JP2011236808A - Injection control device of direct injection internal combustion engine - Google Patents
Injection control device of direct injection internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011236808A JP2011236808A JP2010108860A JP2010108860A JP2011236808A JP 2011236808 A JP2011236808 A JP 2011236808A JP 2010108860 A JP2010108860 A JP 2010108860A JP 2010108860 A JP2010108860 A JP 2010108860A JP 2011236808 A JP2011236808 A JP 2011236808A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- injection
- dimensionless
- fuel
- internal combustion
- combustion engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
本発明は、直接噴射型内燃機関の噴射制御装置に係り、特に、1サイクル当りの燃料噴射を複数回の分割回数に分割して行うことができる直接噴射型内燃機関の噴射制御装置に関する。 The present invention relates to an injection control device for a direct injection type internal combustion engine, and more particularly to an injection control device for a direct injection type internal combustion engine that can perform fuel injection per cycle divided into a plurality of divisions.
内燃機関は、筒状のシリンダとその内部を往復運動するピストンの頂部との間の空間である燃焼室に、予め定められたタイミングで燃料を噴射し、これを燃焼させて動力を出力する動力機関である。このように、燃料噴射は、ピストンの往復運動の1サイクルの中で、予め定められたタイミングで行われるので、1サイクル当り1回の燃料噴射が行われることが基本である。これを、1サイクルあたり複数回に分割し、1回当りの燃料噴射時間を短くすることも行われ、このような燃料噴射方式は、分割噴射と呼ばれる。 An internal combustion engine injects fuel at a predetermined timing into a combustion chamber, which is a space between a cylindrical cylinder and the top of a piston that reciprocates within the cylinder, and burns the fuel to output power. Is an institution. As described above, fuel injection is performed at a predetermined timing in one cycle of the reciprocating motion of the piston. Therefore, it is fundamental that fuel injection is performed once per cycle. This is divided into a plurality of times per cycle to shorten the fuel injection time per time, and such a fuel injection method is called divided injection.
例えば、特許文献1には、燃料噴射式内燃機関の制御装置として、機関始動から始動直後の冷機時における燃焼改善のために、機関始動時には、通常運転時に比して燃料噴射手段に供給する燃料圧力を高め、機関1サイクル分の燃料噴射を複数回に分ける制御を行うことが開示されている。このようにすることで、機関始動時に燃料の微細化を行い、壁面付着燃料量を最小限にとどめることができると述べられている。
For example, in
また、特許文献2には、ディーゼルエンジンの燃焼制御装置として、燃焼室に燃料を噴霧するとき燃料噴霧が燃焼室内の空気中を進行する貫徹力Spが広安の式で記述される燃料噴霧の到達距離で表されることが述べられている。ここでは、広安の式が、Sp=Spb+2.95(ΔP×106/ρf)0.25×{Dn×(t−tb)}0.5として示されている。ΔPは雰囲気圧力と噴射圧力との差圧(MPa)、ρfは軽油密度(kg/m3)、Dnは噴口径(mm)、tは噴射開始後の時間である。
Further, in
そして、貫徹力が大きくなりすぎないようにするには、燃料噴射弁の継続開弁時間を短くするか、燃料噴射圧力を低くするが、前者の方法を取るとき、エンジンの要求トルクによってはこれに見合う分量の燃料を1回の継続開弁時間では噴射しきれないときがあるので、そのときは燃料を複数回に分割して噴射することが述べられている。このようにすることで、気筒の1回の燃焼サイクルで供給する燃料の量が大きくても、分割された1回ごとの継続開弁時間が短くなり、個々の燃料噴霧の貫徹力が小さくなるので、燃料の壁面付着を防止できると述べられている。 In order to prevent the penetrating force from becoming too large, the continuous valve opening time of the fuel injection valve is shortened or the fuel injection pressure is lowered. However, depending on the required torque of the engine, the former method may be used. In some cases, an amount of fuel commensurate with the amount of fuel cannot be injected within a single continuous valve opening time. In this case, it is stated that the fuel is divided into a plurality of times and injected. By doing so, even if the amount of fuel supplied in one combustion cycle of the cylinder is large, the continuous valve opening time for each divided time is shortened, and the penetration force of each fuel spray becomes small. Therefore, it is stated that fuel wall surface adhesion can be prevented.
上記のように、例えば広安の式を用いて、燃料噴射のときに燃料が燃焼室内の壁面に付着することを抑制することが行われる。ところで、内燃機関において燃焼室の壁面が十分に暖まっているときには、壁面に燃料の噴霧が衝突しても、噴霧の蒸発気化が速いので、これにより混合が促進され燃焼が活発になり、燃料の壁面への付着は問題にならない。このように燃焼室の壁面が十分に暖まっている状態は、温間と呼ばれることがある。これに対し、燃焼室の壁面が十分に暖まっていない冷間のときは、壁面の温度が低いため、燃料噴霧は気化せず液相の状態で付着する。なお、温間か冷間かの判断に、内燃機関の冷却水の水温を用いることができる。したがって、冷間の場合は、壁面温度が低いので、蒸発気化が遅くなり、さらには燃焼室内で着火しても火炎が発達しないので、燃料噴霧の壁面付着が助長される。このように冷間の場合には、燃料付着と燃焼緩慢との間で負の循環が生じやすい。これを避けるために分割噴射が用いられる。その場合に、分割噴射の分割数をどのように設定するかについては、従来技術に述べられていない。 As described above, for example, Guang'an's equation is used to suppress the fuel from adhering to the wall surface in the combustion chamber during fuel injection. By the way, when the wall surface of the combustion chamber is sufficiently warmed in the internal combustion engine, even if the fuel spray collides with the wall surface, the vaporization of the spray evaporates quickly. Adhesion to the wall is not a problem. The state in which the wall surface of the combustion chamber is sufficiently warm is sometimes called warm. On the other hand, when the wall surface of the combustion chamber is cold enough, the temperature of the wall surface is low, so the fuel spray does not vaporize and adheres in a liquid phase. Note that the temperature of the cooling water of the internal combustion engine can be used to determine whether it is warm or cold. Therefore, in the case of cold, since the wall surface temperature is low, the vaporization of vapor is slow, and further, the flame does not develop even when ignited in the combustion chamber, so that the fuel spray adheres to the wall surface. Thus, in the case of cold, a negative circulation is likely to occur between fuel adhesion and slow combustion. In order to avoid this, split injection is used. In this case, how to set the division number of the divided injection is not described in the prior art.
本発明の目的は、内燃機関の冷却水温が低い冷間のとき等に、分割噴射の分割回数を適切に設定することができる直接噴射型内燃機関の噴射制御装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an injection control device for a direct injection internal combustion engine that can appropriately set the number of division injections when the cooling water temperature of the internal combustion engine is low.
