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図面 (4)

課題

圧縮着火内燃機関燃料噴射制御システムにおいて、燃焼室における燃料燃焼状態を可及的に安定させることが可能な技術を提供する。

解決手段

圧縮着火内燃機関の負荷所定負荷以下の場合は、圧縮着火内燃機関の負荷が所定負荷より高い場合に比べて、残留ガス量を増加させる(S102)と共に一燃焼サイクル中における副燃料噴射実行回数を減少させる(S103)。

概要

背景

近年、圧縮着火内燃機関においては、より高出力を得るべく低圧縮比化が図られる傾向にある。しかしながら、圧縮比が低下すると燃焼室の温度が低下するため着火遅れ期間が過剰に長くなる虞がある。その結果、燃焼騒音排気エミッションの悪化を招く場合がある。

そこで、圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、主燃料噴射を実行する前の時期に副燃料噴射を複数回実行する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2003−269229号公報

概要

圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、燃焼室における燃料燃焼状態を可及的に安定させることが可能な技術を提供する。 圧縮着火内燃機関の負荷所定負荷以下の場合は、圧縮着火内燃機関の負荷が所定負荷より高い場合に比べて、残留ガス量を増加させる(S102)と共に一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数を減少させる(S103)。

目的

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、燃焼室における燃料の燃焼状態を可及的に安定させることが可能な技術を提供することを課題とする。

効果

実績

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請求項1

燃焼室燃料直接噴射する燃料噴射弁によって、主燃料噴射と、該主燃料噴射を実行する前の時期であって噴射された燃料が前記燃焼室で燃焼する時期に行われる副燃料噴射と、を実行する圧縮着火内燃機関燃料噴射制御システムであって、燃料の燃焼後に気筒内に残留する残留ガス量を制御する残留ガス量制御手段を備え、前記圧縮着火内燃機関の負荷所定負荷以下の場合は、該圧縮着火内燃機関の負荷が該所定負荷より高い場合に比べて、残留ガス量を増加させると共に一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数を減少させることを特徴とする圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システム。

請求項2

前記圧縮着火内燃機関の負荷が前記所定負荷より高い場合は、該圧縮着火内燃機関の負荷が該所定負荷以下の場合に比べて、主燃料噴射実行時の燃料噴射圧を低下させるか、もしくは、副燃料噴射一回当たりの燃料噴射量を増加させることを特徴とする請求項1記載の圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システム。

請求項3

前記圧縮着火内燃機関の温度が所定温度以下の場合は、前記圧縮着火内燃機関の温度が該所定温度より高い場合に比べて、前記所定負荷をより高い値に設定することを特徴とする請求項1または2記載の圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システム。

請求項4

前記圧縮着火内燃機関の負荷の増加に応じて前記圧縮着火内燃機関の実圧縮比を低下させる実圧縮比制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システム。

技術分野

0001

本発明は、圧縮着火内燃機関燃料噴射制御システムに関する。

背景技術

0002

近年、圧縮着火内燃機関においては、より高出力を得るべく低圧縮比化が図られる傾向にある。しかしながら、圧縮比が低下すると燃焼室の温度が低下するため着火遅れ期間が過剰に長くなる虞がある。その結果、燃焼騒音排気エミッションの悪化を招く場合がある。

0003

そこで、圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、主燃料噴射を実行する前の時期に副燃料噴射を複数回実行する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2003−269229号公報

発明が解決しようとする課題

0004

圧縮着火内燃機関において、主燃料噴射を実行する前の時期であって噴射された燃料が燃焼室で燃焼する時期に副燃料噴射を実行した場合、燃焼室の温度をより高くすることが出来る。これにより、着火遅れ期間が過剰に長くなるのを抑制することが出来る。

0005

しかしながら、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数が増加すると副燃料噴射の実行間隔が短くなるため、副燃料噴射時における燃圧脈動の影響が大きくなる。その結果、副燃料噴射量を精度よく制御することが困難となる場合がある。そして、副燃料噴射量が不安定となると、燃焼室における燃焼状態が不安定となる虞ある。

