JP2022097008A - Engine equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジン装置に関する。 The present invention relates to an engine device.
従来、この種のエンジン装置としては、内燃機関としてのエンジンの燃焼室内へ燃料を噴射する筒内噴射弁と、筒内噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプと、筒内噴射弁に供給する燃料を貯蔵する燃料蓄圧室と、筒内噴射弁からの噴射量を制御する制御装置と、を備えたエンジン装置において、噴射終了タイミングが規定クランク角以降となる場合には、燃料蓄圧室内の圧力または空燃比または吸入空気量の少なくとも一つを変化させるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、燃料噴射終了時期が所定時期までになるように燃料蓄圧室内の圧力または空燃比または吸入空気量を変化させることにより、燃料噴射終了時期を最適化すると共に燃料霧化時間を確保し、排出ガス性能を向上させることができるとしている。 Conventionally, as an engine device of this type, an in-cylinder injection valve that injects fuel into the combustion chamber of an engine as an internal combustion engine, a fuel pump that pumps fuel to the in-cylinder injection valve, and fuel to be supplied to the in-cylinder injection valve. In an engine device equipped with a fuel accumulator chamber for storing fuel and a control device for controlling the injection amount from the in-cylinder injection valve, if the injection end timing is after the specified crank angle, the pressure in the fuel accumulator chamber or Those that change at least one of the air fuel ratio or the intake air amount have been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this device, the fuel injection end time is optimized and the fuel atomization time is secured by changing the pressure or air-fuel ratio in the fuel accumulator chamber or the intake air amount so that the fuel injection end time reaches a predetermined time. , It is said that the exhaust gas performance can be improved.
筒内噴射弁を有するエンジンを備える装置では、筒内噴射弁に燃料を供給する燃料ポンプの駆動源としてエンジンの回転部品を用いるものが多く、筒内噴射弁に供給される燃料の圧力(燃圧)はエンジンの回転数に応じたものとなる。このため、エンジンの回転数が比較的低いときにエンジン負荷の急増が要求されて燃料噴射量が大きくなると、適正な燃料噴射終了時期を保持する必要から、燃料開始時期が早くなり、吸気行程で燃料噴射する場合には、ピストンやボアに燃料が付着する場合が生じる。この場合、燃料の不完全燃焼による煤などの粒子状物質が生じ、エミッションを悪化させてしまう。 Many devices equipped with an engine having an in-cylinder injection valve use rotating parts of the engine as a drive source for a fuel pump that supplies fuel to the in-cylinder injection valve, and the pressure (fuel pressure) of the fuel supplied to the in-cylinder injection valve. ) Corresponds to the engine speed. For this reason, when the engine load is required to increase rapidly and the fuel injection amount becomes large when the engine speed is relatively low, it is necessary to maintain an appropriate fuel injection end time, so that the fuel start time is earlier and the intake stroke When injecting fuel, fuel may adhere to the piston or bore. In this case, particulate matter such as soot is generated due to incomplete combustion of fuel, which worsens emissions.
本発明のエンジン装置は、エンジン負荷の急増が要求されて燃料噴射量が大きくなったときに生じ得るエミッションの悪化を抑制することを主目的とする。 The main object of the engine device of the present invention is to suppress deterioration of emissions that may occur when a rapid increase in engine load is required and a fuel injection amount becomes large.
本発明のエンジン装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The engine device of the present invention has adopted the following means in order to achieve the above-mentioned main object.
本発明のエンジン装置は、
筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁を有するエンジンと、
前記エンジンの回転により駆動して燃料タンクからの燃料を加圧して前記筒内噴射弁が接続された高圧供給管に供給する高圧ポンプを有する燃料供給装置と、
アクセル開度と前記エンジンの回転数とに応じた要求空気量に対して前記筒内噴射弁から噴射すべき要求噴射量を演算し、前記要求噴射量の少なくとも一部が吸気行程の所定終了時期までに前記筒内噴射弁から噴射されるよう制御する制御装置と、
を備えるエンジン装置であって、
前記制御装置は、前記要求空気量と前記エンジンの回転数とに基づく目標燃圧が前記エンジンの回転数に基づく昇圧可能な昇圧可能燃圧より大きいときに、前記要求噴射量と前記昇圧可能燃圧とに基づいて前記吸気行程における燃料噴射が前記所定終了時期までに燃料噴射が終了するよう演算した燃料噴射開始時期が所定開始時期より前のときには、前記燃料噴射開始時期が前記所定開始時期以降となるように前記要求空気量を制限する、
ことを特徴とする。
The engine device of the present invention
An engine with an in-cylinder injection valve that injects fuel into the cylinder,
A fuel supply device having a high-pressure pump that is driven by the rotation of the engine to pressurize the fuel from the fuel tank and supply it to the high-pressure supply pipe to which the in-cylinder injection valve is connected.
