JP2016145526A - Injection control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料及び空気を噴射可能な噴射弁を備えた内燃機関の噴射制御装置に関する。 The present invention relates to an injection control device for an internal combustion engine provided with an injection valve capable of injecting fuel and air.
燃料噴射弁及び空気噴射弁を備えた内燃機関に適用される噴射制御装置が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の内燃機関においては、燃料噴射弁及び空気噴射弁から燃焼室内に燃料及び空気がぞれぞれ直接噴射される。更に、燃料噴射弁及び空気噴射弁は、噴射された燃料及び空気が燃焼室内において互いに衝突するように配設されている。
特許文献１に記載の噴射制御装置（以下、「従来装置」と称呼する。）は、燃料噴射弁からの燃料の「噴射開始時期及び噴射期間」を考慮したときに好適な「貫徹距離、粒径及び形状」を有する燃料噴霧が得られるように、空気噴射弁からの空気の「噴射開始時期及び噴射期間」を制御する。 The injection control device described in Patent Document 1 (hereinafter referred to as “conventional device”) is suitable for “penetration distance, particle size” when considering “injection start timing and injection period” of fuel from a fuel injection valve. The “injection start timing and injection period” of the air from the air injection valve is controlled so that fuel spray having “diameter and shape” is obtained.
従来装置は、「燃料噴霧の貫徹距離、粒径及び形状」といった燃料噴霧特性を好適な特性とすることによって燃焼性能を向上させようとしている。一方、燃焼性能向上の観点からは、「燃料噴霧の貫徹距離、粒径及び形状」といった燃料噴霧特性を最適な特性にすることの他に、いわゆる冷却損失の低減も有効である。しかしながら、従来装置は、この冷却損失の低減を達成するための空気噴射弁の制御を積極的には実施していない。 Conventional devices try to improve combustion performance by making fuel spray characteristics such as “penetration distance, particle size and shape of fuel spray” suitable characteristics. On the other hand, from the viewpoint of improving the combustion performance, in addition to making the fuel spray characteristics such as “penetration distance, particle size and shape of fuel spray” optimal, it is also effective to reduce so-called cooling loss. However, the conventional apparatus does not actively perform control of the air injection valve to achieve the reduction of the cooling loss.
本発明は、上述した課題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の１つは、好適な燃料噴霧特性を達成しつつ冷却損失が小さい内燃機関の噴射制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to address the above-described problems. That is, an object of the present invention is to provide an injection control device for an internal combustion engine that achieves a favorable fuel spray characteristic and has a small cooling loss.
本発明に係る噴射制御装置（以下、「本発明装置」と称呼する。）が適用される内燃機関は、「内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射孔」と「燃焼室内に空気を直接噴射する空気噴射孔」とを有する噴射弁、及び、燃焼室内の燃料に点火する点火装置、を備えている。 An internal combustion engine to which an injection control device according to the present invention (hereinafter referred to as “the present invention device”) is applied includes “a fuel injection hole for directly injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine” and “air in the combustion chamber”. And an igniter that ignites the fuel in the combustion chamber.
燃料噴射孔の燃料噴射口は、噴射弁軸線周りにおいて燃料が均等に噴射されるように、噴射弁の先端部であって噴射弁軸線を中心とする互いに径の異なる２つの円筒境界面によって規定される第１環状範囲内に形成されている。 The fuel injection port of the fuel injection hole is defined by two cylindrical boundary surfaces having different diameters around the injection valve axis at the tip of the injection valve so that fuel is uniformly injected around the injection valve axis. Formed within the first annular range.
一方、空気噴射孔の空気噴射口は、噴射弁軸線周りにおいて空気が均等に噴射され且つ噴射された空気が燃料噴射口から噴射された燃料に衝突するように、噴射弁の先端部であって噴射弁軸線を中心とする互いに径の異なる２つの円筒境界面によって規定される第２環状範囲又は噴射弁軸線を中心とする１つの円筒境界面によって規定される円形範囲であって前記第１環状範囲よりも径方向内側の第２環状範囲又は円形範囲内に形成されている。 On the other hand, the air injection port of the air injection hole is the tip of the injection valve so that the air is uniformly injected around the injection valve axis and the injected air collides with the fuel injected from the fuel injection port. A second annular range defined by two cylindrical boundary surfaces having different diameters around the injection valve axis or a circular range defined by one cylindrical boundary surface centered on the injection valve axis, wherein the first annular It is formed in a second annular range or a circular range that is radially inward of the range.
