JPH07133736A - Fuel injection timing control device for internal combustion engine - Google Patents

Fuel injection timing control device for internal combustion engine

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Publication number
JPH07133736A
JPH07133736A JP5281567A JP28156793A JPH07133736A JP H07133736 A JPH07133736 A JP H07133736A JP 5281567 A JP5281567 A JP 5281567A JP 28156793 A JP28156793 A JP 28156793A JP H07133736 A JPH07133736 A JP H07133736A
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JP
Japan
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injection timing
swirl
injection
fuel ratio
fuel
Prior art date
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Application number
JP5281567A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Shibuya
亨 渋谷
Motohiro Matsumura
基宏 松村
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH07133736A publication Critical patent/JPH07133736A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve stability of lean combustion, and set a limit to a lean side by controlling a fuel injection timing to nearly delay side while taking an increase in an intake flow speed in consideration when lean combustion is carried out while producing forcible swirl. CONSTITUTION:A target air-fuel ratio is set to a lean side in operating condition of a normal running range, lean combustion is carried out, and swirl is taken in a cylinder by a variable swirl creating means 4. When a second injection timing memorizing means 6 is selected by an injection timing switch means 7, the injection timing of each fuel injection valve 1 is controlled so as to make it under intake stroke. The target air-fuel ratio is set to a theoretical air-fuel ratio or a rich side in operating condition of a high speed and high load range, so that creation of swirl is stopped by the variable swirl creating means 4. A first injection timing memorizing means 5 is selected by the injection timing switch means 7, and the injection timing of each fuel injection valve 1 is controlled so as to make it, for example, nearly a top dead point under exhaust stroke. It is thus possible to carry out lean combustion under prescribed operating condition.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、所定の運転条件のと
きにリーン燃焼を行うようにした火花点火式内燃機関の
燃料噴射時期制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel injection timing control device for a spark ignition type internal combustion engine which performs lean combustion under predetermined operating conditions.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、主に燃料消費率の向上を図る
ために、所定の運転条件のときに、空燃比(A/F)が
20〜22程度のリーン燃焼を行わせるようにした火花
点火式内燃機関が知られている。例えば、特開平2−7
0959号公報には、スワールコントロールバルブによ
り気筒内に強いスワールを与えることでリーン燃焼を安
定化させるとともに、排気系に設けた空燃比センサによ
り、目標とするリーン空燃比に沿って実際の空燃比をク
ローズドループ制御するようにした内燃機関が示されて
いる。上記スワールコントロールバルブは、例えば、バ
タフライバルブ型の弁体の一部に切欠を設けたもので、
閉時に切欠を通して吸気が片寄った形で気筒内に流入す
ることにより、強いスワールを生成することができ、希
薄混合気での燃焼限界を高めることが可能となる。
2. Description of the Related Art Heretofore, a spark which has been designed to perform lean combustion with an air-fuel ratio (A / F) of about 20 to 22 under a predetermined operating condition mainly in order to improve a fuel consumption rate. Ignition type internal combustion engines are known. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-7
No. 0959 discloses that a swirl control valve gives a strong swirl to the inside of a cylinder to stabilize lean combustion, and an air-fuel ratio sensor provided in an exhaust system allows an actual air-fuel ratio along a target lean air-fuel ratio. There is shown an internal combustion engine with closed loop control. The swirl control valve is, for example, a notch provided in a part of a butterfly valve type valve body,
When the intake air flows into the cylinder in a biased manner through the notch when closed, a strong swirl can be generated and the combustion limit in a lean air-fuel mixture can be increased.

