JP2009102998A - Spark ignition internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、筒内噴射エンジンにおける燃料の噴射時期の制御に関する。 The present invention relates to control of fuel injection timing in a direct injection engine.
燃焼室内に直接燃料を噴射可能な筒内噴射式火花点火内燃機関が開発されている。筒内噴射式火花点火内燃機関では燃焼室内に直接燃料を供給可能なため、筒内への燃料の噴射時期の調整が可能となる(特許文献1参照)。 In-cylinder spark ignition internal combustion engines that can inject fuel directly into the combustion chamber have been developed. In a cylinder injection type spark ignition internal combustion engine, fuel can be supplied directly into the combustion chamber, so that the timing of fuel injection into the cylinder can be adjusted (see Patent Document 1).
また、燃料を吸気とは別に燃焼室内に噴射するため、燃料の噴射方向に応じて様々な効果を発生させることが可能である。燃料の噴射方向は、所望の効果を発揮させる方向に設計される。発揮させる効果によっては、ボア内壁に向かって燃料が噴射されるように噴射方向が定められることがある。
ところで、噴射された燃料は点火されるまでの間に十分に気化することが求められる。しかし、冷機時などのように燃料が気化しにくい状況において、シリンダの内壁に噴射された燃料の一部が気化できずにシリンダ内壁に付着する可能性がある。 By the way, the injected fuel is required to be sufficiently vaporized before being ignited. However, in a situation where the fuel is difficult to vaporize, such as when cold, there is a possibility that part of the fuel injected to the inner wall of the cylinder cannot be vaporized and adhere to the inner wall of the cylinder.
シリンダ内壁は潤滑油により覆われており、気化できなかった燃料は潤滑油に吸着される。吸着された燃料も気化されるが、点火されるまでの間に完全に気化できないことがある。そのため、サイクル毎の燃焼させる燃料の量が変動し、トルク変動が生じる可能性がある。また、爆発行程後の排気行程中にも吸着された燃料の気化が続き、排気ガス中の未燃ガスを増加させるおそれがあった。 The cylinder inner wall is covered with lubricating oil, and the fuel that could not be vaporized is adsorbed by the lubricating oil. The adsorbed fuel is also vaporized, but may not be completely vaporized before ignition. Therefore, the amount of fuel to be burned for each cycle varies, and torque variation may occur. Further, the adsorbed fuel continued to be vaporized during the exhaust stroke after the explosion stroke, and there was a risk of increasing the unburned gas in the exhaust gas.
本発明は、筒内に直接燃料を噴射可能な火花点火内燃機関において、燃焼室内において燃料が十分に気化できない状況においてもトルク変動および未燃ガスの増加を抑止することを目的とする。 An object of the present invention is to suppress torque fluctuation and increase in unburned gas even in a situation where fuel cannot be sufficiently vaporized in a combustion chamber in a spark ignition internal combustion engine capable of directly injecting fuel into a cylinder.
第1の発明に係る火花点火内燃機関は、噴射手段、検出手段、および制御手段とを含む。噴射手段は、シリンダ内壁における上死点と下死点との間の所定の位置である噴射地点に向けて燃料を噴射する。検出手段は、噴射手段により噴射された燃料の燃焼室内における気化に影響を与える因子を検出する。制御手段は、燃焼室内における燃料の気化が促進される所定の範囲から検出手段により検出された因子が外れる場合、吸気工程中に上死点から下死点に移動するピストンが噴射地点を通過する時期から下死点に到達する時期までの間に、噴射手段に燃料を噴射させるように制御する。 A spark ignition internal combustion engine according to a first invention includes injection means, detection means, and control means. The injection means injects fuel toward an injection point that is a predetermined position between the top dead center and the bottom dead center on the inner wall of the cylinder. The detection means detects a factor that affects the vaporization of the fuel injected by the injection means in the combustion chamber. When the factor detected by the detection means deviates from a predetermined range in which fuel vaporization is promoted in the combustion chamber, the control means causes the piston that moves from the top dead center to the bottom dead center during the intake process to pass through the injection point. Control is performed so that the fuel is injected into the injection means between the time and the time when the bottom dead center is reached.
第1の発明によると、因子が所定の範囲から外れる場合に吸気行程中のピストンが噴射地点を通過する時期から下死点に到達する時期までの間に、燃料が噴射される。したがって、因子が所定の範囲から外れる場合にも燃料がピストンの頂面上に広がるので、燃料の気化を促進させることが可能になる。 According to the first invention, when the factor is out of the predetermined range, the fuel is injected from the time when the piston in the intake stroke passes through the injection point to the time when the bottom dead center is reached. Therefore, even when the factor is out of the predetermined range, the fuel spreads on the top surface of the piston, so that it is possible to promote the vaporization of the fuel.