0006

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、燃焼室における燃料の燃焼状態を可及的に安定させることが可能な技術を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明は、圧縮着火内燃機関において、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数を抑制しつつ、燃焼室の温度を着火遅れ期間が過剰に長くなることを抑制することが可能な温度にまで上昇させるものである。

0008

より詳しくは、本発明に係る圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システムは、燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁によって、主燃料噴射と、該主燃料噴射を実行する前の時期であって噴射された燃料が前記燃焼室で燃焼する時期に行われる副燃料噴射と、を実行する圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システムであって、
燃料の燃焼後に気筒内に残留する残留ガス量を制御する残留ガス量制御手段を備え、
前記圧縮着火内燃機関の負荷所定負荷以下の場合は、該圧縮着火内燃機関の負荷が該所定負荷より高い場合に比べて、残留ガス量を増加させると共に一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数を減少させることを特徴とする。

0009

本発明においては、残留ガス量制御手段によって残留ガス量が制御される。残留ガス吸入空気に比べて温度が高いため、該残留ガス量を増加させることで燃焼室の温度を上昇させることが出来る。

0010

そこで、上記のように、圧縮着火内燃機関の負荷(以下、単に機関負荷と称する)が所定負荷以下の場合は、機関負荷が所定負荷より高い場合に比べて、残留ガス量を増加させ、さらに、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数を減少させる。

0011

残留ガス量を増加させることで、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数を減少させても、燃焼室の温度を着火遅れ期間が過剰に長くなることを抑制することが可能な温度にまで上昇させることが可能となる。そして、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数を減少させることで、副燃料噴射の実行間隔をより長くすることができるため副燃料噴射量をより精度良く制御することが可能となる。

0012

従って、本発明によれば、燃焼室における燃料の燃焼状態を可及的に安定させることが出来る。また、残留ガス量を増加させることで、NOxの発生量を可及的に抑制することが出来る。

0013

尚、機関負荷がある程度高くなると、残留ガス量を増加させた場合に燃焼室の過昇温を招き易くなる。そこで、本発明に係る所定負荷を、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数を減少させた場合であっても、燃焼室の温度を着火遅れ期間が過剰に長くなることを抑制することが可能な温度にまで上昇させることが出来るほど、残留ガス量を増加させることが可能と判断出来る負荷の閾値以下の値とする。

0014

本発明において、機関負荷が所定負荷より高い場合は、機関負荷が所定負荷以下の場合に比べて、主燃料噴射実行時の燃料噴射圧を低下させても良い。また、機関負荷が所定負荷より高い場合は、機関負荷が所定負荷以下の場合に比べて、副燃料噴射一回当たりの燃料噴射量を増加させても良い。

0015

機関負荷がある程度高い場合、燃焼室の温度が上昇しているため、機関負荷が低いときに比べて燃料噴射弁から噴射される燃料が微粒化されていなくても該燃料が霧化し易くなる。従って、主燃料噴射実行時の燃料噴射圧を低下させた場合であっても、着火遅れ期間が長くなるのを抑制することが出来る。そのため、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数が減少することで燃焼室の温度が低下した場合であっても、着火遅れ期間が過剰に長くなるのを抑制することが出来る。そして、主燃料噴射実行時の燃料噴射圧を低下させると、噴射期間を長くすることが出来る、即ち、単位時間当たりの燃料噴射量を少なくすることが出来る。これにより、燃焼騒音を低減することが可能となる。

0016

また、上記により、副燃料噴射一回当たりの燃料噴射量を増加させた場合であっても、燃焼騒音の増加を抑制することが出来る。そして、副燃料噴射一回当たりの燃料噴射量を増加させることで、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数を少なくした場合であっても、燃焼室の温度低下を抑制することが出来る。そのため、これによっても、着火遅れ期間が過剰に長くなるのを抑制することが出来る。

0017

つまり、上記のような制御によれば、機関負荷が所定負荷より高い場合であっても、着火遅れ期間が過剰に長くなるのを抑制しつつ、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数を可及的に減少させることが出来る。その結果、燃焼室における燃料の燃焼状態を可及的に安定させることが出来る。

