JP2012067639A - 内燃機関及びその制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 任意の1つの気筒と、この1つの気筒が圧縮行程又は膨張行程以外となるときに圧縮行程又は膨張行程となる他の気筒とを含む、少なくとも2つの気筒(例えば#1気筒と#4気筒)に、筒内噴射弁10を設ける。始動初回サイクルにて、膨張行程又は圧縮行程の気筒の筒内噴射弁10より燃料噴射を行わせ、速やかな初爆を得る。筒内噴射弁10には、ポート噴射弁8の調圧範囲内で燃料が供給される。
【選択図】 図1
Description
図1は本発明の一実施形態を示す内燃機関の概略平面図、図2は同上内燃機関の概略断面図である。
内燃機関1は、本実施形態では、図1に示されるように、#1〜#4気筒を有する直列4気筒の火花点火式内燃機関であり、点火順序は#1→#3→#4→#2である。
各気筒の吸気通路、具体的には、各気筒の吸気ポート4に接続される吸気マニホールド7には、各気筒ごとにポート噴射弁8が設けられている。
ポート噴射弁8は、吸気ポート4を指向しており、図4に示すエンジンコントロールユニット(ECU)20の制御の下、各気筒の排気行程にて吸気ポート4内に燃料を噴射する。ポート噴射弁8からの噴射燃料は各気筒の吸気行程にて燃焼室2内に吸入され、これにより燃焼室2内に可燃混合気が形成される。
また、特定気筒、例えば#1気筒と#4気筒の燃焼室2には、始動時用に、筒内噴射弁10が設けられている。これについては後述する。
図3は燃料系の構成図である。ポート噴射弁8の燃料系について説明すると、燃料ポンプ11から吐出された燃料は、燃料フィルタ12を通過した後、プレッシャレギュレータ13により調圧されて、燃料配管14により、ポート噴射弁8へ供給される。プレッシャレギュレータ13は、燃料配管14内の燃料圧力に応動し、これが設定圧力を超えると開弁して、余剰燃料を燃料タンクへ戻すことで、燃料圧力を調整する。
ECU20は、マイクロコンピュータにより構成され、CPU、ROM、RAM及び入出力インターフェイスを含んで構成される。また、一部のRAMはエンジンキースイッチのOFF後もバックアップ電源により記憶内容が保持されるようにしてある。
ECU20には、エンジンキースイッチ21、エンジン回転に同期して気筒判別信号を含むクランク角信号を発生するクランク角センサ22、吸入空気量を検出するエアフローメータ23、排気成分より空燃比を検出する空燃比センサ24、アクセルペダルの踏込み量(アクセル開度)を検出するアクセルペダルセンサ25、ブレーキペダルの踏込みによりONとなるブレーキペダルスイッチ26、変速機のシフト位置(少なくとも走行位置と非走行位置)を検出するシフト位置センサ27、車速を検出する車速センサ28などの信号が入力されている。尚、エンジン回転数はクランク角信号の発生数等から算出可能である。
筒内噴射弁10は、ECU20の制御の下、始動初回サイクルにて、圧縮行程又は膨張行程の気筒に燃料噴射することで、燃料噴射から点火までの時間を短縮し、機関の早期始動を可能にする。
すなわち、任意の1つの気筒と、この1つの気筒が圧縮行程又は膨張行程以外のときに圧縮行程又は膨張行程となる他の気筒とに設ける。
また、#2気筒が圧縮行程又は膨張行程以外のときに,圧縮行程又は膨張行程となるのは、#3気筒である。
従って、筒内噴射弁10は、必要最小限、#1気筒と#4気筒、又は、#2気筒と#3気筒に、設ける。言い換えれば、位相がクランク角で360°ずれた気筒の組み合わせに設ける。
このような理由から、本実施形態(図1)では、#1気筒と#4気筒とに筒内噴射弁10を設けている。
すなわち、筒内噴射弁を備えて、筒内に直接燃料を噴射する直噴式内燃機関では、機関始動時に圧縮行程又は膨張行程で停止している気筒に燃料噴射が可能で、燃料噴射から点火までの時間を短縮することができ、始動時間の短縮が可能である。しかし、直噴式内燃機関は高圧燃料ポンプや高圧配管等の追加によるコストアップが大きい。
