JP2013181454A - Fuel injection system for internal combustion engine - Google Patents
Fuel injection system for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013181454A JP2013181454A JP2012045374A JP2012045374A JP2013181454A JP 2013181454 A JP2013181454 A JP 2013181454A JP 2012045374 A JP2012045374 A JP 2012045374A JP 2012045374 A JP2012045374 A JP 2012045374A JP 2013181454 A JP2013181454 A JP 2013181454A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- fuel injection
- valve
- lift amount
- injection valve
- 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.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、内燃機関の燃料噴射システム The present invention relates to a fuel injection system for an internal combustion engine.
内燃機関の燃料噴射弁として、噴射弁本体内にその軸方向に変位可能な弁体が設けられており、該弁体が軸方向に変位することで、噴射弁本体の先端部に形成された噴孔を開閉する構成のものが知られている。このような燃料噴射弁では、噴射弁本体内部に形成された弁座部から弁体が離間すると噴孔に燃料が供給される。これによって、噴孔から燃料が噴射される。一方、弁座部に弁体が着座すると噴孔への燃料の供給が遮断される。これにより、燃料の噴射が停止される。 As a fuel injection valve for an internal combustion engine, a valve body that can be displaced in the axial direction is provided in the injection valve body, and the valve body is formed at the tip of the injection valve body by being displaced in the axial direction. The thing of the structure which opens and closes a nozzle hole is known. In such a fuel injection valve, fuel is supplied to the injection hole when the valve element is separated from the valve seat portion formed inside the injection valve main body. Thereby, fuel is injected from the nozzle hole. On the other hand, when the valve body is seated on the valve seat portion, the supply of fuel to the nozzle hole is shut off. Thereby, fuel injection is stopped.
特許文献1には、気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関に関する技術が開示されている。この特許文献1に記載の内燃機関においては、燃料噴射弁が、シリンダヘッドの吸気通路側の一側部の端部側から気筒内に向い斜め下方に向って燃料を噴射する。この内燃機関では、燃料噴射弁から噴射された噴霧は、上面視で点火プラグを挟む八の字形状で側面視で扇形状となる。そして、特許文献1に記載の技術では、燃料と吸気弁とが干渉しないように、噴霧の扇形状の広がり角を小さくするか、又は、吸気弁のリフト量を小さくする。
特許文献2には、噴射弁本体の内部に設けられた弁体を電磁力によって軸方向に変位させることで噴孔を開閉する燃料噴射弁において、弁体のリフト量を可変とする技術が開示されている。 Patent Document 2 discloses a technique for varying the lift amount of a valve body in a fuel injection valve that opens and closes an injection hole by displacing a valve body provided inside the injection valve body in the axial direction by electromagnetic force. Has been.
気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関において、より均質な混合気を形成すべく、燃料噴射弁から吸気行程中に燃料を噴射する場合がある。しかしながら、吸気行程中に気筒内へ燃料を噴射すると、気筒内上方に位置するピストンの頂面又は開弁している吸気弁に噴射された燃料の噴霧が干渉する可能性がある。ピストンの頂面又は吸気弁に燃料の噴霧が干渉することで、これらに燃料が付着すると、未燃燃料成分や粒子状物質の排出量が増加し、排気特性が悪化する虞がある。 In an internal combustion engine provided with a fuel injection valve that directly injects fuel into a cylinder, fuel may be injected from the fuel injection valve during an intake stroke in order to form a more homogeneous mixture. However, if fuel is injected into the cylinder during the intake stroke, the spray of fuel injected on the top surface of the piston located above the cylinder or the intake valve that is open may interfere. When fuel spray interferes with the top surface of the piston or the intake valve and the fuel adheres to these, the discharge amount of unburned fuel components and particulate matter increases, and the exhaust characteristics may deteriorate.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関において、吸気行程中に燃料噴射を行う場合に、ピストンの頂面や吸気弁に燃料の噴霧が干渉することを抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and in an internal combustion engine having a fuel injection valve that directly injects fuel into a cylinder, the top of the piston is used when fuel injection is performed during an intake stroke. It aims at suppressing that the spray of fuel interferes with a surface or an intake valve.
本発明は、吸気行程中に燃料噴射弁から燃料を噴射する場合に、吸気行程初期の燃料噴射時には、弁体のリフト量を最大リフト量よりも小さい任意の中間リフト量に制御し、吸気行程初期より後の時期には、弁体のリフト量を最大リフト量に制御するものである。 In the present invention, when fuel is injected from the fuel injection valve during the intake stroke, the lift amount of the valve body is controlled to an arbitrary intermediate lift amount smaller than the maximum lift amount during the fuel injection in the initial stage of the intake stroke, and the intake stroke At a time after the initial stage, the lift amount of the valve body is controlled to the maximum lift amount.
