JP7180571B2 - Internal combustion engine and its control method - Google Patents
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Description
本開示は、高圧ポンプに接続された第1燃料噴射弁と、低圧ポンプに接続された第2燃料噴射弁とを含む内燃機関およびその制御方法に関する。 The present disclosure relates to an internal combustion engine including a first fuel injection valve connected to a high pressure pump and a second fuel injection valve connected to a low pressure pump, and a control method thereof.
従来、内燃機関の排気管内を通る排ガスを浄化する排気浄化ユニットと、排気浄化ユニットを再生するための燃料を排ガス中に噴射(添加)する添加弁と、添加弁からの燃料を排気管内に導入する導入通路を形成する導入通路形成部材と、内燃機関の運転条件に応じて添加弁からの燃料の噴射量を制御する添加制御ユニットと、空気圧縮ポンプおよび流量調整弁を含むと共に排気管の外部から空気を取り込んで導入通路内に供給する圧縮機構と、圧縮機構から導入通路内に供給される空気の量を内燃機関の運転条件に応じて調整する空気量制御ユニットとを含む内燃機関の排気浄化装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この排気浄化装置の空気量制御ユニットは、導入通路の温度が所定高温度に達しているときに、加圧された空気を当該導入通路内に供給するように圧縮機構を制御する。また、添加制御ユニットは、導入通路の温度が所定高温度に達すると共に再生可能温度となっている状態での空気の供給期間に略同期し、かつ当該供給期間より短い所定の噴射期間中に、排ガス中に燃料を噴射するように添加弁を開弁させる。これにより、外部から取り込まれた空気により導入通路形成部材や添加弁が冷却されると共に付着燃料が排除され、導入通路の排気管内への開口側にデポジットとして堆積するおそれのある付着物が排気管内に吹き飛ばされる。 Conventionally, an exhaust purification unit that purifies the exhaust gas passing through the exhaust pipe of an internal combustion engine, an addition valve that injects (adds) fuel to the exhaust gas to regenerate the exhaust purification unit, and the fuel from the addition valve is introduced into the exhaust pipe. an introduction passage forming member that forms an introduction passage for the internal combustion engine; an addition control unit that controls the amount of fuel injected from the addition valve according to the operating conditions of the internal combustion engine; an air compression pump; An exhaust of an internal combustion engine, including a compression mechanism that takes in air from the exhaust port and supplies it into the introduction passage, and an air amount control unit that adjusts the amount of air supplied into the introduction passage from the compression mechanism according to the operating conditions of the internal combustion engine. Purifiers are known (see, for example, Patent Document 1). The air amount control unit of this exhaust purification device controls the compression mechanism so as to supply pressurized air into the introduction passage when the temperature of the introduction passage reaches a predetermined high temperature. Further, the addition control unit substantially synchronizes with the supply period of air in a state where the temperature of the introduction passage reaches a predetermined high temperature and reaches a regenerative temperature, and during a predetermined injection period shorter than the supply period, The addition valve is opened so as to inject fuel into the exhaust gas. As a result, the introduction passage forming member and the addition valve are cooled by the air taken in from the outside, and the adhering fuel is removed, and deposits that may accumulate as deposits on the opening side of the introduction passage into the exhaust pipe are removed from the exhaust pipe. blown away by
上記従来の内燃機関の排気浄化装置によれば、添加弁からの燃料噴射量の経時変化を抑制して排気浄化装置の信頼性を向上させると共に、噴孔の詰まりを防止するための添加弁からの燃料噴射の頻度を抑えて燃費を改善させることができる。しかしながら、内燃機関に空気圧縮ポンプおよび流量調整弁を含む圧縮機構等を追加することで当該内燃機関のコストアップや重量増を招いてしまう。 According to the above-described conventional exhaust purification system for an internal combustion engine, the reliability of the exhaust purification system is improved by suppressing the change in the fuel injection amount from the addition valve over time, and the addition valve for preventing clogging of the injection hole Fuel consumption can be improved by suppressing the frequency of fuel injection. However, adding a compression mechanism including an air compression pump and a flow control valve to the internal combustion engine causes an increase in cost and weight of the internal combustion engine.
そこで、本開示は、高圧ポンプに接続された第1燃料噴射弁と、低圧ポンプに接続された第2燃料噴射弁とを含む内燃機関において、コストアップや重量増を抑えつつ、第2燃料噴射弁の噴孔の内部および外部におけるデポジットの発生を抑制することを主目的とする。 Therefore, the present disclosure is an internal combustion engine including a first fuel injection valve connected to a high-pressure pump and a second fuel injection valve connected to a low-pressure pump. The main purpose is to suppress the formation of deposits inside and outside the nozzle hole of the valve.
