JP2010048109A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に関し、特に、吸気通路内に向けて燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタを備えた内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly to an internal combustion engine provided with an intake passage injection injector that injects fuel into an intake passage.
機関吸気通路内に燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタと、機関燃焼室内に燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタとを具備した内燃機関が公知である。かかる内燃機関では、通常、PM粒子数は、吸気通路噴射用インジェクタで噴射した場合の方が、筒内噴射用インジェクタで噴射する場合に比して、著しく低減可能であるが、吸気通路噴射用インジェクタの噴射量が増加してくると、吸気通路噴射用インジェクタの噴射に起因するPM粒子数が著しく増加する場合がある。これは、吸気通路噴射用インジェクタの噴射量を制限する制御を行うことで改善されるが、PFI(Port Fuel Injection)の噴射方法が適切でない場合、上記制御を行っても改善されないか、または、吸気通路噴射用インジェクタの噴射量が少ない領域から吸気通路噴射用インジェクタの噴射に起因するPM粒子数が悪化する場合があるという問題がある。 2. Description of the Related Art An internal combustion engine having an intake passage injector for injecting fuel into an engine intake passage and an in-cylinder injector for injecting fuel into an engine combustion chamber is known. In such an internal combustion engine, the number of PM particles can usually be significantly reduced when injected with an intake manifold injector, compared with when injected with an in-cylinder injector. When the injection amount of the injector increases, the number of PM particles resulting from the injection of the intake manifold injector may increase significantly. This is improved by performing control to limit the injection amount of the intake manifold injector, but if the injection method of PFI (Port Fuel Injection) is not appropriate, it will not be improved even if the above control is performed, or There is a problem that the number of PM particles resulting from the injection of the intake manifold injector may deteriorate from a region where the injection quantity of the intake manifold injector is small.
また、特許文献1では、暖気後の燃料の気化を促進することを目的として、吸気弁中心若しくは下方に向けて燃料を噴射しているが、付着した燃料と気流方向との接触角が大きく流速も遅いため、大粒径粒子が生成され、冷間時にPM粒子数が増加するという問題がある。 Further, in Patent Document 1, for the purpose of promoting the vaporization of the fuel after warming up, the fuel is injected toward the center of the intake valve or downward, but the contact angle between the attached fuel and the airflow direction is large, and the flow velocity However, there is a problem that large particle size particles are generated and the number of PM particles increases when cold.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射手段で燃料を噴射する場合のPM粒子数を低減することが可能な内燃機関を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine capable of reducing the number of PM particles when fuel is injected by a fuel injection means for injecting fuel into an intake passage. And
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射手段を備えた内燃機関において、前記燃料噴射手段からの燃料の噴射方向を、吸気通路上面と略平行な方向とし、かつ、前記吸気通路をその上面および下面方向に2分割した場合の上面方向の領域に、燃料の略半分以上を噴射することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides an internal combustion engine having fuel injection means for injecting fuel into an intake passage, wherein the direction of fuel injection from the fuel injection means is changed to the intake passage. It is characterized in that approximately half or more of the fuel is injected into a region in the upper surface direction when the intake passage is divided into two in the upper surface and lower surface directions in a direction substantially parallel to the upper surface.
本発明に係る内燃機関によれば、吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射手段を備えた内燃機関において、前記燃料噴射手段からの燃料の噴射方向を、吸気通路上面と略平行な方向とし、かつ、前記吸気通路の上面および下面方向に2分割した場合の上面方向の領域に、燃料の略半分以上を噴射することとしたので、吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射手段で燃料を噴射する場合のPM粒子数を低減することが可能な内燃機関を提供することが可能になるという効果を奏する。 According to the internal combustion engine of the present invention, in the internal combustion engine provided with the fuel injection means for injecting fuel into the intake passage, the fuel injection direction from the fuel injection means is a direction substantially parallel to the upper surface of the intake passage, In addition, since approximately half or more of the fuel is injected into the region in the upper surface direction when divided into the upper surface and the lower surface direction of the intake passage, the fuel is injected by the fuel injection means for injecting the fuel into the intake passage. There is an effect that it becomes possible to provide an internal combustion engine capable of reducing the number of PM particles in the case.