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の燃料噴射システムは、
内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁であって、
噴射弁本体内にその軸方向に変位可能な弁体が設けられており、
気筒内の頂面近傍に臨む噴射弁本体の先端部に複数の噴孔が円周上に並んで配置され、且つ、各噴孔が噴射弁本体の軸に対して内部側から外部側に向って燃料噴射弁の先端方向に傾斜して形成され、
噴射弁本体内部に形成された弁座部から弁体が離間すると噴孔に燃料が供給される開弁状態となり、弁座部に弁体が着座すると噴孔への燃料の供給が遮断される閉弁状態となる燃料噴射弁と、
吸気行程中に前記燃料噴射弁から燃料を噴射する場合に、吸気行程初期の燃料噴射時には、弁体の弁座部からのリフト量を最大リフト量よりも小さい任意の中間リフト量に制御し、吸気行程初期より後の時期における燃料噴射時には、弁体の弁座部からのリフト量を最大リフト量に制御するリフト制御部と、
を備える。
More specifically, the fuel injection system for an internal combustion engine according to the present invention is:
A fuel injection valve for directly injecting fuel into a cylinder of an internal combustion engine,
A valve body that can be displaced in the axial direction is provided in the injection valve body,
A plurality of nozzle holes are arranged circumferentially at the tip of the injection valve body facing the top surface in the cylinder, and each nozzle hole faces from the inner side to the outer side with respect to the axis of the injection valve body. And inclined toward the tip of the fuel injection valve,
When the valve element is separated from the valve seat formed inside the injection valve body, the fuel is supplied to the nozzle hole, and when the valve element is seated on the valve seat, the fuel supply to the nozzle hole is shut off. A fuel injection valve that is closed; and
When fuel is injected from the fuel injection valve during the intake stroke, the lift amount from the valve seat portion of the valve body is controlled to an arbitrary intermediate lift amount smaller than the maximum lift amount at the time of fuel injection at the initial stage of the intake stroke, At the time of fuel injection at a time after the initial stage of the intake stroke, a lift control unit that controls the lift amount from the valve seat portion of the valve body to the maximum lift amount;
Is provided.
本発明に係る燃料噴射弁においては、各噴孔が噴射弁本体の軸に対して内部側から外部側に向って該燃料噴射弁の先端方向に傾斜して形成されている。つまり、複数の噴孔が、燃料噴射弁の先端方向に向って内部側から外部側に広がるように形成されている。そのため、燃料の噴霧は、燃料噴射弁の先端部から円錐状又は扇状に広がっていく。 In the fuel injection valve according to the present invention, each injection hole is formed so as to incline toward the tip of the fuel injection valve from the inner side toward the outer side with respect to the axis of the injection valve main body. That is, the plurality of injection holes are formed so as to spread from the inner side to the outer side toward the tip of the fuel injection valve. Therefore, the fuel spray spreads in a conical or fan shape from the tip of the fuel injection valve.
ここで、燃料噴射時における弁体の弁座部からのリフト量が小さくなると、噴孔に流れ込んだ燃料が該噴孔の軸方向に流れ易くなる。そのため、燃料の噴霧の中心角(広がり角)が大きくなり、且つその貫通力は小さくなる。 Here, when the lift amount from the valve seat portion of the valve body at the time of fuel injection becomes small, the fuel that has flowed into the nozzle hole easily flows in the axial direction of the nozzle hole. For this reason, the central angle (spreading angle) of the fuel spray increases and the penetration force decreases.
吸気行程初期においては、ピストンが気筒内上方に位置している。本発明においては、このような時期の燃料噴射時には、弁体の弁座部からのリフト量を最大リフト量よりも小さい任意の中間リフト量に制御する。これにより、燃料の噴霧の貫通力を小さくすることができるため、該燃料の噴霧がピストンの頂面に干渉することを抑制することができる。その結果、ピストンの頂面への燃料の付着を抑制することができる。 In the initial stage of the intake stroke, the piston is positioned above the cylinder. In the present invention, during fuel injection at such a time, the lift amount from the valve seat portion of the valve element is controlled to an arbitrary intermediate lift amount smaller than the maximum lift amount. Thereby, since the penetration force of the fuel spray can be reduced, it is possible to suppress the fuel spray from interfering with the top surface of the piston. As a result, adhesion of fuel to the top surface of the piston can be suppressed.
