WO2008102910A1 - 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine of a type in which fuel is directly injected into a cylinder (hereinafter referred to as “in-cylinder injection internal combustion engine”).
  • Patent Document 1 discloses a control device for this direct injection internal combustion engine.
  • the internal combustion engine disclosed in Patent Document 1 employs a side injection type fuel injection valve (injector) that injects fuel from the side into a cylinder.
  • injector a side injection type fuel injection valve
  • the angle formed between the fuel injection direction and the upper surface of the piston becomes small. Therefore, there is an advantage that the injected fuel can be easily placed in a vortex flow such as a tumble flow formed in the cylinder.
  • the control device of Patent Document 1 executes injection control that divides fuel injection into a plurality of times when the amount of fuel injection is large, such as at high loads. If the amount of injection per injection is reduced in this way by split injection, the length of spray arrival of each injection is shortened (the penetration force can be reduced), so that the fuel can easily ride in the tumble flow. As a result, it is possible to suppress the fuel wall adhesion pointed out above, promote fuel dispersion in the cylinder, prevent HC reduction soot generation, and improve the combustion stability and exhaust performance of the internal combustion engine ( (See paragraphs 0 0 0 6, 0 0 3 1, 0 0 3 2, etc. of Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2 00 2-1 6 1 7 90
  • an object of the present invention is to provide a fuel injection control device for a direct injection internal combustion engine that can reliably improve combustibility and exhaust gas while suppressing fuel adhesion.
  • the above object includes a fuel injection valve for injecting fuel into a cylinder, and a fuel injection control means for controlling the drive timing of the fuel injection valve based on intake pulsation, This is achieved by a fuel injection control device for an internal combustion engine.
  • the fuel injection control means confirms the occurrence of intake pulsation, controls the fuel injection valve in response to this, and injects the fuel into the cylinder at an appropriate drive timing, thereby suppressing fuel adhesion.
  • the fuel injection control means preferably performs split fuel injection in which fuel is injected from the fuel injection valve, aiming at a low-pressure side peak in the intake pulsation when the internal combustion engine is at a high load.
  • fuel injection control is executed, fuel injection is performed at the low-pressure side peak in the intake pulsation of the intake passage internal pressure, and injection with a large penetration force can be realized. As a result, the output can be improved by strengthening the tumble at high loads.
  • the fuel injection control means may be configured to perform the pre-intake pulsation before the internal combustion engine is in an extremely high load It is preferable to execute the fuel injection control so as to prohibit the fuel injection at the half-time low pressure side peak.
  • the tumble can be strengthened more reliably when the load is extremely high, and the output can be improved.
  • the fuel injection control means preferably performs split fuel injection in which fuel is injected from the fuel injection valve aiming at a high-pressure side peak in the intake pulsation when the internal combustion engine is at a low load.
  • fuel injection can be promoted by injecting fuel at the high pressure side peak in the intake pulsation of the intake passage internal pressure. This can improve combustibility and exhaust at low loads.
  • the fuel injection valve is more preferably a fuel injection control device for a cylinder injection internal combustion engine that is a side injection type in which fuel is injected sideways into the cylinder.
  • the side injection type fuel injection valve can inject fuel in the lateral direction of the cylinder, so that the vortex flow formed in the cylinder can be strengthened.
  • the fuel-injection control apparatus of the cylinder injection type internal combustion engine which can improve combustibility and exhaust_gas
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a fuel injection control device for an internal combustion engine according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the state of intake pulsation generated in the intake passage.
  • FIG. 3 A graph summarizing the relationship between the intake passage pressure during fuel injection, tumble flow enhancement and fuel atomization.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of a fuel injection control routine executed by an ECU.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between intake pulsation generated in the intake passage and preferable fuel injection timing at an ultra-high load.
  • FIG. 1 is a diagram showing a fuel injection control device for an internal combustion engine according to an embodiment.
  • Internal combustion engine 1 As in the conventional internal combustion engine, the piston 3 is arranged in the cylinder 2 so as to be movable up and down. A combustion chamber 4 is formed above the piston 3. A spark plug 5 is provided so as to face the combustion chamber 4. Further, an intake port 10 which is a part of an intake passage for supplying intake AR and an exhaust port 20 for discharging generated exhaust gas are connected to the combustion chamber 4. An intake valve 11 is provided at the opening of the intake port 10 on the combustion chamber 4 side, and an exhaust valve 21 is provided at the exhaust port 20.