以下に、本発明に係る内燃機関の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、こ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。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。 Hereinafter, an embodiment of an internal combustion engine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るエンジンの模式図、図2は、図1のPFIインジェクタの吸気ポートに対する噴射角度を説明するための模式図、図3はPFIインジェクタの燃料の噴射領域を説明するための模式図である。
(Embodiment 1)
1 is a schematic diagram of an engine according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an injection angle with respect to an intake port of the PFI injector of FIG. 1, and FIG. 3 is a fuel injection of the PFI injector. It is a schematic diagram for demonstrating an area | region.
図1に示すエンジン1は、デュアルインジェクタ方式の内燃機関であり、当該エンジン1の気筒を構成するシリンダ11内には図の上下方向に往復動するピストン13が配設されており、ピストン13は図示しないコンロッドを介して図示しないクランク軸に連結されている。ピストン13の上方にはシリンダ11及びシリンダヘッド12にて区画された燃焼室14が形成されており、燃焼室14は、吸気弁17及び排気弁18を介して吸気ポート15及び排気ポート16に連通している。また、吸気ポート15には、吸気ポート15内に燃料を噴射するPFIインジェクタ21が設けられている。
An engine 1 shown in FIG. 1 is a dual-injector type internal combustion engine, and a
PFIインジェクタ21の噴射口は、図2に示すように、吸気ポート15の上面と略平行な方向に設けられており、PFIインジェクタ21は、吸気ポート15の上面と略平行な方向にかつその上面に接するように燃料を噴射し、かつ、噴射した燃料の略半分以上が、図3に示す、吸気弁17の中心を通り吸気ポート15の上面および下面方向に2分割した場合の上面側の領域A(吸気弁17および吸気ポート15の壁面)に噴射されるように構成されている。
As shown in FIG. 2, the injection port of the
排気弁18側の排気ポート16には、排気浄化触媒(図示せず)が設けられる。シリンダヘッド12には、燃焼室14に直接燃料を噴射するDI(Direct Injection)インジェクタ(筒内燃料噴射弁)20が装着されている。このDIインジェクタ20は、吸気ポート15側に位置して上下方向に所定角度傾斜して配置されている。このDIインジェクタ20は、燃焼室14に生成される吸気流動に燃料が乗るようにピストン13の頂面に向かって燃料を噴射可能である。更に、シリンダヘッド12には、燃焼室14の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ19が装着されている。
An exhaust purification catalyst (not shown) is provided in the
DIインジェクタ20,PFIインジェクタ21、及び点火プラグ19の作動は、エンジンコントロールユニット(以下ECUという)10により制御され、このECU10には、図示しない各種センサ(クランク角センサ、アクセル開度センサ、エアフローメータ、水温センサ等)から、各種情報が入力されている。
The operations of the
つぎに、上記構成のエンジン1のPFIインジェクタ21から噴射される燃料の挙動を説明する。PFIインジェクタ21は、吸気弁17が閉じている間に、吸気ポート15の上面と略平行な方向に当該上面に接するように燃料を噴射し、かつ、噴射した燃料の略半分以上が、吸気弁17の中心を通り吸気ポート15の上面および下面方向に2分割した場合の上面側の領域に噴射する。これにより、噴射された燃料は、吸気ポート15の上面と吸気弁17の上側に燃料が付着する。吸気行程では、吸気ポート15の上流の流れが速く、かつ、吸気弁17の上面や吸気ポート15の上面に付着した燃料液膜25bに対して浅い角度で吸入空気が流入するため、冷間時に燃焼室14内に燃料液滴25aとして流入した場合でも微粒化が促進され、PM粒子数が低減される。また、吸気ポート15の上面に接して噴射させることで、気流により燃料液膜25bから離脱して燃料液滴25aになる際、選択的な作用が働き大粒径の噴霧は生成されず小粒径の噴霧が生成され、若しくは、燃料液膜25bとして残留するため、PM粒子数が減少する。これに対して、従来技術では、暖気後の燃料の気化を促進することを目的として、通常、吸気弁中心若しくは下方(図3の領域B)に向けて、噴霧を噴射しているが、付着した燃料と気流方向との接触角が大きく流速も遅いため、大粒径粒子が生成され、冷間時にPM粒子数が増加する。
Next, the behavior of the fuel injected from the
以上説明したように、実施の形態1によれば、PFIインジェクタ21の燃料噴射方向を、吸気ポート15の上面と略平行な方向とし、かつ、吸気弁17の中心を通り吸気ポート15の上面および下面方向に2分割した場合の上面側の領域に、燃料の略半分以上が噴射されるようにしているので、PM粒子数を低減することが可能となる。
As described above, according to the first embodiment, the fuel injection direction of the
(実施の形態2)
図4〜図7を参照して、実施の形態2に係る内燃機関を説明する。図4は、本発明の実施の形態2に係るエンジンの模式図である。図4において、図1と同等機能を有する部位には、同一符号を付し共通する部分の説明は省略する。図4に示す実施の形態2に係るエンジン1は、PFI21の燃料噴射角度(方向)が変更可能に構成されており、PFI21の噴射角度を変更する噴射角度変更機構30と、吸気ポート15内の気流の方向を制御する気流制御弁40と、吸気弁温度を検出する吸気弁温度検出手段50とを備えている。