本発明装置は、燃料噴射孔からの燃料噴射及び空気噴射孔からの空気噴射を制御する制御部を備えている。この制御部は、燃料噴射の実行期間の全てを少なくとも含む期間に亘り空気噴射を実行するとともに、燃料噴射の実行期間における燃料噴射孔からの燃料噴射量に対する同燃料噴射の実行期間における空気噴射孔からの空気噴射量の比である空気噴射量比を制御するように構成されている。 The device of the present invention includes a control unit that controls fuel injection from the fuel injection holes and air injection from the air injection holes. The control unit performs air injection over a period including at least all of the fuel injection execution period, and air injection holes in the fuel injection execution period with respect to the fuel injection amount from the fuel injection holes in the fuel injection execution period. The air injection amount ratio, which is the ratio of the air injection amount from, is controlled.
ここで、点火装置による燃料への点火が行われる時点（以下、「燃料点火時期」と称呼する。）において燃料の好適な拡散状態を達成するためには、噴射弁から噴射される燃料の量（燃料噴射量）が多いほど、燃料点火時期までに燃料を燃焼室内において広範囲に拡散させる必要がある。 Here, in order to achieve a preferable diffusion state of the fuel at the time when the fuel is ignited by the ignition device (hereinafter referred to as “fuel ignition timing”), the amount of fuel injected from the injection valve The larger the (fuel injection amount), the more the fuel needs to diffuse in the combustion chamber before the fuel ignition timing.
そこで、本発明装置の制御部は、燃料噴射量が大きいほど空気噴射量比が大きくなるように空気噴射を制御する。これによれば、燃料噴射量が多い場合において、噴射された燃料に衝突する空気の量が多くなる。従って、燃料点火時期までに燃料を燃焼室内において広範囲に拡散させることができる。このため、燃料噴射量が多いときであっても、燃料点火時期において燃料の好適な拡散状態を達成することができる。 Therefore, the control unit of the device of the present invention controls the air injection so that the air injection amount ratio increases as the fuel injection amount increases. According to this, when the fuel injection amount is large, the amount of air that collides with the injected fuel increases. Therefore, the fuel can be diffused in a wide range by the fuel ignition timing. For this reason, even when the fuel injection amount is large, it is possible to achieve a preferable diffusion state of the fuel at the fuel ignition timing.
更に、機関回転速度が大きいほど燃料噴射の終了時点から燃料点火時期までの時間が短い。従って、燃料点火時期において燃料の好適な拡散状態を達成するためには、機関回転速度が大きいほど、噴射された燃料を燃焼室内において素早く拡散させる必要がある。 Furthermore, as the engine speed increases, the time from the end of fuel injection to the fuel ignition timing is shorter. Therefore, in order to achieve a favorable fuel diffusion state at the fuel ignition timing, it is necessary to diffuse the injected fuel more quickly in the combustion chamber as the engine speed increases.
そこで、本発明装置の制御部は、機関の回転速度が大きいほど空気噴射量比が大きくなるように空気噴射を制御する。 Therefore, the control unit of the device of the present invention controls the air injection so that the air injection amount ratio increases as the rotational speed of the engine increases.
これによれば、機関回転速度が大きい場合において、噴射された燃料に衝突する空気の量が多くなる。従って、噴射された燃料を素早く拡散させることができる。このため、機関の回転速度が大きいときであっても、燃料点火時期において燃料の好適な拡散状態を達成することができる。 According to this, when the engine speed is high, the amount of air that collides with the injected fuel increases. Therefore, the injected fuel can be diffused quickly. For this reason, even when the rotational speed of the engine is high, it is possible to achieve a preferable diffusion state of the fuel at the fuel ignition timing.