The required injection amount to be injected from the in-cylinder injection valve is calculated for the required air amount according to the accelerator opening and the engine speed, and at least a part of the required injection amount is the predetermined end time of the intake stroke. A control device that controls the injection from the in-cylinder injection valve by
It is an engine device equipped with
When the target fuel pressure based on the required air amount and the engine speed is larger than the boostable fuel pressure that can be boosted based on the engine speed, the control device determines the required injection amount and the boostable fuel pressure. Based on this, when the fuel injection start time calculated so that the fuel injection in the intake stroke is completed by the predetermined start time is earlier than the predetermined start time, the fuel injection start time is set to be after the predetermined start time. To limit the required air volume,
It is characterized by that.
この本発明のエンジン装置では、アクセル開度とエンジンの回転数とに応じた要求空気量に対して筒内噴射弁から噴射すべき要求噴射量を演算し、要求噴射量の少なくとも一部が吸気行程の所定終了時期までに筒内噴射弁から噴射されるよう制御する。要求空気量とエンジンの回転数とに基づく目標燃圧がエンジンの回転数に基づく昇圧可能な昇圧可能燃圧より大きいときに、要求噴射量と昇圧可能燃圧とに基づいて吸気行程における燃料噴射が所定終了時期までに燃料噴射が終了するよう演算した燃料噴射開始時期が所定開始時期より前のときには、燃料噴射開始時期が所定開始時期以降となるように要求空気量を制限する。これにより、所定開始時期より前に燃料噴射されるのを抑制することができる。この結果、ピストンやボアに燃料が付着することに起因して煤などの粒子状物質が生じ、エミッションが悪化するのを抑制することができる。 In the engine device of the present invention, the required injection amount to be injected from the in-cylinder injection valve is calculated for the required air amount according to the accelerator opening and the engine rotation speed, and at least a part of the required injection amount is taken in. It is controlled so that the injection is performed from the in-cylinder injection valve by the predetermined end time of the stroke. When the target fuel pressure based on the required air volume and the engine speed is greater than the boostable fuel pressure that can be boosted based on the engine speed, the fuel injection in the intake stroke ends predetermined based on the required injection amount and the boostable fuel pressure. When the fuel injection start time calculated so that the fuel injection is completed by the time is earlier than the predetermined start time, the required air amount is limited so that the fuel injection start time is after the predetermined start time. As a result, it is possible to suppress fuel injection before a predetermined start time. As a result, particulate matter such as soot is generated due to the adhesion of fuel to the piston and the bore, and it is possible to suppress deterioration of emissions.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to examples.
図1は、本発明の一実施例としてのエンジン装置10の構成の概略を示す構成図である。実施例のエンジン装置10は、図示するように、エンジン12と、燃料供給装置50と、電子制御ユニット70とを備える。このエンジン装置10は、エンジン12からの動力を用いて走行する一般的な車両や、エンジン12に加えてモータを備える各種のハイブリッド車両、エンジン12からの動力を用いて作動する移動しない設備(例えば、建設設備など)などに搭載される。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of an
