JP2000303889A - 直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents
直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射制御装置Info
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧縮行程での燃料噴射に際し、噴霧角を変化
させることなく、混合気分布を制御して、中実状の噴霧
を生成することで、点火プラグ近傍での適正混合気の存
在時間を拡大し、機関燃焼安定性能を改善する。 【解決手段】 要求燃料噴射量を、燃料噴射弁の特性か
ら決定される概略最短閉弁期間の噴射間隔τ２をあけた
複数回の噴射により分割して噴射すると共に、初回の噴
射（噴射期間τ０）に対し、２回目以降の噴射を、噴霧
角が小、噴霧速度が大となるように、概略最短開弁期間
の短い噴射期間τ１にて行わせる。
させることなく、混合気分布を制御して、中実状の噴霧
を生成することで、点火プラグ近傍での適正混合気の存
在時間を拡大し、機関燃焼安定性能を改善する。 【解決手段】 要求燃料噴射量を、燃料噴射弁の特性か
ら決定される概略最短閉弁期間の噴射間隔τ２をあけた
複数回の噴射により分割して噴射すると共に、初回の噴
射（噴射期間τ０）に対し、２回目以降の噴射を、噴霧
角が小、噴霧速度が大となるように、概略最短開弁期間
の短い噴射期間τ１にて行わせる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用ガ
ソリン機関のような４サイクル型の直噴火花点火式内燃
機関において、成層燃焼のための圧縮行程中の燃料噴射
において、複数回の分割噴射により、所望の噴霧形態を
得る燃料噴射制御装置に関する。
ソリン機関のような４サイクル型の直噴火花点火式内燃
機関において、成層燃焼のための圧縮行程中の燃料噴射
において、複数回の分割噴射により、所望の噴霧形態を
得る燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の直噴式火花点火機関の燃料噴射制
御装置としては、（１）特開平１０−２８１０３９号公
報、（２）特開平１０−３１８０９６号公報に記載のよ
うに、スワール式燃料噴射弁において、スワーラの構成
により、単一の噴射中の初期に噴霧角（噴霧広がり角）
の狭い噴霧速度（噴霧軸方向速度）の大きないわゆる初
期噴霧を噴射し、その後噴霧角の広い噴霧速度の小さな
中空（ホローコーン）状の主噴霧を噴射することで、複
合噴霧を生成する技術がある。
御装置としては、（１）特開平１０−２８１０３９号公
報、（２）特開平１０−３１８０９６号公報に記載のよ
うに、スワール式燃料噴射弁において、スワーラの構成
により、単一の噴射中の初期に噴霧角（噴霧広がり角）
の狭い噴霧速度（噴霧軸方向速度）の大きないわゆる初
期噴霧を噴射し、その後噴霧角の広い噴霧速度の小さな
中空（ホローコーン）状の主噴霧を噴射することで、複
合噴霧を生成する技術がある。
【０００３】また、（３）特開平９−１３３０６１号公
報に記載のように、スワール式燃料噴射弁において、ス
ワーラ下流側に燃料バイパス通路を設けて、機関運転条
件に応じてスワーラを通過する燃料流量を可変とし、全
負荷時には噴射率が大きく噴霧角が小さい噴霧を得、部
分負荷時には噴射率が小さく噴霧角が大きい噴霧を得
る、すなわち機関負荷に応じて噴射特性および噴霧特性
を同時に変化させる技術がある。
報に記載のように、スワール式燃料噴射弁において、ス
ワーラ下流側に燃料バイパス通路を設けて、機関運転条
件に応じてスワーラを通過する燃料流量を可変とし、全
負荷時には噴射率が大きく噴霧角が小さい噴霧を得、部
分負荷時には噴射率が小さく噴霧角が大きい噴霧を得
る、すなわち機関負荷に応じて噴射特性および噴霧特性
を同時に変化させる技術がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の直噴式火花点火
機関の燃料噴射制御装置は以上のように構成されている
ので、上記（１），（２）の公報の方式によれば、図３
に示すような初期噴霧と中空状の主噴霧とにより、それ
ぞれ噴霧先端部および噴霧外周部に噴霧液滴密度の高い
すなわち濃度の高い混合気が形成されるが、噴霧中心部
の混合気濃度は低くなる（リーン領域）。
機関の燃料噴射制御装置は以上のように構成されている
ので、上記（１），（２）の公報の方式によれば、図３
に示すような初期噴霧と中空状の主噴霧とにより、それ
ぞれ噴霧先端部および噴霧外周部に噴霧液滴密度の高い
すなわち濃度の高い混合気が形成されるが、噴霧中心部
の混合気濃度は低くなる（リーン領域）。
【０００５】従って、混合気をタンブル（縦渦）流動に
より点火プラグ近傍に輸送する形式の直噴火花点火式内
燃機関に、この燃料噴射制御装置を適用した場合、図６
に示すように、点火プラグ近傍の空燃比が適正範囲にあ