加えて、本発明装置の制御部は、燃料噴射の終了時点から所定時間が経過するまでの間にも空気噴射を実行するように構成されている。 In addition, the control unit of the device of the present invention is configured to execute air injection even after a predetermined time has elapsed since the end of fuel injection.
この空気噴射により噴射された空気は、燃料噴霧（混合気）と燃焼室を画成する壁面（以下、「燃焼室壁面」と称呼する。）との間の空間に拡散する。これにより、燃料噴霧の周囲に空気層が形成される。この空気層によって燃料噴霧が燃焼室壁面から隔離される。従って、燃料が燃焼したときに、燃焼室壁面から内燃機関に伝わる熱量が小さくなる。このため、冷却損失を小さくすることができる。 The air injected by this air injection diffuses into the space between the fuel spray (air mixture) and the wall surface defining the combustion chamber (hereinafter referred to as “combustion chamber wall surface”). Thereby, an air layer is formed around the fuel spray. This air layer isolates the fuel spray from the combustion chamber wall. Therefore, when the fuel burns, the amount of heat transferred from the combustion chamber wall surface to the internal combustion engine is reduced. For this reason, a cooling loss can be made small.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る内燃機関の噴射制御装置（以下、「本制御装置」と称呼する。）について説明する。以下の説明においては、図１、図２、図３（Ａ）、図６、図９（Ａ）及び図１０の紙面上、上側を「上」と称呼し、下側を「下」と称呼する。 Hereinafter, an injection control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “the present control device”) will be described with reference to the drawings. In the following description, on the paper surface of FIGS. 1, 2, 3A, 6, 9A, and 10, the upper side is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”. To do.
図１に示した内燃機関１０は、４サイクル・ピストン往復動型・４気筒・筒内噴射式（直噴）・火花点火ガソリン機関である。機関１０は、シリンダブロック２０及びシリンダヘッド３０を備えている。
The
シリンダブロック２０は、シリンダボア２１及びピストン２２を備えている。ピストン２２は、シリンダボア２１内を往復動する。シリンダボア２１の内周壁面、ピストン２２の冠面及びシリンダヘッド３０の下壁面は、燃焼室２３を形成している。機関１０は、４つの燃焼室を有している。以下、そのうちの１つの燃焼室２３に関連して、機関１０の構成を説明するが、残りの３つの燃焼室の構成も以下で説明する燃焼室２３の構成と同じである。
The
シリンダヘッド３０は、燃焼室２３に連通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２、燃焼室２３に連通した排気ポート３３、及び、排気ポート３３を開閉する排気弁３４を備えている。更に、シリンダヘッド３０には、燃焼室２３内の燃料に点火する点火装置３５、及び、燃焼室２３内に燃料及び空気を直接噴射する噴射弁４０が配設されている。
The
（噴射弁の構成）
噴射弁４０は、その燃料噴射口４１及び空気噴射口４２がシリンダヘッド３０の下壁面であって燃焼室２３の略中央部（シリンダボア２１の中心軸線Ｃ２１が通過する領域近傍位置）において燃焼室２３に露出するように配設されている。
(Composition of injection valve)
In the
図２の（Ａ）に示したように、噴射弁４０は、ノズル部４３、燃料用弁体（燃料用ニードル弁体）４４及び空気用弁体４５を有する。図２の（Ｂ）に示したように、ノズル部４３には、中央ボア４６及び周囲ボア４７が形成されている。更に、ノズル部４３の先端部には、燃料噴射孔４８及び開口４３ａが形成されている。
