JP2004036409A - Fuel injector of engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To set a spray pattern for restraining the deterioration in combustibility when fuel sticks to a cylinder wall surface in a lift small area of intake valves. <P>SOLUTION: This engine is provided with the two intake valves 105 and two exhaust valves 107 in respective cylinders. A fuel injection valve 131 being a two-way valve is arranged in an intake port 130 for injecting the fuel toward the respective intake valves 105. The spray pattern of the fuel injection valve 131 striking on a shade part back face of the respective intake valves 105 is deviatively set on the exhaust valve 107 side so that the shade part outer periphery and the spray pattern have a common tangent at a point closest to the exhaust valves 107 and 107, and avoids fuel spray striking on the side close to a cylinder wall of a shade part. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの燃料噴射装置に関し、詳しくは、燃料噴射弁の噴霧パターンの改善技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、吸気バルブの上流側に燃料噴射弁を配設し、吸気行程中に吸気バルブの傘部背面に向けて燃料を噴射させる構成とした燃料噴射装置が知られている(特開平6−010807号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、吸気バルブのリフト量を変化させる可変バルブリフト機構を備えたエンジンにおいて、吸気バルブのリフト量が小さい状態では、吸気行程時の流れがバルブ外周方向に強い流れとなるため、吸気バルブの上流側から噴射された燃料が、シリンダ壁面に付着し易くなり、燃焼の悪化を招くという問題があった。
【0004】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、たとえ吸気バルブのリフト量が小さくなっても、シリンダ壁面に燃料が付着することを抑止でき、以って、燃焼性を改善できるエンジンの燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項1記載の発明では、吸気バルブの傘部背面に当たる燃料噴射弁の噴霧パターンを、シリンダ壁面から離れた側に偏らせる構成とした。
上記構成によると、吸気バルブの傘部背面の全体に燃料噴霧が当たるのではなく、傘部背面のうちのシリンダ壁面から離れた側に噴霧が偏るようにしてあり、主に吸気バルブのシリンダ壁面から離れた側から燃料がシリンダ内に吸引される。
【0006】
従って、吸気バルブのリフト量が小さく、吸気行程時の流れがバルブ外周方向に強い流れとなる場合であっても、シリンダ壁面に燃料が付着することを抑止でき、以って、燃焼性が改善され、燃費及びエミションを低減させることができる。
尚、請求項2〜4記載の発明も、上記請求項1と同様な効果を発揮する。
【0007】
請求項2記載の発明では、吸気バルブの傘部背面に当たる燃料噴射弁の噴霧パターンを、燃焼室の中央寄りに偏らせる構成とした。
上記構成によると、燃料噴射弁から噴射された燃料は、吸気バルブの傘部背面のうちの燃焼室中央に近い側に偏って当たるようにしてあり、主に吸気バルブの燃焼室中央に近い側から燃料がシリンダ内に吸引される。
【0008】
請求項3記載の発明では、吸気バルブの傘部背面に当たる燃料噴射弁の噴霧パターンを、対向する排気バルブに近い側に偏らせる構成とした。
上記構成によると、燃料噴射弁から噴射された燃料は、吸気バルブの傘部背面のうち、当該吸気バルブが対向する排気バルブに近い側に偏って当たるようにしてあり、主に吸気バルブの排気バルブに近い側から燃料がシリンダ内に吸引される。
【0009】
請求項4記載の発明では、2つの吸気バルブの傘部背面にそれぞれ当たる燃料噴射弁の噴霧パターンを、隣接する吸気バルブに近い側に偏らせる構成とした。
上記構成によると、燃料噴射弁から噴射された燃料は、吸気バルブの傘部背面のうち隣接する吸気バルブに近い側に偏って当たるようにしてあり、主に吸気バルブが隣り合っている側から燃料がシリンダ内に吸引される。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明に係る燃料噴射装置を含んでなる車両用エンジンのシステム構成図である。
図1において、エンジン101の吸気管102には、スロットルモータ103aでスロットルバルブ103bを開閉駆動する電子制御スロットル104が介装され、該電子制御スロットル104及び吸気バルブ105を介して、燃焼室106内に空気が吸入される。
【0011】
燃焼排気は燃焼室106から排気バルブ107を介して排出され、フロント触媒108及びリア触媒109で浄化された後、大気中に放出される。
前記排気バルブ107は、排気側カム軸110に軸支されたカム111によって一定のバルブリフト量及びバルブ作動角を保って開閉駆動される。
一方、吸気バルブ105には、バルブリフト量を作動角と共に連続的に可変制御するVEL(Variable valve Event and Lift)機構112、及び、バルブタイミングを連続的に可変制御するVTC(Variable valve Timing Control)機構113が設けられる。
【0012】
尚、吸気バルブ105と共に、排気バルブ107のバルブ作動特性を変化させる可変機構が設けられる構成であっても良い。
マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット(ECU)114は、スロットルバルブ103bの開度及び吸気バルブ105の作動特性によってアクセル開度に対応する目標吸入空気量が得られるように、アクセルペダルセンサAPS116で検出されるアクセルペダルの開度APO等に応じて前記電子制御スロットル104,VEL機構112及びVTC機構113を制御する。
【0013】
前記ECU114には、前記アクセルペダルセンサAPS116の他、エンジン101の吸入空気量Qを検出するエアフローメータ115、クランク軸120から回転信号を取り出すクランク角センサ117、スロットルバルブ103bの開度TVOを検出するスロットルセンサ118,エンジン101の冷却水温度Twを検出する水温センサ119等からの検出信号が入力される。
【0014】
尚、前記クランク角センサ117から出力される回転信号に基づいてECU114においてエンジン回転速度Neが算出される。
また、各気筒の吸気バルブ105上流側の吸気ポート130には、電磁式の燃料噴射弁131が設けられ、該燃料噴射弁131は、前記ECU114からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、噴射パルス幅(開弁時間)に比例する量の燃料を噴射する。
【0015】
図2〜図4は、前記VEL機構112の構造を詳細に示すものである。
但し、吸気バルブ105のバルブリフト量及び作動角を連続的に可変制御する機構の構造を、図2〜図4に示したものに限定するものではない。
図2〜図4に示すVEL機構112は、一対の吸気バルブ105,105と、シリンダヘッド11のカム軸受14に回転自在に支持された中空状のカム軸13(駆動軸)と、該カム軸13に軸支された回転カムである2つの偏心カム15,15(駆動カム)と、前記カム軸13の上方位置に同じカム軸受14に回転自在に支持された制御軸16と、該制御軸16に制御カム17を介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム18,18と、各吸気バルブ105,105の上端部にバルブリフター19,19を介して配置された一対のそれぞれ独立した揺動カム20,20とを備えている。
【0016】
前記偏心カム15,15とロッカアーム18,18とは、リンクアーム25,25によって連係され、ロッカアーム18,18と揺動カム20,20とは、リンク部材26,26によって連係されている。
上記ロッカアーム18,18,リンクアーム25,25,リンク部材26,26が伝達機構を構成する。
【0017】
前記偏心カム15は、図5に示すように、略リング状を呈し、小径なカム本体15aと、該カム本体15aの外端面に一体に設けられたフランジ部15bとからなり、内部軸方向にカム軸挿通孔15cが貫通形成されていると共に、カム本体15aの軸心Xがカム軸13の軸心Yから所定量だけ偏心している。