エンジン12は、例えばガソリンやガソリンとアルコールとの混合燃料などを燃料として吸気・圧縮・膨張・排気の4行程により動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン12は、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁25と、筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁26とを備える。エンジン12は、ポート噴射弁25と筒内噴射弁26とを備えることにより、ポート噴射モードと筒内噴射モードと共用噴射モードとのうちの何れかで運転が可能となっている。
The
ポート噴射モードでは、エアクリーナ22により清浄された空気を吸気管23に吸入してスロットルバルブ24を通過させると共にポート噴射弁25から燃料を噴射し、空気と燃料とを混合する。そして、この混合気を吸気バルブ28を介して燃焼室29に吸入し、点火プラグ30による電気火花により爆発燃焼させる。そして、爆発燃焼によるエネルギにより押し下げられるピストン32の往復運動をクランクシャフト14の回転運動に変換する。筒内噴射モードでは、ポート噴射モードと同様に空気を燃焼室29に吸入し、吸気行程の途中および/または圧縮行程に至ってから筒内噴射弁26から燃料を噴射し、点火プラグ30による電気火花により爆発燃焼させてクランクシャフト14の回転運動を得る。共用噴射モードでは、空気を燃焼室29に吸入する際にポート噴射弁25から燃料を噴射すると共に吸気行程や圧縮行程で筒内噴射弁26から燃料を噴射し、点火プラグ30による電気火花により爆発燃焼させてクランクシャフト14の回転運動を得る。これらの噴射モードは、エンジン12の運転状態に応じて切り替えられる。燃焼室29から排気バルブ31を介して排気管33に排出される排気は、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)の有害成分を浄化する浄化触媒(三元触媒)34aを有する浄化装置34を介して外気に排出される。
In the port injection mode, the air cleaned by the
燃料供給装置50は、燃料タンク51内の燃料をエンジン12のポート噴射弁25や筒内噴射弁26に供給する装置として構成されている。燃料供給装置50は、燃料タンク51と、フィードポンプ(第1ポンプ)52と、低圧供給管(第1供給管)53と、逆止弁54と、リリーフ流路55と、リリーフバルブ56と、高圧ポンプ(第2ポンプ)57と、高圧供給管(第2供給管)58とを備える。
The
フィードポンプ52は、図示しないバッテリからの電力の供給を受けて作動する電動ポンプとして構成されており、燃料タンク51内に配置されている。このフィードポンプ52は、燃料タンク51内の燃料を低圧供給管53に供給する。低圧供給管53は、ポート噴射弁25に接続されている。逆止弁54は、低圧供給管53に設けられており、フィードポンプ52側からポート噴射弁25側の方向の燃料の流れを許容すると共に逆方向の燃料の流れを規制する。
The
リリーフ流路55は、低圧供給管53と燃料タンク51とに接続されている。リリーフバルブ56は、リリーフ流路55に設けられ、低圧供給管53内の燃圧が閾値Pflolim未満のときには閉弁すると共に低圧供給管53内の燃圧が閾値Pflolim以上のときには開弁する。リリーフバルブ56が開弁すると、低圧供給管53内の燃料の一部がリリーフ流路55を介して燃料タンク51に戻される。このようにして、低圧供給管53内の燃圧が過剰になるのを抑制する。
The
高圧ポンプ57は、エンジン12からの動力(実施例では、吸気バルブ28を開閉するインテークカムシャフトの回転)により駆動されると共に低圧供給管53の燃料を加圧して高圧供給管58に供給するポンプとして構成されている。高圧ポンプ57は、その吸入口に接続されて燃料を加圧する際に開閉する電磁バルブ57aと、その吐出口に接続されて燃料の逆流を規制すると共に高圧供給管58内の燃圧を保持するチェックバルブ57bと、エンジン12の回転(インテークカムシャフトの回転)により作動する(図1における上下方向に移動する)プランジャ57cとを有する。この高圧ポンプ57は、エンジン12の運転中に、電磁バルブ57aが開弁されたときに、低圧供給管53の燃料を吸入し、電磁バルブ57aが閉弁されたときに、プランジャ57cによって圧縮した燃料をチェックバルブ57bを介して高圧供給管58に断続的に送り込むことにより、高圧供給管58に供給する燃料を加圧する。なお、高圧ポンプ57の駆動時には、低圧供給管53内の燃圧や高圧供給管58内の燃圧(燃料の圧力)は、エンジン12の回転(インテークカムシャフトの回転)に応じて脈動する。高圧供給管58は、筒内噴射弁26に接続されている。
The high-
電子制御ユニット70は、CPU71やROM72、RAM73、フラッシュメモリ74、入出力ポートを有するマイクロコンピュータを備える。電子制御ユニット70には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。電子制御ユニット70に入力される信号としては、例えば、エンジン12のクランクシャフト14の回転位置を検出するクランクポジションセンサ14aからのクランク角θcrや、エンジン12の冷却水の温度を検出する水温センサ40からの冷却水温Tw、エンジン12の潤滑油の温度を検出する油温センサ42からの油温Toilを挙げることができる。吸気バルブ28を開閉するインテークカムシャフトの回転位置や排気バルブ31を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ44からのカム角θci,θcoも挙げることができる。スロットルバルブ24のポジションを検出するスロットルポジションセンサ24aからのスロットル開度THや、吸気管23のスロットルバルブ24よりも上流側に取り付けられたエアフローメータ23aからの吸入空気量Qa、吸気管23のスロットルバルブ24よりも上流側に取り付けられた温度センサ23tからの吸気温Taも挙げることができる。排気管33の浄化装置34よりも上流側に取り付けられた空燃比センサ35からの空燃比AFや、排気管33の浄化装置34よりも下流側に取り付けられた酸素センサ36からの酸素信号O2も挙げることができる。燃料タンク51に取り付けられた燃温センサ51tからの燃温Tftnkや、フィードポンプ52に取り付けられた回転数センサ52aからのフィードポンプ52の回転数Nlp、低圧供給管53のポート噴射弁25付近(例えば、低圧デリバリパイプ)に取り付けられた燃圧センサ53pからの低圧燃圧(ポート噴射弁25に供給する燃料の圧力)Pflo、高圧供給管58の筒内噴射弁26付近(例えば、高圧デリバリパイプ)に取り付けられた燃圧センサ58pからの高圧燃圧(筒内噴射弁26に供給する燃料の圧力)Pfhiも挙げることができる。
