JP2013087675A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】この発明は、複雑な構成を要さず低コストで安定した成層燃焼を実現することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】1つの燃焼室に対して2つの吸気ポートが並設され、両方の吸気ポートから導入される空気により筒内にタンブル流が形成される内燃機関の制御装置であって、中央点火プラグと、前記2つの吸気ポートにそれぞれ設けられ、吸気ポート内に燃料を噴射可能なポート噴射弁とを備える。前記2つの吸気ポートから筒内に空気を吸入し、かつ、前記ポート噴射弁のうち一方のポート噴射弁から燃料を噴射させ、前記2つの吸気ポートのうち一方の吸気ポートからは空気と噴射燃料との混合気を、他方の吸気ポートからは空気を筒内に吸入する成層燃焼モードにおいて、所定点火時期に前記中央点火プラグ周辺の混合気を成層燃焼可能な燃料密度とするように、前記一方のポート噴射弁の燃料噴射時期を制御する。
【選択図】図2
【解決手段】1つの燃焼室に対して2つの吸気ポートが並設され、両方の吸気ポートから導入される空気により筒内にタンブル流が形成される内燃機関の制御装置であって、中央点火プラグと、前記2つの吸気ポートにそれぞれ設けられ、吸気ポート内に燃料を噴射可能なポート噴射弁とを備える。前記2つの吸気ポートから筒内に空気を吸入し、かつ、前記ポート噴射弁のうち一方のポート噴射弁から燃料を噴射させ、前記2つの吸気ポートのうち一方の吸気ポートからは空気と噴射燃料との混合気を、他方の吸気ポートからは空気を筒内に吸入する成層燃焼モードにおいて、所定点火時期に前記中央点火プラグ周辺の混合気を成層燃焼可能な燃料密度とするように、前記一方のポート噴射弁の燃料噴射時期を制御する。
【選択図】図2
Description
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、複数の吸気ポートそれぞれにポート噴射弁を備えた内燃機関の制御を実行するのに好適な内燃機関の制御装置に関する。
従来、例えば特許文献1(特開2010−77874号公報)に開示されるように、1つの燃焼室に対して2つの吸気ポートが接続され、吸気ポート毎にポート噴射弁が設けられた、ポート噴射式のデュアルインジェクション構成の内燃機関が知られている。上記内燃機関では、両方の吸気ポートから導入される空気により筒内にタンブル流が形成される。また、吸気弁の動弁特性を自在に設定できる動弁機構が設けられている。
ところで、上述のポート噴射式のデュアルインジェクション構成の内燃機関において、始動直後の触媒床温上昇が求められる場合がある。この場合に、空燃比が希薄な条件で点火時期を遅角させるべく成層燃焼を実現することが考えられる。しかしながら、通常、上記構成の内燃機関においては、両方の吸気ポートから空気が吸入され、両方のポート噴射弁から燃料が噴射され、空気と噴射燃料とを連動して筒内に吸入するため均質性が良い。リーン限界を高めるため、弁停止機構を設けることも考えられるが、それではコストアップは避けられない。単純な構成で成層燃焼を実現し、また、成層度の高い状態で点火できることが望まれる。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ポート噴射式のデュアルインジェクション構成の内燃機関において、複雑な構成を要さず低コストで安定した成層燃焼を実現することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
