JP4543978B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4543978B2
JP4543978B2 JP2005078296A JP2005078296A JP4543978B2 JP 4543978 B2 JP4543978 B2 JP 4543978B2 JP 2005078296 A JP2005078296 A JP 2005078296A JP 2005078296 A JP2005078296 A JP 2005078296A JP 4543978 B2 JP4543978 B2 JP 4543978B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
cylinder
pressure
internal combustion
engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005078296A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2006258014A5 (ja
JP2006258014A (ja
Inventor
晴彦 齋藤
富久 土屋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2005078296A priority Critical patent/JP4543978B2/ja
Priority to US11/361,994 priority patent/US7328684B2/en
Priority to DE102006012419A priority patent/DE102006012419B4/de
Publication of JP2006258014A publication Critical patent/JP2006258014A/ja
Publication of JP2006258014A5 publication Critical patent/JP2006258014A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4543978B2 publication Critical patent/JP4543978B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809Common rail control systems
    • F02D41/3836Controlling the fuel pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B17/00Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders
    • F02B17/005Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders having direct injection in the combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/02Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
    • F02B23/06Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
    • F02B23/0645Details related to the fuel injector or the fuel spray
    • F02B23/0663Details related to the fuel injector or the fuel spray having multiple injectors per combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3094Controlling fuel injection the fuel injection being effected by at least two different injectors, e.g. one in the intake manifold and one in the cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
    • F02M61/184Discharge orifices having non circular sections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
    • F02M63/023Means for varying pressure in common rails
    • F02M63/0235Means for varying pressure in common rails by bleeding fuel pressure
    • F02M63/025Means for varying pressure in common rails by bleeding fuel pressure from the common rail
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/46Details, component parts or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus covered by groups F02M69/02 - F02M69/44
    • F02M69/462Arrangement of fuel conduits, e.g. with valves for maintaining pressure in the pipes after the engine being shut-down
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/46Details, component parts or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus covered by groups F02M69/02 - F02M69/44
    • F02M69/462Arrangement of fuel conduits, e.g. with valves for maintaining pressure in the pipes after the engine being shut-down
    • F02M69/465Arrangement of fuel conduits, e.g. with valves for maintaining pressure in the pipes after the engine being shut-down of fuel rails
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/12Other methods of operation
    • F02B2075/125Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • F02D2041/001Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • F02D2041/002Controlling intake air by simultaneous control of throttle and variable valve actuation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809Common rail control systems
    • F02D2041/3881Common rail control systems with multiple common rails, e.g. one rail per cylinder bank, or a high pressure rail and a low pressure rail
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/60Input parameters for engine control said parameters being related to the driver demands or status
    • F02D2200/602Pedal position
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/31Control of the fuel pressure
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