本開示の内燃機関は、高圧ポンプに接続された第1燃料噴射弁と、低圧ポンプに接続された第2燃料噴射弁とを含む内燃機関において、前記第2燃料噴射弁からの燃料噴射が停止された後に前記第2燃料噴射弁のサック部および噴孔における燃料の残存量が予め定められた閾値未満である場合、前記低圧ポンプから前記第2燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を前記残存量が前記閾値以上である場合に比べて増加させる制御装置を備えるものである。 An internal combustion engine of the present disclosure includes a first fuel injection valve connected to a high-pressure pump and a second fuel injection valve connected to a low-pressure pump, wherein fuel injection from the second fuel injection valve is stopped. If the remaining amount of fuel in the sack portion and the injection hole of the second fuel injection valve after the injection is less than a predetermined threshold value, the pressure of the fuel supplied from the low pressure pump to the second fuel injection valve is reduced to the above A control device is provided for increasing the remaining amount as compared with the case where the remaining amount is equal to or greater than the threshold value.
本開示の内燃機関の制御装置は、第2燃料噴射弁からの燃料噴射が停止された後に当該第2燃料噴射弁のサック部および噴孔における燃料の残存量が予め定められた閾値未満である場合、低圧ポンプから第2燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を当該残存量が閾値以上である場合に比べて増加させる。これにより、第2燃料噴射弁から燃料が噴射されない間に、第2燃料噴射弁の噴孔外への燃料の漏れ量(油密量)を減らしつつ、サック部および噴孔内を燃料で満たしておくことができる。この結果、内燃機関のコストアップや重量増を抑えつつ、第2燃料噴射弁の噴孔の内部および外部におけるデポジットの発生を良好に抑制することが可能となる。 In the control device for an internal combustion engine of the present disclosure, the residual amount of fuel in the sack portion and the nozzle hole of the second fuel injection valve is less than a predetermined threshold after the fuel injection from the second fuel injection valve is stopped. In this case, the pressure of the fuel supplied from the low-pressure pump to the second fuel injection valve is increased compared to when the remaining amount is equal to or greater than the threshold. As a result, while fuel is not being injected from the second fuel injection valve, the amount of fuel leakage (oil tightness) to the outside of the injection hole of the second fuel injection valve is reduced, and the sac portion and the inside of the injection hole are filled with fuel. can be kept As a result, it is possible to satisfactorily suppress the formation of deposits inside and outside the injection hole of the second fuel injection valve while suppressing an increase in cost and weight of the internal combustion engine.
また、前記制御装置は、前記残存量が前記閾値未満である場合、前記残存量が前記閾値に達するまで前記低圧ポンプから前記第2燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を前記第2燃料噴射弁からの前記燃料噴射に要求される必要噴射圧よりも高くするものであってもよい。これにより、第2燃料噴射弁のサック部および噴孔における燃料の残存量が少ない場合に、第2燃料噴射弁の噴孔外への燃料の漏れ量を減らしつつ、速やかにサック部および噴孔内を燃料で満たすことが可能となる。 Further, when the residual amount is less than the threshold, the control device increases the pressure of the fuel supplied from the low-pressure pump to the second fuel injection valve until the residual amount reaches the threshold. It may be higher than the necessary injection pressure required for the fuel injection from the valve. As a result, when the amount of fuel remaining in the sack portion and the injection hole of the second fuel injection valve is small, the leakage amount of fuel to the outside of the injection hole of the second fuel injection valve is reduced, and the sack portion and the injection hole are quickly injected. It is possible to fill the inside with fuel.
更に、前記制御装置は、前記残存量が前記閾値以上である場合、前記低圧ポンプから前記第2燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を前記第2燃料噴射弁からの前記燃料噴射に要求される必要噴射圧よりも低くするものであってもよい。これにより、第2燃料噴射弁から燃料が噴射されない間に、第2燃料噴射弁の噴孔外への燃料の漏れ量(油密量)をできるだけ少なくして第2燃料噴射弁の噴孔の外部におけるデポジットの発生を極めて良好に抑制すること可能となる。 Further, when the remaining amount is equal to or greater than the threshold value, the control device may increase the pressure of the fuel supplied from the low-pressure pump to the second fuel injection valve so as to be required for the fuel injection from the second fuel injection valve. It may be lower than the required injection pressure. As a result, while fuel is not injected from the second fuel injection valve, the leakage amount of fuel (oil tightness) to the outside of the injection hole of the second fuel injection valve is minimized, and the injection hole of the second fuel injection valve is closed. It is possible to extremely well suppress the occurrence of deposits on the outside.
また、前記制御装置は、前記第2燃料噴射弁から定期的に燃料を噴射させると共に、前記残存量が前記閾値に達していなくても、前記第2燃料噴射弁からの前記燃料噴射を開始する前の所定のタイミングで前記低圧ポンプから前記第2燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を前記必要噴射圧にするものであってもよい。これにより、第2燃料噴射弁から燃料を適正に噴射させることが可能となる。 Further, the control device periodically injects fuel from the second fuel injection valve and starts the fuel injection from the second fuel injection valve even if the remaining amount has not reached the threshold value. The pressure of the fuel supplied from the low-pressure pump to the second fuel injection valve at the previous predetermined timing may be the required injection pressure. As a result, it becomes possible to properly inject fuel from the second fuel injection valve.