第1の発明は、上記の目的を達成するため、1つの燃焼室に対して2つの吸気ポートが並設され、両方の吸気ポートから導入される空気により筒内にタンブル流が形成される内燃機関の制御装置であって、
前記燃焼室の中央部に設けられた中央点火プラグと、
前記2つの吸気ポートにそれぞれ設けられ、吸気ポート内に燃料を噴射可能なポート噴射弁と、
前記2つの吸気ポートから筒内に空気を吸入し、かつ、前記ポート噴射弁のうち一方のポート噴射弁から燃料を噴射させ、前記2つの吸気ポートのうち一方の吸気ポートからは空気と噴射燃料との混合気を、他方の吸気ポートからは空気を筒内に吸入する成層燃焼モードにおいて、所定点火時期に前記中央点火プラグ周辺の混合気を成層燃焼可能な燃料密度とするように、前記一方のポート噴射弁の燃料噴射時期を制御する成層燃焼制御手段と、を備えることを特徴とする。
前記燃焼室の中央部に設けられた中央点火プラグと、
前記2つの吸気ポートにそれぞれ設けられ、吸気ポート内に燃料を噴射可能なポート噴射弁と、
前記2つの吸気ポートから筒内に空気を吸入し、かつ、前記ポート噴射弁のうち一方のポート噴射弁から燃料を噴射させ、前記2つの吸気ポートのうち一方の吸気ポートからは空気と噴射燃料との混合気を、他方の吸気ポートからは空気を筒内に吸入する成層燃焼モードにおいて、所定点火時期に前記中央点火プラグ周辺の混合気を成層燃焼可能な燃料密度とするように、前記一方のポート噴射弁の燃料噴射時期を制御する成層燃焼制御手段と、を備えることを特徴とする。
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記成層燃焼モードは、始動直後に触媒床温を上昇させる場合に実行され、
前記成層燃焼制御手段は、
エンジン回転数低下が検出された場合に、前記一方のポート噴射弁の燃料噴射時期を遅角させる燃料噴射時期遅角手段と、
前記燃料噴射時期遅角手段により燃料噴射時期を遅角させる場合に、燃料噴射時期が閾値を超える場合には、前記閾値を超える差分量に応じて点火時期を進角させると共に、前記閾値を燃料噴射時期として再設定する噴射−点火間隔保持手段と、を更に備えることを特徴とする。
前記成層燃焼モードは、始動直後に触媒床温を上昇させる場合に実行され、
前記成層燃焼制御手段は、
エンジン回転数低下が検出された場合に、前記一方のポート噴射弁の燃料噴射時期を遅角させる燃料噴射時期遅角手段と、
前記燃料噴射時期遅角手段により燃料噴射時期を遅角させる場合に、燃料噴射時期が閾値を超える場合には、前記閾値を超える差分量に応じて点火時期を進角させると共に、前記閾値を燃料噴射時期として再設定する噴射−点火間隔保持手段と、を更に備えることを特徴とする。
また、第3の発明は、第1又は第2の発明において、
前記一方のポート噴射弁と他方のポート噴射弁の制御状態を、所定サイクル毎に交互に切り替えることを特徴とする。
前記一方のポート噴射弁と他方のポート噴射弁の制御状態を、所定サイクル毎に交互に切り替えることを特徴とする。
第1の発明によれば、ポート噴射式のデュアルインジェクション構成の内燃機関において、複雑な構成を要さず低コストで安定した成層燃焼を実現することができる。
第2の発明によれば、混合気が気筒内に吸入されない状況を防ぎつつ、燃料噴射時期から点火時期までの適切なインターバルが確保され、失火を防止することができる。
第3の発明によれば、噴射状態を交互に切り替えることにより、筒内の熱の歪みを取り、異常摩耗等を防止し、中央点火プラグやピストンの汚損変化を低減することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
実施の形態1.