  • the intake passage includes an intake hold connected to the upstream of the intake port 10 and an intake duct. A force in which an air cleaner, an air flow meter, a throttle valve, and the like are appropriately disposed in the intake passage is not shown here.
  • a tumble flow control device 25 that generates a tumble flow TS that promotes combustion in the combustion chamber 4 is disposed.
  • the tumble flow control device 25 adjusts the intake air flow AR flowing in the intake port 10 under the control of E C U 6 described later to generate a tumble flow (vertical vortex flow) TS in the combustion chamber 4. More specifically, when the valve body 26 is set to the rising posture, a drift flow is formed in which the intake air flow AR is shifted toward one side (upper side of the inner wall in FIG. 1) in the intake port 10. By flowing this uneven flow into the combustion chamber 4, a tumble flow TS can be formed, and the turbulence of the flow can be moderately enhanced to promote homogeneous combustion of the air-fuel mixture. Thereby, the combustion efficiency and output of the internal combustion engine 1 can be improved.
  • the drift can be changed by the rising degree of the valve body 26 (opening degree of the intake port), and the tumble flow TS formed in the combustion chamber 4 can be adjusted accordingly.
  • the tumble flow control device 25 has the plate-like valve body 2 6 that opens and closes the inside of the intake port as described above.
  • the valve body 26 is rotatable around a support shaft 27 set below the inner wall of the intake port 10.
  • the driving force of the actuator 28 is connected to the support shaft 27, and the valve element 26 is opened and closed by the actuator 28.
  • the actuator 28 is controlled by ECU 6 described later.
  • the valve body 26 illustrated in Fig. 1 rotates counterclockwise from the state where the flow passage area (cross-sectional area) in the intake port 10 is most open (the valve body 26 is lying on the lower wall surface). As a result, the rotation angle 0 changes.
  • the rotation angle ⁇ is set to a large value and the valve body 26 rises to the upright position, the intake port is in the most constricted state, and a relatively strong tumble flow in the combustion chamber 4 T s can be formed.
  • the internal combustion engine 1 is a cylinder injection internal combustion engine that directly injects fuel FE into the cylinder (inside the combustion chamber 4).
  • a fuel injection valve (indicator) 7 is set in the internal combustion engine 1 so that the fuel FE is injected sideways (in a direction substantially parallel to the upper surface of the piston 3).
  • the tumble flow TS formed in the cylinder can be assisted by the fuel injection to enhance the flow.
  • the turbulence of the airflow in the cylinder can be increased moderately and the combustion speed can be improved.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the intake pulsation PB generated in the intake passage.
  • Intake pulsation is a phenomenon in which intake pressure repeatedly moves up and down, and a high-pressure peak (a peak in the vertical fluctuation of the intake passage internal pressure) and a low-pressure peak (a valley in the vertical fluctuation of the intake passage internal pressure) appear repeatedly.
  • the peak on the low pressure side may be a negative pressure.
  • Due to the intake pulsation in the intake passage the in-cylinder pressure moves up and down, so that the fuel injected from the injector 7 is affected and the combustion control is disturbed.
  • the fuel injection is controlled so as to improve the combustibility and exhaust of the internal combustion engine by coping with the intake pulsation PB and actively utilizing it.
  • the internal combustion engine 1 is entirely controlled by an ECU (Electronic Control Unit) 6 and a fuel injection control means is realized by the ECU 6.
  • the ECU 6 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input / output circuit, and the like (not shown).
  • the ECU 6 is supplied with outputs from various sensors such as a crank angle sensor 22, a cylinder temperature (water temperature) sensor 23, and a throttle opening sensor 24.
  • the ECU 6 smoothly drives the internal combustion engine by appropriately controlling the ignition timing of the spark plug 5 and the drive timing of the intake valve 11 and the exhaust valve 21 based on these outputs. That For this purpose, ROM stores a program in which various processes executed by the CPU are described.
  • the drive timing of the injector 7 is controlled based on the fluctuation of the intake pressure in the intake port (inside the intake passage), that is, the intake pulsation, and appropriate fuel injection is performed.
  • a program that promotes efficient combustion control in 4 is stored in ROM 6 in ECU 6.
  • E C U 6 confirms the intake pulsation generated in the intake passage from the output of the intake pressure sensor 9 provided at the intake port 10. At this time, E C U 6 controls the drive timing of the injector 7 and uses the generated intake pulsation to execute fuel injection suitable for the state in the cylinder.