第2の発明に係る火花点火内燃機関では、第1の発明の構成に加えて、検出手段が検出する因子は、噴射地点側のボア内壁における気化に影響を与える因子である。また、制御手段が因子に基づいて噴射手段による燃料の噴射時期の制御を行う。 In the spark ignition internal combustion engine according to the second invention, in addition to the configuration of the first invention, the factor detected by the detecting means is a factor affecting the vaporization of the bore inner wall on the injection point side. The control means controls the fuel injection timing by the injection means based on the factor.
第2の発明によると、サイクル毎の気化量の変動に最も影響を及ぼすボア内壁における燃料の気化に注目することにより、より的確に燃料の気化を促進させることが可能となる。 According to the second invention, fuel vaporization can be promoted more accurately by paying attention to the fuel vaporization in the bore inner wall that most influences the fluctuation of the vaporization amount for each cycle.
第3の発明に係る火花点火内燃機関では、第2の構成に加えて、気化に影響を与える因子は噴射地点側のボア内壁温度である。 In the spark ignition internal combustion engine according to the third aspect of the invention, in addition to the second configuration, the factor affecting the vaporization is the bore inner wall temperature on the injection point side.
第3の発明によると、ボア内壁における気化に最も大きな影響を与える因子として噴射地点側のボア内壁温度を用いて、噴射時期の制御を行うことにより、燃料気化の促進を効果的に行うことが可能となる。 According to the third invention, fuel vaporization can be effectively promoted by controlling the injection timing by using the bore inner wall temperature on the injection point side as a factor having the greatest influence on the vaporization in the bore inner wall. It becomes possible.
第4の発明に係る火花点火内燃機関では、第1の構成に加えて、吸気ポートを含む。吸気ポートは燃焼室内にタンブル流を発生させるように燃焼室内に吸気を行なう。また、噴射手段が噴射地点に向けて燃料を噴射することによりタンブル流を強化するように、噴射地点が定められる。 The spark ignition internal combustion engine according to the fourth aspect of the invention includes an intake port in addition to the first configuration. The intake port performs intake into the combustion chamber so as to generate a tumble flow in the combustion chamber. The injection point is determined so that the tumble flow is strengthened by the injection means injecting fuel toward the injection point.
第4の発明によれば、タンブル強化のために燃料噴射の噴流を活用するときに生じる問題点、すなわち、燃料の気化が不十分となることを防止することが可能である。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to prevent a problem that occurs when a jet of fuel injection is used for strengthening the tumble, that is, insufficient fuel vaporization.
第5の発明に係る火花点火内燃機関では、第4の構成に加えて、吸気ポートは燃焼室内に順タンブル流を発生させ、噴射地点は排気側ボア内壁に定められる。 In the spark ignition internal combustion engine according to the fifth invention, in addition to the fourth configuration, the intake port generates a forward tumble flow in the combustion chamber, and the injection point is determined on the inner wall of the exhaust side bore.
第5の発明によれば、一般的な順タンブル流を発生させるエンジンにおいて、前述のように燃料の気化が不十分となることを防止することが可能となる。 According to the fifth aspect, in an engine that generates a general forward tumble flow, it is possible to prevent insufficient fuel vaporization as described above.
第6の発明に係る火花点火内燃機関では、第1の発明の構成に加えて、制御手段が、因子が所定の範囲外において燃料の気化を促進させる方向に変化するほど、噴射手段に燃料を遅く噴射させるように制御する。 In the spark ignition internal combustion engine according to the sixth invention, in addition to the configuration of the first invention, the control means causes the fuel to be injected into the injection means as the factor changes in a direction that promotes fuel vaporization outside the predetermined range. Control to inject late.
第6の発明によると、必要以上に噴射時期を進角させることを防ぐことが可能になる。 According to the sixth invention, it is possible to prevent the injection timing from being advanced more than necessary.
本発明によれば、燃焼室内において燃料が十分に気化されない状況下において、トルクの変動や未燃ガスの増加を抑止することが可能である。 According to the present invention, it is possible to suppress fluctuations in torque and increase in unburned gas under a situation where fuel is not sufficiently vaporized in the combustion chamber.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態を適用したエンジン(火花点火内燃機関)の概略的な構成図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine (spark ignition internal combustion engine) to which an embodiment of the present invention is applied.
