JP3975517B2 - Fuel injection control device for in-cylinder direct injection spark ignition engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒内直噴式火花点火エンジンの燃料噴射制御装置において、燃料を多段階に噴射して燃焼性を改善する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
点火プラグの近傍に燃料を集める混合気の成層化をはかるため、シリンダ内に燃料噴射弁を臨ませ、シリンダ内に燃料を直接噴射するようにした筒内直接噴射式火花点火エンジンがある。
【0003】
従来の筒内直接噴射式火花点火エンジンとして、特開平6−317161号公報に開示されたものや、例えば図15〜図20に示すようなものがある。
【0004】
これについて説明すると、図15に示すように、シリンダヘッドとピストン5の間に燃焼室1が画成される。燃焼室天井壁にはその中央部から燃料噴射弁6と点火プラグ7が燃焼室1の中央部に臨み、これらを囲むようにして2本の吸気バルブ8と2本の排気バルブ9が設けられる。
【0005】
コントロールユニットは、図18に示すように、同一サイクルにて噴射パルス幅Tを3回に分割して出力し、1回目の噴射パルス幅T1が2回目の噴射パルス幅T2より長く設定され、2回目の噴射パルス幅T2が3回目の噴射パルス幅T3より長く設定される。1回目の噴射パルス幅T1は吸気行程から圧縮行程の前半にかけて出力され、2回目の噴射パルス幅T2と3回目の噴射パルス幅T3は圧縮行程の後半に出力される。
【0006】
この場合、図15に示すように、吸気行程の後半から圧縮行程の前半にかけて1回目の噴射パルスによって噴射された燃料噴霧2は空気と混合して燃焼室1の広い範囲に分布する希薄混合気をつくる。この希薄混合気は図16に示すように、圧縮行程の後半に2回目の噴射パルスによって噴射された燃料噴霧3と重なるとともに、図17に示すように、3回目の噴射パルスによって噴射された燃料噴霧4と重なることにより、可燃混合比の混合気が点火プラグ7の近傍につくられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の筒内直接噴射式火花点火エンジンにおいて、多段噴射した燃料噴霧を重ね合わせて可燃混合比の混合気が点火プラグ7の近傍につくられるため、燃料噴射弁6を燃焼室1の中央部に臨ませ、圧縮行程にて燃料噴霧による混合気が安定的な形状を維持する必要があり、限られた条件でしか混合気の成層化がはかれないという問題点があった。
【0008】
例えば図19に示すように、燃焼室1にスワールが生起される場合、スワールの空気流動によって燃料噴霧が撹拌、分散され、点火プラグ7の近傍に着火可能な混合気を集めることができない。
【0009】
図20にスワールの流れ方向(図19のA−A線)に沿う断面における混合気濃度分布を示しているが、3回に分割された燃料噴射パルス信号によって噴射された燃料噴霧がつくる混合気が分散し、点火プラグ7の近傍に分布する混合気も可燃混合気濃度に達しない。
【0010】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、筒内直噴式火花点火エンジンの燃料噴射制御装置において、燃料を多段階に噴射して燃焼性を改善することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の筒内直噴式火花点火エンジンの燃料噴射制御装置は、シリンダ内の混合気に点火する点火プラグと、シリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、燃料噴射弁を開弁させる燃料噴射パルス信号を出力する筒内直噴式火花点火エンジンの燃料噴射制御装置において、圧縮行程にて出力される燃料噴射パルス信号を複数に分割し、分割された燃料噴射パルス信号のうち1回目の燃料噴射パルス幅を2回目以降の燃料噴射パルス幅より長く設定し、前記分割された燃料噴射パルス幅の間の噴射パルス停止幅を、直後の燃料噴射パルス幅よりも短く設定し、燃料噴射弁から燃料噴霧を間欠的に噴射し、1回目の燃料噴射パルス信号によって噴射された燃料噴霧が点火プラグの近傍に可燃混合比の混合気をつくる構成とした。