本発明に係る直接噴射型内燃機関の噴射制御装置は、直接噴射型内燃機関の燃料噴射弁からシリンダ内への内燃機関の1サイクル当り燃料噴射の噴霧の長さを基準として、燃料噴射弁から噴射燃料が衝突する壁面である衝突壁面までの距離を無次元化した無次元距離を算出する無次元距離算出手段と、内燃機関の1サイクルで行う燃料噴射の全体時間を同じとして、1サイクル当りの燃料噴射を複数回の分割回数に分割して行う分割噴射の場合に、1サイクル当り1回の燃料噴射で行うときに噴射された燃料が衝突壁面上で付着する長さを基準として、分割噴射によって噴射された燃料が衝突壁面上で付着する長さの合計を無次元化した無次元付着長さについて、分割回数と無次元距離の関係を予め算出する無次元付着長さ算出手段と、予め任意に設定された無次元付着長さ目標について、そのときの分割回数と無次元距離との関係に基き、1サイクル当り1回の燃料噴射のときの無次元距離に対応する分割回数を算出し、これを分割噴射の分割回数とする分割回数算出手段と、を備えることを特徴とする。 An injection control device for a direct injection internal combustion engine according to the present invention is based on the length of spray of fuel injection per cycle of the internal combustion engine from the fuel injection valve of the direct injection internal combustion engine into the cylinder. Dimensionless distance calculation means for calculating the dimensionless distance obtained by making the distance to the collision wall surface, which is the wall surface to which the injected fuel collides, and the total time of fuel injection performed in one cycle of the internal combustion engine are the same per cycle In the case of split injection in which the fuel injection is divided into a plurality of split times, the split is based on the length of fuel that is injected on the collision wall when the fuel is injected once per cycle. Non-dimensional adhesion length calculation means for calculating in advance the relationship between the number of divisions and the non-dimensional distance for the non-dimensional adhesion length obtained by making the total of the length of the fuel injected by the injection adhered on the collision wall surface non-dimensional; In advance Based on the relationship between the number of divisions at that time and the dimensionless distance, the number of divisions corresponding to the dimensionless distance for one fuel injection per cycle is calculated for the dimensionless adhesion length target set at will. , And a division number calculation means for making this the number of divisions of divided injection.
また、本発明に係る直接噴射型内燃機関の噴射制御装置において、無次元距離算出手段は、噴射圧をPとし、燃料噴射の噴射期間をτとしたときに、噴霧の長さSがS=αP0.25τ0.5で表せる広安の式に基いて、1サイクル当り1回の燃料噴射で行うときの噴霧の長さをS0とし、燃料噴射弁から衝突壁面までの距離をLWALLとして、無次元距離xを、x=LWALL/S0として算出し、無次元付着長さ算出手段は、分割回数をnとして、無次元付着長さyをy=(n0.5−nx)(1−x)として算出することが好ましい。 Further, in the injection control device for a direct injection internal combustion engine according to the present invention, the dimensionless distance calculating means has a spray length S = S = when the injection pressure is P and the injection period of fuel injection is τ. Based on Guang'an's equation expressed as αP 0.25 τ 0.5 , the length of spray when performing fuel injection once per cycle is S 0 and the distance from the fuel injection valve to the collision wall is L WALL. The distance x is calculated as x = L WALL / S 0 , and the dimensionless adhesion length calculation means sets the number of divisions as n and the dimensionless adhesion length y as y = (n 0.5 −nx) (1−x). It is preferable to calculate as
また、本発明に係る直接噴射型内燃機関の噴射制御装置において、分割回数算出手段は、無次元付着長さyを無次元付着長さ目標yTとして、y=(n0.5−nx)(1−x)の関係から、分割回数n=i回のときのxであるxi,yTを算出する手段と、内燃機関の予め定めた運転条件の下で1サイクル当り1回の燃料噴射で行うときのxであるx0,yTを算出する手段と、x0,yTが、n=2回のときのxであるx2,yT以上のときは分割回数をn=1回とし、x0,yTがx2,yT未満であって、n=3回のときのxであるx3,yT以上のときは分割回数をn=2回とし、x0,yTがn=i回のときのxであるxi,yT未満であり、n=(i+1)回のときのxであるx(i+1),yT以上のときに、分割回数nをi回として算出する手段と、を含むことが好ましい。 Further, in the injection control device for a direct injection type internal combustion engine according to the present invention, the division number calculation means sets y = (n 0.5 −nx) (1) with the dimensionless adhesion length y as the dimensionless adhesion length target y T. From the relationship of -x), x i, yT which is x when the number of divisions n = i is calculated, and fuel injection is performed once per cycle under predetermined operating conditions of the internal combustion engine. Means for calculating x 0, yT which is x , and when x 0, yT is x 2, yT which is x when n = 2, the division number is set to n = 1 and x 0 , yT is less than x2 , yT , and when x = 3, which is x when n = 3 , the number of divisions is n = 2, and when x0, yT is n = i X is less than x i, yT , and x is greater than x (i + 1), yT when n = (i + 1) times, and means for calculating the division number n as i times It is preferable to include.
また、本発明に係る直接噴射型内燃機関の噴射制御装置において、分割回数算出手段は、無次元付着長さ目標yT=0として、y=(n0.5−nx)(1−x)=0の関係から、分割回数n=2回のときのxであるx2,yT=0=0.71、n=3回のときのxであるx3、yT=0=0.58、n=4回のときのxであるx4、yT=0=0.50、n=5回のときのxであるx5、yT=0=0.45と算出し、これらとx0、yT0=0との比較によって、分割回数nを算出することが好ましい。 In the injection control device for a direct injection type internal combustion engine according to the present invention, the division number calculation means sets the dimensionless adhesion length target y T = 0, and y = (n 0.5 −nx) (1−x) = 0. From the above relationship, x when the number of divisions n = 2, x2 , yT = 0 = 0.71, x3 when n = 3 , yT = 0 = 0.58, n = 4 times a x when the x4, yT = 0 = 0.50, a n = 5 times x when the calculated and x5, yT = 0 = 0.45, of these with x0, yT0 = 0 It is preferable to calculate the division number n by comparison.
上記構成によって、直接噴射型内燃機関の噴射制御装置は、燃料噴射弁から衝突壁面までの距離について噴霧の長さを基準とする無次元距離を算出し、分割噴射によって噴射された燃料が衝突壁面上で付着する長さの合計について1回噴射のときの付着長さを基準とする無次元付着長さを求め、その無次元付着長さについて、分割回数と無次元距離の関係を予め算出しておく。そして、予め任意に設定された無次元付着長さ目標について、そのときの分割回数と無次元距離との関係に基き、1サイクル当り1回の燃料噴射のときの無次元距離に対応する分割回数を算出し、これを分割噴射の分割回数とする。このようにすることで、例えば、内燃機関が十分に温まって1サイクル当り1回の燃料噴射を行っているときと同じ衝突壁面上の燃料付着とする分割回数を求めることができる。したがって、例えば、内燃機関の温度が低いとき等に、このようにして求められた分割回数で分割噴射を行えば、内燃機関が十分に温まって1サイクル当り1回の燃料噴射を行っているときと同じ衝突壁面上の燃料付着とすることができる。このようにして、分割噴射の分割回数を適切に設定することができる。 With the above configuration, the injection control device of the direct injection type internal combustion engine calculates a dimensionless distance based on the spray length with respect to the distance from the fuel injection valve to the collision wall surface, and the fuel injected by the divided injection is the collision wall surface. The dimensionless adhesion length based on the adhesion length at the time of one injection is obtained for the total of the adhesion length above, and the relationship between the number of divisions and the dimensionless distance is calculated in advance for the dimensionless adhesion length. Keep it. For a dimensionless adhesion length target that is arbitrarily set in advance, the number of divisions corresponding to the dimensionless distance for one fuel injection per cycle based on the relationship between the number of divisions at that time and the dimensionless distance. Is calculated as the number of division injections. In this way, for example, it is possible to determine the number of divisions for fuel deposition on the same collision wall surface as when the internal combustion engine is sufficiently warmed and performs fuel injection once per cycle. Therefore, for example, when the temperature of the internal combustion engine is low, if the divided injection is performed with the number of divisions obtained in this way, the internal combustion engine is sufficiently warmed and performs one fuel injection per cycle. The same fuel can be deposited on the impact wall. In this way, it is possible to appropriately set the division number of division injection.