エンジン10は、燃料タンク11、吸気通路12、および排気通路13に連結される。エンジン10には、燃料タンク11から燃料が供給される。また、エンジン10には吸気通路12を介して空気が吸入される。吸入された空気により供給された燃料が燃焼される。エンジン10において燃焼により生成した排気ガスは排気通路13を介して外部に排出される。
The
エンジン10は、シリンダブロック(図示せず)、シリンダヘッド14、ピストン15、吸気弁16、排気弁17、インジェクタ18、および点火プラグ19などを含んで構成される。
The
シリンダブロックには、シリンダ20が設けられる。シリンダ20にピストン15が設けられる。ピストン15はシリンダ20の円筒高さ方向に摺動自在である。シリンダ20、シリンダヘッド14、ピストン15によって囲まれる空間が、燃焼室21として形成される。
A
燃焼室21は、吸気通路12および排気通路13と連通する。吸気通路12および排気通路13には、それぞれ吸気弁16および排気弁17が配置される。吸気弁16を所定の時期に開くことにより、吸気通路12を介して燃焼室21に空気が吸入される。排気弁17を所定の時期に開くことにより、排気通路13を介して燃焼室21から排気ガスが排出される。
The
なお、吸気通路12から吸入される空気が燃焼室21内で順タンブル流(図1符合T参照)すなわち、吸気された空気が燃焼室21内の排気弁17側を下降して燃焼室21内の吸気弁16側を上昇するタンブル流を発生させる形状に、吸入ポート12aが形成される。
Note that air sucked from the
インジェクタ18は、燃焼室21に燃料を直接噴射するように、シリンダヘッド14に設けられる。インジェクタ18には、燃料タンク11から燃料が供給される。インジェクタ18により、燃焼室21に所定の時期に所定の量の燃料が噴射される。
The
なお、インジェクタ18の燃料噴射方向は、吸気ポート12aから吸入する空気により発生する順タンブル流Tを、噴射する燃料の貫通力により強化する方向に定められる。すなわち、順タンブル流に接する方向で、順タンブル流と同じ方向が噴射方向に定められる。例えば、排気弁17側の内壁におけるピストン15のTDC(上死点)とBDC(下死点)との間の所定の噴射点Pに向かう方向が燃料の噴射方向に定められる。
The fuel injection direction of the
また、インジェクタ18はスリット状の噴口を有して、比較的厚さの薄い略扇形状に燃料を噴射する。燃料噴霧の厚さ中心平面と順タンブル流Tと平行に気筒中心軸線を通る縦平面とが一致するように、インジェクタ18は取付けられる。
The
点火プラグ19は、燃焼室21に設けられる。燃焼室21に吸入された混合気は、点火プラグ19により所定のタイミングで着火される。着火された混合気が燃焼して排気ガスが生成され、排気通路13を介して排出される。
The
燃料タンク11には、燃料温度センサ22が設けられる。燃料温度センサ22により燃料タンク11に貯蔵される燃料の燃料温度が検出される。検出された燃料温度は、信号としてECU23に送信される。
A
吸気通路12には、吸気温度センサ24が設けられる。吸気温度センサ24により燃焼室21に吸入させる空気の吸気温度が検出される。検出された吸気温度は、信号としてECU23に送信される。
An intake
エンジン10には、水温センサ25や回転センサ26が設けられる。水温センサ25および回転センサ26により、それぞれエンジン10の冷却水温およびエンジン10の回転数が検出される。検出された冷却水温および回転数は、信号としてECU23に送信される。
The
ECU23は取得するデータに基づいて、エンジン10の各部位に行なわせる動作の制御を行なう。例えば、後述するように、インジェクタ18からの燃料の噴射時期が制御される。また、点火プラグ19の点火時期、インジェクタ18からの燃料の噴射量なども、ECU23によって制御される。
The
燃料の噴射時期を決定するために、ECU23は燃焼室21内において吸気行程中に噴射した燃料が爆発行程の始まるまでに十分に気化されるか否かの判別を行なう。判別を行なうために、一定の燃料噴射量に対してサイクル毎のトルク変動を実質的に生じさせないときのシリンダボア内壁温度が、内壁温度閾値TV1として予め定められる。
In order to determine the fuel injection timing, the
シリンダボア内壁温度が高いほど、シリンダボア内壁面における燃料の気化する速度が大きくなる。したがって、シリンダボア内壁温度が高くなる程、1サイクルにおいて燃料の気化が促進されると判別できる。なお、シリンダボア内壁温度は水温と相関性があるため、水温に基づいてシリンダボア内壁温度が算出される。 The higher the cylinder bore inner wall temperature, the higher the fuel vaporization speed on the cylinder bore inner wall surface. Therefore, it can be determined that the higher the cylinder bore inner wall temperature, the more fuel vaporization is promoted in one cycle. Since the cylinder bore inner wall temperature is correlated with the water temperature, the cylinder bore inner wall temperature is calculated based on the water temperature.