本発明は、車両の内燃機関に関し、特に、少なくとも筒内に向けて燃料を噴射する第1の燃料噴射手段(筒内噴射用インジェクタ)を有し、さらに、吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する第2の燃料噴射手段(吸気通路噴射用インジェクタ)を備えた内燃機関に関する。
機関吸気通路内に燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタと、機関燃焼室内に燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタとを具備し、機関負荷が予め定められた設定負荷よりも低いときには吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射を停止するとともに機関負荷が設定負荷よりも高いときには吸気通路噴射用インジェクタから燃料を噴射するようにした内燃機関が公知である。
また、このような内燃機関の筒内噴射用インジェクタに関連する技術として、筒内に噴射された燃料の微粒化により燃焼効率の向上、排ガス浄化を図る筒内噴射式エンジンがある。たとえば、特開2003−254199号公報(特許文献1)は、内燃機関の低負荷時など、シリンダ孔内における混合気の全体の平均空燃比が大きくて、混合気が平均して希薄な場合でも、圧縮比を高く設定できるようにして、燃費をより確実に向上させるようにする筒内燃料噴射式内燃機関を開示する。この筒内燃料噴射式内燃機関は、シリンダ孔の軸心を鉛直線に一致させた場合のシリンダの側面視で、シリンダヘッドの一側部に吸気通路を形成する一方、他側部に排気通路を形成し、シリンダヘッドの一側部の端部側からシリンダ孔内に向い斜め下方に向って燃料を噴射可能とする燃料噴射弁を設け、シリンダ孔のほぼ軸心上でシリンダ孔内に放電部が臨む点火プラグを設けた筒内燃料噴射式内燃機関において、燃料噴射弁により噴射される燃料が、シリンダの平面視で、放電部を挟む八の字形状となるようにし、吸気行程で燃料噴射弁に燃料の噴射をさせる。
この筒内燃料噴射式内燃機関によると、燃料噴射弁から噴射される燃料は放電部を挟む八の字形状であり、かつ、内燃機関の吸気行程ではピストンは上死点から下降するのであってその方向と、燃料噴射弁による燃料の噴射の方向とはいずれも下方であって同じ方向である。このため、燃料噴射弁から噴射された燃料は放電部の各外側方を進行し、また、この際、ピストンの上面と勢いよく衝突するということが防止されて、噴射された方向に向って円滑に進行する。そして、噴射された左右各燃料のそれぞれ先端部がシリンダ孔の内周面やピストンの上面に達すると、これら各面に案内されて各燃料のそれぞれ一部分同士がシリンダ孔の周方向で互いに接近させられ、その一方、各燃料のそれぞれ他部分はシリンダ孔の周方向で互いに離反させられる。すると、吸気行程とこれに続く圧縮行程とで、シリンダ孔内に噴射された燃料の多くがこのシリンダ孔の内周面近傍域に集められ、かつ、その周方向ほぼ均一となるよう集められ、つまり、このシリンダ孔内では、シリンダの平面視で、シリンダ孔の軸心をほぼ中心とするドーナツ形状の濃い混合気層と、この濃い混合気層で囲まれて放電部の近傍に位置する薄い混合気層とが成形されることとなる。
特開2003−254199号公報
上述した筒内燃料噴射式内燃機関においては、筒内噴射用インジェクタに高い圧力で燃料を噴射し、その圧力により貫徹力を維持して、所望の燃料噴霧形態を維持している。しかしながら、内燃機関の負荷状態によっては、このような燃料噴霧形態よりも、より好ましい燃料噴霧形態がある。上述した特許文献1においては、このような観点を開示していない。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、少なくとも筒内に直接燃料を噴射する内燃機関において、内燃機関の筒内における燃料噴霧形態をより好ましい状態とすることができる、内燃機関の制御装置を提供することである。
第1の発明に係る内燃機関の制御装置は、筒内に燃料を噴射するための燃料噴射手段を備えた内燃機関を制御する。この内燃機関は、シリンダ孔の軸心を鉛直線に一致させた場合のシリンダの側面視で、シリンダヘッドの一側部に形成された吸気通路と、吸気通路の他側部に形成された排気通路と、シリンダ孔を上下動するピストンと、シリンダ孔内に放電部が臨む点火プラグとを含む。燃料噴射手段により噴射された燃料は、シリンダの平面視で、放電部を挟む八の字形状の噴霧を形成する。この制御装置は、内燃機関の負荷状態を検知するための検知手段と、負荷状態に基づいて、燃焼噴射手段に供給される燃料の圧力を変化させるための燃圧制御手段と、負荷状態に基づいて、筒内に吸入される空気量を変化させるための空気量制御手段とを含む。
第1の発明によると、高負荷状態(大きな出力が要求されている状態)においては、筒内に吸入される空気量を増加させるとともに燃料噴射手段により筒内に噴射される燃料量も増加させる。このような場合には筒内の圧力は大きな負圧にならない(大気圧よりも低いがその絶対値は小さい)。燃焼噴射手段に供給される燃料の圧力を高くして、高い燃圧により燃料噴射手段から噴射された燃料の貫徹力が大きくなるようにする。このようにすると、高負荷領域においては、高い燃圧で大きな貫徹力を有し負圧が小さいので、放電部を挟む八の字形の噴霧が交錯しない。このため、燃料噴射手段から噴射された燃料が所望の状態になり筒内に拡散する。これにより、筒内における燃料の均質性を高めて、良好な均質燃焼を実現することができる。一方、低負荷領域(大きな出力が要求されていない状態)においては、筒内に吸入される空気量を減少させるとともに燃料噴射手段により筒内に噴射される燃料量も減少させる。このような場合には筒内の圧力は大きな負圧になる(大気圧よりも低くその絶対値が大きい)。燃焼噴射手段に供給される燃料の圧力を低くして、低い燃圧により燃料噴射手段から噴射された燃料の貫徹力が小さくなるようにする。このようにすると、低負荷領域においては、低い燃圧で小さな貫徹力を有し負圧が大きいので、放電部を挟む八の字形の噴霧を筒内の負圧でその厚みを広げることにより噴霧同士を点火プラグ近傍で重なり合わせて(双方の噴霧を交錯させて)点火プラグ近傍がリッチな状態でその周囲がリーンな状態になるようにすることができる。これにより、筒内における燃料の成層性を高めて、良好な成層(弱成層)燃焼を実現することができ、着火性を向上させ、燃費を向上させることができる。このように、負荷の状態に基づいて、燃焼噴射手段に供給される燃料の圧力や筒内に吸入される空気量を変化させて、筒内の燃料状態を変化させることができる。その結果、少なくとも筒内に直接燃料を噴射する内燃機関において、内燃機関の筒内における燃料噴霧形態をより好ましい状態とすることができる、内燃機関の制御装置を提供することができる。
第2の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第1の発明の構成に加えて、燃圧制御手段は、負荷が大きいと、燃料の圧力が高くなるように制御するための手段を含む。空気量制御手段は、負荷が大きいと、空気量が多くなるように制御するための手段を含む。
第2の発明によると、高負荷状態においては、筒内に吸入される空気量を増加させて、燃焼噴射手段に供給される燃料の圧力を高くして、高い燃圧により燃料噴射手段から噴射された燃料の貫徹力が大きくなるようにする。このようにすると、高負荷領域においては、高い燃圧で大きな貫徹力を有し負圧が小さいので、放電部を挟む八の字形の噴霧が交錯しない。このため、燃料噴射手段から噴射された燃料が所望の状態になり筒内に拡散するので、筒内における燃料の均質性を高めて、良好な均質燃焼を実現することができる。
第3の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第1の発明の構成に加えて、燃圧制御手段は、負荷が小さいと、燃料の圧力が低くなるように制御するための手段を含む。空気量制御手段は、負荷が小さいと、空気量が少なくなるように制御するための手段を含む。
第3の発明によると、低負荷領域においては、筒内に吸入される空気量を減少させて、燃焼噴射手段に供給される燃料の圧力を低くして、低い燃圧により燃料噴射手段から噴射された燃料の貫徹力が小さくなるようにする。このようにすると、低負荷領域においては、低い燃圧で小さな貫徹力を有し負圧が大きいので、放電部を挟む八の字形の噴霧を筒内の負圧でその厚みを広げることにより噴霧同士を点火プラグ近傍で重なり合わせて(双方の噴霧を交錯させて)点火プラグ近傍がリッチな状態でその周囲がリーンな状態になるようにすることができる。このため、筒内における燃料の成層性を高めて、良好な成層(弱成層)燃焼を実現することができ、着火性を向上させ、燃費を向上させることができる。
第4の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第1〜3のいずれかの発明の構成に加えて、空気量制御手段は、吸気通路に設けられたスロットルバルブの開度を調整することにより、空気量を変化させるための手段を含む。
第4の発明によると、スロットルバルブの開度を大きくして筒内に吸入される空気量を多くして、スロットルバルブの開度を小さくして筒内に吸入される空気量を少なくすることができる。
第5の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第1〜3のいずれかの発明の構成に加えて、空気量制御手段は、内燃機関に設けられた吸気バルブのリフト量を変化させる可変リフト量制御機構を制御してリフト量を調整することにより、空気量を変化させるための手段を含む。
第5の発明によると、内燃機関に設けられた可変リフト量制御機構により、吸気バルブのリフト量を大きくして筒内に吸入される空気量を多くして、吸気バルブのリフト量を小さくして筒内に吸入される空気量を少なくすることができる。
第6の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第1〜5のいずれかの発明の構成に加えて、シリンダの平面視で、八の字形状の2つの噴霧の広がり角は約40゜〜約50゜である。
第6の発明によると、シリンダの平面視で、八の字形状の2つの噴霧の広がり角は約40゜〜約50゜であるので、所望の高い燃圧で(かつ筒内の負圧が大きくない場合に)、互いの噴霧が交錯することなく筒内における燃料の噴霧状態を均質状態にすることができる。また、所望の低い燃圧で(かつ筒内の負圧が大きい場合に)、互いの噴霧がそれぞれ負圧で吸引されて広がって互いに交錯して交錯部分に点火プラグを配置させるので、点火プラグ近傍において燃料の濃度をリッチな状態にその周囲をリーンな状態にすることができる。
第7の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第1〜6のいずれかの発明の構成に加えて、シリンダの平面視で、八の字形状の1つの噴霧の厚さは燃料噴射手段の噴口から約30mmの位置で約5゜〜約12゜である。
第7の発明によると、シリンダの平面視で、八の字形状の1つの噴霧の厚さは燃料噴射手段の噴口から約30mmの位置で約5゜〜約12゜であるので、所望の高い燃圧で(かつ筒内の負圧が大きくない場合に)、互いの噴霧が交錯することなく筒内における燃料の噴霧状態を均質状態にすることができる。また、所望の低い燃圧で(かつ筒内の負圧が大きい場合に)、互いの噴霧がそれぞれ負圧で吸引されて広がって互いに交錯して交錯部分に点火プラグを配置させるので、点火プラグ近傍において燃料の濃度をリッチな状態にその周囲をリーンな状態にすることができる。
第8の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第1〜7のいずれかの発明の構成に加えて、シリンダの側面視で、八の字形状の1つの噴霧の厚さは燃料噴射手段の噴口から約40mmの位置で約29.5゜〜約37.5゜である。
第8の発明によると、シリンダの側面視で、八の字形状の1つの噴霧の厚さは燃料噴射手段の噴口から約40mmの位置で約29.5゜〜約37.5゜であるので、所望の高い燃圧で(かつ筒内の負圧が大きくない場合に)、互いの噴霧が交錯することなく筒内における燃料の噴霧状態を均質状態にすることができる。また、所望の低い燃圧で(かつ筒内の負圧が大きい場合に)、互いの噴霧がそれぞれ負圧で吸引されて広がって互いに交錯して交錯部分に点火プラグを配置させるので、点火プラグ近傍において燃料の濃度をリッチな状態にその周囲をリーンな状態にすることができる。