次に本実施形態での具体的制御について、フローチャートにより説明する。尚、本実施形態では#1気筒と#4気筒に筒内噴射弁10を設けている。
S1では、アイドルストップ制御の自動停止要求(アイドルストップ要求)の有無を判定する。アイドルストップ要求は、信号待ち等に相当する所定のアイドルストップ条件にて発生するもので、例えば、車速=0、シフト位置が非走行位置(ニュートラル)、ブレーキペダルスイッチがONの条件である。
S2では、機関停止制御として、ポート噴射弁8の燃料噴射を停止し、機関を停止させる。この部分が機関停止手段に相当する。
S3では、機関回転の停止時のクランク角位置を記憶する。この部分が記憶手段に相当する。再始動時のクランク角位置を知るためである。
S1では、アイドルストップ中の自動始動要求の有無を判定する。アイドルストップ中の自動始動要求は、発進操作等に相当する所定のアイドルストップ解除条件にて発生するもので、例えば、シフト位置が走行位置(ギアイン位置)に変化、又は、ブレーキスイッチがOFFに変化などの条件である。
S12では、機関停止時に記憶したクランク角位置に基づいて気筒判別を行う。ここでの気筒判別により、図8の始動パターン1〜4のうち、いずれのパターンから始動するかを知ることができる。
S13では、筒内噴射弁10を有する#1気筒又は#4気筒が膨張行程か否かを判別する。この判定でNOの場合、すなわち、#1又は#4気筒が膨張行程でない場合は、#1気筒又は#4気筒が圧縮行程である。従って、図8のパターン1、3とパターン2、4のいずれであるかを判別している。
S14では、#1又は#4気筒のうち、膨張行程気筒の筒内噴射弁10より燃料噴射を行わせる。すなわち、図8のパターン1の場合は膨張行程気筒である#4気筒の筒内噴射弁10より燃料噴射を行わせ、パターン3の場合は膨張行程気筒である#1気筒の筒内噴射弁10より燃料噴射を行わせる。
S17では、筒内噴射弁10の噴射気筒に点火する。すなわち、図8のパターン1の場合は、筒内噴射気筒である#4気筒の点火プラグ9を噴射終了後に作動させて点火する。パターン3の場合は、筒内噴射気筒である#1気筒の点火プラグ9を噴射終了後に作動させて点火する。これより、始動初回サイクルより初爆に至る。
従って、図8のパターン1の場合、#4気筒の初爆に続き、#1気筒、#3気筒の順で初爆が得られる。また、パターン3の場合、#1気筒の初爆に続き、#4気筒、#2気筒の順で初爆が得られる。
S18では、#1又は#4気筒のうち、圧縮行程気筒の筒内噴射弁10より燃料噴射を行わせる。すなわち、図8のパターン2の場合は圧縮行程気筒である#1気筒の筒内噴射弁10より燃料噴射を行わせ、パターン4の場合は圧縮行程気筒である#4気筒の筒内噴射弁10より燃料噴射を行わせる。
S21では、更に、筒内噴射弁10の噴射気筒のクランク角位置は圧縮TDC以降か否かを判定し、圧縮TDC以降となるのを待ってS22へ進む。
S22では、筒内噴射弁10の噴射気筒に点火する。すなわち、図8のパターン2の場合は、筒内噴射気筒である#1気筒の点火プラグ9を圧縮TDC以降に作動させて点火する。パターン3の場合は、筒内噴射気筒である#4気筒の点火プラグ9を圧縮TDC以降に作動させて点火する。これより、始動初回サイクルより初爆に至る。また、圧縮TDC以降に点火することで、逆転を防止できる。すなわち、圧縮TDC前に点火すると逆転するおそれがあるので、圧縮TDC後となるのを待って点火することで逆転を抑制することができる。
従って、図8のパターン2の場合、#1気筒の初爆に続き、#3気筒、#4気筒の順で初爆が得られる。また、パターン4の場合、#4気筒の初爆に続き、#2気筒、#1気筒の順で初爆が得られる。
次に本発明の他の実施形態について説明する。