シリンダボア内壁温度が内壁温閾値TV1を上回り燃料が十分に気化すると判別されるときには、吸気行程のBDC付近が燃料噴射時期に決定される。前述のように、吸気行程において吸気ポート12aから吸気される空気により燃焼室には順タンブル流Tが発生する。発生させた順タンブル流Tは吸気行程から圧縮行程TDCに達するまでの間に減衰していくが、吸気行程BDC付近において燃料を噴射することにより順タンブル流Tが強められる。順タンブル流Tを強めることにより、圧縮行程においても順タンブル流Tは確実に持続し、圧縮行程のTDC近傍において気筒内に乱れを発生させる。この気筒内の乱れにより混合気の着火性が向上する。
When it is determined that the cylinder bore inner wall temperature exceeds the inner wall temperature threshold TV1 and the fuel is sufficiently vaporized, the vicinity of the BDC in the intake stroke is determined as the fuel injection timing. As described above, the forward tumble flow T is generated in the combustion chamber by the air sucked from the
シリンダボア内壁温度が内壁温閾値TV1を下回り、且つ後述するように、別の因子に基づいて燃料が十分に気化できないと判別されるときは、吸気行程においてピストン15の頂面が噴射点Pを通過する時期が燃料噴射の基準噴射時期に定められる。なお、内壁温閾値TV1以下の温度において、シリンダボア内壁温度に対する遅角補正値の対応マップが予め定められており(図2参照)、基準噴射時期から遅角補正される。したがって、シリンダボア内壁温度が内壁温閾値TV1を下回る状況においてシリンダボア内壁温が高くなるほど、ECU23は燃料噴射時期を基準噴射時期から遅角させる。
When the cylinder bore inner wall temperature falls below the inner wall temperature threshold TV1 and it is determined that the fuel cannot be sufficiently vaporized based on other factors as will be described later, the top surface of the
また、ECU23における燃料の噴射時期を決定するために、一定の燃料噴射量に対してサイクル毎のトルク変動を実質的に生じさせないときの燃料温度、吸気温度、およびエンジン回転数が、燃温閾値TV2、吸気温閾値TV3、および回転数閾値TV4として予め定められる。
In addition, in order to determine the fuel injection timing in the
燃料温度および吸気温度が高いほど、燃料の気化する速度が大きくなる。したがって、燃料温度及び吸気温度が高いほど、1サイクルにおいて燃料の気化が促進すると判別できる。また、エンジン回転数が大きくなると、1サイクルにおける吸気行程および圧縮行程の時間が短くなるため、燃料が気化する量が少なくなる。したがって、エンジン回転数が高くなるほど、1サイクルにおいて燃料が十分に気化出来なくなると判別出来る。 The higher the fuel temperature and the intake air temperature, the higher the fuel vaporization speed. Therefore, it can be determined that the higher the fuel temperature and the intake air temperature, the more fuel vaporization is promoted in one cycle. Further, when the engine speed increases, the time of the intake stroke and the compression stroke in one cycle is shortened, so that the amount of fuel vaporized decreases. Therefore, it can be determined that the fuel cannot be sufficiently vaporized in one cycle as the engine speed increases.
シリンダボア内壁温度と同様に、燃料温度が燃温閾値TV2を上回り、吸気温度が吸気温閾値TV3を上回り、あるいはエンジン回転数が回転数閾値TV4を下回るときに、燃料が十分に気化すると判別される。前述のようにいずれかの要因により燃料が十分に気化すると判別されると、吸気行程のBDC付近が燃料噴射時期に決定される。 Similar to the cylinder bore inner wall temperature, it is determined that the fuel is sufficiently vaporized when the fuel temperature exceeds the fuel temperature threshold TV2, the intake air temperature exceeds the intake air temperature threshold TV3, or the engine speed falls below the engine speed threshold TV4. . As described above, when it is determined that the fuel is sufficiently vaporized due to any factor, the vicinity of the BDC in the intake stroke is determined as the fuel injection timing.