0018

本発明においては、圧縮着火内燃機関の温度(以下、機関温度と称する)が所定温度以下の場合は、機関温度が所定温度より高い場合に比べて、所定負荷をより高い値に設定しても良い。

0019

機関温度が低いほど、残留ガス量を増加させることによる燃焼室の過昇温を招き難くな
る。そのため、機関温度がある程度低い場合は、機関負荷がより高い場合であっても残留ガス量を増加させ易くなる。つまり、所定負荷をより高い値に設定することが可能となる。

0020

上記によれば、機関負荷がより高い領域においても残留ガス量を増加させることになる。そのため、NOxの発生量をより抑制することが出来る。

0021

本発明においては、機関負荷の増加に応じて圧縮着火内燃機関の実圧縮比を低下させる実圧縮比制御手段をさらに備えても良い。

0022

圧縮着火内燃機関の実際の圧縮比である実圧縮比が低くなるほど、残留ガス量を増加させることによる燃焼室の過昇温を招き難くなる。そのため、機関負荷の増加に応じて圧縮着火内燃機関の実圧縮比を低下させた場合、機関負荷がより高い場合であっても残留ガス量を増加させることが可能となる。

0023

従って、上記によれば、所定負荷をより高い値に設定することが可能となる。これにより、機関負荷がより高い領域においても残留ガス量を増加させることが可能となるため、NOxの発生量をより抑制することが出来る。

発明の効果

0024

本発明に係る圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システムによれば、燃焼室における燃料の燃焼状態を可及的に安定させることが出来る。

発明を実施するための最良の形態

0025

以下、本発明に係る圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システムの具体的な実施の形態について図面に基づいて説明する。

0026

図1は、本実施例に係る圧縮着火内燃機関の概略構成を示す図である。内燃機関1は車両駆動用の圧縮着火内燃機関である。内燃機関1の気筒2内にはピストン3が摺動自在に設けられている。気筒2内上部の燃焼室11には、吸気ポート4と排気ポート5とが接続されている。

0027

吸気ポート4および排気ポート5の燃焼室11への開口部は、それぞれ吸気弁6および排気弁7によって開閉される。吸気弁6および排気弁7には、バルブタイミングを制御する可変動弁機構12、13がそれぞれ設けられている。

0028

吸気ポート4および排気ポート5は、それぞれ吸気通路8および排気通路9に接続されている。また、気筒2には燃焼室11に燃料を直接噴射する燃料噴射弁10が設けられている。

0029

以上述べたように構成された内燃機関1には、この内燃機関1を制御するためのECU20が併設されている。ECU20には、内燃機関1のクランク角を検出するクランクポジションセンサ14、該内燃機関1を搭載した車両のアクセル開度を検出するアクセル開度センサ15、内燃機関1に設けられたウォータージャケット内水温を検出する水温センサ16が電気配線を介して接続されている。これらの出力値がECU20に入力される。

0030

ECU20はクランクポジションセンサ14の検出値に基づいて内燃機関1の機関回転数推定する。また、ECU20はアクセル開度センサ15の検出値に基づいて内燃機関
1の機関負荷を推定する。また、ECU20は水温センサ16の検出値に基づいて内燃機関1の機関温度を推定する。

0031

また、ECU20には、可変動弁機構12、13や、燃料噴射弁10が電気的に接続されている。ECU20によってこれらが制御される。

0032

本実施例では、圧縮行程上死点近傍の時期に燃料噴射弁10によって主燃料噴射が実行される。さらに、主燃料噴射実行時の燃焼室11の温度をより高い温度とすべく、該主燃料噴射を実行する前の時期であって噴射された燃料が燃焼室11で燃焼する時期に燃料噴射弁10によって副燃料噴射が実行される。

0033

ここで、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数を増加させることによって燃焼室11の温度をより上昇させることが出来る。燃焼室11の温度をより上昇させることで、着火遅れ期間が過剰に長くなるのを抑制することが出来る。しかしながら、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数が増加すると副燃料噴射の実行間隔が短くなる。そして、副燃料噴射の実行間隔が過剰に短くなると、副燃料噴射実行時における燃圧の脈動の影響が過剰に大きくなり、副燃料噴射量を精度よく制御することが困難となる場合がある。

