉴于上述情况而作，其目的在于提供一种在改善燃耗的情况下能够更有效地降低NOx排出量的增压直喷发动机。

本发明的一增压直喷发动机包括：将吸入的空气加压的增压器；及将燃料直接喷射到燃烧室中的喷射器，其中，过量空气系数λ在至少所述发动机温热时在发动机负荷的全区域被设定为λ≥2，在低负荷区域中进行压缩自点火燃烧，在高负荷区域中，随着负荷的增大使所述增压器的增压量增大，以将所述过量空气系数λ维持在λ≥2。

本发明的另一增压直喷发动机包括：增压器，将吸入的空气加压；喷射器，将燃料直接喷射到燃烧室中；压缩比调整单元，可变地设定发动机的压缩比；及dp/dθ控制单元，控制缸内的燃烧压力的上升率；其中，空燃比在至少所述发动机温热时在发动机负荷的全区域被设定为比理论空燃比更稀薄的空燃比，在包含低负荷区域的第一运转区域中，在指定的压缩比下进行压缩自点火燃烧，在位于所述第一运转区域的高负荷侧的第二运转区域中，通过所述压缩比调整单元将压缩比设定为低于所述第一运转区域时的压缩比，并通过所述dp/dθ控制单元缓和燃烧压力的上升率，且在所述增压器的增压量被增大的状态下，进行压缩自点火燃烧。

根据本发明，在改善燃耗的情况下，能够更有效地降低NOx排出量。

附图说明

图1是表示本发明一实施方式所涉及的增压直喷发动机的整体结构的图。

图2是发动机主体的剖视图。

图3是表示上述发动机的控制系统的方框图。

图4是表示在上述发动机控制时所参照的控制图的一例的图。

图5是表示与发动机负荷对应的有效压缩比的变化的图。

图6是表示与发动机负荷对应的空燃比的变化的图。

图7是表示与发动机负荷对应的增压量的变化的图。

图8A、图8B是表示一次性将燃料喷射情况下所产生的燃烧压力的变化的图，图8A表示燃料喷射量，图8B表示燃烧压力。

图9A、图9B是表示分两次将燃料喷射情况下所产生的燃烧压力的变化的图，图9A表示燃料喷射量，图9B表示燃烧压力。

图10A、图10B是表示分三次将燃料喷射情况下所产生的燃烧压力的变化的图，图10A表示燃料喷射量，图10B表示燃烧压力。

图11是以负荷与燃烧期间之间的关系来表示通过对如图6～图10A、图10B所示的压缩比、空燃比、增压量及喷射时期等进行控制而实现的燃烧形态的图。

图12是表示不配备增压器的自然吸气发动机中由压缩自点火而能够进行燃烧的区域的图。

图13是表示在高负荷区域一次性将燃料喷射情况下所产生的燃烧压力的上升率的图。

图14是用以说明本发明的其他实施方式的图。

具体实施方式