第9の発明に係る内燃機関は、第1〜8のいずれかの発明の構成に加えて、内燃機関は、吸気通路内に燃料を噴射するための燃料噴射手段をさらに含む。
第9の発明によると、筒内噴射用インジェクタに加えて、吸気通路内に燃料を吸気通路噴射用インジェクタで噴射して、均質燃焼時の混合気の均質性を向上させることができる。
第10の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第9の発明の構成に加えて、筒内に燃料を噴射するための燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、吸気通路内に燃料を噴射するための燃料噴射手段は、吸気通路噴射用インジェクタである。
第10の発明によると、筒内に燃料を噴射する燃料噴射手段である筒内噴射用インジェクタと吸気通路内に燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタとを別個に設けて噴射燃料を分担する内燃機関において、点火プラグ付近に濃い混合気を形成するとことができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
図1に、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンECU(Electronic Control Unit)で制御されるエンジンシステムの概略構成図を示す。なお、図1には、エンジンとして直列4気筒ガソリンエンジンを示すが、本発明はこのような形式のエンジンに限定されるものではなく、V型6気筒、V型8気筒、直列6気筒などの形式であってもよい。また、以下においては、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを有するエンジンについて説明するが、少なくとも筒内噴射用インジェクタを有するエンジンであれば、本発明は適用できる。
さらに、以下においては、エンジンシステムは、バルブリフト量可変機構(吸排気バルブのリフト量を連続的にまたは非連続的に変化させることができる機構)を有するものとして説明するが、本発明はこのバルブリフト量可変機構を有しないエンジンシステムであっても適用できる。
図1に示すように、エンジン10は、4つの気筒112を備え、各気筒112はそれぞれ対応するインテークマニホールド20を介して共通のサージタンク30に接続されている。サージタンク30は、吸気ダクト40を介してエアクリーナ50に接続され、吸気ダクト40内にはエアフローメータ42が配置されるとともに、電動モータ60によって駆動されるスロットルバルブ70が配置されている。このスロットルバルブ70は、アクセルペダル100とは独立してエンジンECU(Electronic Control Unit)300の出力
信号に基づいてその開度が制御される。一方、各気筒112は共通のエキゾーストマニホールド80に連結され、このエキゾーストマニホールド80は三元触媒コンバータ90に連結されている。
各気筒112に対しては、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ110と、吸気ポートまたは/および吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタ120とがそれぞれ設けられている。これらインジェクタ110、120はエンジンECU300の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。また、各気筒内噴射用インジェクタ110は共通の燃料分配管130に接続されており、この燃料分配管130は燃料分配管130に向けて流通可能な逆止弁140を介して、機関駆動式の高圧燃料ポンプ150に接続されている。なお、本実施の形態においては、2つのインジェクタが別個に設けられた内燃機関について説明するが、本発明はこのような内燃機関に限定されない。たとえば、筒内噴射機能と吸気通路噴射機能とを併せ持つような1個のインジェクタを有する内燃機関であってもよい。
図1に示すように、高圧燃料ポンプ150の吐出側は電磁スピル弁152を介して高圧燃料ポンプ150の吸入側に連結されており、この電磁スピル弁152の開度が小さいときほど、高圧燃料ポンプ150から燃料分配管130内に供給される燃料量が増大され、電磁スピル弁152が全開にされると、高圧燃料ポンプ150から燃料分配管130への燃料供給が停止されるように構成されている。なお、電磁スピル弁152はエンジンECU300の出力信号に基づいて制御される。
一方、各吸気通路噴射用インジェクタ120は、共通する低圧側の燃料分配管160に接続されており、燃料分配管160および高圧燃料ポンプ150は共通の燃料圧レギュレータ170を介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ180に接続されている。さらに、低圧燃料ポンプ180は燃料フィルタ190を介して燃料タンク200に接続されている。燃料圧レギュレータ170は低圧燃料ポンプ180から吐出された燃料の燃料圧が予め定められた設定燃料圧よりも高くなると、低圧燃料ポンプ180から吐出された燃料の一部を燃料タンク200に戻すように構成されており、したがって吸気通路噴射用インジェクタ120に供給されている燃料圧および高圧燃料ポンプ150に供給されている燃料圧が上記設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。
エンジンECU300は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス310を介して相互に接続されたROM(Read Only Memory)320、RAM(Random Access Memory)330、CPU(Central Processing Unit)340、入力ポート350および出力ポート360を備えている。
エアフローメータ42は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ42の出力電圧はA/D変換器370を介して入力ポート350に入力される。エンジン10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380が取付けられ、この水温センサ380の出力電圧は、A/D変換器390を介して入力ポート350に入力される。
燃料分配管130には燃料分配管130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400が取付けられ、この燃料圧センサ400の出力電圧は、A/D変換器410を介して入力ポート350に入力される。三元触媒コンバータ90上流のエキゾーストマニホールド80には、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ420が取付けられ、この空燃比センサ420の出力電圧は、A/D変換器430を介して入力ポート350に入力される。
本実施の形態に係るエンジンシステムにおける空燃比センサ420は、エンジン10で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電圧を発生する全域空燃比センサ(リニア空燃比センサ)である。なお、空燃比センサ420としては、エンジン10で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出するO2センサを用いてもよい。
アクセルペダル100は、アクセルペダル100の踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ440に接続され、アクセル開度センサ440の出力電圧は、A/D変換器450を介して入力ポート350に入力される。また、入力ポート350には、機関回転数を表わす出力パルスを発生する回転数センサ460が接続されている。エンジンECU300のROM320には、上述のアクセル開度センサ440および回転数センサ460により得られる機関負荷率および機関回転数に基づき、運転状態に対応させて設定されている燃料噴射量の値や機関冷却水温に基づく補正値などが予めマップ化されて記憶されている。
図2に、図1の部分拡大図を示す。図2は、図1の各気筒112における筒内噴射用インジェクタ110および吸気通路噴射用インジェクタ120の位置関係、ならびにインテークマニホールド20、吸気バルブ122、排気バルブ121、点火プラグ119およびピストン123の位置関係を説明する図である。
インテークマニホールド20の燃焼室側には吸気バルブ122が設けられており、その吸気バルブ122の上流側に吸気通路噴射用インジェクタ120が配置されている。吸気通路噴射用インジェクタ120は、吸気通路であるインテークマニホールド20の内壁にに向けて燃料を噴射する。
この吸気通路噴射用インジェクタ120の燃料噴射方向については、一例として、以下のようにすることが考えられる。
このインテークマニホールド20の内壁には、吸気バルブ122と、排気バルブ121とのオーバーラップにより燃焼室内のPM(Particulate Matter)がインテークマニホールド20に逆流し、吸気通路噴射用インジェクタ120により噴射された燃料が噴霧され微細化された燃料が接着剤として働き、インテークマニホールド20の吸気バルブ122の近い側の内壁にデポジットとして堆積することがある。吸気通路噴射用インジェクタ120の燃料噴射方向は、このデポジットに向けられた方向になるように設けられている。これにより、吸気通路噴射用インジェクタ120から噴射された燃料により、このデポジットを洗い流すことができる。
また、このインテークマニホールド20には、スワールコントロールバルブなどであって、燃焼室内に渦流を形成するものが設けられない。このスワールコントロールバルブなどが設けられると、流量係数を低下せしめることになり、WOT時に必要十分な空気を燃焼室に流入させることができない。ところが、本実施の形態における内燃機関においては、流量係数を高くするようにして、高流量ポートを実現した。なお、高流量を実現できるのであれば、タンジェンシャル型(tangential type)の吸気ポートであってもよい。こ
のタンジェンシャル型ポートは、吸気バルブ122の周辺で渦巻状となって左右に振れた形状とはならず、真っ直ぐに伸びて上下に大きく円弧を画いた先端部を有する。したがって吸気ポート内での流れに対する抵抗が小さく、吸気ポートの流量係数はスワールポートに比しはるかに大きくなり、エンジン10の体積効率が高くなり、多量の空気が燃焼室内に吸入することができるものである。このときの吸気ポートの流量係数Cfは0.5〜0.7以上が好ましい。
図2に示すように、ピストン123の頂部には、筒内噴射用インジェクタ110に対向する位置に緩やかな曲線から形成されるくぼみであるキャビティ123Cが設けられている。このキャビティ123Cに向けて筒内噴射用インジェクタ110から燃料が噴射される。このとき、筒内噴射用インジェクタ110に対向するピストン123の頂部は角部を有しないので、筒内噴射用インジェクタ110から噴射された燃料により形成された噴霧が角部により分裂されることがない。このような分裂があると燃焼に悪影響を与えるローカルリッチ(ここでいうローカルリッチとは、点火プラグ119近傍以外でリッチな混合気が形成されることを意味する)の状態になる場合があり得るが、そのような状態になることを回避できる。なお、筒内噴射用インジェクタ110の燃料噴霧の形状の詳細については後述する。また、筒内噴射用インジェクタ110から噴射された燃料により形成された燃料噴霧がキャビティ123Cにより変化する形態についての詳細は後述する。また、図2に示すように配置された筒内噴射用インジェクタ110と吸気通路噴射用インジェクタ120との燃料分担比率の詳細については、後述する。
図3(A)および図3(B)を参照して、吸気バルブ122および排気バルブ121について説明する。図3(A)および図3(B)に示すように、このエンジン10は、吸気バルブ122を2つ(第1の吸気バルブ122Aと第2の吸気バルブ122B)、排気バルブ121を2つ(第1の排気バルブ121Aと第2の排気バルブ121B)を有する。なお、本発明は、排気バルブの数が2個に限定されるものではない。たとえば、排気バルブは1個でもよい。
この4つのバルブの中央付近に点火プラグ119が設けられている。この吸気バルブ122Aと吸気バルブ122Bとの間に筒内噴射用インジェクタ110が設けられる。
