JP2008267274A - 直噴エンジンの制御システム - Google Patents
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Abstract
【課題】オイル希釈の抑制を考慮して、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料の方向を制御する直噴エンジンの制御システムを提供する。
【解決手段】直噴エンジンの制御システムは、燃料mfを噴射する方向が可変の筒内噴射用インジェクタ6を備える。燃料mfの燃料性状を検出するセンサを備える。センサからの情報に基づいて、燃料mfの噴射方向を制御する制御部を備える。
【選択図】図4
【解決手段】直噴エンジンの制御システムは、燃料mfを噴射する方向が可変の筒内噴射用インジェクタ6を備える。燃料mfの燃料性状を検出するセンサを備える。センサからの情報に基づいて、燃料mfの噴射方向を制御する制御部を備える。
【選択図】図4
Description
本発明は、直噴エンジンの制御システムに関し、特に筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料の方向を調整する燃料噴射方向制御システムに関する。
噴射される燃料の方向が調整可能な筒内噴射用インジェクタが提案されている。
特許文献1は、ニードル弁の偏心状態を調整することにより、噴射される燃料の方向が変動せしめられる筒内噴射用インジェクタを開示する。
特開2000−205088号公報
しかし、燃焼のパターン(成層燃焼と均質燃焼)に応じて筒内噴射用インジェクタから噴射される方向が設定される形態は開示されるが、このように噴射方向を制御しても、アルコール濃度が高い燃料を使用した場合には、気化せずにシリンダー壁に付着してオイルを希釈させる可能性がある。
したがって本発明の目的は、オイル希釈の抑制を考慮して、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料の方向を制御する直噴エンジンの制御システムを提供することである。
本発明に係る直噴エンジンの制御システムは、燃料を噴射する方向が可変の筒内噴射用インジェクタと、燃料の燃料性状を検出するセンサと、センサからの情報に基づいて、燃料の噴射方向を制御する制御部とを備える。
また、好ましくは、燃料は、アルコールを含み、センサは、燃料におけるアルコール濃度を検出する濃度センサであり、制御部は、アルコール濃度に応じて、燃料の噴射方向を制御する。これにより、気化せずにシリンダー壁に付着しやすいアルコールが燃料に多く含まれる場合に、オイル下がりを考慮した噴射方向制御を行い、アルコールが燃料に多く含まれない場合には、燃焼性能を考慮した噴射方向制御を行うことが可能になる。
さらに好ましくは、制御部は、アルコール濃度が高いほど、燃料の噴射方向と直噴エンジンのピストンの移動方向に垂直な水平面とのなす角が大きい状態で燃料を噴射する。これにより、気化せずにシリンダー壁に付着しやすいアルコールが燃料に多く含まれる場合に、オイル下がりを考慮した噴射方向制御をアルコールの濃度に応じて細かく行い、アルコールが燃料に多く含まれない場合には、燃焼性能を考慮した噴射方向制御を行うことが可能になる。
また、好ましくは、制御部は、アルコール濃度が高い場合には、燃料の噴射方向の制御に加え、燃料の噴射回数の制御を行う。これにより、1回の噴射量が少なくなることでシリンダー壁に付着する燃料を少なくすることが可能になる。
以上のように本発明によれば、オイル希釈の抑制を考慮して、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料の方向を制御する直噴エンジンの制御システムを提供することができる。
以下、本発明の実施形態について、図1〜4を用いて説明する。本実施形態における直噴エンジンの制御システムは、エンジン本体1、エアクリーナ2、吸気通路3、電気制御スロットル弁4、筒内噴射用インジェクタ6、点火プラグ7、排気通路8、触媒コンバータ9、電気制御EGR弁10、EGR通路11、燃料タンク12、低圧ポンプ13、高圧ポンプ15、燃料分配管16、リターン通路17、ECU20、水温センサ26、排気通路8において排気空燃比のリッチ・リーンに応じた信号を出力する空燃比センサ27、燃料分配管16における燃料mfのアルコール濃度を検出するアルコール濃度センサ30を備える。なお、図1において、吸気バルブ、排気バルブは省略している。
なお、本実施形態では、エンジン本体1の燃料mfとして、ガソリン/アルコール混合燃料を使った形態を説明するが、すくなくともアルコールを含む燃料を使った他の形態であってもよい。
まず、エンジン本体1の動作について説明する。エンジン本体1の各シリンダーの燃焼室には、エアクリーナ2及び吸気通路3を介し、電気制御スロットル弁4の制御を受けて、空気が吸入される。筒内噴射用インジェクタ6から噴射された燃料mfは、吸入された空気と混ざって混合気を形成する。ECU20からの点火信号に基づく点火プラグ7の点火によって、混合気は燃焼する。
エンジン本体1からの排気は、排気通路8より排出され、排気通路8に設けられた触媒コンバータ9により浄化される。また、排気の一部は、電気制御EGR弁10を介して、EGR通路11により吸気通路3のスロットル弁4の下流で吸気通路3に還流される。
次に、燃料mfのエンジン本体1への供給動作について説明する。燃料タンク12からは低圧ポンプ13により燃料mfが吸い上げられ、低圧供給通路を介して接続された高圧ポンプ15により目標噴射圧まで加圧されて、筒内噴射用インジェクタ6に接続されている燃料分配管16に供給される。リターン通路17は、燃料分配管16からの余剰燃料を燃料タンク12に戻す通路である。
次に、本実施形態における燃料噴射方向制御に関連する部位である筒内噴射用インジェクタ6、水温センサ26、及びECU20の動作について説明する。
筒内噴射用インジェクタ6は、シリンダー内に燃料mfを直接噴射するように設けられた電磁式のインジェクタである。直噴エンジンの回転(運転状態)に同期してECU20から吸気行程または圧縮行程に出力される噴射パルス信号に基づいて、筒内噴射用インジェクタノズル6a内のニードル弁(不図示)を介して、所定圧力に調圧された燃料mfが噴射される。本実施形態における筒内噴射用インジェクタ6は、筒内噴射用インジェクタノズル6a内のニードル弁の偏心状態を調節することにより、シリンダー内における燃料mfを噴射する方向が変動せしめられる。なお、燃料mfを噴射する方向の制御は、ニードル弁の偏心状態の調節に限らず、他の形態であってもよい。
水温センサ26は、エンジン本体1の冷却水温を検出するセンサで、本実施形態では、エンジン本体1が冷気状態にあるか否かの判別に使用される。但し、エンジン本体1の温度を検出するセンサとして、エンジンオイルの温度を検出する油温センサなど他のセンサで冷気状態にあるか否かの判別を行ってもよい。
ECU20は、CPU、ROM、RAM、A/D変換器、及び入出力インターフェイス等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種センサからの入力信号を受け、これに基づいて演算処理して、各部の動作制御を行う。特に、本実施形態では、ECU20は、水温センサ26からの冷却水温に関する情報、及びアルコール濃度センサ30からのアルコール濃度に関する情報に基づいて、筒内噴射用インジェクタ6から燃料mfを噴射する方向を制御する。
具体的には、ECU20は、水温センサ26からの情報に基づいて、エンジン本体1が冷気状態にあるか否か(暖機が完了したか否か)を判断する。冷気状態にある場合には、アルコール濃度センサ30からの情報に基づいて、燃料mfにアルコールが含まれているか否か(濃度閾値以上のアルコール濃度であるか否か)を判断する。アルコールが含まれている場合には、ニードル弁の偏心量を大きくし、筒内噴射用インジェクタ6から燃料を、噴射方向とピストン1aの移動方向に垂直な水平面とのなす角(V角)θが大きい状態で、すなわちピストン1aの下死点側に向けて噴射する(図3参照)。冷気状態にない場合(暖機が完了した場合)、または冷気状態であっても燃料mfにアルコールが含まれていない(濃度閾値よりもアルコール濃度が低い)場合には、ニードル弁の偏心量を小さくし、筒内噴射用インジェクタ6から燃料を、噴射方向とピストン1aの移動方向に垂直な水平面とのなす角θが小さい状態で、すなわちピストン1aの上死点側に向けて噴射する(図4参照)。噴射方向とピストン1aの移動方向に垂直な水平面とのなす角θは、吸気における空気の流れ(タンブール流)に同調できる範囲の角度(0〜50度程度)が設定される。
エンジン本体1の暖機が完了する前の低温時は、燃料mfのうち特にアルコールが気化せずに、シリンダー内部に付着しやすくなる。そのため、シリンダー壁に付着した燃料mf(特にアルコール)が、シリンダーとピストン1aの隙間から漏れ出し(オイル下がりが生じ)、エンジンオイルと混ざり合うエンジンオイルの希釈化が起こりやすい。
エンジンオイルと混ざり合った燃料mf(特にアルコール)は、エンジンオイルから蒸発して吸気系に還流され、これにより空燃比が過度にリッチになる可能性がある。空燃比が過度にリッチな状態では、触媒コンバータ9における浄化範囲内に空燃比フィードバック制御ができなくなるA/F補正ズレが生じるおそれがある。
本実施形態では、暖機が完了する前であって、燃料mfにアルコールが含まれる場合には、筒内噴射用インジェクタ6からの燃料噴射方向が、ピストン1aの移動方向に垂直な水平面とのなす角θが大きい状態で、燃料噴射が行われることで、燃料mfがピストン1aの上部に当たり、シリンダー壁に付着しにくくなるため、A/F補正ズレが起こりにくいメリットを有する。暖機完了後などそれ以外の場合には、燃焼性能を優先し、噴射された燃料が吸気された空気の流れに同調しやすくなる(空気と混ざりやすくなる)ように、筒内噴射用インジェクタ6からの燃料噴射方向が、ピストン1aの移動方向に垂直な水平面とのなす角θが小さい状態で、燃料噴射が行われる。これにより、燃焼性能とアルコールのシリンダー壁付着の両方を考慮した燃料噴射方向制御が可能になる。
次に、本実施形態における燃料噴射方向制御の手順について、図5のフローチャートを用いて説明する。
エンジン本体1の運転が開始されると、ステップS11で、水温センサ26からの情報に基づいて、エンジン本体1が冷気状態にあるか否か(暖機が完了したか否か)が、ECU20によって判断される。冷気状態にある場合には、ステップS12で、アルコール濃度センサ30からの情報に基づいて、燃料mfにアルコールが含まれるか否かが判断される。含まれる場合には、ステップS13で、筒内噴射用インジェクタ6からの燃料噴射方向が、ピストン1aの移動方向に垂直な水平面とのなす角θが大きい状態で、所定のタイミングで、燃料噴射が行われる。
ステップS14で、水温センサ26からの情報に基づいて、エンジン本体1が冷気状態にあるか否か(暖機が完了したか否か)が、ECU20によって判断される。暖機が完了していない場合にはステップS13に戻され、なす角θが大きい状態での燃料噴射が繰り返される。
冷気状態にない場合(ステップS11)、燃料mfにアルコールが含まれない場合(ステップS12)、及び暖機が完了した場合(ステップS14)は、ステップS15で、通常の噴射方向、筒内噴射用インジェクタ6からの燃料噴射方向が、ピストン1aの移動方向に垂直な水平面とのなす角θが小さい状態で、所定のタイミングで、燃料噴射が行われる。
なお、本実施形態では、燃料mfにアルコールが含まれるか否かに基づいて、燃料mfの噴射方向が制御される形態を説明したが、アルコール濃度に応じて、燃料mfの噴射方向が変動される形態であってもよい。具体的には、アルコール濃度が高いほど、筒内噴射用インジェクタ6からの燃料噴射方向が、ピストン1aの移動方向に垂直な水平面とのなす角θが大きくなるように設定される。従って、アルコール濃度が最も高い状態(例えばアルコール濃度:100%)では、ピストン1aの移動方向に垂直な水平面とのなす角θが最も大きく状態で、筒内噴射用インジェクタ6により燃料がピストン1aの下死点側に向けて(下死点付近にあるピストン1aの上面に向けて)噴射される(図3参照)。また、アルコール濃度が最も低い状態(例えばアルコール濃度:0%)では、ピストン1aの移動方向に垂直な水平面とのなす角θが最も小さい状態で、筒内噴射用インジェクタ6により燃料がピストン1aの上死点側に向けて噴射される(図4参照)。
燃料mfにおけるアルコール濃度が高いほど、燃料mfがシリンダーとピストン1aとの隙間から漏れ出る可能性が高いが、アルコール濃度が高いほど、燃料mfがシリンダー壁に付着しにくい噴射方向に燃料噴射が行われるため、燃料mfの漏出度合いに応じた燃料噴射方向制御が可能になる。
また、アルコール濃度の低さに応じて、ピストン1aの移動方向に垂直な水平面とのなす角θが小さく設定されて、空気の流れと同調しやすい(空気と混ざりやすい)ように、噴射方向が制御されるため、なす角θが大きく設定されることによる燃焼性能低下を最小限に抑えることが可能になる。
また、本実施形態のような噴射方向調整に加えて、分割噴射を行っても良い。例えば、燃料mfのアルコール濃度が高い(約100%)の場合に、噴射方向をピストン1aの移動方向に垂直な水平面とのなす角θが最も大きい状態に設定した上で、燃料噴射を複数回に分けて行う。1回の噴射量を少なくすることでシリンダー壁に付着する燃料mfを少なくすることが可能になる。特に始動時におけるA/F補正ズレが大きい場合に有効である。
1 エンジン本体
2 エアクリーナ
3 吸気通路
4 電気制御スロットル弁
6 筒内噴射用インジェクタ
7 点火プラグ
8 排気通路
9 触媒コンバータ
10 電気制御EGR弁
11 EGR通路
12 燃料タンク
13 低圧ポンプ