(Embodiment 2)
An internal combustion engine according to Embodiment 2 will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a schematic diagram of an engine according to Embodiment 2 of the present invention. 4, parts having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description of common parts is omitted. The engine 1 according to Embodiment 2 shown in FIG. 4 is configured so that the fuel injection angle (direction) of the
噴射角度変更機構30は、ラック30aとピニオン30bからなるラックピニオン機構で構成されている。ECU10は、ラック30aの位置を駆動制御してPFIインジェクタ21の燃料噴射角度を制御している。ラック30aの移動に伴ってピニオン30bが従動回転し、ピニオン30bに固定されているPFIインジェクタ21の燃料噴射角度を変更することができる。気流制御弁40はECU10によって駆動制御され、その角度が変更される。吸気弁温度検出手段50は吸気弁17の吸気弁温度を検出して、ECU10に出力する。
The injection
図5は、ECU10により実行されるPM粒子数低減制御を説明するためのフローチャートである。同図において、まず、ECU10は、吸気弁温度とPFI噴射量を算出する(ステップS1)。つぎに、ECU10は、吸気弁温度≦閾値Th1であるか否かを判断する(ステップS2)。ECU10は、吸気弁温度≦閾値Th1でない場合には(ステップS2の「No」)、リターンする一方、吸気弁温度≦閾値Th1である場合には(ステップS2の「Yes」)、ECU10は、PFI噴射量≧閾値Th2であるか否かを判断する(ステップS3)。ECU10は、PFI噴射量≧閾値Th2でない場合には(ステップS3の「No」)、リターンする一方、ECU10は、PFI噴射量≧閾値Th2である場合には(ステップS3の「Yes」)、PFIインジェクタ21の燃料噴射角制御を実行する(ステップS4)。
FIG. 5 is a flowchart for explaining the PM particle number reduction control executed by the
具体的には、燃料噴射角制御では、ECU10は、PFI噴射量と吸気弁温度に基づいて、PFI噴射量・吸気弁温度/噴射角マップを参照して、PFIインジェクタ21の噴射角度を算出し、PFIインジェクタ21の噴射角度が算出した燃料噴射角度になるように噴射角度変更機構40を制御する。
Specifically, in the fuel injection angle control, the
図6は、PFI噴射量・吸気弁温度/噴射角マップの一例を示す図である。同図に示すように、PFI噴射量・吸気弁温度/噴射角マップは、PFI噴射量および吸気弁温度を変数として、実験またはシミュレーションで算出した好適な噴射角度が0°〜MAXの間で段階的に登録されている。ここで、噴射角度=0°はベース噴射角、噴射角度=MAXは、噴霧の上端と吸気ポート15の上面が略平行となる噴霧角である。PFI噴射量が多いほど、また、吸気弁温度が低いほど噴射角度を大きく(上向き)設定する。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a PFI injection amount / intake valve temperature / injection angle map. As shown in the figure, the PFI injection amount / intake valve temperature / injection angle map is a step in which a suitable injection angle calculated by experiment or simulation is between 0 ° and MAX with the PFI injection amount and the intake valve temperature as variables. Registered. Here, the injection angle = 0 ° is the base injection angle, and the injection angle = MAX is the spray angle at which the upper end of the spray and the upper surface of the
つぎに、ECU10は、気流制御弁40の制御を実行する(ステップS5)。具体的には、ECU10は、PFI噴射量と吸気弁温度に基づいて、PFI噴射量・吸気弁温度/気流制御弁角度マップを参照して、気流制御弁40の角度を算出し、気流制御弁40の角度が算出した角度になるように制御する。
Next, the
図7は、PFI噴射量・吸気弁温度/気流制御弁角度マップの一例を示す図である。同図に示すように、PFI噴射量・吸気弁温度/気流制御弁角度マップは、PFI噴射量および吸気弁温度を変数として、実験またはシミュレーションで算出した好適な気流制御弁40の角度が0°〜MAXの間で段階的に登録されている。ここで、気流制御弁40の角度θ=0°はベース気流制御弁角度であり、角度θが大きいほど吸気ポート15の上側の気流が速くなる。PFI噴射量が多いほど、また、吸気弁温度が低いほど気流制御弁40の角度を大きく(吸気ポート15の上側への流れを早くする側)設定する。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a PFI injection amount / intake valve temperature / airflow control valve angle map. As shown in the figure, the PFI injection amount / intake valve temperature / airflow control valve angle map has a 0 ° angle of a suitable
以上説明したように、実施の形態2によれば、ECU10は、PFI噴射量と吸気弁温度とに基づいて、噴射角度変更機構30を介して、PFIインジェクタ21の噴射角度を変更することとしたので、暖機後の気化も促進させることが可能となる。