また、直接噴射型内燃機関の噴射制御装置において、噴射圧をPとし、燃料の噴射期間をτとしたときに、噴霧の長さSがS=αP0.25τ0.5で表せる広安の式を用い、n回の分割噴射のときの全体時間を分割回数nにかかわらず同じとする条件で計算を進めると、無次元付着長さyがy=(n0.5−nx)(1−x)として表される。そこで、この無次元付着長さを用いて、分割回数nを算出するものとできる。 Further, in the injection control device of the direct injection type internal combustion engine, when the injection pressure is P and the fuel injection period is τ, the Guang'an equation that the spray length S can be expressed as S = αP 0.25 τ 0.5 is used, When the calculation proceeds under the condition that the total time during the n divided injections is the same regardless of the number of divisions n, the dimensionless adhesion length y is expressed as y = (n 0.5 −nx) (1−x). The Therefore, the division number n can be calculated using the dimensionless adhesion length.
また、直接噴射型内燃機関の噴射制御装置において、y=(n0.5−nx)(1−x)の関係を用い、yを無次元付着長さ目標yTとして、分割回数n=i回のときのxであるxi,yTを算出し、内燃機関の予め定めた運転条件の下で1サイクル当り1回の燃料噴射で行うときのxであるx0,yTを算出し、これを比較して、x0,yTが、n=2回のときのxであるx2,yT以上のときは分割回数をn=1回とし、xがn=i回のときのxであるxi,yT未満であり、n=(i+1)回のときのxであるx(i+1),yT以上のときに、分割回数nをi回とする。このようにして、例えば、内燃機関の温度が低いとき等に、分割噴射の分割回数を適切に設定することができる。 Further, in the injection control device for a direct injection internal combustion engine, the relationship of y = (n 0.5 −nx) (1−x) is used, y is a dimensionless adhesion length target y T , and the number of divisions is n = i. X i, yT , which is the time x, and x 0, yT , which is x when the fuel injection is performed once per cycle under the predetermined operating conditions of the internal combustion engine, are compared. When x 0, yT is equal to or greater than x 2, yT which is x when n = 2 times, the number of divisions is set to n = 1, and x i is x when x is n = i times. , yT , and when x = (i + 1), yT which is x when n = (i + 1) times, the division number n is set to i times. In this way, for example, when the temperature of the internal combustion engine is low, it is possible to appropriately set the number of divided injections.
また、直接噴射型内燃機関の噴射制御装置において、無次元付着長さ目標yT=0として、y=(n0.5−nx)(1−x)=0の関係から、分割回数n=2回のときのxであるx2、yT=0=0.71、n=3回のときのxであるx3、yT=0=0.58、n=4回のときのxであるx4、yT=0=0.50、n=5回のときのxであるx5、yT-0=0.45と算出し、これらとx0、yT-0との比較によって、分割回数nを算出する。このようにして、例えば、内燃機関の温度が低いとき等に、分割噴射の分割回数を適切に設定することができる。 Further, in the injection control device of the direct injection type internal combustion engine, the dimensionless adhesion length target y T = 0 and the number of divisions n = 2 times from the relationship y = (n 0.5 −nx) (1−x) = 0. X2 when x, yT = 0 = 0.71, x3 when x = 3, yT = 0 = 0.58, x4 when n = 4, yT = 0 = 0.50, n = 5 times x when the x5, calculated as yT-0 = 0.45, by comparison of these with x0, yT-0, and calculates the division number n. In this way, for example, when the temperature of the internal combustion engine is low, it is possible to appropriately set the number of divided injections.
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、内燃機関として、ディーゼルエンジンを説明するが、分割噴射を行うことができる内燃機関であればよく、例えばガソリンエンジン等であってもよい。なお、内燃機関としては、気筒数、気筒の配置形式等、さまざまな仕様のものを含む。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following, a diesel engine will be described as an internal combustion engine. However, any internal combustion engine capable of performing split injection may be used. For example, a gasoline engine may be used. Note that the internal combustion engine includes those with various specifications such as the number of cylinders and the arrangement form of the cylinders.
また、以下では、燃焼室に関係する構成として、シリンダ、ピストン、吸気弁、排気弁、燃料噴射弁を説明するが、これは主要な要素を述べたものであって、内燃機関としては、勿論これ以外の要素を含む。例えば、ディーゼルエンジンの場合に過給機、EGR、フローメータ等を含み、ガソリンエンジンの場合に点火プラグ、スロットルバルブ、EGR、フローメータ等を含むが、これらの説明は単に省略しただけである。 In the following, a cylinder, a piston, an intake valve, an exhaust valve, and a fuel injection valve will be described as the configuration related to the combustion chamber. However, this is a description of the main elements, and of course as an internal combustion engine, Contains other elements. For example, a diesel engine includes a supercharger, EGR, a flow meter, and the like, and a gasoline engine includes an ignition plug, a throttle valve, an EGR, a flow meter, and the like, but these descriptions are merely omitted.
なお、燃料噴射は、1つのメイン噴射の前後に、パイロット噴射、アフター噴射等の複数回の小噴射が行われることが多い。以下では、燃料噴射をメイン噴射に関するものとして説明するが、パイロット噴射、アフター噴射等で、燃料噴霧が燃焼室壁面等に付着する可能性がある場合には、本発明の適用が可能である。 In many cases, the fuel injection is performed a plurality of small injections such as pilot injection and after injection before and after one main injection. Hereinafter, the fuel injection will be described as related to the main injection, but the present invention can be applied when there is a possibility that the fuel spray adheres to the wall surface of the combustion chamber or the like by pilot injection, after injection, or the like.
また、以下では、燃料噴射の噴射距離を、噴射口からピストンの上面の中央部に設けられるキャビティと呼ばれるくぼみまでの距離として説明するが、これは燃料衝突壁面の代表例として述べたものである。燃料噴射の噴射距離は、これに限定されず、広く、燃料噴霧が衝突する壁面までの距離とすることができる。 In the following, the fuel injection distance will be described as the distance from the injection port to the cavity called the cavity provided in the center of the upper surface of the piston. This is described as a representative example of the fuel collision wall surface. . The injection distance of the fuel injection is not limited to this, and can be a wide distance to the wall surface where the fuel spray collides.
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。 Below, the same code | symbol is attached | subjected to the same element in all the drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In the description in the text, the symbols described before are used as necessary.