15 高圧ポンプ
16 燃料分配管
17 リターン通路
20 ECU
26 水温センサ
27 空燃比センサ
30 アルコール濃度センサ
2 エアクリーナ
3 吸気通路
4 電気制御スロットル弁
6 筒内噴射用インジェクタ
7 点火プラグ
8 排気通路
9 触媒コンバータ
10 電気制御EGR弁
11 EGR通路
12 燃料タンク
13 低圧ポンプ
15 高圧ポンプ
16 燃料分配管
17 リターン通路
20 ECU
26 水温センサ
27 空燃比センサ
30 アルコール濃度センサ
Claims (4)
- 燃料を噴射する方向が可変の筒内噴射用インジェクタと、
前記燃料の燃料性状を検出するセンサと、
前記センサからの情報に基づいて、前記燃料の噴射方向を制御する制御部とを備えることを特徴とする直噴エンジンの制御システム。 - 前記燃料は、アルコールを含み、
前記センサは、前記燃料におけるアルコール濃度を検出する濃度センサであり、
前記制御部は、前記アルコール濃度に応じて、前記燃料の噴射方向を制御することを特徴とする請求項1に記載の制御システム。 - 前記制御部は、前記アルコール濃度が高いほど、前記燃料の噴射方向と前記直噴エンジンのピストンの移動方向に垂直な水平面とのなす角が大きい状態で前記燃料を噴射することを特徴とする請求項2に記載の制御システム。
- 前記制御部は、前記アルコール濃度が高い場合には、前記燃料の噴射方向の制御に加え、前記燃料の噴射回数の制御を行うことを特徴とする請求項2に記載の制御システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007111463A JP2008267274A (ja) | 2007-04-20 | 2007-04-20 | 直噴エンジンの制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007111463A JP2008267274A (ja) | 2007-04-20 | 2007-04-20 | 直噴エンジンの制御システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2008267274A true JP2008267274A (ja) | 2008-11-06 |
Family
ID=40047083
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007111463A Pending JP2008267274A (ja) | 2007-04-20 | 2007-04-20 | 直噴エンジンの制御システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008267274A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014231799A (ja) * | 2013-05-30 | 2014-12-11 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
WO2015053101A1 (ja) * | 2013-10-08 | 2015-04-16 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関の燃料噴射制御装置および燃料噴射制御方法 |
WO2017081931A1 (ja) * | 2015-11-12 | 2017-05-18 | 株式会社デンソー | 燃焼システムの推定装置及び制御装置 |
-
2007
- 2007-04-20 JP JP2007111463A patent/JP2008267274A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015075023A (ja) * | 2013-10-08 | 2015-04-20 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関の燃料噴射制御装置および燃料噴射制御方法 |
WO2017081931A1 (ja) * | 2015-11-12 | 2017-05-18 | 株式会社デンソー | 燃焼システムの推定装置及び制御装置 |
JP2017089545A (ja) * | 2015-11-12 | 2017-05-25 | 株式会社デンソー | 燃焼システムの推定装置及び制御装置 |
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