The
電子制御ユニット70からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力される。電子制御ユニット70から出力される信号としては、例えば、エンジン12のスロットルバルブ24への制御信号や、ポート噴射弁25への制御信号、筒内噴射弁26への制御信号、点火プラグ30への制御信号を挙げることができる。燃料供給装置50のフィードポンプ52への制御信号や、高圧ポンプ57の電磁バルブ57aへの制御信号も挙げることができる。
Various control signals are output from the
電子制御ユニット70は、クランクポジションセンサ14aからのクランク角θcrに基づいてエンジン12の回転数Neを演算する。また、電子制御ユニット70は、エアフローメータ23aからの吸入空気量Qaとエンジン12の回転数Neとに基づいて、負荷率(エンジン12の1サイクルあたりの行程容積に対する1サイクルで実際に吸入される空気の容積の比)KLを演算する。さらに、電子制御ユニット70は、水温センサ40からの冷却水温Twやエンジン12の回転数Neおよび負荷率KLに基づいて、浄化装置34の触媒34aの温度Tcを推定する。加えて、電子制御ユニット70は、冷却水温Twや油温センサ42からの油温Toil、温度センサ23tからの吸気温Taに基づいて高圧ポンプ57内の燃温Tfhpを推定する。
The
こうして構成された実施例のエンジン装置10では、電子制御ユニット70のCPU71は、エンジン12の運転制御としてのエンジン12の吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御を行なうと共に、燃料供給装置50のフィードポンプ52や高圧ポンプ57(電磁バルブ57a)の制御を行なう。なお、燃料噴射制御については、以下では筒内噴射弁26により燃料噴射するときについて説明する。
In the
エンジン12の吸入空気量制御としては、例えば、アクセル開度やエンジン12の回転数Neに基づいて要求空気量Qa*を設定し、吸入空気量Qaが要求空気量Qa*となるようにスロットルバルブ24の目標開度TH*を設定し、目標開度TH*を用いてスロットルバルブ24を制御する。エンジン12の燃料噴射制御としては、要求空気量Qa*と目標空燃比AF*とに基づいて要求噴射量Qf*を設定し、要求噴射量Qf*と高圧燃圧Pfhiとに基づいて燃料噴射時間Tfを設定し、許容噴射終了時期までに燃料噴射が終了するように燃料噴射開始時期Tstを設定し、燃料噴射開始時期Tstから燃料噴射時間Tfだけ燃料噴射するように筒内噴射弁26を制御する。エンジン12の点火制御は、エンジン12の回転数Neや要求空気量Qa*などに基づいて点火プラグ30の目標点火時期Ti*を設定し、設定した目標点火時期Ti*を用いて点火プラグ30を制御する。
As the intake air amount control of the
次に、こうして構成された実施例のエンジン装置10の動作、特に、要求空気量が急増したときの動作について説明する。図2は、電子制御ユニット70により実行される要求空気量ガード処理の一例を示すフローチャートである。この処理は所定時間毎に繰り返し実行される。
Next, the operation of the
要求空気量ガード処理が実行されると、電子制御ユニット70は、まず、要求空気量Qa*から要求噴射量Qf*を計算する(ステップS100)。要求噴射量Qf*は、例えば要求空気量Qa*を目標空燃比AF*で除することにより求めることができる。
When the required air amount guard process is executed, the
続いて、要求空気量Qa*とエンジン12の回転数Neとから高圧供給管58の筒内噴射弁26付近(高圧デリバリパイプ)の燃圧の目標値としての目標燃圧Pfhi*を計算する(ステップS110)。目標燃圧Pfhi*は、実施例では、要求空気量QA*とエンジン12の回転数Neと目標燃圧Pfhi*との関係を予め求めて目標燃圧設定用マップとして記憶しておき、要求空気量Qa*とエンジン12の回転数Neとが与えられるとマップから対応する目標燃圧Pfhi*を導出することにより求めるものとした。
Subsequently, the target fuel pressure Pfi * as the target value of the fuel pressure in the vicinity of the in-cylinder injection valve 26 (high pressure delivery pipe) of the high
次に、エンジン12の回転数Neから高圧供給管58の筒内噴射弁26付近(高圧デリバリパイプ)の燃圧として昇圧可能な昇圧可能燃圧Pfupを計算する(ステップS120)。昇圧可能燃圧Pfupは、実施例では、エンジン12の回転数Neと昇圧可能燃圧Pfupとの関係を予め実験などにより求めて昇圧可能燃圧設定用マップとして記憶しておき、エンジン12の回転数Neが与えられるとマップから対応する昇圧可能燃圧Pfupを導出することにより求めるものとした。
Next, a boostable fuel pressure Pfup that can be boosted as the fuel pressure in the vicinity of the in-cylinder injection valve 26 (high pressure delivery pipe) of the high