シリンダボア内壁温度と同様に、燃料温度が燃温閾値TV2を下回り、吸気温度が吸気温閾値TV3を下回り、且つエンジン回転数が回転数閾値TV4を上回るときに、吸気行程においてピストン15の頂面が噴射点Pを通過する時期が基準噴射時期に定められる。
Similar to the cylinder bore inner wall temperature, when the fuel temperature is below the fuel temperature threshold TV2, the intake air temperature is below the intake air temperature threshold TV3, and the engine speed is above the engine speed threshold TV4, the top surface of the
なお、燃温閾値TV2以下の温度において、燃料温度に対する遅角補正値の対応マップが予め定められており(図3参照)、基準噴射時期から遅角補正される。したがって、燃料温度が燃温閾値TV2を下回る状況において燃料温度が高くなるほど、ECU23は燃料噴射時期を基準噴射時期から遅角させる。
Note that at a temperature equal to or lower than the fuel temperature threshold TV2, a correspondence map of the retardation correction value with respect to the fuel temperature is predetermined (see FIG. 3), and the retardation is corrected from the reference injection timing. Therefore, the
なお、吸気温閾値TV3以下の温度において、吸気温度に対する遅角補正値の対応マップが予め定められており(図4参照)、基準噴射時期から遅角補正される。したがって、吸気温度が吸気温閾値TV3を下回る状況において吸気温度が高くなるほど、ECU23は燃料噴射時期を基準噴射時期から遅角させる。
Note that, at a temperature equal to or lower than the intake air temperature threshold TV3, a correspondence map of the retardation correction value with respect to the intake air temperature is predetermined (see FIG. 4), and the retardation is corrected from the reference injection timing. Therefore, the
なお、回転数閾値TV4以上の回転数において、エンジン回転数に対する遅角補正値の対応マップが予め定められ、基準噴射時期から遅角補正される。したがって、エンジン回転数が回転数閾値TV4を上回る状況においてエンジン回転数が低くなるほど、ECU23は燃料噴射時期を基準噴射時期から遅角させる。
It should be noted that at a rotation speed equal to or higher than the rotation speed threshold TV4, a correspondence map of the retardation correction value with respect to the engine rotation speed is determined in advance, and the retardation is corrected from the reference injection timing. Therefore, the
次に、図6のフローチャートを用いて、本実施形態にかかるシリンダボア内壁温度などに応じてECU23がエンジン10の各部位に実行させる燃料噴射時期の決定の制御について説明する。なお、燃料噴射時期決定の制御は、エンジン10が暖気されるまでステップ毎に定められた時間で各種動作が実行される。
Next, the control for determining the fuel injection timing that the
ステップS100において、ECU23はエンジン10の水温データを取得する。次のステップS101において、ECU23は取得した水温データに基づいて排気弁17側のシリンダボア内壁温度を算出する。
In step S100, the
次のステップS102において、算出したシリンダボア内壁温度が内壁温閾値TV1を下回るか否かが判別される。シリンダボア内壁温度が内壁温閾値TV1を上回る場合は、ステップS112に進む。シリンダボア内壁温度が内壁温閾値TV1を下回る場合は、ステップS103に進む。 In the next step S102, it is determined whether or not the calculated cylinder bore inner wall temperature is lower than the inner wall temperature threshold TV1. When the cylinder bore inner wall temperature exceeds the inner wall temperature threshold TV1, the process proceeds to step S112. When the cylinder bore inner wall temperature is lower than the inner wall temperature threshold TV1, the process proceeds to step S103.
ステップS103において、ECU23は燃料温度データを取得する。次のステップS104において、燃料温度が燃温閾値TV2を下回るか否かが判別される。燃料温度が燃温閾値TV2を上回る場合は、ステップS112に進む。燃料温度が燃温閾値TV2を下回る場合は、ステップS105に進む。
In step S103, the
ステップS105において、ECU23は吸気温度データを取得する。次のステップS106において、吸気温度が吸気温閾値TV3を下回るか否かが判別される。吸気温度が吸気温閾値TV3を上回る場合は、ステップS112に進む。吸気温度が吸気温閾値TV3を下回る場合は、ステップS107に進む。
In step S105, the
ステップS107において、ECU23はエンジン回転数データを取得する。次のステップS108において、エンジン回転数が回転数閾値TV4を上回るか否かが判別される。エンジン回転数が回転数閾値TV4を下回る場合は、ステップS112に進む。エンジン回転数が回転数閾値TV4を下回る場合は、ステップS109に進む。
In step S107, the
ステップS109では、吸気行程においてピストン15の頂面が噴射点Pを通過する時期が基準噴射時期T1として定められる。次にステップS110に進み、ステップS101で算出したシリンダボア内壁温度に対応する遅角補正値を取得する。また、ステップS103で取得した燃料温度に対応する遅角補正値を読込む。また、ステップS105で取得した吸気温度に対応する遅角補正値を読込む。また、ステップS107で取得したエンジン回転数に対応する遅角補正値を読込む。ステップS111では、ステップS109において定めた基準噴射時期T1をステップS110において取得した各遅角補正値で補正した時期を燃料噴射時期に定める。
In step S109, the timing at which the top surface of the
前述のように、ステップS102においてシリンダボア内壁温度が内壁温閾値TV1を上回る場合、ステップS104において燃料温度が燃温閾値TV2を上回る場合、ステップS106において吸気温度が吸気温閾値TV3を上回る場合、またはステップS108においてエンジン回転数が回転数閾値TV4を下回る場合に、ステップS112に進み、燃料噴射時期を吸気行程BDC付近に定める。 As described above, when the cylinder bore inner wall temperature exceeds the inner wall temperature threshold TV1 at step S102, when the fuel temperature exceeds the fuel temperature threshold TV2 at step S104, when the intake air temperature exceeds the intake temperature threshold TV3 at step S106, or step When the engine speed is lower than the rotation speed threshold TV4 in S108, the process proceeds to step S112, and the fuel injection timing is set near the intake stroke BDC.