図4に、エンジン10を上方から見た断面図を示す。インテークマニホールド20は吸気バルブ122の数に対応するように、シリンダへッドとの連結点手前で2つに分岐される。インテークマニホールド20を通った吸気は、吸気バルブ122Aおよび吸気バルブ122Bを介してシリンダ内に導入される。
燃焼室で燃焼された排気は、排気バルブ121Aおよび排気バルブ121Bを介してエキゾーストマニホールド80に送られる。このときにも、エキゾーストマニホールド80はシリンダヘッドとの連結点直後で1つに集合される。さらに、4気筒分のエキゾーストマニホールド80が1つに集合される。
図4に示すように、筒内噴射用インジェクタ110は、吸気バルブ122Aと吸気バルブ122Bとの間に設けられる。
図5を参照して、上述したエンジン10の燃料供給機構について説明する。図5に示すように、この燃料供給機構は、燃料タンク200に設けられ、低圧(プレッシャーレギュレータ圧力である400kPa程度)の吐出圧で燃料を供給するフィードポンプ1100と(図1の低圧燃料ポンプ180と同じ)、カム1210により駆動される高圧燃料圧送装置150(高圧燃料ポンプ1200)と、筒内噴射用インジェクタ110に高圧燃料を供給するために設けられた高圧デリバリパイプ1110(図1の燃料分配管130と同じ)と、高圧デリバリパイプ1110に設けられた各気筒1個ずつの筒内噴射用インジェクタ110と、吸気通路噴射用インジェクタ120に燃料を供給するために設けられた低圧デリバリパイプ1120と、低圧デリバリパイプ1120に設けられた各気筒のインテークマニホールドに1個ずつの吸気通路噴射用インジェクタ120とを含む。
燃料タンク200のフィードポンプ1100の吐出口は、低圧供給パイプ1400に接続され、低圧供給パイプ1400は、低圧デリバリ連通パイプ1410とポンプ供給パイプ1420とに分岐する。低圧デリバリ連通パイプ1410は、吸気通路噴射用インジェクタ120が設けられた低圧デリバリパイプ1120に接続されている。
ポンプ供給パイプ1420は、高圧燃料ポンプ1200の入り口に接続される。高圧燃料ポンプ1200の入り口の手前には、パルセーションダンパー1220が設けられ、燃料脈動の低減を図っている。
高圧燃料ポンプ1200の吐出口は、高圧デリバリ連通パイプ1500に接続され、高圧デリバリ連通パイプ1500は、高圧デリバリパイプ1110に接続される。高圧デリバリパイプ1110に設けられたリリーフバルブ1140は、高圧デリバリリターンパイプ1610を介して高圧燃料ポンプリターンパイプ1600に接続される。高圧燃料ポンプ1200のリターン口は、高圧燃料ポンプリターンパイプ1600に接続される。高圧燃料ポンプリターンパイプ1600は、リターンパイプ1630に接続され、燃料タンク200に接続される。
図6に、図5の高圧燃料圧送装置150付近の拡大図を示す。高圧燃料圧送装置150は、高圧燃料ポンプ1200と、カム1210で駆動され上下に摺動するポンププランジャー1206と、電磁スピル弁1202とリーク機能付きチェックバルブ1204とを主な構成部品としている。
カム1210によりポンププランジャー1206が下方向に移動しているときであって電磁スピル弁1202が開いているときに燃料が導入され(吸い込まれ)、カム1210によりポンププランジャー1206が上方向に移動しているときに電磁スピル弁1202を閉じるタイミングを変更して、高圧燃料ポンプ1200から吐出される燃料量を制御する。ポンププランジャー1206が上方向に移動している加圧行程中における電磁スピル弁1202を閉じる時期が早いほど多くの燃料が吐出され、遅いほど少ない燃料が吐出される。この最も多く吐出される場合の電磁スピル弁1202の駆動デューティを100%とし、この最も少なく吐出される場合の電磁スピル弁1202の駆動デューティを0%としている。電磁スピル弁1202の駆動デューティが0%の場合には、電磁スピル弁1202は閉じることなく開いたままの状態になり、カム1210が回転している限り(エンジン10が回転している限り)ポンププランジャー1206は上下方向に摺動するが、電磁スピル弁1202が閉じないので、燃料は加圧されない。
加圧された燃料は、リーク機能付きチェックバルブ1204(設定圧60kPa程度)を押し開けて高圧デリバリ連通パイプ1500を介して高圧デリバリパイプ1110へ圧送される。このとき、高圧デリバリパイプ1110に設けられた燃料圧センサ400により燃圧がフィードバック制御される。
図7を参照して、筒内噴射用インジェクタ110について説明する。図7は、筒内噴射用インジェクタ110の縦方向の断面図である。
図7に示すように、筒内噴射用インジェクタ110は、その本体740の下端にノズルボディ760がスペーサを介してノズルホルダによって固定される。ノズルボディ760は、その下端に噴口500Aおよび噴口500Bを形成しており、ノズルボディ760内にニードル520が上下可動に配置される。ニードル520の上端は本体740内を摺動自在なコア540に当接しており、スプリング560はコア540を介してニードル520を下向きに付勢しており、ニードル520はノズルボディ760の内周シート面522に着座され、その結果、常態では噴口500Aおよび噴口500Bを閉鎖している。
本体740の上端にはスリーブ570が挿入固定され、スリーブ570内には燃料通路580が形成され、燃料通路580の下端側は、本体740内の通路を介してノズルボディ760の内部まで連通され、ニードル520のリフト時に燃料は噴口500Aおよび噴口500Bから噴射される。燃料通路580の上端側は、フィルタ600を介して燃料導入口620に接続され、この燃料導入口620は、図1の燃料分配管130に接続される。
電磁ソレノイド640は、本体740内においてスリーブ570の下端部を包囲するように配置される。ソレノイド640の通電時においては、コア540はスプリング560に抗して上昇され、燃料圧はニードル520を押し上げ、噴口500Aおよび噴口5000Bが開放されるので燃料噴射が実行される。ソレノイド640は絶縁ハウジング650内のワイヤ660に取り出され、開弁のための電気信号を、エンジンECU300から受信することができる。この開弁のための電気信号をエンジンECU300が出力しないと、筒内噴射用インジェクタ110からの燃料噴射が行なわれない。
エンジンECU300から受信した開弁のための電気信号により、筒内噴射用インジェクタ110の燃料噴射時期および燃料噴射期間が制御される。この燃料噴射期間を制御することにより、筒内噴射用インジェクタ110からの燃料噴射量を調節できる。すなわち、この電気信号により、(最小燃料噴射量以上の領域において)、少量の燃料を噴射するように制御することもできる。なお、このような制御のために、エンジンECU300と筒内噴射用インジェクタ110との間に、EDU(Electronic Driver Unit)が設けられることもある。なお、このような構造を有する筒内噴射用インジェクタ110に供給される燃料の圧力は非常に高圧(13MPa程度)である。
図8に、噴口500Aおよび噴口500Bを、筒内噴射用インジェクタ110の内部から見た状態を示す。図8に示すように、縦長のスリット形状の噴口が平行に形成されている(縦Wスリット)。このような噴口500Aおよび噴口500Bにより噴射された燃料は、図9に示すように、上面から見て八の字型に広がる。この八の字型に開いた部分に点火プラグ119が設けられている。また、噴口500Aおよび噴口500Bにより噴射された燃料は、図9に示すように、側面から見て上下の両方向に広がった扇型の形状に広がる。
上面から見た場合においては、八の字型に開いた間に点火プラグ119が設けられるので、噴霧が点火プラグ119に当たって霧化が促進されないことを回避できる。また、側面から見た場合においては、上下の両方向に広がった扇型の形状となっているが、ピストン123の頂部に緩やかな曲線から形成されたくぼみを有する。平面状のピストン頂部であると筒内噴射用インジェクタ110から噴射された燃料が平面状に付着して霧化を阻害するが、このくぼみによりこのような霧化が阻害されることもない。
なお、噴霧形状については、
1)上面視(平面視)で、点火プラグ119を挟む扇形状であって、かつ、側面視で扇形状であってもよいし、
2)上面視で、点火プラグ119を挟む扇形状であって、かつ、側面視で上部のみの扇の形状であってもよいし、
3)上面視で、点火プラグ119を挟む扇形状であって、かつ、側面視で下部のみの扇の形状であってもよいし、
4)側面視で、点火プラグ119を挟む扇形状であってもよい。
図9の上面視で示されるように、2つの噴霧は点火プラグ119を挟むように噴射される。ところで、エンジン10に要求される出力(負荷)に対応して、吸入空気量や燃料噴射量が制御される。
スロットルバルブ70の開度により調整される吸入空気量や吸気バルブ122のリフト量により調整される吸入空気量が変化すると、筒内の圧力が変化する。すなわち、吸入空気量が多いときには筒内の負圧が小さく(つまり、負圧であっても大気圧を基準として大気圧により近く、圧力の符号はマイナスであるが圧力の絶対値は小さい)、吸入空気量が少ないときには筒内の負圧が大きい(つまり、負圧であっても大気圧を基準として大気圧からより低く、圧力の符号はマイナスであって圧力の絶対値は大きい)。たとえば、筒内の圧力は、WOT時には−3kPa程度、アイドル時には−70kPa程度の差が発生する。
さらに、吸入空気量が低いときには通常筒内噴射用インジェクタ110からの燃料噴射量も少なく、吸入空気量が多いときには通常筒内噴射用インジェクタ110からの燃料噴射量も多い。
以上のことから、高出力領域(高負荷領域)においては、吸入空気量も多く筒内の圧力はさほど大きな負圧にならないで、燃料噴射量も多い。このような領域においては、2つの噴霧を互いに重なり合うことなく貫徹力が強い状態で噴射して、筒内における燃料の均質性を高めて、均質燃焼を実現する。一方、低出力領域(低負荷領域)においては、吸入空気量も少なく筒内の圧力は大きな負圧になり、燃料噴射量も少ない。このような領域においては、2つの噴霧を互いに重なり合うように貫徹力が弱い状態で噴射して、負圧により噴霧が吸引されて貫徹力に抗して細いスリット状の噴霧が広がらせる。広がった2つの噴霧は、その中央付近で重なり合うことになるが、その重なりの部分に点火プラグ119が配置されているので、点火プラグ119近傍において噴霧が重なり合い、点火プラグ119近傍に濃い混合気を形成することができる。これにより、筒内における燃料の濃度分布を点火プラグ119近傍において濃く、その周囲において薄くする成層燃焼または弱成層燃焼(以下、弱成層燃焼と記載する)を実現する。
この出力(負荷)の差により、均質燃焼と弱成層燃焼とを実現するために、筒内噴射用インジェクタ110と吸気通路噴射用インジェクタ120との燃料分担の比率(DI比率r)を変更することも考えられる。本発明においては吸気通路噴射用インジェクタ120を有せず筒内噴射用インジェクタ110のみを有するエンジン10においても適用できるように、筒内噴射用インジェクタ110に供給される燃料の圧力を変化させて貫徹力を変化させる制御を行なうことにより、このような燃焼形態の差異を実現する。以下、このような本発明の特徴的な制御について説明する。
図10を参照して、本実施の形態に係るエンジン10を制御するエンジンECU300で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
ステップ(以下、ステップをSと略す)100にて、エンジンECU300は、アクセル開度を検知する。このとき、エンジンECU300は、アクセルペダル100に設けられたアクセル開度センサ440から入力された信号に基づいて、アクセル開度を検知する。
S110にて、エンジンECU300は、エンジン10に求められる負荷率KLを算出する。このとき、エンジンECU300は、運転者の加速要求等による負荷率の上昇分は、検知したアクセル開度の変化により算出できる。また、車両の運動制御システムから要求されるエンジン10の出力要求に対応して負荷率KLが算出されることもある。
S120にて、エンジンECU300は、算出された負荷率KLが予め定められた高負荷領域であるか否かを判断する。算出された負荷率KLが予め定められた高負荷領域であると(S120にてYES)、処理はS130へ移される。もしそうでないと(S120にてNO)、処理はS140へ移される。