【0013】
請求項2に記載の筒内直噴式火花点火エンジンの燃料噴射制御装置は、請求項1に記載の発明において、前記シリンダ内にタンブルを生起するタンブル生起手段を備え、燃料噴射弁からタンブルの流れ方向に燃料を噴射する構成とした。
【0014】
請求項3に記載の筒内直噴式火花点火エンジンの燃料噴射制御装置は、請求項1に記載の発明において、前記シリンダ内にスワールを生起するスワール生起手段を備え、燃料噴射弁からスワールの流れ方向に燃料を噴射する構成とした。
【0015】
【発明の作用および効果】
請求項1に記載の筒内直噴式火花点火エンジンの燃料噴射制御装置において、圧縮行程にて分割された燃料噴射パルス信号のうち1回目の燃料噴射パルス幅を2回目以降の燃料噴射パルス幅より長く設定し、1回目の燃料噴射パルス信号によって噴射された燃料噴霧が点火プラグの近傍に可燃混合比の混合気をつくり、広い運転条件にわたって混合気の成層化がはかれ、燃料噴射弁の取付け位置等に対する制約を少なくする。
【0016】
例えば同一サイクルにおける噴射パルス幅Tを3回に分割して出力する場合、1回目の噴射パルスによって噴射された燃料噴霧は、2回目、3回目の噴射パルスによって噴射された燃料噴霧に比べて燃焼室で拡散する期間が長いが、噴射量が多いために混合気塊が適度に拡散する。これにより、可燃混合比の混合気が点火時期を迎える点火プラグの近傍に到達し、混合気の成層化がはかれ、エミッションを改善するとともに、燃費の低減がはかれる。
【0017】
2回目、3回目の噴射パルスによって噴射された燃料噴霧は、燃焼室で拡散する期間が次第に短くなるが、1回目の噴射パルスによって噴射された燃料噴霧に比べて噴射量が少ないため、混合気塊と空気との接触面積が増え、燃料噴霧の拡散が十分に行われ、可燃混合比の混合気が点火プラグの近傍に到達し、すす等の排出量を減らすことができる。
【0018】
そして、同一サイクルにて分割された燃料噴射パルス幅に対してその間に設けられる噴射パルス停止幅が短くなるように設定し、燃料噴射弁から燃料噴霧を間欠的に噴射することにより、燃焼室において混合比が形成される領域を点火プラグの近傍の狭い範囲に限定することが可能となり、混合気を希薄化する成層燃焼領域を拡大して、エミッションを改善するとともに、燃費の低減がはかれる。
【0019】
請求項2に記載の筒内直噴式火花点火エンジンの燃料噴射制御装置において、燃料噴射弁の燃料噴射方向が、タンブルの流れ方向に沿っているため、段階的に噴射された燃料噴霧はタンブルと共に旋回し、互いにほぼ連続した混合気塊を点火プラグの近傍につくり、燃焼室において混合気の成層化がはかれ、着火が確実に行われるとともに、燃焼性を高められる。
【0020】
請求項3に記載の筒内直噴式火花点火エンジンの燃料噴射制御装置において、燃料噴射弁の燃料噴射方向が、スワールの流れ方向に沿っているため、段階的に噴射された燃料噴霧はスワールと共に旋回し、互いにほぼ連続した混合気塊を点火プラグの近傍につくり、燃焼室において混合気の成層化がはかれ、着火が確実に行われるとともに、燃焼性を高められる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【0022】
図1に示すように、シリンダヘッドとピストン5の間に燃焼室1が画成される。点火プラグ7が燃焼室1の中央部に臨み、ペントルーフ型に傾斜する燃焼室天井壁には2本の吸気バルブ8と2本の排気バルブ9が点火プラグ7を挟むようにして互いに対向して設けられる。
【0023】
燃焼室天井壁にはその側部から燃焼室1に臨む燃料噴射弁6が設けられる。燃料噴射弁6は各吸気バルブ8の側方で、かつ各吸気バルブ8の間に位置して燃焼室1に臨んでいる。
【0024】
燃料噴射弁6から所定のタイミングで燃焼室1に噴射される燃料噴霧は、各吸気バルブ8が開かれるのに伴って吸気ポートからシリンダに吸入される空気と混合する。シリンダに形成された混合気はピストン5で圧縮された状態で点火プラグ7を介して燃料が着火燃焼する。燃焼したガスはピストン5を下降させてクランクシャフトを介して回転力を取り出した後、ピストン5が上昇する排気行程中に排気バルブ8が開かれるのに伴って各排気ポートから排出される。これらの各行程が連続して繰り返される。
【0025】
本実施形態において、各吸気ポートに均等に分流してシリンダ内に流入する吸気流は、図中矢印で示すように、ピストン5の冠部上でシリンダ中心線と直交する軸を中心に旋回するタンブルを生起する。