以上のような構成の火花点火内燃機関によれば、燃焼室内において燃料が十分に気化できない状況においてトルク変動および排気ガス中の未燃ガスの増加を抑止することが可能になる。以下に、本実施形態の効果について詳細に説明する。 According to the spark ignition internal combustion engine having the above-described configuration, it is possible to suppress torque fluctuation and an increase in unburned gas in the exhaust gas in a situation where fuel cannot be sufficiently vaporized in the combustion chamber. Below, the effect of this embodiment is demonstrated in detail.
一般的に、均質燃焼時において燃焼速度を速めるために、燃焼室21内においてタンブルの発生およびタンブルの強化が求められている。吸気ポート12aからの吸気によって発生させたタンブルを強化するためには、吸気行程のBDC付近で燃料が噴射されることが望ましい。
Generally, in order to increase the combustion speed during homogeneous combustion, generation of tumble and enhancement of tumble are required in the
一方、タンブルを強化させるように設計した噴射方向に向けてのBDC付近における噴射では、シリンダボア内壁に燃料が噴射される。エンジン10が暖機されたときや燃料温度などが高い状態などの通常の運転時においては、燃料がシリンダボア内壁に到達する前に十分に気化しており、あるいはシリンダボア内壁に到達した液状の燃料も爆発行程までの間に十分に気化される。しかし、燃料温度、吸気温度が低いときや、エンジンの回転数が高いときには、燃料がシリンダボア内壁に到達するまでに十分に気化できず、液状の燃料がシリンダボア内壁に到達することがある。
On the other hand, in the injection in the vicinity of the BDC toward the injection direction designed to strengthen the tumble, fuel is injected to the inner wall of the cylinder bore. During normal operation, such as when the
インジェクタ18から噴射され気化出来ずにシリンダ20内壁に到達した燃料(図7符号G参照)は、シリンダボア内壁とピストン15の頂面上に広がる。シリンダボア内壁は潤滑油により覆われているため、シリンダボア内壁に広がった燃料はシリンダボア内壁を覆う潤滑油に吸着される。一方、ピストン15は潤滑油に覆われず、燃料はピストン15の頂面上に広がる。一般的に潤滑油に吸着された燃料の気化速度よりピストン15の頂面に付着した燃料の気化速度の方が速い。したがって、ピストン15の頂面上に広がった燃料の方が、シリンダボア内壁上に広がる燃料より速く気化する。さらには、ピストン15の頂面はシリンダ20内壁より高温であるため、ピストン15の頂面に広がった燃料は、シリンダボア内壁に広がる燃料よりさらに速く気化する。
The fuel that has been injected from the
そこで本実施形態では、シリンダボア内壁に到達する前または着火時までにシリンダボア内壁において燃料を十分に気化できないときには、燃料の噴射時期を基準噴射時期から吸気行程BDCまでの範囲において基準噴射時期から遅角させている。すなわち、燃料の噴射時期を吸気行程BDCから進角させている。BDCから進角させることによって、シリンダ20内壁に広がる燃料の付着面積が減少する一方で、ピストン15の頂面に広がる燃料の付着面積が増加する。
Therefore, in the present embodiment, when the fuel cannot be sufficiently vaporized in the cylinder bore inner wall before reaching the cylinder bore inner wall or before ignition, the fuel injection timing is retarded from the reference injection timing in the range from the reference injection timing to the intake stroke BDC. I am letting. That is, the fuel injection timing is advanced from the intake stroke BDC. By advancing from the BDC, the fuel adhesion area spreading on the inner wall of the
したがって、シリンダボア内壁に到達する前または着火時までにシリンダボア内壁において燃料を十分に気化できない場合であっても、気化する燃料の量を一定に保つことが可能である。それゆえ、サイクル毎の気化する燃料の量の変動を抑えられ、トルクの変動や未燃ガスの増加を抑止することが可能となる。 Therefore, even when fuel cannot be sufficiently vaporized in the cylinder bore inner wall before reaching the cylinder bore inner wall or before ignition, the amount of fuel vaporized can be kept constant. Therefore, fluctuations in the amount of fuel vaporized for each cycle can be suppressed, and fluctuations in torque and increase in unburned gas can be suppressed.