S130にて、エンジンECU300は、燃圧を上昇(既に高負荷領域に入っており燃圧が十分に上昇している状態の場合には燃圧を維持)する処理を行なう。このとき、エンジンECU300は、電磁スピル弁1202に、電磁スピル弁1202の駆動デューティを制御する信号(駆動デューティが100%に近い方へ上昇させる)を出力する。このときの燃圧は12〜13MPa程度である。また、エンジンECU300は、この燃圧制御に加えて、スロットルバルブ70の開度を増加させる処理および/または吸気バルブ122のリフト量を増加させる処理を行なう。このとき、エンジンECU300は、バルブリフト量可変機構にバルブリフト量を増大させるように制御信号を出力して、吸気バルブ122が上下動する距離が大きくなるように制御される。このスロットルバルブ70または吸気バルブ122の制御により、吸入空気量が増加する。その結果、筒内の負圧が−3kPa程度まで上昇する(大気圧に近い方へ筒内の負圧が上昇する)。
S140にて、エンジンECU300は、燃圧を低下(既に低負荷領域に入っており燃圧が十分に低下している状態の場合には燃圧を維持)する処理を行なう。このとき、エンジンECU300は、電磁スピル弁1202に、電磁スピル弁1202の駆動デューティを制御する信号(駆動デューティが0%に近い方へ低下させる)を出力する。このときの燃圧は4MPa程度である。ただし、この燃圧値(4MPa)に限定されるものではない。また、エンジンECU300は、この燃圧制御に加えて、スロットルバルブ70の開度を低下させる処理および/または吸気バルブ122のリフト量を低下させる処理を行なう。このとき、エンジンECU300は、バルブリフト量可変機構にバルブリフト量を減少させるように制御信号を出力して、吸気バルブ122が上下動する距離が小さくなるように制御される。このスロットルバルブ70または吸気バルブ122の制御により、吸入空気量が減少する。その結果、筒内の負圧が−70kPa程度まで低下する(大気圧よりも低い方へ筒内の負圧が低下する)。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るエンジン10の動作について説明する。
[低負荷から高負荷への変化]
エンジン10のアイドル運転中においては、検知されたアクセル開度が小さく、小さな負荷率KLが算出される(S100,S110)。この状態においてはエンジン10は低負荷領域で運転されている。
この状態で、運転者がアクセルを踏む(または踏込むと)、検知されたアクセル開度が大きくなり、大きな負荷率KLが算出される(S100,S110)。エンジン10は高負荷領域で運転されると判断され(S120にてYES)、筒内噴射用インジェクタ110へ供給される燃料の圧力(燃圧)が、たとえば4MPa程度から12〜13MPaまで上昇されるように電磁スピル弁1202への制御デューティ信号が上昇される。また、スロットル70の開度が増加するように、または/および、吸気バルブ122のリフト量が増加するように調整されて吸入空気量が上昇する。このとき、筒内噴射用インジェクタ110からの燃料噴射量も上昇して、エンジン10の出力が上昇する。
このときの筒内の状態を図11に示す。図11は、シリンダの上面視であって、大きな燃圧による強い貫徹力と弱い負圧とにより、筒内噴射用インジェクタ110から噴射された燃料により形成された噴霧はスリット状の形態を維持している。このとき、図11に示すように、八の字形の2つの噴霧の広がりの角度は約40゜〜約50゜が好ましい。さらに、噴霧の広がり(八の字形の2つの噴霧のうちのいずれか一方の広がりであってシリンダの上面視における広がり)は、筒内噴射用インジェクタ110の先端から30mmの位置で約5゜〜約12゜であることが好ましい。また、図示しないが、噴霧の広がり(八の字形の2つの噴霧のうちのいずれか一方の広がりであってシリンダの側面視における広がり)は、筒内噴射用インジェクタ110の先端から約40mmの位置で約29.5゜〜約37.5゜であることが好ましい。このような角度を有するスリットである場合に、最も筒内の燃料の均質性を高めることができ、良好な均質燃焼を実現できる。
[高負荷から低負荷への変化]
エンジン10の高負荷運転中においては(たとえば、追い越し加速中)、検知されたアクセル開度が大きく、大きな負荷率KLが算出される(S100,S110)。この状態においてはエンジン10は高負荷領域で運転されている。
この状態で、運転者がアクセルを踏むことを止めると、検知されたアクセル開度が小さくなり、小さな負荷率KLが算出される(S100,S110)。エンジン10は低負荷領域で運転されると判断され(S120にてNO)、筒内噴射用インジェクタ110へ供給される燃料の圧力(燃圧)が、たとえば12〜13MPaから4MPa程度まで低下されるように電磁スピル弁1202への制御デューティ信号が低下される。また、スロットル70の開度が低下するように、または/および、吸気バルブ122のリフト量が低下するように調整されて吸入空気量が減少する。このとき、筒内噴射用インジェクタ110からの燃料噴射量も低下して、エンジン10の出力が低下する。
このときの筒内の状態を図12に示す。図12も図11と同様、シリンダの上面視であって、小さな燃圧による弱い貫徹力と強い負圧とにより、筒内噴射用インジェクタ110から噴射された燃料により形成された噴霧はスリット状の形態を維持していない。弱い貫徹力と大きな負圧により、負圧に起因して細いスリットの形態を維持できないで大きく拡散している。すなわち、筒内噴射用インジェクタ110の噴口である各スリットからの噴霧同士を筒内の大きな負圧により噴霧厚みを広げることにより噴霧同士を点火プラグ119近傍で重なり合わせて(双方の噴霧を交錯させて)いる。図12に示すように、一点鎖線で示される1つの噴口からの噴霧と点線で示されるもう1つの噴口からの噴霧とが点火プラグ119近傍で重なり合う。このような場合に、点火プラグ119近傍の燃料の濃度を高く(リッチ)、その周囲の燃料の濃度を低く(リーン)とすることができ着火性を向上させて、良好な弱成層燃焼を実現でき、燃費を向上させることができる。
なお、低負荷領域においては、上述したように弱い貫徹力と強い負圧とにより燃料が拡散されるが、図13に示すように、シリンダの側面視において、筒内に導入された気流(図13に示す矢印)およびシリンダ頂面に設けられたキャビティ123Cとにより、燃料は点火プラグ119近傍へ集められる。このように、低負荷領域においては、シリンダの上面視においては、点火プラグ119近傍において2つの噴霧が重なり合い、シリンダの側面視においては、気流とキャビティ123Cとにより点火プラグ119近傍に噴霧が導かれて、点火プラグ119近傍の空燃比をリッチな状態にして、その周囲をリーンな状態にすることができる。
以上のようにして、本実施の形態に係るエンジンシステムによると、シリンダの上面視で八の字形で、シリンダの側面視で扇形の噴霧を形成するスリットを有する筒内噴射用インジェクタにおいて均質燃焼と弱成層燃焼とを実現できる。すなわち、高出力領域(高負荷領域)においては、噴霧の拡散性を向上させるために各スリットからの噴霧が交錯しないように高い燃圧で燃料を筒内噴射用インジェクタから噴射して、筒内における燃料の均質性を高めて、良好な均質燃焼を実現することができる。一方、低出力領域(低負荷領域)においては、各スリットからの噴霧同士を筒内の負圧で噴霧厚みを広げることにより噴霧同士を点火プラグ近傍で重なり合わせて(双方の噴霧を交錯させて)点火プラグ近傍がリッチな状態でその周囲がリーンな状態になるように、低い燃圧で燃料を筒内噴射用インジェクタから噴射する。このようにして、筒内における燃料の成層性を高めて、良好な弱成層燃焼を実現することができ燃費を向上させることができる。
<この制御装置が適用されるに適したエンジン(その1)>
以下、本実施の形態に係る制御装置が適用されるに適したエンジン(その1)について説明する。
図14および図15を参照して、エンジン10の運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ110と吸気通路噴射用インジェクタ120との噴き分け比率(以下、DI比率(r)とも記載する。)を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンECU300のROM320に記憶される。図14は、エンジン10の温間用マップであって、図15は、エンジン10の冷間用マップである。
図14および図15に示すように、これらのマップは、エンジン10の回転数を横軸にして、負荷率を縦軸にして、筒内噴射用インジェクタ110の分担比率がDI比率rとして百分率で示されている。
図14および図15に示すように、エンジン10の回転数と負荷率とに定まる運転領域ごとに、DI比率rが設定されている。「DI比率r=100%」とは、筒内噴射用インジェクタ110からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味し、「DI比率r=0%」とは、吸気通路噴射用インジェクタ120からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味する。「DI比率r≠0%」、「DI比率r≠100%」および「0%<DI比率r<100%」とは、筒内噴射用インジェクタ110と吸気通路噴射用インジェクタ120とで燃料噴射が分担して行なわれる領域であることを意味する。なお、概略的には、筒内噴射用インジェクタ110は、出力性能の上昇に寄与し、吸気通路噴射用インジェクタ120は、混合気の均一性に寄与する。このような特性の異なる2種類のインジェクタを、エンジン10の回転数と負荷率とで使い分けることにより、エンジン10が通常運転状態(たとえば、アイドル時の触媒暖気時が、通常運転状態以外の非通常運転状態の一例であるといえる)である場合には、均質燃焼のみが行なわれるようにしている。
さらに、これらの図14および図15に示すように、温間時のマップと冷間時のマップとに分けて、筒内噴射用インジェクタ110と吸気通路噴射用インジェクタ120のDI分担率rを規定した。エンジン10の温度が異なると、筒内噴射用インジェクタ110および吸気通路噴射用インジェクタ120の制御領域が異なるように設定されたマップを用いて、エンジン10の温度を検知して、エンジン10の温度が予め定められた温度しきい値以上であると図14の温間時のマップを選択して、そうではないと図15に示す冷間時のマップを選択する。それぞれ選択されたマップに基づいて、エンジン10の回転数と負荷率とに基づいて、筒内噴射用インジェクタ110および/または吸気通路噴射用インジェクタ120を制御する。
図14および図15に設定されるエンジン10の回転数と負荷率について説明する。図14のNE(1)は2500〜2700rpmに設定され、KL(1)は30〜50%、KL(2)は60〜90%に設定されている。また、図15のNE(3)は2900〜3100rpmに設定されている。すなわち、NE(1)<NE(3)である。その他、図14のNE(2)や、図15のKL(3)、KL(4)も適宜設定されている。
図14および図15を比較すると、図14に示す温間用マップのNE(1)よりも図15に示す冷間用マップのNE(3)の方が高い。これは、エンジン10の温度が低いほど、吸気通路噴射用インジェクタ120の制御領域が高いエンジン回転数の領域まで拡大されるということを示す。すなわち、エンジン10が冷えている状態であるので、(たとえ、筒内噴射用インジェクタ110から燃料を噴射しなくても)筒内噴射用インジェクタ110の噴口にデポジットが堆積しにくい。このため、吸気通路噴射用インジェクタ120を使って燃料を噴射する領域を拡大するように設定され、均質性を向上させることができる。
図14および図15を比較すると、エンジン10の回転数が、温間用マップにおいてはNE(1)以上の領域において、冷間用マップにおいてはNE(3)以上の領域において、「DI比率r=100%」である。また、負荷率が、温間用マップにおいてはKL(2)以上の領域において、冷間用マップにおいてはKL(4)以上の領域において、「DI比率r=100%」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ110のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ110のみが使用されるということを示す。すなわち、高回転領域や高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ110のみで燃料を噴射しても、エンジン10の回転数や負荷が高く吸気量が多いので筒内噴射用インジェクタ110のみでも混合気を均質化しやすいためである。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ110から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い(燃焼室から熱を奪い)気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。
