JP3575370B2 - Fuel injection device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の燃料噴射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
複数の気筒を具備し、各気筒の1燃焼サイクル内において主噴射から時期的間隔を隔てて副噴射、即ち例えばパイロット噴射を行うようにした内燃機関の燃料噴射装置が公知である(特開平6−129296号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこの場合、一つの気筒の主噴射の燃料噴射時期と他の気筒の副噴射の燃料噴射時期とが互いに重なる場合がありうる。機関に設けられる複数の燃料噴射弁は通常、共通の電源に接続されており、燃料を噴射すべき期間即ち燃料噴射弁を開弁すべき期間だけ電力が供給される。従って、このように複数の燃料噴射の燃料噴射時期が互いに重なると正規の燃料噴射を行うのに十分な電力を燃料噴射弁に供給することができなくなるために、実際の燃料噴射量が要求燃料量からずれる恐れがあるという問題点がある。
【0004】
このような問題点は各気筒の1燃焼サイクルにおいて主噴射から時期的間隔を隔てて複数の副噴射を行うようにした場合にも生じうる。
そこで本発明の目的は実際の燃料噴射量を要求燃料量に維持することができる内燃機関の燃料噴射装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明によれば、複数の気筒を具備し、各気筒の1燃焼サイクル内において主噴射から第1の時期的間隔を隔てて第1の副噴射を行うと共に、主噴射から第1の時期的間隔よりも短い第2の時期的間隔を隔てて第2の副噴射を行うようにした内燃機関の燃料噴射装置において、各気筒の第1及び第2の副噴射の燃料噴射時期をそれぞれ算出し、一つの気筒の第1の副噴射の燃料噴射時期と他の気筒の第2の副噴射の燃料噴射時期とが互いに重なるときにはこの第2の副噴射の燃料噴射時期を変更することなくこの第1の副噴射の燃料噴射時期を変更してこれら燃料噴射時期が互いに重ならないようにしている。
【0006】
即ち、二つの燃料噴射の燃料噴射時期が互いに重なるときには一方の燃料噴射時期が変更されるので、これら燃料噴射の燃料噴射量が要求燃料量に維持される。また、主噴射からの時期的間隔が小さい方の第2の副噴射の燃料噴射時期が変更されないので機関出力又は排気に対する影響が低減される。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1は本発明をディーゼル機関に適用した場合を示している。しかしながら本発明を火花点火式機関に適用することもできる。
図1を参照すると、機関本体1は例えば4つの気筒#1,#2,#3,#4を具備する。各気筒はそれぞれ対応する吸気枝管2を介して共通のサージタンク3に接続され、サージタンク3は吸気ダクト4及びインタークーラ5を介して過給機、例えば排気ターボチャージャ6のコンプレッサ6cの出口部に接続される。コンプレッサ6cの入口部は空気吸い込み管7を介してエアクリーナ8に接続される。サージタンク3とインタークーラ5間の吸気ダクト4内にはアクチュエータ9により駆動されるスロットル弁10が配置される。なお、排気タービン6tの排気流入口にはその開口面積を変更可能な可変ノズル機構6vが取り付けられている。可変ノズル機構6vにより排気タービン6tの排気流入口面積を小さくすれば排気圧力が低い機関低回転運転時にも過給圧を高めることができる。
【0008】
一方、各気筒は排気マニホルド11及び排気管12を介して排気ターボチャージャ6の排気タービン6tの入口部に接続され、排気タービン6tの出口部は排気管13を介してNOX 還元触媒14を収容したケーシング15に接続され、ケーシング15は排気管16に接続される排気管13内にはアクチュエータ17により駆動される排気絞り弁18が配置される。NOX 還元触媒14は例えば銅を担持したゼオライトを具備する。このNOX 還元触媒14は流入する排気中にHC,COのような還元剤が含まれていると酸化雰囲気でもNOX を還元することができる。なお、機関1の燃焼順序は#1−#3−#4−#2である。
【0009】
各気筒は筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁20を具備する。各燃料噴射弁20は共通の燃料用蓄圧室又はコモンレール21を介し吐出量を制御可能な燃料ポンプ22に接続される。燃料ポンプ22は低圧ポンプ(図示しない)を介して燃料タンク(図示しない)に接続されており、燃料ポンプ22から吐出された燃料はコモンレール21に供給され、次いで各燃料噴射弁20に供給される。燃料ポンプ22はコモンレール21内の燃料圧が予め定められた目標燃料圧になるように吐出量が制御される。なお、この目標燃料圧は例えば機関運転状態に応じて定めることができる。
【0010】
各燃料噴射弁20は例えば電磁アクチュエータを具備し、電磁アクチュエータが付勢されると燃料噴射弁20が開弁して燃料噴射が開始され、消勢されると燃料噴射弁20が閉弁して燃料噴射が停止される。従って概略的に言うと、燃料噴射弁20に電力供給されている間だけ燃料噴射が行われることになる。なお、各燃料噴射弁20は図示しない共通の電源に接続されている。