  • E C U 6 confirms the load state of the internal combustion engine from the throttle opening sensor 2 4 or the like.
  • the ECU 6 aims at the low pressure of the intake pulsation PB, more specifically, the low pressure side peak in the intake pulsation (the intake passage internal pressure is a valley on the low pressure side).
  • the fuel is divided and injected at the peak of the low intake passage pressure when the load is high.
  • the penetration force is weaker when split injection is performed when the same amount of fuel is injected once and when split injection is performed.
  • the penetration force can be increased by injecting fuel aiming at the low pressure side peak as in this embodiment.
  • the tumble flow T S formed in the cylinder can be strengthened by the fuel injection from the injector 7. Therefore, when the internal combustion engine 1 is under a high load, the combustion speed in the cylinder can be improved and the output can be reliably improved.
  • FIG. 3 is a diagram summarizing the relationship between the intake passage internal pressure during fuel injection described above, tumble flow enhancement, and fuel atomization.
  • the tumble flow enhancement and fuel atomization tend to be almost opposite to the intake passage pressure. That is, if fuel injection is performed when the intake passage internal pressure is low, the tumble flow is easily enhanced by fuel injection, but the fuel atomization rate is suppressed. On the contrary, if fuel injection is performed when the intake passage pressure is high, the fuel atomization rate can be promoted, but the tumble flow enhancement due to fuel injection is reduced.
  • the ECU 6 enhances the tumble flow and increases the combustion speed by executing fuel injection into the cylinder with a relatively strong penetration when the internal combustion engine is at a high load. Make sure to improve the output.
  • fuel injection control is executed to promote atomization to improve combustion efficiency and exhaust.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of a fuel injection control routine executed by the ECU 6.
  • the ECU 6 starts this routine when the internal switch of the internal combustion engine 1 is turned on.
  • the ECU 6 checks the intake pressure in the intake port 10 (in the intake passage) from the output of the intake pressure sensor 9 (S 101), and determines whether or not the force is causing the intake pulsation (S 102) . If it is determined in step S102 that no intake pulsation has occurred, the ECU 6 executes normal fuel injection control (S103).
  • step S102 when it is determined in step S102 that the intake pulsation has occurred, the ECU 6 confirms the operating state of the internal combustion engine 1 from the output of the throttle opening sensor 24 or the like. If it is determined at this time that the ECU 6 is in a high load state (S104), as described above, the fuel is dividedly injected from the injector aiming at the low pressure side peak of the intake pulsation (S105). As a result, when necessary, the tumble flow can be strengthened and the output can be improved.
  • step SI 0 4 if it is determined in step SI 0 4 that the ECU 6 is not in a high load state but a low load state, as described above, the fuel is dividedly injected from the injector aiming at the high pressure side peak of the intake pulsation. (S 1 0 6).
  • step SI 0 4 atomization of the fuel injection valve injected when necessary can be surely promoted, and combustion and exhaust can be improved reliably.
  • injecting fuel at the low pressure peak of the high load of the internal combustion engine 1 and injecting the fuel at the high pressure peak of the low load are easy to ride on the tumble flow formed by the injected fuel in both cases. Is in a state. Therefore, fuel adhesion in the cylinder can also be suppressed.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the intake pulsations P and B generated in the intake passage and the preferable fuel injection timing at the time of an extremely high load.
  • the ECU 6 determines the high load and the ultra high load in the internal combustion engine 1, for example, by setting a program so that the ultra high load is set in advance when the throttle opening exceeds a predetermined value. That's fine.
  • E C U 6 prohibits fuel injection in the first half when intake pulsation occurs when the internal combustion engine 1 is under a very high load even at a low pressure peak.
  • the load on an internal combustion engine becomes very high (at an ultra-high load)
  • the effect of making it difficult for the intake air (air) to enter the volume is increased due to the latent heat of vaporization by the fuel. Therefore, it is preferable to prevent the initial fuel injection and secure the intake air flow into the cylinder at the time of an extremely high load where the intake excess rate is desired to be increased.
  • the internal combustion engine 1 provided with the structure which forms a tumble flow (longitudinal vortex air flow) in a cylinder was demonstrated above, it is not restricted to the internal combustion engine which forms a tumble flow.