【0003】また、各気筒毎に電磁式燃料噴射弁を配置
した電子制御燃料噴射式内燃機関では、噴射弁に印加さ
れる噴射パルスのパルス幅つまり噴射期間の長さにより
燃料の計量を行っているが、一般に、噴射終了が吸入行
程開始時の上死点近傍となるように、その噴射時期が制
御されている。
Further, in an electronically controlled fuel injection internal combustion engine in which an electromagnetic fuel injection valve is arranged for each cylinder, fuel is measured by the pulse width of the injection pulse applied to the injection valve, that is, the length of the injection period. However, in general, the injection timing is controlled so that the injection end is near the top dead center at the start of the intake stroke.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにスワールコントロールバルブ等の可変スワール生
成手段により強いスワールを与えつつリーン燃焼を行う
ものでは、スワール生成時に、吸気ポートから吸気弁を
経て気筒内に流入する吸気の流速が高くなるため、燃焼
室内での混合気の層状化の状態が変化し、最適な燃料噴
射時期が異なる。つまり、上記従来のように噴射終了が
略上死点となるように噴射時期を設定したのでは、スワ
ール生成時には、噴射時期が相対的に早すぎることにな
り、燃焼の安定性が低下する。換言すれば、それだけリ
ーン燃焼の限界が制約されてしまうという不具合があ
る。
However, as described above, in the case of performing lean combustion while giving a strong swirl by the variable swirl generating means such as the swirl control valve, when the swirl is generated, the intake air is passed from the intake port through the intake valve to the inside of the cylinder. Since the flow velocity of the intake air flowing into the engine becomes high, the stratified state of the air-fuel mixture in the combustion chamber changes, and the optimum fuel injection timing differs. That is, if the injection timing is set so that the end of injection is substantially at the top dead center as in the above-described conventional case, the injection timing will be relatively early at the time of swirl generation, and combustion stability will deteriorate. In other words, there is a problem that the limit of lean combustion is restricted accordingly.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】そこで、この発明では、
スワールの可変制御に対応させて、燃料噴射時期を最適
に制御するようにした。すなわち、この発明は、図1に
示すように、内燃機関の吸気ポートへ向けて各気筒毎に
設けられた電磁式燃料噴射弁1と、内燃機関の運転条件
を検出する運転条件検出手段2と、所定の運転条件下で
リーン空燃比となるように、検出した運転条件に応じて
空燃比を制御する空燃比制御手段3と、上記運転条件に
基づいて制御され、リーン燃焼時に気筒内にスワールを
生成させる可変スワール生成手段4と、を備えてなる内
燃機関において、噴射終了時期が排気行程中となるよう
に機関回転数に対応する値を予め設定した第1の噴射時
期記憶手段5と、噴射終了時期が吸入行程中となるよう
に機関回転数に対応する値を予め設定した第2の噴射時
期記憶手段6と、上記運転条件に基づきスワール停止域
で第1の噴射時期記憶手段5を選択し、かつスワール生
成域で第2の噴射時期記憶手段6を選択する噴射時期切
換手段7と、この選択された噴射時期記憶手段5,6か
ら機関回転数に対応する値を決定し、各燃料噴射弁1の
噴射時期を制御する噴射時期制御手段8と、を備えたこ
とを特徴としている。
Therefore, according to the present invention,
The fuel injection timing is optimally controlled according to the swirl variable control. That is, the present invention, as shown in FIG. 1, includes an electromagnetic fuel injection valve 1 provided for each cylinder toward an intake port of an internal combustion engine, and an operating condition detecting means 2 for detecting an operating condition of the internal combustion engine. , An air-fuel ratio control means 3 for controlling the air-fuel ratio according to the detected operating condition so as to obtain a lean air-fuel ratio under a predetermined operating condition, and a swirl in the cylinder during lean combustion, which is controlled based on the operating condition. And a variable swirl generating means (4) for generating the first swirl generating means (4), a first injection timing storing means (5) preset with a value corresponding to the engine speed so that the injection end timing is in the exhaust stroke. The second injection timing storage means 6 in which a value corresponding to the engine speed is preset so that the injection end timing is in the intake stroke, and the first injection timing storage means 5 in the swirl stop region based on the above operating conditions. Choose or The injection timing switching means 7 for selecting the second injection timing storage means 6 in the swirl generation region and the value corresponding to the engine speed are determined from the selected injection timing storage means 5, 6 and each fuel injection valve 1 And an injection timing control means 8 for controlling the injection timing of.

【0006】上記可変スワール生成手段4は、例えば、
請求項2のように、弁体の一部に切欠を形成したバタフ
ライバルブ型のスワールコントロールバルブから構成さ
れる。
The variable swirl generating means 4 is, for example,
As described in claim 2, the butterfly valve type swirl control valve has a notch formed in a part of the valve body.

【0007】また請求項3の発明では、上記噴射時期切
換手段7における切換の境界が、上記可変スワール生成
手段4のスワール生成域,スワール停止域の境界と重な
らず、かつスワール生成域内に設定されている。
Further, in the invention of claim 3, the switching boundary in the injection timing switching means 7 does not overlap with the boundaries of the swirl generation area and the swirl stop area of the variable swirl generation means 4, and is set within the swirl generation area. Has been done.

【0008】尚、前記排気行程中には、略上死点時期を
含む。
It should be noted that the exhaust stroke includes an approximately top dead center time.

【0009】[0009]

【作用】例えば、定常走行域のような運転条件下では、
目標空燃比がリーン側に設定され、リーン燃焼が行われ
るが、このリーン燃焼時には、可変スワール生成手段4
により気筒内にスワールが与えられる。そして、噴射時
期切換手段7によって、第2の噴射時期記憶手段6が選
択される。これにより、各燃料噴射弁1の噴射時期は、
その噴射終了時期が吸入行程中となるように制御され
る。
[Function] For example, under operating conditions such as a steady driving range,
The target air-fuel ratio is set to the lean side, and lean combustion is performed, but at the time of this lean combustion, the variable swirl generation means 4
Gives swirl in the cylinder. Then, the injection timing switching means 7 selects the second injection timing storage means 6. Thereby, the injection timing of each fuel injection valve 1 is
The injection end timing is controlled so as to be in the intake stroke.