こうして目標燃圧PFhi*と昇圧可能燃圧Pfupとを求めると、昇圧可能燃圧Pfupが目標燃圧Pfhi*以上であるか否かを判定する(ステップS130)。昇圧可能燃圧Pfupが目標燃圧Pfhi*以上であると判定したときには、問題なく燃料噴射を実行することができると判断し、要求空気量Qa*に制限を課すことなく(ステップS170)、本処理を終了する。 When the target fuel pressure PFhi * and the boostable fuel pressure Pfup are obtained in this way, it is determined whether or not the boostable fuel pressure Pfup is equal to or higher than the target fuel pressure Pfhi * (step S130). When it is determined that the boostable fuel pressure Pfup is equal to or higher than the target fuel pressure Pfi *, it is determined that fuel injection can be executed without any problem, and this process is performed without imposing a limit on the required air amount Qa * (step S170). finish.
ステップS130で昇圧可能燃圧Pfupが目標燃圧Pfhi*未満であると判定したときには、要求噴射量Qf*と昇圧可能燃圧Pfupとから要求噴射時期開始時期Tstを計算する(ステップS140)。実施例では、燃料噴射は吸気行程で2回に分けて均等に行なうものとしたため、1回目の燃料噴射の開始時期Tst1を要求噴射時期開始時期Tstとして計算するものとした。高圧燃圧Pfhiが比較的高く要求空気量Qa*が比較的小さいときに吸気行程で2回に分けて燃料噴射する際の1回目の燃料噴射時期と2回目の燃料噴射時期との一例を図3に示す。図中、Tst1が1回目の燃料噴射の開始時期であり、Tendが1回目の燃料噴射の終了時期であり、Tst2が2回目の燃料噴射の開始時期であり、Tend2が2回目の燃料噴射の終了時期である。実施例では、燃料噴射は吸気行程で2回に分けて均等に行なわれるため、1回目の燃料噴射の終了時期Tend1と2回目の燃料噴射の開始時期Tst2には、若干の間隔を保持するようにしており、1回目の燃料噴射の終了時期Tend1に対して終了ガード値Tendlimが設けられている。このため、要求噴射時期開始時期Tstは、1回目の燃料噴射の終了時期Tend1を終了ガード値Tendlimでガードしたときの開始時期Tst1として求めるものとなる。なお、2回目の燃料噴射の終了時期も点火時期より前となるように終了ガード値が設けられている。 When it is determined in step S130 that the boostable fuel pressure Pfup is less than the target fuel pressure Pfi *, the required injection timing start time Tst is calculated from the required injection amount Qf * and the boostable fuel pressure Pfup (step S140). In the embodiment, since the fuel injection is divided into two times in the intake stroke and evenly performed, the start time Tst1 of the first fuel injection is calculated as the required injection time start time Tst. FIG. 3 shows an example of the first fuel injection timing and the second fuel injection timing when the high-pressure fuel pressure Pfi is relatively high and the required air amount Qa * is relatively small and the fuel is injected in two steps in the intake stroke. Shown in. In the figure, Tst1 is the start time of the first fuel injection, Tend is the end time of the first fuel injection, Tst2 is the start time of the second fuel injection, and Tend2 is the start time of the second fuel injection. It's the end time. In the embodiment, since the fuel injection is divided into two times in the intake stroke and evenly performed, a slight interval should be maintained between the end time Tend1 of the first fuel injection and the start time Tst2 of the second fuel injection. The end guard value Tendlim is provided for the end time Tend 1 of the first fuel injection. Therefore, the required injection timing start time Tst is obtained as the start timing Tst1 when the end timing Tend1 of the first fuel injection is guarded by the end guard value Tendlim. The end guard value is set so that the end time of the second fuel injection is also before the ignition timing.