0034

そこで、本実施例では、着火遅れ期間が過剰に長くなること抑制しつつ一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数をも抑制するための制御が行われる。以下、この制御について説明する。

0035

可変動弁機構13によって排気弁7の閉弁時期進角させると共に、可変動弁機構12によって吸気弁6の開弁時期を遅角させることで、燃料の燃焼後に燃焼室11に残る残留ガス量を増加させることが出来る。

0036

残留ガス量を増加させることで、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数を減少させても、燃焼室11の温度を着火遅れ期間が過剰に長くなることを抑制することが可能な温度にまで上昇させることが可能となる。

0037

そこで、本実施例において、機関負荷が所定負荷以下の場合は、機関負荷が所定負荷より高い場合に比べて、排気弁7の閉弁時期を進角させると共に吸気弁6の開弁時期を遅角させることで残留ガス量を増加させる。さらに、機関負荷が所定負荷より高い場合に比べて一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数を減少させる。

0038

ここで、所定負荷は、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数を減少させた場合であっても、燃焼室11の温度を着火遅れ期間が過剰に長くなることを抑制することが可能な温度にまで上昇させることが出来るほど、残留ガス量を増加させることが可能と判断出来る負荷の閾値である。

0039

図2は、本実施例に係る所定負荷と機関回転数との関係を示す図である。図2において、縦軸は機関負荷Qeを表し、横軸は機関回転数Neを表している。また、実線L1が機関負荷Qeの上限値を示しており、破線L2が所定負荷を示している。この図2に示すように、本実施例に係る所定負荷は機関回転数に応じて決定される。

0040

一方、機関負荷が所定負荷より高い場合は、機関負荷が所定負荷以下の場合に比べて、主燃料噴射実行時の燃料噴射圧を低下させる。そして、一燃焼サイクルにおける副燃料噴射の実行回数を可及的に少なくする。

0041

機関負荷がある程度高い場合、燃焼室11の温度が上昇しているため、機関負荷が低いときに比べて燃料噴射弁10から噴射される燃料が微粒化されていなくても該燃料が霧化し易くなる。従って、主燃料噴射実行時の燃料噴射圧を低下させた場合であっても、着火遅れ期間が長くなるのを抑制することが出来る。そのため、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数が減少することで燃焼室11の温度が低下した場合であっても、着火遅れ期間が過剰に長くなるのを抑制することが出来る。そして、主燃料噴射実行時の燃料噴射圧を低下させると、噴射期間を長くすることが出来る、即ち、単位時間当たりの燃料噴射量を少なくすることが出来る。これにより、燃焼騒音を低減することが可能となる。

0042

以上のような制御により、機関負荷が所定負荷以下あるいは所定負荷より高い場合であっても、着火遅れ期間が過剰に長くなることを抑制しつつ一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数をも可及的に抑制することが出来る。これにより、副燃料噴射の実行間隔をより長くすることができるため副燃料噴射量をより精度良く制御することが可能となる。

0043

従って、本実施例によれば、燃焼室11における燃料の燃焼状態を可及的に安定させることが出来る。さらに、機関負荷が所定負荷以下の場合は、残留ガス量を増加させることによって、NOxの生成量を抑制することも出来る。

0044

ここで、本実施例に係るバルブタイミングおよび燃料噴射制御制御ルーチンについて図3に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ECU20に予め記憶されており、所定時間毎に実行される。

0045

本ルーチンでは、ECU20は、先ずS101において、機関負荷Qeが所定負荷Q0以下であるか否かを判別する。このS101において、肯定判定された場合、ECU20はS102に進み、否定判定された場合、ECU20はS104に進む。

0046

S102に進んだECU20は、機関負荷Qeが所定負荷Q0より高い場合よりも排気弁7の閉弁時期Texcloseを進角させ且つ吸気弁6の開弁時期Tinopenを遅角させる。これにより、機関負荷Qeが所定負荷Q0より高い場合よりも残留ガス量が多くなる。