さらに、シリンダボア内壁温度が低くなるほど噴射時期を吸気行程BDCから大きく進角させるので、シリンダボア内壁温が低くなるほどピストン15の頂面上に広がる燃料の付着面積がさらに増加する。したがって、シリンダボア内壁における燃料の気化に不利な状況になるほど、噴射時期に関しては燃料の気化を促進させるように調整される。したがって、燃料の気化に不利な状況であるか否かに関わらず、燃料を十分に気化することが可能となる。
Further, since the injection timing is greatly advanced from the intake stroke BDC as the cylinder bore inner wall temperature becomes lower, the fuel adhesion area spreading on the top surface of the
なお、噴射時期をさらに進角させて、吸気行程においてピストン15が噴射点Pを通過する前に噴射すると、噴射された燃料(図8符号G参照)はピストン15の頂面からシリンダボア内壁上に広がる。このときには、逆にシリンダボア内壁に広がる燃料の方が、ピストン15の頂面に広がる燃料より多くなり、燃料の気化には不利な状況となる。それゆえ、本実施形態では、吸気行程においてピストン15の頂面が噴射点Pを通過する時期からBDCに到達する時期までの間の時期が、噴射時期に決められる。
If the injection timing is further advanced and the
なお、燃料温度、吸気温度、エンジン回転数に応じて本実施形態のように燃料噴射時期を制御する場合も、シリンダボア内壁温度に応じた制御と同様の効果が得られる。 Note that, when the fuel injection timing is controlled according to the fuel temperature, the intake air temperature, and the engine speed as in the present embodiment, the same effect as the control according to the cylinder bore inner wall temperature can be obtained.
なお、本実施形態では、前述のように、シリンダボア内壁温度、燃料温度、吸気温度、またはエンジン回転数に応じて吸気行程BDCからの進角量の調整を行う構成であるが、シリンダボア内壁温度、燃料温度、または吸気温度がそれぞれの閾値を下回るとき、或いはエンジン回転数が回転数閾値TV4を上回るときに進角量の調整をすること無く所定の進角量で噴射時期を早める構成であってもよい。吸気行程におけるピストン15の頂面が噴射点Pを通過する後からBDCに到達する前に噴射すれば、ピストン15の頂面に広がる燃料の付着面積が増加する。したがって吸気行程BDC付近で噴射するときに比べてサイクル毎の気化量の変動を十分に抑止することが可能である。
In the present embodiment, as described above, the cylinder bore inner wall temperature, the fuel temperature, the intake air temperature, or the advance angle amount from the intake stroke BDC is adjusted according to the engine speed, but the cylinder bore inner wall temperature, When the fuel temperature or the intake air temperature falls below the respective threshold value, or when the engine speed exceeds the speed threshold value TV4, the injection timing is advanced by a predetermined advance angle amount without adjusting the advance angle amount. Also good. If injection is performed after the top surface of the
また、本実施形態では、シリンダボア内壁温度、燃料温度、吸気温度、およびエンジン回転数に応じて、燃料噴射時期の吸気行程BDCからの進角を行なう構成であるが、燃焼室内における気化に影響を与えるいかなる因子に応じて噴射時期の進角を行ってもよい。 In the present embodiment, the fuel injection timing is advanced from the intake stroke BDC according to the cylinder bore inner wall temperature, fuel temperature, intake air temperature, and engine speed. The injection timing may be advanced according to any factor given.