る期間、すなわち点火可能期間は、噴霧先端部および外
周部による混合気が点火プラグ近傍に存在する期間に対
応し、その後に噴霧中心部の希薄な混合気が点火プラグ
近傍に到達する時期には点火が困難となるため、結果と
して点火可能期間の長さが機関性能上不充分となる場合
があった。
より点火プラグ近傍に輸送する形式の直噴火花点火式内
燃機関に、この燃料噴射制御装置を適用した場合、図６
に示すように、点火プラグ近傍の空燃比が適正範囲にあ
る期間、すなわち点火可能期間は、噴霧先端部および外
周部による混合気が点火プラグ近傍に存在する期間に対
応し、その後に噴霧中心部の希薄な混合気が点火プラグ
近傍に到達する時期には点火が困難となるため、結果と
して点火可能期間の長さが機関性能上不充分となる場合
があった。
【０００６】上記形式の課題を解決するには、中実（ソ
リッドコーン）状の噴霧を生成する必要がある。上記
（３）の公報の方式によれば、噴射率と噴霧角とが関連
して変化するため、中実状の噴霧を生成可能であるが、
その場合には噴霧角が小さくなってしまう欠点があっ
た。
リッドコーン）状の噴霧を生成する必要がある。上記
（３）の公報の方式によれば、噴射率と噴霧角とが関連
して変化するため、中実状の噴霧を生成可能であるが、
その場合には噴霧角が小さくなってしまう欠点があっ
た。
【０００７】つまり、前述の直噴火花点火式内燃機関に
この中実状の噴霧を適用すると、噴霧角が小さいため、
点火プラグから噴霧までの距離が大きくなり、ガス流動
による混合気の点火プラグ方向への輸送がなされ難い機
関低回転時に、安定した燃焼が得られなくなる恐れがあ
った。
この中実状の噴霧を適用すると、噴霧角が小さいため、
点火プラグから噴霧までの距離が大きくなり、ガス流動
による混合気の点火プラグ方向への輸送がなされ難い機
関低回転時に、安定した燃焼が得られなくなる恐れがあ
った。
【０００８】本発明は、このような実状に鑑み、噴霧角
を変化させることなく、混合気分布を制御して、中実状
の噴霧を生成することで、点火プラグ近傍での適正濃度
混合気の存在時間を拡大し、機関燃焼安定性能を改善す
る直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射制御装置を提供す
ることを目的とする。
を変化させることなく、混合気分布を制御して、中実状
の噴霧を生成することで、点火プラグ近傍での適正濃度
混合気の存在時間を拡大し、機関燃焼安定性能を改善す
る直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射制御装置を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明では、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁
を備え、少なくとも圧縮行程中に燃料噴射を行う運転条
件を持つ直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射制御装置に
おいて、圧縮行程中に燃料噴射を行う場合の要求燃料噴
射量を、前記燃料噴射弁の特性から決定される最短閉弁
期間以上の噴射間隔をあけた複数回の噴射により分割し
て噴射すると共に、初回の噴射に対し、２回目以降の噴
射を、噴射特性が異なる噴射期間にて行わせる分割噴射
制御手段を設けたことを特徴とする。
る発明では、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁
を備え、少なくとも圧縮行程中に燃料噴射を行う運転条
件を持つ直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射制御装置に
おいて、圧縮行程中に燃料噴射を行う場合の要求燃料噴
射量を、前記燃料噴射弁の特性から決定される最短閉弁
期間以上の噴射間隔をあけた複数回の噴射により分割し
て噴射すると共に、初回の噴射に対し、２回目以降の噴
射を、噴射特性が異なる噴射期間にて行わせる分割噴射
制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１０】請求項２に係る発明では、前記分割噴射制
御手段は、２回目以降の噴射を、初回の噴射に対し、噴
霧角が小、噴霧速度が大となるように、短い噴射期間と
することを特徴とする。
御手段は、２回目以降の噴射を、初回の噴射に対し、噴
霧角が小、噴霧速度が大となるように、短い噴射期間と
することを特徴とする。
【００１１】請求項３に係る発明では、前記分割噴射制
御手段は、分割噴射回数を機関回転速度に応じて変化さ
せる分割噴射回数可変手段を備えることを特徴とする。
請求項４に係る発明では、前記分割噴射制御手段は、２
回目以降の噴射による噴霧が初回の噴射による噴霧とほ
ぼ同一時期に点火プラグ近傍に到達するように、噴射間
隔を制御する噴射間隔制御手段を備えることを特徴とす
る。
御手段は、分割噴射回数を機関回転速度に応じて変化さ