要求噴射時期開始時期Tstを計算すると、要求噴射時期開始時期Tstが開始ガード値Tstlimより前(進角側)であるか否かを判定する(ステップS150)。要求噴射時期開始時期Tstが開始ガード値Tstlimより後(遅角側)であると判定したときには、問題なく燃料噴射を実行することができると判断し、要求空気量Qa*に制限を課すことなく(ステップS170)、本処理を終了する。 When the required injection timing start time Tst is calculated, it is determined whether or not the required injection timing start time Tst is before the start guard value Tstlim (advance angle side) (step S150). Required injection timing When it is determined that the start timing Tst is after the start guard value Tstlim (on the retard side), it is determined that fuel injection can be executed without any problem, and the required air volume Qa * is not restricted. (Step S170), this process is terminated.
ステップS150で要求噴射時期開始時期Tstが開始ガード値Tstlimより前(進角側)であると判定したときには、燃料の不完全燃焼による煤などの粒子状物質が生じ、エミッションを悪化させてしまう場合があると判断し、要求空気量Qa*を制限し(ステップS150)、本処理を終了する。高圧燃圧Pfhiが比較的低く要求空気量Qa*が比較的大きいときに吸気行程で2回に分けて燃料噴射する際の1回目の燃料噴射時期と2回目の燃料噴射時期との一例を図4に示す。要求噴射時期開始時期Tstが開始ガード値Tstlimより前(進角側)、即ち、実施例では1回目の燃料噴射の開始時期Tst1が開始ガード値Tstlimより前(進角側)のときには、ピストン32が上死点に近い位置で燃料噴射が開始されるため、噴射された燃料がピストン32やボアに付着しやすい。また、高圧燃圧Pfhiが低いときには噴射された燃料の霧化の程度は低いため、更に噴射された燃料がピストン32やボアに付着しやすくなる。燃料がピストン32やボアに付着すると、燃料の不完全燃焼が生じ、煤などの粒子状物質が生じ、エミッションを悪化させる。なお、燃料の霧化の程度が低いと2回目の燃料噴射においても燃料がピストン32やボアに付着しやすくなる。実施例では、こうした事象を回避するために要求噴射時期開始時期Tstが開始ガード値Tstlimより前(進角側)であると判定したときには要求空気量Qa*を制限するのである。要求空気量Qa*の制限としては、例えば、要求噴射時期開始時期Tstが開始ガード値Tstlimとなるかそれより後(進角側)となるように昇圧可能燃圧Pfupから要求噴射量Pf*を逆算し、これに目標空燃比AF*を乗じて得られる空気量を制限を課した要求空気量Qa*とすることができる。
When it is determined in step S150 that the required injection timing start timing Tst is before the start guard value Tstlim (advance angle side), particulate matter such as soot is generated due to incomplete combustion of the fuel, which worsens the emission. It is determined that there is, the required air amount Qa * is limited (step S150), and this process is terminated. FIG. 4 shows an example of the first fuel injection timing and the second fuel injection timing when the high-pressure fuel pressure Pfi is relatively low and the required air amount Qa * is relatively large and the fuel is injected in two steps in the intake stroke. Shown in. When the required injection timing start time Tst is before the start guard value Tstlim (advance angle side), that is, when the start time Tst1 of the first fuel injection in the embodiment is before the start guard value Tstlim (advance angle side), the
図5は、要求空気量Qa*が急増したときに要求空気量ガード処理を行なわない比較例と要求空気量ガード処理を行なう実施例とにおける要求空気量Qa*と燃圧Pfhi*,Pfhiと燃料噴射開始時期の時間変化の一例を示す説明図である。図中、「目標燃圧Pfhi*,高圧燃圧Pfhi」では、実線が目標燃圧Pfhi*を示し、破線が高圧燃圧Pfhiを示す。「要求空気量Qa*(実施例)」では、実線が実施例を示し、破線が比較例を示す。比較例では、要求空気量Qa*が急増する時間T1から時間T2まで目標燃圧Pfhi*の上昇に対して高圧燃圧Pfhiの上昇は遅延する。このため、要求噴射時期開始時期Tstが開始ガード値Tstlimより前(進角側)となり、燃料噴射開始時期Tst1が開始ガード値Tstlimより進角側になる。一方、実施例では、要求空気量Qa*が急増する時間T1から時間T2まで要求空気量Qa*の制限が課されるため、目標燃圧Pfhi*の上昇に対して高圧燃圧Pfhiの上昇の程度は若干遅延するものの遅延の程度は比較例に比して極めて小さい。このため、要求噴射時期開始時期Tstは開始ガード値Tstlimより後(遅角側)となり、燃料噴射開始時期Tst1は開始ガード値Tstlimより進角側にならない。これにより、燃料の不完全燃焼が生じて煤などの粒子状物質が生じることに起因するエミッションの悪化を抑制することができる。 