【0010】一方、高速高負荷域のような運転条件下で
は、目標空燃比が理論空燃比もしくは、リッチ側に設定
されるが、このようなときには、可変スワール生成手段
4によるスワール生成が停止される。そして、噴射時期
切換手段7によって、第1の噴射時期記憶手段5が選択
され、各燃料噴射弁1の噴射時期は、その噴射終了時期
が排気行程中の例えば略上死点となるように制御され
る。
On the other hand, under the operating conditions such as the high speed and high load region, the target air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich side. In such a case, the swirl generation by the variable swirl generating means 4 is stopped. It Then, the first injection timing storage means 5 is selected by the injection timing switching means 7, and the injection timing of each fuel injection valve 1 is controlled so that the injection end timing is, for example, substantially top dead center during the exhaust stroke. To be done.

【0011】また、請求項3の発明では、上記噴射時期
切換手段7における切換の境界と、上記可変スワール生
成手段4のスワール生成域,スワール停止域の境界とが
重なっていないので、それぞれの切換が同時になされ
ず、わずかに異なるタイミングでなされるようになる。
特に、スワールの生成,停止の切換がなされるときに、
噴射時期が、通常の噴射時期つまり第1の噴射時期記憶
手段5に沿って制御されているため、切換時の失火や燃
焼の不安定化が防止される。
Further, in the third aspect of the present invention, since the switching boundary in the injection timing switching means 7 does not overlap with the boundaries between the swirl generation area and the swirl stop area of the variable swirl generation means 4, the respective switching is performed. Are not done at the same time, but at slightly different timing.
Especially when swirl generation and stop are switched,
Since the injection timing is controlled in accordance with the normal injection timing, that is, the first injection timing storage means 5, misfire at the time of switching and instability of combustion are prevented.

【0012】[0012]

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0013】図2は、この発明に係る噴射時期制御装置
の機械的構成を示す構成説明図であって、11は内燃機
関、12はその吸気通路、13は排気通路を示してい
る。上記吸気通路12には、吸気ポート12aへ向けて
燃料を供給する電磁式燃料噴射弁14が各気筒毎に配設
されているとともに、1本の通路となった上流部にスロ
ットル弁15が介装されている。このスロットル弁15
の開度は、ポテンショメータからなるスロットル開度セ
ンサ16にて検出される。スロットル弁15の上流側に
は、吸入空気量を検出する例えば熱線式のエアフロメー
タ17が配設されている。また、吸気通路12の吸気ポ
ート12a近傍位置に、可変スワール生成手段としてバ
タフライバルブからなるスワールコントロールバルブ1
8が各気筒毎に配設されている。このスワールコントロ
ールバルブ18は、ダイヤフラム式負圧アクチュエータ
19により開閉駆動されるようになっている。上記負圧
アクチュエータ19は、吸気通路12のスロットル弁1
5下流側の負圧を作動源とし、かつ三方電磁式20を介
してON,OFF的に制御されている。
FIG. 2 is a structural explanatory view showing a mechanical structure of the injection timing control device according to the present invention, in which 11 is an internal combustion engine, 12 is an intake passage thereof, and 13 is an exhaust passage. An electromagnetic fuel injection valve 14 for supplying fuel to the intake port 12a is arranged in each of the intake passages 12 for each cylinder, and a throttle valve 15 is provided in the upstream portion which is one passage. It is equipped. This throttle valve 15
The opening degree of is detected by a throttle opening sensor 16 including a potentiometer. On the upstream side of the throttle valve 15, for example, a hot wire type air flow meter 17 for detecting the intake air amount is arranged. Further, a swirl control valve 1 including a butterfly valve as a variable swirl generating means is provided at a position near the intake port 12a of the intake passage 12.
8 is provided for each cylinder. The swirl control valve 18 is opened and closed by a diaphragm type negative pressure actuator 19. The negative pressure actuator 19 is provided for the throttle valve 1 of the intake passage 12.
5 The negative pressure on the downstream side is used as the actuation source, and it is controlled to be ON / OFF via the three-way electromagnetic system 20.