As shown in FIG. 2A, the
周囲ボア４７は、噴射弁４０の軸線Ｃ４０を中心とする環状の空間として形成されている。周囲ボア４７には、燃料用弁体４４が配設されている。周囲ボア４７を画成する内周壁面と燃料用弁体４４の外周壁面との間に、燃料通路５１が形成されている。
The
燃料通路５１には、図示しない燃料供給系が接続されている。燃料供給系は、図示しない「燃料加圧ポンプ及び燃料供給通路」を含んでいる。燃料通路５１には、燃料加圧ポンプによって一定燃圧まで加圧された燃料が燃料供給通路を介して供給されるようになっている。
A fuel supply system (not shown) is connected to the
燃料通路５１は、燃料噴射孔４８に連通している。燃料噴射孔４８は、周囲ボア４７に開口するように設けられている。更に、燃料噴射孔４８は、ノズル部４３の２つの円錐台形状の壁面によって画成されている。これら２つの壁面は、それぞれ、軸線Ｃ４０に対して同じ角度をなして径方向外方へ広がりつつ下方へと延びる。従って、これら２つの壁面は、一定の幅を開けて互いに平行に延びる。
The
従って、燃料噴射孔４８は、周囲ボア４７からノズル部４３の外部に向かって軸線Ｃ４０に対して一定の角度をなして径方向外方へ広がりつつ下方へと延び、燃料噴射口４１においてノズル部４３の外部に開口する。
Accordingly, the
燃料噴射口４１を図３の（Ａ）のＢ−Ｂ線から見たとき、即ち、燃料噴射口４１を軸線Ｃ４０に対して垂直な平面（以下、「投影平面」と称呼する。）に投影したとき、図３の（Ｂ）に示したように、燃料噴射口４１は、軸線Ｃ４０を中心とする環状の形状を有している。従って、燃料噴射口４１からは、軸線Ｃ４０周りにおいて燃料が均等に噴射される。
When the
本例においては、燃料噴射口４１は、第１環状範囲６１内に設けられている。この第１環状範囲６１は、軸線Ｃ４０を中心とする互いに径の異なる２つの円筒境界面によって規定される範囲である。
In this example, the
燃料用弁体４４が図２の（Ａ）に示した閉弁位置に位置決めされた状態、即ち、燃料用弁体４４が閉弁した状態にあるとき、燃料用弁体４４は、燃料通路５１と燃料噴射孔４８との連通を遮断している。一方、図３の（Ａ）に示したように、燃料用弁体４４が上方へと移動（リフト）されると、燃料通路５１と燃料噴射孔４８とが連通する。これにより、燃料通路５１内の燃料は、燃料噴射孔４８に流入し、その後、燃料噴射口４１から噴射される。
When the
一方、図２の（Ｂ）に示したように、中央ボア４６は、噴射弁４０の軸線Ｃ４０を中心とする円筒形状の空間として周囲ボア４７の径方向内側に形成されている。中央ボア４６には、空気用弁体４５が配設されている。中央ボア４６を画成する内周壁面と空気用弁体４５の外周壁面との間に、空気通路５２が形成されている。
On the other hand, as shown in FIG. 2B, the
空気通路５２には、図示しない空気供給系が接続されている。空気供給系は、図示しない「空気加圧ポンプ及び空気供給通路」を含んでいる。空気通路５２には、空気加圧ポンプによって一定圧力まで加圧された空気が空気供給通路を介して供給されるようになっている。
An air supply system (not shown) is connected to the
ノズル部４３の開口４３ａは、軸線Ｃ４０に対して一定の角度をなして径方向外方へ広がりつつ下方へと延在する円錐台状の内壁面４３ｂによって画成されている。この開口４３ａは、中央ボア４６からノズル部４３の外部まで貫通している。
The
図２の（Ａ）に示したように、空気用弁体４５が閉弁位置に位置決めされた状態、即ち、空気用弁体４５が閉弁した状態にあるとき、開口４３ａには、空気用弁体４５の先端部４５ａが収容される。図２の（Ｂ）に示したように、この先端部４５ａは、開口４３ａを画成する壁面４３ｂと同じ円錐台形状の外壁面４５ｂを有する。従って、空気用弁体４５が閉弁した状態にあるときには、空気用弁体４５の先端部４５ａは、開口４３ａを介した空気通路５２とノズル部４３の外部との連通を遮断している。
As shown in FIG. 2A, when the
一方、図３の（Ａ）に示したように、空気用弁体４５が下方へと移動（リフト）されると、空気用弁体４５の先端部４５ａの外壁面４５ｂがノズル部４３の内壁面４３ｂから離れる。これにより、これら外壁面４５ｂと内壁面４３ｂとの間に空気噴射孔４９が形成される。
On the other hand, as shown in FIG. 3A, when the
先に述べたように、これら外壁面４５ｂ及び内壁面４３ｂは、共に、軸線Ｃ４０に対して一定の角度をなして径方向外方へ広がりつつ下方へと延在する円錐台形状を有する。従って、空気噴射孔４９は、空気通路５２からノズル部４３の外部に向かって軸線Ｃ４０に対して一定の角度をなして径方向外方へ広がりつつ下方へと延び、空気噴射口４２においてノズル部４３の外部に開口する。
As described above, both the
空気噴射孔４９が形成されることによって、空気通路５２は、空気噴射孔４９を介してノズル部４３の外部と連通する。従って、このとき、空気通路５２内の空気は、空気噴射孔４９に流入し、その後、空気噴射口４２から噴射される。