図14に示す温間マップでは、負荷率KL(1)以下では、筒内噴射用インジェクタ110のみが用いられる。これは、エンジン10の温度が高いときであって、予め定められた低負荷領域では筒内噴射用インジェクタ110のみが使用されるということを示す。これは、温間時においてはエンジン10が暖まった状態であるので、筒内噴射用インジェクタ110の噴口にデポジットが堆積しやすい。しかしながら、筒内噴射用インジェクタ110を使って燃料を噴射することにより噴口温度を低下させることができるので、デポジットの堆積を回避することも考えられ、また、筒内噴射用インジェクタの最小燃料噴射量を確保して、筒内噴射用インジェクタ110を閉塞させないことも考えられ、このために、筒内噴射用インジェクタ110を用いた領域としている。
図14および図15を比較すると、図15の冷間用マップにのみ「DI比率r=0%」の領域が存在する。これは、エンジン10の温度が低いときであって、予め定められた低負荷領域(KL(3)以下)では吸気通路噴射用インジェクタ120のみが使用されるということを示す。これはエンジン10が冷えていてエンジン10の負荷が低く吸気量も低いため燃料が霧化しにくい。このような領域においては筒内噴射用インジェクタ110による燃料噴射では良好な燃焼が困難であるため、また、特に低負荷および低回転数の領域では筒内噴射用インジェクタ110を用いた高出力を必要としないため、筒内噴射用インジェクタ110を用いないで、吸気通路噴射用インジェクタ120のみを用いる。
また、通常運転時以外の場合、エンジン10がアイドル時の触媒暖気時の場合(非通常運転状態であるとき)、成層燃焼を行なうように筒内噴射用インジェクタ110が制御される。このような触媒暖気運転中にのみ成層燃焼させることで、触媒暖気を促進させ、排気エミッションの向上を図る。
<この制御装置が適用されるに適したエンジン(その2)>
以下、本実施の形態に係る制御装置が適用されるに適したエンジン(その2)について説明する。なお、以下のエンジン(その2)の説明において、エンジン(その1)と同じ説明については、ここでは繰り返さない。
図16および図17を参照して、エンジン10の運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ110と吸気通路噴射用インジェクタ120との噴き分け比率を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンECU300のROM320に記憶される。図16は、エンジン10の温間用マップであって、図17は、エンジン10の冷間用マップである。
図16および図17を比較すると、以下の点で図14および図15と異なる。エンジン10の回転数が、温間用マップにおいてはNE(1)以上の領域において、冷間用マップにおいてはNE(3)以上の領域において、「DI比率r=100%」である。また、負荷率が、温間用マップにおいては低回転数領域を除くKL(2)以上の領域において、冷間用マップにおいては低回転数領域を除くKL(4)以上の領域において、「DI比率r=100%」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ110のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ110のみが使用される領域が多いことを示す。しかしながら、低回転数領域の高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ110から噴射された燃料により形成される混合気のミキシングが良好ではなく、燃焼室内の混合気が不均質で燃焼が不安定になる傾向を有する。このため、このような問題が発生しない高回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタの噴射比率を増大させるようにしている。また、このような問題が発生する高負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ110の噴射比率を減少させるようにしている。これらのDI比率rの変化を図16および図17に十字の矢印で示す。このようにすると、燃焼が不安定であることに起因するエンジンの出力トルクの変動を抑制することができる。なお、これらのことは、予め定められた低回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ110の噴射比率を減少させることや、予め定められた低負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ110の噴射比率を増大させることと、略等価であることを確認的に記載する。また、このような領域(図16および図17で十字の矢印が記載された領域)以外の領域であって筒内噴射用インジェクタ110のみで燃料を噴射している領域(高回転側、低負荷側)においては、筒内噴射用インジェクタ110のみでも混合気を均質化しやすい。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ110から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い(燃焼室から熱を奪い)気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。
なお、図14〜図17を用いて説明したこのエンジン10においては、均質燃焼は筒内噴射用インジェクタ110の燃料噴射タイミングを吸気行程とすることにより、成層燃焼は筒内噴射用インジェクタ110の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることにより実現できる。すなわち、筒内噴射用インジェクタ110の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることで、点火プラグ周りにリッチ混合気が偏在させることにより燃焼室全体としてはリーンな混合気に着火する成層燃焼を実現することができる。また、筒内噴射用インジェクタ110の燃料噴射タイミングを吸気行程としても点火プラグ周りにリッチ混合気を偏在させることができれば、吸気行程噴射であっても成層燃焼を実現できる。
また、ここでいう成層燃焼には、成層燃焼と以下に示す弱成層燃焼の双方を含むものである。弱成層燃焼とは、吸気通路噴射用インジェクタ120を吸気行程で燃料噴射して燃焼室全体にリーンで均質な混合気を生成して、さらに筒内噴射用インジェクタ110を圧縮行程で燃料噴射して点火プラグ周りにリッチな混合気を生成して、燃焼状態の向上を図るものである。このような弱成層燃焼は触媒暖気時に好ましい。これは、以下の理由による。すなわち、触媒暖気時には高温の燃焼ガスを触媒に到達させるために点火時期を大幅に遅角させ、かつ良好な燃焼状態(アイドル状態)を維持する必要がある。また、ある程度の燃料量を供給する必要がある。これを成層燃焼で行なおうとしても燃料量が少ないという問題があり、これを均質燃焼で行なおうとしても良好な燃焼を維持するために遅角量が成層燃焼に比べて小さいという問題がある。このような観点から、上述した弱成層燃焼を触媒暖気時に用いることが好ましいが、成層燃焼および弱成層燃焼のいずれであっても構わない。
また、図14〜図17を用いて説明したエンジンにおいては、筒内噴射用インジェクタ110による燃料噴射のタイミングは、以下のような理由により、圧縮行程で行なうことが好ましい。ただし、上述したエンジン10は、基本的な大部分の領域には(触媒暖気時にのみに行なわれる、吸気通路噴射用インジェクタ120を吸気行程噴射させ、筒内噴射用インジェクタ110を圧縮行程噴射させる弱成層燃焼領域以外を基本的な領域という)、筒内噴射用インジェクタ110による燃料噴射のタイミングは、吸気行程である。しかしながら、以下に示す理由があるので、燃焼安定化を目的として一時的に筒内噴射用インジェクタ110の燃料噴射タイミングを圧縮行程噴射とするようにしてもよい。
筒内噴射用インジェクタ110からの燃料噴射時期を圧縮行程中とすることで、筒内温度がより高い時期において、燃料噴射により混合気が冷却される。冷却効果が高まるので、対ノック性を改善することができる。さらに、筒内噴射用インジェクタ110からの燃料噴射時期を圧縮行程中とすると、燃料噴射から点火時期までの時間が短いことから噴霧による気流の強化を実現でき、燃焼速度を上昇させることができる。これらの対ノック性の向上と燃焼速度の上昇とから、燃焼変動を回避して、燃焼安定性を向上させることができる。
さらに、エンジン10の温度によらず(すなわち、温間時および冷間時のいずれの場合であっても)、オフアイドル時(アイドルスイッチがオフの場合、アクセルペダルが踏まれている場合)には、図14または図16に示す温間マップを用いるようにしてもよい(冷間温間を問わず、低負荷領域において筒内噴射用インジェクタ110を用いる)。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の実施の形態に係る制御装置で制御されるエンジンシステムの概略構成図である。 図1の部分拡大図である。 吸気バルブおよび排気バルブの配置を示す図(その1)である。 吸気バルブおよび排気バルブの配置を示す図(その2)である。 図1のエンジンシステムにおける燃料供給機構の全体概要図である。 図5の部分拡大図である。 筒内噴射用インジェクタの断面図である。 筒内噴射用インジェクタの噴口の断面図である。 筒内噴射用インジェクタの噴霧形状を示す図である。 図1のエンジンECUで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 筒内噴射用インジェクタの他の噴霧形状を示す図(その1)である。 筒内噴射用インジェクタの他の噴霧形状を示す図(その2)である。 筒内噴射用インジェクタの他の噴霧形状を示す図(その3)である。 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの温間時のDI比率マップを表わす図(その1)である。 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの冷間時のDI比率マップを表わす図(その1)である。 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの温間時のDI比率マップを表わす図(その2)である。 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの冷間時のDI比率マップを表わす図(その2)である。
符号の説明
10 エンジン、20 インテークマニホールド、30 サージタンク、40 吸気ダクト、42 エアフローメータ、50 エアクリーナ、60 電動モータ、70 スロットルバルブ、80 エキゾーストマニホールド、90 三元触媒コンバータ、100 アクセルペダル、110 筒内噴射用インジェクタ、112 気筒、119 点火プラグ、120 吸気通路噴射用インジェクタ、121A,121B 排気バルブ、122A,122B 吸気バルブ、123 ピストン、130 燃料分配管、140 逆止弁、150 高圧燃料ポンプ、152 電磁スピル弁、160 燃料分配管(低圧側)、170 燃料圧レギュレータ、180 低圧燃料ポンプ、190 燃料フィルタ、200 燃料タンク、300 エンジンECU、310 双方向性バス、320 ROM、330 RAM、340 CPU、350 入力ポート、360 出力ポート、370,390,410,430,450 A/D変換器、380 水温センサ、400 燃料圧センサ、420 空燃比センサ、440 アクセル開度センサ、460 回転数センサ、500A,500B 噴口、1100 フィードポンプ、1110 高圧デリバリパイプ、1120 低圧デリバリパイプ、1140 リリーフバルブ、1200 高圧燃料ポンプ、1202 電磁スピル弁、1204 リーク機能付きチェックバルブ、1206 ポンププランジャー、1210 カム、1220 パルセーションダンパー、1400 低圧供給パイプ、1410 低圧デリバリ連通パイプ、1420 ポンプ供給パイプ、1500 高圧デリバリ連通パイプ、1600 高圧燃料ポンプリターンパイプ、1610 高圧デリバリリターンパイプ、1630 リターンパイプ。