更に、前記第1燃料噴射弁は、前記内燃機関の燃焼室に対して燃料を供給する燃料噴射弁であってもよく、前記第2燃料噴射弁は、前記内燃機関の排気通路に燃料を噴射する燃料添加弁であってもよい。 Further, the first fuel injection valve may be a fuel injection valve that supplies fuel to a combustion chamber of the internal combustion engine, and the second fuel injection valve injects fuel into an exhaust passage of the internal combustion engine. It may be a fuel addition valve that
また、前記第1燃料噴射弁は、前記内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁であってもよく、前記第2燃料噴射弁は、前記内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁であってもよい。 The first fuel injection valve may be an in-cylinder injection valve that directly injects fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine, and the second fuel injection valve injects fuel into an intake port of the internal combustion engine. It may be a port injection valve that
本開示の内燃機関の制御方法は、高圧ポンプから供給される噴射する第1燃料噴射弁と、低圧ポンプから供給される燃料を噴射する第2燃料噴射弁とを含む内燃機関の制御方法において、前記第2燃料噴射弁からの燃料噴射が停止された後に前記第2燃料噴射弁のサック部および噴孔における燃料の残存量が予め定められた閾値未満である場合、前記低圧ポンプから前記第2燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を前記残存量が前記閾値以上である場合に比べて増加させるものである。 A method of controlling an internal combustion engine of the present disclosure includes a first fuel injection valve that injects fuel supplied from a high-pressure pump and a second fuel injection valve that injects fuel supplied from a low-pressure pump. After the fuel injection from the second fuel injection valve is stopped, if the remaining amount of fuel in the sack portion and the injection hole of the second fuel injection valve is less than a predetermined threshold value, the second The pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve is increased compared to when the remaining amount is equal to or greater than the threshold value.
かかる方法によれば、内燃機関のコストアップや重量増を抑えつつ、第2燃料噴射弁の噴孔の内部および外部におけるデポジットの発生を良好に抑制することが可能となる。 According to such a method, it is possible to satisfactorily suppress the formation of deposits inside and outside the injection hole of the second fuel injection valve while suppressing an increase in cost and weight of the internal combustion engine.
次に、図面を参照しながら本開示の発明を実施するための形態について説明する。 Next, a mode for carrying out the invention of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
図1は、本開示の内燃機関としてのエンジン1を例示する概略構成図である。同図に示すエンジン1は、複数(本実施形態では、例えば4つ)の燃焼室2内でピストン3により圧縮加熱された空気に対して噴射される軽油等の燃料(液体燃料)を自己発火させ、燃料の燃焼に伴うピストン3の往復運動をクランクシャフト(図示省略)の回転運動へと変換するディーゼルエンジンである。エンジン1は、図示するように、吸気管4と、スロットルバルブ5と、吸気マニホールド6と、複数の吸気弁7と,複数の筒内噴射弁(第1燃料噴射弁)8と、複数の排気弁9と、排気マニホールド10と、排気管11と、ターボチャージャー(過給機)12と、インタークーラー(冷却器)13と、排気浄化装置14とを含む。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an
スロットルバルブ5は、吸気管4内の通路面積を変更可能な例えば電子制御式のスロットルバルブである。吸気マニホールド6は、吸気管4および各燃焼室2の吸気ポートに接続される。複数の吸気弁7は、それぞれ対応する燃焼室2の吸気ポートを開閉する。複数の筒内噴射弁8は、それぞれ対応する燃焼室2内に燃料を直接噴射する。複数の排気弁9は、それぞれ対応する燃焼室2の排気ポートを開閉する。ただし、筒内噴射弁8の代わりに、それぞれ対応する吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁がエンジン1に設けられてもよい。排気マニホールド10は、各燃焼室2の排気ポートおよび排気管11に接続される。