By forming the
図３の（Ｂ）に示したように、空気噴射口４２を前記投影平面に投影したとき、空気噴射口４２は、軸線Ｃ４０を中心とする環状の形状を有している。従って、空気噴射口４２からは、軸線Ｃ４０周りにおいて空気が均等に噴射される。
As shown in FIG. 3B, when the
本例において、空気噴射口４２は、第２環状範囲６２内に設けられている。この第２環状範囲６２は、軸線Ｃ４０を中心とする互いに径の異なる２つの円筒境界面によって規定される範囲であって前記第１環状範囲６１よりも径方向内側の範囲である。
In this example, the
再び図１を参照すると、点火装置３５は、点火プラグ、及び、点火プラグに与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタを含む。イグナイタは、後述するＥＣＵ８０の指示に応答してイグニッションコイルによって高電圧を発生するようになっている。この高電圧は点火プラグに与えられ、点火プラグの火花発生部（中心電極及び接地電極を含む電極部）３５ａにおいて火花が発生する。
Referring to FIG. 1 again, the
点火装置３５は、噴射弁４０に隣接するようにシリンダヘッド３０に配設されている。点火装置３５の火花発生部３５ａは、シリンダヘッド３０の下壁面であって噴射弁４０の燃料噴射口４１及び空気噴射口４２に近接した位置（燃焼室２３の略中央部）において燃焼室２３に露出している。
The
ＥＣＵ８０は、周知のマイクロコンピュータを含む電子回路であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ及びインターフェース等を含む。ＥＣＵ８０は、以下に述べるセンサ類と接続されていて、これらセンサ類からの信号を受信（入力）するようになっている。更に、ＥＣＵ８０は、点火装置３５、及び、噴射弁４０に指示（駆動）信号を送出するようになっている。
The
ＥＣＵ８０は、クランク角度センサ７１、エアフローメータ７２、水温センサ７３、及び、アクセル操作量センサ７４と接続されている。
The
クランク角度センサ７１は、図示しないクランクシャフトの回転位置（即ち、クランク角度）に応じた信号を出力する。ＥＣＵ８０は、このクランク角度センサ７１及び図示しないカムポジションセンサからの信号に基づいて、所定の気筒（燃焼室２３）の圧縮上死点を基準とした機関１０のクランク角度（絶対クランク角度）を取得する。更に、ＥＣＵ８０は、クランク角度センサ７１からの信号に基づいて機関回転速度ＮＥを取得する。
The
エアフローメータ７２は、燃焼室２３内に吸入される空気の質量（吸入空気量）を測定し、その吸入空気量Ｇａを表す信号を出力する。ＥＣＵ８０は、このエアフローメータ７２からの信号に基づいて吸入空気量Ｇａを取得する。
The air flow meter 72 measures the mass of air sucked into the combustion chamber 23 (intake air amount) and outputs a signal representing the intake air amount Ga. The
水温センサ７３は、機関１０を冷却する冷却水の温度を検出し、その温度ＴＨＷを表す信号を出力する。ＥＣＵ８０は、この水温センサ７３からの信号に基づいて冷却水の温度ＴＨＷを取得する。
The
アクセル操作量センサ７４は、図示しないアクセルペダルの操作量を検出し、その操作量Ａccpを表す信号を出力する。ＥＣＵ８０は、この信号に基づいて機関負荷ＫＬを取得する。
The accelerator operation amount sensor 74 detects an operation amount of an accelerator pedal (not shown) and outputs a signal representing the operation amount Accp. The
（本制御装置の作動の概要）
次に、本制御装置の作動の概要について説明する。噴射弁４０から噴射される燃料の量（燃料噴射量）Ｑｆが多い場合、燃料点火時期Ｉｇにおいて燃料の好適な拡散状態を達成するためには、燃料点火時期Ｉｇまでに燃料を燃焼室２３内において広範囲に拡散させる必要がある。
(Overview of the operation of this controller)
Next, an outline of the operation of the present control device will be described. When the amount of fuel injected from the injection valve 40 (fuel injection amount) Qf is large, in order to achieve a preferable diffusion state of fuel at the fuel ignition timing Ig, the fuel is injected into the