As described above, according to the second embodiment, the
また、ECU10は、PFI噴射量と吸気弁温度とに基づいて、気流制御弁40の角度を変更することとしたので、燃料の微粒化効果を促進させることが可能となる。
In addition, since the
以上のように、本発明に係る内燃機関は、吸気通路噴射用インジェクタを備えた内燃機関および吸気通路噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとを具備した内燃機関に有用である。 As described above, the internal combustion engine according to the present invention is useful for an internal combustion engine provided with an intake manifold injector and an internal combustion engine provided with an intake manifold injector and an in-cylinder injector.
1 エンジン
10 ECU
15 吸気ポート
17 吸気弁
20 DIインジェクタ
21 PFIインジェクタ
30 噴射角度変更機構
40 気流制御弁
50 吸気弁温度検出手段
1
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記燃料噴射手段からの燃料の噴射方向を、吸気通路上面と略平行な方向とし、かつ、前記吸気通路の上面および下面方向に2分割した場合の上面方向の領域に、燃料の略半分以上を噴射することを特徴とする内燃機関。 In an internal combustion engine provided with fuel injection means for injecting fuel into the intake passage,
The direction of fuel injection from the fuel injection means is a direction substantially parallel to the upper surface of the intake passage, and approximately half or more of the fuel is in a region in the upper surface direction when divided into the upper surface and the lower surface direction of the intake passage. An internal combustion engine that performs injection.
前記燃料噴射手段の燃料噴射量と前記吸気弁温度検出手段で検出した吸気弁の温度とに基づいて、前記燃料噴射手段の燃料噴射角度を変更する燃料噴射角度変更手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。 An intake valve temperature detecting means for detecting the temperature of the intake valve;
Fuel injection angle changing means for changing the fuel injection angle of the fuel injection means based on the fuel injection amount of the fuel injection means and the temperature of the intake valve detected by the intake valve temperature detection means;
The internal combustion engine according to claim 1, further comprising:
前記燃料噴射手段の燃料噴射量と前記吸気弁温度検出手段で検出した吸気弁の温度とに基づいて、前記気流制御弁の角度を変更する気流制御弁角度変更手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関。 An airflow control valve for controlling the airflow in the intake passage;
Airflow control valve angle changing means for changing the angle of the airflow control valve based on the fuel injection amount of the fuel injection means and the temperature of the intake valve detected by the intake valve temperature detection means;
The internal combustion engine according to claim 1, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008211076A JP2010048109A (en) | 2008-08-19 | 2008-08-19 | Internal combustion engine |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010223063A (en) * | 2009-03-23 | 2010-10-07 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Fuel injection control device of internal combustion engine |
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2008
- 2008-08-19 JP JP2008211076A patent/JP2010048109A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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