Claims (9)

  1. 筒内に燃料を噴射するための燃料噴射手段を備えた内燃機関の制御装置であって、
    前記内燃機関は、シリンダ孔の軸心を鉛直線に一致させた場合のシリンダの側面視で、シリンダヘッドの一側部に形成された吸気通路と、前記吸気通路の他側部に形成された排気通路と、前記シリンダ孔を上下動するピストンと、前記シリンダ孔内に放電部が臨む点火プラグとを含み、前記燃料噴射手段により噴射された燃料は、前記シリンダの平面視で、前記放電部を挟む八の字形状の噴霧を形成し、
    前記制御装置は、
    前記内燃機関の負荷状態を検知するための検知手段と、
    前記負荷状態に基づいて、前記燃料噴射手段に供給される燃料の圧力を変化させるための燃圧制御手段と、
    前記負荷状態に基づいて、前記筒内に吸入される空気量を変化させるための空気量制御手段と
    負荷が小さい場合に、吸気行程において前記筒内に燃料を噴射するように前記燃料噴射手段を制御するための噴射制御手段とを含み、
    前記燃圧制御手段は、
    負荷が大きい場合に、前記八の字形の噴霧が交錯しない噴霧形態になるように、前記燃料の圧力が高くなるように制御するための手段と、
    負荷が小さい場合に、前記八の字形の噴霧が前記点火プラグ近傍で交錯する噴霧形態になるように、前記燃料の圧力が低くなるように制御するための手段とを含み、
    前記空気量制御手段は、
    負荷が大きい場合に、前記空気量が多くなるように制御するための手段と、
    負荷が小さい場合に、前記空気量が少なくなるように制御するための手段とを含む、内燃機関の制御装置。
  2. 前記燃料の圧力が低くなるように制御するための手段は、負荷が小さい場合に、前記筒内の負圧で噴霧の厚みを広げることによって前記八の字形状の噴霧が前記点火プラグ近傍で交錯する噴霧形態になるように、前記燃料の圧力が低くなるように制御する、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 前記空気量制御手段は、前記吸気通路に設けられたスロットルバルブの開度を調整することにより、前記空気量を変化させるための手段を含む、請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 前記内燃機関は、吸気バルブのリフト量を変化させる可変リフト量制御機構が設けられ、
    前記空気量制御手段は、前記可変リフト量制御機構を制御して前記リフト量を調整する
    ことにより、前記空気量を変化させるための手段を含む、請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。
  5. 前記シリンダの平面視で、前記八の字形状の2つの噴霧の広がり角は約40゜〜約50゜である、請求項1〜4のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
  6. 前記シリンダの平面視で、前記八の字形状の1つの噴霧の厚さは前記燃料噴射手段の噴口から約30mmの位置で約5゜〜約12゜である、請求項1〜5のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
  7. 前記シリンダの側面視で、前記八の字形状の1つの噴霧の厚さは前記燃料噴射手段の噴口から約40mmの位置で約29.5゜〜約37.5゜である、請求項1〜6のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
  8. 前記内燃機関は、吸気通路内に燃料を噴射するための燃料噴射手段をさらに含む、請求項1〜7のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
  9. 前記筒内に燃料を噴射するための燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、
    前記吸気通路内に燃料を噴射するための燃料噴射手段は、吸気通路噴射用インジェクタである、請求項8に記載の内燃機関の制御装置。
JP2005078296A 2005-03-18 2005-03-18 内燃機関の制御装置 Expired - Fee Related JP4543978B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005078296A JP4543978B2 (ja) 2005-03-18 2005-03-18 内燃機関の制御装置
US11/361,994 US7328684B2 (en) 2005-03-18 2006-02-27 Control device for internal combustion engine
DE102006012419A DE102006012419B4 (de) 2005-03-18 2006-03-17 Steuervorrichtung für Brennkraftmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005078296A JP4543978B2 (ja) 2005-03-18 2005-03-18 内燃機関の制御装置