  • the present invention can be similarly applied to an internal combustion engine having a structure for forming a swirl flow (lateral vortex flow).

Abstract

　筒内４に燃料ＦＥを噴射する燃料噴射弁と、吸気脈動に基づいて、燃料噴射弁の駆動タイミングを制御する燃料噴射制御手段６とを備える。燃料噴射制御手段６が吸気脈動の発生を確認し、これに対処して燃料噴射弁を制御して適切な駆動タイミングで筒内に燃料噴射するので、内燃機関の出力向上、排気改善を確実に図ることができる。

Description

明細書
筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置
技術分野
[ 0 0 0 1 ]
本発明は、筒内へ直に燃料を噴射するタイプの内燃機関（以下、 「筒内噴射式内燃機 関」 と称する） の燃料噴射制御装置に関する。
背景技術
[ 0 0 0 2 ]
筒内噴射式内燃機関は燃料を筒内に直接噴射するもので直噴型内燃機関 (エンジン） などとも称され、 従来から広く知られたタイプの内燃機関である。 特許文献 1は、 こ の筒内噴射式内燃機関の制御装置について開示している。 この特許文献 1で開示する 内燃機関は、 筒内へ側方から燃料を噴射するサイド噴射タイプの燃料噴射弁 （インジ ェクタ） を採用している。 このようにサイド噴射タイプの燃料噴射弁を採用する内燃 機関は、 燃料噴射方向とピストン上面との成す角度が小さくなる。 よって、 筒内に形 成したタンブル流などの渦流に噴射した燃料を乗せ易いという利点がある。ところ力 内燃機関が高負荷運転された場合などのように多量の燃料が強い貫徹力 （ベネトレ シヨン： Penetration) をもって噴射されると、燃料噴射弁の噴孔と対向するボア壁面 に燃料が付着してしまうことになる。 このように筒内で燃料付着が生じると炭化水素 (H C ) やススが増大したり、 オイル希釈の問題が発生したりする。
[ 0 0 0 3 ]
そこで、 特許文献 1の制御装置は、 高負荷時などの燃料噴射量が多いときには、 燃 料噴射を複数回に分割する噴射制御を実行する。 このように分割噴射して 1回当たり の噴射量を小さくすると、 各噴射の噴霧到達の長さが短くなる （貫徹力を小さくでき る） ので、 燃料をタンブル流に乗り易くすることができる。 これにより上記で指摘し た燃料の壁面付着を抑制でき、 筒内への燃料の分散を促進して H C低減ゃスス発生を 防止し、 内燃機関の燃焼安定性や排気性能を改善できるとある （特許文献 1の段落 0 0 0 6、 0 0 3 1、 0 0 3 2など参照）。
[ 0 0 0 4 ]
特許文献 1 ：特開 2 0 0 2— 1 6 1 7 9 0号公報
発明の開示
発明が解決しようとする課題 [ 0 0 0 5 ]
しかしながら、一般に内燃機関が運転されたときには、低負荷から高負荷へ、また、 高負荷から低負荷へと状態が頻繁に変化する。 このような内燃機関負荷の切替はスロ ットルバルブの開度を変更することにより実行され、 吸気通路内の吸気流の状態が変 化する。 そして、 このときには吸気通路内では吸気圧が上下に変動すること （「吸気脈 動」 と称される） が知られている。 この吸気脈動は筒内にも伝播するので、 筒内圧は 同様に変化する。 筒内圧の変化は、 この筒内に噴射された燃料の貫徹力や噴霧形態な どに影響を及ぼすことになる。 よって、 燃料噴射制御では吸気圧の変化にも配慮する ことが必要である。 ところが、 特許文献 1の制御装置は分割噴射することで燃料付着 の抑制を図るもので、 吸気脈動を考慮していないので内燃機関の燃焼性や排気を確実 に向上させるには困難がある。
[ 0 0 0 6 ]
そこで、 本発明の目的は、 燃料付着を抑制しつつ、 燃焼性や排気を確実に向上でき る筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。
課題を解決するための手段
[ 0 0 0 7 ]
上記目的は、 筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、 吸気脈動に基づいて、 前記燃料 噴射弁の駆動タイミングを制御する燃料噴射制御手段とを備えていることを特徴とす る筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置によって達成される。
