JP2012229691A - 燃料噴射制御システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンジン30には、燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁31が設けられている。燃料噴射弁31は、弁体を移動可能に収容するボデーと、該ボデーの先端部に形成された噴孔から噴出した燃料を衝突させる衝突部とを有している。ECU40は、燃料噴射弁31から噴射された燃料が燃焼室の内壁面に到達しないようにすべく、燃焼サイクルごとの燃料噴射弁31による噴射条件に基づいて、当該燃焼サイクルでの多段噴射の噴射回数を設定する。
【選択図】 図6
Description
内燃機関のピストン頂面により形成される燃焼室へ、燃料噴射弁から燃料を直接噴射する燃焼システムにおいて、
前記燃料噴射弁は、燃料を噴射する噴孔が形成されたボデー、及び前記噴孔から噴射された燃料を衝突させる衝突部を有しており、
前記ピストン頂面のうち前記噴孔と対向する部分は、平坦形状又は凹形状に形成されていることを特徴とする燃焼システム。
前記噴孔は円環形状であり、
前記衝突部の衝突面は、前記噴孔に対向する円環形状に形成されていることを特徴とする上記発明1に記載の燃焼システム。
前記衝突面の円錐角度を90度〜150度に設定したことを特徴とする上記発明2に記載の燃焼システム。
内燃機関のピストン頂面により形成される燃焼室へ、燃料噴射弁から燃料を直接噴射する燃焼システムにおいて、前記燃料噴射弁は、燃料を噴射する噴孔が形成されたボデー、及び前記噴孔から噴射された燃料を衝突させる衝突部を有しており、前記ボデーには、前記噴孔とは別の第2の噴孔が形成されており、前記燃料噴射弁は、前記第2の噴孔を閉弁するとともに前記噴孔を開弁して燃料を噴射させる衝突噴射モードと、前記噴孔を閉弁するとともに前記第2の噴孔を開弁して、前記衝突部に衝突させること無く燃料を噴射させる通常噴射モードとが、切り替え可能に構成されていることを特徴とする燃焼システム。
前記内燃機関の運転状態が低負荷低回転の場合には前記衝突噴射モードで燃料を噴射させ、前記内燃機関の運転状態が高負荷高回転の場合には前記通常噴射モードで燃料を噴射させることを特徴とする、上記発明4に記載の燃焼システム。
燃料噴射制御システムの説明に先立って、まずは本制御システムを構成する燃料噴射弁Iの構成について説明する。図1は、燃料噴射弁Iの先端部付近の構成を示す断面図であり、図2は図1のA−A断面図である。燃料噴射弁Iは、ボデー10の内部に弁体20や駆動装置(図示せず)等を収容して構成されている。ボデー10は円筒形状であり、その内部には先端側ほど縮径されるようにしてテーパ状中空部10aが形成されるとともに、円筒端部には円形の開口部11が形成されている。そして、弁体20のうち開口部11に位置する円柱部21と開口部11との隙間により噴孔12が形成されている。したがって、噴孔12は図2に示す如く円環形状となる。
L1=0.8×r1×(40/Pc) …(1)
Q1=K×ln(L1)+3.8 …(2)
r1は、燃料噴射弁31の中心から燃焼室内の内壁面までの距離(燃焼室半径)であり、Kは、あらかじめ定めた定数である。
N=(Q0/Q1) …(3)
なお、上記の式(3)に代えて、図9(a)、(b)の関係を用いて、噴射回数Nを算出することも可能である。つまり、噴射圧が大きいほど、及び要求噴射量が多いほど、噴射回数Nを大きい値に算出する。
上記構成の燃料噴射弁31(図1の燃料噴射弁I)を用いた燃料噴射システムとして、燃焼室内でスワールやタンブルといった気流(渦流)を生じさせる気流生成手段を有する構成を採用してもよい。
上記第1実施形態では、衝突浮遊噴射のみを行う燃料噴射弁Iを採用しているのに対し、図18に示す本実施形態では、衝突浮遊噴射と以下に説明する針状噴射とが切り替え可能な燃料噴射弁Iaを採用している。以下、図18に示す燃料噴射弁Iaの構成について、図1との違いを中心に説明する。なお、図18中、図1と同一符号部分についてはその説明を援用する。
上記実施形態を以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
Claims (7)
- 内燃機関の燃焼室(Ea)に燃料を直接噴射する燃料噴射弁(I)と、該燃料噴射弁による燃料噴射を制御する制御手段(40)とを備える燃料噴射制御システムにおいて、
前記燃料噴射弁は、弁体(20)を移動可能に収容するボデー(10)と、該ボデーの先端部に形成された噴孔(12)から噴出した燃料を衝突させる衝突部(23)とを有し、
前記制御手段は、前記燃料噴射弁から噴射された燃料が前記燃焼室の内壁面に到達しないようにすべく、燃焼サイクルごとの前記燃料噴射弁による噴射条件に基づいて、当該燃焼サイクルでの多段噴射の噴射回数を設定する噴射回数設定手段を備えることを特徴とする燃料噴射制御システム。 - 前記燃料噴射弁から噴射される燃料を高圧状態で蓄圧する蓄圧部(32)を備え、該蓄圧部内の燃料圧力を可変に制御する燃料噴射制御システムであって、
前記蓄圧部内の燃料圧力を取得する圧力取得手段を備え、
前記噴射回数設定手段は、前記圧力取得手段により取得した燃料圧力を前記噴射条件とし、その燃料圧力に基づいて、前記燃焼サイクルでの多段噴射の噴射回数を設定する請求項1に記載の燃料噴射制御システム。 - 前記噴射回数設定手段は、燃料サイクルごとの要求噴射量を前記噴射条件とし、その要求噴射量に基づいて、前記燃焼サイクルでの多段噴射の噴射回数を設定する請求項1又は2に記載の燃料噴射制御システム。
- 前記燃料噴射弁から噴射される燃料を高圧状態で蓄圧する蓄圧部(32)を備え、該蓄圧部内の燃料圧力を可変に制御する燃料噴射制御システムであって、
前記蓄圧部内の燃料圧力を取得する圧力取得手段を備え、
前記制御手段は、前記圧力取得手段により取得した燃料圧力に基づいて、前記多段噴射の各噴射における上限噴射量を設定する上限設定手段を更に備える請求項1乃至3のいずれか一項に記載の燃料噴射制御システム。 - 前記制御手段は、前記多段噴射として、圧縮上死点付近の後段噴射とそれよりも前の前段噴射とを実施し、
前記上限設定手段は、前記多段噴射の実施に際し、前記前段噴射の噴射量を前記後段噴射の噴射量よりも少なくする請求項4に記載の燃料噴射制御システム。 - 前記内燃機関の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記上限設定手段は、前記温度検出手段により検出した機関温度に基づいて、前記上限噴射量を設定する請求項4又は5に記載の燃料噴射制御システム。 - 前記内燃機関には、前記燃焼室内で気流を生じさせる気流生成手段(53)が設けられており、
前記制御手段により前記多段噴射を実施するための実施条件を定めておき、その実施条件に基づいて、前記多段噴射を実施するか、該多段噴射を実施せずに単発噴射を実施するかを決定する噴射形態決定手段と、
前記噴射形態決定手段により前記単発噴射を実施すると決定された場合に、前記気流生成手段により前記燃焼室内で気流を生じさせる気流制御手段と、
を備える請求項1乃至6のいずれか一項に記載の燃料噴射制御システム。
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