0047

次に、ECU20は、S103に進み、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数Nsubを低負荷時所定回数Nlowに制御する。この低負荷時所定回数Nlowは、機関負荷Qeが所定負荷Q0より高い場合の一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数である高負荷時所定回数Nhighよりも少ない回数である。その後、ECU20は本ルーチンの実行を一旦終了する。

0048

一方、S104に進んだECU20は、機関負荷Qeが所定負荷Q0以下の場合よりも、主燃料噴射実行時の燃料噴射圧Pmainを低下させる。これにより、主燃料噴射実行時の燃料噴射期間がより長くなる。

0049

次に、ECU20は、S105に進み、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数Nsubを高負荷時所定回数Nhighに制御する。その後、ECU20は本ルーチンの実行を一旦終了する。

0050

尚、S103における低負荷時所定回数NlowおよびS104における高負荷時所定回数Nhighは、共に副燃料噴射の実行間隔が過剰に短くなることを抑制することが可能な回数である。

0051

また、S102における排気弁7の閉弁時期Texcloseの進角量および吸気弁6の開弁時期Tinopenの遅角量は、残留ガス量が、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数Nsubを低負荷時所定回数Nlowに制御した場合であっても燃焼室11の温度が過剰に低下することを抑制することが出来る量となるように決定される。排気弁7の閉弁時期Texcloseの進角量および吸気弁6の開弁時期Tinopenの遅角量を機関負荷に応じて決定しても良い。

0052

また、S104における主燃料噴射実行時の燃料噴射圧Pmainの低下量は、主燃料噴射実行時の燃料噴射期間が、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数Nsubを高負荷時所定回数Nhighに制御した場合であっても着火遅れ期間が過剰に長くなることを抑制することが出来る期間となるように決定される。主燃料噴射実行時の燃料噴射圧Pmainの低下量を、前記と同様、機関負荷に応じて決定しても良い。

0053

<変形例1>
副燃料噴射一回当たりの燃料噴射量を増加させることによっても主燃料噴射実行時の燃焼室11の温度をより高くすることが出来る。そこで、本実施例においては、機関負荷が所定負荷より高い場合、機関負荷が所定負荷以下の場合よりも副燃料噴射一回当たりの燃料噴射量を増加させ、これにより、燃焼室11の温度低下を抑制しつつ副燃料噴射の実行回数を減少させても良い。

0054

<変形例2>
また、内燃機関1の機関温度が低いほど、残留ガス量を増加させることによる燃焼室11の過昇温を招き難くなる。そこで、本実施例においては、機関温度が所定温度以下の場合は、機関温度が該所定温度より高い場合に比べて、所定負荷をより高い値に設定しても良い。

0055

これにより、機関負荷がより高い領域においても残留ガス量を増加させることになる。そのため、NOxの発生量をより抑制することが出来る。

0056

<変形例3>
また、内燃機関1の実圧縮比を低下させることで、残留ガス量を増加させることによる燃焼室11の過昇温を招き難くすることが出来る。そこで、本実施例においては、機関負荷の増加に応じて吸気弁6の閉弁時期を遅角しても良い。

0057

吸気弁6の閉弁時期を遅角することで内燃機関1の実圧縮比が低下する。つまり、上記によれば、機関負荷の増加に応じて内燃機関1の実圧縮比が低下することになる。

0058

そして、この場合、内燃機関1の実圧縮比の低下に応じて所定負荷をより高い値に設定する。これにより、前記と同様、機関負荷がより高い領域においても残留ガス量を増加させることになる。そのため、NOxの発生量をより抑制することが出来る。

図面の簡単な説明

0059

本発明の実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図。
本発明の実施例に係る所定負荷と機関回転数との関係を示す図。
本発明に実施例に係るバルブタイミングおよび燃料噴射制御の制御ルーチンを示すフローチャート。

符号の説明

0060

1・・・内燃機関
2・・・気筒
6・・・吸気弁
7・・・排気弁
10・・燃料噴射弁
11・・燃焼室
12・・可変動弁機構
13・・可変動弁機構
15・・アクセル開度センサ
16・・水温センサ
20・・ECU

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