また、前記偏心カム15は、カム軸13に対し前記バルブリフター19に干渉しない両外側にカム軸挿通孔15cを介して圧入固定されている。
【0018】
前記ロッカアーム18は、図4に示すように、略クランク状に屈曲形成され、中央の基部18aが制御カム17に回転自在に支持されている。
また、基部18aの外端部に突設された一端部18bには、リンクアーム25の先端部と連結するピン21が圧入されるピン孔18dが貫通形成されている一方、基部18aの内端部に突設された他端部18cには、各リンク部材26の後述する一端部26aと連結するピン28が圧入されるピン孔18eが形成されている。
【0019】
前記制御カム17は、円筒状を呈し、制御軸16外周に固定されていると共に、図2に示すように軸心P1位置が制御軸16の軸心P2からαだけ偏心している。
前記揺動カム20は、図2及び図6,図7に示すように略横U字形状を呈し、略円環状の基端部22にカム軸13が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔22aが貫通形成されていると共に、ロッカアーム18の他端部18c側に位置する端部23にピン孔23aが貫通形成されている。
【0020】
また、揺動カム20の下面には、基端部22側の基円面24aと該基円面24aから端部23端縁側に円弧状に延びるカム面24bとが形成されており、該基円面24aとカム面24bとが、揺動カム20の揺動位置に応じて各バルブリフター19の上面所定位置に当接するようになっている。
即ち、図8に示すバルブリフト特性からみると、図2に示すように基円面24aの所定角度範囲θ1がベースサークル区間になり、カム面24bの前記ベースサークル区間θ1から所定角度範囲θ2が所謂ランプ区間となり、更に、カム面24bのランプ区間θ2から所定角度範囲θ3がリフト区間になるように設定されている。
【0021】
また、前記リンクアーム25は、円環状の基部25aと、該基部25aの外周面所定位置に突設された突出端25bとを備え、基部25aの中央位置には、前記偏心カム15のカム本体15aの外周面に回転自在に嵌合する嵌合穴25cが形成されている一方、突出端25bには、前記ピン21が回転自在に挿通するピン孔25dが貫通形成されている。
【0022】
更に、前記リンク部材26は、所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部26a,26bには前記ロッカアーム18の他端部18cと揺動カム20の端部23の各ピン孔18d,23aに圧入した各ピン28,29の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔26c,26dが貫通形成されている。
尚、各ピン21,28,29の一端部には、リンクアーム25やリンク部材26の軸方向の移動を規制するスナップリング30,31,32が設けられている。
【0023】
上記構成において、制御軸16の軸心P2と制御カム17の軸心P1との位置関係によって、図6,7に示すように、バルブリフト量が変化することになり、前記制御軸16を回転駆動させることで、制御カム17の軸心P1に対する制御軸16の軸心P2の位置を変化させる。
前記制御軸16は、図10に示すような構成により、DCサーボモータ(アクチュエータ)121によって所定回転角度範囲内で回転駆動されるようになっており、前記制御軸16の作動角を前記アクチュエータ121で変化させることで、吸気バルブ105のバルブリフト量及びバルブ作動角が連続的に変化する(図9参照)。
【0024】
図10において、DCサーボモータ121は、その回転軸が制御軸16と平行になるように配置され、回転軸の先端には、かさ歯車122が軸支されている。
一方、前記制御軸16の先端に一対のステー123a,123bが固定され、一対のステー123a,123bの先端部を連結する制御軸16と平行な軸周りに、ナット124が揺動可能に支持される。
【0025】
前記ナット124に噛み合わされるネジ棒125の先端には、前記かさ歯車122に噛み合わされるかさ歯車126が軸支されており、DCサーボモータ121の回転によってネジ棒125が回転し、該ネジ棒125に噛み合うナット124の位置が、ネジ棒125の軸方向に変位することで、制御軸16が回転されるようになっている。
【0026】
ここで、ナット124の位置をかさ歯車126に近づける方向が、バルブリフト量が小さくなる方向で、逆に、ナット124の位置をかさ歯車126から遠ざける方向が、バルブリフト量が大きくなる方向となっている。
前記制御軸16の先端には、図10に示すように、制御軸16の作動角を検出するポテンショメータ式の作動角センサ127が設けられており、該作動角センサ127で検出される実際の作動角が目標作動角に一致するように、前記ECU114が前記DCサーボモータ121をフィードバック制御する。
【0027】
次に、前記VTC機構113の構成を、図11に基づいて説明する。
但し、VTC機構113を、図11に示したものに限定するものではなく、クランク軸に対するカム軸の回転位相を連続的に変化させる構成のものであれば良い。
本実施形態におけるVTC機構113は、ベーン式の可変バルブタイミング機構であり、クランク軸120によりタイミングチェーンを介して回転駆動されるカムスプロケット51(タイミングスプロケット)と、吸気側カム軸13の端部に固定されてカムスプロケット51内に回転自在に収容された回転部材53と、該回転部材53をカムスプロケット51に対して相対的に回転させる油圧回路54と、カムスプロケット51と回転部材53との相対回転位置を所定位置で選択的にロックするロック機構60とを備えている。
【0028】
前記カムスプロケット51は、外周にタイミングチェーン(又はタイミングベルト)が噛合する歯部を有する回転部(図示省略)と、該回転部の前方に配置されて前記回転部材53を回転自在に収容するハウジング56と、該ハウジング56の前後開口を閉塞するフロントカバー,リアカバー(図示省略)とから構成される。
【0029】
前記ハウジング56は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面には、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング56の軸方向に沿って設けられる4つの隔壁部63が90°間隔で突設されている。
前記回転部材53は、吸気側カム軸14の前端部に固定されており、円環状の基部77の外周面に90°間隔で4つのベーン78a,78b,78c,78dが設けられている。
【0030】
前記第1〜第4ベーン78a〜78dは、それぞれ断面が略逆台形状を呈し、各隔壁部63間の凹部に配置され、前記凹部を回転方向の前後に隔成し、ベーン78a〜78dの両側と各隔壁部63の両側面との間に、進角側油圧室82と遅角側油圧室83を構成する。
前記ロック機構60は、ロックピン84が、回転部材53の最大遅角側の回動位置(基準作動状態)において係合孔(図示省略)に係入するようになっている。
【0031】
前記油圧回路54は、進角側油圧室82に対して油圧を給排する第1油圧通路91と、遅角側油圧室83に対して油圧を給排する第2油圧通路92との2系統の油圧通路を有し、この両油圧通路91,92には、供給通路93とドレン通路94a,94bとがそれぞれ通路切り換え用の電磁切換弁95を介して接続されている。
【0032】
前記供給通路93には、オイルパン96内の油を圧送するエンジン駆動のオイルポンプ97が設けられている一方、ドレン通路94a,94bの下流端がオイルパン96に連通している。
前記第1油圧通路91は、回転部材53の基部77内に略放射状に形成されて各進角側油圧室82に連通する4本の分岐路91dに接続され、第2油圧通路92は、各遅角側油圧室83に開口する4つの油孔92dに接続される。
【0033】
前記電磁切換弁95は、内部のスプール弁体が各油圧通路91,92と供給通路93及びドレン通路94a,94bとを相対的に切り換え制御するようになっている。
前記ECU114は、前記電磁切換弁95を駆動する電磁アクチュエータ99に対する通電量を、ディザ信号が重畳されたデューティ制御信号に基づいて制御する。
【0034】
例えば、電磁アクチュエータ99にデューティ比0%の制御信号(OFF信号)を出力すると、オイルポンプ47から圧送された作動油は、第2油圧通路92を通って遅角側油圧室83に供給されると共に、進角側油圧室82内の作動油が、第1油圧通路91を通って第1ドレン通路94aからオイルパン96内に排出される。
【0035】
従って、遅角側油圧室83の内圧が高、進角側油圧室82の内圧が低となって、回転部材53は、ベーン78a〜78bを介して最大遅角側に回転し、この結果、吸気バルブ105の開期間(開時期及び閉時期)が遅くなる。
一方、電磁アクチュエータ99にデューティ比100%の制御信号(ON信号)を出力すると、作動油は、第1油圧通路91を通って進角側油圧室82内に供給されると共に、遅角側油圧室83内の作動油が第2油圧通路92及び第2ドレン通路94bを通ってオイルパン96に排出され、遅角側油圧室83が低圧になる。
【0036】
このため、回転部材53は、ベーン78a〜78dを介して進角側へ最大に回転し、これによって、吸気バルブ105の開期間(開時期及び閉時期)が早くなる。