【0011】
さらに図1を参照すると、排気マニホルド11とスロットル弁10下流の吸気ダクト4とが排気再循環(以下EGRと称す)通路23を介して互いに接続され、EGR通路23内にはアクチュエータ24により駆動されるEGR制御弁25が配置される。
電子制御ユニット(ECU)30はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス31を介して相互に接続されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、常時電源に接続されているB−RAM(バックアップRAM)35、入力ポート36、及び出力ポート37を具備する。機関本体1には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ38が取り付けられる。スロットル弁10下流の吸気ダクト4内には吸気ダクト4内の圧力に比例した出力電圧を発生する吸気圧力センサ39と、吸気ダクト4内の吸入空気温度に比例した出力電圧を発生する吸気温センサ40とが配置される。排気管16にはNOX 還元触媒14から流出した排気の温度に比例した出力電圧を発生する排気温度センサ41が配置される。コモンレール21にはコモンレール21内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧センサ42が取り付けられる。また、踏み込み量センサ43はアクセルペダル(図示しない)の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する。これらセンサ38,39,40,41,42,43の出力電圧はそれぞれ対応するAD変換器44を介して入力ポート36に入力される。また、入力ポート36にはクランクシャフトが例えば30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ45が接続される。CPU34ではクランク角センサ45の出力パルスに基づいて機関回転数Nが算出され、吸気圧力センサ39の出力電圧に基づいて吸入空気量Gaが算出される。
【0012】
一方、出力ポート37はそれぞれ対応する駆動回路46を介して可変ノズル機構6v、各アクチュエータ9,17,24、各燃料噴射弁20、及び燃料ポンプ22にそれぞれ接続される。
ところで、コモンレール21を設けると各気筒の1燃焼サイクル内に燃料を複数回噴射することが可能になる。そこで本実施態様では、機関出力トルクを発生させるべく概ね圧縮上死点周りで行われる主噴射とは別に、主噴射から進角側又は遅角側に時期的間隔を隔てて副噴射を行うようにしている。副噴射としてはパイロット噴射、後噴射、及びHC供給用噴射が挙げられる。
【0013】
パイロット噴射は主噴射に先立って少量の燃料を噴射するものである。このパイロット噴射は例えば主噴射よりも前の圧縮行程、即ち例えば圧縮上死点前(以下BTDCと称する)70から0°クランク角(以下CAと称する)程度で行われ、主噴射に対する時期的間隔が大きいときには予混合気を形成し、小さいときは主噴射による燃料を着火燃焼させるための着火源を形成する。また、複数回のパイロット噴射を行うことも可能であり、従って予混合気形成用のパイロット噴射と着火源形成用のパイロット噴射との両方を行うこともできるし、予混合気形成用のパイロット噴射を複数回行うこともできる。本実施態様では2回のパイロット噴射、即ち予混合気形成用パイロット噴射及び着火源形成用パイロット噴射を行うことが可能である。
【0014】
後噴射は燃焼ガス又は排気ガス中のHCを完全燃焼させて機関から排出されるすすを低減するために、主噴射が完了した後に行われるものである。この後噴射は燃焼室内に燃焼火炎が残存している間に行われるのが好ましく、例えば主噴射完了後のBTDC0から−30°CA(圧縮上死点後0から30°CA)程度に行われる。
【0015】
HC供給用噴射はNOX 還元触媒14に還元剤としてHC(炭化水素)を供給するためのものである。このHC供給用噴射は例えば主噴射又は後噴射完了後のBTDC−150から−210°CA程度に行われる。HC供給用噴射による燃料は完全燃焼することなくNOX 還元触媒14に到り、流入するNOX を還元する。
【0016】
図2(A)には各燃料噴射作用の燃料噴射時期が燃料噴射弁20の開弁期間の形で概略的に示されている。ここでjは各気筒の1燃焼サイクルで行われうる燃料噴射の順番又は種類を表しており、即ちj=1は予混合気形成用パイロット噴射を、j=2は着火源形成用パイロット噴射を、j=3は主噴射を、j=4は後噴射を、j=5はHC供給用噴射をそれぞれ表している。
【0017】
各気筒の1燃焼サイクルにおいて主噴射が必ず行われるのに対し、パイロット噴射、後噴射、及びHC供給用噴射が行われるか否かはそれぞれ機関運転状態により定められる。従って、各気筒の1燃焼サイクルで行われる燃料噴射回数は1回から5回の間で変更されうることになる。例えば図2(B)に示す例では各気筒の1燃焼サイクルに燃料噴射が4回だけ行われ、図2(C)に示す例では3回だけ行われる。
【0018】
