JPH07166927A

JPH07166927A - 筒内噴射エンジンの制御装置

Info

Publication number: JPH07166927A
Application number: JP31768693A
Authority: JP
Inventors: Koji Morikawa; 弘二森川
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1993-12-17
Publication date: 1995-06-27

Abstract

(57)【要約】【目的】高負荷領域の均一燃焼方式において燃圧を適
正に制御して、均一混合気を常に良好に形成する。【構成】エンジン本体１の各気筒に筒内噴射インジェ
クタ１２を取付け、このインジェクタ１２の燃圧を少な
くとも高圧制御した状態で、燃料噴射量と噴射時期の噴
射信号によりインジェクタ１２から任意に燃料噴射し
て、低中負荷領域では成層燃焼し、高負荷領域では均一
燃焼するように燃焼方式を切換える。そして高負荷領域
の少なくとも低中回転域では、筒内噴射インジェクタ１
２の燃圧を低圧制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用の筒内噴射エン
ジンにおいて運転条件により燃焼方式を切換える際の制
御装置に関し、詳しくは、均一燃焼する際の燃圧制御に
よる均一混合気の形成に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用エンジンとして、エンジン本体の
各気筒に筒内噴射インジェクタを取付けて、各気筒の燃
焼室に任意の噴射時期で燃料噴射することを可能にした
筒内噴射エンジンが知られている。この筒内噴射エンジ
ンは、運転条件の低中負荷領域では圧縮行程で燃料噴射
して混合気を成層化することで、希薄空燃比での燃焼を
可能にするように成層燃焼する。また高負荷領域では、
吸気行程で燃料噴射して多量の燃料と空気の混合気を均
一化することで均一燃焼する。こうして燃焼方式を切換
えることで、低中負荷での燃費、排気ガスを向上し、高
負荷では高いエンジン出力特性を得ることを目指してい
る。

【０００３】ここで成層燃焼では、筒内圧が高い圧縮行
程で微粒化の進んだ燃料噴射を行う必要があり、このた
め燃圧を高く設定することが要求される。一方、均一燃
焼では吸気行程で早期噴射されるが、この場合に低中回
転域で高い燃圧により燃料噴射すると、微粒化が良いこ
とで早期にガス化し、このため燃料がかえって空気と混
ざりにくくなり、この点で燃料の粒径は大きめの方が良
い。高回転域では、短時間で噴射を終了する必要がある
が、早期噴射により燃料がガス化していても高回転でガ
ス流動による乱れが大きくなるため、混合し易くなる。
従って、均一燃焼では低中回転域と高回転域で燃圧を適
正に制御して、いずれの場合も良好に均一混合気を形成
することが要求される。

【０００４】従来、上記燃圧制御に関しては、例えば特
開平３−９０５０号公報の先行技術があり、ディーゼル
エンジンにおいて低負荷時の低回転域では、高回転域よ
り噴射圧力を高く補正することが示されている。特開平
２−１４６２５３号公報の先行技術では、燃料の少ない
低回転或は低負荷の領域では燃圧を低くし、燃料の多い
高回転或は高負荷の領域では燃圧を高く制御することが
示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記先行技
術の前者にあっては、低負荷時の燃圧に関するものであ
るから、本発明の対象とする筒内噴射エンジンの高負荷
領域の均一燃焼方式には適応できない。後者にあって
は、低負荷では燃圧を低くし高負荷では燃圧を高く制御
するので、本発明の対象とする筒内噴射エンジンの低負
荷領域の成層燃焼と高負荷領域の均一燃焼には適応でき
ない等の問題がある。

【０００６】本発明は、このような点に鑑み、高負荷領
域の均一燃焼方式において燃圧を適正に制御して、均一
混合気を常に良好に形成することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、エンジン本体の各気筒に筒内噴射インジェク
タを取付け、このインジェクタの燃圧を制御する燃圧制
御手段により少なくとも高圧制御した状態で、燃料噴射
量と噴射時期の噴射信号によりインジェクタから任意に
燃料噴射して、低中負荷領域では成層燃焼し、高負荷領
域では均一燃焼するように燃焼方式を切換える筒内噴射
エンジンにおいて、高負荷領域の少なくとも低中回転域
では、筒内噴射インジェクタの燃圧を低圧制御すること
を特徴とする。

【０００８】

【作用】上記構成により本発明では、筒内噴射エンジン
は筒内噴射インジェクタの少なくとも高い燃圧と、燃料
噴射量と噴射時期の噴射信号により筒内噴射インジェク
タから燃焼室に直接燃料噴射される。そして低中負荷領
域では、圧縮行程で燃料噴射して混合気を成層化するこ
とで、希薄空燃比でも良好に成層燃焼する。また高負荷
領域では吸気行程で燃料噴射して混合気が均一化される
が、この場合い低中回転域では燃圧が低圧制御されるこ
とで、燃料のガス化が遅れて粒径が大きい状態になる。
そこで低回転でガス流動の乱れが小さい条件では、空気
と燃料が混合し易くなって、良好に均一混合気を形成し
て均一燃焼することが可能になる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１において筒内噴射エンジンの全体の構成につ
いて説明する。符号１は多気筒のエンジン本体であり、
エンジン本体１の吸気系では、エアクリーナ２がダクト
３、スロットル弁４を備えたスロットルボデー５、チャ
ンバ６、吸気マニホールド７を介して各気筒の燃焼室に
連通される。エンジン本体１の排気系では、各気筒の燃
焼室が排気マニホールド８、触媒コンバータ９、排気管
１０を介してマフラー１１に連通されている。またエン
ジン本体１の各気筒の燃焼室には筒内噴射インジェクタ
１２が、任意の噴射時期に燃料噴射して成層燃焼または
均一燃焼することが可能に装着され、図示しない点火プ
ラグが取付けられる。

【００１０】燃料系について説明すると、燃料タンク２
０からの燃料通路２１に高圧燃料ポンプ２２が設けら
れ、ポンプ吐出側がフィルタ２３、分岐前のチャンバと
してのコモンレール２４を介して筒内噴射インジェクタ
１２に連通される。また燃料通路２１のインジェクタ上
流からは戻り通路２５が分岐し、この戻り通路２５がレ
ギュレータ２６を備えて燃料タンク２０に戻るように連
通し、レギュレータ２６による燃料戻りによりインジェ
クタ１２の燃圧を制御するように構成される。

【００１１】制御系について説明すると、吸入空気量Ｑ
を検出するエアフローメータ１５、クランク角θやエン
ジン回転数Ｎを検出するクランク角センサ１６、コモン
レール２４に取付けられて燃圧Ｐｆを検出する燃圧セン
サ１７を有する。これらセンサ信号が制御ユニット３０
に入力する。

【００１２】制御ユニット３０は、エンジン回転数Ｎと
吸入空気量Ｑとが入力する運転条件判定手段３１を有
し、両方のパラメータによりエンジン運転条件を判定す
る。運転条件の信号は燃焼方式決定手段３２に入力し
て、図２のマップに基づいて燃焼方式を決定する。即
ち、低中負荷領域では成層燃焼に定め、高負荷領域では
均一燃焼に定める。

【００１３】これら運転条件と燃焼方式の信号は燃料噴
射量演算手段３３に入力し、各運転条件に応じた燃料噴
射量Ｔｉを演算する。このとき成層燃焼では燃料を全体
的に減量して希薄空燃比とし、均一燃焼では通常空燃比
になるように設定する。

【００１４】燃焼方式とクランク角θの信号は噴射時期
決定手段３４に入力して、図３のマップに基づいて噴射
時期θｉを決定する。即ち、成層燃焼では圧縮行程の点
火直前にパターンＡの噴射時期θｉを定め、均一燃焼で
は吸気行程の前半にパターンＢの噴射時期θｉを定め
る。そして燃料噴射量Ｔｉと噴射時期θｉの信号は駆動
回路３５に入力し、両者の噴射信号を筒内噴射インジェ
クタ１２に出力して燃料噴射する。

【００１５】また燃焼方式、エンジン回転数Ｎ、燃圧Ｐ
ｆの信号は燃圧制御手段３６に入力し、燃焼方式とエン
ジン回転数Ｎに応じて目標とする燃圧Ｐｆｔを設定す
る。即ち、成層燃焼では、筒内圧が高く、微粒化も促進
する必要があるため、燃圧Ｐｆｔを例えば７０〜１４０
ｋｇ／ｃｍ² の高圧に定める。均一燃焼において低中回
転域では、燃料が早期に微粒化してガス化すると、空気
と混合しにくくなる。そこで燃料の微粒化を抑えるた
め、燃圧Ｐｆｔを例えば３０〜４０ｋｇ／ｃｍ² の低圧
に定める。均一燃焼の高回転域では、例えば燃料が多い
と噴射率を高くする必要があって、燃圧Ｐｆｔを高圧に
定める。これら燃圧Ｐｆ，Ｐｆｔの偏差の燃圧信号は駆
動回路３７によりレギュレータ２６に入力して、燃圧制
御するように構成される。

【００１６】次に、この実施例の作用について説明す
る。先ずエンジン運転時には、燃料系の高圧燃料ポンプ
２２が駆動して燃料タンク２０の燃料が燃料通路２１に
よりコモンレール２４を介して筒内噴射インジェクタ１
２に導入し、その燃料の一部がレギュレータ２６により
燃料タンク２０に戻るように循環する。このとき制御ユ
ニット３０から燃圧信号がレギュレータ２６に出力して
燃料戻りを変化することで、インジェクタ１２の燃圧が
高圧または低圧に制御され、高い燃圧の場合は圧縮行程
で燃料を筒内圧に打ち勝って直接燃焼室に噴射すること
が可能になる。

【００１７】また吸気行程ではスロットル弁４の開度に
応じて空気がエンジン本体１の各気筒に吸入され、この
とき運転条件と燃焼方式により燃料噴射量Ｔｉが演算さ
れ、燃焼方式に基づいて噴射時期θｉが決定される。そ
して両者の噴射信号が筒内噴射インジェクタ１２に出力
し、且つ筒内噴射インジェクタ１２の燃圧が上述のよう
に制御されることで、燃焼室に直接燃料噴射される。そ
こで膨張行程で種々の燃焼方式で燃焼し、燃焼後の排気
行程では排気ガスが排気マニホールド８により触媒コン
バータ９に導かれて浄化される。

【００１８】各燃焼方式での燃圧制御を、図４のフロー
チャートを用いて説明する。先ず、ステップＳ１で運転
条件を判断し、ステップＳ２で運転条件に応じて燃焼方
式を定める。そこで低中負荷領域では成層燃焼を定め、
ステップＳ３に進んでパターンＡの噴射時期θｉを決定
し、ステップＳ４で高い燃圧Ｐｆｔに制御する。このた
め吸気行程では空気のみが吸入され、圧縮行程の点火直
前に高い燃圧Ｐｆｔにより筒内噴射インジェクタ１２か
ら直接燃料噴射される。これにより燃焼室内の空気と燃
料の混合気は、点火プラグ付近が濃くてその周囲が薄く
なるように成層化する。そこで点火プラグにより着火す
ることで、希薄空燃比の混合気が良好に成層燃焼して、
燃費や排気ガスが向上する。

【００１９】高負荷の燃料の多い領域では均一燃焼を定
め、ステップＳ２からステップＳ５へ進んでパターンＢ
の噴射時期θｉを決定する。その後ステップＳ６ではエ
ンジン回転数Ｎを参照し、低中回転域ではステップＳ７
へ進んで低い燃圧Ｐｆｔに制御する。そこで吸気行程で
吸気する際に燃料蒸発時間に余裕のある状態で燃料噴射
されるが、燃圧Ｐｆｔが低いことで、燃料の粒径は大き
い状態になる。このため低回転のガス流動の乱れが小さ
い条件では、燃料のガス化が遅れて空気と混合し易くな
り、比較的濃い均一混合気が良好に形成される。従っ
て、点火プラグにより着火すると、均一化した混合気が
良好に均一燃焼して、高いエンジン出力が得られる。

【００２０】高負荷の高回転域では、ステップＳ６から
ステップＳ４へ進んで高い燃圧Ｐｆｔに制御する。そこ
でこの場合は高い燃圧Ｐｆｔにより多量の燃料が迅速且
つ確実に噴射される。また燃料が早期にガス化しても、
高回転でガス流動の乱れが大きくなって混合が促進され
るため、同様に均一混合気が良好に形成されて均一燃焼
する。

【００２１】尚、高負荷の高回転域では、多量の燃料の
噴射期間が確保されれば、燃圧を低圧制御しても良い。

【００２２】以上、本発明の実施例について説明した
が、これのみに限定されない。

【００２３】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によると、
筒内噴射インジェクタを有して低中負荷領域では成層燃
焼し、高負荷領域では均一燃焼するように燃焼方式を切
換える筒内噴射エンジンにおいて、高負荷領域の少なく
とも低中回転域では、筒内噴射インジェクタの燃圧を低
圧制御するので、この領域では燃料の微粒化が遅れて均
一混合気を良好に形成することができる。このため均一
燃焼も向上して、排気ガスが低減し、エンジン出力等が
アップする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る筒内噴射エンジンの制御装置に適
した実施例を示す構成図である。

【図２】各運転条件での燃焼方式と燃圧のマップを示す
図である。

【図３】各燃焼方式での燃料の噴射時期のマップを示す
図である。

【図４】各燃焼方式での燃料の噴射時期と燃圧の制御の
フローチャートである。

【符号の説明】

１エンジン本体１２筒内噴射インジェクタ３０制御ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジン本体の各気筒に筒内噴射インジ
ェクタを取付け、このインジェクタの燃圧を制御する燃
圧制御手段により少なくとも高圧制御した状態で、燃料
噴射量と噴射時期の噴射信号によりインジェクタから任
意に燃料噴射して、低中負荷領域では成層燃焼し、高負
荷領域では均一燃焼するように燃焼方式を切換える筒内
噴射エンジンにおいて、高負荷領域の少なくとも低中回転域では、筒内噴射イン
ジェクタの燃圧を低圧制御することを特徴とする筒内噴
射エンジンの制御装置。
【請求項２】高負荷領域の高回転域では、筒内噴射イ
ンジェクタの燃圧を高圧または低圧制御することを特徴
とする請求項１記載の筒内噴射エンジンの制御装置。