JP4296832B2 - Internal combustion engine - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関に関し、更に詳細にはピストンまたは気筒内をオイル噴射により冷却する方式のものに関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関における燃料噴射方式には、機構的あるいは制御的な面から種々のものが知られているが、その一つとして気筒内に出力を得るために燃焼させる燃料を噴射した後に、休止時間をおいて膨張行程または排気行程中に、更に燃料を噴射する、いわゆるポスト噴射等の副燃料噴射を行うものがある。
【0003】
このような副燃料噴射を行う理由として、(1)機関が特定の運転状態にあるとき、膨張行程において副燃料噴射を行うことで排気ガスの圧力を高め、過給機の出力を増大させて機関出力を向上させる、(2)主たる燃料噴射の後、排気弁が閉止する直前に副燃料噴射し、燃焼させることで、排気ガスの温度を上昇させ排気通路に設けたフィルタに捕捉されたパティキュレートマターを燃焼させる、(3)排気系に設けたNOx還元触媒を副燃料噴射された燃料によって活性化することでNOxを還元する、いわゆる触媒の暖気促進、などが挙げられる。
【0004】
ところで、前記した主たる燃料噴射は、気筒内のピストンが上死点近傍にあるときになされ、副燃料噴射はピストンが下がりつつある状態でなされるのが一般的である。ピストンが上死点付近にあるときは燃焼室の容積は最も小さくなり、シリンダ壁面はピストンで隠れた状態にある。
【0005】
一方、副燃料噴射時には、ピストンが下がっているためシリンダ壁面が露出した状態にある。
【0006】
これをシリンダ壁面の潤滑という観点から見ると、主たる燃料噴射時には、燃料が噴射されてもシリンダ壁面のオイル皮膜を希釈することはないため何ら問題はないが、副燃料噴射では露出したシリンダ壁面のオイル皮膜を燃料で希釈してしまうこととなり、潤滑が悪化してボアフラッシングの原因となる虞がある。
【0007】
そこで、本願出願人は特許文献1に示すものを先に提案した。これは、燃料の副燃料噴射やパイロット噴射(主たる燃料噴射の前に行う)において、シリンダ内壁の燃料付着量に相関するパラメータに従って燃料噴射時期、燃料噴射量、燃料噴射圧力を制御することで燃料ができるだけシリンダ壁面に付着しないようにしたものである。
【0008】
また、本願出願人の出願に係る特許文献2に示すのものでは、気筒内の温度が目標温度になる時点を副燃料噴射時期として、圧縮上死点を基点にした前記副燃料噴射時期を内燃機関の運転状態に応じて求める副燃料噴射時期決定手段、を備えており、前記副燃料噴射時期決定手段によって筒内温度が所望の目標温度になったときに副燃料噴射を行うように構成したものである。
【0009】
そして前記目標温度を、副燃料噴射された燃料が燃焼せず、かつ噴霧が気筒のシリンダ壁面に到達しない筒内温度として設定した場合には、副燃料噴射された燃料の噴霧が気筒のシリンダ壁面に到達しなくなり、その結果、副燃料噴射に起因してエンジンオイルが希釈されることを防止できる。
【0010】
【特許文献1】
特開平11−50897号公報
【特許文献2】
特開2000−45828号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記したいずれの方法でもオイルのシリンダ壁面への付着を効果的に防止することは困難である。
【0012】
すなわち、副燃料噴射のタイミングや燃料の量などは、内燃機関の出力変動や排気エミッションの悪化防止などの要請から、理想的な狭い範囲に限定される。この範囲での副燃料噴射では、前記したシリンダの潤滑を確保するという目的のために理想的なタイミングや噴射量での実行が不可能となる可能性がある。すなわち、副燃料噴射の諸条件を、噴射実行の許容範囲とシリンダ潤滑の確保との妥協点に設定せざるを得ず、満足できる特性が得られなくなる虞れがあった。
【0013】
本発明はかかる従来の問題点を解決するためになされたもので、ポスト燃料噴射を許容可能な範囲で実行すると同時に、シリンダ壁面の潤滑をも確保することが可能な内燃機関を提供することを課題とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の内燃機関前述した技術的課題を解決するために以下のように構成されている。
【0015】
すなわち、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
ピストンまたは気筒内の少なくとも一方に向けて冷却用のオイル噴射を行うオイルジェット装置と、を備え、
前記燃料噴射弁に対して主燃料噴射及び膨張行程、排気行程中に実行される副燃料噴射が可能な内燃機関において、
前記副燃料噴射を実行するときには、前記オイルジェット装置によるオイル噴射を禁止することを特徴とする。
【0016】
オイルジェット装置は、オイル噴射によって冷却用オイルをピストンまたは気筒内に噴射することで当該部分の冷却を図るものである。特に過給型内燃機関等において熱的負荷を低減するために採用される。
【0017】
副燃料噴射時には、このようなオイルジェット装置によるオイル噴射の禁止によって、筒内温度が上昇し、または筒内温度の低下が抑制されるので、副燃料噴射によって供給された燃料の蒸発が促進され、オイル希釈が防止される。 同時に、副燃料噴射による排気温度の上昇等の本来の目的も達成される。ここで副燃料噴射は、主噴射とは別に、機関の膨張行程、排気行程中に実行される燃料噴射の全てを含み、例えばポスト噴射がその代表的なものである。
【0018】
また、本発明は、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
ピストン裏面または気筒内の少なくとも一方に冷却用のオイル噴射を行うオイル噴射部と、
前記燃料噴射弁に対して主燃料噴射及びこの主燃料噴射に遅れて噴射するポスト燃料噴射を行わせるとともに、前記オイル噴射部の作動及び停止を制御する噴射制御部と、を備え、
前記噴射制御部は、ポスト燃料噴射時期に同期して前記オイル噴射部におけるオイル噴射を所定時間停止させるように構成することが可能である。
【0019】
前記噴射制御部は、プログラム可能なマイクロコンピュータを含み、ポスト燃料噴射時期に同期して前記オイル噴射部におけるオイル噴射を所定時間停止させるものである。なお、同期とは必ずしも燃料噴射時期とオイル噴射の停止とを時間的に全く同時に行うという意味ではなく、オイル噴射部における機械的動作遅れや、熱伝導の遅延などを加味したプラスマイナス両方に幅をもたせたものでよい。
【0020】
このように、ポスト燃料噴射時期に同期して前記オイル噴射部におけるオイル噴射を所定時間停止させることで、ポスト燃料噴射時期、すなわち、筒内においてシリンダ壁面の露出面積が拡大状態にある時期には、冷却用オイルの噴射が停止される。
【0021】
オイル噴射の停止に伴い、それまでオイル噴射によって冷却されていたピストンやシリンダ壁面の温度が上昇することとなる。この状態で気筒内にポスト燃料噴射がなされるために、燃料は上昇した気筒内温度雰囲気中で急速に蒸発し、シリンダ壁面への付着が抑制される。
【0022】
このようにしてシリンダ壁面への燃料付着が抑制されるので、シリンダ壁面に残留させておくべきオイルが希釈されることが減少し、ボアフラッシングが防止される。
【0023】
なお、前記噴射制御部は、アクセル開度、機関回転数、車速、機関負荷の機関運転状態、または吸入空気温度、排気温度、触媒入り口温度、冷却水温度、外気圧を測定する各種センサからの信号のうち、少なくとも一の信号に基づいて、ポスト燃料噴射の有無を制御することができる。このように、ポスト燃料噴射を実行することは、常に必要とは限らず、運転状態等を含む諸条件に応じて選択されるものであり、そのためのパラメータを前記各種センサから得るようにするのが好適である。
【0024】
前記オイル噴射部におけるオイル噴射の制御を、電磁弁で行わせることが好ましい。そしてこの電磁弁への通電を断続することでオイル噴射を制御することができる。電磁弁は制御レスポンスが早く、配線や制御が容易なためオイル噴射を制御するのに適している。
【0025】
本発明は、直噴型のディーゼル機関やガソリン機関に適応するものであり、本発明によれば、オイル噴射を禁止して筒内温度の低下を抑制することで、副燃料噴射による燃料の蒸発を促進して、シリンダライナへの燃料付着を減少させることができる。その結果、付着した燃料によるオイル下がりが防止される。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内燃機関を図1から図5に示される実施形態について更に詳細に説明する。
【0027】
内燃機関1は、4つの気筒2を有する水冷式の4サイクル・ディーゼル機関である。この内燃機関1は、各気筒2の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁3を備えている。各燃料噴射弁3は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室(コモンレール)4と接続されている。
【0028】
前記コモンレール4は、燃料供給管5を介して燃料ポンプ6と連通している。この燃料ポンプ6は、内燃機関1の出力軸(クランクシャフト)の回転トルクを駆動源として作動するポンプであり、この燃料ポンプ6の入力軸に取り付けられた図示しないポンププーリが内燃機関1の出力軸(クランクシャフト)に取り付けられたクランクプーリと連結されている。
【0029】
このように構成された燃料噴射系では、クランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ6の入力軸へ伝達されると、燃料ポンプ6は、クランクシャフトからこの燃料ポンプ6の入力軸へ伝達された回転トルクに応じた圧力で燃料を吐出する。
【0030】
前記燃料ポンプ6から吐出された燃料は、燃料供給管5を介してコモンレール4へ供給され、コモンレール4にて所定圧まで蓄圧されて各気筒2の燃料噴射弁3へ分配される。そして、燃料噴射弁3に駆動電流が印加されると、これが開弁し、その結果、燃料噴射弁3から気筒2内へ燃料が噴射される。
【0031】
次に、内燃機関1には、吸気枝管8が接続されており、吸気枝管8の各枝管は、各気筒2の燃焼室と吸気ポートを介して連通している。
【0032】
前記吸気枝管8は吸気管9に接続されている。吸気管9には、この吸気管9内を流通する吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ11が取り付けられている。
【0033】
前記エアフローメータ11と前記吸気絞り弁13との間に位置する吸気管9には、排気のエネルギを駆動源として作動する遠心過給機(ターボチャージャ)15のコンプレッサハウジング15aが設けられている。
【0034】
前記吸気管9は、インタークーラー16を介して過給機15に接続されている。
【0035】
このように構成された吸気系では、吸気は、吸気管9を介してコンプレッサハウジング15aに流入する。
【0036】
コンプレッサハウジング15aに流入した吸気は、このコンプレッサハウジング15aに内装されたコンプレッサホイールの回転によって圧縮される。前記コンプレッサハウジング15a内で圧縮された吸気は、必要に応じて吸気絞り弁13によって流量を調節されて吸気枝管8に流入する。この吸気枝管8に流入した吸気は、各枝管を介して各気筒2の燃焼室へ分配され、各気筒2の燃料噴射弁3から噴射された燃料を着火源として燃焼される。
【0037】
一方、内燃機関1には、排気枝管18が接続され、排気枝管18の各枝管が排気ポートを介して各気筒2の燃焼室と連通している。
【0038】
前記排気枝管25は、前記遠心過給機15のタービンハウジング15bと接続されている。前記タービンハウジング15bは、排気管19と接続され、この排気管19は、下流にて大気へと通じている。
【0039】
図2は、内燃機関の気筒の構造の概略を示し、図3は、内燃機関におけるオイル循環経路を示している。
【0040】
気筒2の天頂に気筒2内へ燃料を噴射する燃料噴射弁3が設けられている。気筒2内にはピストン30が設けられており、このピストン30の下方にはピストン30の裏面に向けて冷却用のオイルを噴射するオイル噴射部31が設けられている。また、気筒2の天頂側には吸気弁32と排気弁33が夫々設けられている。
【0041】
燃料噴射弁3は燃料系34に接続された燃料制御部35によって、燃料噴射タイミング及び噴射量が制御されるようになっている。
【0042】
前記オイル噴射部31は、図3及び図4に示すオイル循環経路中に設けられている。オイル循環経路はまずオイルパン42に集められたオイルをオイルストレーナー43、オイルポンプ44、オイルクーラー45、及びオイルフィルタ46を介してメインオイルホール47に送るようになっている。メインオイルホール47からはヘッドオイルホール48を介してカムシャフト49などの動弁系機構50へ送油するようになっている。
【0043】
さらに、メインオイルホール47からはクランクジャーナル51や過給機(ターボ)15へも送油される。そして、メインオイルホール47には電磁弁52を介してオイル噴射部31が接続されている。この電磁弁52はオイル噴射部31のオリフィスを開閉するためのものであり、電子制御部(ECU)55により制御されるようになっている。
【0044】
ECU55は電子制御ユニットになっており、マイクロコンピュータを内蔵し、予めプログラムされたシーケンスに沿って前記電磁弁52、燃料噴射弁3、その他の機器を制御するものである。このECU55には車速センサ60、クランクポジション33、アクセル開度センサ36、及びその他の吸入空気温度、排気温度、触媒入り口温度、冷却水温度などの各種センサが接続されており、これらの条件に応じて燃料噴射弁3における主燃料噴射条件とポスト燃料噴射条件が決定されるようになっている。
【0045】
また、ECU55はポスト燃料噴射に同期して電磁弁52を制御し、オイル噴射部31から噴射される冷却用のオイルを一時的に停止させる制御を行う。
【0046】
これら一連の動作を、図4に示すフローチャートで説明すると、ECU55において少なくとも車速センサ60、クランクポジションセンサ33、アクセル開度センサ36からの各信号(それぞれ、図中においてSPD,NE,ACCPで示す)を入力するステップS101に移行する。続いてステップS102に移行し、前記した各種センサからの信号に基づいてポスト燃料噴射を行うか否かの判別が行われる。
【0047】
ポスト燃料噴射を行うケースは、排気ガスの圧力を高め、過給機の出力を増大させて機関出力を向上させる場合、主たる燃料噴射の後、排気弁が閉止する直前にポスト噴射し、燃焼させることで排気ガスの温度を上昇させパティキュレート・フィルタに捕捉されたパティキュレートを焼却する場合、排気系に設けたNOx触媒をポスト噴射された燃料によって活性化することでNOxを還元する場合、NOx触媒のSOx被毒回復処理を実施する場合等がある。
【0048】
そしてECU55の判断によりステップS102においてポスト燃料噴射が行われる場合は肯定枝(Y)からステップS103に移行する。ステップS103では電磁弁52がオフ、すなわちオイル噴射が停止される。一方、ECU55の判断によりステップS102においてポスト燃料噴射が行われない場合は否定枝(N)からステップS104に移行する。ステップS104では電磁弁52がONにされてオイル噴射が行われる。
【0049】
そして、ステップS103、ステップS104のいずれの場合もリターンへ移行し、常に監視が継続される。
【0050】
このように、ポスト燃料噴射が行われる場合に限り冷却用のオイル噴射が停止する。したがって、ポスト燃料噴射がない運転モードではオイル噴射によって冷却されていたピストンやシリンダ壁面の温度が上昇することとなる。
【0051】
この場合は、筒内温度も上昇するから、ポスト燃料噴射は高温度雰囲気中の気筒1内になされることになる。このため、燃料は急速に蒸発し、シリンダ壁面へ到達する前に蒸発しシリンダ壁面への付着が防止される。
【0052】
このようにシリンダ壁面への燃料付着が防止されるためシリンダ壁面に残留させておくべきオイルが希釈されることがなくなりボアフラッシングが防止される。
【0053】
なお、一時的とはいえピストン周囲の温度が上昇することは耐久性の面で問題が生ずるのではないかという懸念が生ずるが、図6に示すグラフからその虞れはないことがわかる。このグラフは縦軸に機関トルク(負荷量)、横軸に機関回転数が示されており、図中、上の線グラフは全負荷特性、下の斜線領域はポスト噴射領域をそれぞれ示す。
【0054】
ポスト燃料噴射は触媒入り口温度が低いパーシャル領域で行われるため、常に最大負荷よりも低い条件下にあり、一時的にピストン冷却が停止しても耐久性や信頼性になんら影響がない。
【0055】
また、機構的には電磁弁52をオイル噴射部31とオイル循環経路との間に設けるだけでよいため、低コストで実施することが可能である。
【0056】
このように本実施の形態では、ポスト燃料噴射を適切な条件で行いながら、燃料がシリンダ壁面に付着してオイルを希釈してしまうことを防止できるものである。したがって両者の条件が両立し、性能が良好で耐久性も高い内燃機関とすることができる。
【0057】
【発明の効果】
本発明によれば、副燃料噴射を適切な設定で行えると同時に、副噴射された燃料を蒸発させることでシリンダ壁面の潤滑をも確保することができる。
【0058】
また、オイル噴射部における噴射制御を電磁弁で行うように構成すれば、制御を高速で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の内燃機関の概略を示すブロック図である。
【図2】本発明の内燃機関の気筒の構造の概略を示す図である。
【図3】内燃機関のオイル経路を示すブロック図である。
【図4】内燃機関のオイル経路を示す斜視図である。
【図5】内燃機関のポスト噴射と冷却用のオイル噴射の動作を示すフローチャート図である。
【図6】内燃機関の全負荷特性とポスト燃料噴射領域との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
1 気筒
2 燃料噴射弁
3 ピストン
4 オイル噴射部
5 制御部
6 電磁弁
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly to a system that cools a piston or a cylinder by oil injection.
[0002]
[Prior art]
Various types of fuel injection methods for internal combustion engines are known from a mechanical or control standpoint. As one of them, after injecting fuel to be burned in order to obtain output in a cylinder, a pause time is set. In some cases, during the expansion stroke or the exhaust stroke, fuel is injected further, so-called post-injection such as post injection is performed.
[0003]
Reasons for performing such secondary fuel injection are as follows: (1) When the engine is in a specific operating state, the secondary fuel injection is performed during the expansion stroke to increase the pressure of the exhaust gas and increase the output of the supercharger. (2) After the main fuel injection, the auxiliary fuel is injected just before the exhaust valve is closed and burnt, so that the temperature of the exhaust gas is raised and captured by the filter provided in the exhaust passage. (3) NOx is reduced by activating a NOx reduction catalyst provided in the exhaust system with the fuel injected with the auxiliary fuel, promotion of warming up of the catalyst, and the like.
[0004]
By the way, the main fuel injection described above is performed when the piston in the cylinder is in the vicinity of the top dead center, and the sub fuel injection is generally performed in a state where the piston is being lowered. When the piston is near the top dead center, the volume of the combustion chamber is the smallest, and the cylinder wall surface is hidden by the piston.
[0005]
On the other hand, at the time of sub fuel injection, since the piston is lowered, the cylinder wall surface is exposed.
[0006]
From the viewpoint of cylinder wall lubrication, there is no problem because the oil film on the cylinder wall will not be diluted even when fuel is injected during the main fuel injection. The oil film will be diluted with fuel, and lubrication may deteriorate and cause bore flushing.
[0007]
Therefore, the applicant of the present application previously proposed the one shown in Patent Document 1. This is because the fuel injection timing, fuel injection amount, and fuel injection pressure are controlled in accordance with parameters that correlate with the fuel adhesion amount on the cylinder inner wall in the sub fuel injection and pilot injection (performed before the main fuel injection) of the fuel. Is designed to avoid sticking to the cylinder wall as much as possible.
[0008]
Further, in the one shown in Patent Document 2 relating to the application of the present applicant, the sub fuel injection timing based on the compression top dead center is set to the internal fuel injection timing when the temperature in the cylinder reaches the target temperature as the sub fuel injection timing. A sub fuel injection timing determining means that is determined according to the operating state of the engine, and configured to perform the sub fuel injection when the in-cylinder temperature reaches a desired target temperature by the sub fuel injection timing determining means. Is.
[0009]
When the target temperature is set as an in-cylinder temperature at which the fuel injected by the auxiliary fuel does not burn and the spray does not reach the cylinder wall surface of the cylinder, the fuel spray injected by the auxiliary fuel is injected into the cylinder wall surface of the cylinder. As a result, the engine oil can be prevented from being diluted due to the auxiliary fuel injection.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-50897 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-45828
[Problems to be solved by the invention]
However, it is difficult to effectively prevent oil from adhering to the cylinder wall surface by any of the methods described above.
[0012]
That is, the timing of the auxiliary fuel injection, the amount of fuel, and the like are limited to an ideal narrow range because of demands for preventing fluctuations in output of the internal combustion engine and deterioration of exhaust emissions. In the auxiliary fuel injection in this range, there is a possibility that it is impossible to execute at an ideal timing or injection amount for the purpose of ensuring lubrication of the cylinder. In other words, the various conditions of the auxiliary fuel injection must be set as a compromise between the allowable range for executing the injection and ensuring the cylinder lubrication, and there is a possibility that satisfactory characteristics cannot be obtained.
[0013]
The present invention has been made to solve such a conventional problem, and provides an internal combustion engine capable of performing post fuel injection within an allowable range and at the same time ensuring lubrication of a cylinder wall surface. Let it be an issue.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described technical problem, the internal combustion engine of the present invention is configured as follows.
[0015]
A fuel injection valve for injecting fuel into the cylinder;
An oil jet device that performs oil injection for cooling toward at least one of the piston or the cylinder,
In the internal combustion engine capable of sub fuel injection executed during main fuel injection and expansion stroke, exhaust stroke to the fuel injection valve,
When the sub fuel injection is executed, oil injection by the oil jet device is prohibited.
[0016]
The oil jet device is intended to cool the portion by injecting cooling oil into the piston or cylinder by oil injection. Particularly, it is employed for reducing the thermal load in a supercharged internal combustion engine or the like.
[0017]
During sub fuel injection, the prohibition of oil injection by such an oil jet device increases the in-cylinder temperature or suppresses the decrease in the in-cylinder temperature, thereby promoting the evaporation of the fuel supplied by the auxiliary fuel injection. Oil dilution is prevented. At the same time, the original purpose such as an increase in exhaust temperature due to the auxiliary fuel injection is also achieved. Here, the sub fuel injection includes all of the fuel injection executed during the expansion stroke and the exhaust stroke of the engine separately from the main injection, for example, post injection is a typical one.
[0018]
The present invention also provides a fuel injection valve that injects fuel into a cylinder;
An oil injection unit that injects cooling oil onto at least one of the piston back surface and the cylinder;
An injection control unit that controls the operation and stop of the oil injection unit, while causing the fuel injection valve to perform main fuel injection and post fuel injection that is injected later than the main fuel injection,
The injection control unit can be configured to stop the oil injection in the oil injection unit for a predetermined time in synchronization with the post fuel injection timing.
[0019]
The injection control unit includes a programmable microcomputer and stops oil injection in the oil injection unit for a predetermined time in synchronization with the post fuel injection timing. Note that synchronization does not necessarily mean that fuel injection timing and oil injection are stopped at the same time, but can be both positive and negative, taking into account mechanical operation delays and heat conduction delays in the oil injection part. The one with
[0020]
In this way, by stopping the oil injection in the oil injection portion for a predetermined time in synchronization with the post fuel injection timing, the post fuel injection timing, that is, the time when the exposed area of the cylinder wall surface in the cylinder is in an expanded state. Then, the injection of the cooling oil is stopped.
[0021]
As the oil injection stops, the temperature of the piston and cylinder wall surfaces that have been cooled by the oil injection until then increases. In this state, since post fuel injection is performed in the cylinder, the fuel rapidly evaporates in the increased cylinder temperature atmosphere, and adhesion to the cylinder wall surface is suppressed.
[0022]
In this way, the fuel adhesion to the cylinder wall surface is suppressed, so that the oil that should remain on the cylinder wall surface is less diluted, and bore flushing is prevented.
[0023]
The injection control unit is provided with various sensors that measure the accelerator opening, the engine speed, the vehicle speed, the engine operating state of the engine load, or the intake air temperature, exhaust temperature, catalyst inlet temperature, cooling water temperature, and external air pressure. The presence or absence of post fuel injection can be controlled based on at least one of the signals. As described above, it is not always necessary to execute the post fuel injection, and it is selected according to various conditions including the operation state and the like, and parameters for that are obtained from the various sensors. Is preferred.
[0024]
It is preferable that the oil injection in the oil injection unit is controlled by a solenoid valve. The oil injection can be controlled by intermittently energizing the electromagnetic valve. The solenoid valve is suitable for controlling oil injection because of its quick control response and easy wiring and control.
[0025]
The present invention is applicable to a direct-injection diesel engine or gasoline engine. According to the present invention, fuel injection by sub fuel injection is suppressed by prohibiting oil injection and suppressing a decrease in in-cylinder temperature. Can be promoted to reduce fuel adhesion to the cylinder liner. As a result, oil drop due to the attached fuel is prevented.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the internal combustion engine of the present invention will be described in more detail with respect to the embodiment shown in FIGS.
[0027]
The internal combustion engine 1 is a water-cooled four-cycle diesel engine having four cylinders 2. The internal combustion engine 1 includes a fuel injection valve 3 that injects fuel directly into the combustion chamber of each cylinder 2. Each fuel injection valve 3 is connected to a pressure accumulation chamber (common rail) 4 that accumulates fuel to a predetermined pressure.
[0028]
The common rail 4 communicates with a fuel pump 6 through a fuel supply pipe 5. The fuel pump 6 is a pump that operates using the rotational torque of the output shaft (crankshaft) of the internal combustion engine 1 as a drive source. A pump pulley (not shown) attached to the input shaft of the fuel pump 6 is an output shaft of the internal combustion engine 1. It is connected to a crank pulley attached to the (crankshaft).
[0029]
In the fuel injection system configured as described above, when the rotational torque of the crankshaft is transmitted to the input shaft of the fuel pump 6, the fuel pump 6 transmits the rotational torque transmitted from the crankshaft to the input shaft of the fuel pump 6. The fuel is discharged at a pressure according to the pressure.
[0030]
The fuel discharged from the fuel pump 6 is supplied to the common rail 4 via the fuel supply pipe 5, accumulated in the common rail 4 up to a predetermined pressure, and distributed to the fuel injection valves 3 of each cylinder 2. When a drive current is applied to the fuel injection valve 3, it opens, and as a result, fuel is injected from the fuel injection valve 3 into the cylinder 2.
[0031]
Next, an intake branch pipe 8 is connected to the internal combustion engine 1, and each branch pipe of the intake branch pipe 8 communicates with a combustion chamber of each cylinder 2 via an intake port.
[0032]
The intake branch pipe 8 is connected to an intake pipe 9. An air flow meter 11 that outputs an electrical signal corresponding to the mass of the intake air flowing through the intake pipe 9 is attached to the intake pipe 9.
[0033]
The intake pipe 9 located between the air flow meter 11 and the intake throttle valve 13 is provided with a compressor housing 15a of a centrifugal supercharger (turbocharger) 15 that operates using exhaust energy as a drive source.
[0034]
The intake pipe 9 is connected to a supercharger 15 via an intercooler 16.
[0035]
In the intake system configured as described above, the intake air flows into the compressor housing 15 a via the intake pipe 9.
[0036]
The intake air flowing into the compressor housing 15a is compressed by the rotation of the compressor wheel built in the compressor housing 15a. The intake air compressed in the compressor housing 15a is adjusted in flow rate by the intake throttle valve 13 as necessary and flows into the intake branch pipe 8. The intake air flowing into the intake branch pipe 8 is distributed to the combustion chambers of the respective cylinders 2 through the respective branch pipes, and burned using the fuel injected from the fuel injection valves 3 of the respective cylinders 2 as an ignition source.
[0037]
On the other hand, an exhaust branch pipe 18 is connected to the internal combustion engine 1, and each branch pipe of the exhaust branch pipe 18 communicates with the combustion chamber of each cylinder 2 via an exhaust port.
[0038]
The exhaust branch pipe 25 is connected to the turbine housing 15 b of the centrifugal supercharger 15. The turbine housing 15b is connected to an exhaust pipe 19, and the exhaust pipe 19 communicates with the atmosphere downstream.
[0039]
FIG. 2 shows an outline of the structure of a cylinder of the internal combustion engine, and FIG. 3 shows an oil circulation path in the internal combustion engine.
[0040]
A fuel injection valve 3 for injecting fuel into the cylinder 2 is provided at the zenith of the cylinder 2. A piston 30 is provided in the cylinder 2, and an oil injection portion 31 that injects cooling oil toward the back surface of the piston 30 is provided below the piston 30. An intake valve 32 and an exhaust valve 33 are provided on the zenith side of the cylinder 2.
[0041]
The fuel injection valve 3 is configured such that the fuel injection timing and the injection amount are controlled by a fuel control unit 35 connected to the fuel system 34.
[0042]
The oil injection section 31 is provided in the oil circulation path shown in FIGS. In the oil circulation path, the oil collected in the oil pan 42 is first sent to the main oil hole 47 through the oil strainer 43, the oil pump 44, the oil cooler 45, and the oil filter 46. The oil is fed from the main oil hole 47 to the valve operating mechanism 50 such as the camshaft 49 through the head oil hole 48.
[0043]
Further, the oil is fed from the main oil hole 47 to the crank journal 51 and the supercharger (turbo) 15. The oil injection unit 31 is connected to the main oil hole 47 via the electromagnetic valve 52. The electromagnetic valve 52 is for opening and closing the orifice of the oil injection unit 31 and is controlled by an electronic control unit (ECU) 55.
[0044]
The ECU 55 is an electronic control unit and incorporates a microcomputer to control the electromagnetic valve 52, the fuel injection valve 3 and other devices in accordance with a pre-programmed sequence. The ECU 55 is connected with a vehicle speed sensor 60, a crank position 33, an accelerator opening sensor 36, and other various sensors such as intake air temperature, exhaust temperature, catalyst inlet temperature, cooling water temperature, and the like. Thus, the main fuel injection condition and the post fuel injection condition in the fuel injection valve 3 are determined.
[0045]
In addition, the ECU 55 controls the electromagnetic valve 52 in synchronization with the post fuel injection, and performs control to temporarily stop the cooling oil injected from the oil injection unit 31.
[0046]
A series of these operations will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 4. At least signals from the vehicle speed sensor 60, the crank position sensor 33, and the accelerator opening sensor 36 in the ECU 55 (represented by SPD, NE, and ACCP in the figure), respectively. The process proceeds to step S101. Subsequently, the process proceeds to step S102, where it is determined whether or not to perform post fuel injection based on signals from the various sensors described above.
[0047]
In the case of post fuel injection, when the exhaust gas pressure is increased and the output of the turbocharger is increased to improve the engine output, the post injection is performed immediately after the main fuel injection and immediately before the exhaust valve is closed and burned. In the case where the temperature of the exhaust gas is raised and the particulate matter trapped by the particulate filter is incinerated, the NOx catalyst provided in the exhaust system is activated by the post-injected fuel and NOx is reduced. In some cases, SOx poisoning recovery processing of the catalyst is performed.
[0048]
If the ECU 55 determines that post fuel injection is performed in step S102, the process proceeds from the affirmative branch (Y) to step S103. In step S103, the solenoid valve 52 is turned off, that is, oil injection is stopped. On the other hand, when the post fuel injection is not performed in step S102 based on the determination of the ECU 55, the process proceeds from the negative branch (N) to step S104. In step S104, the solenoid valve 52 is turned on and oil injection is performed.
[0049]
In either case of step S103 or step S104, the process proceeds to return, and monitoring is always continued.
[0050]
Thus, cooling oil injection stops only when post fuel injection is performed. Therefore, in the operation mode without post fuel injection, the temperature of the piston or cylinder wall that has been cooled by the oil injection increases.
[0051]
In this case, since the in-cylinder temperature also rises, post fuel injection is performed in the cylinder 1 in a high temperature atmosphere. Therefore, the fuel evaporates rapidly, evaporates before reaching the cylinder wall surface, and is prevented from adhering to the cylinder wall surface.
[0052]
In this way, since fuel is prevented from adhering to the cylinder wall surface, oil that should remain on the cylinder wall surface is not diluted, and bore flushing is prevented.
[0053]
Although a temporary increase in the temperature around the piston raises the concern that there may be a problem in terms of durability, the graph shown in FIG. In this graph, the engine torque (load amount) is shown on the vertical axis, and the engine speed is shown on the horizontal axis. In the figure, the upper line graph shows the full load characteristic, and the lower hatched area shows the post injection area.
[0054]
Since post fuel injection is performed in a partial region where the catalyst inlet temperature is low, it is always under a condition lower than the maximum load, and even if the piston cooling is temporarily stopped, there is no influence on durability or reliability.
[0055]
Further, mechanically, it is only necessary to provide the electromagnetic valve 52 between the oil injection section 31 and the oil circulation path, so that it can be implemented at a low cost.
[0056]
As described above, in the present embodiment, it is possible to prevent the fuel from adhering to the cylinder wall surface and diluting the oil while performing the post fuel injection under an appropriate condition. Therefore, it is possible to provide an internal combustion engine in which both conditions are compatible, the performance is good, and the durability is high.
[0057]
【The invention's effect】
According to the present invention, sub fuel injection can be performed with an appropriate setting, and at the same time, lubrication of the cylinder wall surface can be ensured by evaporating the sub injected fuel.
[0058]
Moreover, if it comprises so that the injection control in an oil injection part may be performed with a solenoid valve, control can be performed at high speed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of an internal combustion engine of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing the structure of a cylinder of an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an oil path of the internal combustion engine.
FIG. 4 is a perspective view showing an oil path of the internal combustion engine.
FIG. 5 is a flowchart showing operations of post injection and cooling oil injection of the internal combustion engine.
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a full load characteristic of an internal combustion engine and a post fuel injection region.
[Explanation of symbols]
1 Cylinder 2 Fuel Injection Valve 3 Piston 4 Oil Injection Unit 5 Control Unit 6 Solenoid Valve

Claims (3)

気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
ピストンまたは気筒内の少なくとも一方に向けて冷却用のオイル噴射を行うオイルジェット装置と、を備え、
前記燃料噴射弁に対して主燃料噴射及び膨張行程、排気行程中に実行される副燃料噴射が可能な内燃機関において、
前記副燃料噴射を実行するときには、前記オイルジェット装置によるオイル噴射を禁止することを特徴とする内燃機関。
A fuel injection valve for injecting fuel into the cylinder;
An oil jet device that performs oil injection for cooling toward at least one of the piston or the cylinder,
In the internal combustion engine capable of sub fuel injection executed during main fuel injection and expansion stroke, exhaust stroke to the fuel injection valve,
An internal combustion engine that prohibits oil injection by the oil jet device when executing the sub fuel injection.
気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
ピストンまたは気筒内の少なくとも一方に向けて冷却用のオイル噴射を行うオイルジェット装置と、
前記燃料噴射弁に対して主燃料噴射及び膨張行程、排気行程中に実行される副燃料噴射を行わせるとともに、前記オイル噴射部の作動及び停止を制御する噴射制御部と、を備え、
前記噴射制御部は、副燃料噴射時期に同期して前記オイル噴射部におけるオイル噴射を所定時間停止させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
A fuel injection valve for injecting fuel into the cylinder;
An oil jet device that performs oil injection for cooling toward at least one of the piston or the cylinder;
An injection control unit that controls the operation and stop of the oil injection unit, while causing the fuel injection valve to perform main fuel injection and expansion stroke, and auxiliary fuel injection that is executed during the exhaust stroke,
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the injection control unit stops oil injection in the oil injection unit for a predetermined time in synchronization with a sub fuel injection timing.
前記オイル噴射部は電磁弁を含み、この電磁弁への通電を断続することでオイル噴射を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関。3. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the oil injection unit includes an electromagnetic valve, and the oil injection is controlled by intermittently energizing the electromagnetic valve. 4.
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