FIG. 5 shows the required air amount Qa *, fuel pressures Pfi *, Pfhi and fuel injection in a comparative example in which the required air amount guard process is not performed and an embodiment in which the required air amount guard process is performed when the required air amount Qa * suddenly increases. It is explanatory drawing which shows an example of the time change of a start time. In the figure, in "target fuel pressure Pfhi *, high pressure fuel pressure Pfhi", the solid line indicates the target fuel pressure Pfhi *, and the broken line indicates the high pressure fuel pressure Pfhi. In "Required air amount Qa * (Example)", the solid line shows an example and the broken line shows a comparative example. In the comparative example, the increase in the high-pressure fuel pressure Pfhi is delayed with respect to the increase in the target fuel pressure Pfhi * from the time T1 to the time T2 when the required air amount Qa * rapidly increases. Therefore, the required injection timing start time Tst is before the start guard value Tstlim (advance angle side), and the fuel injection start timing Tst1 is on the advance angle side from the start guard value Tstlim. On the other hand, in the embodiment, since the required air amount Qa * is limited from the time T1 to the time T2 when the required air amount Qa * rapidly increases, the degree of increase in the high pressure fuel pressure Pfhi is relative to the increase in the target fuel pressure Pfi *. Although there is a slight delay, the degree of delay is extremely small compared to the comparative example. Therefore, the required injection timing start time Tst is behind the start guard value Tstlim (on the retard side), and the fuel injection start time Tst1 is not on the advance side of the start guard value Tstlim. As a result, it is possible to suppress deterioration of emissions caused by incomplete combustion of fuel and generation of particulate matter such as soot.
以上説明した実施例のエンジン装置10では、要求空気量Qa*とエンジン12の回転数Neとに基づいて得られる目標燃圧Pfhi*がエンジン12の回転数Neに基づいて得られる昇圧可能燃圧Pfupより大きいときに、要求噴射量Qf*と昇圧可能燃圧Pfupとに基づいて得られる要求噴射時期開始時期Tstが開始ガード値Tstlimより前(進角側)のときには、要求噴射時期開始時期Tstが開始ガード値Tstlim以降となるように要求空気量Qa*を制限する。これにより、噴射した燃料がピストン32やボアに付着するのを抑制することができる。この結果、ピストン32やボアに付着した燃料が不完全燃焼することにより生じる煤などの粒子状物質に起因するエミッションの悪化を抑制することができる。
In the
実施例のエンジン装置10では、要求空気量Qa*の制限として、要求噴射時期開始時期Tstが開始ガード値Tstlimとなるかそれより後(進角側)となるように昇圧可能燃圧Pfupから要求噴射量Pf*を逆算し、これに目標空燃比AF*を乗じて得られる空気量を制限を課した要求空気量Qa*とするものとしたが、要求空気量Qa*を一定量だけ少なくしたものを制限を課した要求空気量Qa*としてもよい。
In the
実施例のエンジン装置10では、燃料噴射は吸気行程で2回に分けて均等に行なうものとしたが、吸気行程で3回以上に分けて行なうものとしてもよいし、1回で行なうものとしてもよい。
In the
実施例のエンジン装置10では、ポート噴射弁25と筒内噴射弁26とを備えるものとしたが、ポート噴射弁25を備えないものとしても構わない。
In the
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン12が「エンジン」に相当し、燃料供給装置50が「燃料供給装置」に相当し、電子制御ユニット70が「制御装置」に相当する。
The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem will be described. In the embodiment, the
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 As for the correspondence between the main elements of the examples and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem, the invention described in the column of means for solving the problems of the examples is carried out. Since it is an example for specifically explaining the mode for solving the problem, the elements of the invention described in the column of means for solving the problem are not limited. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problem should be performed based on the description in the column, and the examples are the inventions described in the column of means for solving the problem. It is just a concrete example.