[実施の形態1の基本的構成]
図1は、本発明の実施の形態1に係るシステム構成を説明するための図である。図1には、本実施形態における内燃機関の燃焼室及び吸気ポート付近の平面図(A)と縦断面図(B)とが示されている。図1に示す内燃機関(エンジン)10は、車両に搭載され、その動力源とされる4サイクルエンジンである。なお、平面図(A)の下方が車両のフロント側を、上方がリア側を示している。内燃機関10は、複数の気筒12を備えている。図1には、そのうちの1つの気筒12が示されている。気筒12内には、燃焼室14が形成されている。
[実施の形態1の基本的構成]
図1は、本発明の実施の形態1に係るシステム構成を説明するための図である。図1には、本実施形態における内燃機関の燃焼室及び吸気ポート付近の平面図(A)と縦断面図(B)とが示されている。図1に示す内燃機関(エンジン)10は、車両に搭載され、その動力源とされる4サイクルエンジンである。なお、平面図(A)の下方が車両のフロント側を、上方がリア側を示している。内燃機関10は、複数の気筒12を備えている。図1には、そのうちの1つの気筒12が示されている。気筒12内には、燃焼室14が形成されている。
燃焼室14には、第1吸気ポート16aと第2吸気ポート16bの2つの吸気ポートが並設されている。第1吸気ポート16aの下流端には、第1吸気ポート16aを燃焼室14に対して開閉する第1吸気弁18aが設けられている。第2吸気ポート16bの下流端には、第2吸気ポート16bを燃焼室14に対して開閉する第2吸気弁18bが設けられている。同様に、燃焼室14には、2つの排気ポート20a、20bが接続されている。排気ポート20a、20bの上流端には、それぞれの排気ポートを燃焼室14に対して開閉する排気弁22a、22bが設けられている。排気ポート20a、20b下流の排気通路には図示しない触媒が設けられている。
吸気ポート16a、16bは、吸気弁18a、18bが共に開弁状態において、吸気流を気筒12内に導入して、気筒12内にタンブル流の主流を生成するように構成されている。例えば、吸気ポート16a、16bは並設され、その下流端はピストン23の頂面に向かって開口し、燃焼室14の斜め上方から排気側のボア壁に向かって吸気流を導入するように形成されている。
吸気ポート16a、16bの上流部は共通の吸気通路24に合流している。第1吸気ポート16aには、第1吸気ポート16a内に燃料を噴射する第1ポート噴射弁26aが、第2吸気ポート16bには、第2吸気ポート16b内に燃料を噴射する第2ポート噴射弁26bが取り付けられている。このように、内燃機関10は、1つの気筒に対して2つのポート噴射式の燃料噴射弁を有するデュアルインジェクション採用の内燃機関である。
また、燃焼室14は、シリンダヘッド28の下面と気筒12の内壁とピストン23の頂面との間に形成されている。シリンダヘッド28に下面により形成された燃焼室14の天井壁の中央部には、中央点火プラグ30の火花放電部が配設されている。
本実施形態のシステムはECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50の入力側には、クランク角を検出するためのクランク角センサ52、運転者に操作されるアクセルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ54等の内燃機関10の運転状態を検出するための各種センサが接続されている。また、ECU50の出力部には、上述した第1ポート噴射弁26a、第2ポート噴射弁26b、中央点火プラグ30等の内燃機関10の運転状態を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ECU50は、上述した各種センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関10の運転状態を制御する。
[実施の形態1における特徴的構成]