【0026】
燃料噴射弁6の燃料噴射方向はタンブルの吸気流れ方向と略同一方向に設定される。図3、図4に示すように、燃料噴射弁6から噴射される燃料噴霧は、燃料噴射弁6の中心線Iを中心とする円錐状に拡がる。
【0027】
燃料噴射弁6はその開弁時期(燃料噴射時期)と開弁期間(燃料噴射量)が図示しないコントロールユニットにより運転状態に応じて制御される。コントロールユニットは、演算された燃料噴射量に対応するパルス信号を燃料噴射弁6の駆動回路(図示せず)に出力する。これに伴って、駆動回路からパルス信号に対応する駆動電流が燃料噴射弁6のアクチュエータに送られ、燃料噴射弁6のニードルがリフトして噴口を開弁する。燃料噴射パルスが長いほど、燃料噴射弁6の開弁期間が長くなり、燃料噴射量が増えるようになっている。
【0028】
コントロールユニットは、所定の均質燃焼領域で燃料噴射時期をピストン5が下降する吸気行程に設定するとともに、空燃比を理論空燃比を中心とした狭い範囲に収める。一方、所定の成層燃焼領域で燃料噴射時期をピストン5が上昇する圧縮行程の後半に設定するとともに、空燃比を理論空燃比より希薄側に制御する。
【0029】
コントロールユニットは、成層燃焼領域では、同一サイクルで出力されるパルス信号を複数に分割し、燃料噴射弁6からの燃料噴射を多段階に行う構成とする。そして同一サイクルにて複数回に分割された燃料噴射パルス幅が噴射後期になるのにしたがって次第に短くなるように設定される。すなわち、図5に示すように、噴射パルス幅Tを3回に分割して出力する場合、1回目の噴射パルス幅T1が2回目の噴射パルス幅T2より長く設定され、2回目の噴射パルス幅T2が3回目の噴射パルス幅T3より長く設定される。
【0030】
さらに、同一サイクルにて分割された各燃料噴射パルス幅に対してその間に設けられる噴射パルス停止幅が短くなるように設定され、同一サイクルにて燃料噴射弁6から燃料噴霧がその途中で途絶えることなく間欠的に噴射される構成とする。すなわち、図5に示すように、噴射パルス幅を3回に分割して出力する場合、1回目のパルス停止幅I1が2回目の噴射パルス幅T2より短く設定され、2回目のパルス停止幅I2が3回目の噴射パルス幅T3より短く設定される。
【0031】
図6はタンブルの流れ方向(図2のA−A線)に沿う断面における混合気濃度分布を示している。3回に分割された燃料噴射パルス信号によって噴射された燃料噴霧がつくる混合気が分布する。
【0032】
図6において、同一ストロークにて分割された3つの燃料噴射パルス信号によって噴射された燃料噴霧はいずれも独立して可燃混合気濃度に収まる混合気をつくり、1回目の燃料噴射パルス信号によって噴射された燃料噴霧が点火時期を迎える点火プラグ7の近傍に可燃混合気濃度に収まる混合気をつくる構成とする。
【0033】
図8のフローチャートは燃料噴射パルス信号を制御するルーチンを示しており、コントロールユニットにおいて一定周期毎に実行される。
【0034】
これについて説明すると、まずステップ1にて、エンジン回転数、エンジン負荷等の運転条件を検出する。
【0035】
続いてステップ2に進んで、エンジン回転数、エンジン負荷等の検出値に応じて燃料噴射パルス幅Tを算出する。
【0036】
続いてステップ3に進んで、燃料噴射パルス幅Tを副数回に分割する。これは、図7に示すように、噴射パルス幅を3回に分割して出力する場合、1回目の噴射パルス幅T1と2回目の噴射パルス幅T2および3回目の噴射パルス幅T3による各噴射量の合計値T1+T2+T3が噴射パルス幅Tになるように算出される。
【0037】
続いてステップ4に進んで、エンジン回転数、エンジン負荷等の検出値に応じた噴射開始時期もしくは噴射終了時期から、分割された各噴射パルス信号を出力する噴射開始クランク角度を算出する。
【0038】
続いてステップ5に進んで、算出された噴射開始クランク角度が来るとコントロールユニットから駆動回路にパルス信号を出力して燃料噴射弁6を開弁させ、本ルーチンを終了する。
【0039】
以上のように構成され、次に作用について説明する。
【0040】
エンジン30の負荷または回転数が所定値以下の成層燃焼領域で、図1、図2に示すように、ピストン5が上昇する圧縮行程の後半に燃料噴射弁6から燃料が多段階に噴射される。吸気行程でシリンダ内に生起されたタンブルは圧縮行程の後半まで持続しているため、燃料噴射弁6から噴射された燃料噴霧はタンブルと共に旋回する。