各燃料噴射の燃料噴射時期はそれぞれの目的のために最適な燃料噴射時期として算出される。具体的に説明すると、予混合気形成用パイロット噴射及び着火源形成用パイロット噴射の燃料噴射時期はそれぞれ良好な予混合気及び着火源を形成するのに必要な燃料噴射時期であって、例えば機関回転数N及びアクセルペダルの踏み込み量DEPの関数として予めROM32内にそれぞれ記憶されている。主噴射の燃料噴射時期は機関出力トルクを要求トルクに一致させるのに最適な燃料噴射時期であって、機関回転数N及びアクセルペダルの踏み込み量DEPの関数として予めROM32内に記憶されている。後噴射の燃料噴射時期は気筒から排出されるHCを低減するのに必要な燃料噴射時期であって、機関回転数N及びアクセルペダルの踏み込み量DEPの関数として予めROM32内にそれぞれ記憶されている。HC供給用噴射の燃料噴射時期はNOX 還元触媒14から排出されるNOX 量を低減するのに必要な燃料噴射時期であって、単位時間当たりNOX 還元触媒14に流入するNOX 量を表す吸入空気量Ga及び機関回転数Nの関数として予めROM32内にそれぞれ記憶されている。
【0019】
このように算出される各燃料噴射時期は対応する気筒の例えば排気上死点に対するクランク角度という意味では各気筒に対し共通であるが、これら燃料噴射時期は全て1番気筒の排気上死点からのクランク角度の形で求められ、この意味で各気筒毎に異なる値をとる。即ち、例えば各気筒の主噴射を各気筒の圧縮上死点で行うべきときには、1番気筒では360°CAとなり、3番気筒では540°CAとなる。
【0020】
上述のように算出された各燃料噴射の燃料噴射時期を4つの気筒について見ると図3のようになる。なお、図3においてTDCは各気筒の排気上死点を表している。
図3を参照するとこの例では、1番気筒#1のHC供給用噴射の燃料噴射時期と、1番気筒#1の燃焼に引き続いて燃焼が行われる3番気筒#3の主噴射の燃料噴射時期とが互いに重なり合っている。また、各燃料噴射の燃料噴射時期の設定又は気筒の数によっては1番気筒#1のHC供給用噴射の燃料噴射時期と3番気筒#3の予混合気形成用パイロット噴射、着火源形成用パイロット噴射、又は後噴射の燃料噴射時期とが互いに重なり合う可能性もある。或いは、3番気筒#3の予混合気形成用パイロット噴射の燃料噴射時期が3番気筒#3の燃焼に先行して燃焼が行われる1番気筒#1の着火源形成用パイロット噴射、主噴射、又は後噴射の燃料噴射時期とが互いに重なり合う可能性もある。
【0021】
ところが、このように燃料噴射時期が互いに重なり合うと次のような不具合を生ずる。即ち、機関に設けられる複数の燃料噴射弁20は共通の電源に接続されているので、燃料噴射時期が互いに重なると正規の燃料噴射を行うのに十分な電力を燃料噴射弁20に供給することができなくなり、斯くして実際の燃料噴射量が要求燃料量からずれる恐れがある。また、燃料噴射時期が互いに重なり合うと複数の燃料噴射が同時に行われることになり、この場合コモンレール21内の燃料圧が急激に変動するために実際の燃料噴射圧が目標となる燃料噴射圧からずれる恐れがあり、或いはコモンレール21内に大きな圧力脈動が発生する恐れもある。
【0022】
従って、算出された燃料噴射時期が互いに重なり合うときには、燃料噴射時期が互いに重なり合わないように燃料噴射時期を変更する必要がある。ところが、上述のように算出された燃料噴射時期は燃焼又は排気性能のために最適な時期であるので、燃料噴射時期をできるだけ変更しないのが好ましい。
そこで本実施態様では、燃料噴射に優先順位を設け、優先順位が上位の燃料噴射の燃料噴射時期を変更することなく、優先順位が下位の燃料噴射の燃料噴射時期を変更し、それにより燃料噴射時期が互いに重なり合わないようにしている。
【0023】
燃料噴射の優先順位はその燃料噴射時期が変更されたときに燃焼又は排気性能が悪化する程度が大きいものほど上位とされる。具体的には、主噴射が最上位とされる。主噴射の燃料噴射時期は燃焼又は排気性能に最も大きな影響を与えるからである。また、機関出力トルクの発生という面からも主噴射の燃料噴射時期を変更すべきでない。
【0024】
次いで後噴射とされる。後噴射は上述したようにHCを完全燃焼させるためのものであるので、その燃料噴射時期が燃焼又は排気性能に与える影響は大きいからである。次いで着火源形成用パイロット噴射とされる。予混合気の着火時期は着火源形成用パイロット噴射の燃料噴射時期に大きく依存し、燃焼又は排気性能は予混合気の着火時期に大きく依存するからである。次いで、予混合気形成用パイロット噴射とされる。予混合気形成用パイロット噴射による燃料が着火されるまでに拡散する時間は予混合気形成用パイロット噴射の燃料噴射時期に依存するからである。最下位はHC供給用噴射とされる。HC供給用噴射は燃焼が完了した後に行われるからである。
【0025】
一方、主噴射の燃料噴射時期からの時期的間隔が小さい燃料噴射ほど燃焼又は排気性能に大きな影響を及ぼしうる。従って、主噴射からの時期的間隔が小さい燃料噴射ほど優先順位が高いという見方もできる。
なお、図2及び図3には示されていないが、予混合気形成用パイロット噴射を互いに時期的間隔を隔てて複数回行うことも可能である。この場合、予混合気形成用パイロット噴射同士、即ち或る気筒の予混合気形成用パイロット噴射の燃料噴射時期と他の気筒の予混合気形成用パイロット噴射の燃料噴射時期とが互いに重なり合う場合には対応する主噴射からの時期的間隔が小さい方の予混合気形成用パイロット噴射が優先され、即ちその燃料噴射時期が変更されず、主噴射からの時期的間隔が大きい方の予混合気形成用パイロット噴射の燃料噴射時期が変更される。着火源形成用パイロット噴射についても同様であるので説明を省略する。