本実施形態のシステムでは、始動直後の触媒床温上昇のため、空燃比(A/F)が希薄な条件で点火時期を遅角させるため成層運転を実施する。本実施形態のシステムでは、成層燃焼を実現する運転モードにおいて、吸気行程において両方の吸気ポート16a、16bから気筒12内に空気を導入させ、かつ、ポート噴射弁26a、26bのうち一方のポート噴射弁から燃料を噴射させる。これにより、2つの吸気ポート16a、16bのうち一方の吸気ポートからは空気と噴射燃料との混合気が、他方の吸気ポートからは空気のみが気筒12内に導入される。上述したように、吸気弁18a、18bが両方開弁状態において、気筒12内にはタンブル流の主流が生成される。一方の吸気ポート側でのみ燃料噴射がされているため、タンブル流中、混合気の燃料密度は異なる。タンブル流内での側方方向への拡散は遅いため、混合ガスは、圧縮行程で徐々に燃料噴射側から非燃料噴射側へと拡散していく。
本実施形態のシステムでは、始動直後の触媒床温上昇のため、空燃比(A/F)が希薄な条件で点火時期を遅角させるため成層運転を実施する。本実施形態のシステムでは、成層燃焼を実現する運転モードにおいて、吸気行程において両方の吸気ポート16a、16bから気筒12内に空気を導入させ、かつ、ポート噴射弁26a、26bのうち一方のポート噴射弁から燃料を噴射させる。これにより、2つの吸気ポート16a、16bのうち一方の吸気ポートからは空気と噴射燃料との混合気が、他方の吸気ポートからは空気のみが気筒12内に導入される。上述したように、吸気弁18a、18bが両方開弁状態において、気筒12内にはタンブル流の主流が生成される。一方の吸気ポート側でのみ燃料噴射がされているため、タンブル流中、混合気の燃料密度は異なる。タンブル流内での側方方向への拡散は遅いため、混合ガスは、圧縮行程で徐々に燃料噴射側から非燃料噴射側へと拡散していく。
図2は、本実施形態のシステムにおいて成層燃焼を実現する手法を説明するための模式図である。(A)は、吸気行程において第1ポート噴射弁26aから燃料噴射がされる様子を表している。(B)は、圧縮行程の開始直後において、第1吸気ポート16aから空気と噴射燃料との混合気が、第2吸気ポート16bからは空気のみが気筒12に導入された直後の初期状態を表している。この初期状態では(Z)の実線60で示すように、中央点火プラグ30付近の燃料密度(A/F)が可燃域を下回っている。(C)は、圧縮行程の途中において、タンブル流内で側方方向への拡散が一定程度進んだ拡散状態を表している。この拡散状態では(Z)の実線62で示すように、中央点火プラグ30付近の燃料密度が可燃域に入る。本実施形態のシステムでは、この可燃域・成層状態において中央点火プラグ30に火花点火させて成層燃焼を実現する。この手法によれば、2つのポート噴射弁を有するデュアルインジェクション構成において、弁停止機構などを要さない低コスト構成で成層燃焼を実現することができる。
図3は、圧縮行程における混合気の拡散過程について説明するための模式図である。(A)、(B)については、それぞれ図2の(A)、(B)と同様であるため説明は省略する。(C)は、完全拡散後の均質状態を表している。この均質状態では(Z)の実線66に示すように、中央点火プラグ30付近の燃料密度が可燃域から外れてしまう。このように、拡散の時間が長すぎると、気筒12内で均質化が進み可燃混合域を外れ、失火が発生し、エンジン回転低下が発生することとなる。
すなわち、成層燃焼を好適に維持するには、燃料噴射から点火までの拡散の時間を制御することが重要である。そこで、本実施形態のシステムでは、更に、前記中央点火プラグ30周辺の混合気が成層燃焼可能な燃料密度(目標均質度)となるように、燃料噴射から点火までの拡散の時間を制御することとした。
具体的な制御について説明する。ここでは、始動直後の触媒床温上昇のため、空燃比(A/F)が希薄な条件で点火時期を遅角させ、図1で述べた手法により成層運転を実施している場合を想定する。本実施形態のシステムでは、所定間隔で失火による回転低下を判定する。(1)回転低下が検出された場合は、燃料噴射時期を遅角する。燃料噴射から点火までの時間を短縮することにより、混合気の燃料成層度が高まる。その結果、失火を抑制しエンジン回転低下を防止することができる。(2)一方、失火が発生せず回転低下が検出されない場合には、ゆっくり点火時期を早める。点火時期を早めることで、点火プラグの汚損を低減することができる。