更に、機関回転速度ＮＥが大きい場合、機関回転速度ＮＥが小さい場合に比べて、燃料噴射の終了時点から燃料点火時期Ｉｇまでの時間が短い。従って、燃料点火時期Ｉｇにおいて燃料の好適な拡散状態を達成するためには、噴射された燃料を燃焼室２３内において素早く拡散させる必要がある。
Furthermore, when the engine speed NE is high, the time from the end of fuel injection to the fuel ignition timing Ig is shorter than when the engine speed NE is low. Therefore, in order to achieve a preferable diffusion state of the fuel at the fuel ignition timing Ig, it is necessary to quickly diffuse the injected fuel in the
本制御装置は、燃料点火時期Ｉｇにおいて燃料の好適な拡散状態を達成するために、図４に示したように、少なくとも燃料噴射の実行期間ＴＡＵｆの全期間（燃料噴射の実行期間ＴＡＵｆの全て）に亘って空気噴射を実行する。 In order to achieve a preferable diffusion state of the fuel at the fuel ignition timing Ig, the present control device at least the entire period of the fuel injection execution period TAUf (all of the fuel injection execution period TAUf) as shown in FIG. Air injection is performed over the period.
即ち、図４に示した例においては、本制御装置は、燃料噴射開始時期（本例において、圧縮上死点前、６０°乃至９０°クランク角度）ＳＯＩｆになると、燃料用弁体４４のリフトを開始させることによって燃料噴射を開始する。その後、本制御装置は、燃料噴射開始時期ＳＯＩｆから「燃料噴射の実行期間ＴＡＵｆに相当するクランク角度ＣＡtauf」が経過した時点（燃料噴射終了時期）ＥＯＩｆ（ＥＯＩｆ＝ＳＯＩｆ＋ＣＡtauf）において燃料用弁体４４の閉弁を開始させて燃料噴射を終了する。
That is, in the example shown in FIG. 4, the control device lifts the
一方、本制御装置は、燃料噴射開始時期ＳＯＩｆよりも「第１所定時間Ｔ１に相当する第１所定クランク角度ＣＡt1」だけ早い空気噴射開始時期ＳＯＩａ（ＳＯＩａ＝ＳＯＩｆ−ＣＡt1）において、空気用弁体４５のリフトを開始させることによって空気噴射を開始する。前記第１所定時間Ｔ１は、燃料噴射量Ｑｆ及び機関回転速度ＮＥに応じて設定される。 On the other hand, the present control device performs the air valve body at the air injection start timing SOIa (SOIa = SOIf−CAt1) earlier than the fuel injection start timing SOIf by “the first predetermined crank angle CAt1 corresponding to the first predetermined time T1”. Air injection is started by starting 45 lift. The first predetermined time T1 is set according to the fuel injection amount Qf and the engine speed NE.
より具体的に述べると、燃料噴射量Ｑｆが多い場合、噴射された燃料を広範囲に且つ素早く拡散させるためには、燃料噴射開始時期ＳＯＩｆよりも、より早い時期に空気噴射を開始することが望ましい。従って、本例において、第１所定時間Ｔ１は、燃料噴射量Ｑｆが大きいほど大きい値に設定される。 More specifically, when the fuel injection amount Qf is large, in order to diffuse the injected fuel over a wide range and quickly, it is desirable to start air injection earlier than the fuel injection start timing SOIf. . Therefore, in this example, the first predetermined time T1 is set to a larger value as the fuel injection amount Qf is larger.