さらに、本発明においては、吸気行程初期より後の時期における燃料噴射時には、弁体の弁座部からのリフト量を最大リフト量に制御する。これにより、燃料の噴霧の中心角を小さくすることができるため、該燃料の噴霧が開弁している吸気弁に干渉することを抑制することができる。その結果、吸気弁への燃料の付着を抑制することができる。 Further, in the present invention, the amount of lift from the valve seat portion of the valve body is controlled to the maximum lift amount at the time of fuel injection at a time after the initial stage of the intake stroke. Accordingly, since the central angle of the fuel spray can be reduced, it is possible to suppress the fuel spray from interfering with the opened intake valve. As a result, the adhesion of fuel to the intake valve can be suppressed.
本発明においては、噴射弁本体の各噴孔が、噴孔の軸が、内部側から外部側に向って、該噴孔の入口側開口部によって形成される平面に対して垂直な方向よりも外側に傾斜するように形成されていてもよい。 In the present invention, each nozzle hole of the injection valve main body has an axis of the nozzle hole that is directed from the inner side to the outer side than the direction perpendicular to the plane formed by the inlet side opening of the nozzle hole. You may form so that it may incline outside.
これによれば、複数の噴孔が、燃料噴射弁の先端方向に向って内部側から外部側に向ってより広がるように形成されることとなる。そのため、燃料の噴霧の広がり角がより大きくなり、燃料の噴霧の貫通力がより小さくなる。従って、ピストンの頂面への燃料の噴霧の干渉をより抑制することが可能となる。 According to this, the plurality of injection holes are formed so as to expand further from the inner side toward the outer side toward the distal end direction of the fuel injection valve. Therefore, the spread angle of the fuel spray becomes larger, and the penetration force of the fuel spray becomes smaller. Therefore, it is possible to further suppress the interference of fuel spray on the top surface of the piston.
本発明によれば、気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関において、吸気行程中に燃料噴射を行う場合に、ピストンの頂面や吸気弁に燃料の噴霧が干渉することを抑制することができる。 According to the present invention, in an internal combustion engine equipped with a fuel injection valve that directly injects fuel into a cylinder, fuel injection interferes with the top surface of the piston or the intake valve when fuel injection is performed during the intake stroke. Can be suppressed.
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.
<実施例>
[システムの概略構成]
本実施例に係る内燃機関の燃料噴射システムの概略構成について図1,2,3A,3Bに基づいて説明する。図1は、本実施例に係る内燃機関の燃料噴射弁近傍の構成を示す図である。図2は、本実施例に係る燃料噴射弁の構成を示す図である。図3A,3Bは、本実施例に係る燃料噴射弁の噴孔の構成を示す図である。図3Aは、燃料噴射弁の先端部における噴孔が形成されている部分の断面図である。図3Bは、燃料噴射弁の先端部を図3Aにおける下方から見た図である。
<Example>
[Schematic configuration of the system]
A schematic configuration of a fuel injection system for an internal combustion engine according to the present embodiment will be described based on FIGS. 1, 2, 3A, and 3B. FIG. 1 is a diagram showing a configuration in the vicinity of a fuel injection valve of an internal combustion engine according to this embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the fuel injection valve according to the present embodiment. 3A and 3B are diagrams showing the configuration of the injection hole of the fuel injection valve according to the present embodiment. FIG. 3A is a cross-sectional view of a portion where a nozzle hole is formed at the tip of the fuel injection valve. FIG. 3B is a view of the tip portion of the fuel injection valve as viewed from below in FIG. 3A.