図1は、直接噴射型内燃機関の噴射制御システム10を示す図である。この噴射制御システム10は、直接噴射型の内燃機関本体20と、燃料噴射を制御する噴射制御装置50を含んで構成される。この噴射制御システム10は、ここでは特に、分割噴射の回数の制御を行う機能を有する。
FIG. 1 is a diagram showing an
内燃機関本体20は、6気筒ガソリンエンジンであり、図1では、その1つの気筒の断面図が示されている。
The internal
ここでは、円筒形で上方に開口を有し内側にライナが圧入されているシリンダ22と、シリンダ22の天井部分を構成するヘッド部24と、シリンダ22の内部を摺動するピストン26が示されている。ピストン26の運動は、クランク角度θによって示すことができ、そのデータは、適当な信号線を介し、噴射制御装置50に伝送される。ピストン26は、円柱状の外形形状を有し、その上面の中央部にはキャビティ28と呼ばれるくぼみを有する。
Here, a
ピストン26の上面とシリンダ22とヘッド部24とで囲まれる空間が燃焼室30である。ヘッド部24には、吸気路32、吸気弁34、排気路36、排気弁38、燃料噴射弁40とその噴射口42等が設けられる。吸気路32の圧力は、エア圧力PAとして圧力センサによって検出され、検出信号は適当な信号線を介し、噴射制御装置50に伝送される。また、燃焼室30の温度は、シリンダ22の冷却水温度TWによって示すことができ、そのデータは、適当な信号線を介し、噴射制御装置50に伝送される。
A space surrounded by the upper surface of the
燃料噴射弁40は、燃焼室30内に燃料を噴射する弁で、インジェクタとも呼ばれる。具体的には、噴射口42を針弁で開閉するために開弁コイルを備える構造を有している。燃料を噴射しないときにおいては、針弁が噴射口42を閉塞し、燃料を噴射するときは、針弁が移動して噴射口42を開く。
The
アクチュエータ44は、燃料噴射弁40を駆動する駆動装置で、具体的には、上記のように針弁を噴射口42に対して移動させる機能を有する。アクチュエータ44の動作タイミングを制御することで、ピストン26の動作の1サイクルで行う燃料噴射の回数を変更することができる。アクチュエータ44の動作は、噴射制御装置50によって制御される。
The
かかるアクチュエータ44としては、ニードルと呼ばれる針弁の移動の立上がり速度、立下り速度が高速であることが望ましい。例えば、ピエゾ圧電素子を用いて電気信号でニードルを高速に移動駆動できるダイレクトピエゾインジェクタを用いることができる。もっとも、そこまでの高速性が要求されない場合には、励磁コイルと移動磁石と復帰バネとを用いる電磁駆動インジェクタを用いることができる。
As such an
高圧ポンプ46は、燃料を圧縮して高圧燃料とし、燃料噴射弁40に供給する機能を有する燃料供給源である。高圧ポンプ46と燃料噴射弁40との間には蓄圧部が設けられ、高圧燃料は一旦ここに蓄積される。蓄圧部の圧力は、燃料の元圧PIとして燃料圧センサによって検出され、検出された信号は適当な信号線を介し、噴射制御装置50に伝送される。
The high-
図2は、内燃機関本体20の燃焼室30付近の構造を説明する図である。ここでは、燃料噴射弁40の先端の開口部である噴射口42と、噴射口42から噴射燃料が衝突する壁面である衝突壁面までの距離LWALLとの関係が示されている。図2の左側の図は、ピストン26が上死点近傍まで上がっている状態、右側の図は、左側の図に対し、ピストン26が上死点から下がっている状態を示す。
FIG. 2 is a diagram illustrating a structure in the vicinity of the
噴射口42から噴射される噴霧の広がりの挟み角度であるコーン角度は、例えば、約150度から約155度である。そこで、図2に示されるように、距離LWALLは、内燃機関本体20のピストン26の位置によって異なる大きさとなる。例えば、図2の左側の図では、噴射燃料が衝突する壁面は、ピストン26のキャビティ28のくぼみの最も外縁部のところである。図2の右側の図では、噴射燃料が衝突する壁面は、シリンダ22の内壁となる。
The cone angle, which is the sandwiching angle of the spread of the spray injected from the
燃料噴射の時期としては、図2の左側の図のように、噴射燃料が衝突する壁面が、ピストン26のキャビティ28のくぼみの内側に収まるようにされるのが一般的である。その場合には、距離LWALLの最大値として、噴射口42からピストン26のキャビティ28のくぼみの最も外縁部までの距離を考えればよい。このようにキャビティ28のくぼみ領域を衝突壁面の目安にする燃料噴射の時期よりも早く燃料噴射を行う早期噴射、遅く燃料噴射を行うポスト噴射の場合には、図2の右側の図のように、衝突壁面がシリンダ22の内壁のライナとなる。
As for the timing of fuel injection, as shown in the diagram on the left side of FIG. 2, the wall surface on which the injected fuel collides is generally placed inside the recess of the
衝突壁面がシリンダ22の内壁となる例として、密度の薄い燃料を早期に噴射し、十分に拡散して混合気を作ったあとに自着火させる予混合圧縮着火技術がある。予混合圧縮着火技術における早期噴射は、燃焼混合気がリーン化しているので、NOxもスートも少ないという利点がある。一方でこの早期噴射は燃料の密度が薄いので、噴霧がよく飛び、衝突壁面がシリンダ22の内壁のライナとなることが多くなる。この場合には、距離LWALLを図2の右側の図のように考えればよい。
As an example in which the collision wall surface becomes the inner wall of the
衝突壁面がシリンダ22の内壁となるもう1つの例は、噴射時期を上死点からかなり遅角側にとるポスト噴射がある。これは、吸蔵還元型のNOx触媒の還元のために還元剤としてのTHC、COを供給するための噴射、また、DPFで捕集したスートを再生するために排ガス温度を直接的に上昇させるための噴射、THC、COを供給して酸化触媒内でガスを昇温させるための噴射である。これらは噴射時期が、上死点からかなり遅角側であるので、衝突壁面がシリンダ22の内壁のライナとなる。この場合にも、距離LWALLを図2の右側の図のように考えればよい。
Another example in which the collision wall surface is the inner wall of the
このLWALLは、燃料噴射弁40から、噴射された燃料が衝突する衝突壁面までの距離であるので、燃料噴射弁40から噴射された燃料が衝突壁面に付着するか否か等を検討するときに、このLWALLと、燃料の噴霧の長さとを比較するのが、最も分かりやすい。LWALLと、燃料の噴霧の長さの関係については、後述する。
Since this L WALL is the distance from the
再び図1に戻り、噴射制御装置50は、燃料噴射弁40の動作の制御に関連して内燃機関本体20を構成する各要素の動作を全体として制御する機能を有する制御装置である。ここでは、特に、分割噴射の回数の制御を行う機能を有する。かかる噴射制御装置50は、車両の搭載に適したコンピュータ等で構成することができる。噴射制御装置50の機能を、他の車両搭載制御装置の機能の一部としてもよい。例えば、噴射制御装置50の機能を、図示されていないエンジンECUの機能の一部とすることができる。
Returning to FIG. 1 again, the
噴射制御装置50は、無次元距離算出処理部52と、無次元付着長さ算出処理部54と、分割回数算出処理部56とを含んで構成される。
The
ここで、無次元距離算出処理部52は、内燃機関の1サイクル当り1回の燃料噴射の噴霧の長さを基準として、燃料噴射弁から噴射燃料が衝突する壁面である衝突壁面までの距離LWALLを無次元化した無次元距離を算出する手段である。
Here, the dimensionless distance
また、無次元付着長さ算出処理部54は、内燃機関の1サイクルで行う燃料噴射の全体時間を同じとして、1サイクル当りの燃料噴射を複数回の分割回数に分割して行う分割噴射の場合に、1サイクル当り1回の燃料噴射で行うときに噴射された燃料が衝突壁面上で付着する長さを基準として、分割噴射によって噴射された燃料が衝突壁面上で付着する長さの合計を無次元化した無次元付着長さについて、分割回数と無次元距離の関係を予め算出する手段である。 Further, the dimensionless adhesion length calculation processing unit 54 performs the split injection in which the fuel injection per cycle is divided into a plurality of division times with the same overall fuel injection time performed in one cycle of the internal combustion engine. In addition, with reference to the length of the fuel injected when the fuel injection is performed once per cycle on the collision wall surface, the total length of the fuel injected by the divided injection attached on the collision wall surface is It is means for calculating in advance the relationship between the number of divisions and the dimensionless distance for the dimensionless dimensionless adhesion length.
また、分割回数算出処理部56は、予め任意に設定された無次元付着長さ目標を無次元付着長さとして、そのときの分割回数と無次元距離との関係に基き、1サイクル当り1回の燃料噴射のときの無次元距離に対応する分割回数を算出し、これを分割噴射の分割回数とする分割回数算出手段である。
The division number
かかる機能は、ソフトウェアによって実現でき、具体的には、エンジン制御プログラムの燃料噴射分割回数設定処理手順に対応する部分を実行することで実現できる。かかる機能の一部をハードウェアで実現するものとしてもよい。 Such a function can be realized by software. Specifically, it can be realized by executing a part corresponding to the fuel injection division number setting processing procedure of the engine control program. Some of these functions may be realized by hardware.
上記構成の作用について、特に噴射制御装置50の各機能の内容について、図3から図7を用いて詳細に説明する。
Regarding the operation of the above configuration, the contents of each function of the
図3は、1回噴射と、n回分割噴射の関係を説明する図である。横軸は時間で、上段が1回噴射、下段がn回の分割噴射である。ここで、1回噴射とは、内燃機関の1サイクルで行う燃料噴射の回数が1回の場合で、n回噴射とは、内燃機関の1サイクル当りの燃料噴射をn回に分割して行う場合である。ここでの燃料噴射とは、内燃機関のトルク発生に貢献する燃料噴射であるメイン噴射のことを指す。メイン噴射の前後に行われるパイロット噴射、アフター噴射等においても、以下で説明する分割回数の最適化を適用できるが、以下では、特に断らない限り、メイン噴射について説明する。 FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between one-time injection and n-time divided injection. The horizontal axis is time, and the upper stage is one injection and the lower stage is n divided injections. Here, the one-time injection is when the number of fuel injections performed in one cycle of the internal combustion engine is one, and the n-time injection is performed by dividing the fuel injection per cycle of the internal combustion engine into n times. Is the case. The fuel injection here refers to main injection that is fuel injection that contributes to torque generation of the internal combustion engine. The optimization of the number of divisions described below can also be applied to pilot injection and after injection performed before and after the main injection, but the main injection will be described below unless otherwise specified.
図3で、1回噴射のときの噴射圧をP0(MPa)、燃料の噴射期間をτ0(s)、燃料の噴射量をQ0(m3)として示し、n回噴射のときの噴射圧をP(MPa)、燃料の噴射期間をτ(s)、燃料の噴射量をQ(m3)として示してある。ここで、燃料密度をρ(kg/m3)とすると、1回噴射のときの噴射速度v0は、次の式(1)で求めることができる。
この式(1)を用い、噴射口42の直径をdとして、1回噴射のときの燃料の噴射期間τ0は、次の式(2)で求めることができる。
図3に示されるように、分割噴射の場合には、隣接する燃料噴射の間に燃料噴射を行わない期間Δtが設けられる。この期間Δtは、分割噴射の燃料の噴射期間のそれぞれをτとすると、τに予め設定された係数rを乗じた値であるrτを用いることができる。ここで、係数rは、0を超え、1以下の範囲で設定することができる。 As shown in FIG. 3, in the case of split injection, a period Δt during which fuel injection is not performed is provided between adjacent fuel injections. For this period Δt, rτ, which is a value obtained by multiplying τ by a preset coefficient r, where τ is each of the fuel injection periods of the divided injection, can be used. Here, the coefficient r can be set in the range of more than 0 and 1 or less.
分割噴射の燃料の噴射期間τは、内燃機関の1サイクルで行う燃料噴射の全体時間を同じとして、1サイクル当りの燃料噴射を複数回の分割回数に分割するようにして、設定される。このようにすることで、内燃機関としては、1回噴射のときの燃費と、n回噴射の分割噴射のときの燃費とを同じにできる。すなわち、分割噴射は、1回噴射と燃費を同じにする条件の下で実行される。 The fuel injection period τ of the divided injection is set so that the fuel injection per cycle is divided into a plurality of division times with the same time of fuel injection performed in one cycle of the internal combustion engine being the same. By doing in this way, as an internal combustion engine, the fuel consumption at the time of one injection and the fuel efficiency at the time of the divided injection of n times injection can be made the same. That is, the divided injection is executed under the condition that the fuel consumption is the same as that of the single injection.
図3の場合、1回噴射のときの燃料の噴射期間がτ0で示されているので、このτ0が内燃機関の1サイクルで行う燃料噴射の全体時間に相当することになる。したがって、上記条件を満たすτ0とτの関係は、次の式(4)で示される。
式(4)に式(2)を適用して、次の式(5)が得られる。
この式(5)を変形して、次の式(6)と式(7)が得られる。
そして、式(6)と式(7)から、次の式(8)が得られる。
この式(6)と式(8)とが、内燃機関の1サイクルで行う燃料噴射の全体時間を同じとして、1サイクル当りの燃料噴射をn回の分割回数に分割するようにしたときの、1回噴射とn回噴射の関係を示す基本式である。 When the formula (6) and the formula (8) are the same as the total time of fuel injection performed in one cycle of the internal combustion engine, the fuel injection per cycle is divided into n divided times. It is a basic formula showing the relationship between one-time injection and n-time injection.
次に、燃料の噴射期間と噴射圧と噴霧の長さとの関係について述べる。ここで、噴霧の長さとは、燃料噴射弁40から燃焼室30に向けて燃料が噴射されたときの燃料噴霧の長さである。この関係については、特許文献2で述べられている広安の式が広く知られている。広安の式は、一般的に、燃料噴霧の長さをS(m)とし、雰囲気圧力と噴射圧力との差圧をΔP(MPa)とし、燃料密度をρa(kg/m3)とし、噴射口径をd0(mm)とし、は噴射開始後の時間をt(s)として、次の式(9)で与えられる。
これを書き直すと、広安の式は、次の式(10)で一般的に表すことができる。
図4は、広安の式を模式的に示す図で、横軸には噴射開始後の時間であるtに対応するものとして、図3で説明したn回噴射のときの燃料の噴射期間τがとられ、縦軸には、燃料噴霧の長さを噴霧の長さSとしてとってある。この例では、n回噴射のときの燃料の噴射期間τにおける噴霧の長さSは、図2で説明したLWALLよりも長くなっており、その差がΔSで示されている。したがって、このΔSは、噴射された燃料が衝突壁面上で付着する長さに相当することになる。図2で説明したように、衝突壁面はピストン26の上面の場合もあり、シリンダ22の内面の場合もあるので、ΔSは、ピストン26の上面において燃料が付着した長さ、またはシリンダ22の内壁において燃料が付着した長さ、またはピストン26の上面とシリンダ22の内壁に燃料がそれぞれ付着した長さである。図4から分かるように、燃料の噴射期間τが長いほど、燃料が付着する長さが長くなる。
FIG. 4 is a diagram schematically showing Guang'an's equation, and the horizontal axis indicates the fuel injection period τ at the time of the n-time injection described in FIG. On the vertical axis, the fuel spray length is taken as the spray length S. In this example, the spray length S in the fuel injection period τ at the time of n injections is longer than L WALL described in FIG. 2, and the difference is indicated by ΔS. Therefore, ΔS corresponds to the length that the injected fuel adheres on the collision wall surface. As described with reference to FIG. 2, the collision wall surface may be the upper surface of the
n回噴射のときの噴霧の長さSと、1回噴射のときの噴霧の長さS0との関係は、式(10)を用いて、次の式(12)のように示される。
次に、1回噴射からn回噴射にしたときのΔSの変化の計算について述べる。ΔSの変化としては、1サイクル当り1回の燃料噴射で行うときに噴射された燃料が衝突壁面上で付着する長さをY0=ΔS0とし、分割噴射の各回の燃料噴射によって噴射された燃料が衝突壁面上で付着する長さをΔSとして、nΔS/ΔS0で評価することができる。nΔS=Yとすると、Yは、分割噴射のn回の燃料噴射によって噴射された燃料が衝突壁面上で付着する長さの合計に相当する。そこで、ΔSの変化を示すものとして、Y0=ΔS0を基準としてYを無次元化した無次元付着長さyとして、次の式(13)で示される値を用いることができる。
式(13)の分母と分子をそれぞれS0で除して次の式(14)を得る。
式(14)に式(12)を適用すると、次の式(15)が得られる。
ここで、次の式(16)で定義されるxを用いることにする。
この式(16)を用いて式(15)を書き直すと、次の式(17)を得る。この式(17)が、無次元付着長さについて、分割回数と無次元距離の関係を示す関係式である。
図5は、式(17)を実際に計算した結果を示す図である。ここでは、分割回数nをパラメータとして、横軸に無次元距離xをとり、縦軸に無次元付着長さyをとり、これらの関係が示されている。 FIG. 5 is a diagram showing a result of actually calculating the equation (17). Here, the number of divisions n is used as a parameter, the dimensionless distance x is taken on the horizontal axis, and the dimensionless adhesion length y is taken on the vertical axis.
