JP3617310B2 - Fuel injection control 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、内燃機関の運転状態に基づいて燃料噴射量を設定し、所定の噴射時期に燃料噴射弁から燃料を噴射する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図8に一般的な筒内噴射火花点火式内燃機関に適用される燃料系の概略、図9にインジェクタの取付構造を表す断面、図10に従来の燃料噴射制御によるインジェクタの駆動パルスとニードルバルブのリフト位置とインジェクタの駆動騒音との関係を表すグラフを示す。
【0003】
図8に示すように、101は燃料タンクであって、燃料フィルタ102及び低圧燃料ポンプ103を有している。この低圧燃料ポンプ103から連結される燃料通路104の送給路104aには逆止弁105及び燃料フィルタ106を介して高圧燃料ポンプ107が連結されている。そして、この高圧燃料ポンプ107の下流にはデリバリパイプ108が連結され、デリバリパイプ108にはエンジン109の各燃焼室に燃料を噴射する複数のインジェクタ110が装着されている。また、高圧燃料ポンプ107を迂回させるバイパス通路111には逆止弁112が装着されている。更に、デリバリパイプ108の下流側には高圧制御弁113が連結され、燃料通路104の返送路104bによって燃料タンク101に接続されている。そして、燃料通路104の送給路104aにおける高圧燃料ポンプ107の上流側と返送路104bの最下流側との間に設けられた連通路114には低圧制御弁115が装着されている。
【0004】
従って、このような燃料系において、燃料タンク101の低圧燃料ポンプ103はある程度加圧された燃料を燃料通路104の送給路104aに送出し、この低圧燃料は高圧燃料ポンプ107でさらに加圧されることで、燃料の圧力を所定圧まで高められる。このとき、低圧燃料ポンプ103からの吐出圧は低圧制御弁115によって所定範囲に安定化され、更に、高圧燃料ポンプ107からの吐出圧は高圧制御弁113によって所定範囲に安定化される。そして、デリバリパイプ108の各インジェクタ110からは所定圧力の燃料がエンジン109の各燃焼室に所定量噴射されることとなる。
【0005】
このような燃料系にあっては、前述したように、インジェクタ110は高圧燃料ポンプ107によって所定圧まで高められた燃料を噴射しており、その噴射反力が作用することから、このインジェクタ110をデリバリパイプ108に強固に取付ける必要がある。即ち、図9に示すように、シリンダブロック121上にはシリンダヘッド122が固定されることで燃焼室123が構成され、この燃焼室123には吸気ポート124と排気ポート(図示略)が連通し、吸気バルブ125と排気バルブ(図示略)によって開閉自在となっている。また、シリンダヘッド122には先端部が燃焼室123内に臨み、この燃焼室123内に燃料を噴射する前述したインジェクタ110が装着されており、このインジェクタ110は基端部がエンジン本体に固定されたデリバリパイプ108の取付孔108aにシール部材126を介して圧入して取付けられている。
【0006】
インジェクタ110にて、内部にはデリバリパイプ108の送給路104aに連通する貫通孔131が形成され、この貫通孔131内には先端部にニードルバルブ132が取付けられたロッド133が移動自在に装着され、スプリング134の付勢力によってニードルバルブ132が噴射口135を閉止している。一方、ロッド133の周辺部にはコイル136が設けられており、このコイル136に通電することで電圧を印加し、ロッド133と共にニードルバルブ132を移動して噴射口135を開放することができる。
【0007】
従って、デリバリパイプ108の送給路104aには、前述したように、高圧燃料が送給されており、この高圧燃料は取付孔108aからインジェクタ110の貫通孔131に供給される。そして、このインジェクタ110にて、コイル136に通電してロッド133と共にニードルバルブ132を上方に移動することで噴射口135を開放すると、この噴射口135から高圧燃料を燃焼室123に噴射することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成されたインジェクタ110による燃料噴射時に、ニードルバルブ132は、先端がバルブシート137に着座して噴射口135を全閉する位置と、後端フランジ部133aがストッパ138に着座して噴射口135を全開する位置との間でストロークすることとなる。そのため、図10に示すグラフからもわかるように、ニードルバルブ132が往復動することによる燃料噴射時において、噴射口135の開弁時に後端フランジ部133aがストッパ138に当接して着座音が発生すると共に、噴射口135の閉弁時置にニードルバルブ132の先端がバルブシート137に当接して着座音が発生している。
【0009】
この筒内噴射火花点火式内燃機関では、アイドル運転時や低速運転時に層状超リーン燃焼によるリーン運転を実現して燃費を向上させるために圧縮行程中に燃料噴射を行っている。そのため、従来の吸気ポート噴射エンジンに比べて燃料圧力を高めることとなり、ニードルバルブ132を作動するのに必要なエネルギも大きく、また、インジェクタ本体の先端部が燃焼室123内に挿入されているので、燃焼圧力が洩れないようにインジェクタ110がシリンダヘッド122に強固に固定されている。その結果、ニードルバルブ132の着座振動は直接シリンダヘッド122に伝わることとなり、このニードルバルブ132の着座音が聞こえやすく、運転者は不快感を感じてしまう。そのため、従来は、インジェクタ110にカバーを装着したり、エンジンルームに遮音材を貼り付けたりしてこの着座音の漏洩を防止してしたが、重量増やコスト高を招いてしまうという問題がある。また、インジェクタ110をデリバリパイプ108の取付孔108aに弾性支持することも考えられるが、前述したように、インジェクタ110には高圧燃料の噴射反力や燃料圧力が作用するために強固に取付ける必要があり、弾性支持は困難である。
【0010】
本発明は、このような問題を解決するものであって、重量増やコスト高を招くことなくニードルバルブの着座音の発生を抑制した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。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項1の発明の内燃機関の燃料噴射制御装置は、内燃機関の運転状態に基づいて燃料噴射量を設定し、所定の噴射時期に燃料噴射弁のニードルバルブを移動して噴射口を開放することで前記燃料噴射量を噴射する内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射弁の燃料噴射口を開放する駆動パルス幅を、前記ニードルバルブが噴射口の全開位置まで移動しないパルス幅に制御することにより燃料の噴射時に前記ニードルバルブを噴射口の全開位置の手前で閉方向に戻すことを特徴とするものである。
【0012】
従って、内燃機関の運転状態に基づいて燃料噴射量が設定されると、噴射時期に、ニードルバルブが移動して噴射口を開放して燃料の噴射を開始するが、このとき、駆動パルス幅を、ニードルバルブが噴射口の全開位置まで移動しないパルス幅に制御することにより、ニードルバルブは噴射口の全開位置の手前で閉方向に戻ることとなり、このニードルバルブは全開位置にあるストッパへの着座音の発生が抑制され、騒音の発生を防止できる。
【0013】
また、請求項2の発明の内燃機関の燃料噴射制御装置では、ニードルバルブが前記噴射口の全閉位置にくるまでに前記設定燃料噴射量の噴射が完了していない場合は、前記ニードルバルブを前記噴射口の全閉位置の手前で、開方向に付勢するように、駆動パルスの間隔を前記ニードルバルブが噴射口の全閉位置まで移動しない間隔に設定することを特徴とするものである。
また、請求項3の発明の内燃機関の燃料噴射制御装置では、前記駆動パルス幅を、前記ニードルバルブが噴射口の全開位置まで移動しない駆動パルス幅となる燃料噴射の分割数により、複数回に分割して燃料噴射口を開放することにより、燃料の噴射時に、前記ニードルバルブを噴射口の全開位置の手前で閉方向に戻すことを特徴とするものである。
【0014】
従って、所定の噴射時期に、1回のニードルバルブの往復移動で設定燃料噴射量の噴射が完了していない場合は、ニードルバルブを複数回往復移動して複数回に分けて燃料噴射を行うことで、所定の燃料量を噴射することができる。この場合、燃料を噴射してニードルバルブが噴射口の全閉位置へ戻るとき、全閉位置の手前でこのニードルバルブを噴射口の開方向に戻ることとなり、全閉位置にあるバルブシートへの着座音の発生を抑制できる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【0016】
図1に本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置が適用された筒内噴射火花点火式内燃機関の概略構成、図2にインジェクタの断面、図3にインジェクタの駆動パルスとニードルバルブのリフト位置とインジェクタの駆動騒音との関係を表すグラフ、図4にインジェクタの駆動パルス幅に対する燃料噴射量を表すグラフ、図5にインジェクタの異なる駆動パルス幅に対するインジェクタの駆動騒音を表すグラフ、図6にインジェクタの異なる駆動パルス幅に対する電流及び電圧を表すグラフ、図7に本実施形態の内燃機関の燃料噴射制御装置の制御のフローチャートを示す。
【0017】
本実施形態の内燃機関の燃料噴射制御装置において、図1に示すように、エンジン10は燃料を直接燃焼室に噴射する筒内噴射型直列4気筒ガソリンエンジンであって、シリンダヘッド11には各気筒毎に点火プラグ12が取付けられると共に、電磁式のインジェクタ(燃料噴射弁)13が取付けられている。燃焼室14内にはインジェクタ13の噴射口が開口し、ドライバ15を介してインジェクタ13から噴射される燃料が燃焼室14内に直接噴射されるようになっている。筒内噴射エンジン10のシリンダ16にはピストン17が上下に摺動自在に支持され、ピストン17の頂面には半球状に窪んだキャビティ18が形成されており、キャビティ18によって吸気流に通常のタンブル流とは逆の逆タンブル流を発生させることができる。
【0018】
シリンダヘッド11には燃焼室14を臨む吸気ポート19及び排気ポート20が形成され、吸気ポート19は吸気弁21の駆動によって開閉され、排気ポート20は排気弁22の駆動によって開閉される。シリンダヘッド11の上部には吸気側のカムシャフト23及び排気側のカムシャフト24が回転自在に支持され、吸気側のカムシャフト23の回転により吸気弁21が駆動され、排気側のカムシャフト24の回転により排気弁22が駆動される。
【0019】
筒内噴射エンジン10のシリンダ16の近傍には冷却水温を検出する水温センサ25が設けられている。また、各気筒の所定のクランク位置(例えば75度BTDC及び5度BTDC)でクランク角信号SGT を出力するベーン型のクランク角センサ26が設けられ、クランク角センサ26はエンジン回転速度を検出可能としている。また、クランクシャフトの半分の回転数で回転するカムシャフト23,24には気筒識別信号SGC を出力する識別センサ27が設けられ、気筒識別信号SGC によりクランク角信号SGT がどの気筒のものか識別可能とされている。
【0020】
吸気ポート19には吸気マニホールド28を介して吸気管29が接続され、吸気管29の空気取入口にはエアクリーナ30が取付けられている。また、吸気管29にはスロットルボデー31が設けられ、スロットルボデー31には流路を開閉するバタフライ式のスロットル弁32が設けられると共に、スロットル弁32の開度を検出するスロットルポジションセンサ33が取付けられている。このスロットルポジションセンサ30からは、スロットル弁32の開度に応じたスロットル電圧が出力され、スロットル電圧に基づいてスロットル弁32の開度が認識されるようになっている。また、スロットルボデー31にはスロットル弁32の全閉状態を検出して筒内噴射エンジン10のアイドリング状態を認識するアイドルスイッチ34が備えられている。更に、吸気管29には吸入空気量を検出するエアフローセンサ35と吸気温度を検出する吸気温センサ36が取付けられており、エアフローセンサ35はカルマン渦式フローセンサが用いられている。
【0021】
一方、排気ポート20には排気マニホールド37を介して排気管38が接続され、排気マニホールド37にはO2センサ39が取付けられている。また、排気管38には三元触媒40及び図示しないマフラーが備えられている。
【0022】
燃料タンク41に貯留された燃料は、電動式の低圧燃料ポンプ42に吸い上げられ、低圧フィードパイプ43を介して筒内噴射エンジン10側に送給される。低圧フィードパイプ43内の燃料圧力は、リターンパイプ44に設けられた第1燃圧レギュレータ45により比較的低圧(低燃圧)に調圧される。筒内噴射エンジン10側に送給された燃料は、高圧燃料ポンプ46により高圧フィードパイプ47及びデリバリパイプ48を介して各インジェクタ13に送給される。そして、デリバリパイプ48内の燃料圧力は、リターンパイプ49に設けられた第2燃圧レギュレータ50により比較的高圧(高燃圧)に調圧される。第2燃圧レギュレータ50には電磁式の燃圧切換弁51が取付けられ、燃圧切換弁51はオン状態で燃料をリリーフしてデリバリパイプ48内の燃料圧力を低燃圧に低下させることが可能である。なお、52は、高圧燃料ポンプ46の潤滑や冷却等に利用された一部の燃料を燃料タンク41に還流させるリターンパイプである。
【0023】
車両には制御装置としての電子制御ユニット(ECU)53が設けられ、このECU53には、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が具備されており、このECU53によって筒内噴射エンジン10の総合的な制御が実施される。前述した各種センサ類の検出情報はECU53に入力され、ECU53は各種センサ類の検出情報に基づいて、燃料噴射モードや燃料噴射量を始めとして点火時期等を決定し、インジェクタ13のドライバ15や点火プラグ12等を駆動制御する。
【0024】
なお、ECU53の入力側には、前述した各種センサ類の他に、図示しない多数のスイッチ類等が接続され、また、出力側にも図示しない各種警告手段や機器類が接続されている。
【0025】
ここで、前述したインジェクタ13について詳細に説明する。図2に示すように、インジェクタ13のハウジング61は基端部がデリバリパイプ48の取付孔48aにOリング62を介して取付けられている。このハウジング61内にはコア63及びボディ64が固定され、このコア63及びボディ64を貫通して貫通孔65が形成され、貫通孔65はデリバリパイプ48の燃料送給孔48bに連通している。この貫通孔65内には先端部にニードルバルブ66が取付けられたロッド67が上下移動自在に装着され、スプリング68の付勢力によって下方に付勢支持されている。そして、ボディ64の下端部にはアダプタ69を介してバルブシート70が固定され、このバルブシート70に燃料噴射口71が形成されている。また、ロッド67にはアーマチュア72が固定される一方、このアーマチュア72の上方周辺部にはコイル73が装着されている。更に、ニードルバルブ66の上端部にはフランジ部74が固定される一方、ハウジング61にはこのフランジ部74が当接するストッパ75が固定されている。
【0026】
従って、通常、ニードルバルブ66はスプリング68の付勢力によって先端部がバルブシート70に着座して燃料噴射口71を閉止しており、コイル73に通電して電圧を印加すると、アーマチュア72を介してロッド67と共にニードルバルブ66が上方に移動し、燃料噴射口71を開放することができる。このとき、デリバリパイプ48の送給路48bに高圧燃料が送給されると、高圧燃料が取付孔48aから貫通孔65を通って噴射口71から燃焼室14に噴射される。
【0027】
このように構成された筒内噴射エンジン10において、図1に示すように、図示しないイグニッションキースイッチをスタータオン位置に入れてエンジン10を始動させると、このエンジン10の始動と共に低圧燃料ポンプ42及び高圧燃料ポンプ46が作動する。すると、低圧燃料ポンプ42は始動後は速やかに所定圧(数気圧)の出力圧状態になり、高圧燃料ポンプ46も次第に燃料圧力が高くなって吐出圧が十分なレベルに上昇し、高い燃料噴射圧力が得られる。そして、高圧燃料はこの高圧燃料ポンプ46により高圧フィードパイプ47及びデリバリパイプ48を介して各インジェクタ13に送給され、ECU53からの指令によってドライバ15がインジェクタ13を駆動制御し、噴射口71を開放して高圧燃料を燃焼室14内に直接噴射する。
【0028】
ところで、インジェクタ13が噴射する燃料噴射量は、水温センサ25からの冷却水温、スロットルポジションセンサ30からのスロットル開度、エアフローセンサ35からの吸入空気量、吸気温センサ36からの吸気温度、O2センサ39からの排気ガス中の酸素濃度などに基づいて、エンジンの特性に合わせた設定された空燃比となるようにECU53が決定している。この燃料噴射量は、ニードルバルブ66が移動して燃料噴射口71を開放する時間によって決定されるものであり、ECU53は燃料噴射量に応じて燃料噴射口71の開放時間に対応するコイル73への通電時間を、所定幅の駆動パルスとしてドライバ15に送り、ドライバ15はこの駆動パルスに応じてニードルバルブ66を駆動する。
【0029】
従来は、1回の燃料噴射に対してECU53が1つの駆動パルスを送り、この駆動パルスのパルス幅に対応する時間だけ、ニードルバルブ66が移動して燃料噴射口71を開放して所定の燃料量を噴射していた。そのため、図2に示すように、ニードルバルブ66が噴射口71を全開した位置で、フランジ部74がストッパ75に当接するために着座音が発生すると共に、その後、ニードルバルブ66が噴射口71を全閉した位置で、先端部がバルブシート70に当接するために着座音が発生していた。
【0030】
そこで、本実施形態では、インジェクタ13による燃料の噴射時に、ニードルバルブ66が移動して燃料噴射口71を開放するとき、このニードルバルブ66を燃料噴射口71の全開位置の手前で閉方向に戻すようにしている。そのため、ニードルバルブ66は燃料噴射口71の全開位置まで移動しないので、フランジ部74がストッパ75には当接せず、ニードルバルブ66の着座音がなくなる。そして、1回の燃料噴射では所定の燃料量を噴射できないときには、ニードルバルブ66を複数回往復移動して複数回に分けて燃料噴射を行うことで、所定の燃料量を噴射すればよい。
【0031】
以下、上述したインジェクタ13の制御を具体的に説明する。図3に示すように、ECU53が設定した燃料噴射量に応じた燃料噴射口71の開弁時間(駆動パルス幅)をTとすると、ここでは、この開弁時間Tを3回に分割している。つまり、開弁時間T/3ずつ3回に分けてニードルバルブ66を移動して燃料噴射口71を開閉し、燃料噴射を3回行うことで所定量の燃料を噴射する。そして、このとき、前述したように、ニードルバルブ66を燃料噴射口71の全開位置(フルリフト位置)まで移動せずに途中で戻している。そのため、燃料噴射口71を開放したときの駆動騒音、つまり、ニードルバルブ66がフランジ部74がストッパ75に当接しないのでその着座音がなくなる。
【0032】
このインジェクタ13において、図4に示すように、駆動パルス幅(開弁時間T)の増加に伴って燃料噴射量も比例して増加するものであり、本実施形態では、極低流量域(例えば、駆動パルス幅0.25ms)を用いることとしている。
【0033】
また、所定の噴射時期に所定の燃料量を噴射する必要があるため、前述したように、ニードルバルブ66を複数回往復移動して複数回に分けて燃料噴射を行っている。この場合、燃料噴射口71を開放して燃料を噴射した後にニードルバルブ66が燃料噴射口71の閉側へ戻るとき、全閉位置の手前でこのニードルバルブ66を燃料噴射口71の開放方向に戻すようにすることが望ましい。すると、ニードルバルブ66は燃料噴射口71の全閉位置まで移動しないので、先端部がバルブシート70に当接せずにニードルバルブ66の着座音がなくなる。
【0034】
この場合、燃料噴射量に応じた燃料噴射口71の開弁時間Tを3回に分割したとすると、各開弁時の噴射間隔(時間)が重要である。図5(a)に示すように、従来のように所定の燃料量を燃料噴射口71の1回の開弁時間Tで噴射すると、ニードルバルブ66の開弁時と閉弁時とで騒音が発生している。一方、図5(b)に示すように、所定の燃料量を燃料噴射口71の3回の開弁時間T/3=0.25msで、且つ、各噴射間隔を0.5msとして噴射すると、ニードルバルブ66の開弁時では騒音がなくなるが、閉弁時では騒音が発生している。そして、図5(c)に示すように、所定の燃料量を燃料噴射口71の3回の開弁時間T/3=0.25msで、且つ、各噴射間隔を0.2msとして噴射すると、ニードルバルブ66の開弁時及び閉弁時で騒音がなくなっている。
【0035】
即ち、燃料噴射口71の開弁時間(駆動パルス幅)を0.25msとして噴射間隔を0.2msでECU53が駆動信号を出力すると、ニードルバルブ66は燃料噴射口71の全開位置の手前と全閉位置の手前との間で複数往復移動しながら燃料噴射口71を開閉して燃料噴射を行うこととなり、ニードルバルブ66の開弁時及び閉弁時での着座音がなくなって騒音が抑制される。
【0036】
なお、実際にニードルバルブ66が移動して燃料噴射口71を開放する時間(駆動パルス幅)は、インジェクタ13のコイル73への通電時間であり、図6(a)に示すように、従来の1回の開弁時間Tで全量の燃料を噴射すると、通電開始と同時に電圧が降下してニードルバルブ66が燃料噴射口71を開放して燃料噴射が開始され、電流値はピーク時からなだらかに下降して停止すると、電圧が上昇してニードルバルブ66が燃料噴射口71を閉止して燃料噴射が終了する。一方、図6(b)に示すように、燃料噴射口71の開弁時間を0.25msとして噴射間隔を0.5msで燃料噴射すると、従来と同様の電流波形となるが、2回目と3回目の電流ピーク値は低く、また、図6(c)に示すように、噴射間隔を0.2msで燃料噴射すると、2回目と3回目の電流ピーク値は更に低くなる。
【0037】
ここで、所定の燃料噴射量を何回に分割して噴射するか、つまり、1回の噴射時間に対応する開弁時間としての駆動パルス幅を設定する制御を図7のフローチャートに基づいて説明する。まず、ステップS1において、通常の燃料噴射モードか、始動時または全開時のように多量の多量の燃料を必要として噴射弁を連続して開いておく必要がある連続噴射モードかを判断する。そして、連続噴射モードのときはステップS2で噴射時間を演算し、ステップS3で燃料噴射を実行する。一方、ステップS1にて通常モードと判断すると、インジェクタ13のニードルバルブ66が全開位置まで移動しない駆動パルス幅を設定するために、ステップS4において、所定の燃料噴射量に対応する駆動パルス幅Tがニードルバルブ66が全開位置まで移動しない駆動パルス幅TMAX 以下かどうかを判定する。ここで、T≦TMAX であれば、ステップS5にて1回全量噴射とし、ステップS6でその噴射終了時期を設定してから、ステップS3で燃料噴射を実行する。
【0038】
また、ステップS4にて、T≦TMAX でなければ、ステップS7に移行してT≦2TMAX を判定することで、2回分割噴射が可能であるかを判定し、可能であれば、ステップS8で駆動パルス幅を(T/2)+KTDとする2回分割噴射とし、ステップS9でその噴射終了時期を設定してから、ステップS3で燃料噴射を実行する。なお、KTDはインジェクタ13の駆動デッドタイム補正値である。また、ステップS7にて、T≦2TMAX でなければ、ステップS10に移行してT≦3TMAX を判定することで、3回分割噴射が可能であるかを判定し、可能であれば、ステップS11で駆動パルス幅を(T/3)+KTDとする3回分割噴射とし、ステップS12でその噴射終了時期を設定してから、ステップS3で燃料噴射を実行する。更に、ステップS10にて、T≦3TMAX でなければ、ステップS13に移行してT≦4TMAX を判定することで、4回分割噴射が可能であるかを判定し、前述と同様の処理を行うと共に、分割回数を増加して処理する。
【0039】
なお、上述の実施形態では、ニードルバルブ66の全開位置でフランジ部74とストッパ75との当接を阻止すると共に、ニードルバルブ66の全閉位置でニードルバルブ66の先端部とバルブシート70との当接を阻止することで、ニードルバルブ66の開弁時及び閉弁時の着座音の発生を防止したが、燃料噴射口71の全開位置あるいは全閉位置の手前で逆方向に戻す制御信号を出力することで、ニードルバルブ66の移動力にブレーキを作用させて当接力を吸収して着座音の発生を抑制してもよい。
【0040】
また、本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置を筒内噴射型直列4気筒ガソリンエンジンに適用して説明したが、燃料を吸気ポートに噴射するタイプのエンジンにも適用することもできる。
【0041】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項1の発明の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、内燃機関の運転状態に基づいて燃料噴射量を設定し、所定の噴射時期に燃料噴射弁のニードルバルブを移動して噴射口を開放することで燃料を噴射可能とし、駆動パルス幅を、ニードルバルブが噴射口の全開位置まで移動しないパルス幅に制御することにより、この燃料の噴射時にニードルバルブを噴射口の全開位置の手前で閉方向に戻すようにしたので、燃料の噴射時にニードルバルブが移動して噴射口を開放して燃料の噴射を開始するが、このとき、ニードルバルブは噴射口の全開位置の手前で閉方向に戻ることとなり、このニードルバルブは全開位置にあるストッパへの着座音の発生が抑制され、その結果、重量増やコスト高を招くことなく燃料噴射弁の騒音の発生を防止することができる。
【0042】
以上、実施形態において詳細に説明したように本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、ニードルバルブが噴射口の全閉位置にくるまでに設定燃料噴射量の噴射が完了していない場合は、このニードルバルブを噴射口の全閉位置の手前で開方向に付勢するように、駆動パルスの間隔をニードルバルブが噴射口の全閉位置まで移動しない間隔に設定したので、所定の噴射時期に、1回のニードルバルブの往復移動で設定燃料噴射量の噴射が完了していない場合は、ニードルバルブを複数回往復移動して複数回に分けて燃料噴射を行うことで、所定の燃料量を噴射することができ、このとき、燃料を噴射してニードルバルブが噴射口の全閉位置へ戻るとき、全閉位置の手前でニードルバルブを噴射口の開方向に戻ることとなり、このニードルバルブは全閉位置にあるバルブシートへの着座音の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置が適用された筒内噴射火花点火式内燃機関の概略構成図である。
【図2】インジェクタの断面図である。
【図3】インジェクタの駆動パルスとニードルバルブのリフト位置とインジェクタの駆動騒音との関係を表すグラフである。
【図4】インジェクタの駆動パルス幅に対する燃料噴射量を表すグラフである。
【図5】インジェクタの異なる駆動パルス幅に対するインジェクタの駆動騒音を表すグラフである。
【図6】インジェクタの異なる駆動パルス幅に対する電流及び電圧を表すグラフ図である。
【図7】本実施形態の内燃機関の燃料噴射制御装置の制御のフローチャートである。
【図8】一般的な筒内噴射火花点火式内燃機関に適用される燃料系の概略図である。
【図9】インジェクタの取付構造を表す断面図である。
【図10】従来の燃料噴射制御によるインジェクタの駆動パルスとニードルバルブのリフト位置とインジェクタの駆動騒音との関係を表すグラフである。
【符号の説明】
10 筒内噴射エンジン
13 インジェクタ(燃料噴射弁)
14 燃焼室
25 水温センサ
26 クランク角センサ
27 識別センサ
33 スロットルポジションセンサ
34 アイドルスイッチ
35 エアフローセンサ
36 吸気温センサ
53 電子制御ユニット(ECU)
66 ニードルバルブ
70 バルブシート
71 燃料噴射口
73 コイル
75 ストッパ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine that sets a fuel injection amount based on an operating state of the internal combustion engine and injects fuel from a fuel injection valve at a predetermined injection timing.
[0002]
[Prior art]
FIG. 8 is a schematic view of a fuel system applied to a general in-cylinder injection spark ignition type internal combustion engine, FIG. 9 is a cross-sectional view showing an injector mounting structure, and FIG. 10 is a conventional injector drive pulse and needle valve by fuel injection control. The graph showing the relationship between the lift position of this and the drive noise of an injector is shown.
[0003]
As shown in FIG. 8,
[0004]
Accordingly, in such a fuel system, the low-
[0005]
In such a fuel system, as described above, the
[0006]
In the
[0007]
Therefore, as described above, the high-pressure fuel is supplied to the
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
At the time of fuel injection by the
[0009]
In this in-cylinder injection spark ignition type internal combustion engine, fuel injection is performed during the compression stroke in order to achieve lean operation by stratified super-lean combustion during idle operation or low speed operation to improve fuel efficiency. Therefore, the fuel pressure is increased as compared with the conventional intake port injection engine, the energy required to operate the
[0010]
An object of the present invention is to provide a fuel injection control device for an internal combustion engine that suppresses the occurrence of a seating noise of a needle valve without causing an increase in weight or cost. .
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 1 sets a fuel injection amount based on an operating state of the internal combustion engine, and sets a needle valve of the fuel injection valve at a predetermined injection timing. In a fuel injection control device of an internal combustion engine that injects the fuel injection amount by moving and opening the injection port, a drive pulse width for opening the fuel injection port of the fuel injection valve is set. The pulse width is such that the needle valve does not move to the fully open position of the injection port. By performing the control, the needle valve is returned to the closing direction before the fully open position of the injection port during fuel injection.
[0012]
Therefore, when the fuel injection amount is set based on the operating state of the internal combustion engine, at the injection timing, the needle valve moves to open the injection port and start fuel injection. The pulse width is such that the needle valve does not move to the fully open position of the injection port. By controlling, the needle valve returns in the closing direction before the fully open position of the injection port, and the needle valve can suppress the occurrence of seating noise on the stopper in the fully open position, and can prevent the generation of noise.
[0013]
In the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the second aspect of the present invention, the needle valve But If the injection of the set fuel injection amount is not completed before reaching the fully closed position of the injection port, the needle valve is urged in the opening direction before the fully closed position of the injection port. As described above, the interval between the drive pulses is set to an interval at which the needle valve does not move to the fully closed position of the injection port. It is characterized by this.
In the internal combustion engine fuel injection control apparatus according to the third aspect of the invention, the drive pulse width is , By the number of fuel injection divisions, the driving pulse width is such that the needle valve does not move to the fully open position of the injection port, The needle valve is returned in the closing direction just before the fully opened position of the injection port when the fuel is injected by dividing the fuel injection port into a plurality of times.
[0014]
Therefore, when the injection of the set fuel injection amount is not completed by one reciprocating movement of the needle valve at a predetermined injection timing, the needle valve is reciprocated a plurality of times to perform the fuel injection in a plurality of times. Thus, a predetermined amount of fuel can be injected. In this case, when fuel is injected and the needle valve returns to the fully closed position of the injection port, the needle valve returns to the opening direction of the injection port before the fully closed position, and the valve seat in the fully closed position is opened. Generation of seating noise can be suppressed.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a cylinder injection spark ignition type internal combustion engine to which a fuel injection control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. 2 shows a cross section of an injector. FIG. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the lift position of the valve and the drive noise of the injector, FIG. 4 is a graph showing the fuel injection amount with respect to the drive pulse width of the injector, and FIG. 5 is a graph showing the drive noise of the injector with respect to different drive pulse widths of the injector. FIG. 6 is a graph showing current and voltage for different drive pulse widths of the injector, and FIG. 7 is a control flowchart of the fuel injection control device for the internal combustion engine of the present embodiment.
[0017]
In the fuel injection control device for an internal combustion engine of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
[0018]
An
[0019]
A
[0020]
An
[0021]
On the other hand, an
[0022]
The fuel stored in the
[0023]
The vehicle is provided with an electronic control unit (ECU) 53 as a control device. The
[0024]
In addition to the various sensors described above, a large number of switches (not shown) and the like are connected to the input side of the
[0025]
Here, the
[0026]
Accordingly, the
[0027]
In the in-
[0028]
By the way, the fuel injection amount injected by the
[0029]
Conventionally, the
[0030]
Therefore, in this embodiment, when the
[0031]
Hereinafter, the control of the
[0032]
In this
[0033]
Further, since it is necessary to inject a predetermined amount of fuel at a predetermined injection timing, as described above, the
[0034]
In this case, if the valve opening time T of the
[0035]
That is, when the valve opening time (drive pulse width) of the
[0036]
The time (drive pulse width) for actually moving the
[0037]
Here, how to divide and inject the predetermined fuel injection amount, that is, control for setting the drive pulse width as the valve opening time corresponding to one injection time will be described based on the flowchart of FIG. To do. First, in step S1, it is determined whether the normal fuel injection mode or the continuous injection mode in which a large amount of a large amount of fuel is required and the injection valve needs to be continuously opened at the time of starting or fully opening. In the continuous injection mode, the injection time is calculated in step S2, and fuel injection is executed in step S3. On the other hand, if the normal mode is determined in step S1, the drive pulse width T corresponding to a predetermined fuel injection amount is set in step S4 in order to set a drive pulse width in which the
[0038]
In step S4, T ≦ T MAX Otherwise, go to step S7 and T ≦ 2T MAX It is determined whether or not the two-part divided injection is possible. If possible, the drive pulse width is set to (T / 2) + K in step S8. TD After the injection end timing is set in step S9, fuel injection is executed in step S3. K TD Is a drive dead time correction value of the
[0039]
In the above-described embodiment, the contact between the
[0040]
The fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention has been described as applied to an in-cylinder in-line four-cylinder gasoline engine. However, the present invention can also be applied to an engine that injects fuel into an intake port.
[0041]
【The invention's effect】
As described above in detail in the embodiment, according to the fuel injection control device for an internal combustion engine of the invention of
[0042]
As described above in detail in the embodiment, according to the fuel injection control device for an internal combustion engine of the present invention, the needle valve But If injection of the set fuel injection amount is not completed by the time when the injection port is fully closed, the needle valve is urged in the opening direction before the injection port is fully closed. , Set the drive pulse interval so that the needle valve does not move to the fully closed position of the injection port Therefore, if the injection of the set fuel injection amount is not completed by one reciprocating movement of the needle valve at a predetermined injection timing, the needle valve is reciprocated a plurality of times to perform the fuel injection in a plurality of times. Thus, a predetermined amount of fuel can be injected, and at this time, when fuel is injected and the needle valve returns to the fully closed position of the injection port, the needle valve is moved in the opening direction of the injection port before the fully closed position. As a result, the needle valve can suppress the occurrence of seating noise on the valve seat in the fully closed position.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a direct injection spark ignition type internal combustion engine to which a fuel injection control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an injector.
FIG. 3 is a graph showing a relationship among injector drive pulses, needle valve lift positions, and injector drive noise;
FIG. 4 is a graph showing the fuel injection amount with respect to the drive pulse width of the injector.
FIG. 5 is a graph showing injector drive noise for different drive pulse widths of the injector.
FIG. 6 is a graph showing current and voltage for different drive pulse widths of the injector.
FIG. 7 is a flowchart of control of a fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present embodiment.
FIG. 8 is a schematic view of a fuel system applied to a general in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an injector mounting structure.
FIG. 10 is a graph showing the relationship among injector drive pulses, needle valve lift position, and injector drive noise by conventional fuel injection control.
[Explanation of symbols]
10 In-cylinder injection engine
13 Injector (fuel injection valve)
14 Combustion chamber
25 Water temperature sensor
26 Crank angle sensor
27 Identification sensor
33 Throttle position sensor
34 Idle switch
35 Airflow sensor
36 Intake air temperature sensor
53 Electronic Control Unit (ECU)
66 Needle valve
70 Valve seat
71 Fuel injection port
73 coil
75 stopper
Claims (3)
前記燃料噴射弁の燃料噴射口を開放する駆動パルスを、前記ニードルバルブが噴射口の全開位置まで移動しないパルス幅に制御することにより燃料の噴射時に前記ニードルバルブを噴射口の全開位置の手前で閉方向に戻すことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。Fuel injection control for an internal combustion engine that sets the fuel injection amount based on the operating state of the internal combustion engine and moves the needle valve of the fuel injection valve at a predetermined injection timing to inject the fuel injection amount by opening the injection port In the device
By controlling the drive pulse for opening the fuel injection port of the fuel injection valve to a pulse width that does not move the needle valve to the fully open position of the injection port, the needle valve is placed before the fully open position of the injection port during fuel injection. A fuel injection control device for an internal combustion engine, wherein the fuel injection control device is returned to the closing direction.
前記ニードルバルブが前記噴射口の全閉位置にくるまでに前記設定燃料噴射量の噴射が完了していない場合は、前記ニードルバルブを前記噴射口の全閉位置の手前で、開方向に付勢するように、駆動パルスの間隔を前記ニードルバルブが噴射口の全閉位置まで移動しない間隔に設定することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 1,
When the injection of the set fuel injection amount is not completed before the needle valve reaches the fully closed position of the injection port, the needle valve is urged in the opening direction before the fully closed position of the injection port. Thus, the fuel injection control device for an internal combustion engine is characterized in that the interval between the drive pulses is set such that the needle valve does not move to the fully closed position of the injection port .
前記駆動パルス幅を、前記ニードルバルブが噴射口の全開位置まで移動しない駆動パルス幅となる燃料噴射の分割数により、複数回に分割して燃料噴射口を開放することにより燃料の噴射時に前記ニードルバルブを噴射口の全開位置の手前で閉方向に戻すことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The drive pulse width is divided into a plurality of times according to the number of divisions of fuel injection, which is a drive pulse width that does not move the needle valve to the fully open position of the injection port, and the fuel injection port is opened, thereby the needle at the time of fuel injection A fuel injection control device for an internal combustion engine, wherein the valve is returned to the closing direction before the fully open position of the injection port.
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