本実施例に係る内燃機関1は、車両駆動用の多気筒内燃機関であり、筒内噴射型の火花点火式内燃機関である。ただし、本発明に係る内燃機関は火花点火式内燃機関に限られず、圧縮着火式内燃機関であってもよい。内燃機関1において、各気筒8には吸気ポート2および排気ポート3がそれぞれ二つずつ接続されている。吸気ポート2は吸気弁4の開閉を通して吸気を気筒8内に送り込み、排気ポート3は排気弁5の開閉を通して燃焼ガス等を排気として内燃機関1の排気系へ送り出す。気筒8内にはピストン9が摺動自在に設けられている。
The
また、内燃機関1には、点火プラグ6及び燃料噴射弁7が設けられている。点火プラグ6は、気筒8の略中心軸上に設けられており、気筒8内の頂面の略中心から気筒8内に臨む放電部を有している。この点火プラグ6によって、気筒8内の混合気への点火が行われる。
The
燃料噴射弁7は、気筒8内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁である。燃料噴射弁7は気筒8の吸気ポート2側に設けられており、その先端部が、気筒8内の頂面の側方における二つの吸気ポート2の開口部の間の位置に臨んでいる。この燃料噴射弁7の先端部には複数の噴射孔が形成されている。該噴射孔から気筒8の中心軸方向に向かって図1における斜め下方に燃料が噴射される。図1においては、10が燃料噴射弁7から噴射された燃料の噴霧を表している。尚、燃料噴射弁7の詳細な構成については後述する。
The
内燃機関1には、電子制御装置であるECU30が併設されている。このECU30には燃料噴射弁7等の各種装置が電気的に接続されている。また、ECU30には、アクセル開度センサ31、クランク角センサ32、水温センサ33、および油温センサ34等の各種センサが電気的に接続されている。アクセル開度センサ31は、内燃機関1を搭載した車両のアクセル開度を検出する。クランク角センサ32は、内燃機関1のクランク角を検出する。水温センサ33は、内燃機関1の冷却水の温度を検出する。油温センサ34は、内燃機関1の潤滑油の温度を検出する。そして、各種センサの検出値がECU30に入力される。
The
本実施例では、ECU30によって内燃機関1における各種の制御が実行される。例えば、ECU30によって燃料噴射弁7からの燃料噴射時期を変更することで、内燃機関1での燃焼形態を成層燃焼と均質燃焼との間で切り換える燃焼制御が実行される。成層燃焼は、圧縮行程上死点近傍の時期に燃料噴射を実行することで実現される。一方、均質燃焼は、吸気行程中に燃料噴射を複数回実行することで実現される。本実施例では、成層燃焼を行う運転領域と均質燃焼を行う運転領域とが予め定められており、ECU30は、内燃機関1の運転状態に応じていずれかの燃焼形態を選択し、選択した燃焼形態を実現すべく燃料噴射時期を制御する。
In this embodiment, the
[燃料噴射弁の構成]
燃料噴射弁7はソレノイド駆動方式の燃料噴射弁である。燃料噴射弁7の噴射弁本体(ボディ)78内には燃料が流れる通路71が形成されている。この通路71には導入口77を介してデリバリパイプ(図示略)から燃料が供給される。供給された燃料は後述するニードル弁73の動作に伴って、先端部に形成された噴孔76から噴射される。
[Configuration of fuel injection valve]
The
通路71の内部にはプランジャ72が摺動自在に設けられている。プランジャ72の先端にはニードル弁73が形成されている。ニードル弁73は、コイルスプリング74によって燃料噴射弁7の先端方向(図2における下方向)に付勢されている。また、プランジャ72を囲むように環状のソレノイドコイル75がボディ78内に設けられている。このソレノイドコイル75が励磁されると、プランジャ72に対して吸引力が働き、コイルスプリング74の付勢力に抗してプランジャ72を燃料噴射弁7の先端方向とは逆方向(図2における上方向)に変位させることが可能となる。また、燃料噴射弁7においては、ソレノイドコイル75への供給電流量を調整することでプランジャ72に作用する吸引力が制御される。
A
ボディ78内の先端部近傍にはシート部79が形成されている。コイルスプリング74の付勢力によってニードル弁73がシート部79に着座すると、通路71から噴孔76への燃料の供給が遮断される。つまり、燃料噴射弁7が閉弁状態となり、燃料噴射が停止される。一方、ソレノイドコイル75が励磁されることによってプランジャ72に対して吸引力が生じ、それによって、ニードル弁73が上方(図2における上方向)にリフトされ、該ニードル弁73がシート部79から離間すると、通路71から噴孔76へ燃料が供給される。つまり、燃料噴射弁7が開弁状態となり、燃料が噴射される。尚、燃料噴射時におけるニードル弁73のシート部79からリフト量の制御については後述する。
A
本実施例に係る燃料噴射弁7では、ボディ78の先端部において6つの噴孔が円周上に並んで配置されている。また、各噴孔76は、ボディ78の軸に対して内部側から外部側に向って燃料噴射弁7の先端方向(図2における下方向)に傾斜するように形成されている。つまり、6つの噴孔76が、燃料噴射弁7の先端方向に向って内部側から外部側に広がるように形成されている。このような構成により、燃料噴射弁7から噴射された燃料の噴霧は、該燃料噴射弁7の先端部から円錐状に広がっていく。尚、噴孔の数は必ずしも6つである必要はなく、複数の噴孔が円周上に並んで配置されていればよい。
In the
さらに、本実施例に係る燃料噴射弁7では、各噴孔76が、噴孔76の軸が内部側から外部側に向って、該噴孔76の入口側開口部によって形成される平面に対して垂直な方向よりも外側に傾斜するように形成されている。つまり、噴孔76の入口側開口部によって形成される平面に対する、該噴孔76の軸の燃料噴射弁7の外部側且つ燃料噴射弁7の軸側の角度(図3Aにおけるθt:以下、偏向角と称する)が90°より大きくなっている。尚、このような構成による効果については後述する。
Further, in the
[リフト制御]
次に、本実施例に係る燃料噴射時のニードル弁のリフト制御について図4〜8に基づいて説明する。図4は、燃料噴射時のニードル弁のリフト位置を示す図である。図5は、燃料噴射弁から噴射された燃料の噴霧の様子を示す図である。
[Lift control]
Next, needle valve lift control during fuel injection according to this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram showing the lift position of the needle valve during fuel injection. FIG. 5 is a view showing a state of spraying fuel injected from the fuel injection valve.