ここで、(1)の制御によれば、エンジン回転低下があった場合、燃料噴射時期を遅角化することにより失火を回避することとしている。しかしながら、吸気下死点以降では吸気流速が遅くなるため、ポート噴射された燃料は、気筒12内へ吸入され難くなる。そこで、本発明における制御では、先の回転低下が発生した際に、燃料噴射時期が遅角側の限界に達する場合には、その分だけ点火時期を進角させることとした。これにより、燃料噴射から点火までの適切なインターバルが確保され、失火を防止することができる。
すなわち、本実施形態における混合気のコントロールは、燃料噴射時期と点火のインターバルで行い、成層度を挙げる為、先ずは燃料噴射時期を遅角し、噴射遅角限界後は点火時期進角を行うこととした。
(フローチャートの説明)
図4〜図6は、上述の動作を実現するために、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。まず、始動直後の運転モードを選択する制御フローについて図4を用いて説明する。図4に示すルーチンでは、まず、始動直後であるか否かが判定される(ステップ100)。例えば、始動後5s〜20sである場合には始動直後であると判定される。次に、アクセル開度が全閉であるか否かが判定される(ステップS110)。さらに、エンジン回転数が所定回転数より高いか否かが判定される(ステップS120)。エンジン回転数はクランク角センサ52の検出値から算出される。所定回転数は、例えば1000[rpm]とする。そして、ステップS100〜S120の各条件が成立し、始動直後の触媒床温上昇を図ることが可能と判断される場合には、成層燃焼モードが選択される(ステップS130)。一方、ステップS100、S110、S120のいずれかの条件が成立しない場合には、均質燃焼モードが選択される(ステップS140)。
図4〜図6は、上述の動作を実現するために、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。まず、始動直後の運転モードを選択する制御フローについて図4を用いて説明する。図4に示すルーチンでは、まず、始動直後であるか否かが判定される(ステップ100)。例えば、始動後5s〜20sである場合には始動直後であると判定される。次に、アクセル開度が全閉であるか否かが判定される(ステップS110)。さらに、エンジン回転数が所定回転数より高いか否かが判定される(ステップS120)。エンジン回転数はクランク角センサ52の検出値から算出される。所定回転数は、例えば1000[rpm]とする。そして、ステップS100〜S120の各条件が成立し、始動直後の触媒床温上昇を図ることが可能と判断される場合には、成層燃焼モードが選択される(ステップS130)。一方、ステップS100、S110、S120のいずれかの条件が成立しない場合には、均質燃焼モードが選択される(ステップS140)。
図5では、図4で選択された運転モードに基づいてアクチュエータの設定をする制御ルーチンが実行される。図5に示すルーチンでは、まず、図4のルーチンにより均質燃焼モードと成層燃焼モードのいずれの運転モードが選択されているかが判定される(ステップS150)。均質燃焼モードが選択されている場合は、目標空燃比をストイキ(14.5)に設定する。また、ポート噴射弁26a、26bの両方による均等な燃料噴射と、点火時期マップに従った点火時期による運転を実行する(ステップS160)。この点火時期マップは、予めECU50に記憶されている。一方、成層燃焼モードが選択されている場合には、目標空燃比をリーン(例えば、16.0)に設定する。第1ポート噴射弁26aのみによる燃料噴射と、圧縮上死点近傍から所定量遅角させた固定点火時期による運転を実行する(ステップS170)。この固定点火時期は、例えば上死点から10[deg]遅角させた時期A10とする。ステップS160又はS170の処理後、本ルーチンは終了される。
