火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]這里所公開的技術(shù)涉及一種火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，特別是涉及下述火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，即:該火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置構(gòu)成為:包含在特定溫度以下的狀態(tài)下氣化率比汽油低的特殊燃料的燃料被供向該發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，從全球溫暖化等環(huán)境問題的角度出發(fā)，生物燃料正受到人們的關(guān)注，能夠利用將汽油與例如生物乙醇以任意的混合比混合而成的燃料行駛的FFV(Flexible FuelVehicle、靈活燃料汽車)正不斷得到實(shí)際應(yīng)用。FFV所用燃料中的乙醇濃度范圍因市場(chǎng)上流通的燃料中的汽油與乙醇的混合比不同而不同，該乙醇濃度范圍例如從E25(汽油75%、乙醇25%)到ElOO (乙醇100%)、或者從EO (汽油100%)到E85(汽油15%、乙醇85%)。需要說明的是，這里所說的ElOO中，還包含在乙醇的精餾過程中未充分除去水分而含有5%左右的水分的ElOO (乙醇95%、水5% )。
[0003]這種FFV所使用的燃料的特性因燃料中乙醇濃度的不同而不同。也就是說，汽油為多組分燃料，其沸點(diǎn)在27?225°C的范圍內(nèi)，因而例如像在圖2中示出汽油的蒸餾率相對(duì)于溫度產(chǎn)生的變化那樣，即使在溫度較低的狀態(tài)下，汽油的氣化率也比較高。相對(duì)于此，乙醇為單組分燃料，其標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)為78°C，因而當(dāng)溫度較低時(shí)其氣化率為O而存在比汽油的氣化率低的狀態(tài)，另一方面，當(dāng)溫度較高時(shí)其氣化率為100%而存在比汽油的氣化率高的狀態(tài)。由此，就FFV而言，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度狀態(tài)為規(guī)定溫度以下的低溫時(shí)，燃料中乙醇的濃度越高，且發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度狀態(tài)處于越低的狀態(tài)，則氣缸內(nèi)燃料的氣化性能就越會(huì)產(chǎn)生劣化。也就是說，當(dāng)將助燃的燃料與供到氣缸內(nèi)的燃料的重量比定義為氣化率時(shí)，乙醇的濃度越高，且發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度狀態(tài)處于越低的狀態(tài)，氣化率就會(huì)越低。并且會(huì)出現(xiàn)下述問題，即:例如在當(dāng)使用ElOO時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)處于冷機(jī)工作之際，混合氣的點(diǎn)火性以及/或者燃燒穩(wěn)定性會(huì)因氣化率降低而產(chǎn)生劣化。特別是，當(dāng)使用的是含有水分的ElOO時(shí)，這個(gè)問題會(huì)很顯著。
[0004]例如在專利文獻(xiàn)I中記載了一種FFV用發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，在該發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中從用來貯存將汽油與乙醇以任意混合比混合而成的燃料的主燃料罐中，抽取汽油濃度較高的燃料后，使該燃料移動(dòng)并貯存在不同于主燃料罐的副燃料罐中。由此，在專利文獻(xiàn)I所記載的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，就會(huì)總將氣化性能穩(wěn)定的燃料貯存在副燃料罐內(nèi)。因此，就專利文獻(xiàn)I所記載的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)而言，在當(dāng)使用了乙醇濃度較高的燃料時(shí)混合氣的點(diǎn)火性以及/或者燃燒穩(wěn)定性降低的工作條件下(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)冷機(jī)工作時(shí)等)，就以適當(dāng)比例將貯存在主燃料罐中的燃料與貯存在副燃料罐中的汽油濃度較高的燃料混合起來。這樣一來便將汽油濃度比貯存在主燃料罐中的燃料高的混合燃料噴向發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣口。如上所述，專利文獻(xiàn)I所記載的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)在氣化率降低的工作條件下，通過使用貯存在副燃料罐中的汽油濃度較高的燃料來提高燃料的氣化率，由此而確保在發(fā)動(dòng)機(jī)冷機(jī)工作時(shí)等混合氣的點(diǎn)火性以及/或者燃燒穩(wěn)定性。
[0005]在專利文獻(xiàn)2中記載了一種FFV用發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，該發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)不具有上述那樣的副燃料罐，而具有構(gòu)成為向氣缸內(nèi)直接噴射燃料的燃料噴射閥。在該專利文獻(xiàn)2所記載的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，鑒于乙醇的理論空燃比小于汽油的理論空燃比，當(dāng)使用乙醇濃度較高的燃料時(shí)，與使用汽油濃度較高的燃料時(shí)相比需要增加燃料噴射量的這一情況，當(dāng)像燃料中的乙醇濃度較高導(dǎo)致燃料噴射量增多且發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度狀態(tài)處于較低的狀態(tài)導(dǎo)致其燃料的氣化性能降低那樣的、發(fā)動(dòng)機(jī)低溫啟動(dòng)時(shí)，就要提高燃料壓力，并要在壓縮沖程中向氣缸內(nèi)噴射高燃?jí)旱娜剂?。借助較高的燃料壓力，使燃料實(shí)現(xiàn)微粒化來促進(jìn)氣化，并且將燃料噴射時(shí)刻推遲，從而在所噴射的燃料附著在氣缸的內(nèi)壁、活塞等上以前就開始燃燒。這樣一來，在專利文獻(xiàn)2所記載的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，通過改進(jìn)燃料的噴射方式來提高發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫啟動(dòng)性。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本公開專利公報(bào)特開2010 - 133288號(hào)公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本公開專利公報(bào)特開2010 - 37968號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]一發(fā)明所要解決的技術(shù)問題一
[0009]像專利文獻(xiàn)I中所記載的那樣需要副燃料罐的結(jié)構(gòu)由于燃料供給系統(tǒng)為兩個(gè)系統(tǒng)而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化且使成本增加，因而人們需要的是像專利文獻(xiàn)2中所記載的那樣去掉副燃料罐的結(jié)構(gòu)。另一方面，不論貯存在主燃料罐中的燃料的特性如何，都需要確保混合氣的點(diǎn)火性以及/或者燃燒穩(wěn)定性。
[0010]還像在專利文獻(xiàn)2中所記載的那樣，乙醇與汽油這兩者的理論空燃比的值不同，因而燃料中的乙醇濃度越高，與汽油相比就要使燃料噴射量越多。
[0011]如上所述，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度狀態(tài)處于較低的狀態(tài)且燃料中的乙醇濃度較高時(shí)，燃料的氣化率就會(huì)降低。因此，就安裝在FFV上的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)而言，在考慮到較低氣化率的情況下，為了能夠獲得所希望的氣化燃料量，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度狀態(tài)處于較低的狀態(tài)時(shí)以及/或者燃料中的乙醇濃度較高時(shí)，就要進(jìn)行預(yù)先增加向氣缸內(nèi)供給的燃料量的控制。
[0012]例如在當(dāng)使用E95時(shí)進(jìn)行冷機(jī)高負(fù)荷工作之際，下述三種因素結(jié)合起來，就會(huì)導(dǎo)致燃料噴射閥在每個(gè)循環(huán)所噴射的燃料量極度增大。上述三種因素指的是:由于燃料中的乙醇濃度較高，因而與汽油相比所需要的燃料量增加的因素；由于進(jìn)行高負(fù)荷工作，因而燃料量相應(yīng)地增加的因素；以及伴隨因處于冷機(jī)狀態(tài)且乙醇濃度較高使得氣化率降低，而需要進(jìn)行燃料量的增量補(bǔ)正的因素。其結(jié)果是，與在同一工作狀態(tài)下使用汽油時(shí)相比，噴射燃料量在例如兩倍以上。
[0013]另一方面，在像專利文獻(xiàn)2中所記載的那樣在壓縮沖程中向氣缸內(nèi)噴射燃料的結(jié)構(gòu)下，需要對(duì)抗氣缸內(nèi)的較高壓力來噴射燃料，而且為了使燃料實(shí)現(xiàn)微?；源龠M(jìn)燃料氣化，就必須將燃料壓力設(shè)定得比較高。燃料壓力例如借助由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的高壓栗而實(shí)現(xiàn)升壓，不過當(dāng)如上所述的那樣導(dǎo)致燃料噴射閥所噴射的燃料量極其增多的冷機(jī)高負(fù)荷工作持續(xù)時(shí)，便無法借助高壓栗使燃料壓力及時(shí)升壓，從而燃料壓力就會(huì)逐漸地下降。燃料壓力下降使燃料的微粒化劣化，從而導(dǎo)致燃料的氣化率降低。其結(jié)果是，無法獲得與供到氣缸內(nèi)的燃料量相應(yīng)的扭矩，致使耗油量增加。而且，未燃的燃料增加，使得廢氣排放性能也相應(yīng)地劣化。
[0014]這里所公開的技術(shù)是鑒于上述問題而完成的，其目的在于:當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度狀態(tài)為規(guī)定溫度以下的冷機(jī)時(shí)且發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷狀態(tài)為規(guī)定負(fù)荷以上的高負(fù)荷時(shí)防止燃料的微?；踊?，從而防止耗油量增加。
[0015]—用以解決技術(shù)問題的技術(shù)方案一
[0016]只要采用下述結(jié)構(gòu)就能夠解決上述問題，該結(jié)構(gòu)為例如增大高壓栗的容量，從而即使燃料量較多的狀態(tài)持續(xù)下去，也能維持較高的燃料壓力。不過，采用大型高壓栗就會(huì)招致下述新的問題，即:成本增加、狹小的發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)的布局性劣化、以及耗油量隨驅(qū)動(dòng)大容量的高壓栗而增加。
[0017]因此，本申請(qǐng)發(fā)明人就采取了下述解決方法，即:當(dāng)供到氣缸內(nèi)的燃料的氣化率越低時(shí)，換言之當(dāng)供向氣缸內(nèi)的燃料量越多時(shí)，就將發(fā)動(dòng)機(jī)主體的充氣效率的上限值設(shè)定得越低。限制最大充氣效率便可限制供向氣缸內(nèi)的燃料量的最大量，因此即使是較小容量的高壓栗，也能夠維持較高的燃料壓力。
[0018]具體而言，這里所公開的技術(shù)涉及一種火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置。該火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置包括發(fā)動(dòng)機(jī)主體、燃料供給機(jī)構(gòu)以及控制器，所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體構(gòu)成為包含在特定溫度以下的狀態(tài)下氣化率比汽油低的特殊燃料的燃料被供向該發(fā)動(dòng)機(jī)主體，所述燃料供給機(jī)構(gòu)構(gòu)成為將已升壓到規(guī)定壓力的所述燃料供向設(shè)置在所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體中的氣缸內(nèi)，所述控制器構(gòu)成為通過至少控制所述燃料供給機(jī)構(gòu)而讓所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體工作。
[0019]并且，所述控制器構(gòu)成為:在當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的溫度狀態(tài)為規(guī)定溫度以下的冷機(jī)時(shí)且所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的負(fù)荷狀態(tài)為規(guī)定負(fù)荷以上的高負(fù)荷時(shí)，所述氣缸處于進(jìn)氣沖程和壓縮沖程之際，通過所述燃料供給機(jī)構(gòu)將所述燃料供向所述氣缸內(nèi)，并且當(dāng)已供到所述氣缸內(nèi)的所述燃料的所述氣化率越低時(shí)，將所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體的充氣效率的上限值設(shè)定得越低。
[0020]在此，“在特定溫度以下的狀態(tài)下氣化率比汽油低的特殊燃料”指的是例如單組分燃料，具體而言能夠列舉出乙醇或者甲醇等醇。作為醇的具體示例可以列舉出以甘蔗、玉米為原料的生物乙醇等生物醇。
[0021]“包含特殊燃料的燃料”包括將特殊燃料與汽油混合而成的燃料、以及僅由特殊燃料構(gòu)成的燃料。對(duì)于汽油與特殊燃料之間的混合比并沒有特別限定，能夠采用任意的混合比。就供給發(fā)動(dòng)機(jī)主體的燃料而言，汽油與特殊燃料之間的混合比可以是恒定的，也可以是隨時(shí)變化的。當(dāng)特殊燃料為乙醇時(shí)，“包含特殊燃料的燃料”中包括在下述范圍內(nèi)任意乙醇濃度的燃料，具體而言，該范圍從向汽油中混合25 %的乙醇而成的E25到乙醇為100 %的ElOO為止。上述構(gòu)成并不排除向發(fā)動(dòng)機(jī)主體供給不包含特殊燃料的燃料的這一情況。例如當(dāng)特殊燃料為乙醇時(shí)，供向發(fā)動(dòng)機(jī)主體的燃料中包括在下述范圍內(nèi)任意乙醇濃度的燃料，該范圍從汽油(即，不包含乙醇的E0)到向汽油中混合85%的乙醇而成的E85為止。進(jìn)而，“包含特殊燃料的燃料”中也可以含有水。因此，含有5%左右的水分的ElOO也包含在這里所說的“包含特殊燃料的燃料”中。需要說明的是，能夠利用各種方法檢測(cè)或推測(cè)燃料中的醇濃度。
[0022]能夠?qū)ⅰ皻饣省倍x成助燃的燃料與供到氣缸內(nèi)的燃料的重量比。上述氣化率能夠根據(jù)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通路中的O2傳感器的檢測(cè)值計(jì)算出來。在發(fā)動(dòng)機(jī)主體的溫度在規(guī)定溫度以下的條件下，燃料中的特殊燃料的濃度越高，且發(fā)動(dòng)機(jī)主體的溫度狀態(tài)處于越低的狀態(tài)，氣化率就可能越低。
[0023]“燃料供給機(jī)構(gòu)”可以構(gòu)成為:至少包括貯存包含特殊燃料的燃料的燃料罐、使燃料壓力升壓的高壓栗以及對(duì)已升壓的燃料