【0026】
このような燃料噴射時期の算出作用は予め定められた算出タイミング、例えば3番気筒の圧縮上死点毎に行われる。この算出タイミングが図3において矢印でもって示されている。即ち、各気筒の例えばm回目の燃焼サイクルで行われる燃料噴射の燃料噴射時期が3番気筒の(m−1)回目の圧縮上死点で算出される。このとき、各気筒のm回目の燃焼サイクルで行われる燃料噴射同士は燃料噴射時期が互いに重なり合っていない。
【0027】
さらに図3を参照すると、1番気筒のm回目の燃焼サイクルが開始しても残りの気筒の(m−1)回目の燃焼サイクルが完了していない。従って、1番気筒のm回目の燃焼サイクルが開始されてから2番気筒の(m−1)回目の燃焼サイクルが完了するまでをオーバラップ期間と称すると、このオーバラップ期間はm回目の燃焼サイクルと(m−1)回目の燃焼サイクルとが互いに重なり合っているということになる。
【0028】
このオーバラップ期間では、先行するm回目の燃焼サイクルで行われる燃料噴射の燃料噴射時期と、後続の(m−1)回目の燃焼サイクルで行われる燃料噴射の燃料噴射時期とが互いに重なり合う可能性がある。そこで、これらの燃料噴射時期が互いに重なり合うときには上述の優先順位に従っていずれか一方の燃料噴射時期を変更するようにしている。
【0029】
この場合、m回目の燃焼サイクルで行われる燃料噴射の優先順位が下位であれば、この燃料噴射の燃料噴射時期を変更すれば済む。この時点ではm回目の燃焼サイクルで行われる燃料噴射の燃料噴射時期を算出しているからである。
ところが、(m−1)回目の燃焼サイクルで行われる燃料噴射の優先順位が下位であると、この燃料噴射の燃料噴射時期はすでに算出が完了している。そこでこの場合には、m回目の燃焼サイクルで行われる燃料噴射の燃料噴射時期のための算出タイミングにおいて、(m−1)回目の燃焼サイクルで行われる燃料噴射の燃料噴射時期のうち変更すべきものを再計算するようにしている。
【0030】
従って、1番気筒のm回目の燃焼サイクルが開始する時期から2番気筒のm回目の燃焼サイクルが完了する時期までに行われる燃料噴射の燃料噴射時期が3番気筒の(m−1)回目の圧縮上死点において算出され、この計算範囲内で行われる燃料噴射の燃料噴射時期が互いに重なることはない。
このように、算出された燃料噴射時期が互いに重なり合うときには優先順位が下位の燃料噴射の燃料噴射時期が変更される。変更された結果の燃料噴射時期が別の燃料噴射の燃料噴射時期と重なり合うときにはそれら間の優先順位に従ってさらに燃料噴射時期の変更が行われる。
【0031】
燃料噴射時期が重なり合わない限り、燃料噴射時期をどのように変更してもよい。しかしながら上述したように、燃料噴射時期を変更すると燃焼又は排気性能が低下しうるので、燃焼又は排気性能に対する影響ができるだけ小さくなるように燃料噴射時期を変更すべきである。
そこで本実施態様では、燃料噴射時期を変更すべきときには対応する主噴射の燃料噴射時期からの時期的間隔が大きくなるように変更される。即ち、主噴射に先立って行われる予混合気形成用又は着火源形成用パイロット噴射については燃料噴射時期が進角され、主噴射に続いて行われる後噴射又はHC供給用噴射については燃料噴射時期が遅角される。
【0032】
以上から、算出された燃料噴射時期が互いに重なり合う場合、優先順位が下位の燃料噴射については算出された燃料噴射時期が変更されることにより最終的な燃料噴射時期が求められ、優先順位が上位の燃料噴射については算出された燃料噴射時期がそのまま最終的な燃料噴射時期とされるということになる。また、算出された燃料噴射時期が互いに重なり合わない場合も、算出された燃料噴射時期がそのまま最終的な燃料噴射時期とされる。
【0033】
図4は燃料噴射時期の算出ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
図4を参照すると、まずステップ100では現在燃料噴射時期の算出タイミング、例えば3番気筒の圧縮上死点であるか否かが判別される。現在燃料噴射時期の算出タイミングでないときには処理サイクルを終了し、現在燃料噴射時期の算出タイミングであるときには次いでステップ101に進み、各燃料噴射の燃料噴射時期が上述したマップに基づいて算出される。続くステップ102では、算出された燃料噴射時期が主噴射の燃料噴射時期と重なり合っている燃料噴射が存在しないか否かが判別される。算出された燃料噴射時期が主噴射の燃料噴射時期と重なり合っている燃料噴射が存在しない場合にはステップ104に進み、存在する場合には次いでステップ103に進んだ後にステップ104に進む。ステップ103では、主噴射の燃料噴射時期が変更されることなく、主噴射の燃料噴射時期と重なり合っている燃料噴射の燃料噴射時期が変更される。この場合、主噴射の燃料噴射時期と重なり合わないように変更される。
【0034】