【0014】上記スワールコントロールバルブ18は、
図3に詳示するように、バタフライバルブ型の弁体18
aの一側部に切欠18bを形成したものであって、これ
に対応して、各気筒に一対の吸気ポート12aが設けら
れている。なお、21は吸気弁を、22は排気弁をそれ
ぞれ示している。このスワールコントロールバルブ18
が開状態にあれば、吸気通路12から燃焼室23内に流
入しようとする吸気流が一対の吸気ポート12aから略
均等に流れ込むので、燃焼室23内にはスワールが発生
しない。あるいは、スワールが非常に弱いものとなる。
これに対し、スワールコントロールバルブ18が閉状態
となると、吸気流が弁体18aの切欠18bによって一
方に片寄るように規制されるため、図3に矢印Sとして
示すように、吸気ポート12aの一方から吸気の大部分
が流入するようになる。しかも、切欠18bに絞られる
ことにより、吸気流の流速が高まる。その結果、燃焼室
23内に強いスワールを生成することができるのであ
る。
The swirl control valve 18 is
As shown in detail in FIG. 3, a butterfly valve type valve body 18
A notch 18b is formed on one side of a, and a corresponding pair of intake ports 12a is provided in each cylinder. Reference numeral 21 indicates an intake valve, and 22 indicates an exhaust valve. This swirl control valve 18
Is open, the intake air flowing from the intake passage 12 into the combustion chamber 23 flows substantially evenly through the pair of intake ports 12a, so that no swirl occurs in the combustion chamber 23. Or the swirl will be very weak.
On the other hand, when the swirl control valve 18 is closed, the intake air flow is restricted by the notch 18b of the valve body 18a so as to be biased to one side, so that as shown by an arrow S in FIG. Most of the intake air comes in. Moreover, the flow velocity of the intake air flow is increased by being restricted by the notch 18b. As a result, a strong swirl can be generated in the combustion chamber 23.

【0015】内燃機関11の排気通路13には、例えば
三元触媒を用いた触媒コンバータ24が介装されている
とともに、該触媒コンバータ24よりも上流側に空燃比
センサ25が配設されている。この空燃比センサ25
は、酸素ポンプ型センサ等の広域型空燃比センサからな
り、リーン領域を含め、空燃比の値に対応した出力が得
られるようになっている。
In the exhaust passage 13 of the internal combustion engine 11, for example, a catalytic converter 24 using a three-way catalyst is provided, and an air-fuel ratio sensor 25 is arranged upstream of the catalytic converter 24. . This air-fuel ratio sensor 25
Is composed of a wide area type air-fuel ratio sensor such as an oxygen pump type sensor and is adapted to obtain an output corresponding to the value of the air-fuel ratio including the lean region.

【0016】また、26は内燃機関11の冷却水温を検
出する水温センサ、27は機関回転数を検出するように
所定クランク角毎にパルス信号を発するクランク角セン
サを示している。
Reference numeral 26 is a water temperature sensor for detecting the cooling water temperature of the internal combustion engine 11, and 27 is a crank angle sensor for issuing a pulse signal at every predetermined crank angle so as to detect the engine speed.

【0017】上述した各種センサの検出信号が入力され
るコントロールユニット28は、いわゆるマイクロコン
ピュータシステムを用いたもので、CPU29、ROM
30、RAM31、I/Oポート32等を主体として構
成されている。このコントロールユニット28は、エア
フロメータ17が検出する吸入空気量や空燃比センサ2
5の検出信号等に基づき燃料噴射弁14の噴射量や噴射
時期を制御しているほか、点火プラグ33の点火時期等
を総合的に制御している。
The control unit 28 to which the detection signals of the various sensors described above are input uses a so-called microcomputer system, and includes a CPU 29 and a ROM.
The main components are 30, RAM 31, I / O port 32, and the like. The control unit 28 includes an intake air amount detected by the air flow meter 17 and the air-fuel ratio sensor 2
In addition to controlling the injection amount and injection timing of the fuel injection valve 14 based on the detection signal of 5 and the like, the ignition timing of the ignition plug 33 and the like are comprehensively controlled.

【0018】上記構成の制御装置の基本的な作用を説明
すると、先ず、空燃比制御としては、吸入空気量と機関
回転数とから所定のマップに基づいて目標空燃比が逐次
設定され、それに沿うように、燃料噴射量が制御され
る。特に、所定の低中負荷領域で最も空燃比がリーンと
なるように目標空燃比の特性が定められている。そし
て、この目標空燃比に応じて、燃料噴射弁14に印加さ
れる噴射パルス幅が制御される。また、空燃比センサ2
5は、排気組成から実際の空燃比を検出しており、この
検出信号に基づいて算出されるフィードバック補正係数
を噴射パルス幅に乗じることで、実際の空燃比が精度よ
く目標空燃比に保たれるようになっている。ここで、理
論空燃比もしくはリッチ空燃比のときにはスワールコン
トロールバルブ18は開弁しているが、所定空燃比以上
のリーン燃焼を実行する運転領域では、三方電磁弁20
を介してスワールコントロールバルブ18が閉じられ、
筒内に強いスワールが生成される。
Explaining the basic operation of the control device having the above-mentioned structure, first, as the air-fuel ratio control, the target air-fuel ratio is sequentially set from the intake air amount and the engine speed based on a predetermined map, and the target air-fuel ratio is set accordingly. Thus, the fuel injection amount is controlled. In particular, the characteristic of the target air-fuel ratio is set so that the air-fuel ratio becomes leanest in a predetermined low and medium load region. Then, the injection pulse width applied to the fuel injection valve 14 is controlled according to the target air-fuel ratio. In addition, the air-fuel ratio sensor 2
In No. 5, the actual air-fuel ratio is detected from the exhaust gas composition, and the feedback correction coefficient calculated based on this detection signal is multiplied by the injection pulse width to maintain the actual air-fuel ratio at the target air-fuel ratio accurately. It is supposed to be. Here, the swirl control valve 18 is opened at the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, but in the operating region in which lean combustion is performed at a predetermined air-fuel ratio or higher, the three-way solenoid valve 20
Swirl control valve 18 is closed via
A strong swirl is generated in the cylinder.

【0019】また、燃料噴射時期は、その噴射終了時期
が目標値となるように各気筒毎に個別に制御される。つ
まり、空燃比制御のために上述のようにして算出された
噴射パルス幅に相当するクランク角を目標クランク角か
ら減算して、噴射開始時期を逐次決定するようになって
いる。そして、その目標値は、後述するように、機関回
転数に対応して設定され、かつスワールコントロールバ
ルブ18の開と閉とで異なる特性となっている。
Further, the fuel injection timing is individually controlled for each cylinder so that the injection end timing becomes a target value. That is, the crank angle corresponding to the injection pulse width calculated as described above for the air-fuel ratio control is subtracted from the target crank angle to sequentially determine the injection start timing. As will be described later, the target value is set corresponding to the engine speed, and has different characteristics depending on whether the swirl control valve 18 is open or closed.

【0020】具体的には、スワールコントロールバルブ
18が開状態である場合には、噴射終了時期が略上死点
(詳しくは吸入行程開始時の上死点)となるように噴射
時期テーブルが設定されている(これを第1噴射時期と
記す)。また、スワールコントロールバルブ18が閉状
態である場合には、噴射終了時期が吸入行程中、例えば
50°ATDC〜100°ATDC程度となるように噴
射時期テーブルが設定されている(これを第2噴射時期
と記す)。このスワールコントロールバルブ18閉時の
第2噴射時期は、リーン燃焼の安定性、排気組成、燃料
消費率などを考慮して最適点に定められている。一例と
して、図7は、2000rpmにおける噴射時期(噴射
終了時期)と、機関の安定度、HC、NOx、燃料消費
率との関係を図示したもので、この場合には、50°A
TDC付近が燃焼安定性に優れ、かつNOxも少ないの
で、この点が噴射終了時期として定められている。な
お、図3の120°ATDC付近では、燃焼安定性がさ
らに高くなるものの、NOxが増大するので、好ましく
ない。
Specifically, when the swirl control valve 18 is in the open state, the injection timing table is set so that the injection end timing is substantially the top dead center (specifically, the top dead center at the start of the intake stroke). (This is referred to as the first injection timing). When the swirl control valve 18 is closed, the injection timing table is set so that the injection end timing is, for example, about 50 ° ATDC to 100 ° ATDC during the intake stroke (this is the second injection). Write it as time). The second injection timing when the swirl control valve 18 is closed is set to an optimum point in consideration of the stability of lean combustion, exhaust gas composition, fuel consumption rate and the like. As an example, FIG. 7 shows the relationship between the injection timing (injection end timing) at 2000 rpm and the engine stability, HC, NOx, and fuel consumption rate. In this case, 50 ° A
Since the combustion stability is excellent near TDC and the amount of NOx is small, this point is set as the injection end timing. It should be noted that in the vicinity of 120 ° ATDC in FIG. 3, although the combustion stability becomes higher, NOx increases, which is not preferable.

【0021】一方、上記の噴射時期(噴射終了時期)の
テーブルの切換とスワールコントロールバルブ18の
開,閉の切換とが同時になされると、それぞれの応答性
の違いなどの要因により、燃焼が不安定化し、失火に至
ることがあるので、本実施例では、それぞれの切換時期
が重ならないようにし、スワールコントロールバルブ1
8の開,閉の切換が、必ず第1噴射時期つまり噴射終了
時期が略上死点となるように制御されている間に行われ
るようになっている。図4は、噴射終了時期のテーブル
切換の境界とスワールコントロールバルブ18の開,閉
の切換の境界とを図示したものであり、また、図5は、
一定回転数N1におけるそれぞれの切換タイミングを示
したものである。これらの図に示すように、それぞれの
切換は、適宜なヒステリシスをもって行われる。スワー
ルコントロールバルブ18は、図示した境界より低速低
負荷側で閉となり、前述したように強いスワールを与え
ることになるが、この境界は、リーン燃焼域の中でも、
所定の空燃比以上の領域で閉となるように設定されてい
る。そして、噴射終了時期は、図示した境界よりも低速
低負荷側で吸入行程中(第2噴射時期)となり、高速高
負荷側で略上死点(第1噴射時期)となるように、切り
換えられる。ここで、それぞれの境界は、ヒステリシス
を含めて互いに重ならないように設定されており、特
に、噴射終了時期の切換の境界が、スワールコントロー
ルバルブ18の閉領域内に設定されている。
On the other hand, when the switching of the injection timing (injection end timing) table and the switching of the swirl control valve 18 between opening and closing are performed at the same time, the combustion is not performed due to factors such as differences in responsiveness. In this embodiment, the switching timings are set so that they do not overlap with each other, and the swirl control valve 1 is stabilized.
8 is switched between open and closed while the first injection timing, that is, the injection end timing is controlled so as to be substantially at the top dead center. FIG. 4 shows the boundary of the table switching at the injection end timing and the boundary of the switching of the swirl control valve 18 between open and closed, and FIG.
The respective switching timings at a constant rotation speed N1 are shown. As shown in these figures, each switching is performed with an appropriate hysteresis. The swirl control valve 18 closes on the low speed and low load side from the illustrated boundary, and gives a strong swirl as described above, but this boundary is
It is set so as to be closed in a region equal to or higher than a predetermined air-fuel ratio. Then, the injection end timing is switched so that it is in the intake stroke (second injection timing) on the low speed and low load side with respect to the illustrated boundary, and is substantially at the top dead center (first injection timing) on the high speed and high load side. . Here, the respective boundaries are set so as not to overlap each other including hysteresis, and in particular, the boundary for switching the injection end timing is set within the closed region of the swirl control valve 18.

【0022】図6のフローチャートは、上述した噴射終
了時期の切換制御の具体的な処理の流れを示しており、
以下、これを説明する。なお、この図6の処理は、例え
ば一定時間毎に繰り返し実行される。
The flow chart of FIG. 6 shows a specific processing flow of the above-mentioned injection end timing switching control.
This will be described below. The process of FIG. 6 is repeatedly executed at regular intervals, for example.

【0023】先ず、ステップ1では、機関運転条件とし
て、機関回転数Nと負荷と冷却水温TWとを読み込む。
なお、機関負荷としては、機関回転数Nと吸入空気量Q
とから求まる基本燃料噴射量Tpが用いられる。前述し
たように、この機関運転条件に基づき、図示せぬ他のプ
ログラムに従って空燃比が制御され、かつスワールコン
トロールバルブ18が図4の特性に沿って開閉制御され
る。ステップ2でそのときの空燃比(目標空燃比)を読
み込み、かつステップ3で、この空燃比の値からリーン
領域であるか否かが判定される。非リーン領域つまり理
論空燃比もしくはリッチ空燃比である場合には、ステッ
プ4,5へ進み、タイマとなるカウンタCの値をインク
リメントするとともに、該カウンタCの値を所定のディ
レー期間に相当する設定値C0と比較する。カウンタC
の値が設定値C0以上である場合には、ステップ9へ進
み、第1噴射時期テーブルを選択する。この第1噴射時
期テーブルは、スワールコントロールバルブ18の開状
態に対応するもので、噴射終了時期が略上死点となるよ
うに設定されている。つまり、理論空燃比もしくはリッ
チ空燃比となってから所定期間遅れて第1噴射時期テー
ブルへの切換が実行される。
First, in step 1, the engine speed N, the load, and the cooling water temperature TW are read as engine operating conditions.
The engine load is engine speed N and intake air amount Q.
The basic fuel injection amount Tp obtained from is used. As described above, based on this engine operating condition, the air-fuel ratio is controlled according to another program (not shown), and the swirl control valve 18 is controlled to open / close according to the characteristics shown in FIG. In step 2, the air-fuel ratio at that time (target air-fuel ratio) is read, and in step 3, it is determined from the value of this air-fuel ratio whether or not it is in the lean region. In the non-lean region, that is, in the case of the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, the routine proceeds to steps 4 and 5, where the value of the counter C serving as a timer is incremented and the value of the counter C is set to correspond to a predetermined delay period. Compare with the value C 0 . Counter C
If the value of is greater than or equal to the set value C 0 , the process proceeds to step 9, and the first injection timing table is selected. The first injection timing table corresponds to the open state of the swirl control valve 18, and is set so that the injection end timing is substantially at the top dead center. That is, switching to the first injection timing table is executed after a predetermined period of delay after the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio is reached.

【0024】ステップ3でリーン空燃比である場合に
は、カウンタCをクリアする(ステップ6)とともに、
ステップ7,8へ進んで、スワールコントロールバルブ
18の開閉状態を判定する。この開閉状態は、電磁弁2
0の制御信号あるいは機関運転条件に基づいて判定され
る。スワールコントロールバルブ18が開状態である場
合には、ステップ9へ進み、第1噴射時期テーブルを選
択する。
When the air-fuel ratio is lean in step 3, the counter C is cleared (step 6) and
In steps 7 and 8, the open / closed state of the swirl control valve 18 is determined. This open / closed state is the solenoid valve 2
It is determined based on the control signal of 0 or the engine operating condition. When the swirl control valve 18 is open, the routine proceeds to step 9, where the first injection timing table is selected.

【0025】また、スワールコントロールバルブ18が
閉状態である場合には、ステップ11で、図4の特性に
従い、そのときの噴射時期切換の境界となる負荷TpI
NJを機関回転数Nに対応して図5のように設定する。
なお、図4,図5では、切換の境界を1つのものとして
示してあるが、実際には、冷却水温が70℃以上のとき
と70℃未満のときとで多少異なる特性の2種類の境界
が設定されており、水温を考慮して境界負荷TpINJ
が設定される。そして、ステップ12で、実際の機関の
負荷Tpをこの境界負荷TpINJと比較し、境界負荷
TpINJ以上であればステップ9へ進んで第1噴射時
期テーブルを選択し、かつ境界負荷TpINJ未満であ
ればステップ13へ進んで第2噴射時期テーブルを選択
する。
Further, when the swirl control valve 18 is in the closed state, in step 11, the load TpI which becomes the boundary of the injection timing switching at that time in accordance with the characteristics of FIG.
NJ is set as shown in FIG. 5 corresponding to the engine speed N.
4 and 5, the boundary of switching is shown as one, but in reality, there are two kinds of boundaries having slightly different characteristics when the cooling water temperature is 70 ° C. or higher and when the cooling water temperature is lower than 70 ° C. Is set, and the boundary load TpINJ is set in consideration of the water temperature.
Is set. Then, in step 12, the actual engine load Tp is compared with this boundary load TpINJ. If the boundary load TpINJ or more, the process proceeds to step 9 to select the first injection timing table, and if it is less than the boundary load TpINJ. Proceeding to step 13, the second injection timing table is selected.

【0026】これらの噴射時期テーブルは、いずれも機
関回転数Nに対応する噴射終了時期を定めたもので、第
1噴射時期テーブルが前述したように噴射終了時期が略
上死点となるように設定されているのに対し、第2噴射
時期テーブルは、噴射終了時期が吸入行程中となるよう
に設定されている。このようにして噴射時期テーブルを
選択した後、ステップ10あるいはステップ14におい
て、各噴射時期テーブルを用いて、機関回転数Nに対応
する噴射終了時期を決定する。
Each of these injection timing tables defines the injection end timing corresponding to the engine speed N, so that the injection end timing is approximately the top dead center as described above in the first injection timing table. On the other hand, the second injection timing table is set such that the injection end timing is in the intake stroke. After selecting the injection timing table in this way, in step 10 or step 14, each injection timing table is used to determine the injection end timing corresponding to the engine speed N.

【0027】従って、上記実施例によれば、リーン空燃
比でしかもスワールコントロールバルブ18が閉となっ
て強いスワールが与えられているときに、燃料噴射がや
や遅れてなされ、その噴射終了時期が吸入行程中とな
る。そのため、図7に示したように、リーン燃焼の安定
性が向上する。また、スワールコントロールバルブ18
の開閉の切換時には、噴射時期テーブルとして第1噴射
時期テーブルが選択され、噴射終了時期が略上死点に保
たれているので、過渡的な燃焼不安定化による失火を生
じることがない。
Therefore, according to the above embodiment, when the swirl control valve 18 is closed and a strong swirl is applied with the lean air-fuel ratio, the fuel injection is slightly delayed and the injection end timing is the intake time. In the process. Therefore, as shown in FIG. 7, the stability of lean combustion is improved. Also, swirl control valve 18
Since the first injection timing table is selected as the injection timing table and the injection end timing is maintained substantially at the top dead center when switching between the open and close states of No, there is no accidental misfire due to transient combustion instability.

【0028】なお、上記実施例では、可変スワール生成
手段として、スワールコントロールバルブ18を用いて
いるが、例えば可変動弁機構により一対の吸気弁の一方
を閉状態に固定してスワールを生成するなど、他の可変
スワール生成手段を用いた内燃機関にも、同様に適用す
ることができる。
In the above embodiment, the swirl control valve 18 is used as the variable swirl generating means. For example, a swirl is generated by fixing one of the pair of intake valves to a closed state by a variable valve mechanism. The invention can be similarly applied to an internal combustion engine using other variable swirl generating means.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
に係る内燃機関の燃料噴射時期制御装置によれば、可変
スワール生成手段により強いスワールを与えつつリーン
燃焼を行う際に、スワール生成に伴い吸気の流速が高く
なることを考慮した形で燃料噴射時期がやや遅れ側に制
御される。そのため、リーン燃焼の安定度を高めること
ができるとともに、それだけリーン燃焼の限界をリーン
側に設定することが可能となる。また、噴射時期切換手
段における切換の境界を請求項3のように設定すること
により、過渡的な燃焼の不安定化による失火を確実に回
避できる。
As is apparent from the above description, according to the fuel injection timing control system for an internal combustion engine of the present invention, swirl generation is performed when performing lean combustion while giving a strong swirl to the variable swirl generation means. The fuel injection timing is controlled to be slightly delayed in consideration of the fact that the intake air flow rate increases. Therefore, the stability of lean combustion can be improved, and the limit of lean combustion can be set to the lean side accordingly. Further, by setting the switching boundary in the injection timing switching means as in claim 3, it is possible to reliably avoid misfire due to transient instability of combustion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の構成を示すクレーム対応図。FIG. 1 is a claim correspondence diagram showing a configuration of the present invention.

【図2】この発明に係る噴射時期制御装置の一実施例を
示す構成説明図。
FIG. 2 is a structural explanatory view showing an embodiment of an injection timing control device according to the present invention.

【図3】スワールコントロールバルブの構成を示す説明
図。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration of a swirl control valve.

【図4】スワールコントロールバルブの開閉切換の境界
と噴射時期切換の境界とを示す特性図。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a boundary of opening / closing switching of a swirl control valve and a boundary of switching of injection timing.

【図5】一定機関回転数におけるそれぞれの境界を示す
特性図。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing respective boundaries at a constant engine speed.

【図6】この実施例の噴射時期制御の流れを示すフロー
チャート
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of injection timing control of this embodiment.

【図7】噴射終了時期と機関安定度等との関係を示す特
性図。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship between injection end timing and engine stability and the like.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…電磁式燃料噴射弁 2…運転条件検出手段 3…空燃比制御手段 4…可変スワール生成手段 5…第1の噴射時期記憶手段 6…第2の噴射時期記憶手段 7…噴射時期切換手段 8…噴射時期制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electromagnetic fuel injection valve 2 ... Operating condition detection means 3 ... Air-fuel ratio control means 4 ... Variable swirl generation means 5 ... 1st injection timing storage means 6 ... 2nd injection timing storage means 7 ... Injection timing switching means 8 ... Injection timing control means

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関の吸気ポートへ向けて各気筒毎
に設けられた電磁式燃料噴射弁と、 内燃機関の運転条件を検出する運転条件検出手段と、 所定の運転条件下でリーン空燃比となるように、検出し
た運転条件に応じて空燃比を制御する空燃比制御手段
と、 上記運転条件に基づいて制御され、リーン燃焼時に気筒
内にスワールを生成させる可変スワール生成手段と、 を備えてなる内燃機関において、 噴射終了時期が排気行程中となるように機関回転数に対
応する値を予め設定した第1の噴射時期記憶手段と、 噴射終了時期が吸入行程中となるように機関回転数に対
応する値を予め設定した第2の噴射時期記憶手段と、 上記運転条件に基づきスワール停止域で第1の噴射時期
記憶手段を選択し、かつスワール生成域で第2の噴射時
期記憶手段を選択する噴射時期切換手段と、 この選択された噴射時期記憶手段から機関回転数に対応
する値を決定し、各燃料噴射弁の噴射時期を制御する噴
射時期制御手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射時期制御
装置。
1. An electromagnetic fuel injection valve provided for each cylinder toward an intake port of an internal combustion engine, an operating condition detecting means for detecting an operating condition of the internal combustion engine, and a lean air-fuel ratio under predetermined operating conditions. So that the air-fuel ratio control means controls the air-fuel ratio according to the detected operating condition, and the variable swirl generating means controlled based on the operating condition to generate swirl in the cylinder during lean combustion. In this internal combustion engine, the first injection timing storage means presets a value corresponding to the engine speed so that the injection end timing is in the exhaust stroke, and the engine rotation is set so that the injection end timing is in the intake stroke. A second injection timing storage means in which a value corresponding to the number is preset, and a first injection timing storage means is selected in the swirl stop region based on the operating conditions, and a second injection timing storage is stored in the swirl generation region. An injection timing switching means for selecting a stage, and an injection timing control means for determining a value corresponding to the engine speed from the selected injection timing storage means and controlling the injection timing of each fuel injection valve. And a fuel injection timing control device for an internal combustion engine.
【請求項2】 上記可変スワール生成手段が、弁体の一
部に切欠を形成したバタフライバルブ型のスワールコン
トロールバルブからなることを特徴とする請求項1記載
の内燃機関の燃料噴射時期制御装置。
2. The fuel injection timing control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the variable swirl generating means comprises a butterfly valve type swirl control valve in which a notch is formed in a part of a valve body.
【請求項3】 上記噴射時期切換手段における切換の境
界が、上記可変スワール生成手段のスワール生成域,ス
ワール停止域の境界と重ならず、かつスワール生成域内
に設定されていることを特徴とする請求項1または請求
項2に記載の内燃機関の燃料噴射時期制御装置。
3. The switching boundary in the injection timing switching means does not overlap with the boundaries of the swirl generation area and the swirl stop area of the variable swirl generation means, and is set within the swirl generation area. The fuel injection timing control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019044780A (en) * 2018-12-20 2019-03-22 株式会社三井E&Sマシナリー Engine operation system for vessel

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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