JP2014173577A - Fuel injection control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に係り、特に内燃機関の燃費を改善可能な内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。 The present invention relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine, and more particularly to a fuel injection control device for an internal combustion engine capable of improving the fuel consumption of the internal combustion engine.
従来の内燃機関の燃料噴射制御装置においては、内燃機関の燃費及び出力向上を図ることを目的として、吸気バルブもしくは排気バルブの開弁時期及び期間を任意に変更できる可変バルブタイミング機構を有する装置が用いられている。
また、近年の燃費向上の更なる危急化から、低ペネトレーション式の燃料噴射弁が用いられてきている。
この低ペネトレーション式の燃料噴射弁とは、従来の燃料噴射弁に対して燃料噴射時の噴射強さを弱め、噴霧燃料をより微細化した特徴を持つ燃料噴射弁である。
これより、吸気管や燃焼室の内壁への燃料付着量低減と、空気との混合効率を高めて空気との均質化向上を図ることが可能である。
In a conventional fuel injection control device for an internal combustion engine, there is an apparatus having a variable valve timing mechanism that can arbitrarily change the opening timing and period of an intake valve or an exhaust valve for the purpose of improving fuel consumption and output of the internal combustion engine. It is used.
In addition, low penetration type fuel injection valves have been used due to the recent urgency in improving fuel efficiency.
This low-penetration type fuel injection valve is a fuel injection valve having a feature that atomized fuel is made finer by reducing the injection strength at the time of fuel injection compared to the conventional fuel injection valve.
As a result, it is possible to reduce the amount of fuel adhering to the intake pipe and the inner wall of the combustion chamber and to improve the mixing efficiency with air to improve the homogenization with air.
ところが、前記可変バルブタイミング機構と低ペネトレーション式の燃料噴射弁とを共に有する内燃機関においては、吸気バルブと排気バルブとが同時に開弁するオーバラップ期間が長期化し、燃料噴射がオーバラップ期間中に行われた場合、及び、エンジン回転数が低速であり、前記オーバラップ期間中に燃料噴射が行われた場合に、噴射された燃料液滴の運動量が小さく、かつ、低ペネトレーションの状態であるため、吸気管上流に吹き戻される(「吹き返される」とも換言できる。)場合がある。
この際には、必要な燃料が内燃機関の燃焼室内に導入されず、十分な出力及び燃費性能が得られないという問題がある。
また、前記吸気管上流に吹き戻された燃料は、吸気管壁に付着してしまい、排気ガス浄化性能悪化の要因となるという不都合がある。
However, in an internal combustion engine having both the variable valve timing mechanism and the low-penetration type fuel injection valve, the overlap period in which the intake valve and the exhaust valve are opened simultaneously is prolonged, and the fuel injection is performed during the overlap period. If it is performed, and if the engine speed is low and fuel injection is performed during the overlap period, the momentum of the injected fuel droplets is small and the state of low penetration In some cases, the air is blown back to the upstream side of the intake pipe (also referred to as “blow back”).
In this case, there is a problem that necessary fuel is not introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine, and sufficient output and fuel consumption performance cannot be obtained.
In addition, the fuel blown back to the upstream side of the intake pipe adheres to the intake pipe wall, which causes a disadvantage of deteriorating exhaust gas purification performance.
上記の内燃機関の燃料噴射制御装置に関する従来技術としては、特許文献1として開示されるものがある。
この特許文献1に開示されるものは、各気筒に対して1サイクル中に複数回の燃料噴射を行うものであり、そのうちの1回の噴射を吸気バルブが開弁中で吸気流路内への気筒内ガスの吹き返しが発生する期間に合わせて行うものである。
これより、燃料の蒸発促進と空気との混合促進が可能であり、燃費および排気ガスの清浄性を向上させることができる。
しかし、上記の低ペネトレーション式の燃料噴射弁では、噴射強さを従来よりも弱めているため、気筒内ガスの吹き返しによって噴射した燃料が燃焼室に導入されず、エンジン出力の低下を招き、またエンジン出力低下による燃料増量噴射による燃費の悪化を招くという不都合がある。
また、所定の空燃比から外れた排気ガスとなってしまい、触媒による排気ガス浄化が行われず、排気ガス浄化性能が悪化するという不都合がある。
As a prior art regarding the fuel injection control device of the internal combustion engine, there is one disclosed in Patent Document 1.