ステップ104では、算出された燃料噴射時期が副噴射の燃料噴射時期と重なり合っている燃料噴射が存在しないか否かが判別される。算出された燃料噴射時期が副噴射の燃料噴射時期と重なり合っている燃料噴射が存在しない場合にはステップ106に進み、存在する場合には次いでステップ105に進んだ後にステップ106に進む。ステップ105では、副噴射の燃料噴射時期が変更されることなく、副噴射の燃料噴射時期と重なり合っている燃料噴射の燃料噴射時期が変更される。この場合、主噴射及び副噴射の燃料噴射時期と重なり合わないように変更される。
【0035】
ステップ106では、算出された燃料噴射時期が着火源形成用パイロット噴射の燃料噴射時期と重なり合っている燃料噴射が存在しないか否かが判別される。算出された燃料噴射時期が着火源形成用パイロット噴射の燃料噴射時期と重なり合っている燃料噴射が存在しない場合にはステップ108に進み、存在する場合には次いでステップ107に進んだ後にステップ108に進む。ステップ107では、着火源形成用パイロット噴射の燃料噴射時期が変更されることなく、着火源形成用パイロット噴射の燃料噴射時期と重なり合っている燃料噴射の燃料噴射時期が変更される。この場合、主噴射、副噴射及び着火源形成用パイロット噴射の燃料噴射時期と重なり合わないように変更される。
【0036】
ステップ108では、算出された燃料噴射時期が予混合気形成用パイロット噴射の燃料噴射時期と重なり合っている燃料噴射が存在しないか否かが判別される。算出された燃料噴射時期が予混合気形成用パイロット噴射の燃料噴射時期と重なり合っている燃料噴射が存在しない場合にはステップ108に進み、存在する場合には次いでステップ109に進んだ後にステップ108に進む。ステップ109では、予混合気形成用パイロット噴射の燃料噴射時期が変更されることなく、予混合気形成用パイロット噴射の燃料噴射時期と重なり合っている燃料噴射の燃料噴射時期が変更される。この場合、主噴射、副噴射、着火源形成用パイロット噴射及び予混合気形成用パイロット噴射の燃料噴射時期と重なり合わないように変更される。
【0037】
【発明の効果】
実際の燃料噴射量を要求燃料量に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関の全体図である。
【図2】燃料噴射時期及び気筒の1燃焼サイクルで行われる燃料噴射の数を説明するための図である。
【図3】4つの気筒の燃料噴射時期を示すための線図である。
【図4】燃料噴射時期の算出ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
1…機関本体
20…燃料噴射弁
21…コモンレール[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A fuel injection device for an internal combustion engine having a plurality of cylinders and performing a sub-injection at a time interval from a main injection within one combustion cycle of each cylinder, that is, a pilot injection, for example, is known (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6 (1994)). 129296).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this case, the fuel injection timing of the main injection of one cylinder and the fuel injection timing of the sub injection of another cylinder may overlap each other. A plurality of fuel injection valves provided in the engine are usually connected to a common power supply, and power is supplied only during a period in which fuel is to be injected, that is, a period in which the fuel injection valve is to be opened. Therefore, if the fuel injection timings of a plurality of fuel injections overlap with each other, it becomes impossible to supply sufficient electric power to the fuel injection valve to perform regular fuel injection, so that the actual fuel injection amount becomes less than the required fuel injection amount. There is a problem that the amount may deviate.
