JP2006170170A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、機関の筒内に直接燃料を噴射する内燃機関に適用して好適である。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and is particularly suitable for application to an internal combustion engine that injects fuel directly into the cylinder of the engine.
機関筒内に直接的に燃料を噴射することにより、点火時点において点火プラグ近傍だけに着火性の良好な混合気を形成し、気筒内全体としては希薄な混合気の燃焼を可能にする成層燃焼が公知である。 By directly injecting fuel into the engine cylinder, a mixture with good ignitability is formed only near the spark plug at the time of ignition, and stratified combustion that enables combustion of a lean mixture as a whole in the cylinder Is known.
例えば特開2001−27170号公報には、成層燃焼を行う内燃機関において、扇状噴霧を行う噴射弁を運転条件に応じて回動させ、噴霧の向きを可変する技術が開示されている。 For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-27170 discloses a technique for changing the direction of spraying in an internal combustion engine that performs stratified combustion by rotating an injection valve that performs fan-shaped spraying according to operating conditions.
しかしながら、成層燃焼を行う内燃機関において、内燃機関に対して要求される負荷の変動に応じて燃料噴射量を増減すると、点火プラグの周りの空燃比が変動してしまう。このため、燃料噴射量が多い高負荷域の運転では、点火プラグの周りの空燃比がオーバーリッチとなる場合がある。また、燃料噴射量が少ない低負荷域の運転では、点火プラグの周りの空燃比がオーバーリーンとなる場合がある。そして、点火プラグの周りの空燃比がオーバーリーン又はオーバーリッチとなると、混合気への着火性が低下し、失火が発生するという問題が生じる。 However, in an internal combustion engine that performs stratified combustion, if the fuel injection amount is increased or decreased in accordance with a change in load required for the internal combustion engine, the air-fuel ratio around the spark plug changes. For this reason, in operation in a high load region where the fuel injection amount is large, the air-fuel ratio around the spark plug may become over-rich. Further, in an operation in a low load region where the fuel injection amount is small, the air-fuel ratio around the spark plug may be over lean. When the air-fuel ratio around the spark plug becomes overlean or overrich, there is a problem that the ignitability of the air-fuel mixture is lowered and misfire occurs.
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、成層燃焼を行う内燃機関において、燃料噴射量を増減した場合であっても、点火プラグの近傍の空燃比を最適に制御し、失火の発生を抑止することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. In an internal combustion engine that performs stratified combustion, even when the fuel injection amount is increased or decreased, the air-fuel ratio in the vicinity of the spark plug is optimized. The purpose is to control and prevent the occurrence of misfire.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、所定のタイミングで開くことで内燃機関の筒内にガスを送る吸気バルブと、圧縮行程で内燃機関の筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、筒内に噴射された燃料を点火する点火プラグと、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量に応じて、前記燃料噴射弁からの燃料の噴射方向を可変する可変機構と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first invention is an intake valve that sends gas into a cylinder of an internal combustion engine by opening at a predetermined timing, and a fuel injection valve that injects fuel into the cylinder of the internal combustion engine in a compression stroke And an ignition plug for igniting the fuel injected into the cylinder, and a variable mechanism for changing the injection direction of the fuel from the fuel injection valve in accordance with the fuel injection amount from the fuel injection valve. It is characterized by.
第2の発明は、第1の発明において、前記可変機構は、燃料噴射量が少なくなるほど前記点火プラグの近傍に燃料を噴射し、燃料噴射量が多くなるほど前記点火プラグから離れた位置に燃料を噴射することを特徴とする。 In a second aspect based on the first aspect, the variable mechanism injects fuel in the vicinity of the spark plug as the fuel injection amount decreases, and injects the fuel at a position away from the spark plug as the fuel injection amount increases. It is characterized by spraying.
第1の発明によれば、燃料噴射量に応じて燃料の噴射方向を可変するようにしたため、点火プラグと噴霧燃料との距離を調整することができる。従って、点火プラグの周りの空燃比を最適に制御することが可能となり、噴霧燃料への点火を確実に行うことができる。これにより、失火の発生を確実に抑止することが可能となる。 According to the first invention, since the fuel injection direction is varied according to the fuel injection amount, the distance between the spark plug and the sprayed fuel can be adjusted. Therefore, the air-fuel ratio around the spark plug can be optimally controlled, and the sprayed fuel can be reliably ignited. This makes it possible to reliably prevent the occurrence of misfire.
第2の発明によれば、燃料噴射量が少なくなるほど点火プラグの近傍に燃料を噴射するため、点火プラグの周りの空燃比がオーバーリーンとなることを抑止できる。また、燃料噴射量が多くなるほど、点火プラグから離れた位置に向けて燃料を噴射するため、点火プラグの周りの空燃比がオーバーリッチになることを抑止できる。 According to the second aspect of the invention, the fuel is injected near the spark plug as the fuel injection amount decreases, so that the air-fuel ratio around the spark plug can be prevented from being over lean. Further, as the fuel injection amount increases, fuel is injected toward a position away from the spark plug, so that it is possible to prevent the air-fuel ratio around the spark plug from becoming overrich.