せる分割噴射回数可変手段を備えることを特徴とする。
請求項４に係る発明では、前記分割噴射制御手段は、２
回目以降の噴射による噴霧が初回の噴射による噴霧とほ
ぼ同一時期に点火プラグ近傍に到達するように、噴射間
隔を制御する噴射間隔制御手段を備えることを特徴とす
る。
【００１２】請求項５に係る発明では、前記分割噴射制
御手段による２回目以降の噴射による噴霧が点火プラグ
近傍に到達する時期に点火プラグによる点火を行わせる
点火時期制御手段を設けたことを特徴とする。
御手段による２回目以降の噴射による噴霧が点火プラグ
近傍に到達する時期に点火プラグによる点火を行わせる
点火時期制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】請求項６に係る発明では、機関温度検出手
段を備え、機関冷間時に、前記分割噴射制御手段による
分割噴射を禁止する分割噴射禁止手段を設けたことを特
徴とする。
段を備え、機関冷間時に、前記分割噴射制御手段による
分割噴射を禁止する分割噴射禁止手段を設けたことを特
徴とする。
【００１４】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、圧縮行程
中に燃料噴射を行う場合の要求燃料噴射量を、燃料噴射
弁の特性から決定される概略最短閉弁期間を挟んだ複数
回の噴射により分割して噴射すると共に、初回の噴射に
対し、２回目以降の噴射を、噴射特性が異なる噴射期間
にて行わせることで、噴霧角を変化させることなく、中
実状の噴霧を生成可能である。そして、混合気をタンブ
ル流動により点火プラグ近傍に輸送する形式の直噴火花
点火式内燃機関にこの燃料噴射制御装置を備えること
で、中実状の噴霧により点火プラグ近傍での適正濃度混
合気の存在時間を拡大し、機関燃焼安定性能を改善する
ことができる。
中に燃料噴射を行う場合の要求燃料噴射量を、燃料噴射
弁の特性から決定される概略最短閉弁期間を挟んだ複数
回の噴射により分割して噴射すると共に、初回の噴射に
対し、２回目以降の噴射を、噴射特性が異なる噴射期間
にて行わせることで、噴霧角を変化させることなく、中
実状の噴霧を生成可能である。そして、混合気をタンブ
ル流動により点火プラグ近傍に輸送する形式の直噴火花
点火式内燃機関にこの燃料噴射制御装置を備えること
で、中実状の噴霧により点火プラグ近傍での適正濃度混
合気の存在時間を拡大し、機関燃焼安定性能を改善する
ことができる。
【００１５】請求項２に係る発明によれば、２回目以降
の噴射を、初回の噴射に対し、噴霧角が小、噴霧速度が
大となるように、短い噴射期間とすることで、すなわ
ち、いわゆる初期噴霧を後半に噴射することで、噴霧角
を変化させることなく、中実状の噴霧を確実に生成可能
となる。
の噴射を、初回の噴射に対し、噴霧角が小、噴霧速度が
大となるように、短い噴射期間とすることで、すなわ
ち、いわゆる初期噴霧を後半に噴射することで、噴霧角
を変化させることなく、中実状の噴霧を確実に生成可能
となる。
【００１６】請求項３に係る発明によれば、分割噴射回
数を機関回転速度に応じて変化させ、特に、タンブル流
動強度が低下し、点火プラグ方向への混合気輸送がなさ
れ難く、燃焼安定性が低下する場合がある機関低回転時
には、多数回分割にして、噴霧の中実度合いを高めるこ
とで、燃焼安定性能を更に向上することができる。
数を機関回転速度に応じて変化させ、特に、タンブル流
動強度が低下し、点火プラグ方向への混合気輸送がなさ
れ難く、燃焼安定性が低下する場合がある機関低回転時
には、多数回分割にして、噴霧の中実度合いを高めるこ
とで、燃焼安定性能を更に向上することができる。
【００１７】請求項４に係る発明によれば、２回目以降
の噴射による噴霧が初回の噴射による噴霧とほぼ同一時
期に点火プラグ近傍に到達するように、噴射間隔を制御
することで、機関負荷により燃圧を変化させる場合にお
いても、燃焼安定性能を向上し得る。
の噴射による噴霧が初回の噴射による噴霧とほぼ同一時
期に点火プラグ近傍に到達するように、噴射間隔を制御
することで、機関負荷により燃圧を変化させる場合にお
いても、燃焼安定性能を向上し得る。
【００１８】請求項５に係る発明によれば、２回目以降
の噴射による噴霧が点火プラグ近傍に到達する時期に点
火プラグによる点火を行わせることで、点火時期を最適
化して、燃焼安定性能を更に向上し得る。
の噴射による噴霧が点火プラグ近傍に到達する時期に点
火プラグによる点火を行わせることで、点火時期を最適
化して、燃焼安定性能を更に向上し得る。
【００１９】請求項６に係る発明によれば、機関壁面温
度が高く、燃料の壁面付着が生じた場合にも燃焼性能へ
の悪影響が少ない機関温間時にのみ分割噴射を行い、機
関冷間時に分割噴射を禁止することで、壁面付着による
燃焼の悪化を防止できる。
度が高く、燃料の壁面付着が生じた場合にも燃焼性能へ
の悪影響が少ない機関温間時にのみ分割噴射を行い、機
関冷間時に分割噴射を禁止することで、壁面付着による
燃焼の悪化を防止できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下に本発明を直噴火花点火式内
燃機関である４サイクル型の自動車用ガソリン機関に適
用した実施の形態を図面に基づいて説明する。
燃機関である４サイクル型の自動車用ガソリン機関に適
用した実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】図１は本発明による直噴火花点火式内燃機
関の側面断面図であり、圧縮行程における燃料噴射中の
状態を示している。図１において、１はシリンダヘッ
ド、２はシリンダ、３はピストン、４は燃焼室、５は吸
気ポート、６は排気ポートである。尚、吸気ポート５お
よび排気ポート６は２本ずつ設けられる。
関の側面断面図であり、圧縮行程における燃料噴射中の
状態を示している。図１において、１はシリンダヘッ
ド、２はシリンダ、３はピストン、４は燃焼室、５は吸
気ポート、６は排気ポートである。尚、吸気ポート５お
よび排気ポート６は２本ずつ設けられる。
【００２２】シリンダヘッド１には、燃焼室４の上側の
略中心部に位置させて、点火プラグ７が取付けられると
共に、２本の吸気ポート５，５間で下側寄りに位置させ
て、燃焼室４内に直接、点火プラグ７下方を指向して斜
め下向きに、燃料を噴射するように、スワール式燃料噴
射弁８が取付けられている。
略中心部に位置させて、点火プラグ７が取付けられると
共に、２本の吸気ポート５，５間で下側寄りに位置させ
て、燃焼室４内に直接、点火プラグ７下方を指向して斜
め下向きに、燃料を噴射するように、スワール式燃料噴
射弁８が取付けられている。
【００２３】ここにおいて、燃焼室４内には吸気ポート
５の形状の作用により吸気行程中に吸入空気のタンブル
（縦渦）流動が形成される。成層燃焼を行わせる場合、
燃料噴射弁８は圧縮行程中に燃料噴霧を燃焼室４内（点
火プラグ７下方）に噴射する。この時、燃料噴霧はタン
ブル流動により点火プラグ７方向に輸送され、点火プラ
グ７周囲に可燃混合気を層状に形成する。
５の形状の作用により吸気行程中に吸入空気のタンブル
（縦渦）流動が形成される。成層燃焼を行わせる場合、
燃料噴射弁８は圧縮行程中に燃料噴霧を燃焼室４内（点
火プラグ７下方）に噴射する。この時、燃料噴霧はタン
ブル流動により点火プラグ７方向に輸送され、点火プラ
グ７周囲に可燃混合気を層状に形成する。
【００２４】次に本発明による混合気形成について更に
詳しく説明する。一般に、間欠的にスワール式燃料噴射
弁から噴射される噴霧は、図２に示すように、噴射開始
初期の噴霧角が小さく噴霧速度の高いいわゆる初期噴霧
と、それに引き続く噴霧角が大きく噴霧速度の低い主噴
霧と、により形成される。その結果、図３に示すよう
に、噴霧の先端部および外周部に燃料が偏在し、中心部
の混合気濃度が低い中空状の噴霧が形成される。
詳しく説明する。一般に、間欠的にスワール式燃料噴射
弁から噴射される噴霧は、図２に示すように、噴射開始
初期の噴霧角が小さく噴霧速度の高いいわゆる初期噴霧
と、それに引き続く噴霧角が大きく噴霧速度の低い主噴
霧と、により形成される。その結果、図３に示すよう
に、噴霧の先端部および外周部に燃料が偏在し、中心部
の混合気濃度が低い中空状の噴霧が形成される。
【００２５】本発明では、図４のタイムチャートに示す
ように、圧縮行程中に燃料噴射を行う場合の要求燃料噴
射量を、燃料噴射弁の特性により決定される概略最短閉
弁期間τ２を挟んだ複数回の噴射により分割して噴射す
ると共に、初回の噴射に対し、２回目以降の噴射を、短
い噴射期間として、燃料噴射弁の特性により決定される
概略最短開弁期間τ１で行う。こうして、２回目以降の
噴射を、初回の噴射に対し、噴霧角が小、噴霧角度が大
となるようにする。
ように、圧縮行程中に燃料噴射を行う場合の要求燃料噴
射量を、燃料噴射弁の特性により決定される概略最短閉
弁期間τ２を挟んだ複数回の噴射により分割して噴射す
ると共に、初回の噴射に対し、２回目以降の噴射を、短
い噴射期間として、燃料噴射弁の特性により決定される
概略最短開弁期間τ１で行う。こうして、２回目以降の
噴射を、初回の噴射に対し、噴霧角が小、噴霧角度が大
となるようにする。
【００２６】従って、初回の噴射は、噴射開始初期を除
き、噴霧角が大、噴霧速度が小となり、２回目以降の噴
射は、噴霧角が小、噴霧速度が大となるので、２回目以
降に噴射された噴霧角が小さく噴霧速度の高いいわゆる
初期噴霧（後噴射初期噴霧）は、初回に噴射された噴霧
角が大きく噴霧速度の低い主噴霧中を進行し、全体の噴
霧角は主噴霧とほぼ同一のまま、図５に模式的に示すよ
うな概略中実状の噴霧を形成する。
き、噴霧角が大、噴霧速度が小となり、２回目以降の噴
射は、噴霧角が小、噴霧速度が大となるので、２回目以
降に噴射された噴霧角が小さく噴霧速度の高いいわゆる
初期噴霧（後噴射初期噴霧）は、初回に噴射された噴霧
角が大きく噴霧速度の低い主噴霧中を進行し、全体の噴
霧角は主噴霧とほぼ同一のまま、図５に模式的に示すよ
うな概略中実状の噴霧を形成する。
【００２７】そして、タンブル流動により中実状の噴霧
が連続的に点火プラグ方向に輸送されるため、図６に示
すように、点火プラグ近傍の空燃比が適正範囲にある期
間、すなわち点火可能期間は、噴霧先端部および外周部
による混合気が点火プラグ近傍に存在する期間、およ
び、その後の噴霧中心部による混合気が点火プラグ近傍
に到達する期間を加えたものとなり、中空状の噴霧を用
いた場合より長い期間となる。つまり、機関燃焼安定性
能を改善することができる。
が連続的に点火プラグ方向に輸送されるため、図６に示
すように、点火プラグ近傍の空燃比が適正範囲にある期
間、すなわち点火可能期間は、噴霧先端部および外周部
による混合気が点火プラグ近傍に存在する期間、およ
び、その後の噴霧中心部による混合気が点火プラグ近傍
に到達する期間を加えたものとなり、中空状の噴霧を用
いた場合より長い期間となる。つまり、機関燃焼安定性
能を改善することができる。
【００２８】次に本発明による混合気形成のための制御
について説明する。図７は燃料噴射弁等の制御回路図で
ある。燃料噴射弁８の他、この燃料噴射弁８へ高圧燃料
を供給するための燃料ポンプ９、および、点火プラグ７
の作動は、エンジン制御用コントロールユニット（ＥＣ
Ｕ）１０により制御され、この制御のため、ＥＣＵ１０
には、周知のクランク角センサ１１、気筒判別センサ１
２、スロットルセンサ１３、空気量センサ１４、燃圧セ
ンサ１５、空燃比センサ１６、水温センサ１７等から信
号が入力されている。
について説明する。図７は燃料噴射弁等の制御回路図で
ある。燃料噴射弁８の他、この燃料噴射弁８へ高圧燃料
を供給するための燃料ポンプ９、および、点火プラグ７
の作動は、エンジン制御用コントロールユニット（ＥＣ
Ｕ）１０により制御され、この制御のため、ＥＣＵ１０
には、周知のクランク角センサ１１、気筒判別センサ１
２、スロットルセンサ１３、空気量センサ１４、燃圧セ
ンサ１５、空燃比センサ１６、水温センサ１７等から信
号が入力されている。
【００２９】ＥＣＵ１０は、これら各種センサからの信
号に基づき、機関回転速度と負荷に応じた要求燃料噴射
量を計算し、燃料ポンプ９により要求燃圧を発生させ、
噴射パルス信号により燃料噴射弁８を駆動して、燃料噴
射を行わせ、また、点火信号により図示しない点火コイ
ルを駆動し、点火プラグ７を放電させて点火を行うこと
で、機関を制御する。
号に基づき、機関回転速度と負荷に応じた要求燃料噴射
量を計算し、燃料ポンプ９により要求燃圧を発生させ、
噴射パルス信号により燃料噴射弁８を駆動して、燃料噴
射を行わせ、また、点火信号により図示しない点火コイ
ルを駆動し、点火プラグ７を放電させて点火を行うこと
で、機関を制御する。
【００３０】図８は圧縮行程中に燃料噴射を行う成層燃
焼運転条件での制御（主に燃料噴射制御）のフローチャ
ートである。本フローが分割噴射制御手段に相当する。 ステップ１（図にはＳ１と記す。以下同様）では、上記
各種センサからの信号に基づいて、機関回転速度等の運
転状態を検出する。
焼運転条件での制御（主に燃料噴射制御）のフローチャ
ートである。本フローが分割噴射制御手段に相当する。 ステップ１（図にはＳ１と記す。以下同様）では、上記
各種センサからの信号に基づいて、機関回転速度等の運
転状態を検出する。
【００３１】ステップ２では、検出された運転状態に基
づいて、計算式やマップを用いて、燃料噴射量を計算す
る。ステップ３では、この燃料噴射量と燃圧センサによ
り検出される燃圧とから、噴射パルス幅（全噴射期間）
τを計算する。
づいて、計算式やマップを用いて、燃料噴射量を計算す
る。ステップ３では、この燃料噴射量と燃圧センサによ
り検出される燃圧とから、噴射パルス幅（全噴射期間）
τを計算する。
【００３２】ステップ４では、分割噴射（複数回噴射）
を行うか、１回噴射を行うかを決定し、分割噴射モード
の時はステップ５へ、１回噴射モードの時はステップ８
へ進む。
を行うか、１回噴射を行うかを決定し、分割噴射モード
の時はステップ５へ、１回噴射モードの時はステップ８
へ進む。
【００３３】ここで特に、水温センサ等の機関温度検出
手段により機関の温度状態を検出し、機関壁面温度が高
く、燃料の壁面付着が生じた場合にも燃焼性能への悪影
響が少ない機関温間時にのみ分割噴射を行い、機関冷間
時には分割噴射を行わないよう制御する。従って、この
部分が分割噴射禁止手段に相当する。
手段により機関の温度状態を検出し、機関壁面温度が高
く、燃料の壁面付着が生じた場合にも燃焼性能への悪影
響が少ない機関温間時にのみ分割噴射を行い、機関冷間
時には分割噴射を行わないよう制御する。従って、この
部分が分割噴射禁止手段に相当する。
【００３４】ステップ５では、図９に示すようなテーブ
ルを参照し、機関回転速度から後噴射回数Ｎ（２回目以
降の噴射回数で、分割噴射回数−１）を決定する。この
部分が分割噴射回数可変手段に相当する。
ルを参照し、機関回転速度から後噴射回数Ｎ（２回目以
降の噴射回数で、分割噴射回数−１）を決定する。この
部分が分割噴射回数可変手段に相当する。
【００３５】ここで、機関回転速度が低いほど、後噴射
回数Ｎを多くする。すなわち、タンブル流動強度が低下
し、点火プラグ方向への混合気輸送がなされ難く、燃焼
安定性が低下する場合がある機関低回転時には、多数回
分割にし、機関回転速度増加に従い分割回数を減ずるよ
う、図９のテーブルを構成する。このようにして、機関
低回転時に多数回分割噴射により噴霧の中実度合いを高
めることで、燃焼安定性能を更に向上することができ
る。
回数Ｎを多くする。すなわち、タンブル流動強度が低下
し、点火プラグ方向への混合気輸送がなされ難く、燃焼
安定性が低下する場合がある機関低回転時には、多数回
分割にし、機関回転速度増加に従い分割回数を減ずるよ
う、図９のテーブルを構成する。このようにして、機関
低回転時に多数回分割噴射により噴霧の中実度合いを高
めることで、燃焼安定性能を更に向上することができ
る。
【００３６】ステップ６では、全噴射期間τ、後噴射回
数Ｎ、および後噴射（２回目以降の噴射）の噴射パルス
幅τ１から、初回噴射の噴射パルス幅（主噴射期間）τ
０を、τ０＝τ−Ｎ×τ１の関係式より、算出する。
数Ｎ、および後噴射（２回目以降の噴射）の噴射パルス
幅τ１から、初回噴射の噴射パルス幅（主噴射期間）τ
０を、τ０＝τ−Ｎ×τ１の関係式より、算出する。
【００３７】尚、後噴射の噴射パルス幅τ１は、燃料噴
射弁の特性により決定される概略最短開弁期間で、図２
中に示すような初期噴霧が噴射される期間と略同一に設
定される。
射弁の特性により決定される概略最短開弁期間で、図２
中に示すような初期噴霧が噴射される期間と略同一に設
定される。
【００３８】ステップ７では、噴射間隔τ２を決定す
る。ここで、噴射間隔τ２は燃料噴射弁の特性により決
定される概略最短閉弁期間とするが、以下のように制御
するとよい。
る。ここで、噴射間隔τ２は燃料噴射弁の特性により決
定される概略最短閉弁期間とするが、以下のように制御
するとよい。
【００３９】一般に燃焼室内に噴射された燃料は時間と
共に分散し、成層化された混合気塊の周囲に過薄混合気
が生成され、未燃炭化水素排出の原因となる。そのた
め、図１０に示すように、機関負荷により噴射期間が増
大する高負荷ほど燃圧を高く設定し、噴射率を高めるこ
とで、過度の噴射期間増大を抑制する。
共に分散し、成層化された混合気塊の周囲に過薄混合気
が生成され、未燃炭化水素排出の原因となる。そのた
め、図１０に示すように、機関負荷により噴射期間が増
大する高負荷ほど燃圧を高く設定し、噴射率を高めるこ
とで、過度の噴射期間増大を抑制する。
【００４０】このように機関負荷により燃圧を変化させ
る場合において、噴射間隔τ２を制御することで、噴射
後半に噴射された速度の大きな初期噴霧と主噴霧とがほ
ぼ同一時期に点火プラグ下方に到達するよう処理を行
う。具体的には、図１１に示すように燃圧上昇に応じて
噴射間隔τ２を増加させるテーブルデータにより処理す
る。この部分が噴射間隔制御手段に相当する。
る場合において、噴射間隔τ２を制御することで、噴射
後半に噴射された速度の大きな初期噴霧と主噴霧とがほ
ぼ同一時期に点火プラグ下方に到達するよう処理を行
う。具体的には、図１１に示すように燃圧上昇に応じて
噴射間隔τ２を増加させるテーブルデータにより処理す
る。この部分が噴射間隔制御手段に相当する。
【００４１】引き続き、ステップ８では、機関回転速度
と負荷とにより燃料噴射時期を決定するマップデータに
より、燃料噴射開始時期を計算する。ステップ９では、
点火時期を計算する。ここでの点火時期の計算に際して
は、噴射後半に噴射され噴霧速度の大きい初期噴霧が点
火プラグ近傍に到達する時期に点火を行うよう、マップ
データを用いて点火時期を計算する。この部分が点火時
期制御手段に相当する。
と負荷とにより燃料噴射時期を決定するマップデータに
より、燃料噴射開始時期を計算する。ステップ９では、
点火時期を計算する。ここでの点火時期の計算に際して
は、噴射後半に噴射され噴霧速度の大きい初期噴霧が点
火プラグ近傍に到達する時期に点火を行うよう、マップ
データを用いて点火時期を計算する。この部分が点火時
期制御手段に相当する。
【００４２】以上のように、燃料噴射弁の特性により決
定される概略最短閉弁期間を挟んだ複数回の噴射により
分割して噴射すると共に、２回目以降の噴射を燃料噴射
弁の特性により決定される概略最短開弁期間で行い、い
わゆる初期噴霧を後半に噴射することで、噴霧角を変化
させることなく、中実状の噴霧を生成可能となり、混合
気をタンブル流動により点火プラグ近傍に輸送する形式
の直噴火花点火式内燃機関において、中実状の噴霧によ
り点火プラグ近傍での適正濃度混合気の存在時間を拡大
し、機関燃焼安定性能を改善することができる。
定される概略最短閉弁期間を挟んだ複数回の噴射により
分割して噴射すると共に、２回目以降の噴射を燃料噴射
弁の特性により決定される概略最短開弁期間で行い、い
わゆる初期噴霧を後半に噴射することで、噴霧角を変化
させることなく、中実状の噴霧を生成可能となり、混合
気をタンブル流動により点火プラグ近傍に輸送する形式
の直噴火花点火式内燃機関において、中実状の噴霧によ
り点火プラグ近傍での適正濃度混合気の存在時間を拡大
し、機関燃焼安定性能を改善することができる。
【００４３】尚、本実施形態では、スワール式燃料噴射
弁を用いた構成について説明したが、噴射初期とそれ以
降とで噴霧特性が同様な変化を示す他の形式の燃料噴射
弁を用いるよう構成してもよい。
弁を用いた構成について説明したが、噴射初期とそれ以
降とで噴霧特性が同様な変化を示す他の形式の燃料噴射
弁を用いるよう構成してもよい。
【図１】 本発明の一実施形態を示す直噴火花点火式内
燃機関の側面断面図
燃機関の側面断面図
【図２】 噴射開始からの時間と噴霧角度および噴霧速
度との関係を示す図
度との関係を示す図
【図３】 単一噴射の場合の噴霧形態を示す図
【図４】 分割噴射のタイムチャート
【図５】 分割噴射の場合の噴霧形態を示す図
【図６】 噴霧形態による適正空燃比範囲を示す図
【図７】 制御回路のブロック図
【図８】 燃料噴射制御のフローチャート
【図９】 後噴射回数の設定用テーブルを示す図
【図１０】 燃圧の設定用テーブルを示す図
【図１１】 噴射間隔の設定用テーブルを示す図
４ 燃焼室 ７ 点火プラグ ８ 燃料噴射弁 １０ ＥＣＵ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｂ 23/10 Ｆ０２Ｂ 23/10 Ｃ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１Ａ ３０１Ｆ 41/04 ３０１ 41/04 ３０１Ｄ Ｆ０２Ｍ 45/02 Ｆ０２Ｍ 45/02 51/00 51/00 Ａ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｂ (72)発明者 榊田 明宏 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G022 AA07 AA08 BA01 CA01 CA02 CA09 FA06 GA05 3G023 AA01 AA18 AB03 AC05 AD06 AD09 AD12 AG01 3G066 AA02 AA03 AA05 AB02 AD12 BA08 BA13 BA14 CC01 CC41 CC48 CD25 CD26 DA01 DA04 DA09 DB01 DC03 DC04 DC05 DC09 DC11 DC14 DC18 DC24 3G301 HA04 HA16 JA04 KA01 KA09 MA03 MA11 MA19 NC02 ND03 ND04 PA01Z PA11Z PE01Z PE08Z
Claims (6)
- 【請求項１】燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁
を備え、少なくとも圧縮行程中に燃料噴射を行う運転条
件を持つ直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射制御装置に
おいて、 圧縮行程中に燃料噴射を行う場合の要求燃料噴射量を、
前記燃料噴射弁の特性から決定される最短閉弁期間以上
の噴射間隔をあけた複数回の噴射により分割して噴射す
ると共に、初回の噴射に対し、２回目以降の噴射を、噴
射特性が異なる噴射期間にて行わせる分割噴射制御手段
を設けたことを特徴とする直噴火花点火式内燃機関の燃
料噴射制御装置。 - 【請求項２】前記分割噴射制御手段は、２回目以降の噴
射を、初回の噴射に対し、噴霧角が小、噴霧速度が大と
なるように、短い噴射期間とすることを特徴とする請求
項１記載の直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射制御装
置。 - 【請求項３】前記分割噴射制御手段は、分割噴射回数を
機関回転速度に応じて変化させる分割噴射回数可変手段
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射制御装置。 - 【請求項４】前記分割噴射制御手段は、２回目以降の噴
射による噴霧が初回の噴射による噴霧とほぼ同一時期に
点火プラグ近傍に到達するように、噴射間隔を制御する
噴射間隔制御手段を備えることを特徴とする請求項１〜
請求項３のいずれか１つに記載の直噴火花点火式内燃機
関の燃料噴射制御装置。 - 【請求項５】前記分割噴射制御手段による２回目以降の
噴射による噴霧が点火プラグ近傍に到達する時期に点火
プラグによる点火を行わせる点火時期制御手段を設けた
ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに
記載の直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射制御装置。 - 【請求項６】機関温度検出手段を備え、機関冷間時に、
前記分割噴射制御手段による分割噴射を禁止する分割噴
射禁止手段を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項
５のいずれか１つに記載の直噴火花点火式内燃機関の燃
料噴射制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11370399A JP4055292B2 (ja) | 1999-04-21 | 1999-04-21 | 直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11370399A JP4055292B2 (ja) | 1999-04-21 | 1999-04-21 | 直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000303889A true JP2000303889A (ja) | 2000-10-31 |
| JP4055292B2 JP4055292B2 (ja) | 2008-03-05 |
Family
ID=14619042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11370399A Expired - Lifetime JP4055292B2 (ja) | 1999-04-21 | 1999-04-21 | 直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4055292B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002020957A1 (fr) * | 2000-09-04 | 2002-03-14 | Hitachi, Ltd. | Moteur a allumage par etincelle du type a injection directe |
| WO2003010428A1 (fr) * | 2001-07-02 | 2003-02-06 | Hitachi, Ltd. | Moteur a combustion interne du type a injection directe dans le cylindre |
| JP2003049651A (ja) * | 2001-08-02 | 2003-02-21 | Nissan Motor Co Ltd | 筒内直噴式エンジン |
| JP2006144647A (ja) * | 2004-11-18 | 2006-06-08 | Hitachi Ltd | 筒内噴射式エンジン及びその制御装置 |
| JP2007077996A (ja) * | 2006-12-18 | 2007-03-29 | Hitachi Ltd | 内燃機関及び内燃機関の燃料噴射制御装置 |
-
1999
- 1999-04-21 JP JP11370399A patent/JP4055292B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002020957A1 (fr) * | 2000-09-04 | 2002-03-14 | Hitachi, Ltd. | Moteur a allumage par etincelle du type a injection directe |
| WO2003010428A1 (fr) * | 2001-07-02 | 2003-02-06 | Hitachi, Ltd. | Moteur a combustion interne du type a injection directe dans le cylindre |
| JP2003049651A (ja) * | 2001-08-02 | 2003-02-21 | Nissan Motor Co Ltd | 筒内直噴式エンジン |
| JP2006144647A (ja) * | 2004-11-18 | 2006-06-08 | Hitachi Ltd | 筒内噴射式エンジン及びその制御装置 |
| JP4541846B2 (ja) * | 2004-11-18 | 2010-09-08 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 筒内噴射式エンジン |
| JP2007077996A (ja) * | 2006-12-18 | 2007-03-29 | Hitachi Ltd | 内燃機関及び内燃機関の燃料噴射制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4055292B2 (ja) | 2008-03-05 |
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