[ 0 0 0 8 ]
本発明によると、 燃料噴射制御手段が吸気脈動の発生を確認し、 これに対処して燃 料噴射弁を制御して適切な駆動タイミングで筒内に燃料噴射するので、 燃料付着を抑 制しつつ、 内燃機関の出力向上、 排気改善を確実に図ることができる。
[ 0 0 0 9 ]
そして、 前記燃料噴射制御手段は、 前記内燃機関の高負荷時に前記吸気脈動におけ る低圧側ピークを狙って、 前記燃料噴射弁から燃料を噴射させる分割燃料噴射を実行 するのが望ましい。 このような燃料噴射制御を実行すると、 吸気通路内圧の吸気脈動 における低圧側ピーク時に燃料噴射をして貫徹力の大きな噴射を実現できる。 これに より高負荷時にタンブル強化して出力の向上を図ることができる。
[ 0 0 1 0 ]
なお、 前記燃料噴射制御手段は、 前記内燃機関が超高負荷時では前記吸気脈動の前 半の低圧側ピーク時での燃料噴射を禁止するように燃料噴射制御を実行するのが好ま しい。 このような燃料噴射制御を実行すると、 超高負荷時により確実にタンブルを強 化して、 出力向上を図ることができる。
[001 1]
また、 前記燃料噴射制御手段は、 前記内燃機関が低負荷時に前記吸気脈動における 高圧側ピークを狙って、 前記燃料噴射弁から燃料を噴射させる分割燃料噴射をするの が望ましい。 このような燃料噴射制御を実行すると、 吸気通路内圧の吸気脈動におけ る高圧側ピーク時に燃料噴射をして噴射した燃料の霧ィ匕を促進できる。 これにより低 負荷時の燃焼性及び排気の向上を図ることができる。
[0012]
そして、 前記燃料噴射弁が筒内へ燃料を横向きに噴射するサイド噴射型である筒内 噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置であるのがより好ましい。 サイド噴射型の燃料噴 射弁は燃料を筒内横方向へ噴射できるので筒内に形成した渦気流を強化できる。 発明の効果
[0013]
本発明によれば、 燃料付着を抑制しつつ、 燃焼性や排気を確実に向上できる筒内噴 射式内燃機関の燃料噴射制御装置を提供できる。
図面の簡単な説明
[0014]
[図 1 ] 実施例に係る内燃機関の燃料噴射制御装置を模式的に示した図である。
[図 2] 吸気通路内に発生する吸気脈動の様子を模式的に示した図である。
[図 3] 燃料噴射時の吸気通路内圧と、 タンブル流強化及び燃料霧化との関係を まとめて示した図である。
[図 4] ECUによって実行される燃料噴射制御ルーチンの一例を示したフロー チャートである。
[図 5] 吸気通路内に発生する吸気脈動と超高負荷時の好ましい燃料噴射時期の 関係を説明するための図である。
発明を実施するための最良の形態
[0015]
以下、 本発明に係る好ましい一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。 . 図 1は、 実施例に係る内燃機関の燃料噴射制御装置に示した図である。 内燃機関 1 は、 従来の内燃機関と同様に、 シリンダ 2内にピストン 3が上下動自在に配置されて いる。 ピストン 3の上方には燃焼室 4が形成されている。 この燃焼室 4に臨むように 点火プラグ 5が配備されている。 さらに、 燃焼室 4には吸気 A Rを供給する吸気通路 の一部である吸気ポート 1 0及び発生した排気ガスを排出するための排気ポート 2 0 がそれぞれ接続されている。 そして、 吸気ポート 1 0の燃焼室 4側の開口部には吸気 弁 1 1、 また排気ポート 2 0には排気弁 2 1がそれぞれ配備されている。 なお、 吸気 通路には吸気ポート 1 0の上流に接続されるインテークマ二ホールドや吸気ダクトな ども含まれる。 そして、 吸気通路の途中にはエアクリーナ、 エアフローメータ、 スロ ットルバルブなどが適宜に配置されている力 ここではこれらの図示を省略している。
[ 0 0 1 6 ]