以下、図面に基づいてこの発明の一実施形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted. The present invention is not limited to the following embodiments.
図1は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置及びその周辺の構造を説明するための図である。内燃機関10には吸気通路12および排気通路14が連通している。吸気通路12は、上流側の端部にエアフィルタ16を備えている。エアフィルタ16には、吸気温THA(すなわち外気温)を検出する吸気温センサ18が組みつけられている。また、排気通路14には排気浄化触媒31が配置されている。
FIG. 1 is a diagram for explaining a control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention and a structure around the control device. An
エアフィルタ16の下流には、エアフロメータ20が配置されている。エアフロメータ20の下流には、スロットルバルブ22が設けられている。スロットルバルブ22の近傍には、スロットル開度TAを検出するスロットルセンサ24と、スロットルバルブ22が全閉となることでオンとなるアイドルスイッチ26とが配置されている。スロットルバルブ22の下流には、サージタンク28が設けられている。
An
内燃機関10には、燃焼室内(筒内)に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁30が設けられている。また、内燃機関10は、吸気バルブ36および排気バルブ38を備えている。また、燃焼室内に噴霧された燃料に点火するため、内燃機関10の筒内には点火プラグ42(図1において不図示)が設けられている。更に、筒内には、その内部を往復運動するピストン44が設けられている。
The
図1に示すように、本実施形態の制御装置はECU(Electronic Control Unit)40を備えている。ECU40には、上述した各種センサに加え、内燃機関10の運転状態を把握すべく、ノッキングの発生を検知するKCSセンサや、スロットル開度、機関回転数、排気温度、冷却水温度、潤滑油温度、触媒床温度などを検出するための各種センサ(不図示)が接続されている。また、ECU40には、上述した燃料噴射弁30などの各アクチュエータが接続されている。
As shown in FIG. 1, the control device of the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 40. In addition to the various sensors described above, the
本実施形態の内燃機関10では、運転状態に応じて燃料噴射弁30からの燃料の噴射タイミングを可変するようにしている。内燃機関10がアイドリング〜常用回転域(低負荷域)で運転される場合は、圧縮行程で燃料を噴射して、希薄な混合気の燃焼を行う(成層燃焼)。また、内燃機関10が高回転域(高負荷域)で運転される場合は、吸気行程で燃料を噴射して燃焼を行う(均質燃焼)。
In the
成層燃焼の運転では、機関回転数、負荷の変動に関わらずスロットルバルブ22が全開とされる。従って、負荷変動があっても筒内への吸入空気量は一定であり、燃料噴射量を制御することのみで内燃機関10の出力が制御される。一方、均質燃焼の場合は、スロットルバルブ22の開度を可変するとともに、燃料噴射量を制御することで内燃機関10の出力が制御される。
In the operation of stratified combustion, the
本実施形態の内燃機関10において、燃料噴射弁30はその中心軸を回転中心として回動可能とされている。図2は、燃料噴射弁30の近傍を詳細に示す模式図である。ここで図2(A)は燃料噴射弁30の近傍を上側から見た状態を示している。また、図2(B)は、燃料噴射弁30の近傍を側方から見た状態を示している。
In the
図2(A)及び図2(B)に示すように、燃料噴射弁30の外周にはピニオンギヤ30aが設けられている。ピニオンギヤ30aはラック32と係合しており、ラック32はその長手方向への移動が可能とされた状態でシリンダヘッドなどの部材に支持されている。そして、ラック32が不図示のアクチュエータの動力によりその長手方向に駆動されると、ピニオンギヤ30aが回動し、その結果、燃料噴射弁30が回動するように構成されている。
As shown in FIGS. 2A and 2B, a
図3は、内燃機関10の筒内の燃焼室をピストン44側から見た状態を示す模式図であって、成層燃焼時に燃料噴射弁30から燃料を噴射した直後の状態を示している。図3に示すように、燃焼室には2つの吸気バルブ36と2つの排気バルブ38が配置されている。そして、燃料噴射弁30は燃焼室の略中央に配置されている。また、燃料噴射弁30から所定の距離だけ離間した位置に点火プラグ42が配置されている。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which the combustion chamber in the cylinder of the
図3(A)は、内燃機関10が比較的低負荷域で運転されている場合を示している。また、図3(B)は、内燃機関10が図3(A)の場合よりも高負荷域で運転されている場合を示している。上述したように、成層燃焼の運転では、負荷変動に関わらず吸入空気量は略一定であり、燃料噴射量の増減で出力を制御するため、図3(A)に比べて、図3(B)の方が燃料噴射弁30からより多くの燃料が噴射されている。従って、筒内の空燃比は負荷が上がるほどリッチとなり、図3(A)に比べて図3(B)の方が筒内の空燃比がリッチとされている。
FIG. 3A shows a case where the
燃料噴射弁30は6個の噴射口を備えたマルチホール式インジェクタであり、図3に示すように、燃料噴射弁30から6方向に向けて燃料が噴射される。そして、本実施形態では、燃料噴射量に応じてラック32の位置を可変することで、燃料噴射弁30の回転位置を可変するようにしている。これにより、燃料噴射弁30の噴射口の角度位置が変わり、燃料の噴射方向が可変される。
The
図3(A)に示すように、燃料噴射量が比較的少なく、筒内の空燃比が相対的にリーンとなる場合は、6方向のうちの1方向に向けて噴射された燃料が点火プラグ42に向かうように燃料噴射弁30の角度位置が設定される。
As shown in FIG. 3A, when the fuel injection amount is relatively small and the air-fuel ratio in the cylinder is relatively lean, the fuel injected in one of the six directions is spark plug. The angular position of the
これにより、燃料噴射量が少ない場合であっても、多くの燃料を点火プラグ42側に送ることが可能となり、点火プラグ42の近傍の空燃比がオーバーリーンになることを抑止できる。従って、燃料噴射量が少ない場合に失火が発生してしまうことを抑止できる。
As a result, even when the fuel injection amount is small, a large amount of fuel can be sent to the
一方、図3(B)のように燃料噴射弁30からの燃料噴射量が多く、筒内の空燃比が相対的にリッチとなる場合は、図3(A)の場合からラック32が駆動され、燃料噴射弁30の角度位置が変更される。そして、図3(B)に示すように、燃料噴射弁30の噴射口から噴射された燃料が、直接的に点火プラグ42に向かわないように燃料噴射弁30の角度位置が設定される。すなわち、図3(B)に示すように、点火プラグ42の位置が隣り合う2つの燃料噴射方向の中間にとなるように燃料噴射弁30の角度位置が設定される。
On the other hand, when the fuel injection amount from the
これにより、燃料を点火プラグ42に向けて直接噴射した場合と比べると、点火プラグ42の近傍に送られる燃料量を少なくすることができ、点火プラグ42の周りの空燃比を適切な値にすることができる。従って、燃料噴射量が多い場合であっても、点火プラグ42の近傍の空燃比がオーバーリッチになることを抑止でき、失火が発生してしまうことを抑止できる。
Thereby, compared with the case where fuel is directly injected toward the
このように本実施形態では、成層燃焼時において、負荷の変動に応じて燃料噴射弁30を回転させ、点火プラグ42の周りの空燃比が適切となるように制御するため、負荷の変動が生じた場合であっても点火プラグ42の周りを適切な空燃比にすることができる。従って、負荷変動に対して成層燃焼が成立する範囲を広くすることができる。
As described above, in the present embodiment, during stratified combustion, the
なお、本実施形態では、燃料噴射弁30の全体を回動させることで燃料の噴射方向を可変しているが、燃料噴射弁30の噴射口のみを回転させる構造としても良い。また、燃料の噴射方向は6方向以外であっても良い。
In the present embodiment, the fuel injection direction is varied by rotating the entire
以上説明したように本実施形態によれば、燃料噴射量に応じて燃料噴射弁30からの燃料の噴射方向を可変するようにしたため、点火プラグ42の周辺の空燃比を常に最適にすることが可能となる。従って、点火プラグ42の周辺の空燃比がオーバーリッチ、またはオーバーリーンになることがなく、噴射された燃料に確実に点火することが可能となる。これにより、失火が生じることを確実に抑止することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the fuel injection direction from the
10 内燃機関
30 燃料噴射弁
30a ピニオンギヤ
32 ラック
36 吸気バルブ
42 点火プラグ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
圧縮行程で内燃機関の筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
筒内に噴射された燃料を点火する点火プラグと、
前記燃料噴射弁からの燃料噴射量に応じて、前記燃料噴射弁からの燃料の噴射方向を可変する可変機構と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。 An intake valve that sends gas into the cylinder of the internal combustion engine by opening at a predetermined timing;
A fuel injection valve for injecting fuel into the cylinder of the internal combustion engine in the compression stroke;
A spark plug for igniting the fuel injected into the cylinder;
A variable mechanism that varies a fuel injection direction from the fuel injection valve in accordance with a fuel injection amount from the fuel injection valve;
A control apparatus for an internal combustion engine, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004367719A JP2006170170A (en) | 2004-12-20 | 2004-12-20 | Control device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013002329A (en) * | 2011-06-15 | 2013-01-07 | Toyota Motor Corp | Control device of internal combustion engine |
-
2004
- 2004-12-20 JP JP2004367719A patent/JP2006170170A/en not_active Withdrawn
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