[发明专利]火花点火直喷式发动机

说明书

技术领域

这里公开的技术涉及一种火花点火直喷式发动机。

背景技术

从提高火花点火式汽油发动机的理论热效率这一方面来看，提高其几何压缩比是一有效的办法。例如专利文献1中记载了将几何压缩比设定在14以上的高压缩比火花点火直喷式发动机。高压缩比的发动机，当其工作区域处于低速域且包括最大负荷的高负荷域时容易爆燃。专利文献1还记载了在低速高负荷域调节进气阀的闭阀时间以降低有效压缩比这样的技术。因为能够避免爆燃，所以能够使点火时刻尽量提前，发动机扭矩提高。

例如,像在专利文献2中所记载的那样，作为能够同时提高尾气排放量和热效率的技术,对稀薄混合气进行压缩点火的燃烧方式已为众人所知。提高进行压缩点火燃烧的发动机的几何压缩比，就要分别提高压缩上止点压力和压缩上止点温度，有利于实现压缩点火燃烧的稳定化。另一方面，在低负荷一侧工作区域，即使能够进行压缩点火燃烧，但随着发动机的负荷提高，压缩点火燃烧将变成压力上升(dP/dt)的激烈过早点火。因此，从NVH(Noise Vibration Harshness)带来的限制来看，是难以将进行压缩点火燃烧的区域朝着高负荷一侧扩大的。因此，像在专利文献2中所记载的那样，即使是进行压缩点火燃烧的发动机，一般在高负荷一侧的工作区域，也不进行压缩点火燃烧，而进行由火花塞驱动的火花点火燃烧。

专利文献3记载了如下技术内容。根据发动机的工作状态，在切换压缩点火燃烧和火花点火燃烧的发动机中，在从压缩点火燃烧朝着火花点火燃烧切换的切换过度期，通过将EGR气体引入气缸内，并且使空燃比大于比理论空燃比，来避免爆燃。

专利文献1：日本公开特许公报2007-292050号公报

专利文献2：日本公开特许公报2007-154859号公报

专利文献3：日本公开特许公报2009-91994号公报

发明内容

－发明要解决的技术问题－

高压缩比的火花点火式汽油发动机，在提高热效率这一点上是有利的，但是存在以下问题：当发动机的工作状态处于低速且中高负荷域时，容易导致过早点火、爆燃(例如尾气爆燃)等异常燃烧。

进行压缩点火燃烧的发动机受NVH的制约，要切换燃烧方式，以便在高负荷一侧的工作区域进行火花点火燃烧，但是也有以下要求：尽量在高负荷一侧进行尾气排放量性能、热效率皆优的压缩点火燃烧。

这里所公开的技术正是为解决所述问题而完成的。其目的在于：在几何压缩比设定在例如15以上较高的火花点火直喷式发动机中，既将在进行压缩点火燃烧的区域朝着高负荷一侧扩大，又避免进行火花点火燃烧的区域的异常燃烧。

－用于解决技术问题的技术方案－

过早点火是压缩行程中伴随着未燃混合气被压缩而产生的自我点火反应，爆燃是在混合气的燃烧过程中，由于既燃部分膨胀而导致混合气的未燃部分被压缩，该压缩引起的自我点火反应。现有的在进气行程中喷射燃料的发动机，从开始喷射燃料到燃烧结束为止的这段时间即未燃混合气的可反应时间较长。该较长的未燃混合气的可反应时间是导致过早点火及/或爆燃这样的异常燃烧的主要原因之一。本申请发明人发现了:如果在进行火花点火燃烧的区域内的高负荷域，在压缩上止点附近的时刻以较高的燃料压力向气缸内喷射燃料，则能够缩短未燃混合气的可反应时间，这在避免异常燃烧这一点上是很有效。

本申请发明人还发现：在压缩上止点附近的时刻以较高的燃料压力向气缸内喷射燃料这样的所述喷射方式，在进行压缩点火燃烧的区域内的高负荷区，在膨胀行程期间，能够稳定地进行压缩点火燃烧。而且，本申请发明人又发现：膨胀行程期间内的压缩点火燃烧对于避免气缸内急剧的压力上升是有效的。由此而完成了这里公开的技术。

具体而言，这里公开的火花点火直喷式发动机包括：发动机本体,其构成为具有几何压缩比设定在15以上的气缸、燃料喷射阀,其构成为向所述气缸内喷射燃料、燃料压力设定机构,其构成为设定由所述燃料喷射阀喷射的所述燃料的压力、火花塞,其面对所述气缸内部而设且对所述气缸内的混合气点火、排气回流系统,其构成为将排出气体引入所述气缸内、以及控制器,其构成为通过控制至少所述燃料喷射阀、所述燃料压力设定机构、所述火花塞以及所述排气回流系统来让所述发动机本体工作。