図6は、成層燃焼モード中、所定サイクル毎に実施される特徴的処理ルーチンのフローチャートである。図6に示すルーチンでは、まず、平均エンジン回転数と直近1サイクルのエンジン回転数とが取得される(ステップS180)。平均エンジン回転数は、例えば直近100サイクルの平均エンジン回転数とする。続いて、次の関係式(1)が成立するか否かが判定される(ステップS190)。この所定割合は、例えば−2%とする。
(直近1サイクルのエンジン回転数−平均エンジン回転数)/平均エンジン回転数×100<所定割合(%) ・・・(1)
(直近1サイクルのエンジン回転数−平均エンジン回転数)/平均エンジン回転数×100<所定割合(%) ・・・(1)
関係式(1)が成立しない場合には、エンジン回転低下なしと判断され、燃料噴射時期の学習値、具体的には噴射終了時期AINJの学習値が進角側に補正される(ステップS200)。この学習値は、少しずつ進角され、例えば0.01[deg]ずつ進角される。なお、図6では、圧縮上死点を0として進角側を「−」、遅角側を「+」で表現している。
一方、関係式(1)が成立する場合には、エンジン回転低下ありと判断され、噴射終了時期AINJの学習値が遅角側に補正される(ステップS210)。この場合、失火を防ぐため、ステップS200に比して大きく遅角される。例えば5[deg]遅角される。
ステップS220において、ステップS200又はS210による学習値がAINJマップに加えられ、新たな噴射終了時期AINJが設定される。ECU50には、図7に示すような、エンジン回転数と噴射終了時期AINJとの関係を定めたAINJマップが予め記憶されている。
続いて、ステップS230において、学習値を反映した噴射終了時期AINJが、下死点近傍に設定された閾値よりも遅角しているか否かが判定される。この閾値は、例えば吸気下死点B180とする。そして、学習値を反映した噴射終了時期AINJが閾値よりも遅角している場合、すなわち、噴射終了時期AINJが遅角側の限界に達する場合には、この閾値を超える差分量に応じて点火時期を進角させると共に、この閾値を新たな噴射終了時期AINJとして再設定する(ステップS240)。具体的には、AINJからB180を減じた差分量で、固定点火時期A10(ステップS170で設定済み)を減算した値を新たな点火時期とする。また、この閾値を新たな噴射終了時期AINJとする。これにより、混合気が気筒12内に吸入されない状況を防ぎつつ、燃料噴射時期から点火時期までの適切なインターバルが確保され、失火を防止することができる。
以上説明したように、図4〜図5の処理ルーチンによれば、始動直後の触媒床温上昇のため、点火時期を固定点火時期まで遅角させ、一方の吸気ポートのみで燃料噴射させる成層燃焼モードを実行する。この場合において、図6の処理ルーチンによれば、混合気が気筒12内に吸入されない状況を防ぎつつ、燃料噴射時期から点火時期までの適切なインターバルが確保され、中央点火プラグ30周辺の混合気を成層燃焼可能な燃料密度とする混合気のコントロールを実現することができる。
ところで、上述した実施の形態1のシステムにおいては、成層燃焼モードにおいて、第1ポート噴射弁26aから燃料を噴射させることとしているが、これに限定されるものではない。燃焼室14の片側で主に燃焼させると、例えば中央点火プラグ30、ピストン23等の片側が汚染されやすく、又、気筒12内に熱の歪が発生しやすい。そこで、2つのポート噴射弁26a、26bから交互に燃料を噴射させることとしてもよい。交互に噴射させることで、その歪を取り、異常摩耗等を防止し、点火プラグ等の汚損変化を低減することができる。
尚、上述した実施の形態1においては、第1ポート噴射弁26aが前記第1の発明における「一方のポート噴射弁」に、中央点火プラグ30が前記第1の発明における「中央点火プラグ」に、それぞれ相当している。また、ECU50が、図4〜図6による処理ルーチンを実行することで前記第1の発明における「成層燃焼制御手段」が、上記ステップS210の処理を実行することにより前記第2の発明における「燃料噴射時期遅角手段」が、上記ステップS240の処理を実行することにより前記第2の発明における「噴射−点火間隔保持手段」が、それぞれ実現されている。
実施の形態2.
次に、図8〜図10を参照して本発明の実施の形態2について説明する。本実施形態のシステムは図1に示す構成において、ECU50に後述する図9及び、前述の図4、図6のルーチンを実施させることで実現することができる。
次に、図8〜図10を参照して本発明の実施の形態2について説明する。本実施形態のシステムは図1に示す構成において、ECU50に後述する図9及び、前述の図4、図6のルーチンを実施させることで実現することができる。
[実施の形態2における特徴的制御]
実施の形態1では、一方のポート噴射弁からのみ燃料を噴射させることとしている。しかし、エンジン設計によってはタンブル流が少ない場合もある。この場合には、燃料の拡散速度が遅く、その速度を早める必要がある。そこで、本実施の形態のシステムでは、一方のポート噴射弁による燃料噴射を主としつつも、他方のポート噴射弁からも少量の燃料噴射を行うことで、前記中央点火プラグ周辺の混合気を成層燃焼可能な燃料密度とするまでの燃料の拡散時間を短縮することとした。
実施の形態1では、一方のポート噴射弁からのみ燃料を噴射させることとしている。しかし、エンジン設計によってはタンブル流が少ない場合もある。この場合には、燃料の拡散速度が遅く、その速度を早める必要がある。そこで、本実施の形態のシステムでは、一方のポート噴射弁による燃料噴射を主としつつも、他方のポート噴射弁からも少量の燃料噴射を行うことで、前記中央点火プラグ周辺の混合気を成層燃焼可能な燃料密度とするまでの燃料の拡散時間を短縮することとした。
図8は、本実施形態のシステムにおいて成層燃焼を実現する手法を説明するための模式図である。(A)は、吸気行程において第1ポート噴射弁26aから主噴射(多噴射量)が、第2ポート噴射弁26bから副噴射(主噴射よりも少噴射量)がされる様子を表している。(B)は、圧縮行程の開始直後において、第1吸気ポート16aから空気と主噴射燃料との濃混合気が、第2吸気ポート16bから空気と副噴射燃料と薄混合気が気筒12内に吸入された直後の初期状態を表している。両方のポート噴射弁からの噴射によれば、(Z)の実線72に示すように、片方のポート噴射弁からのみ噴射させた場合(実線70)に比して、中央点火プラグ30付近の燃料密度(A/F)は高まっている。(C)は、圧縮行程の途中において、タンブル流内で側方方向への拡散が一定程度進んだ拡散状態を表している。この拡散状態では(Z)の実線74に示すように、中央点火プラグ30付近の燃料密度が可燃域に入る。本実施形態のシステムでは、この可燃域・成層状態において中央点火プラグ30に火花点火させて成層燃焼を実現する。
(フローチャートの説明)
図9は、上述の機能を実現するために、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンでは、図4で選択された運転モードに基づいてアクチュエータの設定をする。まず、均質燃焼モードと成層燃焼モードのいずれの運転モードが選択されているかが判定される(ステップS200)。均質燃焼モードが選択されている場合は、目標空燃比をストイキ(14.5)に設定する。また、ポート噴射弁26a、26bの両方による均等な燃料噴射と、点火時期マップに従った点火時期による運転を実行する(ステップS210)。この点火時期マップは、予めECU50に記憶されている。
図9は、上述の機能を実現するために、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンでは、図4で選択された運転モードに基づいてアクチュエータの設定をする。まず、均質燃焼モードと成層燃焼モードのいずれの運転モードが選択されているかが判定される(ステップS200)。均質燃焼モードが選択されている場合は、目標空燃比をストイキ(14.5)に設定する。また、ポート噴射弁26a、26bの両方による均等な燃料噴射と、点火時期マップに従った点火時期による運転を実行する(ステップS210)。この点火時期マップは、予めECU50に記憶されている。
一方、成層燃焼モードが選択されている場合には、目標空燃比をリーン(例えば、16.0)に設定する。また、第1ポート噴射弁26aによる主噴射及び第2ポート噴射弁26bによる副噴射と、圧縮上死点近傍から所定量遅角させた固定点火時期による運転を実行する(ステップS220)。この主噴射と副噴射との噴射割合は、例えば7:3とする。この固定点火時期は、例えば上死点から10[deg]遅角させた時期A10とする。ステップS210又はS220の処理後、本ルーチンは終了される。その後、上述の図6と同様の処理ルーチンが実行される。
以上説明したように、本実施形態のシステムによれば、タンブル流が少ないシステム構成であっても、上述した実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
ところで、上述した実施の形態2のシステムにおいては、成層燃焼モードにおいて、第1ポート噴射弁26aから主噴射を、第2ポート噴射弁26bから副噴射をすることとしているが、これに限定されるものではない。燃焼室14の片側で主に燃焼させると、例えば中央点火プラグ30、ピストン23等の片側が汚染されやすく、又、気筒12内に熱の歪が発生しやすい。そこで、2つのポート噴射弁26a、26bの噴射量を交互に切り替えて噴射させることとしてもよい(図10)。交互に噴射させることで、その歪を取り、異常摩耗等を防止し、点火プラグ等の汚損変化を低減することができる。
10 内燃機関
12 気筒
14 燃焼室
16a、16b 第1吸気ポート、第2吸気ポート
18a、18b 第1吸気弁、第2吸気弁
20a、20b 排気ポート
22a、22b 排気弁
23 ピストン
24 吸気通路
26a、26b 第1ポート噴射弁、第2ポート噴射弁
28 シリンダヘッド
30 中央点火プラグ
52 クランク角センサ
54 アクセル開度センサ
12 気筒
14 燃焼室
16a、16b 第1吸気ポート、第2吸気ポート
18a、18b 第1吸気弁、第2吸気弁
20a、20b 排気ポート
22a、22b 排気弁
23 ピストン
24 吸気通路
26a、26b 第1ポート噴射弁、第2ポート噴射弁
28 シリンダヘッド
30 中央点火プラグ
52 クランク角センサ
54 アクセル開度センサ
Claims (3)
- 1つの燃焼室に対して2つの吸気ポートが並設され、両方の吸気ポートから導入される空気により筒内にタンブル流が形成される内燃機関の制御装置であって、
前記燃焼室の中央部に設けられた中央点火プラグと、
前記2つの吸気ポートにそれぞれ設けられ、吸気ポート内に燃料を噴射可能なポート噴射弁と、
前記2つの吸気ポートから筒内に空気を吸入し、かつ、前記ポート噴射弁のうち一方のポート噴射弁から燃料を噴射させ、前記2つの吸気ポートのうち一方の吸気ポートからは
空気と噴射燃料との混合気を、他方の吸気ポートからは空気を筒内に吸入する成層燃焼モードにおいて、所定点火時期に前記中央点火プラグ周辺の混合気を成層燃焼可能な燃料密度とするように、前記一方のポート噴射弁の燃料噴射時期を制御する成層燃焼制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記成層燃焼モードは、始動直後に触媒床温を上昇させる場合に実行され、
前記成層燃焼制御手段は、
エンジン回転数低下が検出された場合に、前記一方のポート噴射弁の燃料噴射時期を遅角させる燃料噴射時期遅角手段と、
前記燃料噴射時期遅角手段により燃料噴射時期を遅角させる場合に、燃料噴射時期が閾値を超える場合には、前記閾値を超える差分量に応じて点火時期を進角させると共に、前記閾値を燃料噴射時期として再設定する噴射−点火間隔保持手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。 - 前記一方のポート噴射弁と他方のポート噴射弁の制御状態を、所定サイクル毎に交互に切り替えること、
を特徴とする請求項1又は2記載の内燃機関の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011227998A JP2013087675A (ja) | 2011-10-17 | 2011-10-17 | 内燃機関の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011227998A JP2013087675A (ja) | 2011-10-17 | 2011-10-17 | 内燃機関の制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013087675A true JP2013087675A (ja) | 2013-05-13 |
Family
ID=48531843
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011227998A Pending JP2013087675A (ja) | 2011-10-17 | 2011-10-17 | 内燃機関の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013087675A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180062044A (ko) * | 2016-11-30 | 2018-06-08 | 현대자동차주식회사 | 듀얼 인젝터 엔진의 연료량 분배 방법 |
KR101978071B1 (ko) * | 2017-12-04 | 2019-05-13 | 현대오트론 주식회사 | 듀얼 인젝터와 흡기 밸브를 제어하는 엔진 시스템 |
-
2011
- 2011-10-17 JP JP2011227998A patent/JP2013087675A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20180062044A (ko) * | 2016-11-30 | 2018-06-08 | 현대자동차주식회사 | 듀얼 인젝터 엔진의 연료량 분배 방법 |
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KR101978071B1 (ko) * | 2017-12-04 | 2019-05-13 | 현대오트론 주식회사 | 듀얼 인젝터와 흡기 밸브를 제어하는 엔진 시스템 |
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