【0041】
燃料噴射弁6から燃料が多段階に噴射されることにより、燃料噴射弁6から燃料が連続的に噴射される場合に比べて、混合気の燃料濃度が高くなり過ぎることが抑えられ、すす等の排出量を減らすことができる。
【0042】
同一サイクルにおける噴射パルス信号を3回に分割して出力する。この場合、1回目の噴射パルス信号によって噴射された燃料噴霧2は、2回目、3回目の噴射パルス信号によって噴射された燃料噴霧3,4に比べて燃焼室1でタンブルと共に旋回する期間が長いが、噴射量が多いために混合気塊が適度に拡散し、可燃混合比の混合気が点火時期を迎える点火プラグ7の近傍に到達する。
【0043】
2回目、3回目の噴射パルス信号によって噴射された燃料噴霧3,4は、タンブルと共に拡散する期間が短いが、1回目の噴射パルス信号によって噴射された燃料噴霧に比べて噴射量が少ないため、混合気塊と空気との接触面積が増え、燃料噴霧の拡散が十分に行われ、可燃混合比の混合気が分布し、すす等の排出量を減らすことができる。
【0044】
燃料噴射弁6の燃料噴射方向が、タンブルの流れ方向に沿っているため、1回目、2回目、3回目の噴射パルス信号によって噴射された燃料噴霧2,3,4はタンブルと共に旋回する。図6に混合気濃度の分布を示すように、互いにほぼ連続した混合気塊を点火プラグ7の近傍につくり、燃焼室1において混合気の成層化がはかれ、着火が確実に行われるとともに、燃焼性を高められる。
【0045】
また、同一サイクルにおける噴射パルス幅Tを複数に分割して出力し、1回目の噴射パルス幅を、2回目、3回目の噴射パルス幅より長く設定する場合に比べて、混合気の外縁部が拡散して可燃混合比を超えて希薄化することが抑えられ、未燃焼HC量を減らすことができる。
【0046】
1回目のパルス停止幅I1が2回目の噴射パルス幅T2より短く設定され、2回目のパルス停止幅I2が3回目の噴射パルス幅T3より短く設定されることにより、燃焼室1において混合比が形成される領域を点火プラグ7の近傍の狭い範囲に限定することが可能となり、混合気を希薄化する成層燃焼領域を拡大して、エミッションを改善するとともに、燃費の低減がはかれる。
【0047】
次に、図9〜図14に示す実施形態について説明する。なお、図1〜図6との対応部分には同一符号を付す。
【0048】
本実施形態において、吸気通路に一方の吸気ポートの吸気流速を高めるスワールコントロールバルブを備え、図10に矢印で示すように、ピストン5の冠部上でシリンダ中心線を軸として旋回するスワールを生起するようになっている。
【0049】
燃料噴射弁6の燃料噴射方向はスワールの吸気流れ方向と略同一方向に設定される。すなわち、図11、図12に示すように、燃料噴射弁6から噴射される燃料噴霧は、燃料噴射弁6の中心線Iに対してスワールの旋回方向に傾斜した軸を中心に円錐状に拡がる。
【0050】
コントロールユニットは、成層燃焼領域において、同一サイクルにてパルス信号を副数に分割して出力し、燃料噴射弁6からの燃料噴射を多段階に行う構成とする。
【0051】
同一サイクルにて複数回に分割された燃料噴射パルス幅が噴射後期になるのにしたがって次第に短くなるように設定される。すなわち、図13に示すように、噴射パルス幅Tを3回に分割して出力する場合、1回目の噴射パルス幅T1が2回目の噴射パルス幅T2より長く設定され、2回目の噴射パルス幅T2が3回目の噴射パルス幅T3より長く設定される。
【0052】
さらに、同一サイクルにて分割された各燃料噴射パルス幅に対してその間に設けられる噴射パルス停止幅が短くなるように設定され、同一サイクルにて燃料噴射弁6から燃料噴霧がその途中で途絶えることなく、間欠的に噴射される構成とする。すなわち、図13に示すように、噴射パルス幅を3回に分割して出力する場合、1回目のパルス停止幅I1が2回目の噴射パルス幅T2より短く設定され、2回目のパルス停止幅I2が3回目の噴射パルス幅T3より短く設定される。
【0053】
図14はスワールの流れ方向(図2のA−A線)に沿う断面における混合気濃度分布を示している。3回に分割された燃料噴射パルス信号によって噴射された燃料噴霧がつくる混合気が分布する。
【0054】