尚、可変バルブタイミング機構は、上記のベーン式のものに限定されず、特開2001−041013号公報や特開2001−164951号公報に開示されるように、電磁クラッチ(電磁ブレーキ)の摩擦制動によってクランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させる構成の可変バルブタイミング機構や、特開平9−195840号公報に開示される油圧によってヘリカルギヤを作動させる方式の可変バルブタイミング機構であっても良い。
【0037】
次に、前記ECU114による前記電子制御スロットル104,VEL機構112及びVTC機構113の制御を、図12〜図14のブロック図に従って説明する。
目標体積流量比演算部301では、以下のようにしてエンジン101の目標体積流量比TQH0ST(目標吸入空気量)を演算する。
【0038】
まず、アクセル開度APO及びエンジン回転速度Neに対応する要求空気量Q0を算出する一方、アイドル回転速度制御(ISC)で要求されるISC要求空気量QISC(アイドル時要求空気量)を算出する。
そして、前記要求空気量Q0とISC要求空気量QISCと合計を、全要求空気量Qとして求め(Q=Q0+QISC)、これを、エンジン回転速度Ne及び有効排気量(シリンダ総容積)VOL#で除算することで、目標体積流量比TQH0ST(TQH0ST=Q/(Ne・VOL#))を演算する。
【0039】
VEL目標角度演算部302では、前記目標体積流量比TQH0ST及びエンジン回転速度Neに基づいて、VEL機構112における制御軸16の目標作動角TGVEL(目標リフト量)を演算する。
前記VEL機構112は、前記目標作動角TGVELに基づいて制御される。
ここで、目標体積流量比TQH0STが大きく、かつ、エンジン回転速度Neが高いほど、リフト量がより大きくなる目標作動角に設定され、目標体積流量比TQH0STが小さくかつエンジン回転速度Neが低い低リフト領域では、吸気バルブ105の閉タイミングが下死点前となるような目標作動角TGVELが設定される。
【0040】
但し、リフト量の最小限界により、低負荷・低回転側では、目標体積流量比TQH0STに対応する要求値よりも大きなリフト量が設定されるようになっており、この過剰分は、後述するようにスロットルバルブ103bの絞り制御によって補正される。
尚、本実施形態では、制御軸16の作動角が大きくなるほど、吸気バルブ105のリフト量が大きくなるものとする。
【0041】
また、VTC目標角度演算部303では、前記目標体積流量比TQH0ST及びエンジン回転速度Neに基づいて、VTC機構113における目標位相角TGVTC(目標進角量)を演算する。
前記VEL機構113は、前記目標位相角TGVTC(目標進角量)に基づいて制御される。
【0042】
ここで、目標体積流量比TQH0STが大きく、かつ、エンジン回転速度Neが高いほど、目標バルブタイミングが遅角されるようになっている。
前記目標作動角TGVELは、バルブ総開口面積演算部304に入力され、ここで、前記目標作動角TGVELに基づいてVEL機構112を制御したときの吸気バルブ105の総開口面積に変換される。
【0043】
前記総開口面積は、吸気バルブ105の開期間におけるバルブ開口面積の積分値である。
前記吸気バルブ105の総開口面積は乗算器312に出力され、該乗算器312では、前記総開口面積に、VEL開口面積回転補正演算部313で演算された補正係数が乗算され、有効開口面積TVELAA0として出力される。
【0044】
前記VEL開口面積回転補正演算部313は、エンジン回転速度Neが高いときほどより大きな補正係数(≧1.0)を設定する。
本実施形態におけるVEL機構112では、エンジン回転速度Neが高くなるほど、慣性力によってバルブリフト量が目標よりも大きくなってしまう傾向があり、これによって目標作動角TGVEL及び目標位相角TGVTCに基づき演算される開口面積と実際の開口面積との間に誤差が生じることになってしまう。
【0045】
そこで、前記VEL開口面積回転補正演算部313では、エンジン回転速度Neが高いときほどバルブリフト量が目標よりも大きくなってしまう傾向に対応して、吸気バルブ105の開口面積を増大補正すべく補正係数を設定する。
流量損失補正係数演算部314では、前記目標作動角TGVEL(目標バルブリフト量)に基づいて流量損失係数CDを演算する。
【0046】
そして、乗算器315では、前記有効開口面積TVELAA0に流量損失係数CDを乗算して、バルブリフト量による流量損失の違いに対応した補正を施す。
前記流量損失係数CDによる補正が施された有効開口面積TVELAA0は、除算器316,317において、有効排気量(シリンダ総容積)VOL#及びエンジン回転速度Neで除算されることで状態量AANVに変換され、更に、該状態量AANVが、変換部318において吸気バルブ105の体積流量比TQH0VELに変換される。
【0047】
尚、前記吸気バルブ105の体積流量比TQH0VELは、スロットルバルブ103bの全開状態を前提とする値である。
除算器319では、前記目標体積流量比TQH0STを前記体積流量比TQH0VELで除算することで、前記目標体積流量比TQH0STを得るためにスロットルバルブ103bに求められる体積流量比QH0を算出する。
【0048】
前記スロットルバルブ103bに求められる体積流量比QH0は、変換部320で状態量AANVに変換され、更に、乗算器321,322で有効排気量(シリンダ総容積)VOL#及びエンジン回転速度Neが乗算されることで、スロットルバルブ103bに求められる開口面積AAに変換される。
そして、前記開口面積AAは、変換部323でスロットルバルブ103bの角度(開度)に変換され、該角度が目標角度TGTVOとして出力され、前記電子制御スロットル104が前記目標開度TGTVOに基づいて制御される。
【0049】
図15〜図20は、上記エンジン101における燃料噴射弁131の噴霧パターンを示す図である。
燃料噴射弁131は、各吸気バルブ105,105の傘部背面に向けて噴射する2方向噴射弁であり、各気筒に1つ設けられる。
前記燃料噴射弁131における噴霧パターンは、図15〜図20のいずれかに設定される。
【0050】
図15に示す例では、各吸気バルブ105,105の傘部背面に当たる噴霧パターンが、傘部径の半分程度の径を有する略円形で、かつ、各吸気バルブ105,105の傘部中心を結ぶ線が交わる点で共通接線を有するように、傘部の外周に噴霧パターンが内接するように設定される。
即ち、図15に示す構成では、各吸気バルブ105,105の傘部背面に当たる噴霧パターンは、隣接する他方の吸気バルブ105に近い側に偏るように設定される。
【0051】
図16に示す例は、図15に示した噴霧パターンに対して、吸気バルブ105,105の傘部背面に当たる噴霧パターンの形状を、燃料噴射弁131とシリンダ中心との結ぶ方向に長い楕円形状にした例を示す。
また、図17に示す例は、図15又は図16に示した噴霧パターンと同様に、各吸気バルブ105,105の傘部背面に当たる噴霧パターンが、隣接する他方の吸気バルブ105に近い側に偏るように設定されるものであるが、図17に示す例では、シリンダ径方向に直交し吸気バルブ105,105の中心を通る線が傘部外周と交わる点で、前記傘部の接線方向に長い楕円形状の噴霧パターンが傘部外周に内接されるように構成される。
【0052】
一方、図18に示す例は、各吸気バルブ105,105の傘部背面に当たる噴霧パターンが、傘部径の半分程度の径を有する略円形で、かつ、燃焼室の中央に最も近い点で共通接線を有するように、傘部の外周に噴霧パターンが内接するように設定される。
即ち、図18に示す構成では、各吸気バルブ105,105の傘部背面に当たる噴霧パターンは、燃焼室の中央寄りに偏るように設定される。
【0053】
また、図19に示す例は、図18に示した噴霧パターンに対して、吸気バルブ105,105の傘部背面に当たる噴霧パターンの形状を、前記傘部の接線方向に長い楕円形状としたものである。
更に、図20に示す例は、各吸気バルブ105,105の傘部背面に当たる噴霧パターンが、傘部径の半分程度の径を有する略円形で、かつ、吸気ポートの延設方向でそれぞれの吸気バルブ105,105に対向する排気バルブ107,107に最も近い点で共通接線を有するように、傘部の外周に噴霧パターンが内接するように設定される。
【0054】
即ち、図20に示す構成では、各吸気バルブ105,105の傘部背面に当たる噴霧パターンは、対向する排気バルブに近い側に偏るように設定される。
上記噴霧パターンによると、いずれの場合もシリンダ壁面から離れた側に偏って傘部背面に当たることになって、吸気バルブ105のシリンダ壁面から離れた側から燃料がシリンダ内に吸引される。
【0055】
吸気バルブ105のリフト量が小さいときには、図21に示すように、吸気行程時の流れがバルブ外周方向に強い流れとなるが、上記噴霧パターンによると、シリンダ壁から遠い側から燃料がシリンダ内に吸引されるから、燃料がシリンダ壁面に付着することを抑止して燃焼性を改善でき、燃費及びエミッションを低減できる。
【0056】
尚、図15〜図20のいずれの噴霧パターンを選択してもよいが、最適な噴霧パターンは燃焼室形状やバルブ形状などによって異なるから、適用するエンジンの燃焼室形状やバルブ形状に応じて適宜選択すれば良い。
また、前記燃料噴射弁131による燃料噴射タイミングは、前記吸気バルブ105のリフト量が所定以下の低負荷領域(例えば図22に示すように吸気バルブ105の閉時期がBDC前に設定される領域)では、図23に示すように、噴射期間が吸気バルブ105の開期間に略同期するように(噴射開始タイミング及び噴射終了タイミングが吸気バルブの開弁タイミング及び閉弁タイミングにそれぞれ同期するように)、噴射タイミングが設定される。