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2006258014A JP2006258014A (ja) 2006-09-28
JP2006258014A5 JP2006258014A5 (ja) 2008-04-03
JP4543978B2 true JP4543978B2 (ja) 2010-09-15

Family

ID=36973832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005078296A Expired - Fee Related JP4543978B2 (ja) 2005-03-18 2005-03-18 内燃機関の制御装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7328684B2 (ja)
JP (1) JP4543978B2 (ja)
DE (1) DE102006012419B4 (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4740775B2 (ja) * 2006-03-20 2011-08-03 日産自動車株式会社 エンジンの吸入空気量制御装置
JP4215094B2 (ja) * 2006-11-20 2009-01-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US20100161199A1 (en) * 2008-12-22 2010-06-24 Gauthier Eric Fuel consumption saving system and a method of operation thereof
US8523089B2 (en) * 2010-04-16 2013-09-03 International Engine Intellectual Property Company, Llc Pressure swirl atomizer with closure assist
JP5533732B2 (ja) * 2011-02-24 2014-06-25 マツダ株式会社 火花点火式ガソリンエンジンの制御装置
JP5500102B2 (ja) * 2011-02-24 2014-05-21 マツダ株式会社 火花点火式ガソリンエンジンの制御装置
EP2702256B1 (de) 2011-04-29 2022-06-08 Volkswagen Aktiengesellschaft Verbrennungsmotor und verfahren zum einspritzen von kraftstoff in einen brennraum eines verbrennungsmotors
CN104755733B (zh) * 2012-10-24 2018-09-07 罗伯特·博世有限公司 用于气体燃料的组合式加燃料策略
KR101417390B1 (ko) * 2012-11-05 2014-07-08 현대자동차주식회사 듀얼 인젝터 엔진의 연료량 분배 방법 및 장치
US20170211529A1 (en) * 2016-01-22 2017-07-27 Nikki Co., Ltd. Fuel supply device for v-type two-cylinder general purpose engine
JP6891839B2 (ja) * 2018-03-20 2021-06-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003106180A (ja) * 2001-09-28 2003-04-09 Mazda Motor Corp 過給機付火花点火式直噴エンジン
JP2003254199A (ja) * 2002-02-28 2003-09-10 Yamaha Motor Co Ltd 筒内燃料噴射式内燃機関

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2869464B2 (ja) * 1989-05-30 1999-03-10 富士重工業株式会社 2サイクルエンジンの燃料噴射制御装置
JP2748686B2 (ja) * 1990-11-16 1998-05-13 トヨタ自動車株式会社 筒内直接噴射式火花点火機関
JP2531322B2 (ja) 1991-09-13 1996-09-04 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JPH05280343A (ja) * 1992-03-31 1993-10-26 Isuzu Motors Ltd 火花点火機関及びその燃料供給方法
US5313924A (en) * 1993-03-08 1994-05-24 Chrysler Corporation Fuel injection system and method for a diesel or stratified charge engine
JP3644249B2 (ja) * 1998-04-22 2005-04-27 日産自動車株式会社 筒内噴射式内燃機関
JP3611471B2 (ja) 1999-01-28 2005-01-19 株式会社日立製作所 筒内噴射式内燃機関
JP4039360B2 (ja) * 2003-11-26 2008-01-30 トヨタ自動車株式会社 燃料噴射装置
JP2005256675A (ja) * 2004-03-10 2005-09-22 Toyota Motor Corp 内燃機関の運転制御方法及び内燃機関運転制御装置、並びに内燃機関
JP2006258012A (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 Toyota Motor Corp 内燃機関

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003106180A (ja) * 2001-09-28 2003-04-09 Mazda Motor Corp 過給機付火花点火式直噴エンジン
JP2003254199A (ja) * 2002-02-28 2003-09-10 Yamaha Motor Co Ltd 筒内燃料噴射式内燃機関

Also Published As

Publication number Publication date
US20060207550A1 (en) 2006-09-21
DE102006012419B4 (de) 2010-11-25
DE102006012419A1 (de) 2006-09-28
US7328684B2 (en) 2008-02-12
JP2006258014A (ja) 2006-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4543978B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP4508011B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP4428293B2 (ja) 内燃機関の制御装置
US7198031B2 (en) Control device of internal combustion engine
US7992539B2 (en) Fuel injection control device of an internal combustion engine
JP2006258021A (ja) 内燃機関の制御装置
US7331328B2 (en) Control device of fuel system of internal combustion engine
EP1875069A1 (en) Control apparatus for internal combustion engine
JP2006258012A (ja) 内燃機関
JP4609189B2 (ja) 内燃機関の燃料系統の制御装置
JP2006258023A (ja) 内燃機関の制御装置
JP4497046B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP4806987B2 (ja) 内燃機関の制御装置
US7325525B2 (en) Piston for internal combustion engine
JP2007032322A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2006258008A (ja) 内燃機関
JP2007032330A (ja) 内燃機関の制御装置
JP4483451B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP4415843B2 (ja) 内燃機関
JP4506596B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2007032323A (ja) 内燃機関の制御装置
JP4400513B2 (ja) 内燃機関の燃料供給装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080219

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080219

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091020

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091022

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091218

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100608

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100621

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130709

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130709

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees