JP4492811B2 - 筒内噴射型内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
例えば、筒内噴射型内燃機関において、ウォールガイドモードやスプレーガイドモード等の各運転モードの領域を示した領域図(マップ)に基づいて運転モードの切り替えを行う構成が開示されている。(特許文献1参照)。
つまり、定常運転制御のマップは、低負荷側からウォールガイドモード、スプレーガイドモード、分割噴射モードの順に領域が設定されている。
つまり、定常運転制御のマップは、低負荷側からウォールガイドモード、スプレーガイドモード、ウォールガイドモードの順に領域が設定されている。
請求項5の筒内噴射型内燃機関の制御装置では、請求項1乃至4のいずれかにおいて、前記内燃機関は、燃料噴射弁により吸気行程中に燃料噴射を行い、均一混合された混合気に点火を行う第4の運転モードも選択可能であり、前記内燃機関への加速要求度合いを検出する加速要求度合い検出手段を有し、前記加速運転制御手段は、前記加速要求度合い検出手段により検出される加速要求度合いが所定値以上である場合は、前記第4の運転モードにより加速を行うよう制御することを特徴としている。
請求項2の筒内噴射型内燃機関の制御装置によれば、定常運転制御のマップに従うと、エンジン回転速度及び負荷が上昇することでウォールガイドモードからスプレーガイドモードへと切り替えられるような場合であっても、加速時に当該マップによらず、加速前がウォールガイドモードである場合は当該ウォールガイドモードのまま、加速前がスプレーガイドモードまたは分割噴射モードである場合は分割噴射モードで加速を行うことで、ウォールガイドモードからスプレーガイドモードへの切り替えを回避することができる。
請求項5の筒内噴射型内燃機関の制御装置によれば、急加速を要求している場合に、十分な加速を行うことができる。
図1を参照すると、本発明に係る筒内噴射型内燃機関の制御装置の概略構成図が示されている。
図1に示すように、エンジン1(内燃機関)は、4サイクル直列4気筒型エンジンであり、図1にはそのうちの1つの気筒についての縦断面が示されている。なお、他の気筒についても同様の構成をしているものとして図示及び説明を省略する。
シリンダブロック2に形成されているシリンダ6内には上下摺動可能にピストン8が設けられている。
また、シリンダ6に対応して、シリンダヘッド4の下面には所謂ペントルーフ型の斜面10a、10bが形成されている。当該シリンダヘッド4下面の斜面10a、10b、シリンダ6、ピストン8頂面に囲まれて燃焼室12が形成されている。
燃焼室12の上壁の中央部分、即ち斜面10a、10bの稜線中央部分において、一方の斜面10aには燃料噴射弁14が、他方の斜面10bには点火プラグ16がそれぞれ燃焼室12内に臨んで設けられている。
また、点火プラグ16は真下方向よりも若干燃料噴射弁14側に指向しており、電極部16aが燃料噴射弁14から噴射される燃料の噴射領域すなわち燃料噴霧18中若しくはその近傍に位置するように配設されている。
これら吸気バルブ20a、20b及び排気バルブ22a、22bは、上下摺動することでそれぞれシリンダヘッド4内に形成された吸気ポート24及び排気ポート26と燃焼室12との連通と遮断を行うよう構成されている。
また、当該ECU30は、エンジン1のエンジン回転速度を検出する回転速度センサ32、スロットル開度を検出するスロットルセンサ34、アクセル操作量を検出するアクセルポジションセンサ(APS)36等のセンサ類とも電気的に接続されており、当該センサ類からの情報に基づき、上記燃料噴射弁14による燃料噴射量や燃料噴射時期及び上記点火プラグ16による点火時期等を制御し、上記エンジン1の運転状態に応じてウォールガイドモード(第1の運転モード)、スプレーガイドモード(第2の運転モード)、分割リーンモード(第3の運転モード、分割噴射モード)、均一燃焼モード(第4の運転モード)の各運転モードに切り替える機能を有している。
また、スプレーガイドモードは、圧縮行程中に燃料噴射を行い、点火プラグ16の電極部16a近傍を通過中の燃料噴霧18に点火を行う所謂スプレーガイド方式により、リーン燃焼させる運転モードである。
また、均一燃焼モードは、吸気行程中に燃料噴射を行うことで、燃料と空気とを十分に混合させ燃焼室12内を理論空燃比近傍に均一化させた状態で点火を行い均一混合燃焼させる運転モードである。
まず、第1実施例について説明する。
図2を参照すると、本発明の第1実施例に係る筒内噴射型内燃機関の制御装置の定常運転時における運転モード領域を示したマップM1が示されており、図3を参照すると、本発明に係る筒内噴射型内燃機関の制御装置のECU30により実行される加速運転制御ルーチンがフローチャートで示されている。以下同図に基づき説明する。
そして、当該リーン燃焼領域内は、第2所定負荷以上の領域が分割リーンモード領域に、第2所定負荷未満の領域がスプレーガイドモード領域に設定されている。
つまり、低回転速度低負荷側からウォールガイドモード、スプレーガイドモード、分割リーンモード、均一燃焼モードの順に各領域が設定されている。
一方、エンジン1の加速時には、図3のフローチャートに従って運転モードが設定される。
次のステップS2では、ステップS1で取得した加速要求度合いが予め設定されている第1所定値以上であるか否かを判別する。当該判別により十分な加速要求があるか否かを判別する。当該判別結果が偽(No)である場合、即ち加速要求度合いが第1所定値未満の定常運転時や緩加速時等にはステップS10に進み、上記マップM1に基づく定常運転制御を行う。一方、当該判別結果が真(Yes)である場合は、ステップS3に進む。
また、次のステップS4において、上記ステップS1で取得したエンジン回転速度がマップM1に示す第1所定回転速度未満であり、かつ上記ステップS1で取得した負荷がマップM1の第1所定負荷未満であるか否か、即ちエンジン回転速度及び負荷がリーン運転領域内であるか否かを判別する。
ステップS5では、マップM1によらず運転モードを均一燃焼モードに設定し、ステップS10に進む。つまり、例えばエンジン回転速度及び負荷がリーン燃焼領域内であっても急加速を要求している場合は、均一燃焼モードに切り替えられる。
ステップS6では、上記ステップS1で取得した運転モードがウォールガイドモードであるか否かを判別する。当該判別結果が真(Yes)である場合は、ステップS7に進む。
一方、上記ステップS6の判別結果が偽(No)である場合、即ちウォールガイドモード以外の運転モードである場合は、ステップS8に進む。
そして、ステップS9では、上記ステップS5、S7、S8において設定された運転モードで、加速要求度合いに応じた加速を行い、当該ルーチンをリターンする。
例えば、アイドル時、即ちウォールガイドモード状態から加速要求度合いが第1所定値以上第2所定値未満の加速を行う場合、たとえ加速によってエンジン回転速度や負荷が上昇しマップM1におけるスプレーガイドモード領域や分割リーンモード領域に達した場合であっても、ウォールガイドモードのまま加速が行われる。
そして、加速要求度合いが第1所定値未満となると加速を終了しマップM1に基づく定常運転制御に切り替わる。
また、ステップS7またはステップS8においてウォールガイドモードまたは分割リーンモードに設定された後、加速要求が持続され上記ルーチンを繰り返していく中で、加速要求度合いが第2所定値以上となったり、エンジン回転速度または負荷がマップM1の均一燃料モード領域内に入った場合等には、ステップS5に進み均一燃焼モードに切り替わり加速が継続される。
以上のように、加速時には定常運転制御のマップM1によらず、加速前の運転モードに基づき加速を行う運転モードを設定することで、安定燃焼領域が離れているウォールガイドモードとスプレーガイドモード及び分割リーンモードとの間の切り替えを行わずに加速を行うことができる。
さらに、エンジン回転速度や負荷が均一燃焼モードに達した場合や加速要求度合いが第2所定値以上となった場合には、均一燃焼モードで加速を行うことで、加速要求を十分に満たす加速を行うことができる。
第2実施例では、定常運転制御に用いるマップが上記第1実施例のマップM1と一部異なっている。
詳しくは、図4を参照すると、本発明の第2実施例に係る筒内噴射型内燃機関の制御装置の定常運転時における運転モード領域を示したマップM2が示されている。
つまり、低回転速度低負荷側からウォールガイドモード、スプレーガイドモード、ウォールガイドモード、均一燃焼モードの順に各領域が設定されている。
そして、加速時の制御については、第1実施例と同様に上記図3に示す制御ルーチンに従って行う。
このように定常運転制御がマップM2に基づき行われる第2実施例においても、上記図3の制御ルーチンに従った加速運転制御を行うことで、例えばスプレーガイドモードからの加速において、エンジン回転速度や負荷がマップM2のウォールガイドモード領域に達したとしても分割リーンモードでの加速を行うこととなり、スプレーガイドモードからウォールガイドモードへの切り替えを回避することができる。
以上で本発明に係る筒内噴射型内燃機関の制御装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、定常運転制御に用いるマップとしてマップM1、M2とがあるが、定常運転制御に用いるマップはこれに限られるものではない。
8 ピストン
8a キャビティ
12 燃焼室
14 燃料噴射弁
16 点火プラグ
16a 電極部
30 ECU(定常運転制御手段、加速運転制御手段)
32 回転速度センサ
34 スロットルセンサ
36 アクセルポジションセンサ(APS)
Claims (5)
- 燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
該燃料噴射弁からの燃料噴射経路内または噴射経路近傍に電極部が配置された点火プラグと、
該点火プラグの電極部または電極部近傍を通過後の燃料噴霧を再び該電極部近傍に移送可能に形成されたピストンとを有し、
燃料噴射時期及び点火時期に基づき定まる安定燃焼領域として、第1の安定燃焼領域と、該第1の安定燃焼領域と乖離した第2の安定燃焼領域とを有する筒内噴射型内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の定常運転時に、
前記燃料噴射弁により圧縮行程中に燃料噴射を行い前記ピストンにより移送された燃料噴霧に点火を行い、安定燃焼領域が前記第1の安定燃焼領域である第1の運転モード、
前記燃料噴射弁により圧縮行程中に燃料噴射を行い燃料噴霧が前記点火プラグの電極部または電極部近傍を通過中に点火を行い、安定燃焼領域が前記第2の安定燃焼領域である第2の運転モード、
及び前記燃料噴射弁により吸気行程中と圧縮行程中とに分割して燃料噴射を行い、圧縮行程中に噴射した燃料噴霧が前記点火プラグの電極部または電極部近傍を通過中に点火を行い、安定燃焼領域が前記第2の安定燃焼領域である第3の運転モードを含む複数の運転モードの領域が、内燃機関の回転速度及び負荷に応じて設定されたマップを有し、該マップに基づき運転モードを選択する定常運転制御手段と、
前記内燃機関の加速時に、前記マップによらず、加速前の運転モードが前記第1の運転モードである場合には第1の運転モードに設定し、加速前の運転モードが前記第2の運転モードまたは第3の運転モードである場合には第3の運転モードに設定して加速を行うよう制御する加速運転制御手段とを備えることを特徴とする筒内噴射型内燃機関の制御装置。 - 前記マップには、最も低回転速度低負荷側に前記第1の運転モード領域が設定されており、該第1の運転モード領域の高負荷側に前記第2の運転モード領域が設定されており、該第2の運転モード領域の高負荷側に前記第3の運転モード領域が設定されていることを特徴とする請求項1記載の筒内噴射型内燃機関の制御装置。
- 前記マップには、最も低回転速度低負荷側に前記第1の運転モード領域が設定されており、該第1の運転モード領域の高負荷側に前記第2の運転モード領域が設定されており、該第2の運転モード領域の高負荷側に前記第1の運転モード領域が設定されていることを特徴とする請求項1記載の筒内噴射型内燃機関の制御装置。
- 前記内燃機関は、燃料噴射弁により吸気行程中に燃料噴射を行い、均一混合された混合気に点火を行う第4の運転モードも選択可能であり、
前記マップには、前記各運転モードのうち最も高回転速度高負荷側に前記第4の運転モードが設定されており、
前記加速運転制御手段は、前記内燃機関の加速時に、前記回転速度または前記負荷が前記マップにおける第4の運転モード領域に達した場合は、該第4の運転モードにより加速を行うよう制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の筒内噴射型内燃機関の制御装置。 - 前記内燃機関は、燃料噴射弁により吸気行程中に燃料噴射を行い、均一混合された混合気に点火を行う第4の運転モードも選択可能であり、
前記内燃機関への加速要求度合いを検出する加速要求度合い検出手段を有し、
前記加速運転制御手段は、前記加速要求度合い検出手段により検出される加速要求度合いが所定値以上である場合は、前記第4の運転モードにより加速を行うよう制御することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載の筒内噴射型内燃機関の制御装置。
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