The
ターボチャージャー12は、排気管11内を流通する排ガスにより回転させられるタービンTと、当該タービンTに連結されて吸気管4内の空気を圧縮するコンプレッサCとを含む。インタークーラー13は、ターボチャージャー12のコンプレッサCとスロットルバルブ5との間で吸気管4内を流通する空気を冷却する。排気浄化装置14は、ターボチャージャー12のタービンTの下流側で排気管11に組み込まれており、酸化触媒(DOC)14aと、当該酸化触媒14aの下流側で排ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ(DPF)14bとを含む。ただし、排気浄化装置14は、酸化触媒14aの代わりに、NOx吸蔵還元触媒(NSR触媒)を含むものであってもよい。
The
更に、エンジン1は、図1に示すように、軽油等の燃料を貯留する燃料タンク20と、フィードポンプ(低圧ポンプ)21と、フィードポンプ21の吐出口に接続された低圧燃料供給管LLと、フィードポンプ21からの燃料を昇圧させるサプライポンプ(高圧ポンプ)22と、サプライポンプ22の吐出口に接続された高圧燃料供給管LHと、高圧燃料供給管LHおよび複数の筒内噴射弁8に接続されたコモンレール(蓄圧室)23と、低圧燃料供給管LLに接続された燃料添加弁(第2燃料噴射弁)80とを含む。
Further, as shown in FIG. 1, the
フィードポンプ21は、図示しない補機バッテリからの電力により駆動されるモータを含む電動ポンプである。フィードポンプ21は、燃料タンク20内の燃料を吸引してサプライポンプ22および低圧燃料供給管LLに供給する。サプライポンプ22も、補機バッテリからの電力により駆動されるモータを含む電動ポンプである。サプライポンプ22は、フィードポンプ21からの燃料を昇圧し、高圧燃料供給管LHを介してコモンレール23に供給する。サプライポンプ22からの高圧の燃料は、コモンレール23内に蓄えられると共に、当該コモンレール23から各筒内噴射弁8に供給される。ただし、フィードポンプ21は、燃料タンク20内に配置されてもよく、サプライポンプ22は、例えばエンジン1により駆動される機械式ポンプであってもよい。
燃料添加弁80は、図2に示すように、ノズルボディ81と、当該ノズルボディ81に形成された複数(例えば、6~8個)の噴孔82と、各噴孔82に連通するようにノズルボディ81に形成されたサック部(サックボリューム)83と、図示しない燃料溜めとサック部83とを連通させる通路(隙間)を開閉するニードル84と、ニードル84を軸方向に進退移動させる図示しない電磁駆動機構等を含む電子制御式の電磁弁である。燃料添加弁80は、排気浄化装置14よりも上流側、すなわちターボチャージャー12のタービンTと排気浄化装置14との間で排気管11内の排ガスに対して燃料を噴射するように当該排気管11に取り付けられる。また、低圧燃料供給管LLは、燃料添加弁80側からフィードポンプ21(燃料タンク20)側への燃料の流れを規制する逆止弁24を含む。ただし、燃料添加弁80は、ターボチャージャー12よりも上流側で排ガスに対して燃料を噴射するように排気マニホールド10あるいは排気管11に取り付けられてもよい。また、逆止弁24と燃料添加弁80との間には、蓄圧室が配置されてもよい。
As shown in FIG. 2, the
加えて、エンジン1は、その全体を制御する電子制御ユニット(以下、「ECU」という)50を含む。ECU50は、図示しないCPUや各種制御プログラムを記憶するROM、データを一時的に記憶するRAM、入力ポート、出力ポート等を含むマイクロコンピュータと、各種駆動回路等を含む。ECU50は、入力ポートを介して各種センサからの信号(物理量)を取得する。
In addition, the
より詳細には、ECU50は、図示しないクランクポジションセンサにより検出されるクランクシャフトの回転位置(クランクポジション)、図示しないスロットルバルブポジションセンサにより検出されるスロットルバルブ5の弁体位置(スロットルポジション)、図示しないエアフローメータにより検出されるエンジン1の吸入空気量、図示しない吸気圧センサにより検出される吸気管4内の圧力(吸気管圧)、水温センサ60により検出されるエンジン1の冷却水の温度Tw、低圧燃圧センサ61により検出される低圧燃料供給管LL内の燃料の圧力PL、高圧燃圧センサ62により検出されるコモンレール23内の燃料の圧力PH、排気温度センサ63により検出される排気浄化装置14に流入する排ガスの温度Tg、排気圧センサ64により検出される排気浄化装置14に流入する排ガスの圧力Pg等を取得する。ECU50は、これらのセンサからの信号に基づいて、スロットルバルブ5や各筒内噴射弁8、吸気弁7および排気弁9を駆動する図示しない動弁機構等への制御信号を生成し、これらの機器を制御する。
More specifically, the
また、ECU50は、低圧燃圧センサ61により検出される低圧燃料供給管LL内の燃料の圧力PLが予め定められた目標圧PLtagになるようにフィードポンプ21を制御する。更に、ECU50は、高圧燃圧センサ62により検出されるコモンレール23内の燃料の圧力PHが予め定められた目標圧PHtagになるようにサプライポンプ22を制御する。加えて、ECU50は、予め定められた時間tintおきに燃料添加弁80から排気管11内の排ガスに燃料が噴射(添加)されるように当該燃料添加弁80を制御する。これにより、燃料の添加による排ガスの温度上昇を利用して排気浄化装置14のパティキュレートフィルタ14bにより捕集された粒子状物質を燃焼させ、パティキュレートフィルタ14bを再生することが可能となる。また、燃料添加弁80から燃料を噴射させる際には、フィードポンプ21の目標圧PLtagが燃料添加弁80からの燃料噴射に要求される必要噴射圧Pinjに設定される。
The
ここで、上述のように燃料添加弁80から定期的に燃料を噴射させることで、当該燃料添加弁80の各噴孔82のデポジットによる詰まりを抑制することができる。ただし、燃料添加弁80からの燃料噴射によりノズルボディ81の各噴孔82の周囲に燃料が付着すると(図2における二点鎖線参照)、付着した燃料等の酸化によるガム化が進行して各噴孔82の周囲にデポジットが発生してしまうおそれがある。これを踏まえて、エンジン1では、燃料添加弁80の各噴孔82の内部および外部におけるデポジットの発生を抑制すべく、ECU50により図3に示すルーチンが実行される。
Here, by periodically injecting fuel from the
図3のルーチンは、燃料添加弁80からの燃料噴射が一旦完了(停止)した時点から開始される。図3のルーチンの開始に際して、ECU50の図示しないCPUは、低圧燃圧センサ61により検出された低圧燃料供給管LL内の燃料の圧力PL、排気圧センサ64により検出された排ガスの圧力Pgおよび燃料温度Tfを取得する(ステップS100)。燃料温度Tfは、水温センサ60により検出された冷却水の温度Twに基づいて別途推定されたものであってもよく、燃料タンク20内等に設置された図示しない温度センサにより検出されたものであってもよい。
The routine of FIG. 3 is started when fuel injection from the
次いで、ECU50は、ステップS100にて取得した圧力PL,Pgおよび燃料温度Tfに基づいて燃料噴射後の燃料添加弁80のサック部83および全噴孔82における燃料の残存量Vrを導出する(ステップS110)。ステップS110において、ECU50は、圧力PL,Pgおよび燃料温度Tfと残存量Vrとの関係を規定するように実験・解析を経て予め作成された図示しないマップまたは推定式から、ステップS100にて取得した圧力PL,Pgおよび燃料温度Tfに対応した残存量Vrを導出する。
Next, the
残存量Vrを導出した後、ECU50は、残存量Vrが予め定められた閾値Vt未満であるか否かを判定する(ステップS120)。閾値Vtは、サック部83および各噴孔82が燃料で満たされ、かつ表面張力で各噴孔82の周囲に燃料がはみ出していないときに(図2参照)サック部83および全噴孔82に存在する燃料の量であり、実験・解析を経て算出されたものである。ステップS120にて残存量Vrが閾値Vt未満であると判定した場合(ステップS120:YES)、ECU50は、閾値Vtと残存量Vrとの差分ΔV(=Vt-Vr)と、ステップS100にて取得した排ガスの圧力Pgとに基づいて高圧保持時間tuを導出する(ステップS130)。
After deriving the remaining amount Vr, the
高圧保持時間tuは、フィードポンプ21の目標圧PLtagを上記必要噴射圧Pinjよりも高い高圧値Phigh(Phigh>Pinj)に設定してからサック部83および全噴孔82における燃料の量が閾値Vtに達するまでに要する時間である。また、高圧値Phighは、実験・解析を経て予め算出されたものである。ステップS130において、ECU50は、差分ΔVおよび圧力Pgと高圧保持時間tuとの関係を規定するように実験・解析を経て予め作成された図示しないマップまたは推定式から、差分ΔVおよびステップS100にて取得した圧力Pgに対応した高圧保持時間tuを導出する。
The high pressure holding time tu is set after the target pressure PLtag of the
更に、ECU50は、ステップS130にて導出した高圧保持時間tuが、燃料添加弁80からの次の燃料噴射前にフィードポンプ21の目標圧PLtagを上記必要噴射圧Pinjに設定する所定のタイミングまでの残り時間trem以下であるか否かを判定する(ステップS140)。当該所定のタイミングは、例えば、燃料添加弁80の次の燃料噴射タイミングの所定時間Δtだけ前であり、この場合、trem=tint-Δtである。ステップS140にて高圧保持時間tuが残り時間trem以下であると判定した場合(ステップS140:YES)、ECU50は、高圧保持時間tuを判定時間trefに設定する(ステップS150)。また、ステップS140にて高圧保持時間tuが残り時間tremよりも長いと判定した場合(ステップS140:NO)、ECU50は、残り時間tremを判定時間trefに設定する(ステップS155)。
Further, the
ステップS150またはS155の処理の後、ECU50は、フィードポンプ21の目標圧PLtagを上記高圧値Phighに設定し、目標圧PLtagが高圧値Phighになるようにフィードポンプ21を制御する(ステップS160)。更に、ECU50は、ステップS160の処理の開始からの経過時間が判定時間trefに達したか否かを判定し(ステップS170)、当該経過時間が判定時間trefに達するまで(ステップS170:NO)、ステップS160およびステップS170の処理を繰り返し実行する。これにより、フィードポンプ21からの燃料が、燃料添加弁80の全閉状態でノズルボディ81の弁座とニードル84との間に形成される僅かな隙間を介してサック部83および各噴孔82内に充填されていく。
After the process of step S150 or S155, the
ステップS170にて経過時間が判定時間trefに達したと判定した場合(ステップS170:YES)、ECU50は、フィードポンプ21の目標圧PLtagを上記必要噴射圧Pinjに設定し、目標圧PLtagが必要噴射圧Pinjになるようにフィードポンプ21を制御する(ステップS180)。更に、ECU50は、燃料添加弁80の次の燃料噴射タイミングが到来したか否かを判定し(ステップS190)、次の燃料噴射タイミングが到来するまで(ステップS190:NO)、ステップS180およびステップS190の処理を繰り返し実行する。そして、次の燃料噴射タイミングが到来すると、ECU50は、排気管11内の排ガスに燃料を所定時間だけ噴射(添加)するように燃料添加弁80を制御し(ステップS200)、燃料噴射の完了後、再度図3のルーチンを実行する。
When it is determined in step S170 that the elapsed time has reached the determination time tref (step S170: YES), the
一方、ステップS120にて上記残存量Vrが閾値Vt以上であると判定した場合(ステップS120:NO)、ECU50は、フィードポンプ21の目標圧PLtagを上記必要噴射圧Pinjよりも低い低圧値Plow(Plow>Pinj)に設定し、目標圧PLtagが低圧値Plowになるようにフィードポンプ21を制御する(ステップS210)。低圧値Plowは、残存量Vrが閾値Vt未満にならないようにする圧力として実験・解析を経て予め算出されたものである。更に、ECU50は、ステップS210の処理の開始からの経過時間が上記残り時間tremに達したか否かを判定し(ステップS220)、当該経過時間が残り時間tremに達するまで(ステップS220:NO)、ステップS210およびステップS220の処理を繰り返し実行する。また、ステップS220にて経過時間が残り時間trefに達したと判定した場合(ステップS220:YES)、ECU50は、上述のステップS180-S200の処理を実行し、燃料噴射の完了後、再度図3のルーチンを実行する。
On the other hand, if it is determined in step S120 that the remaining amount Vr is equal to or greater than the threshold value Vt (step S120: NO), the
上述のような図3のルーチンが実行される結果、エンジン1では、燃料添加弁80からの燃料噴射が停止された後にサック部83および全噴孔82における燃料の残存量Vrが閾値Vt未満である場合(図4における時刻t1)、残存量Vrが閾値Vtに達するまで(図4における時刻t2)、フィードポンプ21から燃料添加弁80に供給される燃料の圧力が当該燃料添加弁80からの燃料噴射に要求される必要噴射圧Pinjよりも高められる。これにより、燃料添加弁80のサック部83および全噴孔82における燃料の残存量Vrが少ない場合に、燃料添加弁80の各噴孔82外への燃料の漏れ量(油密量)を減らしつつ、速やかにサック部83および各噴孔82内を燃料で満たすことが可能となる。この結果、例えばデポジットを後段側へと吹き飛ばすための装置が不要となるので、エンジン1のコストアップや重量増を抑えつつ、燃料添加弁80の各噴孔82の内部および外部におけるデポジットの発生を良好に抑制することが可能となる。
As a result of executing the above-described routine of FIG. In some cases (time t1 in FIG. 4), the pressure of the fuel supplied from the
また、エンジン1では、燃料が燃料添加弁80から定期的に噴射させられ(図4における時刻t3-t4,t6-t7)、燃料添加弁80からの燃料噴射を開始(再開)する前に(図4における時刻t2,t5,t8)、フィードポンプ21から燃料添加弁80に供給される燃料の圧力が必要噴射圧Pinjに設定される。すなわち、エンジン1では、高圧保持時間tuが上記残り時間tremよりも長い場合(図4における破線参照)、残存量Vrが閾値Vtに達していなくても、上記残り時間tremが経過した時点でフィードポンプ21の目標圧PLtagが必要噴射圧Pinjに設定される。これにより、燃料添加弁80から燃料を常時適正に噴射させることが可能となる。
Further, in the
更に、燃料の残存量Vrが閾値以上である場合には(図4における時刻t7)、フィードポンプ21から燃料添加弁80に供給される燃料の圧力が必要噴射圧Pingよりも低下させられる。これにより、燃料添加弁80から燃料が噴射されない間に、各噴孔82外への燃料の漏れ量(油密量)をできるだけ少なくして燃料添加弁80の各噴孔82の外部におけるデポジットの発生を極めて良好に抑制すること可能となる。
Furthermore, when the remaining fuel amount Vr is equal to or greater than the threshold (time t7 in FIG. 4), the pressure of the fuel supplied from the
以上説明したように、エンジン1は、サプライポンプ(高圧ポンプ)22に接続された複数の筒内噴射弁(第1燃料噴射弁)8と、フィードポンプ(低圧ポンプ)21に接続された燃料添加弁(第2燃料噴射弁)80と、ECU50とを含む。そして、ECU50は、燃料添加弁80からの燃料噴射が停止された後にサック部83および全噴孔82における燃料の残存量Vrが予め定められた閾値Vt未満である場合(図3のステップS120:YES)、フィードポンプ21から燃料添加弁80に供給される燃料の圧力を当該残存量Vrが閾値Vt以上である場合に比べて増加させる(図3のステップS130-S170)。これにより、燃料添加弁80から燃料が噴射されない間に、各噴孔82外への燃料の漏れ量(油密量)を減らしつつ、サック部83および全噴孔82内を燃料で満たしておくことができる。この結果、エンジン1のコストアップや重量増を抑えつつ、燃料添加弁80の各噴孔82の内部および外部におけるデポジットの発生を良好に抑制することが可能となる。
As described above, the
図5は、本開示の他の内燃機関であるエンジン1Bを示す概略構成図である。なお、エンジン1Bの構成要素のうち、上述のエンジン1と同一の要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an
図5に示すエンジン1Bは、燃料としてのガソリンと空気との混合気を複数(例えば4つ)の燃焼室2内で燃焼させ、混合気の燃焼に伴うピストン3の往復運動をクランクシャフト(図示省略)の回転運動へと変換するガソリンエンジンである。また、エンジン1Bは、それぞれ対応する吸気ポートに燃料を噴射する複数のポート噴射弁8pと、それぞれ対応する燃焼室2に燃料を直接噴射する複数の筒内噴射弁8dと、燃焼室2ごとに設置された複数の点火プラグ15と、排ガス中のCO(一酸化炭素)やHC、NOxといった有害成分を浄化するNOx吸蔵型の排気浄化触媒(三元触媒)を含む排気浄化装置14Bと、排ガス中の粒子状物質(微粒子)を捕集するパティキュレートフィルタ(GPF)16とを含む。エンジン1Bにおいて、少なくとも各ポート噴射弁8pは、上記燃料添加弁80と同様の構造を有する。
The
更に、エンジン1Bは、低圧燃料供給管LLを介してフィードポンプ(低圧ポンプ)21に接続された低圧デリバリパイプ23Lと、高圧燃料供給管LHを介してサプライポンプ(高圧ポンプ)22に接続された高圧デリバリパイプ23Hとを含む。低圧デリバリパイプ23Lには、各ポート噴射弁8pの燃料入口が接続されており、高圧デリバリパイプ23Hには、各筒内噴射弁8dの燃料入口が接続されている。フィードポンプ21は、図示しない補機バッテリからの電力により駆動されるモータを含む電動ポンプである。フィードポンプ21からの燃料は、低圧デリバリパイプ23L内に蓄えられると共に、当該低圧デリバリパイプ23Lから各ポート噴射弁8pに供給される。サプライポンプ22は、例えばエンジン1により駆動されるピストンポンプ(機械式ポンプ)である。サプライポンプ22からの高圧の燃料は、高圧デリバリパイプ23H内に蓄えられると共に、当該高圧デリバリパイプ23Hから各筒内噴射弁8dに供給される。
Furthermore, the
かかるエンジン1Bでは、エンジン1の負荷(要求パワー)が所定値以下である際に、各ポート噴射弁8pから燃料が噴射され、各筒内噴射弁8dからの燃料噴射が停止される。また、エンジン1Bの負荷が所定値を超えると、各ポート噴射弁8pからの燃料噴射が停止され、各筒内噴射弁8dから燃料が噴射される。エンジン1Bにおいて、各ポート噴射弁8pからの燃料噴射が停止される時間は、各筒内噴射弁8dからの燃料噴射が停止される時間よりも長くなる。このため、エンジン1BのECU50Bは、各筒内噴射弁8dから燃料が噴射される間、各ポート噴射弁8pの図示しない噴孔のデポジットによる詰まりを抑制するために、各ポート噴射弁8pから定期的に燃料を噴射させる。そして、エンジン1Bでは、各筒内噴射弁8dから燃料が噴射される間、複数のポート噴射弁8pごとに図3に示すものと同様のルーチンがECU50Bにより実行される。これにより、例えばデポジットを後段側へと吹き飛ばすための装置が不要となるので、エンジン1Bのコストアップや重量増を抑えつつ、各ポート噴射弁8pの噴孔の内部および外部におけるデポジットの発生を良好に抑制することが可能となる。
In such an
なお、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。 It goes without saying that the invention of the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present disclosure. Furthermore, the above-described embodiment is merely one specific form of the invention described in the Summary of the Invention column, and does not limit the elements of the invention described in the Summary of the Invention column.
本開示の発明は、内燃機関の製造産業等において利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The invention of the present disclosure can be used in the manufacturing industry of internal combustion engines and the like.
1,1B エンジン、2 燃焼室、3 ピストン、4 吸気管、5 スロットルバルブ、6 吸気マニホールド、7 吸気弁、8,8d 筒内噴射弁(第1燃料噴射弁)、8p ポート噴射弁(第2燃料噴射弁)、80 燃料添加弁(第2燃料噴射弁)、81 ノズルボディ、82 噴孔、83 サック部、84 ニードル、9 排気弁、10 排気マニホールド、11 排気管、12 ターボチャージャー、13 インタークーラー、14,14B 排気浄化装置、14a 酸化触媒、14b,16 パテキュレートフィルタ、15 点火プラグ、20 燃料タンク、21 フィードポンプ、22 サプライポンプ、23 コモンレール、23H 高圧デリバリパイプ、23L 低圧デリバリパイプ、24 逆止弁、50,50B 電子制御装置(ECU)、60 水温センサ、61 低圧燃圧センサ、62 高圧燃圧センサ、63 排気温度センサ、64 排気圧センサ、C コンプレッサ、LL 低圧燃料供給管、LH 高圧燃料供給管、T タービン。 1, 1B engine, 2 combustion chamber, 3 piston, 4 intake pipe, 5 throttle valve, 6 intake manifold, 7 intake valve, 8, 8d in-cylinder injection valve (first fuel injection valve), 8p port injection valve (second fuel injection valve), 80 fuel addition valve (second fuel injection valve), 81 nozzle body, 82 injection hole, 83 sack portion, 84 needle, 9 exhaust valve, 10 exhaust manifold, 11 exhaust pipe, 12 turbocharger, 13 intercooler , 14, 14B exhaust purification device, 14a oxidation catalyst, 14b, 16 particulate filter, 15 spark plug, 20 fuel tank, 21 feed pump, 22 supply pump, 23 common rail, 23H high pressure delivery pipe, 23L low pressure delivery pipe, 24 reverse stop valve, 50, 50B electronic control unit (ECU), 60 water temperature sensor, 61 low pressure fuel pressure sensor, 62 high pressure fuel pressure sensor, 63 exhaust temperature sensor, 64 exhaust pressure sensor, C compressor, LL low pressure fuel supply pipe, LH high pressure fuel supply tube, T turbine.
Claims (7)
前記第2燃料噴射弁からの燃料噴射が停止された後に前記第2燃料噴射弁のサック部および噴孔における燃料の残存量が予め定められた閾値未満である場合、前記低圧ポンプから前記第2燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を前記残存量が前記閾値以上である場合に比べて増加させる制御装置を備える内燃機関。 An internal combustion engine including a first fuel injection valve connected to a high pressure pump and a second fuel injection valve connected to a low pressure pump,
After the fuel injection from the second fuel injection valve is stopped, if the remaining amount of fuel in the sack portion and the injection hole of the second fuel injection valve is less than a predetermined threshold value, the second An internal combustion engine comprising a control device that increases the pressure of fuel supplied to a fuel injection valve compared to when the remaining amount is equal to or greater than the threshold.
前記制御装置は、前記残存量が前記閾値未満である場合、前記残存量が前記閾値に達するまで前記低圧ポンプから前記第2燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を前記第2燃料噴射弁からの前記燃料噴射に要求される必要噴射圧よりも高くする内燃機関。 The internal combustion engine of claim 1,
When the remaining amount is less than the threshold, the control device increases the pressure of the fuel supplied from the low-pressure pump to the second fuel injection valve until the remaining amount reaches the threshold. an internal combustion engine that is higher than the required injection pressure required for said fuel injection.
前記制御装置は、前記残存量が前記閾値以上である場合、前記低圧ポンプから前記第2燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を前記第2燃料噴射弁からの前記燃料噴射に要求される必要噴射圧よりも低くする内燃機関。 In the internal combustion engine according to claim 1 or 2,
When the remaining amount is equal to or greater than the threshold value, the control device increases the pressure of fuel supplied from the low-pressure pump to the second fuel injection valve so as to be required for the fuel injection from the second fuel injection valve. An internal combustion engine that is lower than the injection pressure.
前記制御装置は、前記第2燃料噴射弁から定期的に燃料を噴射させると共に、前記残存量が前記閾値に達していなくても、前記第2燃料噴射弁からの前記燃料噴射を開始する前の所定のタイミングで前記低圧ポンプから前記第2燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を前記必要噴射圧にする内燃機関。 In the internal combustion engine according to claim 2 or 3,
The control device periodically injects fuel from the second fuel injection valve, and even if the remaining amount has not reached the threshold value, before starting the fuel injection from the second fuel injection valve An internal combustion engine in which the pressure of fuel supplied from the low-pressure pump to the second fuel injection valve at a predetermined timing is set to the required injection pressure.
前記第1燃料噴射弁は、前記内燃機関の燃焼室に対して燃料を供給する燃料噴射弁であり、前記第2燃料噴射弁は、前記内燃機関の排気通路に燃料を噴射する燃料添加弁である内燃機関。 In the internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
The first fuel injection valve is a fuel injection valve that supplies fuel to a combustion chamber of the internal combustion engine, and the second fuel injection valve is a fuel addition valve that injects fuel into an exhaust passage of the internal combustion engine. An internal combustion engine.
前記第1燃料噴射弁は、前記内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁であり、前記第2燃料噴射弁は、前記内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁である内燃機関。 In the internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
The first fuel injection valve is an in-cylinder injection valve that directly injects fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine, and the second fuel injection valve is a port injection valve that injects fuel into an intake port of the internal combustion engine. An internal combustion engine.
前記第2燃料噴射弁からの燃料噴射が停止された後に前記第2燃料噴射弁のサック部および噴孔における燃料の残存量が予め定められた閾値未満である場合、前記低圧ポンプから前記第2燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を前記残存量が前記閾値以上である場合に比べて増加させる内燃機関の制御方法。 A control method for an internal combustion engine including a first fuel injection valve that injects fuel supplied from a high-pressure pump and a second fuel injection valve that injects fuel supplied from a low-pressure pump,
After the fuel injection from the second fuel injection valve is stopped, if the remaining amount of fuel in the sack portion and the injection hole of the second fuel injection valve is less than a predetermined threshold value, the second A control method for an internal combustion engine, wherein the pressure of fuel supplied to a fuel injection valve is increased compared to when the remaining amount is equal to or greater than the threshold value.
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