上述したように、燃料噴射弁7から燃料が噴射される際には、ニードル弁73が上方にリフトされることで、該ニードル弁73がシート部79から離間すると、通路71から噴孔76へ燃料が供給されて、該噴孔76から燃料が噴射される。そして、本実施例に係る燃料噴射弁7においては、ソレノイドコイル75への供給電流量を調整することでプランジャ72に作用する吸引力を制御し、それによって、燃料噴射時におけるニードル弁73のリフト量を可変に制御することが可能となっている。尚、ここでのニードル弁73のリフト量とは、ニードル弁73がシート部79から離間してから次にシート部79に着座するまでの間(即ち、一回の燃料噴射が行われる期間)において、ニードル弁73の位置がシート部79から最も離れた時のリフト量のことである。
As described above, when fuel is injected from the
図4(a)は、燃料噴射時のニードル弁73のリフト量を、最大リフト量よりも小さい任意の中間リフト量に制御した場合のニードル弁73のリフト位置を示している。図4(b)は、燃料噴射時のニードル弁73のリフト量を最大リフト量に制御した場合のリフト位置を示している。図4(a),(b)において、矢印は、燃料の流れを表している。また、図5(a)は、燃料噴射時のニードル弁73のリフト量を中間リフト量に制御した場合の燃料の噴霧の様子を示している。図5(b)は、燃料噴射時のニードル弁73のリフト量を最大リフト量に制御した場合の燃料の噴霧の様子を示している。尚、最大リフト量は、燃料噴射弁7の構成に起因して定まるニードル弁73のリフト量の最大値である。
FIG. 4A shows the lift position of the
ニードル弁73のリフト量を中間リフト量に制御した場合、ニードル弁73とボディ78のシート部79との間隔が、ニードル弁73のリフト量を最大リフト量に制御した場合に比べて小さくなる。そうすると、燃料が噴孔76に流れ込む際に、該燃料に作用する圧力の縦方向(燃料噴射弁7の軸方向)の成分の大きさが小さくなる。そのため、噴孔76に流れ込んだ燃料が、燃料噴射弁7の軸方向には流れ難くなり、該噴孔76の軸方向に流れ易くなる。その結果、ニードル弁73のリフト量を中間リフト量に制御した場合、ニードル弁73のリフト量を最大リフト量に制御した場合に比べて、燃料の噴霧10の中心角(広がり角)θcが大きくなる。また、この場合、ニードル弁73のリフト量を最大リフト量に制御した場合に比べて、燃料の噴霧10の貫通力は小さくなる。即ち、燃料の噴霧が到達する位置の燃料噴射弁7の先端部からの距離が短くなる。
When the lift amount of the
ここで、本実施例に係る内燃機関1では、均質燃焼を行う際には、上述したように、吸気行程中に燃料噴射弁7からの燃料噴射が複数回行われる。このような場合、吸気行程初期においても燃料噴射を行う必要がある。ただし、吸気行程初期においてはピストン9が気筒8内上方に位置している。そのため、燃料噴射弁7から噴射された燃料の噴霧がピストン9の頂面に干渉し易い状態となる。
Here, in the
そこで、本実施例においては、吸気行程初期における燃料噴射時には、ニードル弁73
のリフト量を中間リフト量に制御する。これにより、燃料の噴霧の貫通力を小さくすることができるため、該燃料の噴霧がピストン9の頂面に干渉することを抑制することが可能となる。
Therefore, in the present embodiment, at the time of fuel injection at the initial stage of the intake stroke, the
The lift amount is controlled to an intermediate lift amount. Thereby, since the penetration force of the fuel spray can be reduced, it is possible to suppress the fuel spray from interfering with the top surface of the
一方、吸気行程中は吸気弁4が開弁しているため、燃料噴射弁7から噴射された燃料の噴霧が吸気弁4にも干渉する可能性がある。そこで、本実施例においては、吸気行程初期より後の時期における燃料噴射時には、ニードル弁73のリフト量を最大リフト量に制御する。
On the other hand, since the intake valve 4 is open during the intake stroke, the fuel spray injected from the
図6は、吸気行程中における燃料噴射弁から噴射された燃料の噴霧と吸気弁との位置関係を示す図である。図6において、10aは、ニードル弁73のリフト量を中間リフト量に制御した場合の燃料の噴霧を表しており、10bは、ニードル弁73のリフト量を最大リフト量に制御した場合の燃料の噴霧を表している。ニードル弁73のリフト量を最大リフト量に制御した場合、燃料の噴霧の広がり角を小さくすることができるため、図6に示すように、該燃料の噴霧が、開弁している吸気弁4に干渉することを抑制することができる。
FIG. 6 is a diagram showing the positional relationship between the fuel spray injected from the fuel injection valve and the intake valve during the intake stroke. In FIG. 6, 10a represents fuel spray when the lift amount of the
以上説明したように、本実施例に係る燃料噴射時のニードル弁のリフト制御によれば、内燃機関1において均質燃焼を行うべく、吸気行程中に燃料噴射を複数回行う場合に、吸気行程初期においては燃料の噴霧のピストン9の頂面への干渉を抑制することができ、吸気行程における初期より後の時期においては燃料の噴霧の吸気弁4への干渉を抑制することができる。そのため、ピストン9の頂面および吸気弁4への燃料の付着を抑制することができる。その結果、これらに燃料が付着することに起因する未燃燃料成分や粒子状物質の排出量の増加を抑制することが可能となる。
As described above, according to the lift control of the needle valve at the time of fuel injection according to the present embodiment, in order to perform homogeneous combustion in the
[中間リフト噴射実行時期および中間リフト量]
以下、ニードル弁73のリフト量を中間リフト量に制御して行う燃料噴射を「中間リフト噴射」と称する。また、ニードル弁73のリフト量を最大リフト量に制御して行なう燃料噴射を「フルリフト噴射」と称する。
[Intermediate lift injection execution timing and intermediate lift amount]
Hereinafter, fuel injection performed by controlling the lift amount of the
図7は、吸気行程における、中間リフト噴射の実行時期とフルリフト噴射の実行時期とを示す図である。図7において、横軸は内燃機関1のクランク角(BTDC)を表しており、上段の縦軸は吸気弁4のリフト量を表しており下段の縦軸は気筒8内におけるピストン9の位置を表している。この図7に示すように、吸気行程における、中間リフト噴射の実行時期とフルリフト噴射の実行時期とは、吸気弁4のリフト量及び気筒8内におけるピストン9の位置との関係に基づいて規定される。
FIG. 7 is a diagram illustrating the execution timing of the intermediate lift injection and the execution timing of the full lift injection in the intake stroke. In FIG. 7, the horizontal axis represents the crank angle (BTDC) of the
図8は、ニードル弁のリフト量と、燃料の噴霧の広がり角、調量比(ニードル弁のリフト時における該ニードル弁とシート部との間の面積/噴孔の断面積)、及び燃料の噴霧の粒径との関係を示す図である。図8において、横軸はニードル弁73のリフト量を表しており、上段の縦軸は燃料の噴霧の広がり角を表しており、中段の縦軸は調量比を表しており、下段の縦軸は燃料の噴霧の粒径を表している。この図8に示すように、中間リフト噴射時の中間リフト量は、燃料の噴霧の広がり角、調量比、及び燃料の噴霧の粒径との関係に基づいて設定される。
FIG. 8 shows the lift amount of the needle valve, the spread angle of the fuel spray, the metering ratio (the area between the needle valve and the seat portion when the needle valve is lifted / the cross-sectional area of the nozzle hole), and the fuel It is a figure which shows the relationship with the particle size of spray. In FIG. 8, the horizontal axis represents the lift amount of the
ここで、ニードル弁73のリフト量を調量比が1より小さくなる量に制御すると、ボディ78内におけるシート部79部分において、燃料に対して噴孔76による絞りよりも大きい絞りが生じてしまう。そこで、中間リフト噴射時の中間リフト量は、図8に示すように、調量比が1より大きくなる範囲で設定する。
Here, if the lift amount of the
[燃料噴射制御のフロー]
以下、本実施例に係る燃料噴射制御のフローについて図9に基づいて説明する。図9は、本実施例に係る燃料噴射制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、ECU30に予め記憶されており、ECU30によって繰り返し実行される。
[Flow of fuel injection control]
Hereinafter, the flow of the fuel injection control according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a flowchart showing a flow of fuel injection control according to the present embodiment. This flow is stored in advance in the
本フローでは、ステップS101において、油温センサ34によって検出される内燃機関1の潤滑油の温度Toが所定温度より高く且つ水温センサ33によって検出される内燃機関1の冷却水の温度Twが所定温度より高いか否かが判別される。ここで、所定温度は、ピストン9の頂面や吸気弁4に燃料が付着することによって過剰な潤滑油の稀釈や粒子状物質の排出量の増加が生じる可能性が高いか否かを判別するための閾値となる温度である。この所定温度は実験等に基づいて予め定められており、ECU30に記憶されている。
In this flow, in step S101, the temperature To of the lubricating oil of the
ステップS101において肯定判定された場合、例えば均質燃焼を行うべく吸気行程初期においてフルリフト噴射を実行したとしても、問題が生じる可能性は低いと判断できる。そのため、この場合は、次にステップS105においてフルリフト噴射が実行される。 If an affirmative determination is made in step S101, it can be determined that there is a low possibility that a problem will occur even if, for example, full lift injection is performed at the beginning of the intake stroke to perform homogeneous combustion. Therefore, in this case, next, in step S105, full lift injection is executed.
一方、ステップS101において否定判定された場合、次にステップS102の処理が実行される、ステップS102においては、内燃機関1の運転状態が成層燃焼領域に属しているか否かが判別される。ステップS102おいて肯定判定された場合、内燃機関1の燃焼形態として成層燃焼が選択されるため、吸気行程での燃料噴射は行われない。そのため、この場合は、次にステップS105においてフルリフト噴射が実行される。
On the other hand, if a negative determination is made in step S101, the process of step S102 is executed next. In step S102, it is determined whether or not the operating state of the
一方、ステップS102において否定判定された場合、内燃機関1の燃焼形態として均質燃焼が選択される。この場合、次にステップS103の処理が実行される。ステップS103においては、吸気行程中における燃料噴射のタイミングが、図7に示すような中間リフト噴射の実行時期に属しているか否かが判別される。ステップS103において肯定判定された場合、次にステップS104において中間リフト噴射が実行される。一方、ステップS103において否定判定された場合、吸気行程中における燃料噴射のタイミングが図7に示すようなフルリフト噴射の実行時期に属していると判断できる。そのため、この場合は、次にステップS105においてフルリフト噴射が実行される。
On the other hand, if a negative determination is made in step S102, homogeneous combustion is selected as the combustion mode of the
上記のようなフローによれば、内燃機関1の潤滑油の温度To又は冷却水の温度Twが所定温度T0以下の条件下で、内燃機関1において均質燃焼を行うべく吸気行程中に燃料噴射が実行される場合に、吸気行程初期の噴射タイミングにおいては中間リフト噴射が実行され、吸気行程初期より後の噴射タイミングにおいてはフルリフト噴射が実行される。
According to the flow as described above, fuel injection is performed during the intake stroke to perform homogeneous combustion in the
[本実施例に係る噴孔の構成による効果]
本実施例に係る燃料噴射弁7においては、上述したように、噴孔76の偏向角が90°より大きくなっている。このような構成によれば、複数の噴孔76が、燃料噴射弁7の先端方向に向って内部側から外部側により広がるように形成されることとなる。そのため、噴孔76の偏向角を90°以下とした場合よりも、燃料の噴霧の広がり角がさらに大きくなり、燃料の噴霧の貫通力がさらに小さくなる。特に、中間リフト噴射時には、噴孔76に流れ込んだ燃料が該噴孔76の軸方向に流れ易いため、このような効果がより顕著となる。
[Effects of the structure of the nozzle hole according to this embodiment]
In the
従って、噴孔76の偏向角が90°より大きくすることで、ピストン9の頂面への燃料の噴霧の干渉をより抑制することが可能となる。
Therefore, by making the deflection angle of the
1・・・内燃機関
2・・・吸気ポート
4・・・吸気弁
6・・・点火プラグ
7・・・燃料噴射弁
71・・通路
72・・プランジャ
73・・ニードル弁
74・・コイルスプリング
75・・ソレノイドコイル
76・・噴孔
77・・導入口
78・・噴射弁本体(ボディ)
79・・シート部
8・・・気筒
9・・・ピストン
30・・ECU
DESCRIPTION OF
79 ··
Claims (2)
噴射弁本体内にその軸方向に変位可能な弁体が設けられており、
気筒内の頂面近傍に臨む噴射弁本体の先端部に複数の噴孔が円周上に並んで配置され、且つ、各噴孔が噴射弁本体の軸に対して内部側から外部側に向って燃料噴射弁の先端方向に傾斜して形成され、
噴射弁本体内部に形成された弁座部から弁体が離間すると噴孔に燃料が供給される開弁状態となり、弁座部に弁体が着座すると噴孔への燃料の供給が遮断される閉弁状態となる燃料噴射弁と、
吸気行程中に前記燃料噴射弁から燃料を噴射する場合に、吸気行程初期の燃料噴射時には、弁体の弁座部からのリフト量を最大リフト量よりも小さい任意の中間リフト量に制御し、吸気行程初期より後の時期における燃料噴射時には、弁体の弁座部からのリフト量を最大リフト量に制御するリフト制御部と、
を備える内燃機関の燃料噴射システム。 A fuel injection valve for directly injecting fuel into a cylinder of an internal combustion engine,
A valve body that can be displaced in the axial direction is provided in the injection valve body,
A plurality of nozzle holes are arranged circumferentially at the tip of the injection valve body facing the top surface in the cylinder, and each nozzle hole faces from the inner side to the outer side with respect to the axis of the injection valve body. And inclined toward the tip of the fuel injection valve,
When the valve element is separated from the valve seat formed inside the injection valve body, the fuel is supplied to the nozzle hole, and when the valve element is seated on the valve seat, the fuel supply to the nozzle hole is shut off. A fuel injection valve that is closed; and
When fuel is injected from the fuel injection valve during the intake stroke, the lift amount from the valve seat portion of the valve body is controlled to an arbitrary intermediate lift amount smaller than the maximum lift amount at the time of fuel injection at the initial stage of the intake stroke, At the time of fuel injection at a time after the initial stage of the intake stroke, a lift control unit that controls the lift amount from the valve seat portion of the valve body to the maximum lift amount;
A fuel injection system for an internal combustion engine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012045374A JP2013181454A (en) | 2012-03-01 | 2012-03-01 | Fuel injection system for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012045374A JP2013181454A (en) | 2012-03-01 | 2012-03-01 | Fuel injection system for internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013181454A true JP2013181454A (en) | 2013-09-12 |
Family
ID=49272301
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012045374A Pending JP2013181454A (en) | 2012-03-01 | 2012-03-01 | Fuel injection system for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013181454A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015145641A (en) * | 2014-02-03 | 2015-08-13 | トヨタ自動車株式会社 | Internal combustion engine fuel injection control device |
EP2975244A1 (en) | 2014-06-25 | 2016-01-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection system for internal combustion engine and control method for internal combustion engine |
WO2016013432A1 (en) * | 2014-07-23 | 2016-01-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
-
2012
- 2012-03-01 JP JP2012045374A patent/JP2013181454A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015145641A (en) * | 2014-02-03 | 2015-08-13 | トヨタ自動車株式会社 | Internal combustion engine fuel injection control device |
CN105940211A (en) * | 2014-02-03 | 2016-09-14 | 丰田自动车株式会社 | Fuel injection controller for internal combustion engine |
EP2975244A1 (en) | 2014-06-25 | 2016-01-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection system for internal combustion engine and control method for internal combustion engine |
US9765722B2 (en) | 2014-06-25 | 2017-09-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection system for internal combustion engine and control method for internal combustion engine |
WO2016013432A1 (en) * | 2014-07-23 | 2016-01-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2076662B1 (en) | Direct injection spark ignition internal combustion engine and method for controlling same | |
US20170175653A1 (en) | Fuel injection controller for internal combustion engine | |
US10626786B2 (en) | In-combustion chamber flow control device | |
EP2138683A1 (en) | Internal combustion engine and control method therefor | |
JP2010281333A (en) | Fuel injection control device | |
JP2013181454A (en) | Fuel injection system for internal combustion engine | |
US9964088B2 (en) | Multi-hole fuel injector with sequential fuel injection | |
US9845780B2 (en) | Annulus nozzle injector with tangential fins | |
US20170122276A1 (en) | Annulus nozzle injector with tangential fins | |
JP4492399B2 (en) | In-cylinder direct injection spark ignition internal combustion engine control device and control method | |
JP2007162631A (en) | Control device of internal combustion engine | |
US10208700B2 (en) | Method to control fuel spray duration for internal combustion engines | |
US20090126682A1 (en) | Control apparatus and method for direct injection spark ignition internal combustion engine | |
WO2017199574A1 (en) | Internal combustion engine control device | |
CN106762101A (en) | A kind of directly jetting gasoline engine combustion system and control method | |
JP6862284B2 (en) | Fuel injection valve and engine system | |
JP5274701B1 (en) | In-cylinder injection internal combustion engine control device | |
US11143131B2 (en) | Vehicle control device | |
JP2014156852A (en) | Compression ignition engine | |
JP2013104329A (en) | Fuel injection system of internal combustion engine | |
JP2008163918A (en) | Combustion method for cylinder injection internal combustion engine, and cylinder injection internal combustion engine | |
JP2018003751A (en) | Control device of internal combustion engine | |
WO2014181393A1 (en) | Device for starting internal combustion engine | |
JP2012112246A (en) | Internal combustion engine control device | |
JP3596350B2 (en) | In-cylinder internal combustion engine |