[0004]
Such a problem may also occur when a plurality of sub-injections are performed at a time interval from the main injection in one combustion cycle of each cylinder.
An object of the present invention is to provide a fuel injection device for an internal combustion engine that can maintain an actual fuel injection amount at a required fuel amount.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a plurality of cylinders are provided, and a first sub-injection is performed at a first timing interval from a main injection within one combustion cycle of each cylinder. In the fuel injection device for an internal combustion engine, which performs the second sub-injection at a second timing interval shorter than the first timing interval from the injection, the first and second sub-injections of each cylinder are provided. When the fuel injection timing of the first sub-injection of one cylinder and the fuel injection timing of the second sub-injection of another cylinder overlap each other, the fuel injection timing of the second sub-injection is calculated. The fuel injection timing of the first sub-injection is changed without changing the fuel injection timing so that these fuel injection timings do not overlap each other.
[0006]
Immediate Chi, since one of the fuel injection timing is changed when the fuel injection timing of the two fuel injection overlap with each other, the fuel injection amount of the fuel injection is maintained at a required fuel amount. Further, since the fuel injection timing of the second sub-injection whose timing interval from the main injection is smaller is not changed, the influence on the engine output or the exhaust is reduced.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a diesel engine. However, the present invention can be applied to a spark ignition type engine.
Referring to FIG. 1, the
[0008]
Each cylinder is connected to an inlet of the exhaust turbine 6t of the exhaust turbocharger 6 through an
[0009]
Each cylinder has a fuel injection valve 20 for directly injecting fuel into the cylinder. Each fuel injection valve 20 is connected to a
[0010]
Each fuel injection valve 20 includes, for example, an electromagnetic actuator. When the electromagnetic actuator is energized, the fuel injection valve 20 opens to start fuel injection, and when deactivated, the fuel injection valve 20 closes. Fuel injection is stopped. Therefore, roughly speaking, fuel injection is performed only while power is being supplied to the fuel injection valve 20. Each fuel injection valve 20 is connected to a common power source (not shown).
[0011]
Still referring to FIG. 1, the
An electronic control unit (ECU) 30 is composed of a digital computer, and is connected to a ROM (Read Only Memory) 32, a RAM (Random Access Memory) 33, a CPU (Microprocessor) 34, and always connected via a
[0012]
On the other hand, the
By the way, when the
[0013]
The pilot injection is to inject a small amount of fuel prior to the main injection. The pilot injection is performed, for example, in a compression stroke before the main injection, that is, for example, at about 0 ° crank angle (hereinafter, referred to as CA) from 70 before compression top dead center (hereinafter, referred to as BTDC). When it is large, it forms a premixed gas, and when it is small, it forms an ignition source for igniting and burning fuel by main injection. It is also possible to perform a plurality of pilot injections, so that both pilot injection for forming a premixed gas and pilot injection for forming an ignition source can be performed. Multiple injections can be performed. In this embodiment, it is possible to perform two pilot injections, that is, a pilot injection for forming a premixed gas mixture and a pilot injection for forming an ignition source.
[0014]
The post-injection is performed after the main injection is completed in order to completely combust HC in the combustion gas or exhaust gas and reduce soot discharged from the engine. This post-injection is preferably performed while the combustion flame remains in the combustion chamber. For example, the post-injection is performed at about -30 ° CA from BTDC0 after completion of the main injection (0 to 30 ° CA after compression top dead center). .
[0015]
The HC supply injection is for supplying HC (hydrocarbon) as a reducing agent to the NO X reduction catalyst 14. This HC supply injection is performed, for example, from BTDC-150 after the completion of the main injection or the post-injection to about −210 ° CA. Fuel by HC supply injection Italian the NO X reduction catalyst 14 without complete combustion, reducing the NO X flowing.
[0016]
FIG. 2A schematically shows the fuel injection timing of each fuel injection operation in the form of a valve opening period of the fuel injection valve 20. Here, j indicates the order or type of fuel injection that can be performed in one combustion cycle of each cylinder, that is, j = 1 indicates pilot injection for forming a premixed gas mixture, and j = 2 indicates pilot injection for forming an ignition source. , J = 3 indicates main injection, j = 4 indicates post-injection, and j = 5 indicates HC supply injection.
[0017]
While the main injection is always performed in one combustion cycle of each cylinder, whether or not the pilot injection, the post-injection, and the HC supply injection are performed is determined depending on the engine operating state. Therefore, the number of fuel injections performed in one combustion cycle of each cylinder can be changed between one and five. For example, in the example shown in FIG. 2B, fuel injection is performed only four times in one combustion cycle of each cylinder, and in the example shown in FIG. 2C, it is performed only three times.
[0018]
The fuel injection timing of each fuel injection is calculated as the optimal fuel injection timing for each purpose. More specifically, the fuel injection timing of the premixed air formation pilot injection and the ignition source formation pilot injection is the fuel injection timing required to form a good premixed air and ignition source, respectively. For example, they are stored in the
[0019]
Although each fuel injection timing calculated in this way is common to each cylinder in terms of the crank angle of the corresponding cylinder, for example, with respect to the exhaust top dead center, all of these fuel injection timings are calculated from the exhaust top dead center of the first cylinder. In this sense, a different value is taken for each cylinder. That is, for example, when the main injection of each cylinder is to be performed at the compression top dead center of each cylinder, it becomes 360 ° CA for the first cylinder and 540 ° CA for the third cylinder.
[0020]
FIG. 3 shows the fuel injection timing of each fuel injection calculated as described above for four cylinders. In FIG. 3, TDC indicates the top dead center of the exhaust of each cylinder.
Referring to FIG. 3, in this example, the fuel injection timing of the HC supply injection of the
[0021]
However, when the fuel injection timings overlap each other, the following problems occur. That is, since the plurality of fuel injection valves 20 provided in the engine are connected to a common power supply, when the fuel injection timings overlap each other, it is necessary to supply sufficient power to the fuel injection valves 20 to perform regular fuel injection. Therefore, the actual fuel injection amount may deviate from the required fuel amount. Further, when the fuel injection timings overlap each other, a plurality of fuel injections are performed simultaneously. In this case, the fuel pressure in the
[0022]
Therefore, when the calculated fuel injection timings overlap each other, it is necessary to change the fuel injection timings so that the fuel injection timings do not overlap each other. However, since the fuel injection timing calculated as described above is an optimum timing for combustion or exhaust performance, it is preferable that the fuel injection timing is not changed as much as possible.
Therefore, in the present embodiment, the fuel injection is prioritized, and the fuel injection timing of the lower priority fuel injection is changed without changing the fuel injection timing of the higher priority fuel injection. The timings do not overlap each other.
[0023]
The priority of the fuel injection is higher as the degree of deterioration of the combustion or exhaust performance when the fuel injection timing is changed is higher. Specifically, the main injection is the highest. This is because the fuel injection timing of the main injection has the greatest effect on combustion or exhaust performance. Further, the fuel injection timing of the main injection should not be changed from the viewpoint of generating the engine output torque.
[0024]
Next, post injection is performed. This is because the post-injection is for completely combusting HC as described above, and the fuel injection timing has a large effect on combustion or exhaust performance. Next, the ignition source forming pilot injection is performed. This is because the ignition timing of the premixed gas largely depends on the fuel injection timing of the pilot injection for forming the ignition source, and the combustion or exhaust performance largely depends on the ignition timing of the premixed gas. Next, pilot injection for forming a premixed gas mixture is performed. This is because the time required for the fuel to be diffused by the premixed gas forming pilot injection until it is ignited depends on the fuel injection timing of the premixed gas forming pilot injection. The lowest order is the HC supply injection. This is because the HC supply injection is performed after the combustion is completed.
[0025]
On the other hand, a fuel injection having a smaller time interval from the fuel injection timing of the main injection may have a greater effect on combustion or exhaust performance. Therefore, it can be seen that the priority is higher for a fuel injection having a smaller timing interval from the main injection.
Although not shown in FIGS. 2 and 3, it is also possible to perform the premixed gas mixture forming pilot injection a plurality of times at a time interval. In this case, when the premixed gas forming pilot injections overlap each other, that is, when the fuel injection timing of the premixed gas forming pilot injection of one cylinder and the fuel injection timing of the premixed gas forming pilot injection of another cylinder overlap each other. The pilot injection for forming a premixed gas having a smaller timing interval from the corresponding main injection is prioritized, that is, the fuel injection timing is not changed, and the premixed gas formation having a larger timing interval from the main injection is given. The fuel injection timing of the pilot injection is changed. The same applies to the pilot injection for forming the ignition source, so the description is omitted.
[0026]
Such a calculation operation of the fuel injection timing is performed at a predetermined calculation timing, for example, at each compression top dead center of the third cylinder. This calculation timing is indicated by an arrow in FIG. That is, the fuel injection timing of the fuel injection performed in, for example, the m-th combustion cycle of each cylinder is calculated at the (m-1) th compression top dead center of the third cylinder. At this time, the fuel injections performed in the m-th combustion cycle of each cylinder do not overlap in fuel injection timing.
[0027]
Still referring to FIG. 3, even when the m-th combustion cycle of the first cylinder starts, the (m-1) -th combustion cycle of the remaining cylinders has not been completed. Accordingly, the period from the start of the m-th combustion cycle of the first cylinder to the completion of the (m-1) -th combustion cycle of the second cylinder is referred to as an overlap period. This means that the cycle and the (m-1) th combustion cycle overlap each other.
[0028]
In this overlap period, the fuel injection timing of the fuel injection performed in the preceding m-th combustion cycle and the fuel injection timing of the fuel injection performed in the subsequent (m-1) -th combustion cycle may overlap each other. There is. Therefore, when these fuel injection timings overlap each other, one of the fuel injection timings is changed in accordance with the above-described priority order.
[0029]
In this case, if the priority of the fuel injection performed in the m-th combustion cycle is lower, the fuel injection timing of this fuel injection may be changed. At this time, the fuel injection timing of the fuel injection performed in the m-th combustion cycle is calculated.
However, if the priority of the fuel injection performed in the (m-1) -th combustion cycle is lower, the calculation of the fuel injection timing of this fuel injection has already been completed. Therefore, in this case, at the calculation timing for the fuel injection timing of the fuel injection performed in the m-th combustion cycle, the fuel injection timing of the fuel injection performed in the (m-1) -th combustion cycle should be changed. Is recalculated.
[0030]
Accordingly, the fuel injection timing of the fuel injection performed from the time when the m-th combustion cycle of the first cylinder starts to the time when the m-th combustion cycle of the second cylinder is completed is the (m-1) th fuel injection of the third cylinder. Is calculated at the compression top dead center, and the fuel injection timings of the fuel injections performed within this calculation range do not overlap each other.
As described above, when the calculated fuel injection timings overlap each other, the fuel injection timing of the lower priority fuel injection is changed. When the changed fuel injection timing overlaps with the fuel injection timing of another fuel injection, the fuel injection timing is further changed according to the priority between them.
[0031]
The fuel injection timing may be changed in any way as long as the fuel injection timing does not overlap. However, as described above, if the fuel injection timing is changed, the combustion or exhaust performance may decrease. Therefore, the fuel injection timing should be changed so that the influence on the combustion or exhaust performance is minimized.
Therefore, in the present embodiment, when the fuel injection timing is to be changed, the fuel injection timing is changed so that the time interval from the fuel injection timing of the corresponding main injection becomes large. That is, the fuel injection timing is advanced for the pilot injection for forming the premixed gas mixture or the ignition source which is performed prior to the main injection, and the fuel injection is performed for the post injection or the HC supply injection performed subsequent to the main injection. Timing is retarded.
[0032]
From the above, when the calculated fuel injection timings overlap each other, the final fuel injection timing is obtained by changing the calculated fuel injection timing for the lower priority fuel injection, and the higher priority is higher. As for the fuel injection, the calculated fuel injection timing is directly used as the final fuel injection timing. Even when the calculated fuel injection timings do not overlap each other, the calculated fuel injection timing is used as the final fuel injection timing.
[0033]
FIG. 4 shows a routine for calculating the fuel injection timing. This routine is executed by interruption every predetermined set time.
Referring to FIG. 4, first, at
[0034]
In
[0035]
In
[0036]
In
[0037]
【The invention's effect】
The actual fuel injection amount can be maintained at the required fuel amount.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine.
FIG. 2 is a diagram for explaining a fuel injection timing and the number of fuel injections performed in one cylinder combustion cycle.
FIG. 3 is a diagram showing fuel injection timings of four cylinders.
FIG. 4 is a flowchart showing a routine for calculating a fuel injection timing.
[Explanation of symbols]
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