図14において、同一ストロークにて分割された3つの燃料噴射パルス信号によって噴射された燃料噴霧はいずれも独立して可燃混合気濃度に収まる混合気をつくり、1回目の燃料噴射パルス信号によって噴射された燃料噴霧が点火時期を迎える点火プラグ7の近傍に可燃混合気濃度に収まる混合気をつくる構成とする。
【0055】
以上のように構成され、次に作用について説明する。
【0056】
エンジン30の負荷または回転数が所定値以下の成層燃焼領域で、図9、図10に示すように、ピストン5が上昇する圧縮行程の後半に燃料噴射弁6から燃料が多段階に噴射される。吸気行程でシリンダ内に生起されたスワールは圧縮行程の後半まで持続しているため、燃料噴射弁6から噴射された燃料噴霧はスワールと共に旋回する。
【0057】
燃料噴射弁6から燃料が多段階に噴射されることにより、燃料噴射弁6から燃料が連続的に噴射される場合に比べて、混合気の燃料濃度が高くなり過ぎることが抑えられ、すす等の排出量を減らすことができる。
【0058】
同一サイクルにおける噴射パルス信号を3回に分割して出力する。この場合、1回目の噴射パルス信号によって噴射された燃料噴霧2は、2回目、3回目の噴射パルス信号によって噴射された燃料噴霧3,4に比べて燃焼室1でスワールと共に旋回する期間が長いが、噴射量が多いために混合気塊が適度に拡散し、可燃混合比の混合気が点火時期を迎える点火プラグ7の近傍に到達する。
【0059】
2回目、3回目の噴射パルス信号によって噴射された燃料噴霧3,4は、スワールと共に拡散する期間が短いが、1回目の噴射パルス信号によって噴射された燃料噴霧に比べて噴射量が少ないため、混合気塊と空気との接触面積が増え、燃料噴霧の拡散が十分に行われ、可燃混合比の混合気が分布し、すす等の排出量を減らすことができる。
【0060】
燃料噴射弁6の燃料噴射方向が、スワールの流れ方向に沿っているため、1回目、2回目、3回目の噴射パルス信号によって噴射された燃料噴霧2,3,4はスワールと共に旋回する。図6に混合気濃度の分布を示すように、互いにほぼ連続した混合気塊を点火プラグ7の近傍につくり、燃焼室1において混合気の成層化がはかれ、着火が確実に行われるとともに、燃焼性を高められる。
【0061】
また、同一サイクルにおける噴射パルス幅Tを複数に分割して出力し、1回目の噴射パルス幅を、2回目、3回目の噴射パルス幅より長く設定する場合に比べて、混合気の外縁部が拡散して可燃混合比を超えて希薄化することが抑えられ、未燃焼HC量を減らすことができる。
【0062】
1回目のパルス停止幅I1が2回目の噴射パルス幅T2より短く設定され、2回目のパルス停止幅I2が3回目の噴射パルス幅T3より短く設定されることにより、燃焼室1において混合比が形成される領域を点火プラグ7の近傍の狭い範囲に限定することが可能となり、混合気を希薄化する成層燃焼領域を拡大して、エミッションを改善するとともに、燃費の低減がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す燃焼室の断面図。
【図2】同じく燃焼室の平面図。
【図3】同じく燃料噴霧の形態を示す正面図。
【図4】同じく燃料噴霧の形態を示す平面図。
【図5】同じく燃料噴射パルス信号を示す図。
【図6】同じく混合気濃度の分布図。
【図7】同じく燃料噴射パルス幅の算出方法を示す図。
【図8】同じく燃料噴射弁の制御内容を示すフローチャート。
【図9】他の実施形態を示す燃焼室の断面図。
【図10】同じく燃焼室の平面図。
【図11】同じく燃料噴霧の形態を示す正面図。
【図12】同じく燃料噴霧の形態を示す平面図。
【図13】同じく燃料噴射パルス信号を示す図。
【図14】同じく混合気濃度の分布図。
【図15】従来例を示す燃焼室の断面図。
【図16】同じく燃焼室の断面図。
【図17】同じく燃焼室の断面図。
【図18】同じく燃料噴射パルス信号を示す図。
【図19】同じく燃焼室の平面図。
【図20】同じく混合気濃度の分布図。
【符号の説明】
1 燃焼室
5 ピストン
6 燃料噴射弁
7 点火プラグ
8 吸気バルブ
9 排気バルブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for improving combustibility by injecting fuel in multiple stages in a fuel injection control device for a direct injection type spark ignition engine.
[0002]
[Prior art]
In order to achieve stratification of an air-fuel mixture that collects fuel in the vicinity of a spark plug, there is an in-cylinder direct injection spark ignition engine in which a fuel injection valve faces a cylinder and fuel is directly injected into the cylinder.
[0003]
Conventional in-cylinder direct injection spark ignition engines include those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-317161 and those shown in FIGS. 15 to 20, for example.
[0004]
This will be described. As shown in FIG. 15, the
[0005]
As shown in FIG. 18, the control unit divides and outputs the injection pulse width T three times in the same cycle, and the first injection pulse width T 1 is set longer than the second injection pulse width T 2. The second injection pulse width T 2 is set longer than the third injection pulse width T 3 . The first injection pulse width T 1 is output from the intake stroke to the first half of the compression stroke, and the second injection pulse width T 2 and the third injection pulse width T 3 are output in the second half of the compression stroke.
[0006]
In this case, as shown in FIG. 15, the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional in-cylinder direct injection spark ignition engine, the
[0008]
For example, as shown in FIG. 19, when a swirl is generated in the
[0009]
FIG. 20 shows an air-fuel mixture concentration distribution in a cross section along the swirl flow direction (A-A line in FIG. 19). The air-fuel mixture produced by the fuel spray injected by the fuel injection pulse signal divided three times is shown. And the air-fuel mixture distributed near the
[0010]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve the combustibility by injecting fuel in multiple stages in a fuel injection control device of a direct injection spark ignition engine.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
A fuel injection control device for an in-cylinder direct injection spark ignition engine according to
[0013]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a fuel injection control device for a cylinder direct injection spark ignition engine according to the first aspect , comprising tumble generating means for generating a tumble in the cylinder, wherein the flow of the tumble from the fuel injection valve. The fuel was injected in the direction.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a fuel injection control device for an in-cylinder direct injection spark ignition engine according to the first aspect , further comprising swirl generating means for generating a swirl in the cylinder, and a flow of swirl from the fuel injection valve. The fuel was injected in the direction.
[0015]
Operation and effect of the invention
2. The fuel injection control apparatus for a direct injection type spark ignition engine according to
[0016]
For example, when the injection pulse width T in the same cycle is divided into three times and output, the fuel spray injected by the first injection pulse burns compared to the fuel spray injected by the second and third injection pulses. Although the period of diffusion in the chamber is long, the air-fuel mixture diffuses moderately due to the large injection amount. As a result, the air-fuel mixture having a combustible mixture ratio reaches the vicinity of the spark plug that reaches the ignition timing, and the air-fuel mixture is stratified to improve emissions and reduce fuel consumption.
[0017]
The fuel spray injected by the second and third injection pulses gradually has a shorter diffusion period in the combustion chamber, but has a smaller injection amount than the fuel spray injected by the first injection pulse. The contact area between the lump and the air is increased, the fuel spray is sufficiently diffused, the air-fuel mixture having a combustible mixing ratio reaches the vicinity of the spark plug, and the discharge amount of soot and the like can be reduced.
[0018]
Then, the fuel injection pulse width divided in the same cycle is set so that the injection pulse stop width provided therebetween becomes shorter, and the fuel spray is intermittently injected from the fuel injection valve. The region where the mixture ratio is formed can be limited to a narrow range near the spark plug, and the stratified combustion region where the air-fuel mixture is diluted is expanded to improve emission and reduce fuel consumption.
[0019]
The fuel injection control device for a direct injection type spark ignition engine according to
[0020]
4. The fuel injection control device for a direct injection type spark ignition engine according to
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0022]
As shown in FIG. 1, a
[0023]
A
[0024]
The fuel spray injected from the
[0025]
In the present embodiment, the intake flow that equally divides into each intake port and flows into the cylinder swivels around an axis perpendicular to the cylinder center line on the crown of the
[0026]
The fuel injection direction of the
[0027]
The
[0028]
The control unit sets the fuel injection timing to an intake stroke in which the
[0029]
In the stratified charge combustion region, the control unit divides the pulse signal output in the same cycle into a plurality of parts and performs fuel injection from the
[0030]
Furthermore, for each fuel injection pulse width divided in the same cycle, an injection pulse stop width provided therebetween is set to be short, and fuel spray from the
[0031]
FIG. 6 shows an air-fuel mixture concentration distribution in a cross section along the tumble flow direction (A-A line in FIG. 2). The air-fuel mixture produced by the fuel spray injected by the fuel injection pulse signal divided into three times is distributed.
[0032]
In FIG. 6, the fuel sprays injected by the three fuel injection pulse signals divided by the same stroke all form an air-fuel mixture that can be independently contained in the combustible air-fuel mixture concentration, and are injected by the first fuel injection pulse signal. The fuel spray is configured to create an air-fuel mixture that falls within the concentration of the combustible air-fuel mixture in the vicinity of the
[0033]
The flowchart of FIG. 8 shows a routine for controlling the fuel injection pulse signal, which is executed at regular intervals in the control unit.
[0034]
This will be described. First, in
[0035]
Subsequently, the routine proceeds to step 2 where a fuel injection pulse width T is calculated according to detected values such as the engine speed and engine load.
[0036]
Subsequently, the routine proceeds to step 3 where the fuel injection pulse width T is divided into sub-times. As shown in FIG. 7, when the injection pulse width is divided into three times and output, the first injection pulse width T 1 , the second injection pulse width T 2, and the third injection pulse width T 3 are output. Is calculated so that the total value T 1 + T 2 + T 3 of each injection amount becomes the injection pulse width T.
[0037]
Subsequently, the routine proceeds to step 4 where the injection start crank angle for outputting each divided injection pulse signal is calculated from the injection start timing or the injection end timing corresponding to the detected values of the engine speed, the engine load and the like.
[0038]
Subsequently, the routine proceeds to step 5, and when the calculated injection start crank angle comes, a pulse signal is outputted from the control unit to the drive circuit to open the
[0039]
The operation will be described next.
[0040]
As shown in FIGS. 1 and 2, in the stratified combustion region where the load or rotation speed of the engine 30 is equal to or less than a predetermined value, fuel is injected in multiple stages from the
[0041]
By injecting the fuel from the
[0042]
The injection pulse signal in the same cycle is divided into three times and output. In this case, the
[0043]
The
[0044]
Since the fuel injection direction of the
[0045]
Also, the outer edge of the air-fuel mixture is more divided than the case where the injection pulse width T in the same cycle is divided and outputted, and the first injection pulse width is set longer than the second and third injection pulse widths. Diffusion and dilution beyond the combustible mixing ratio are suppressed, and the amount of unburned HC can be reduced.
[0046]
By setting the first pulse stop width I 1 shorter than the second injection pulse width T 2 and setting the second pulse stop width I 2 shorter than the third injection pulse width T 3 , the
[0047]
Next, the embodiment shown in FIGS. 9 to 14 will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to a corresponding part with FIGS.
[0048]
In this embodiment, the intake passage is provided with a swirl control valve that increases the intake flow velocity of one intake port, and as shown by the arrow in FIG. It is supposed to be.
[0049]
The fuel injection direction of the
[0050]
In the stratified combustion region, the control unit divides the pulse signal into sub-numbers and outputs it in the same cycle, and performs fuel injection from the
[0051]
The fuel injection pulse width divided into a plurality of times in the same cycle is set so as to gradually become shorter as the latter stage of the injection. That is, as shown in FIG. 13, when the injection pulse width T is divided and output in three times, the first injection pulse width T 1 is set longer than the second injection pulse width T 2 , and the second injection is performed. The pulse width T 2 is set longer than the third injection pulse width T 3 .
[0052]
Furthermore, for each fuel injection pulse width divided in the same cycle, an injection pulse stop width provided therebetween is set to be short, and fuel spray from the
[0053]
FIG. 14 shows an air-fuel mixture concentration distribution in a cross section along the swirl flow direction (A-A line in FIG. 2). The air-fuel mixture produced by the fuel spray injected by the fuel injection pulse signal divided into three times is distributed.
[0054]
In FIG. 14, the fuel sprays injected by the three fuel injection pulse signals divided at the same stroke independently form an air-fuel mixture that falls within the combustible air-fuel mixture concentration, and are injected by the first fuel injection pulse signal. The fuel spray is configured to create an air-fuel mixture that falls within the concentration of the combustible air-fuel mixture in the vicinity of the
[0055]
The operation will be described next.