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments and may be in various embodiments within the scope of the gist of the present invention. Of course it can be done.
本発明は、エンジン装置の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the manufacturing industry of engine devices and the like.
10 エンジン装置、12 エンジン、14 クランクシャフト、14a クランクポジションセンサ、15 クランクポジションセンサ、22 エアクリーナ、23 吸気管、23a エアフローメータ、23t 温度センサ、24 スロットルバルブ、24a スロットルポジションセンサ、25 ポート噴射弁、26 筒内噴射弁、28 吸気バルブ、29 燃焼室、30 点火プラグ、31 排気バルブ、32 ピストン、33 排気管、34 浄化装置、34a 触媒、35 空燃比センサ、36 酸素センサ、40 水温センサ、42 油温センサ、44 カムポジションセンサ、50 燃料供給装置、51 、料タンク、51t 燃温センサ、52 フィードポンプ、52a 回転数センサ、53 低圧供給管、53p 燃圧センサ、54 逆止弁、55 リリーフ流路、56 リリーフバルブ、57 高圧ポンプ、57a 電磁バルブ、57b チェックバルブ、57c プランジャ、58 高圧供給管、58p 燃圧センサ、70 電子制御ユニット、71 CPU、72 ROM、73 RAM、74 フラッシュメモリ。 10 engine unit, 12 engine, 14 crank shaft, 14a crank position sensor, 15 crank position sensor, 22 air cleaner, 23 intake pipe, 23a air flow meter, 23t temperature sensor, 24 throttle valve, 24a throttle position sensor, 25 port injection valve, 26 In-cylinder injection valve, 28 intake valve, 29 combustion chamber, 30 ignition plug, 31 exhaust valve, 32 piston, 33 exhaust pipe, 34 purification device, 34a catalyst, 35 air fuel ratio sensor, 36 oxygen sensor, 40 water temperature sensor, 42 Oil temperature sensor, 44 cam position sensor, 50 fuel supply device, 51, charge tank, 51t fuel temperature sensor, 52 feed pump, 52a rotation speed sensor, 53 low pressure supply pipe, 53p fuel pressure sensor, 54 check valve, 55 relief flow Road, 56 relief valve, 57 high pressure pump, 57a electromagnetic valve, 57b check valve, 57c plunger, 58 high pressure supply pipe, 58p fuel pressure sensor, 70 electronic control unit, 71 CPU, 72 ROM, 73 RAM, 74 flash memory.
Claims (1)
前記エンジンの回転により駆動して燃料タンクからの燃料を加圧して前記筒内噴射弁が接続された高圧供給管に供給する高圧ポンプを有する燃料供給装置と、
アクセル開度と前記エンジンの回転数とに応じた要求空気量に対して前記筒内噴射弁から噴射すべき要求噴射量を演算し、前記要求噴射量の少なくとも一部が吸気行程の所定終了時期までに前記筒内噴射弁から噴射されるよう制御する制御装置と、
を備えるエンジン装置であって、
前記制御装置は、前記要求空気量と前記エンジンの回転数とに基づく目標燃圧が前記エンジンの回転数に基づく昇圧可能な昇圧可能燃圧より大きいときに、前記要求噴射量と前記昇圧可能燃圧とに基づいて前記吸気行程における燃料噴射が前記所定終了時期までに燃料噴射が終了するよう演算した燃料噴射開始時期が所定開始時期より前のときには、前記燃料噴射開始時期が前記所定開始時期以降となるように前記要求空気量を制限する、
ことを特徴とするエンジン装置。 An engine with an in-cylinder injection valve that injects fuel into the cylinder,
A fuel supply device having a high-pressure pump that is driven by the rotation of the engine to pressurize the fuel from the fuel tank and supply it to the high-pressure supply pipe to which the in-cylinder injection valve is connected.
The required injection amount to be injected from the in-cylinder injection valve is calculated for the required air amount according to the accelerator opening and the engine speed, and at least a part of the required injection amount is the predetermined end time of the intake stroke. A control device that controls the injection from the in-cylinder injection valve by
It is an engine device equipped with
When the target fuel pressure based on the required air amount and the engine speed is larger than the boostable fuel pressure that can be boosted based on the engine speed, the control device determines the required injection amount and the boostable fuel pressure. Based on this, when the fuel injection start time calculated so that the fuel injection in the intake stroke is completed by the predetermined start time is earlier than the predetermined start time, the fuel injection start time is set to be after the predetermined start time. To limit the required air volume,
An engine device characterized by that.
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