なお、他の因子に基づいて噴射時期の進角調整を行う場合は、因子が燃料の気化が促進されると判定される範囲内であるときに、吸気行程のBDC付近が燃料噴射時期に決定される。一方、因子が当該範囲から外れるときに、吸気行程においてピストン15の頂面が噴射点Pを通過する時期からBDCに到達する時期までの間の時期が燃料噴射時期に定められる。
In the case where the advance timing of the injection timing is adjusted based on other factors, the fuel injection timing is determined in the vicinity of the BDC in the intake stroke when the factors are within a range where it is determined that fuel vaporization is promoted. Is done. On the other hand, when the factor deviates from the range, the fuel injection timing is determined between the timing when the top surface of the
また、本実施形態において、シリンダボア内壁温度、燃料温度、吸気温度、およびエンジン回転数に基づいて燃料の噴射時期を決定する構成であるが、少なくとも一つの因子に基づいて噴射時期を決定してもよい。特に、シリンダボア内壁温度は、他の因子に比べて燃料の気化に大きな影響を及ぼすので、シリンダボア内壁温度のみを用いて噴射時期を決定することにより処理の簡易化を計ることも可能である。 In the present embodiment, the fuel injection timing is determined based on the cylinder bore inner wall temperature, the fuel temperature, the intake air temperature, and the engine speed, but the injection timing may be determined based on at least one factor. Good. In particular, the cylinder bore inner wall temperature has a greater effect on fuel vaporization than other factors, and therefore it is possible to simplify the process by determining the injection timing using only the cylinder bore inner wall temperature.
また、本実施形態では、燃料の噴射時期が吸気行程中に一回行なわれることを前提としているが、例えば単一のサイクル中に複数回の燃料噴射が行われる場合にも適用可能である。例えば、複数回の噴射の中の少なくとも一回の燃料噴射において吸気行程BDC付近における燃料噴射を通常行なっている場合には、燃料が十分に気化できないときに噴射時期を本実施形態のように進角される。 Further, in the present embodiment, it is assumed that the fuel injection timing is performed once during the intake stroke, but the present invention is also applicable to a case where fuel injection is performed a plurality of times during a single cycle, for example. For example, when fuel injection is normally performed in the vicinity of the intake stroke BDC in at least one fuel injection among a plurality of injections, the injection timing is advanced as in the present embodiment when the fuel cannot be sufficiently vaporized. Horned.
また、本実施形態では、タンブル強化のためにインジェクタ18の噴射方向がシリンダ20内壁の方向に定められる構成であるが、タンブル強化のためだけでなく他のどのような目的のためであっても、噴射方向がピストン15のTDCからBDCの間におけるシリンダ20の内壁面を向いた方向であれば、本実施形態を適用可能である。
Further, in the present embodiment, the injection direction of the
また、本実施形態において、燃料の燃料温度、吸入する空気の温度は温度センサにより直接検出される構成であるが、水温の検出によりシリンダ内壁温度を検出するように、間接的に燃料温度などを検出してもよい。 In this embodiment, the fuel temperature of the fuel and the temperature of the intake air are directly detected by the temperature sensor. However, the fuel temperature and the like are indirectly set so that the cylinder inner wall temperature is detected by detecting the water temperature. It may be detected.
10 エンジン
12a 吸気ポート
15 ピストン
18 インジェクタ
20 シリンダ
21 燃焼室
22 燃料温度センサ
23 ECU
24 吸気温度センサ
25 水温センサ
26 回転センサ
DESCRIPTION OF
24 Intake
Claims (6)
前記噴射手段により噴射された前記燃料の燃焼室内における気化に影響を与える因子を検出する検出手段と、
前記燃焼室内における前記燃料の気化が促進される所定の範囲から前記検出手段により検出された前記因子が外れる場合、吸気行程中に上死点から下死点に移動するピストンが前記噴射地点を通過する時期から下死点に到達する時期までの間に、前記噴射手段に前記燃料を噴射させるように制御する制御手段とを備える
ことを特徴とする火花点火内燃機関。 Injection means for injecting fuel toward an injection point which is a predetermined position between the top dead center and the bottom dead center on the inner wall of the cylinder;
Detecting means for detecting a factor affecting the vaporization of the fuel injected by the injection means in a combustion chamber;
When the factor detected by the detection means deviates from a predetermined range where vaporization of the fuel in the combustion chamber is promoted, a piston that moves from top dead center to bottom dead center during the intake stroke passes through the injection point. A spark ignition internal combustion engine comprising: control means for controlling the injection means to inject the fuel during a period from when it is reached to when it reaches bottom dead center.
前記噴射手段が前記噴射地点に向けて燃料を噴射することにより前記タンブル流を強化するように、前記噴射地点が定められることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の火花点火内燃機関。 An intake port for performing intake to the combustion chamber so as to generate a tumble flow in the combustion chamber;
The said injection | pouring point is defined so that the said tumble flow may be strengthened when the said injection means injects a fuel toward the said injection | spraying point, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. Spark ignition internal combustion engine.
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