[发明专利]直喷发动机

说明书

技术领域

本发明公开的技术涉及直喷发动机。

背景技术

在例如专利文献1中，公开了作为螺线管驱动式的燃料喷射阀并具备第一螺线管线圈及第二螺线管线圈的燃料喷射阀。即，专利文献1中公开的燃料喷射阀具备使阀体产生相对较大的行程的第一螺线管线圈、和使阀体产生相对较小的行程的第二螺线管线圈，在发动机负荷较低时，仅向第二螺线管线圈通电以减小阀体的行程，以此进行分层稀薄燃烧，另一方面在发动机负荷高时，仅向第一螺线管线圈通电以增大阀体的行程，以此进行均质燃烧（空气过剩率λ=1）。

专利文献1：日本特开2010-19194号公报。

发明内容

然而，作为实现排气排放性的改善和热效率的改善两者的技术，已知使稀薄的混合气压缩点火的燃烧形态。在进行这样的压缩点火燃烧的发动机中，提高几何压缩比由于分别提高压缩端压力（在压缩行程的上死点的燃烧室的压力）及压缩端温度（在压缩工序的上死点的燃烧室的温度），因此有利于压缩点火燃烧的稳定化。

然而，压缩点火燃烧随着发动机的负荷增高，而成为压缩上升剧烈的过早点火的燃烧，因此导致燃烧噪声的增大和爆震等的异常燃烧的发生，并且导致因较高的燃烧温度引起的RawNOx的增大。因此，即使是执行压缩点火燃烧的发动机，在高负荷侧的运行区域，一般也不执行压缩点火燃烧，而执行通过火花塞的驱动的火花点火燃烧。然而，在以压缩点火燃烧的稳定化为目标而将几何压缩比设定得较高的发动机中，在执行火花点火燃烧的高负荷侧的运行区域，产生引起过早点火和爆震等的异常燃烧的问题。

对于这一点，本发明的申请人得到了以下见解，即在发动机的高负荷区域，在压缩上死点附近的正时，以比较高的燃料压力向汽缸内喷射燃料，这样可以分别缩短喷射期间、混合气形成期间及燃烧期间，并对异常燃烧的避免是有效的。异常燃烧的避免可以实现点火时期的提前化，在执行火花点火燃烧的高负荷区域有助于燃料消耗量的改善。在试图实现这样的燃料喷射形态时，需要提高燃料喷射阀的作为单位时间的喷射量的喷射率，作为实现它的一种方法想到了提高燃料喷射阀的阀体的行程量。

然而，当阀体的行程量设定得较大时，这次是在发动机的低负荷区域等的燃料喷射量设定得较小的区域产生喷射量的控制精度下降的新的问题。

本发明公开的技术是鉴于上述问题而形成的，其目的是通过在从低喷射量至高喷射量的宽的范围内提高了燃料喷射精度的燃料喷射阀，在发动机的宽的运行区域内实现燃料消耗量的改善。

本发明公开的技术涉及直喷发动机，其具备向汽缸内直接喷射含有汽油的燃料的燃料喷射阀、和控制通过所述燃料喷射阀的所述燃料的喷射的控制器。

所述燃料喷射阀具有面对所述汽缸内开口的喷口、能够开闭所述喷口地产生行程的阀体、使所述阀体以第一行程量产生行程的第一螺线管线圈、和使所述阀体以大于所述第一行程量的第二行程量产生行程的第二螺线管线圈。

而且，所述控制器形成为以下结构，即，当所述直喷发动机的运行状态位于执行压缩点火燃烧的低负荷区域内的、至少低于规定负荷的区域时，仅驱动所述第一螺线管线圈以至少在进气行程期间内执行燃料喷射，当所述直喷发动机的运行状态位于比所述低负荷区域负荷高的高负荷区域内的、至少比规定速度低速的区域时，至少驱动所述第二螺线管线圈以在从压缩行程后期至膨胀行程初期的期间内，以40MPa以上的燃料压力执行燃料喷射。

在这里，“比规定速度低速的区域”可以相当于将直喷发动机的运行区域以转速的高低划分为两个区域时低速侧的区域，或者也可以相当于将直喷发动机的运行区域划分为低速、中速及高速三个区域时低速的区域。

又，“压缩行程后期”也可以是将压缩行程划分为初期、中期及后期三个期间时的后期，同样地“膨胀行程初期”也可以是将膨胀行程划分为初期、中期及后期三个期间时的初期。

根据上述结构，在直喷发动机的运行状态位于低负荷区域内的、至少低于规定负荷的区域时，至少在进气行程期间内执行燃料喷射。借助于此，喷射至汽缸内的燃料与空气充分混合，形成均质的混合气。又，此时，由于仅驱动燃料喷射阀中的第一螺线管线圈，因此阀体以相对小的第一行程量产生行程。由于直喷发动机的运行状态位于低负荷区域内，因此燃料的喷射量设定得比较少，例如只要设定为空气过剩率λ为1以上的稀的状态的喷射量即可。这样，当直喷发动机的运行状态位于低负荷区域内的、至少低于规定负荷的区域时，均质的稀薄混合气通过压缩点火进行燃烧。借助于此，实现排气排放性能的改善及燃料消耗量的改善两者。