【0057】
上記のように噴射タイミングを設定すれば、燃料噴射弁131から噴射される燃料が、低リフト状態での強い吸気流れによって微粒化されると共に、吸気行程中に徐々にシリンダ内に燃料が吸引されることで、低負荷域でシリンダ内に均一な混合気を形成することができる。
燃料を吸気バルブ105の開時期前に噴射すると、吸気バルブ105の上流側に滞留した燃料が吸気バルブ105の開弁直後にシリンダ内に一挙に流れ込むことになるため、低負荷域では混合気が均一にならないが、吸気バルブ105が開いている間に継続的に燃料を噴射させることで、低負荷域であっても均一な混合気を形成することができる。
【0058】
一方、前記吸気バルブ105のリフト量が所定値を超える領域(高負荷領域)では、吸気バルブ105の開弁前に燃料を噴射させる。
尚、上記実施形態では、吸気バルブ105を各気筒に2つ備える構成としたが、吸気バルブ105が各気筒に1つだけ設けられるエンジンであっても、各吸気バルブ105の傘部背面に当たる噴霧パターンが燃焼室の中央寄りに偏るように設定するか、又は、対向する排気バルブに近い側に偏るように設定することで、同様の効果を得ることができる。
【0059】
更に、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
(イ)請求項1〜3のいずれか1つに記載のエンジンの燃料供給装置において、前記吸気バルブのリフト量を変化させる可変バルブリフト機構を備え、前記吸気バルブのリフト量が所定以下の領域では、前記燃料噴射弁の噴射期間が吸気バルブの開期間に略同期するように前記燃料噴射弁の噴射タイミングが設定されることを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
【0060】
上記構成によると、噴霧パターンの設定によって燃料がシリンダ壁面に付着することが抑止される構成において、吸気バルブのリフト量が所定以下に制御される領域では、噴射開始タイミング及び噴射終了タイミングが吸気バルブの開弁タイミング及び閉弁タイミングにそれぞれ同期するように、噴射タイミングが設定される。
【0061】
従って、低リフトによる強い吸気流れによって微粒化された燃料を、シリンダ内に徐々に吸引させて、均一な混合気を形成させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】エンジンのシステム構成図。
【図2】VEL機構(可変バルブリフト機構)を示す断面図(図3のA−A断面図)。
【図3】上記VEL機構の側面図。
【図4】上記VEL機構の平面図。
【図5】上記VEL機構に使用される偏心カムを示す斜視図。
【図6】上記VEL機構の低リフト時の作用を示す断面図(図3のB−B断面図)。
【図7】上記VEL機構の高リフト時の作用を示す断面図(図3のB−B断面図)。
【図8】上記VEL機構における揺動カムの基端面とカム面に対応したバルブリフト特性図。
【図9】上記VEL機構のバルブタイミングとバルブリフトの特性図。
【図10】上記VEL機構における制御軸の回転駆動機構を示す斜視図。
【図11】VTC機構を示す縦断面図。
【図12】吸入空気量制御の詳細を示すブロック図。
【図13】吸入空気量制御の詳細を示すブロック図。
【図14】吸入空気量制御の詳細を示すブロック図。
【図15】燃料噴射弁の噴霧パターンを示す状態図。
【図16】燃料噴射弁の噴霧パターンを示す状態図。
【図17】燃料噴射弁の噴霧パターンを示す状態図。
【図18】燃料噴射弁の噴霧パターンを示す状態図。
【図19】燃料噴射弁の噴霧パターンを示す状態図。
【図20】燃料噴射弁の噴霧パターンを示す状態図。
【図21】リフト量における流れ方向の違いを示す状態図。
【図22】吸気バルブの低リフト状態を示す線図。
【図23】吸・排気バルブのリフト特性と噴射タイミングとの相関を示す線図。
【符号の説明】
101…エンジン、104…電子制御スロットル、105…吸気バルブ、107…排気バルブ、112…VEL機構、113…VTC機構、114…エンジンコントロールユニット(ECU)、115…エアフローメータ、116…アクセルペダルセンサ、117…クランク角センサ、118…スロットルセンサ、119…水温センサ、120…クランク軸、130…吸気ポート、131…燃料噴射弁
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection device for an engine, and more particularly, to a technique for improving a spray pattern of a fuel injection valve.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a fuel injection device having a configuration in which a fuel injection valve is disposed upstream of an intake valve to inject fuel toward the back of an umbrella portion of the intake valve during an intake stroke (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-1994). 010807).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in an engine equipped with a variable valve lift mechanism that changes the lift amount of the intake valve, when the lift amount of the intake valve is small, the flow during the intake stroke becomes strong in the outer peripheral direction of the valve. There is a problem that the fuel injected from the side easily adheres to the cylinder wall surface, resulting in deterioration of combustion.
[0004]
The present invention has been made in view of the above problems, and even if the lift amount of the intake valve is small, it is possible to suppress the fuel from adhering to the cylinder wall surface, and thereby improve the combustion performance of the engine. It is an object to provide an injection device.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, according to the first aspect of the present invention, the spray pattern of the fuel injection valve, which corresponds to the back of the head portion of the intake valve, is biased toward a side away from the cylinder wall surface.
According to the above configuration, the fuel spray does not impinge on the entire back surface of the umbrella portion of the intake valve, but the spray is biased toward the side of the umbrella portion rear surface away from the cylinder wall surface. Fuel is drawn into the cylinder from the side remote from the cylinder.
[0006]
Therefore, even when the lift amount of the intake valve is small and the flow during the intake stroke is strong in the outer peripheral direction of the valve, it is possible to suppress the fuel from adhering to the cylinder wall surface, thereby improving the combustibility. As a result, fuel consumption and emission can be reduced.