この内燃機関 1の吸気ポート 1 0内には、 燃焼室 4内での燃焼を促進するタンブル 流 T Sを生成させるタンブル流制御装置 2 5が配設されている。 このタンブル流制御 装置 2 5は後述する E C U 6の制御の下で、 吸気ポート 1 0内を流れる吸気流 ARを 調整して燃焼室 4内にタンブル流（縦の渦気流） T Sを生成させる。より具体的には、 弁体 2 6を立ち上り姿勢にすることにより、吸気ポート 1 0内で吸気流 A Rを片側（図 1では内壁上側） に片寄って流れる偏流を形成する。 この偏流を燃焼室 4に流し込む ことによりタンブル流 T Sを形成して、 流れの乱れを適度に増強して混合気の均質燃 焼を促進することができる。 これにより、 内燃機関 1の燃焼効率や出力の向上を図る ことができる。上記偏流は弁体 2 6の立ち上り度合（吸気ポートの開度）で変更でき、 これに応じて燃焼室 4に形成するりタンブル流 T Sも調整できる。
[ 0 0 1 7 ]
タンブル流制御装置 2 5は、 上記のように吸気ポ一ト内を開閉する板状の弁体 2 6 を有している。 この弁体 2 6は吸気ポート 1 0の内壁下側に設定した支軸 2 7を中心 に回動可能である。 支軸 2 7にはァクチユエータ 2 8の駆動力が接続されおり、 ァク チユエータ 2 8により弁体 2 6が開閉される。 ァクチユエータ 2 8は、 後述する E C U 6により制御されている。
[ 0 0 1 8 ]
図 1で例示する弁体 2 6は、 吸気ポート 1 0内の流路面積 （横断面積） を最も開い た状態 （弁体 2 6が下壁面上に寝ている状態） から反時計方向へ回動されて回動角度 0が変化する。 この回動角度 Θを大きく設定して弁体 2 6が立ち上がった姿勢になる と吸気ポート内が最も絞られた状態となり、 燃焼室 4内に相対的に強いタンブル流 T sを形成できる。
[0019]
つぎに、 この内燃機関 1が採用している燃料噴射の構成について説明する。 この内 燃機関 1は、 筒内 （燃焼室 4内） に燃料 FEを直に噴射する筒内噴射式内燃機関であ る。 この内燃機関 1には、 図 1で図示するように、 燃料 FEが横向き （ピストン 3の 上面とほぼ平行な向き） へ噴射されるように、 燃料噴射弁 （インジヱクタ） 7が設定 されている。 このように燃料 FEの噴射方向を横向きにすることにより、 筒内に形成 したタンブル流 TSを燃料噴射でアシストして流れを強化できる。 これにより筒内の 気流の乱れを適度に増して燃焼速度の向上を図ることができる。
[0020]
し力 しながら、 前述したように吸気通路内には吸気圧が上下動する吸気脈動が発生 している。 図 2は、 吸気通路内に発生する吸気脈動 PBの様子を模式的に示した図で ある。 吸気脈動は吸気圧が上下動を繰返す現象で、 高圧側のピーク （吸気通路内圧の 上下変動における山） と低圧側のピーク （吸気通路内圧の上下変動における谷） とが 繰り返し現れる。 低圧側のピークは負圧となる場合もある。 このような吸気通路内の 吸気脈動により、 筒内圧が上下動するのでインジェクタ 7から噴射された燃料が影響 を受けて燃焼制御が乱れてしまうことになる。 この吸気脈動 PBに対処して、 これを 積極的に活用することで内燃機関の燃焼性や排気が向上するように燃料噴射を制御す るようにしたのが本実施例装置である。 以下、 そのための構成を更に図 1を参照して 説明する。
[0021]
内燃機関 1は E CU (Electronic Control Unit：電子制御装置） 6によって全体的 に制御されると共に、 この ECU 6により燃料噴射制御手段が実現されている。 EC U6は、 図示しない CPU (Central Processing Unit：中央演算処理装置）、 ROM (Read Only Memory)、 RAM (Random Access Memory) , 入出力回路などを有して構 成されている。
[0022]
この ECU 6にはクランク角センサ 22、 シリンダ温度 （水温） センサ 23、 スロ ットル開度センサ 24など各種のセンサから出力が供給されている。 ECU6は、 こ れらの出力に基づいて上記点火プラグ 5の点火タイミングや、 上記吸気弁 1 1、 排気 弁 21の駆動タイミングなどを適切に制御して内燃機関を円滑に駆動される。 そのた めに R OMには C P Uが実行する種々の処理が記述されたプログラムを格納されてレヽ る。
[ 0 0 2 3 ]
そして、 本実施例の場合には、 特に吸気ポート内 （吸気通路内） の吸気圧の変動、 すなわち吸気脈動に基づいてィンジェクタ 7の駆動タイミングを制御して適切な燃料 噴射をして、 燃焼室 4内での効率的な燃焼制御を促進するプログラムが E C U 6内の R OMに格納してある。 本実施例の場合、 E C U 6が吸気ポート 1 0に配備した吸気 圧センサ 9の出力から、吸気通路内に発生している吸気脈動を確認する。このときに、 E C U 6がインジェクタ 7の駆動タイミングを制御して、 発生した吸気脈動を活用し て筒内の状態に適した燃料噴射を実行する。
[ 0 0 2 4 ]
図 2を再度参照して、 吸気脈動の発生を確認したときに、 E C U 6が実行する燃料 噴射制御を説明する。 E C U 6は、 内燃機関の負荷状態をス口ットル開度センサ 2 4 などから確認する。 そして、 E C U 6は高負荷時に燃料噴射を実行するときには、 吸 気脈動 P Bの低圧時を狙って、 より具体的には吸気脈動における低圧側ピークを狙つ て （吸気通路内圧が低圧側の谷となるときに同期して） 燃料噴射を実行する。 内燃機 関が高負荷運転されているときは、 ィンジェクタ 7から相対的に多い燃料を高い貫徹 力で燃料噴射することが期待される。 このような観点から、 図 2の下側に示すように 高負荷時にあって、 吸気通路内圧が低いピークを狙って燃料を分割噴射する。 同じ量 の燃料を 1回噴射する場合と分割噴射する場合とでは、 分割噴射する場合の方が貫徹 力は弱くなる。 しかし、 本実施例のように低圧側ピークを狙つて燃料噴射することで 貫徹力を高めることができる。 これにより、 筒内に形成されたタンブル流 T Sをイン ジェクタ 7からの燃料噴射で強化できる。 よって内燃機関 1の高負荷時には、 筒内で の燃焼速度を向上させて確実に出力向上を図ることができる。
[ 0 0 2 5 ]
一方、 アイドル運転時のように内燃機関が低負荷運転されているときは、 インジェ クタ 7から噴射される燃料は少量であり、 高負荷時とは逆に貫徹力を抑えて燃料の霧 化を促進させることが期待される。 このように霧化を促進する燃料噴射制御すること で、 燃焼性や排気ェミッションを改善できる。 この観点から、 図 2の上側に示すよう に低負荷時にあっては、 吸気脈動における高圧側ピークを狙って （吸気通路内圧が高 圧側の山となるときに同期して） 燃料噴射を実行する。 このように吸気通路内圧が高 い時を狙って燃料噴射をすれば、 貫徹力を弱めて霧化を促進することができる。 よつ て内燃機関 1の低負荷時に、 筒内での燃料の霧化を促進して燃費の向上及び排気の改 善を図ることができる。
[0026]
図 3は、 上記で説明した燃料噴射時の吸気通路内圧と、 タンブル流強化及び燃料霧 化との関係をまとめて示した図である。 この図 3で示すように、 タンブル流強化と燃 料霧化とは吸気通路内圧に対してほぼ逆の傾向を示している。 すなわち、 吸気通路内 圧が低いときに燃料噴射を実行すると燃料噴射によりタンブル流を強化し易いが、 燃 料の霧化割合は抑制される。 これとは逆に、 吸気通路内圧が高いときに燃料噴射を実 行すると燃料の霧化割合を促進できるが、 燃料噴射によるタンブル流の強化は小さく なる。
[0027]
ECU 6は、 図 3で示す関係に基づいて、 内燃機関が高負荷時には相対的に強い貫 徹カを持って筒内への燃料噴射を実行することでタンブル流を強化して燃焼速度を向 上させて確実に出力向上を図る。 一方、 内燃機関が低負荷時には霧化を促進して燃焼 効率や排気の改善を図るという燃料噴射の制御を実行するということになる。
[0028]
図 4は、 上記 ECU 6によって実行される燃料噴射制御ルーチンの一例を示したフ ローチャートである。 ECU 6は、 例えば内燃機関 1のイダニッシヨンスィッチがォ ン （ON) されたときに、 このルーチンを起動する。 ECU 6は、 吸気圧センサ 9の 出力から吸気ポート 10内 （吸気通路内） の吸気圧を確認して （S 101)、 吸気脈動 が発生している力、否かを判定する （S 102)。 このステップ S 102で吸気脈動は発 生していないと判定した場合、 ECU 6は通常の燃料噴射制御を実行する（S 103)。
[0029]
上記に対して、 ステップ S 102で吸気脈動が発生している判定とした場合、 EC U 6はスロットル開度センサ 24などの出力から内燃機関 1の運転状態を確認する。 このときに ECU 6が高負荷状態にあると判定した場合には（S 104)、前述したよ うに吸気脈動の低圧側ピーク時を狙ってィンジヱクタから燃料を分割噴射する （S 1 05 )。これにより必要なときに確実にタンブル流を強化して出力の向上を図ることが できる。
[0030] 一方、 上記ステップ S I 0 4で、 E C U 6が高負荷状態でなく低負荷状態であると 判断した場合には、 前述したように吸気脈動の高圧側ピーク時を狙ってィンジェクタ から燃料を分割噴射する （S 1 0 6 )。 これにより必要なときに噴射した燃料噴射弁の 霧化を確実に促進して、 燃焼及び排気の改善を確実に図ることができる。 なお、 内燃 機関 1の高負荷の低圧側ピーク時に燃料を噴射すること、 及び低負荷の高圧側ピーク 時に燃料を噴射することは、 どちらの場合も噴射した燃料が形成したタンブル流に乗 り易い状態にある。 よって、 筒内での燃料付着を抑制することもできる。
[ 0 0 3 1 ]
(改善例）
更に、 上記 E C U 6が内燃機関の高負荷の状態をより細かく区分して高負荷、 超高 負荷の 2段階に区分し、 この中で負荷が大きレ、超高負荷となったときに実行するのが 好ましい燃料噴射制御について説明する。 図 5は、 吸気通路内に発生する吸気脈動 P , Bと超高負荷時の好ましい燃料噴射時期の関係を説明するための図である。 なお、 内 燃機関 1における高負荷と超高負荷は、 例えば予めスロットル開度が所定以上となつ たときに超高負荷とするようにプラグラムを設定して、 E C U 6が判断するようにす ればよい。
[ 0 0 3 2 ]
改善例の場合の E C U 6は、 内燃機関 1が超高負荷時に吸気脈動が発生したときに は、 低圧ピーク時となっても前半について燃料噴射を禁止する。 一般に、 内燃機関の 負荷がかなり高くなつたとき （超高負荷時） には、 燃料による気化潜熱効果によりそ の体積分の吸気 （空気） を入り難くする効果が大きくなる。 そこで、 吸気過剰率を上 げたい超高負荷時には、 当初の燃料噴射を禁止して筒内への吸気流入を確保するのが 好ましい。 このような燃料噴射の制御を実行することで超高負荷時でも確実に出力向 上を図ることができる。
[ 0 0 3 3 ]
なお、 上記では筒内にタンブル流 （縦の渦気流） を形成する構造を備えた内燃機関 1について説明したが、 タンブル流を形成する内燃機関に限らない。 スワール流 （横 の渦気流） を形成する構造を備えた内燃機関にも本発明を同様に適用できる。
[ 0 0 3 4 ]
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、 本発明は係る特定の実施形態 に限定されるものではなく、 特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内にお いて、 種々の変形 ·変更が可能である。

Claims

請求の範囲
[ 1 ] 筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
吸気脈動に基づいて、 前記燃料噴射弁の駆動タイミングを制御する燃料噴射制御手 段とを備えている、 ことを特徴とする筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
[ 2 ] 前記燃料噴射制御手段は、 前記内燃機関の高負荷時に前記吸気脈動におけ る低圧側ピークを狙って、 前記燃料噴射弁から燃料を噴射させる分割燃料噴射を実行 する、 ことを特徴とする請求項 1に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
[ 3 ] 前記燃料噴射制御手段は、 前記内燃機関が超高負荷時では前記吸気脈動の 前半の低圧側ピーク時での燃料噴射を禁止する、 ことを特徴とする請求項 2に記載の 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
[ 4 ] 前記燃料噴射制御手段は、 前記内燃機関が低負荷時に前記吸気脈動におけ る高圧側ピークを狙って、 前記燃料噴射弁から燃料を噴射させる分割燃料噴射を実行 する、 ことを特徴とする請求項 1に記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置。
[ 5 ] 前記燃料噴射弁が筒内へ燃料を横向きに噴射するサイド噴射型である、 こ とを特徴とする請求項 1から 4のいずれかに記載の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制 御装置。
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