この図5を用いて、内燃機関の予め定めた運転条件のときを基準として、その基準運転条件のときの内燃機関の1サイクル当り1回の燃料噴射を行っているときと同じ衝突壁面上の燃料付着とする分割回数を求めることができる。予め定めた運転条件の一例としては、内燃機関が十分に温まって燃料付着が問題とならない温間状態を用いることができる。勿論、温間状態以外の運転状態を基準としてもよい。以下では、内燃機関が十分に温まっている温間状態を基準に取ることにして説明を続ける。 With reference to FIG. 5, on the same collision wall surface as when the fuel injection is performed once per cycle of the internal combustion engine under the reference operating condition with reference to the predetermined operating condition of the internal combustion engine. The number of divisions for fuel attachment can be determined. As an example of the predetermined operating conditions, a warm state in which the internal combustion engine is sufficiently warmed and fuel adhesion does not become a problem can be used. Of course, the operation state other than the warm state may be used as a reference. Hereinafter, the description will be continued assuming that the internal combustion engine is sufficiently warmed as a reference.
ここで、内燃機関が十分に温まって1サイクル当り1回の燃料噴射を行っているときと同じ衝突壁面上の燃料付着とするということは、無次元付着長さyを無次元付着長さ目標yT=0として、そのときの式(17)のxとnの関係から、分割回数n=i回のときの無次元距離xを求める。この値をxi,yT=0とすると、このxi,yT=0は、内燃機関が十分に温まっているときの無次元距離xをx0,yT=0として、x0,yT=0よりも小さくなければならない。もしxi,yT=0がx0,yT=0よりも大きければ、xi,yT=0がx0,yT=0よりも小さくなるまで、分割回数を増やす。このようにして、適切な分割回数を設定することができる。 Here, the fuel deposition on the same collision wall surface as when the internal combustion engine is sufficiently warmed to perform fuel injection once per cycle means that the dimensionless deposition length y is the dimensionless deposition length target. Assuming that y T = 0, the dimensionless distance x when the number of divisions n = i is obtained from the relationship between x and n in Expression (17) at that time. Assuming that this value is x i, yT = 0 , this x i, yT = 0 indicates that the dimensionless distance x when the internal combustion engine is sufficiently warmed is x 0, yT = 0 and x 0, yT = 0 Must be smaller than. If x i, if yT = 0 is greater than x 0, yT = 0, x i, until yT = 0 is smaller than x 0, yT = 0, increases the number of divisions. In this way, an appropriate number of divisions can be set.
その様子について、図6を用いて説明する。図6は、図5の一部拡大図であって、yが0から1の範囲にとられている。上記のように、無次元付着長さ目標yT=0とすると、このときのxとnの関係は、分割回数n=2回のときのxであるx2,yT=0=0.71、n=3回のときのxであるx3,yT-0=0.58、n=4回のときのxであるx4,yT=0=0.50、n=5回のときのxであるx5,yT=0=0.45と算出される。 This will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a partially enlarged view of FIG. 5, where y is in the range of 0 to 1. As described above, assuming that the dimensionless adhesion length target y T = 0, the relationship between x and n at this time is x 2, yT = 0 = 0.71 which is x when the number of divisions n = 2. X3, yT-0 = 0.58 when n = 3 times , x4 when y = 4 times , x4, yT = 0 = 0.50, n = 5 times x5, yT = 0 = 0.45 is calculated.
ここで、内燃機関が十分に温まっているときの無次元距離xをx0,yT=0として、x0,yT=0が、n=2回のときのxであるx2,yT=0=0.71以上のときは分割回数をn=1回とする。x0,yT=0がx2,yT=0=0.71未満であって、n=3回のときのxであるx3,yT=0=0.58以上のときは分割回数をn=2回とする。x0,yT=0がx3,yT=0=0.58未満であって、n=4回のときのxであるx4,yT=0=0.50以上のときは、分割回数をn=3回とする。x0,yT=0がx3,yT=0=0.50未満であって、n=5回のときのxであるx5,yT=0=0.45以上のときは、分割回数をn=4回とする。以下、x0,yT=0がn=i回のときのxであるxi,yT=0未満であり、n=(i+1)回のときのxであるx(i+1),yT=0以上のときに、分割回数nをi回とする。 Here, assuming that the dimensionless distance x when the internal combustion engine is sufficiently warmed is x 0, yT = 0 , x 0, yT = 0 is x when n = 2 times, x 2, yT = 0 When it is equal to or greater than 0.71, the number of divisions is set to n = 1. When x 0, yT = 0 is less than x 2, yT = 0 = 0.71, and x 3, yT = 0 = 0.58 or more , which is x when n = 3, the number of divisions is n = 2 times. When x 0, yT = 0 is less than x 3, yT = 0 = 0.58, and x 4, yT = 0 = 0.50 , which is x when n = 4, the number of divisions is n = 3 times. When x 0, yT = 0 is less than x 3, yT = 0 = 0.50, and x 5, yT = 0 = 0.45 , which is x when n = 5, the number of divisions is n = 4 times. Hereinafter, x 0, yT = 0 is less than x i, yT = 0 when n = i times, and x (i + 1), yT = x when n = (i + 1) times When the number is 0 or more, the division number n is i.
図7は、図6で説明した内容をまとめ、内燃機関の温度が低い場合の分割回数設定の手順を説明するフローチャートである。各手順は、エンジン制御プログラムの各処理手順にそれぞれ対応する。 FIG. 7 is a flowchart that summarizes the contents described in FIG. 6 and explains the procedure for setting the number of divisions when the temperature of the internal combustion engine is low. Each procedure corresponds to each processing procedure of the engine control program.
エンジン制御プログラムの燃料噴射分割回数設定処理手順に対応する部分が立上ると、まず、内燃機関が十分に温まっているときの無次元距離x=LWALL/S0が算出される(S10)。この手順は、噴射制御装置50の無次元距離算出処理部52の機能によって実行される。内燃機関が十分に温まっているときの無次元距離とは、分割噴射するときの基準となる状態の無次元距離であって、どの程度内燃機関が温まっているかよりも、基準となる状態の無次元距離をどのように設定するかにS10の意味がある。
When a portion corresponding to the fuel injection division number setting processing procedure of the engine control program rises, first, a dimensionless distance x = L WALL / S 0 when the internal combustion engine is sufficiently warmed is calculated (S10). This procedure is executed by the function of the dimensionless distance
次に、算出された無次元距離xが、予め算出された値と比較される(S12)。予め算出された値とは、式(17)において、無次元付着長さyを無次元付着長さ目標yTとおいて、y=yT=(n0.5−nx)(1−x)の関係から、分割回数n=i回のときのxであるxi,yTを求めたxi,yT=0のことである。無次元付着長さについて、分割回数と無次元距離の関係を予め算出する手順は、噴射制御装置50の無次元付着長さ算出処理部54の機能によって実行される。
Next, the calculated dimensionless distance x is compared with a previously calculated value (S12). The value calculated in advance is the relationship of y = y T = (n 0.5 −nx) (1−x) in Equation (17), where the dimensionless adhesion length y is the dimensionless adhesion length target y T. Therefore, x i, yT = 0 is obtained by obtaining x i, yT which is x when the number of divisions n = i. The procedure for calculating in advance the relationship between the number of divisions and the dimensionless distance for the dimensionless adhesion length is executed by the function of the dimensionless adhesion length calculation processing unit 54 of the
図6で説明したように、yT=0のときは、分割回数n=2回のときのxであるx2,yT=0=0.71、n=3回のときのxであるx3,yT=0=0.58、n=4回のときのxであるx4,yT=0=0.50、n=5回のときのxであるx5,yT=0=0.45と算出される。なお、n=6回のときのxであるx5,yT=0=0.41等、さらにnが大きい値でも、式(17)においてy=yT=0とおいたときのxi,yT=0=n-0.5から簡単に算出できる。 As described with reference to FIG. 6, when y T = 0, x is x when the number of divisions n = 2, yT = 0 = 0.71, and x is x when n = 3 3, yT = 0 = 0.58, x which is x when n = 4 times, 4, yT = 0 = 0.50, x which is x when n = 5 times, 5, yT = 0 = 0. 45 is calculated. It should be noted that x i, yT when y = y T = 0 in equation (17) even when n is a large value, such as x 5, yT = 0 = 0.41 which is x when n = 6 times. = 0 = n can be easily calculated from -0.5 .