It should be noted that the inventions according to the second to fourth aspects also exhibit the same effects as the first aspect.
[0007]
According to the second aspect of the present invention, the spray pattern of the fuel injection valve corresponding to the back of the head of the intake valve is biased toward the center of the combustion chamber.
According to the above configuration, the fuel injected from the fuel injection valve is arranged so as to be biased toward the side near the center of the combustion chamber on the back surface of the umbrella portion of the intake valve, and mainly the side near the center of the combustion chamber of the intake valve. From the fuel is sucked into the cylinder.
[0008]
According to the third aspect of the present invention, the spray pattern of the fuel injection valve corresponding to the back surface of the head portion of the intake valve is biased to the side closer to the exhaust valve opposed to the fuel injection valve.
According to the above configuration, the fuel injected from the fuel injection valve is arranged to be biased toward the side of the umbrella portion of the intake valve that is closer to the exhaust valve opposed to the intake valve. Fuel is drawn into the cylinder from the side near the valve.
[0009]
According to the fourth aspect of the present invention, the spray pattern of the fuel injector corresponding to the back of the head of each of the two intake valves is biased toward a side closer to the adjacent intake valve.
According to the above configuration, the fuel injected from the fuel injection valve is arranged to hit the side closer to the adjacent intake valve on the back surface of the umbrella portion of the intake valve, and mainly from the side where the intake valve is adjacent. Fuel is drawn into the cylinder.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a system configuration diagram of a vehicle engine including a fuel injection device according to the present invention.
In FIG. 1, an electronic control throttle 104 for opening and closing a throttle valve 103b by a throttle motor 103a is interposed in an intake pipe 102 of an engine 101, and is provided in a combustion chamber 106 through the electronic control throttle 104 and an intake valve 105. Air is inhaled.
[0011]
The combustion exhaust gas is exhausted from the combustion chamber 106 via an exhaust valve 107, purified by a front catalyst 108 and a rear catalyst 109, and then released into the atmosphere.
The exhaust valve 107 is opened and closed by a cam 111 supported by an exhaust camshaft 110 while maintaining a constant valve lift and a valve operating angle.
On the other hand, the intake valve 105 includes a variable valve event and lift (VEL) mechanism 112 that continuously and variably controls the valve lift amount together with the operating angle, and a variable valve timing control (VTC) that continuously and variably controls the valve timing. A mechanism 113 is provided.
[0012]
A variable mechanism for changing the valve operating characteristics of the exhaust valve 107 may be provided together with the intake valve 105.
An engine control unit (ECU) 114 containing a microcomputer detects an accelerator pedal sensor APS116 such that a target intake air amount corresponding to the accelerator opening is obtained based on the opening degree of the throttle valve 103b and the operation characteristics of the intake valve 105. The electronic control throttle 104, the VEL mechanism 112, and the VTC mechanism 113 are controlled in accordance with the accelerator pedal opening APO or the like.
[0013]
In addition to the accelerator pedal sensor APS 116, the ECU 114 detects an air flow meter 115 for detecting an intake air amount Q of the engine 101, a crank angle sensor 117 for obtaining a rotation signal from the crankshaft 120, and an opening TVO of the throttle valve 103b. Detection signals are input from a throttle sensor 118, a water temperature sensor 119 that detects a cooling water temperature Tw of the engine 101, and the like.
[0014]
The ECU 114 calculates the engine speed Ne based on the rotation signal output from the crank angle sensor 117.
In addition, an electromagnetic fuel injection valve 131 is provided at the intake port 130 on the upstream side of the intake valve 105 of each cylinder. When the fuel injection valve 131 is driven to open by an injection pulse signal from the ECU 114, Fuel is injected in an amount proportional to the injection pulse width (valve opening time).
[0015]
2 to 4 show the structure of the VEL mechanism 112 in detail.
However, the structure of the mechanism for continuously variably controlling the valve lift amount and the operating angle of the intake valve 105 is not limited to those shown in FIGS.
The VEL mechanism 112 shown in FIGS. 2 to 4 includes a pair of intake valves 105, 105, a hollow cam shaft 13 (drive shaft) rotatably supported by a cam bearing 14 of the cylinder head 11, and the cam shaft. 13, two eccentric cams 15 and 15 (drive cams), which are rotatable cams, a control shaft 16 rotatably supported by the same cam bearing 14 above the cam shaft 13, and a control shaft 16 A pair of rocker arms 18, 18 rotatably supported by a control cam 16 via a control cam 17, and a pair of independent rockers arranged at the upper ends of the intake valves 105, 105 via valve lifters 19, 19. Moving cams 20 and 20 are provided.
[0016]
The eccentric cams 15, 15 and the rocker arms 18, 18 are linked by link arms 25, 25, and the rocker arms 18, 18 and the swing cams 20, 20 are linked by link members 26, 26.
The rocker arms 18, 18, the link arms 25, 25, and the link members 26, 26 constitute a transmission mechanism.
[0017]
As shown in FIG. 5, the eccentric cam 15 has a substantially ring shape and includes a small-diameter cam main body 15a and a flange portion 15b integrally provided on an outer end surface of the cam main body 15a. The camshaft insertion hole 15c is formed therethrough, and the axis X of the cam body 15a is eccentric from the axis Y of the camshaft 13 by a predetermined amount.
Further, the eccentric cam 15 is press-fitted and fixed to both sides of the cam shaft 13 which do not interfere with the valve lifter 19 via the cam shaft insertion holes 15c.
[0018]
As shown in FIG. 4, the rocker arm 18 is bent substantially in a crank shape, and a central base 18a is rotatably supported by the control cam 17.
A pin hole 18d into which the pin 21 connected to the distal end of the link arm 25 is press-fitted is formed through one end 18b protruding from the outer end of the base 18a, while the inner end of the base 18a is formed. The other end portion 18c protruding from the portion has a pin hole 18e into which a pin 28 connected to one end portion 26a of each link member 26 described later is press-fitted.
[0019]
The control cam 17 has a cylindrical shape and is fixed to the outer periphery of the control shaft 16, and the position of the axis P 1 is eccentric from the axis P 2 of the control shaft 16 by α as shown in FIG.
The swing cam 20 has a substantially horizontal U-shape as shown in FIGS. 2, 6, and 7, and the cam shaft 13 is fitted into a substantially annular base end portion 22 and is rotatably supported. A support hole 22a is formed to penetrate, and a pin hole 23a is formed to penetrate an end 23 located on the other end 18c side of the rocker arm 18.
[0020]
On the lower surface of the swing cam 20, a base circular surface 24a on the base end portion 22 side and a cam surface 24b extending in an arc from the base circular surface 24a to the end edge side of the end portion 23 are formed. The circular surface 24a and the cam surface 24b abut on a predetermined position on the upper surface of each valve lifter 19 according to the swing position of the swing cam 20.
That is, from the viewpoint of the valve lift characteristics shown in FIG. 8, the predetermined angle range θ1 of the base circle surface 24a becomes the base circle section as shown in FIG. 2, and the predetermined angle range θ2 from the base circle section θ1 of the cam surface 24b. This is a so-called ramp section, and further, a predetermined angle range θ3 from the ramp section θ2 of the cam surface 24b is set to be a lift section.
[0021]
The link arm 25 includes an annular base 25a and a protruding end 25b protruding at a predetermined position on the outer peripheral surface of the base 25a. The cam body of the eccentric cam 15 is provided at a central position of the base 25a. A fitting hole 25c rotatably fitted to the outer peripheral surface of 15a is formed, and a pin hole 25d through which the pin 21 is rotatably inserted is formed through the protruding end 25b.