[0056]
In the stratified combustion region where the load or rotation speed of the engine 30 is equal to or less than a predetermined value, as shown in FIGS. 9 and 10, fuel is injected in multiple stages from the
[0057]
By injecting the fuel from the
[0058]
The injection pulse signal in the same cycle is divided into three times and output. In this case, the
[0059]
The
[0060]
Since the fuel injection direction of the
[0061]
Also, the outer edge of the air-fuel mixture is more divided than the case where the injection pulse width T in the same cycle is divided and outputted, and the first injection pulse width is set longer than the second and third injection pulse widths. Diffusion and dilution beyond the combustible mixing ratio are suppressed, and the amount of unburned HC can be reduced.
[0062]
By setting the first pulse stop width I 1 shorter than the second injection pulse width T 2 and setting the second pulse stop width I 2 shorter than the third injection pulse width T 3 , the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a combustion chamber showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the combustion chamber.
FIG. 3 is a front view showing the form of fuel spray.
FIG. 4 is a plan view showing the form of fuel spray.
FIG. 5 is a view similarly showing a fuel injection pulse signal.
FIG. 6 is a distribution diagram of the mixture concentration.
FIG. 7 is also a diagram showing a method for calculating a fuel injection pulse width.
FIG. 8 is a flowchart showing the control contents of the fuel injection valve.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a combustion chamber showing another embodiment.
FIG. 10 is a plan view of the combustion chamber.
FIG. 11 is a front view showing the form of fuel spray.
FIG. 12 is a plan view showing the form of fuel spray.
FIG. 13 is a view similarly showing a fuel injection pulse signal.
FIG. 14 is a distribution diagram of the mixture concentration.
FIG. 15 is a sectional view of a combustion chamber showing a conventional example.
FIG. 16 is a sectional view of the combustion chamber.
FIG. 17 is a sectional view of the combustion chamber.
FIG. 18 is a view similarly showing a fuel injection pulse signal.
FIG. 19 is a plan view of the combustion chamber.
FIG. 20 is a distribution diagram of the mixture concentration.
[Explanation of symbols]
1
Claims (3)
シリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
燃料噴射弁を開弁させる燃料噴射パルス信号を出力する筒内直噴式火花点火エンジンの燃料噴射制御装置において、
圧縮行程にて出力される燃料噴射パルス信号を複数に分割し、
分割された燃料噴射パルス信号のうち1回目の燃料噴射パルス幅を2回目以降の燃料噴射パルス幅より長く設定し、
前記分割された燃料噴射パルス幅の間の噴射パルス停止幅を、直後の燃料噴射パルス幅よりも短く設定し、
燃料噴射弁から燃料噴霧を間欠的に噴射し、
1回目の燃料噴射パルス信号によって噴射された燃料噴霧が点火プラグの近傍に可燃混合比の混合気をつくる構成とした
ことを特徴とする筒内直噴式火花点火エンジンの燃料噴射制御装置。A spark plug that ignites the air-fuel mixture in the cylinder;
A fuel injection valve for injecting fuel into the cylinder;
In a fuel injection control device for an in-cylinder direct injection spark ignition engine that outputs a fuel injection pulse signal for opening a fuel injection valve,
Divide the fuel injection pulse signal output in the compression stroke into multiple
Of the divided fuel injection pulse signals, the first fuel injection pulse width is set longer than the second and subsequent fuel injection pulse widths,
The injection pulse stop width between the divided fuel injection pulse widths is set shorter than the immediately following fuel injection pulse width,
The fuel spray is intermittently injected from the fuel injection valve,
A fuel injection control device for an in-cylinder direct injection spark ignition engine, characterized in that the fuel spray injected by the first fuel injection pulse signal creates a mixture having a combustible mixture ratio in the vicinity of the spark plug.
燃料噴射弁からタンブルの流れ方向に燃料を噴射する構成とした
ことを特徴とする請求項1に記載の筒内直噴式火花点火エンジンの燃料噴射制御装置。Tumble generating means for generating tumble in the cylinder,
The fuel injection control apparatus for a cylinder direct-injection spark-ignition engine according to claim 1, characterized in that the fuel injection valve configured to inject fuel into the tumble flow direction.
燃料噴射弁からスワールの流れ方向に燃料を噴射する構成とした
ことを特徴とする請求項1に記載の筒内直噴式火花点火エンジンの燃料噴射制御装置。Comprising swirl generating means for generating a swirl in the cylinder;
The fuel injection control apparatus for a cylinder direct-injection spark-ignition engine according to claim 1, characterized in that the arrangement for injecting the fuel from the fuel injection valve swirl flow direction.
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WO2016140150A1 (en) * | 2015-03-05 | 2016-09-09 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Fuel injection valve, control device for fuel injection valve, and control method |
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