The one disclosed in Patent Document 1 performs fuel injection a plurality of times for each cylinder in one cycle, and one of these injections is made into the intake passage while the intake valve is open. This is performed in accordance with a period in which the gas in the cylinder is blown back.
Thus, fuel evaporation and air mixing can be promoted, and fuel consumption and exhaust gas cleanliness can be improved.
However, in the above low penetration type fuel injection valve, since the injection strength is weaker than before, the fuel injected by blowing back the gas in the cylinder is not introduced into the combustion chamber, leading to a decrease in engine output, There is an inconvenience that the fuel consumption is deteriorated due to the fuel increase injection due to the engine output reduction.
Further, exhaust gas deviates from a predetermined air-fuel ratio, exhaust gas purification by the catalyst is not performed, and exhaust gas purification performance deteriorates.
この発明は、吸気管内に燃料噴射を行う燃料噴射弁を備える内燃機関において、吸気管への燃焼室からの混合気が吸気管に吹き戻しによる内燃機関の出力低下や排気ガス浄化性能の悪化を防止可能な内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。 The present invention relates to an internal combustion engine having a fuel injection valve that injects fuel into an intake pipe, in which an air-fuel mixture from a combustion chamber to the intake pipe blows back into the intake pipe, thereby reducing output of the internal combustion engine and deterioration of exhaust gas purification performance. An object of the present invention is to provide a fuel injection control device for an internal combustion engine that can be prevented.
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、吸気管内への燃料噴射を行う燃料噴射弁を備える内燃機関の燃料噴射制御装置において、吸気バルブの開弁開始直後の前記吸気管側への燃焼室内の気体の吹き戻しが発生する吹き戻し発生期間を避けて燃料噴射を行う回避燃料噴射を行う制御手段を備えることを特徴とする。 Accordingly, in order to eliminate the above-described disadvantages, the present invention provides a fuel injection control device for an internal combustion engine that includes a fuel injection valve that injects fuel into the intake pipe, to the intake pipe side immediately after the start of opening of the intake valve. Control means for performing avoidance fuel injection for performing fuel injection while avoiding a blowback generation period in which gas blowback in the combustion chamber occurs is provided.
この発明によれば、吸気管内に噴射した燃料が気体の吹き戻しによって噴射した必要量の燃料が燃焼室内に導入されず、内燃機関の出力低下や燃費性能の低下、排気ガス浄化性能の悪化を招くことを防止できる。 According to the present invention, a required amount of fuel injected by blowing back the gas injected into the intake pipe is not introduced into the combustion chamber, reducing the output of the internal combustion engine, the fuel consumption performance, and the exhaust gas purification performance. Invitation can be prevented.
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1〜図3はこの発明の実施例を示すものである。
図2において、1は燃料噴射制御装置である。
この燃料噴射制御装置1は、内燃機関2と、この内燃機関2の燃焼室3に下流側端部が連絡する吸気管4と、この吸気管4内に形成される吸気通路5と、この吸気通路5内に燃料を噴射する燃料噴射弁6と、前記吸気通路5の下流側端部を開閉する吸気バルブ7と、前記燃焼室3に上流側端部が連絡する排気管8と、この排気管8内に形成される排気通路9と、この排気通路9の上流側端部を開閉する排気バルブ10とを備えている。
また、前記吸気通路5において、前記燃料噴射弁6よりも上流側にスロットルバルブ11を有するスロットルボディ12を配設する。
更に、前記吸気通路5においては、前記スロットルボディ12と前記燃料噴射弁6との間に、エンジン負荷を検出する負荷センサ(「エアフローセンサ」ともいう。)13を設ける。
前記内燃機関2には、エンジン回転数を検出する回転数センサ14を設ける。
1 to 3 show an embodiment of the present invention.
In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a fuel injection control device.
The fuel injection control apparatus 1 includes an
A
Further, in the
The
また、前記内燃機関2の燃料噴射制御装置1において、前記吸気バルブ7の開弁開始直後の前記吸気管4側への前記燃焼室3内の気体の吹き戻しが発生する吹き戻し発生期間を避けて燃料噴射を行う回避燃料噴射を行う制御手段15を備えている。
詳述すれば、この制御手段15は、図2に示す如く、バルブオーバラップ算出部16と、エンジン回転数判定部17と、噴射形態決定部18と、分割噴射指示部19と、単独噴射指示部20とを備える一方、可変バルブタイミング機構21に開弁時期を変更するための制御信号を出力している。
つまり、前記バルブオーバラップ算出部16は、前記吸気バルブ7と前記排気バルブ10とのオーバラップ状態を算出する。
また、前記エンジン回転数判定部17は、前記回転数センサ14からの検出信号を入力し、予め設定される所定回転数との比較判定を行っている。
更に、前記噴射形態決定部18は、前記燃料噴射制御装置1の前記制御手段15による制御内容、つまり前記燃料噴射弁6からの噴射形態を設定している。
前記分割噴射指示部19は、前記噴射形態決定部18による噴射形態が分割噴射である場合に、前記燃料噴射弁6へ制御信号を出力して分割噴射制御を指示する。
また、前記単段噴射指示部(「単独噴射指示部」とも換言できる。)20は、前記噴射形態決定部18による噴射形態が単独噴射である場合に、前記燃料噴射弁6へ制御信号を出力して単独噴射制御を指示する。
前記可変バルブタイミング機構21は、前記制御手段15からの制御信号を入力した際に、制御信号を応じた開弁時期となるように、前記吸気バルブ7や前記排気バルブ10の開弁時期を変更する。
これにより、前記吸気管4内に噴射した燃料が気体の吹き戻しによって噴射した必要量の燃料が前記燃焼室3内に導入されず、前記内燃機関2の出力低下や燃費性能の低下、排気ガス浄化性能の悪化を招くことを防止できる。
Further, in the fuel injection control device 1 of the
More specifically, as shown in FIG. 2, the control means 15 includes a valve
That is, the
The engine
Further, the injection
The divided
The single-stage injection instruction unit (also referred to as “single injection instruction unit”) 20 outputs a control signal to the fuel injection valve 6 when the injection mode determined by the injection
The variable
As a result, the required amount of fuel injected by blowing back the gas injected into the
また、前記燃料噴射制御装置1は、前記排気バルブ10もしくは吸気バルブ7の少なくともどちらか一方の開弁時期を変更する前記可変バルブタイミング機構21と、エンジン回転数を検出する前記回転数センサ14とを備えている。
そして、前記燃料噴射制御装置1は、前記排気バルブ10と前記吸気バルブ7とが共に開弁するオーバラップ量が所定値以上となり、且つ、エンジン回転数が所定回転数より小さい場合に回避燃料噴射を行う構成を備えている。
つまり、前記燃料噴射制御装置1の前記制御手段15は、前記バルブオーバラップ算出部16の算出したオーバラップ量が所定値以上であるか否かを判断するとともに、前記エンジン回転数判定部17による前記回転数センサ14からの実際のエンジン回転数と予め設定される所定回転数との比較判定結果を入力する。
そして、前記制御手段15は、オーバラップ量が所定値以上であり、且つ、エンジン回転数が所定回転数より小さい場合に、回避燃料噴射を行うように制御するものである。
これにより、オーバラップ量およびエンジン回転数より回避燃料噴射の実施要否を判断することができる。
The fuel injection control device 1 includes the variable
The fuel injection control device 1 avoids fuel injection when the overlap amount that both the
That is, the control means 15 of the fuel injection control device 1 determines whether or not the overlap amount calculated by the valve
The control means 15 controls to perform avoidance fuel injection when the overlap amount is not less than a predetermined value and the engine speed is smaller than the predetermined speed.
Thereby, it is possible to determine whether or not the avoidance fuel injection is necessary from the overlap amount and the engine speed.
更に、前記燃料噴射制御装置1は、前記排気バルブ10が開放する排気行程時および前記吸気バルブ7が開放する吸気行程時にそれぞれ燃料噴射を行う前記分割噴射指示部19を備える一方、エンジン負荷を検出する前記負荷センサ13を備えている。
そして、前記燃料噴射制御装置1は、エンジン負荷の増大に伴って吸気行程時の燃料噴射量を、排気行程時の燃料噴射量に対して増加させる構成を備えている。
つまり、前記燃料噴射制御装置1の前記制御手段15は、前記負荷センサ13からの検出信号を入力し、エンジン負荷が増大した際には、このエンジン負荷の増大に伴って、吸気行程時の燃料噴射量を排気行程時の燃料噴射量に対して増加させている。
これにより、回避燃料噴射を実施しつつ、エンジン負荷に応じて、吸気行程時の燃料噴射量を排気行程時の燃料噴射量に対して増大して前記燃焼室3内の温度低減を図り、早期着火等の発生を防止することができる。
Further, the fuel injection control device 1 includes the split
The fuel injection control device 1 is configured to increase the fuel injection amount during the intake stroke with respect to the fuel injection amount during the exhaust stroke as the engine load increases.
In other words, the control means 15 of the fuel injection control device 1 inputs a detection signal from the
Thus, while performing the avoidance fuel injection, the fuel injection amount during the intake stroke is increased with respect to the fuel injection amount during the exhaust stroke in accordance with the engine load, thereby reducing the temperature in the
追記すれば、図3に示す如く、前記排気バルブ10がEVO位置から開き始めると、前記内燃機関2のピストン(図示せず)が下死点BDC位置となる。
そして、前記排気バルブ10が更に開くと、最高開度から閉鎖方向に動作する。
この排気バルブ10の閉鎖動作の際に、前記吸気バルブ7がIVO位置から開き始め、前記ピストンが上死点TDC位置となる。
その後、前記排気バルブ10がEVC位置で全閉状態となる。
また、前記吸気バルブ7は、更に開くと最高開度から閉鎖方向に動作し、前記ピストンの下死点BDC位置を経た後に、IVC位置で全閉状態となる。
このとき、前記吸気バルブ7と前記排気バルブ10とのオーバラップは、前記吸気バルブ7の開き始めるIVO位置と前記排気バルブ10が全閉状態となるEVC位置との間で生じている。
In addition, as shown in FIG. 3, when the
When the
During the closing operation of the
Thereafter, the
Further, when the intake valve 7 is further opened, the intake valve 7 operates in the closing direction from the maximum opening degree, and after passing through the bottom dead center BDC position of the piston, is fully closed at the IVC position.
At this time, the overlap between the intake valve 7 and the
次に、図1に記載される前記内燃機関2の燃料噴射制御装置1の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
Next, the operation will be described along the control flowchart of the fuel injection control device 1 of the
この内燃機関2の燃料噴射制御装置1の制御用プログラムがスタート(101)すると、バルブオーバラップ量算出及びエンジン回転数検出、エンジン負荷検出の処理(102)に移行する。
つまり、この処理(102)においては、前記制御手段15の前記バルブオーバラップ算出部16によって、前記吸気バルブ7と前記排気バルブ10とのオーバラップ量を算出するとともに、前記制御手段15が前記回転数センサ14からのエンジン回転数の検出信号と前記負荷センサ13からのエンジン負荷の検出信号とを入力している。
そして、この処理(102)の後には、オーバラップ量が所定値以上、つまり、
オーバラップ量≧所定値
であり、且つ、エンジン回転数が所定回転数より小さい、つまり、
エンジン回転数<所定回転数
であるか否かの判断(103)に移行する。
この判断(103)においては、所定値と所定回転数とを予め設定してマップデータなどに記憶させておき、前記制御手段15によって、前記バルブオーバラップ算出部16の算出したオーバラップ量が所定値以上であるか否かを判断するとともに、前記エンジン回転数判定部17による前記回転数センサ14からの実際のエンジン回転数が所定回転数より小さいか否かを判断している。
上述の判断(103)において、判断(103)がYESの場合には、回避燃料噴射実施・分割噴射の処理(104)に移行する。
つまり、この処理(104)は、吹き返しによる影響が大きいと判断し、回避燃料噴射を実施するとともに分割噴射を実施するものであり、エンジン負荷が大きいほど吸気行程時の燃料噴射量を大としている。
追記すれば、この処理(104)においては、前記制御手段15によって、回避燃料噴射を実施するように制御する。
また、前記制御手段15により、エンジン負荷の増大に伴って、吸気行程時の燃料噴射量を排気行程時の燃料噴射量に対して増加させている。
上述のオーバラップ量が所定値以上、つまり、
オーバラップ量≧所定値
であり、且つ、エンジン回転数が所定回転数より小さい、つまり、
エンジン回転数<所定回転数
であるか否かの判断(103)において、この判断(103)がNOの場合には、回避燃料噴射禁止・単段噴射の処理(105)に移行する。
つまり、この処理(105)は、吹き返しによる影響が小さいと判断し、回避燃料噴射を禁止するとともに、分割噴射を行わずに単段噴射を実施するものである。
そして、上述の回避燃料噴射実施・分割噴射の処理(104)、及び、回避燃料噴射禁止・単段噴射の処理(105)の後には、前記内燃機関2の燃料噴射制御装置1の制御用プログラムのエンド(106)に移行する。
When the control program of the fuel injection control device 1 of the
That is, in this process (102), the valve
After this process (102), the overlap amount is a predetermined value or more, that is,
The overlap amount ≧ predetermined value and the engine speed is smaller than the predetermined speed, that is,
The process proceeds to a determination (103) as to whether or not the engine rotational speed <the predetermined rotational speed.
In this determination (103), a predetermined value and a predetermined number of revolutions are set in advance and stored in map data or the like, and the overlap amount calculated by the valve
If the determination (103) is YES in the determination (103), the process proceeds to the avoidance fuel injection execution / divided injection processing (104).
That is, in this process (104), it is determined that the influence of the blow-back is large, and the avoidance fuel injection and the split injection are performed. The larger the engine load, the larger the fuel injection amount during the intake stroke. .
If it adds, in this process (104), it will control by the said control means 15 to implement avoidance fuel injection.
Further, the control means 15 increases the fuel injection amount during the intake stroke with respect to the fuel injection amount during the exhaust stroke as the engine load increases.
The above overlap amount is a predetermined value or more, that is,
The overlap amount ≧ predetermined value and the engine speed is smaller than the predetermined speed, that is,
If the determination (103) is NO in the determination (103) as to whether or not the engine speed is less than the predetermined speed, the process proceeds to the avoidance fuel injection prohibition / single-stage injection process (105).
That is, in this process (105), it is determined that the influence of the blowback is small, the avoidance fuel injection is prohibited, and the single-stage injection is performed without performing the split injection.
After the avoidance fuel injection execution / divided injection processing (104) and the avoidance fuel injection prohibition / single stage injection processing (105), the control program for the fuel injection control device 1 of the
なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various application modifications can be made.
例えば、この発明の実施例においては、分割噴射を行う燃料噴射弁の個数を限定せず、1個の燃料噴射弁による動作として説明したが、1個の燃焼室に2個以上の燃料噴射弁を有する内燃機関とする特別構成とすることも可能である。
すなわち、例えば内燃機関の1個の燃焼室に2個の燃料噴射弁を設けた場合、分割噴射の際に、第1回目の燃料噴射と第2回目の燃料噴射とを異なる2個の燃料噴射弁で交互に行う構成とするものである。
さすれば、各燃料噴射弁より燃料噴射を行うので、1個の燃料噴射弁によって分割噴射を行う場合よりも、的確な燃料噴射を行うことができる。
具体的には、第1回目と第2回目との燃料噴射間隔が短く、第1回目の燃料噴射後に第2回目の燃料噴射を十分に行うことができない場合であっても、2個の燃料噴射弁を備えて交互に動作させるため、確実に燃料噴射を行うことができる。
For example, in the embodiment of the present invention, the number of fuel injection valves that perform split injection is not limited, and the operation is described as one fuel injection valve. However, two or more fuel injection valves are provided in one combustion chamber. It is also possible to have a special configuration of an internal combustion engine having
That is, for example, when two fuel injection valves are provided in one combustion chamber of an internal combustion engine, two fuel injections differing between the first fuel injection and the second fuel injection in divided injection. It is set as the structure performed by a valve alternately.
Then, since fuel injection is performed from each fuel injection valve, more accurate fuel injection can be performed than when split injection is performed by one fuel injection valve.
Specifically, even if the fuel injection interval between the first time and the second time is short and the second fuel injection cannot be sufficiently performed after the first fuel injection, two fuels Since the injection valves are provided and operated alternately, fuel injection can be reliably performed.
1 燃料噴射制御装置
2 内燃機関
3 燃焼室
4 吸気管
5 吸気通路
6 燃料噴射弁
7 吸気バルブ
8 排気管
9 排気通路
10 排気バルブ
11 スロットルバルブ
12 スロットルボディ
13 負荷センサ(「エアフローセンサ」ともいう。)
14 回転数センサ
15 制御手段
16 バルブオーバラップ算出部
17 エンジン回転数判定部
18 噴射形態決定部
19 分割噴射指示部
20 単段噴射指示部
21 可変バルブタイミング機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel-
DESCRIPTION OF
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---|---|---|---|---|
JP2017107881A (en) * | 2014-05-23 | 2017-06-15 | アルプス電気株式会社 | Insulation displacement connector |
DE202015009612U1 (en) | 2014-05-23 | 2018-11-21 | Alps Electric Co., Ltd. | Pressure contact connector |
-
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- 2013-03-13 JP JP2013049846A patent/JP2014173577A/en active Pending
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