S12の比較処理は、図6で説明したように、1回の燃料噴射のときのxであるx0,yT=0がn=2回のときのxであるx2,yT=0以上のときは分割回数nを1回とし、n=3回以上については、n=i回のときのxであるxi,yT=0未満であり、n=(i+1)回のときのxであるx(i+1),yT=0以上のときに、分割回数nをi回とする方法で行われる。 In the comparison process of S12, as explained in FIG. 6, x 0, yT = 0 which is x at the time of one fuel injection is x 2, yT = 0 which is x when n = 2 times. In some cases, the number of divisions n is 1, and for n = 3 or more, x is less than x i, yT = 0 when n = i, and x when n = (i + 1) times. When x (i + 1), yT = 0 or more, the division number n is set to i times.
そして、算出された分割回数nがn=1か否かが判断され(S14)、肯定されるときは、分割回数nが1回として確定する。否定されるときは、制約条件を満たすか否かが判断される(S16)。 Then, it is determined whether or not the calculated division number n is n = 1 (S14). If the result is affirmative, the division number n is determined as one. When the result is negative, it is determined whether or not the constraint condition is satisfied (S16).
ここでいう制約条件は、分割噴射を許可するための条件である。この制約条件の1つとしては、噴射圧力Pの制約として、式(6)で算出されるPが高すぎないことがある。例えば、噴射圧力を決める高圧ポンプ46等のハード的な制約以下であるか、燃焼騒音が高くなりすぎないか、高圧ポンプ等の制約以下であるか等である。もう1つは燃料の噴射期間τの制約として、式(7)で算出されるτが短すぎないことがある。これは、アクチュエータ44の応答速度等のハード的な制約以下であるか等である。
The constraint condition here is a condition for permitting divided injection. As one of the constraint conditions, P calculated by Expression (6) may not be too high as a constraint on the injection pressure P. For example, it is less than the hardware restriction of the
また、燃料噴射弁40のアクチュエータ44において、ニードルと、これに向かい合うニードルシートとの間に実質的にオリフィスが形成されるシートチョークを考慮する必要がある。シートチョークは、燃料の通る流路を狭めるので、圧力が降下し、燃料の微粒子化が悪くなり、混合気の形成が遅くなり、エミッションが悪化する。シートチョークは、噴射回数nの2倍生じるので、nが大きくなるほど、シートチョークの影響がでてくる。このように、噴射回数nにも制約が生じてくる。なお、ダイレクトピエゾインジェクタを用いる場合のように、ニードルが高速で微小量移動するときには、このチョーク期間が短いので、シートチョークの影響が少なくなる。
Further, in the
S16で判断が否定されると、S12で算出された分割回数を1つ少なくし、再びS14とS16の判断が繰り返される。S16の判断が肯定されると、そのときの分割回数nで、分割噴射の分割回数が設定される(S20)。ここまでの分割回数設定の手順は、噴射制御装置50の分割回数算出処理部56の機能によって実行される。このようにして、内燃機関が十分温まっていないときに行われる分割噴射の分割回数が適切に設定される。
If the determination in S16 is negative, the number of divisions calculated in S12 is decreased by 1, and the determinations in S14 and S16 are repeated again. If the determination in S16 is affirmative, the number of times of split injection is set by the number of times n at that time (S20). The division number setting procedure so far is executed by the function of the division number
本発明に係る直接噴射型内燃機関の噴射制御装置は、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等に利用できる。 The direct injection type internal combustion engine injection control device according to the present invention can be used for diesel engines, gasoline engines, and the like.
10 噴射制御システム、20 内燃機関本体、22 シリンダ、24 ヘッド部、26 ピストン、28 キャビティ、30 燃焼室、32 吸気路、34 吸気弁、36 排気路、38 排気弁、40 燃料噴射弁、42 噴射口、44 アクチュエータ、46 高圧ポンプ、50 噴射制御装置、52 無次元距離算出処理部、54 無次元付着長さ算出処理部、56 分割回数算出処理部。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
内燃機関の1サイクルで行う燃料噴射の全体時間を同じとして、1サイクル当りの燃料噴射を複数回の分割回数に分割して行う分割噴射の場合に、1サイクル当り1回の燃料噴射で行うときに噴射された燃料が衝突壁面上で付着する長さを基準として、分割噴射によって噴射された燃料が衝突壁面上で付着する長さの合計を無次元化した無次元付着長さについて、分割回数と無次元距離の関係を予め算出する無次元付着長さ算出手段と、
予め任意に設定された無次元付着長さ目標について、そのときの分割回数と無次元距離との関係に基き、1サイクル当り1回の燃料噴射のときの無次元距離に対応する分割回数を算出し、これを分割噴射の分割回数とする分割回数算出手段と、
を備えることを特徴とする直接噴射型内燃機関の噴射制御装置。 From the fuel injection valve of the direct injection type internal combustion engine to the collision wall surface, which is the wall where the injected fuel collides, based on the spray length of one fuel injection per cycle of the internal combustion engine from the fuel injection valve into the cylinder A dimensionless distance calculating means for calculating a dimensionless distance obtained by making the distance dimensionless;
In the case of split injection in which fuel injection per cycle is divided into a plurality of split times with the same overall fuel injection time in one cycle of the internal combustion engine, the fuel injection is performed once per cycle. The number of divisions for the dimensionless deposition length, which is the dimensionless total of the length of the fuel injected by split injection on the collision wall surface, based on the length of the fuel injected on the collision wall surface. And a dimensionless adhesion length calculating means for calculating in advance the relationship between the dimensionless distance and
Calculates the number of divisions corresponding to the dimensionless distance for one fuel injection per cycle based on the relationship between the number of divisions and the dimensionless distance for a dimensionless adhesion length target set arbitrarily in advance. And a division number calculation means for making this the number of divisions of divided injection,
An injection control device for a direct injection internal combustion engine, comprising:
無次元距離算出手段は、
噴射圧をPとし、燃料噴射の噴射期間をτとしたときに、噴霧の長さSがS=αP0.25τ0.5で表せる広安の式に基いて、1サイクル当り1回の燃料噴射で行うときの噴霧の長さをS0とし、燃料噴射弁から衝突壁面までの距離をLWALLとして、無次元距離xを、x=LWALL/S0として算出し、
無次元付着長さ算出手段は、
分割回数をnとして、無次元付着長さyをy=(n0.5−nx)(1−x)として算出することを特徴とする直接噴射型内燃機関の噴射制御装置。 The injection control device for a direct injection internal combustion engine according to claim 1,
The dimensionless distance calculation means
When the injection pressure is P and the fuel injection period is τ, the spray length S is one fuel injection per cycle based on the Guang'an equation that S = αP 0.25 τ 0.5 The length of the spray is S 0 , the distance from the fuel injection valve to the collision wall is L WALL , and the dimensionless distance x is calculated as x = L WALL / S 0 ,
The dimensionless adhesion length calculation means
An injection control device for a direct injection internal combustion engine, wherein the number of divisions is n and the dimensionless adhesion length y is calculated as y = (n 0.5 −nx) (1−x).
分割回数算出手段は、
無次元付着長さyを無次元付着長さ目標yTとして、y=(n0.5−nx)(1−x)の関係から、分割回数n=i回のときのxであるxi,yTを算出する手段と、
内燃機関の予め定めた運転条件の下で1サイクル当り1回の燃料噴射で行うときのxであるx0,yTを算出する手段と、
x0,yTが、n=2回のときのxであるx2,yT以上のときは分割回数をn=1回とし、x0,yTがx2,yT未満であって、n=3回のときのxであるx3,yT以上のときは分割回数をn=2回とし、x0,yTがn=i回のときのxであるxi,yT未満であり、n=(i+1)回のときのxであるx(i+1),yT以上のときに、分割回数nをi回として算出する手段と、
を含むことを特徴とする直接噴射型内燃機関の噴射制御装置。 The injection control device for a direct injection internal combustion engine according to claim 2,
The division number calculation means
From the relationship y = (n 0.5 −nx) (1−x), where the dimensionless adhesion length y is the dimensionless adhesion length target y T , x i, yT which is x when the number of divisions is n = i. Means for calculating
Means for calculating x 0, yT which is x when the fuel injection is performed once per cycle under predetermined operating conditions of the internal combustion engine;
When x 0, yT is equal to or more than x 2, yT which is x when n = 2, the number of divisions is n = 1, and x 0, yT is less than x 2, yT and n = 3 When x is x3, yT or more, the number of divisions is n = 2 , and x0, yT is less than xi, yT which is x when n = i, and n = ( means for calculating the number n of divisions as i times when x (i + 1), yT, which is x at i + 1) times;
An injection control apparatus for a direct injection internal combustion engine, comprising:
分割回数算出手段は、
無次元付着長さ目標yT=0として、y=(n0.5−nx)(1−x)=0の関係から、分割回数n=2回のときのxであるx2,yT=0=0.71、n=3回のときのxであるx3、yT=0=0.58、n=4回のときのxであるx4、yT=0=0.50、n=5回のときのxであるx5、yT=0=0.45と算出し、これらとx0、yT0=0との比較によって、分割回数nを算出することを特徴とする直接噴射型内燃機関の噴射制御装置。 The direct injection type internal combustion engine injection control device according to claim 3,
The division number calculation means
Assuming that the dimensionless adhesion length target y T = 0, from the relationship y = (n 0.5 −nx) (1−x) = 0, x 2, yT = 0 = x when the number of divisions n = 2. 0.71, x3 when n = 3, yT = 0 = 0.58, x4 when n = 4, yT = 0 = 0.50, n = 5 An injection control device for a direct injection internal combustion engine, wherein x is x5 and yT = 0 = 0.45, and the division number n is calculated by comparing these with x0 and yT0 = 0 .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010108860A JP5551506B2 (en) | 2010-05-11 | 2010-05-11 | Injection control device for direct injection internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010108860A JP5551506B2 (en) | 2010-05-11 | 2010-05-11 | Injection control device for direct injection internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011236808A true JP2011236808A (en) | 2011-11-24 |
JP5551506B2 JP5551506B2 (en) | 2014-07-16 |
Family
ID=45325062
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010108860A Expired - Fee Related JP5551506B2 (en) | 2010-05-11 | 2010-05-11 | Injection control device for direct injection internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5551506B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013161132A1 (en) * | 2012-04-23 | 2013-10-31 | 株式会社豊田自動織機 | Combustion control device |
JP2017015029A (en) * | 2015-07-02 | 2017-01-19 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | Fuel injection control device of internal combustion engine |
JP2020033923A (en) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | トヨタ自動車株式会社 | Control device of internal combustion engine |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005002896A (en) * | 2003-06-12 | 2005-01-06 | Toyota Motor Corp | Method for controlling fuel injection timing of cylinder direct injection cng engine |
JP2005090401A (en) * | 2003-09-18 | 2005-04-07 | Toyota Motor Corp | Injection fuel arrival position estimating method and fuel injection control method of internal combustion engine |
JP2006328999A (en) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Yanmar Co Ltd | Premixed compression self-ignition type internal combustion engine |
JP2007032401A (en) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Yanmar Co Ltd | Premixed compression self-ignition type internal combustion engine |
-
2010
- 2010-05-11 JP JP2010108860A patent/JP5551506B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005002896A (en) * | 2003-06-12 | 2005-01-06 | Toyota Motor Corp | Method for controlling fuel injection timing of cylinder direct injection cng engine |
JP2005090401A (en) * | 2003-09-18 | 2005-04-07 | Toyota Motor Corp | Injection fuel arrival position estimating method and fuel injection control method of internal combustion engine |
JP2006328999A (en) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Yanmar Co Ltd | Premixed compression self-ignition type internal combustion engine |
JP2007032401A (en) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Yanmar Co Ltd | Premixed compression self-ignition type internal combustion engine |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013161132A1 (en) * | 2012-04-23 | 2013-10-31 | 株式会社豊田自動織機 | Combustion control device |
JP2013224633A (en) * | 2012-04-23 | 2013-10-31 | Toyota Industries Corp | Combustion control device |
JP2017015029A (en) * | 2015-07-02 | 2017-01-19 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | Fuel injection control device of internal combustion engine |
JP2020033923A (en) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | トヨタ自動車株式会社 | Control device of internal combustion engine |
JP7099183B2 (en) | 2018-08-29 | 2022-07-12 | トヨタ自動車株式会社 | Internal combustion engine control device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5551506B2 (en) | 2014-07-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4353256B2 (en) | Fuel injection control device and fuel injection control system | |
US20130192561A1 (en) | Ignition delay period estimation apparatus and ignition time control apparatus for internal combustion engine | |
JP4211610B2 (en) | Fuel injection control device for internal combustion engine | |
JPWO2015129285A1 (en) | Control unit for direct injection gasoline engine | |
JP5551506B2 (en) | Injection control device for direct injection internal combustion engine | |
EP2522841A1 (en) | Fuel injection control device for internal-combustion engine | |
US9624862B2 (en) | Control apparatus for internal combustion engine | |
JP5257519B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP5278622B2 (en) | Fuel injection control device for internal combustion engine | |
JP5257520B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP5077491B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2012092748A (en) | Apparatus for estimating generation amount of nox in internal combustion engine, and control apparatus | |
JP2017020445A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP2009036031A (en) | Direct injection engine and method of controlling the same | |
JP2011202624A (en) | Fuel injection control device | |
JP6605968B2 (en) | Internal combustion engine control device | |
JP5170317B2 (en) | Fuel injection control device for internal combustion engine | |
JP5196028B2 (en) | Fuel injection control device for internal combustion engine | |
JP6414492B2 (en) | Diesel engine control device | |
EP1176300A2 (en) | System, method and computer program for controlling fuel injection in a diesel engine | |
JP5519568B2 (en) | Fuel injection control device for internal combustion engine | |
JP4120452B2 (en) | In-cylinder internal combustion engine | |
JP6387842B2 (en) | Fuel injection control device | |
JP3840348B2 (en) | Control device for multi-cylinder internal combustion engine | |
JP6063793B2 (en) | Control device for internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121210 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130827 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130830 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131028 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140513 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140522 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5551506 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |