JPH11200917A - 燃料噴射装置 - Google Patents
燃料噴射装置Info
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- JPH11200917A JPH11200917A JP10008805A JP880598A JPH11200917A JP H11200917 A JPH11200917 A JP H11200917A JP 10008805 A JP10008805 A JP 10008805A JP 880598 A JP880598 A JP 880598A JP H11200917 A JPH11200917 A JP H11200917A
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- fuel injection
- fuel
- injection valve
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- valve
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 成層燃焼運転を行う内燃機関において燃料噴
射弁の弁体のストローク量を可変制御することにより幅
広い機関運転域にて最適燃料噴射を可能とする。 【解決手段】 機関が所定の運転域にあるときには燃料
を主に圧縮行程後半に噴射して成層燃焼を行い、前記以
外の運転状態にあるときには燃料を主に吸気行程に噴射
して均質燃焼を行うようにした直噴式の火花点火機関に
おいて、前記燃料噴射弁にその最大ストローク量を変化
させる可変ストローク機構を設けると共に、少なくとも
成層燃焼時の機関運転状態に応じて燃料噴射弁の最大ス
トローク量を制御するストローク量制御手段を設けた。
射弁の弁体のストローク量を可変制御することにより幅
広い機関運転域にて最適燃料噴射を可能とする。 【解決手段】 機関が所定の運転域にあるときには燃料
を主に圧縮行程後半に噴射して成層燃焼を行い、前記以
外の運転状態にあるときには燃料を主に吸気行程に噴射
して均質燃焼を行うようにした直噴式の火花点火機関に
おいて、前記燃料噴射弁にその最大ストローク量を変化
させる可変ストローク機構を設けると共に、少なくとも
成層燃焼時の機関運転状態に応じて燃料噴射弁の最大ス
トローク量を制御するストローク量制御手段を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は直噴式の火花点火式
内燃機関に適合する燃料噴射装置に関する。
内燃機関に適合する燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と解決すべき課題】火花点火式内燃機関に
おいて、主として圧縮行程以降に筒内に直接燃料を噴射
供給して成層燃焼させることにより燃費、出力、排気エ
ミッション性能を改善するようにしたものが知られてい
る。こうした直噴式機関の特徴を充分に発揮させるため
には、筒内に噴射供給する燃料粒子を運転状態に応じて
適切に制御することが望ましく、このために例えば特開
平７−１６６９２７号公報に開示されているように、燃
料噴射弁に供給する燃料の圧力を可変制御することによ
り燃料の微粒化の程度を制御するようにしたものが提案
されている。。
おいて、主として圧縮行程以降に筒内に直接燃料を噴射
供給して成層燃焼させることにより燃費、出力、排気エ
ミッション性能を改善するようにしたものが知られてい
る。こうした直噴式機関の特徴を充分に発揮させるため
には、筒内に噴射供給する燃料粒子を運転状態に応じて
適切に制御することが望ましく、このために例えば特開
平７−１６６９２７号公報に開示されているように、燃
料噴射弁に供給する燃料の圧力を可変制御することによ
り燃料の微粒化の程度を制御するようにしたものが提案
されている。。
【０００３】ところで、本出願人は、成層運転時の燃焼
安定性が成層化の度合いの影響を強く受けるため同じ成
層運転時であっても運転状態によって適切な燃料噴射率
（単位時間当たりの燃料噴射量）が異なることを実験に
より確認した。燃料圧力を変化させれば、燃料の微粒化
だけでなく燃料噴射率も変化するのであるが、上記従来
技術では燃料の微粒化のみに着目しているため、成層燃
焼時は一律に燃料圧力を高くするだけであった。また、
燃料圧力だけで適切な燃料噴射率を得ようとすると、非
常に幅広い燃料圧力と高燃圧に対応させるために容量の
大きな燃料ポンプが必要となるためコストが上昇し、同
時にその駆動負担が大きくなるため燃費が悪化するとい
う問題が生じる。
安定性が成層化の度合いの影響を強く受けるため同じ成
層運転時であっても運転状態によって適切な燃料噴射率
（単位時間当たりの燃料噴射量）が異なることを実験に
より確認した。燃料圧力を変化させれば、燃料の微粒化
だけでなく燃料噴射率も変化するのであるが、上記従来
技術では燃料の微粒化のみに着目しているため、成層燃
焼時は一律に燃料圧力を高くするだけであった。また、
燃料圧力だけで適切な燃料噴射率を得ようとすると、非
常に幅広い燃料圧力と高燃圧に対応させるために容量の
大きな燃料ポンプが必要となるためコストが上昇し、同
時にその駆動負担が大きくなるため燃費が悪化するとい
う問題が生じる。
【０００４】また、上記従来技術とは別に、燃料噴射弁
の弁体のストローク量を可変制御することによって燃料
噴射率を制御する技術が特開平５−３２１７８６号公報
に開示されているが、これは単位重量当たりの発熱量が
異なる２種類の燃料を切り換えて使用する場合に燃料噴
射率を可変制御するものであり、成層燃焼を行わせる直
噴式内燃機関への適用については開示がない。
の弁体のストローク量を可変制御することによって燃料
噴射率を制御する技術が特開平５−３２１７８６号公報
に開示されているが、これは単位重量当たりの発熱量が
異なる２種類の燃料を切り換えて使用する場合に燃料噴
射率を可変制御するものであり、成層燃焼を行わせる直
噴式内燃機関への適用については開示がない。
【０００５】本発明はこのような従来の問題点に着目し
てなされたもので、直噴式の火花点火式機関において、
少なくとも成層燃焼運転時に燃料噴射弁の弁体のストロ
ーク量を精度良く可変制御することにより幅広い機関運
転域にて最適燃料噴射が可能な燃料噴射弁および燃料噴
射装置を提供することを目的としている。
てなされたもので、直噴式の火花点火式機関において、
少なくとも成層燃焼運転時に燃料噴射弁の弁体のストロ
ーク量を精度良く可変制御することにより幅広い機関運
転域にて最適燃料噴射が可能な燃料噴射弁および燃料噴
射装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、請求項１の発明は、機関運転状態を検出する手段
と、燃料噴射弁の開弁期間と開弁時期とを機関運転状態
に応じて制御する燃料噴射制御手段とを備え、燃料噴射
制御手段は機関が所定の運転域にあるときには燃料を主
に圧縮行程後半に噴射して成層燃焼を行い、前記以外の
運転状態にあるときには燃料を主に吸気行程に噴射して
均質燃焼を行うようにした直噴式の火花点火機関の燃料
噴射制御装置において、前記燃料噴射弁にその最大スト
ローク量を変化させる可変ストローク機構を設けると共
に、少なくとも前記成層燃焼時の機関運転状態に応じて
燃料噴射弁の最大ストローク量を制御するストローク量
制御手段とを設けた。
に、請求項１の発明は、機関運転状態を検出する手段
と、燃料噴射弁の開弁期間と開弁時期とを機関運転状態
に応じて制御する燃料噴射制御手段とを備え、燃料噴射
制御手段は機関が所定の運転域にあるときには燃料を主
に圧縮行程後半に噴射して成層燃焼を行い、前記以外の
運転状態にあるときには燃料を主に吸気行程に噴射して
均質燃焼を行うようにした直噴式の火花点火機関の燃料
噴射制御装置において、前記燃料噴射弁にその最大スト
ローク量を変化させる可変ストローク機構を設けると共
に、少なくとも前記成層燃焼時の機関運転状態に応じて
燃料噴射弁の最大ストローク量を制御するストローク量
制御手段とを設けた。
【０００７】請求項２の発明は、上記請求項１の発明の
ストローク量制御手段を、成層運転時の高負荷域では燃
料噴射弁の最大ストローク量を低負荷域よりも小さくす
るものとした。
ストローク量制御手段を、成層運転時の高負荷域では燃
料噴射弁の最大ストローク量を低負荷域よりも小さくす
るものとした。
【０００８】請求項３の発明は、請求項１の発明のスト
ローク量制御手段を、成層運転時の高回転域では燃料噴
射弁の最大ストローク量を低回転域よりも大きくするも
のとした。
ローク量制御手段を、成層運転時の高回転域では燃料噴
射弁の最大ストローク量を低回転域よりも大きくするも
のとした。
【０００９】請求項４の発明は、上記請求項３の発明に
おいて、燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を機関運転状
態に応じて制御する圧力制御手段を設け、この圧力制御
手段を、燃料噴射弁の最大ストローク量の増大に伴い低
回転域よりも燃料圧力を上昇させるものとした。
おいて、燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を機関運転状
態に応じて制御する圧力制御手段を設け、この圧力制御
手段を、燃料噴射弁の最大ストローク量の増大に伴い低
回転域よりも燃料圧力を上昇させるものとした。
【００１０】請求項５の発明は、上記請求項１の発明の
ストローク量制御手段を、均質運転時の高回転かつ高負
荷域では燃料噴射弁の最大ストローク量を低回転または
低負荷域よりも大きくするものとした。
ストローク量制御手段を、均質運転時の高回転かつ高負
荷域では燃料噴射弁の最大ストローク量を低回転または
低負荷域よりも大きくするものとした。
【００１１】請求項６の発明は、上記請求項５の発明に
おいて、燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を機関運転状
態に応じて制御する圧力制御手段を設け、この圧力制御
手段を、燃料噴射弁の最大ストローク量の増大に伴い低
回転または低負荷域よりも燃料圧力を上昇させるものと
した。
おいて、燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を機関運転状
態に応じて制御する圧力制御手段を設け、この圧力制御
手段を、燃料噴射弁の最大ストローク量の増大に伴い低
回転または低負荷域よりも燃料圧力を上昇させるものと
した。
【００１２】請求項７の発明は、上記請求項１の発明の
ストローク量制御手段を、成層運転時のアイドル状態で
は燃料噴射弁の最大ストローク量を小さくするものとし
た。
ストローク量制御手段を、成層運転時のアイドル状態で
は燃料噴射弁の最大ストローク量を小さくするものとし
た。
【００１３】請求項８の発明は、上記請求項７の発明に
おいて、燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を機関運転状
態に応じて制御する圧力制御手段を設け、この圧力制御
手段を、燃料噴射弁の最大ストローク量の減少に伴い燃
料圧力を低減させるものとした。
おいて、燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を機関運転状
態に応じて制御する圧力制御手段を設け、この圧力制御
手段を、燃料噴射弁の最大ストローク量の減少に伴い燃
料圧力を低減させるものとした。
【００１４】
【作用・効果】請求項１の発明によれば、可変ストロー
ク機構を有する燃料噴射弁を用いたことにより、直噴式
火花点火機関の成層燃焼時の運転状態に応じて最適な噴
射率にて高精度な燃料噴射制御を行うことができるの
で、機関に幅広い運転域にて良好な出力、運転性および
排気エミッション性能を発揮させることが可能である。
ク機構を有する燃料噴射弁を用いたことにより、直噴式
火花点火機関の成層燃焼時の運転状態に応じて最適な噴
射率にて高精度な燃料噴射制御を行うことができるの
で、機関に幅広い運転域にて良好な出力、運転性および
排気エミッション性能を発揮させることが可能である。
【００１５】請求項２の発明によれば、上記請求項１の
発明のストローク量制御手段を、成層運転時の高負荷域
では燃料噴射弁の最大ストローク量を低負荷域よりも小
さくするものとしたことから、要求燃料量の噴射期間を
長くして、多量の燃料が集中しすぎることによるスモー
クの発生を回避することができる。
発明のストローク量制御手段を、成層運転時の高負荷域
では燃料噴射弁の最大ストローク量を低負荷域よりも小
さくするものとしたことから、要求燃料量の噴射期間を
長くして、多量の燃料が集中しすぎることによるスモー
クの発生を回避することができる。
【００１６】請求項３の発明によれば、請求項１の発明
のストローク量制御手段を、成層運転時の高回転域では
燃料噴射弁の最大ストローク量を低回転域よりも大きく
するものとしたことから、空気流動が活発で燃料が拡散
しやすい高回転域にて要求燃料量を短時間内に供給して
燃料をある程度集中させ、これにより適切な成層燃焼を
行わせることができる。また、請求項４の発明によれ
ば、このときの燃料噴射弁の最大ストローク量の増大に
伴い低回転域よりも燃料圧力を上昇させるようにしたこ
とから、噴射弁ノズル部からの燃料の噴霧角を小さくす
るとともに燃料粒子の貫通力を強めてピストンキャビテ
ィ部等への燃料の集中をより促すことができる。
のストローク量制御手段を、成層運転時の高回転域では
燃料噴射弁の最大ストローク量を低回転域よりも大きく
するものとしたことから、空気流動が活発で燃料が拡散
しやすい高回転域にて要求燃料量を短時間内に供給して
燃料をある程度集中させ、これにより適切な成層燃焼を
行わせることができる。また、請求項４の発明によれ
ば、このときの燃料噴射弁の最大ストローク量の増大に
伴い低回転域よりも燃料圧力を上昇させるようにしたこ
とから、噴射弁ノズル部からの燃料の噴霧角を小さくす
るとともに燃料粒子の貫通力を強めてピストンキャビテ
ィ部等への燃料の集中をより促すことができる。
【００１７】請求項５の発明によれば、上記請求項１の
発明のストローク量制御手段を、均質運転時の高回転か
つ高負荷域では燃料噴射弁の最大ストローク量を低回転
または低負荷域よりも大きくするものとしたことから、
燃料の量が多くてスモークを生じやすいこの運転域での
噴射率を高めてスモークの発生を抑制することができ
る。また、請求項６の発明によれば、このときの燃料噴
射弁の最大ストローク量の増大に伴い低回転または低負
荷域よりも燃料圧力を上昇させるので、噴射率をより高
めることが可能である。
発明のストローク量制御手段を、均質運転時の高回転か
つ高負荷域では燃料噴射弁の最大ストローク量を低回転
または低負荷域よりも大きくするものとしたことから、
燃料の量が多くてスモークを生じやすいこの運転域での
噴射率を高めてスモークの発生を抑制することができ
る。また、請求項６の発明によれば、このときの燃料噴
射弁の最大ストローク量の増大に伴い低回転または低負
荷域よりも燃料圧力を上昇させるので、噴射率をより高
めることが可能である。
【００１８】請求項７の発明によれば、上記請求項１の
発明のストローク量制御手段を、成層運転時のアイドル
状態では燃料噴射弁の最大ストローク量を小さくするも
のとしたことから、シリンダ内の空気流動が弱いアイド
ル運転域での噴射期間を長くして燃料の適度な拡散を促
し良好な燃焼性を確保することができる。また請求項８
の発明ではこのアイドル運転域での燃料噴射弁の最大ス
トローク量の減少に伴い燃料圧力を低減させるものとし
たことから、噴射燃料の噴霧角を広げつつ燃料粒子の貫
通力を低減させて燃料の拡散をより促すことができる。
発明のストローク量制御手段を、成層運転時のアイドル
状態では燃料噴射弁の最大ストローク量を小さくするも
のとしたことから、シリンダ内の空気流動が弱いアイド
ル運転域での噴射期間を長くして燃料の適度な拡散を促
し良好な燃焼性を確保することができる。また請求項８
の発明ではこのアイドル運転域での燃料噴射弁の最大ス
トローク量の減少に伴い燃料圧力を低減させるものとし
たことから、噴射燃料の噴霧角を広げつつ燃料粒子の貫
通力を低減させて燃料の拡散をより促すことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図面に基
づいて説明する。
づいて説明する。
【００２０】図１は本発明が適用可能な直噴式内燃機関
の概略構成を示したものである。図において、１は直噴
式内燃機関の本体（シリンダブロック）、２はシリンダ
ヘッド、３はピストン、４は点火プラグ、５は燃料噴射
弁、６は吸気通路、７は排気通路、８は絞り弁、９は吸
気弁、１０は排気弁を示している。１１はＣＰＵ，ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭ，Ｉ／０等からなるマイクロコンピュータに
より構成された制御装置であり、上記本発明の圧力制御
手段、燃料噴射制御手段、ストローク量制御手段等を構
成するものである。この制御装置１１は、以下の運転状
態検出手段からの信号に基づいて燃料噴射量、噴射時
期、燃料圧力および噴射弁の開弁ストローク量を制御す
る。
の概略構成を示したものである。図において、１は直噴
式内燃機関の本体（シリンダブロック）、２はシリンダ
ヘッド、３はピストン、４は点火プラグ、５は燃料噴射
弁、６は吸気通路、７は排気通路、８は絞り弁、９は吸
気弁、１０は排気弁を示している。１１はＣＰＵ，ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭ，Ｉ／０等からなるマイクロコンピュータに
より構成された制御装置であり、上記本発明の圧力制御
手段、燃料噴射制御手段、ストローク量制御手段等を構
成するものである。この制御装置１１は、以下の運転状
態検出手段からの信号に基づいて燃料噴射量、噴射時
期、燃料圧力および噴射弁の開弁ストローク量を制御す
る。
【００２１】運転状態検出手段としては、吸入空気量を
検出するエアフロメータ１２、機関回転数を検出するク
ランク角センサ１３、冷却水温を検出する水温センサ１
４、排気酸素濃度を検出する排気酸素センサ１５、スロ
ットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサ１
６、車両の走行速度を検出する車速センサ１７、燃料噴
射弁５に供給する燃料の圧力を検出する燃圧センサ１８
を備えている。２０は制御装置からの指令に基づいて燃
料噴射弁５に供給する燃料の圧力を可変制御する燃圧制
御装置である。
検出するエアフロメータ１２、機関回転数を検出するク
ランク角センサ１３、冷却水温を検出する水温センサ１
４、排気酸素濃度を検出する排気酸素センサ１５、スロ
ットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサ１
６、車両の走行速度を検出する車速センサ１７、燃料噴
射弁５に供給する燃料の圧力を検出する燃圧センサ１８
を備えている。２０は制御装置からの指令に基づいて燃
料噴射弁５に供給する燃料の圧力を可変制御する燃圧制
御装置である。
【００２２】図２に上記燃料噴射弁５の詳細を示す。図
において、５１は噴射弁のハウジング、５２はハウジン
グ５１の先端部に嵌合されたノズル部、５３はハウジン
グ５１内のノズル部背後側に嵌合されたコア部である。
ハウジング５１とコア部５３によって形成される空間に
はソレノイドコイル５４が設置されている。
において、５１は噴射弁のハウジング、５２はハウジン
グ５１の先端部に嵌合されたノズル部、５３はハウジン
グ５１内のノズル部背後側に嵌合されたコア部である。
ハウジング５１とコア部５３によって形成される空間に
はソレノイドコイル５４が設置されている。
【００２３】コア部５３の中心部の筒内にはばねシート
５７が螺合されており、このばねシート５７にはばね５
８が一端を固定され、このばね５８の他端部はノズル部
５２に収装された弁体（針弁）５９に背後から当接して
いる。
５７が螺合されており、このばねシート５７にはばね５
８が一端を固定され、このばね５８の他端部はノズル部
５２に収装された弁体（針弁）５９に背後から当接して
いる。
【００２４】ソレノイドコイル５４に通電してない状態
では針弁５９はばね５８の付勢力によってノズル部５２
の先端部に設けられた噴孔６３の内側に押しつけられて
おり、閉弁状態を維持している。これに対してソレノイ
ドコイル５４に通電するとコア部５３とその周囲の磁性
体により磁気回路が形成され、ばね５８の張力に抗して
弁体５９が上昇して噴孔６３が開放する。
では針弁５９はばね５８の付勢力によってノズル部５２
の先端部に設けられた噴孔６３の内側に押しつけられて
おり、閉弁状態を維持している。これに対してソレノイ
ドコイル５４に通電するとコア部５３とその周囲の磁性
体により磁気回路が形成され、ばね５８の張力に抗して
弁体５９が上昇して噴孔６３が開放する。
【００２５】燃料はコア部５３の端部に設けられた燃料
入口部５５からばねシート５７およびばね８の中空部を
通り、さらに弁体５９とノズル部５２との間に設けられ
た隙間ないし溝部を経由して噴孔６３部分に導かれる。
入口部５５からばねシート５７およびばね８の中空部を
通り、さらに弁体５９とノズル部５２との間に設けられ
た隙間ないし溝部を経由して噴孔６３部分に導かれる。
【００２６】弁体５９の中間部にはフランジ状に係止部
６４が設けられており、この係止部６４と所定の間隙を
隔てて対向する位置にはピエゾ素子からなる環状の規制
部６５が設置され、これらによって弁体５９の閉弁位置
からの最大ストローク量を変化させる可変ストローク機
構が構成される。すなわち、コイル４に電流が流れたと
きの弁体５９の変位量は係止部６４と規制部６５が接触
することによって規制され、このときピエゾ素子からな
る規制部６５に制御電流を付与してその軸方向の長さを
増大させることによりこの増大分だけ弁体５９のストロ
ーク量が減少して噴射弁は小流量特性となる。これに対
して、規制部６５に制御電流を付与しない場合または前
記と逆方向の制御電流を付与した場合には規制部６５の
軸方向の長さが小となり、それだけ弁体５９のストロー
ク量が大となるため噴射弁は大流量特性となる。
６４が設けられており、この係止部６４と所定の間隙を
隔てて対向する位置にはピエゾ素子からなる環状の規制
部６５が設置され、これらによって弁体５９の閉弁位置
からの最大ストローク量を変化させる可変ストローク機
構が構成される。すなわち、コイル４に電流が流れたと
きの弁体５９の変位量は係止部６４と規制部６５が接触
することによって規制され、このときピエゾ素子からな
る規制部６５に制御電流を付与してその軸方向の長さを
増大させることによりこの増大分だけ弁体５９のストロ
ーク量が減少して噴射弁は小流量特性となる。これに対
して、規制部６５に制御電流を付与しない場合または前
記と逆方向の制御電流を付与した場合には規制部６５の
軸方向の長さが小となり、それだけ弁体５９のストロー
ク量が大となるため噴射弁は大流量特性となる。
【００２７】図３は上記制御装置１１の動作の概要を示
した流れ図である。まず運転状態検出手段（１２〜１
８）からの信号を受け、制御装置１１は現在の機関運転
状態を判断する（ステップ３０１〜３０２）。ここで、
例えば図４に示したような運転域設定に基づいてまず成
層燃焼を行うか均質燃焼を行うかを決定し、それぞれの
運転状態に応じて噴射弁ストローク量（規制部６５への
制御電圧）、燃料圧力、噴射時期、噴射量（噴射パルス
幅）を決定する（ステップ３０３〜３０６、３０８〜３
１１）。この各種制御量の設定は、機関回転数と負荷と
に応じて図４に示したような設定を付与するマップをあ
らかじめ形成しておき、これを検索することで行うよう
にしている。このようにして設定した前記各制御量は最
終的に燃料噴射弁５または燃圧制御装置２０に出力する
（ステップ３０７）。このような制御ループが所定の周
期で繰り返して実行され、これにより燃料噴射量等が常
に機関運転状態に応じた適切な量に制御される。
した流れ図である。まず運転状態検出手段（１２〜１
８）からの信号を受け、制御装置１１は現在の機関運転
状態を判断する（ステップ３０１〜３０２）。ここで、
例えば図４に示したような運転域設定に基づいてまず成
層燃焼を行うか均質燃焼を行うかを決定し、それぞれの
運転状態に応じて噴射弁ストローク量（規制部６５への
制御電圧）、燃料圧力、噴射時期、噴射量（噴射パルス
幅）を決定する（ステップ３０３〜３０６、３０８〜３
１１）。この各種制御量の設定は、機関回転数と負荷と
に応じて図４に示したような設定を付与するマップをあ
らかじめ形成しておき、これを検索することで行うよう
にしている。このようにして設定した前記各制御量は最
終的に燃料噴射弁５または燃圧制御装置２０に出力する
（ステップ３０７）。このような制御ループが所定の周
期で繰り返して実行され、これにより燃料噴射量等が常
に機関運転状態に応じた適切な量に制御される。
【００２８】図４は、本実施形態の成層燃焼および均質
燃焼領域と燃料圧力、噴射弁ストロークの設定例を示し
たものである。図において斜線を施した比較的負荷およ
び回転数の低い領域で成層燃焼を行い、それよりも負荷
または回転数の高い領域で均質燃料を行う設定となって
いる。また、それぞれの領域内で予め設定した運転状態
のときに燃料圧力と噴射弁ストローク量とを制御してい
る。
燃焼領域と燃料圧力、噴射弁ストロークの設定例を示し
たものである。図において斜線を施した比較的負荷およ
び回転数の低い領域で成層燃焼を行い、それよりも負荷
または回転数の高い領域で均質燃料を行う設定となって
いる。また、それぞれの領域内で予め設定した運転状態
のときに燃料圧力と噴射弁ストローク量とを制御してい
る。
【００２９】図４においては成層燃焼域での比較的負
荷の高い領域であり、この領域では燃料噴射量が多いの
で噴射率が高いと燃料が集中しすぎてスモークの発生が
増え、燃焼の安定度も低下しがちとなる。そこでこの領
域では噴射弁ストローク量を小さくして低流量特性とす
ることにより噴射時間を長くする。
荷の高い領域であり、この領域では燃料噴射量が多いの
で噴射率が高いと燃料が集中しすぎてスモークの発生が
増え、燃焼の安定度も低下しがちとなる。そこでこの領
域では噴射弁ストローク量を小さくして低流量特性とす
ることにより噴射時間を長くする。
【００３０】は成層燃焼域での比較的回転数の高い領
域であり、この領域ではシリンダ内の空気流動が活発に
なって燃料が拡散しやすくなるため噴射率を高めて燃料
を集中傾向としたほうがよい。そこで噴射弁ストローク
量を大きくして大流量特性とし、短時間のあいだに必要
燃料を噴射供給できるように図る。また、燃料圧力を高
めることにより噴射弁ノズル部からの噴霧角が小さくな
り、噴射燃料粒子の貫通力も強くなるのでピストンキャ
ビティ部に燃料をより集中させることができる。
域であり、この領域ではシリンダ内の空気流動が活発に
なって燃料が拡散しやすくなるため噴射率を高めて燃料
を集中傾向としたほうがよい。そこで噴射弁ストローク
量を大きくして大流量特性とし、短時間のあいだに必要
燃料を噴射供給できるように図る。また、燃料圧力を高
めることにより噴射弁ノズル部からの噴霧角が小さくな
り、噴射燃料粒子の貫通力も強くなるのでピストンキャ
ビティ部に燃料をより集中させることができる。
【００３１】は成層燃焼域でのアイドル回転域であ
り、この領域ではシリンダ内の空気流動が弱くて燃料が
集中しすぎる傾向があるので噴射弁ストローク量を小さ
くして噴射期間を長くすることにより燃料をある程度拡
散させるのが好ましい。また、このようにすることによ
り燃料噴射弁のダイナミックレンジが小流量方向に広が
って小流量域での噴射量制御精度が高められる。このア
イドル域では同時に燃料圧力を低下させることにより噴
射弁ノズル部からの燃料噴霧角が大きくなり、噴射燃料
粒子の貫通力も弱くなるので燃料の拡散を促すことがで
きる。
り、この領域ではシリンダ内の空気流動が弱くて燃料が
集中しすぎる傾向があるので噴射弁ストローク量を小さ
くして噴射期間を長くすることにより燃料をある程度拡
散させるのが好ましい。また、このようにすることによ
り燃料噴射弁のダイナミックレンジが小流量方向に広が
って小流量域での噴射量制御精度が高められる。このア
イドル域では同時に燃料圧力を低下させることにより噴
射弁ノズル部からの燃料噴霧角が大きくなり、噴射燃料
粒子の貫通力も弱くなるので燃料の拡散を促すことがで
きる。
【００３２】は均質燃焼域での比較的負荷および回転
数が高い領域であり、このように燃料の絶対量が多い領
域では燃料噴射期間が長いとスモークを発生しやすくな
るので、噴射弁ストローク量を増やして燃料の噴射率を
高めるのが好ましい。また、このストローク量の増大に
より燃料噴射弁のダイナミックレンジを大流量方向に拡
大することができる。この運転域にてさらに燃料圧力を
増大させると、噴射率をより高めて良好な燃焼性を得る
ことが可能である。
数が高い領域であり、このように燃料の絶対量が多い領
域では燃料噴射期間が長いとスモークを発生しやすくな
るので、噴射弁ストローク量を増やして燃料の噴射率を
高めるのが好ましい。また、このストローク量の増大に
より燃料噴射弁のダイナミックレンジを大流量方向に拡
大することができる。この運転域にてさらに燃料圧力を
増大させると、噴射率をより高めて良好な燃焼性を得る
ことが可能である。
【図１】本発明を適用可能な直噴式機関の実施形態を示
す概略構成図。
す概略構成図。
【図２】燃料噴射弁の実施形態を示す縦断面図。
【図３】本発明の実施形態の制御動作の概略を示す流れ
図。
図。
【図４】上記実施形態における機関運転状態と燃料圧力
および燃料噴射弁ストローク量の関係を示す説明図。
および燃料噴射弁ストローク量の関係を示す説明図。
１ 直噴式内燃機関の本体（シリンダブロック） ２ シリンダヘッド ３ ピストン ４ 点火プラグ ５ 燃料噴射弁 ６ 吸気通路 ７ 排気通路 ８ 絞り弁 ９ 吸気弁 １０ 排気弁 １１ 制御装置 １２ エアフロメータ １３ クランク角センサ １４ 水温センサ １５ 排気酸素センサ １６ スロットル開度センサ １７ 車速センサ １８ 燃圧センサ ２０ 燃圧制御装置 ５１ 燃料噴射弁のハウジング ５２ ノズル部 ５３ コア部 ５４ ソレノイドコイル ５５ 燃料入口部 ５７ ばねシート ５８ ばね ５９ 弁体 ６２ ノズル部 ６３ 噴孔 ６４ 係止部 ６５ 規制部
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｂ 23/08 Ｆ０２Ｂ 23/08 Ｚ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３２５ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３２５Ａ 41/08 ３３０ 41/08 ３３０Ｚ 41/32 41/32 Ｃ Ａ Ｆ０２Ｍ 51/00 Ｆ０２Ｍ 51/00 Ａ 51/02 51/06 Ｊ 51/06 Ｎ 51/08 Ｌ 51/08 51/02 Ｓ
Claims (8)
- 【請求項１】機関運転状態を検出する手段と、燃料噴射
弁の開弁期間と開弁時期とを機関運転状態に応じて制御
する燃料噴射制御手段とを備え、燃料噴射制御手段は機
関が所定の運転域にあるときには燃料を主に圧縮行程後
半に噴射して成層燃焼を行い、前記以外の運転状態にあ
るときには燃料を主に吸気行程に噴射して均質燃焼を行
うようにした直噴式の火花点火機関の燃料噴射装置にお
いて、 前記燃料噴射弁にその最大ストローク量を変化させる可
変ストローク機構を設けると共に、 少なくとも前記成層燃焼時の機関運転状態に応じて燃料
噴射弁の最大ストローク量を制御するストローク量制御
手段とを設けたことを特徴とする燃料噴射装置。 - 【請求項２】ストローク量制御手段は、成層運転時の高
負荷域では燃料噴射弁の最大ストローク量を低負荷域よ
りも小さくすることを特徴とする請求項１に記載の燃料
噴射装置。 - 【請求項３】ストローク量制御手段は、成層運転時の高
回転域では燃料噴射弁の最大ストローク量を低回転域よ
りも大きくすることを特徴とする請求項１に記載の燃料
噴射装置。 - 【請求項４】燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を機関運
転状態に応じて制御する圧力制御手段を備え、この圧力
制御手段は、燃料噴射弁の最大ストローク量の増大に伴
い低回転域よりも燃料圧力を上昇させるように構成され
ていることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射装
置。 - 【請求項５】ストローク量制御手段は、均質運転時の高
回転かつ高負荷域では燃料噴射弁の最大ストローク量を
低回転または低負荷域よりも大きくすることを特徴とす
る請求項１に記載の燃料噴射装置。 - 【請求項６】燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を機関運
転状態に応じて制御する圧力制御手段を備え、この圧力
制御手段は、燃料噴射弁の最大ストローク量の増大に伴
い低回転または低負荷域よりも燃料圧力を上昇させるよ
うに構成されていることを特徴とする請求項５に記載の
燃料噴射装置。 - 【請求項７】ストローク量制御手段は、成層運転時のア
イドル状態では燃料噴射弁の最大ストローク量を小さく
することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。 - 【請求項８】燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を機関運
転状態に応じて制御する圧力制御手段を備え、この圧力
制御手段は、燃料噴射弁の最大ストローク量の減少に伴
い燃料圧力を低減させるように構成されていることを特
徴とする請求項７に記載の燃料噴射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00880598A JP3968846B2 (ja) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | 燃料噴射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00880598A JP3968846B2 (ja) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | 燃料噴射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11200917A true JPH11200917A (ja) | 1999-07-27 |
| JP3968846B2 JP3968846B2 (ja) | 2007-08-29 |
Family
ID=11703066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00880598A Expired - Lifetime JP3968846B2 (ja) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | 燃料噴射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3968846B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003097317A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-03 | Hitachi Ltd | 予混合圧縮着火エンジンの着火時期制御方法 |
| JP2009526157A (ja) * | 2006-02-06 | 2009-07-16 | オービタル・オーストラリア・ピーティワイ・リミテッド | 燃料噴射装置 |
-
1998
- 1998-01-20 JP JP00880598A patent/JP3968846B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003097317A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-03 | Hitachi Ltd | 予混合圧縮着火エンジンの着火時期制御方法 |
| JP2009526157A (ja) * | 2006-02-06 | 2009-07-16 | オービタル・オーストラリア・ピーティワイ・リミテッド | 燃料噴射装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3968846B2 (ja) | 2007-08-29 |
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