[0022]
Further, the link member 26 is formed in a linear shape with a predetermined length, and the pin holes 18d of the other end 18c of the rocker arm 18 and the end 23 of the swing cam 20 are formed at both ends 26a and 26b of the circular shape. , 23a are respectively formed with pin insertion holes 26c, 26d through which the ends of the pins 28, 29, which are press-fitted, are rotatably inserted.
At one end of each of the pins 21, 28, and 29, snap rings 30, 31, and 32 that regulate the axial movement of the link arm 25 and the link member 26 are provided.
[0023]
In the above configuration, as shown in FIGS. 6 and 7, the valve lift varies depending on the positional relationship between the axis P2 of the control shaft 16 and the axis P1 of the control cam 17, and the control shaft 16 is rotated. By driving, the position of the axis P2 of the control shaft 16 with respect to the axis P1 of the control cam 17 is changed.
The control shaft 16 is configured to be rotationally driven within a predetermined rotation angle range by a DC servomotor (actuator) 121 by a configuration as shown in FIG. , The valve lift amount and the valve operating angle of the intake valve 105 continuously change (see FIG. 9).
[0024]
In FIG. 10, the DC servo motor 121 is arranged so that its rotation axis is parallel to the control shaft 16, and a bevel gear 122 is supported at the tip of the rotation shaft.
On the other hand, a pair of stays 123a and 123b are fixed to the distal end of the control shaft 16, and a nut 124 is swingably supported around an axis parallel to the control shaft 16 connecting the distal ends of the pair of stays 123a and 123b. You.
[0025]
A bevel gear 126 meshed with the bevel gear 122 is rotatably supported at the tip of a threaded rod 125 meshed with the nut 124. The rotation of the DC servomotor 121 causes the threaded rod 125 to rotate. The position of the nut 124 meshing with the shaft 125 is displaced in the axial direction of the screw rod 125, so that the control shaft 16 is rotated.
[0026]
Here, the direction in which the position of the nut 124 approaches the bevel gear 126 is a direction in which the valve lift amount decreases, and conversely, the direction in which the position of the nut 124 is away from the bevel gear 126 is a direction in which the valve lift amount increases. ing.
As shown in FIG. 10, a potentiometer type operation angle sensor 127 for detecting the operation angle of the control shaft 16 is provided at the tip of the control shaft 16, and the actual operation detected by the operation angle sensor 127 is performed. The ECU 114 performs feedback control of the DC servomotor 121 so that the angle matches the target operating angle.
[0027]
Next, the configuration of the VTC mechanism 113 will be described with reference to FIG.
However, the VTC mechanism 113 is not limited to the one shown in FIG. 11, but may be any as long as it has a configuration that continuously changes the rotation phase of the camshaft with respect to the crankshaft.
The VTC mechanism 113 in the present embodiment is a vane type variable valve timing mechanism. The VTC mechanism 113 is a cam sprocket 51 (timing sprocket) that is rotationally driven by a crankshaft 120 via a timing chain. A rotating member 53 fixed and rotatably housed in the cam sprocket 51, a hydraulic circuit 54 for rotating the rotating member 53 relative to the cam sprocket 51, and a relative position between the cam sprocket 51 and the rotating member 53; A lock mechanism 60 for selectively locking the rotational position at a predetermined position.
[0028]
The cam sprocket 51 includes a rotating portion (not shown) having a toothed portion on its outer periphery with which a timing chain (or a timing belt) meshes, and a housing disposed in front of the rotating portion and rotatably housing the rotating member 53. And a front cover and a rear cover (not shown) for closing front and rear openings of the housing 56.
[0029]
The housing 56 has a cylindrical shape with open front and rear ends, and has a trapezoidal cross section on the inner peripheral surface, and four partition portions 63 provided along the axial direction of the housing 56 at 90 ° intervals. It is protruding.
The rotating member 53 is fixed to the front end of the intake-side camshaft 14, and is provided with four vanes 78a, 78b, 78c, 78d at 90 ° intervals on the outer peripheral surface of the annular base 77.
[0030]
The first to fourth vanes 78a to 78d each have a substantially inverted trapezoidal cross section, are arranged in recesses between the partition portions 63, and separate the recesses back and forth in the rotation direction. An advance side hydraulic chamber 82 and a retard side hydraulic chamber 83 are formed between both sides and both side surfaces of each partition 63.
The lock mechanism 60 is configured such that the lock pin 84 engages with an engagement hole (not shown) at the rotation position (reference operation state) of the rotation member 53 on the maximum retard side.
[0031]
The hydraulic circuit 54 has two systems: a first hydraulic passage 91 that supplies and discharges hydraulic pressure to the advance hydraulic chamber 82 and a second hydraulic passage 92 that supplies and discharges hydraulic pressure to the retard hydraulic chamber 83. The supply passage 93 and the drain passages 94a and 94b are connected to the two hydraulic passages 91 and 92 via electromagnetic switching valves 95 for switching the passages.
[0032]
The supply passage 93 is provided with an engine-driven oil pump 97 for pumping oil in an oil pan 96, while the downstream ends of the drain passages 94 a and 94 b communicate with the oil pan 96.
The first hydraulic passage 91 is connected to four branch passages 91 d which are formed substantially radially in the base 77 of the rotating member 53 and communicate with the advance hydraulic chambers 82. It is connected to four oil holes 92d opening to the retard side hydraulic chamber 83.
[0033]
In the electromagnetic switching valve 95, an internal spool valve body controls relative switching between the hydraulic passages 91 and 92, the supply passage 93, and the drain passages 94a and 94b.
The ECU 114 controls the amount of energization to the electromagnetic actuator 99 that drives the electromagnetic switching valve 95 based on a duty control signal on which a dither signal is superimposed.
[0034]
For example, when a control signal (OFF signal) having a duty ratio of 0% is output to the electromagnetic actuator 99, the hydraulic oil pumped from the oil pump 47 is supplied to the retard hydraulic chamber 83 through the second hydraulic passage 92. At the same time, the hydraulic oil in the advance hydraulic chamber 82 is discharged from the first drain passage 94 a into the oil pan 96 through the first hydraulic passage 91.
[0035]
Accordingly, the internal pressure of the retard side hydraulic chamber 83 becomes high, and the internal pressure of the advance side hydraulic chamber 82 becomes low, and the rotating member 53 rotates to the maximum retard side via the vanes 78a to 78b. The opening period (opening timing and closing timing) of the intake valve 105 is delayed.
On the other hand, when a control signal (ON signal) having a duty ratio of 100% is output to the electromagnetic actuator 99, the hydraulic oil is supplied into the advance hydraulic chamber 82 through the first hydraulic passage 91, and the retard hydraulic pressure is also supplied. The hydraulic oil in the chamber 83 is discharged to the oil pan 96 through the second hydraulic passage 92 and the second drain passage 94b, and the pressure in the retard hydraulic chamber 83 becomes low.
[0036]
For this reason, the rotating member 53 rotates to the maximum advance side via the vanes 78a to 78d, whereby the opening period (opening timing and closing timing) of the intake valve 105 is shortened.
Incidentally, the variable valve timing mechanism is not limited to the vane type described above, and as disclosed in JP-A-2001-041013 and JP-A-2001-164951, friction braking of an electromagnetic clutch (electromagnetic brake) is performed. A variable valve timing mechanism configured to change the rotation phase of the camshaft with respect to the crankshaft, or a variable valve timing mechanism that operates a helical gear by hydraulic pressure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-195840 may be used.
[0037]
Next, control of the electronic control throttle 104, the VEL mechanism 112, and the VTC mechanism 113 by the ECU 114 will be described with reference to block diagrams of FIGS.
The target volume flow ratio calculation unit 301 calculates the target volume flow ratio TQH0ST (target intake air amount) of the engine 101 as follows.
[0038]
First, while calculating the required air amount Q0 corresponding to the accelerator opening APO and the engine rotation speed Ne, the ISC required air amount QISC (idling required air amount) required by the idle rotation speed control (ISC) is calculated.
Then, the sum of the required air amount Q0 and the ISC required air amount QISC is obtained as a total required air amount Q (Q = Q0 + QISC), and this is divided by the engine speed Ne and the effective exhaust amount (total cylinder volume) VOL #. Then, the target volume flow ratio TQH0ST (TQH0ST = Q / (Ne · VOL #)) is calculated.
[0039]
The VEL target angle calculation unit 302 calculates a target operating angle TGVEL (target lift amount) of the control shaft 16 in the VEL mechanism 112 based on the target volume flow ratio TQH0ST and the engine rotation speed Ne.
The VEL mechanism 112 is controlled based on the target operation angle TGVEL.
Here, as the target volume flow ratio TQH0ST is larger and the engine rotation speed Ne is higher, the lift amount is set to a target operation angle where the lift amount is larger, and the target volume flow ratio TQH0ST is smaller and the engine rotation speed Ne is lower. In the region, the target operating angle TGVEL is set such that the closing timing of the intake valve 105 is before the bottom dead center.
[0040]
However, due to the minimum limit of the lift amount, a lift amount larger than the required value corresponding to the target volume flow rate ratio TQH0ST is set on the low load / low rotation side. This excess amount will be described later. Is corrected by the throttle control of the throttle valve 103b.
In the present embodiment, it is assumed that the lift amount of the intake valve 105 increases as the operating angle of the control shaft 16 increases.
[0041]
Further, the VTC target angle calculation unit 303 calculates a target phase angle TGVTC (target advance amount) in the VTC mechanism 113 based on the target volume flow ratio TQH0ST and the engine rotation speed Ne.
The VEL mechanism 113 is controlled based on the target phase angle TGVTC (target advance angle).
[0042]
Here, as the target volume flow ratio TQH0ST is larger and the engine speed Ne is higher, the target valve timing is retarded.
The target operating angle TGVEL is input to the valve total opening area calculation unit 304, where it is converted into the total opening area of the intake valve 105 when the VEL mechanism 112 is controlled based on the target operating angle TGVEL.
[0043]
The total opening area is an integral value of the valve opening area during the opening period of the intake valve 105.
The total opening area of the intake valve 105 is output to a multiplier 312. The multiplier 312 multiplies the total opening area by a correction coefficient calculated by a VEL opening area rotation correction calculation unit 313, and obtains an effective opening area TVELAA0. Is output as
[0044]
The VEL opening area rotation correction calculation unit 313 sets a larger correction coefficient (≧ 1.0) as the engine rotation speed Ne is higher.
In the VEL mechanism 112 according to the present embodiment, as the engine speed Ne increases, the valve lift tends to be larger than the target due to the inertial force. Accordingly, the valve lift is calculated based on the target operating angle TGVEL and the target phase angle TGVTC. An error occurs between the actual opening area and the actual opening area.
[0045]
Therefore, the VEL opening area rotation correction calculation unit 313 corrects the opening area of the intake valve 105 to increase the opening area in response to the tendency that the valve lift becomes larger than the target as the engine rotation speed Ne becomes higher. Set the coefficient.
The flow rate loss correction coefficient calculation unit 314 calculates a flow rate loss coefficient CD based on the target operating angle TGVEL (target valve lift amount).
[0046]
Then, the multiplier 315 multiplies the effective opening area TVELAA0 by a flow loss coefficient CD to perform correction corresponding to a difference in flow loss due to the valve lift amount.
The effective opening area TVELAA0 corrected by the flow rate loss coefficient CD is converted by the dividers 316 and 317 by the effective displacement (total cylinder volume) VOL # and the engine rotation speed Ne into a state quantity AANV. Then, the state quantity AANV is converted by the conversion unit 318 into a volume flow ratio TQH0VEL of the intake valve 105.
[0047]
The volume flow ratio TQH0VEL of the intake valve 105 is a value on the assumption that the throttle valve 103b is fully open.
The divider 319 calculates the volume flow ratio QH0 required for the throttle valve 103b to obtain the target volume flow ratio TQH0ST by dividing the target volume flow ratio TQH0ST by the volume flow ratio TQH0VEL.
[0048]
The volume flow ratio QH0 required for the throttle valve 103b is converted into a state quantity AANV by a converter 320, and further multiplied by multipliers 321 and 322 by an effective displacement (total cylinder volume) VOL # and an engine rotation speed Ne. Thus, the opening area AA required for the throttle valve 103b is converted.
Then, the opening area AA is converted into an angle (opening) of the throttle valve 103b by the conversion unit 323, and the angle is output as a target angle TGTVO, and the electronic control throttle 104 is controlled based on the target opening TGTVO. Is done.
[0049]
FIGS. 15 to 20 are diagrams showing spray patterns of the fuel injection valve 131 in the engine 101. FIG.
The fuel injection valve 131 is a two-way injection valve that injects toward the back of the head of each intake valve 105, 105, and is provided one for each cylinder.
The spray pattern of the fuel injection valve 131 is set to one of FIGS.
[0050]
In the example shown in FIG. 15, the spray pattern hitting the back of the umbrella of each intake valve 105, 105 has a substantially circular shape having a diameter of about half the umbrella diameter, and connects the center of the umbrella of each intake valve 105. The spray pattern is set so as to be inscribed on the outer periphery of the umbrella so that the spray pattern has a common tangent at the intersection of the lines.
That is, in the configuration shown in FIG. 15, the spray pattern that strikes the back of the umbrella portion of each intake valve 105 is set so as to be biased toward the side closer to the other adjacent intake valve 105.
[0051]
The example shown in FIG. 16 is different from the spray pattern shown in FIG. 15 in that the shape of the spray pattern corresponding to the back of the umbrella portion of the intake valves 105 and 105 is changed to an elliptical shape longer in the direction connecting the fuel injection valve 131 and the cylinder center. An example is shown below.
Also, in the example shown in FIG. 17, the spray pattern corresponding to the back of the umbrella portion of each intake valve 105 is biased toward the side closer to the other adjacent intake valve 105, similarly to the spray pattern shown in FIG. 15 or FIG. In the example shown in FIG. 17, the line that is orthogonal to the cylinder radial direction and passes through the center of the intake valves 105 and 105 intersects the outer periphery of the umbrella portion, and is long in the tangential direction of the umbrella portion. The elliptical spray pattern is configured to be inscribed in the outer periphery of the umbrella.
[0052]
On the other hand, the example shown in FIG. 18 is common in that the spray pattern hitting the back of the umbrella of each intake valve 105 is substantially circular having a diameter of about half of the umbrella, and closest to the center of the combustion chamber. The spray pattern is set to be inscribed in the outer periphery of the umbrella so as to have a tangent line.
That is, in the configuration shown in FIG. 18, the spray pattern hitting the back of the head of each intake valve 105, 105 is set so as to be biased toward the center of the combustion chamber.
[0053]
The example shown in FIG. 19 is different from the spray pattern shown in FIG. 18 in that the shape of the spray pattern corresponding to the back of the umbrella of the intake valves 105 and 105 is an elliptical shape that is long in the tangential direction of the umbrella. is there.
Further, in the example shown in FIG. 20, the spray pattern that strikes the back of the head of each intake valve 105, 105 is substantially circular having a diameter of about half the diameter of the head, and each of the intake patterns is extended in the direction in which the intake port extends. The spray pattern is set so as to be inscribed in the outer periphery of the umbrella portion so as to have a common tangent at a point closest to the exhaust valves 107, 107 facing the valves 105, 105.
[0054]
That is, in the configuration shown in FIG. 20, the spray pattern that strikes the back of the head of each intake valve 105, 105 is set so as to be biased toward the side closer to the exhaust valve that is opposed to it.