図9は本発明の他の実施形態を示す概略構成図であり、ここでは、#2気筒と#3気筒とに筒内噴射弁10を設けている。これまでの説明から、同様の作用効果が得られることは明らかであり、この場合の気筒パターン別の始動時制御は図10に示すごとくとなる。
図11は本発明の更に他の実施形態を示す概略構成図であり、ここでは、#1気筒〜#4気筒の全てに筒内噴射弁10を設けている。この場合の気筒パターン別の始動時制御は図12に示すごとくとなる。
尚、以上では、直列4気筒エンジンへの適用例について説明したが、これ以外の多気筒エンジンにも適用可能である。
図13はV型6気筒エンジンの気筒パターン図であり、点火順序は、#1→#2→#3→#4→#5→#6である。
この気筒パターン図を参照し、#1気筒が圧縮行程又は膨張行程以外のとき、圧縮行程又は膨張行程となるのは、#4気筒である。
また、#3気筒が圧縮行程又は膨張行程以外のときに,圧縮行程又は膨張行程となるのは、#6気筒である。
従って、筒内噴射弁10は、必要最小限、#1気筒と#4気筒、#2気筒と#5気筒、又は、#3気筒と#6気筒に、設ける。言い換えれば、位相がクランク角で360°ずれた気筒の組み合わせに設ける。
尚、以上の実施形態では、プレッシャレギュレータ13により調圧された燃料をポート噴射弁8及び筒内噴射弁10に供給するようにしたが、プレッシャレギュレータ13で調圧される圧力は、固定圧力でもよいし、機関運転状態に応じて可変設定される圧力であってもよい。また、燃料ポンプ11の吐出量を調整して燃料圧力を可変設定する構成でもよく、筒内噴射弁10に供給される燃料の圧力がポート噴射弁8の調圧範囲内で設定される燃料圧力であればよい。
2 燃焼室
3 吸気弁
4 吸気ポート
5 排気ポート
6 排気弁
7 吸気マニホールド
8 ポート噴射弁
9 点火プラグ
10 筒内噴射弁
11 燃料ポンプ
12 燃料フィルタ
13 プレッシャレギュレータ
14 燃料配管
15 分岐配管
20 ECU
21 エンジンキースイッチ
22 クランク角センサ
Claims (3)
- 燃料ポンプから吐出される燃料を調圧し、各気筒の吸気通路に配置されたポート噴射弁から噴射する内燃機関において、
任意の1つの気筒と、この1つの気筒が圧縮行程又は膨張行程以外となるときに圧縮行程又は膨張行程となる他の気筒とを含む、少なくとも2つの気筒に搭載され、機関始動初回サイクルで圧縮行程又は膨張行程の気筒の筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁を備え、
前記筒内噴射弁には、前記燃料ポンプと前記ポート噴射弁とを接続する燃料配管から分岐された分岐配管が接続され、前記ポート噴射弁の調圧範囲内で燃料が供給されることを特徴とする内燃機関。 - 請求項1記載の内燃機関に適応される制御装置であって、
機関の自動停止要求に基づいて、前記ポート噴射弁の燃料噴射を停止する機関停止手段と、
機関回転が停止したときのクランク角位置を記憶する記憶手段と、
機関の自動始動要求に基づいて、前記記憶したクランク角位置から機関始動初回サイクルで膨張行程又は圧縮行程となる気筒の前記筒内噴射弁より燃料を噴射させる始動時筒内噴射制御手段と、
機関の自動始動要求に基づいて、前記記憶したクランク角位置から機関始動初回サイクルで排気行程及び吸気行程となる気筒の前記ポート噴射弁より燃料を噴射させる始動時ポート噴射制御手段と、
を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記始動時筒内噴射制御手段は、機関始動初回サイクルで圧縮行程の気筒に噴射するときは、噴射終了後に圧縮上死点以降となるのを待って点火を実行することを特徴とする請求項2記載の内燃機関の制御装置。
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