According to the above spray pattern, in any case, the fuel is sucked into the cylinder from the side of the intake valve 105 that is away from the cylinder wall surface, because it hits the back surface of the umbrella portion in a direction away from the cylinder wall surface.
[0055]
When the lift amount of the intake valve 105 is small, as shown in FIG. 21, the flow during the intake stroke becomes a strong flow toward the outer periphery of the valve. However, according to the spray pattern, the fuel enters the cylinder from the side far from the cylinder wall. Since the fuel is sucked, it is possible to prevent the fuel from adhering to the cylinder wall surface, improve the combustibility, and reduce the fuel consumption and the emission.
[0056]
Although any of the spray patterns shown in FIGS. 15 to 20 may be selected, the optimum spray pattern varies depending on the shape of the combustion chamber and the shape of the valve. Just choose.
The fuel injection timing by the fuel injection valve 131 is in a low load region where the lift amount of the intake valve 105 is equal to or less than a predetermined value (for example, a region where the closing timing of the intake valve 105 is set before BDC as shown in FIG. 22). Then, as shown in FIG. 23, the injection period is substantially synchronized with the opening period of the intake valve 105 (so that the injection start timing and the injection end timing are respectively synchronized with the valve opening timing and the valve closing timing of the intake valve). , The injection timing is set.
[0057]
By setting the injection timing as described above, the fuel injected from the fuel injection valve 131 is atomized by the strong intake flow in the low lift state, and the fuel is gradually sucked into the cylinder during the intake stroke. Accordingly, a uniform air-fuel mixture can be formed in the cylinder in a low load region.
If the fuel is injected before the opening timing of the intake valve 105, the fuel that has accumulated on the upstream side of the intake valve 105 will flow into the cylinder at once immediately after the opening of the intake valve 105. Although not uniform, by injecting fuel continuously while the intake valve 105 is open, a uniform mixture can be formed even in a low load region.
[0058]
On the other hand, in a region where the lift amount of the intake valve 105 exceeds a predetermined value (high load region), fuel is injected before the intake valve 105 is opened.
In the above-described embodiment, two intake valves 105 are provided for each cylinder. However, even in an engine in which only one intake valve 105 is provided for each cylinder, it is possible to use a spray that strikes the back of the head of each intake valve 105. The same effect can be obtained by setting the pattern so as to be biased toward the center of the combustion chamber, or by biasing the pattern toward the side closer to the exhaust valve opposed to the combustion chamber.
[0059]
Further, technical ideas other than the claims that can be grasped from the above embodiment will be described below together with their effects.
(A) The fuel supply device for an engine according to any one of claims 1 to 3, further comprising a variable valve lift mechanism for changing a lift amount of the intake valve, wherein the lift amount of the intake valve is equal to or less than a predetermined value. The injection timing of the fuel injection valve is set so that the injection period of the fuel injection valve is substantially synchronized with the opening period of the intake valve.
[0060]
According to the above configuration, in the configuration in which the fuel is prevented from adhering to the cylinder wall surface by setting the spray pattern, in a region where the lift amount of the intake valve is controlled to be equal to or less than a predetermined value, the injection start timing and the injection end timing are set to the intake valve timing. The injection timing is set so as to be synchronized with the valve opening timing and the valve closing timing, respectively.
[0061]
Therefore, the fuel atomized by the strong intake flow due to the low lift can be gradually sucked into the cylinder to form a uniform air-fuel mixture.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of an engine.
FIG. 2 is a sectional view showing a VEL mechanism (variable valve lift mechanism) (a sectional view taken along line AA in FIG. 3).
FIG. 3 is a side view of the VEL mechanism.
FIG. 4 is a plan view of the VEL mechanism.
FIG. 5 is a perspective view showing an eccentric cam used in the VEL mechanism.
FIG. 6 is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 3) illustrating the operation of the VEL mechanism during a low lift.
FIG. 7 is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 3) illustrating the operation of the VEL mechanism during a high lift.
FIG. 8 is a valve lift characteristic diagram corresponding to a base end surface and a cam surface of a swing cam in the VEL mechanism.
FIG. 9 is a characteristic diagram of valve timing and valve lift of the VEL mechanism.
FIG. 10 is a perspective view showing a rotation drive mechanism of a control shaft in the VEL mechanism.
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a VTC mechanism.
FIG. 12 is a block diagram showing details of intake air amount control.
FIG. 13 is a block diagram showing details of intake air amount control.
FIG. 14 is a block diagram showing details of intake air amount control.
FIG. 15 is a state diagram showing a spray pattern of a fuel injection valve.
FIG. 16 is a state diagram showing a spray pattern of a fuel injection valve.
FIG. 17 is a state diagram showing a spray pattern of a fuel injection valve.
FIG. 18 is a state diagram showing a spray pattern of a fuel injection valve.
FIG. 19 is a state diagram showing a spray pattern of a fuel injection valve.
FIG. 20 is a state diagram showing a spray pattern of a fuel injection valve.
FIG. 21 is a state diagram showing a difference in a flow direction in a lift amount.
FIG. 22 is a diagram showing a low lift state of an intake valve.
FIG. 23 is a diagram showing a correlation between lift characteristics of an intake / exhaust valve and injection timing.
[Explanation of symbols]
101 engine, 104 electronic control throttle, 105 intake valve, 107 exhaust valve, 112 VEL mechanism, 113 VTC mechanism, 114 engine control unit (ECU), 115 air flow meter, 116 accelerator pedal sensor, 117: crank angle sensor, 118: throttle sensor, 119: water temperature sensor, 120: crankshaft, 130: intake port, 131: fuel injection valve

Claims (4)

吸気バルブの上流側に燃料噴射弁を設けてなるエンジンの燃料噴射装置において、
前記吸気バルブの傘部背面に当たる前記燃料噴射弁の噴霧パターンを、シリンダ壁面から離れた側に偏らせたことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
In an engine fuel injection device having a fuel injection valve provided upstream of an intake valve,
A fuel injection device for an engine, wherein a spray pattern of the fuel injection valve, which hits the back surface of the head portion of the intake valve, is biased toward a side away from a cylinder wall surface.
吸気バルブの上流側に燃料噴射弁を設けてなるエンジンの燃料噴射装置において、
前記吸気バルブの傘部背面に当たる前記燃料噴射弁の噴霧パターンを、燃焼室の中央寄りに偏らせたことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
In an engine fuel injection device having a fuel injection valve provided upstream of an intake valve,
A fuel injection device for an engine, wherein a spray pattern of the fuel injection valve, which hits a back surface of the head portion of the intake valve, is biased toward a center of a combustion chamber.
吸気バルブの上流側に燃料噴射弁を設けてなるエンジンの燃料噴射装置において、
前記吸気バルブの傘部背面に当たる前記燃料噴射弁の噴霧パターンを、対向する排気バルブに近い側に偏らせたことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
In an engine fuel injection device having a fuel injection valve provided upstream of an intake valve,
A fuel injection device for an engine, wherein a spray pattern of the fuel injection valve, which hits the back surface of the head portion of the intake valve, is biased toward a side closer to the exhaust valve facing the intake valve.
気筒毎に2つの吸気バルブが設けられ、該2つの吸気バルブの上流側に燃料噴射弁を設けてなるエンジンの燃料噴射装置において、
前記2つの吸気バルブの傘部背面にそれぞれ当たる前記燃料噴射弁の噴霧パターンを、隣接する吸気バルブに近い側に偏らせたことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
In a fuel injection device for an engine in which two intake valves are provided for each cylinder and a fuel injection valve is provided upstream of the two intake valves,
A fuel injection device for an engine, wherein the spray patterns of the fuel injection valves, which respectively correspond to the heads of the two intake valves, are biased toward a side closer to the adjacent intake valves.
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