一方、空気噴射開始時期ＳＯＩａから燃料噴射開始時期ＳＯＩｆまでの時間として一定の時間を確保するためには、機関回転速度ＮＥが大きい場合、燃料噴射開始時期ＳＯＩｆよりも、より早い時期に空気噴射を開始する必要がある。従って、本例において、第１所定時間Ｔ１は、機関回転速度ＮＥが大きいほど大きい値に設定される。 On the other hand, in order to ensure a certain time as the time from the air injection start timing SOIa to the fuel injection start timing SOIf, when the engine speed NE is large, the air injection is performed at an earlier time than the fuel injection start timing SOIf. Need to start. Therefore, in the present example, the first predetermined time T1 is set to a larger value as the engine speed NE is higher.
更に、本制御装置は、空気噴射の開始時点（空気噴射開始時期）ＳＯＩａから「空気噴射期間ＴＡＵａに相当するクランク角度ＣＡtaua」が経過した時点（空気噴射終了時期）ＥＯＩａ（ＥＯＩａ＝ＳＯＩａ＋ＣＡtaua）において、空気用弁体４５の閉弁を開始させて空気噴射を終了する。本例においては、この空気噴射終了時期ＥＯＩａは、燃料噴射終了時期ＥＯＩｆから「第２所定時間Ｔ２に相当する第２所定クランク角度ＣＡt2」だけ遅い時期（ＥＯＩａ＝ＥＯＩｆ＋ＣＡt2）である。前記第２所定時間Ｔ２は、燃料噴射終了時期ＥＯＩｆに応じて設定される。
Further, the present control device performs the following operation when the “crank angle CAtaua corresponding to the air injection period TAUa” has elapsed from the start time (air injection start time) SOIa of the air injection (air injection end time) EOIa (EOIa = SOIa + CAtaua). The valve closing of the
より具体的に述べると、空気噴射を燃料点火時期Ｉｇまでに終了するためには、燃料噴射終了時期ＥＯＩｆが遅いほど、その燃料噴射終了時期ＥＯＩｆから、より短い時間内に空気噴射を終了する必要がある。従って、本例において、第２所定時間Ｔ２は、燃料噴射終了時期ＥＯＩｆが遅いほど小さい値に設定される。 More specifically, in order to end the air injection by the fuel ignition timing Ig, the later the fuel injection end timing EOIf, the shorter the time from the fuel injection end timing EOIf, it is necessary to end the air injection. There is. Therefore, in this example, the second predetermined time T2 is set to a smaller value as the fuel injection end timing EOIf is later.
更に、本制御装置は、燃料噴射量Ｑｆに対する「燃料噴射実行期間ＴＡＵｆ中に噴射弁４０から噴射される空気の量Ｑａ」の比（以下、「空気噴射量比」と称呼する。）ｋ（ｋ＝Ｑａ／Ｑｆ）を燃料噴射量Ｑｆ及び機関回転速度ＮＥに応じて制御する。
Further, the present control device provides a ratio of the “amount Qa of air injected from the
より具体的に述べると、本制御装置は、図５の（Ａ）に示したように、燃料噴射量Ｑｆが所定噴射量Ｑｆthよりも大きい場合において、燃料噴射量Ｑｆが大きいほど大きい第１空気噴射量比ｋqfを設定する。この場合、第１空気噴射量比ｋqfは、「０」よりも大きい値であって、「１」よりも小さい値を含む。一方、本制御装置は、燃料噴射量Ｑｆが所定噴射量Ｑｆth以下である場合には、第１空気噴射量比ｋqfを「０」に設定する。 More specifically, as shown in FIG. 5 (A), the present control device provides the first air that is larger as the fuel injection amount Qf is larger when the fuel injection amount Qf is larger than the predetermined injection amount Qfth. The injection amount ratio kqf is set. In this case, the first air injection amount ratio kqf is a value larger than “0” and smaller than “1”. On the other hand, when the fuel injection amount Qf is equal to or less than the predetermined injection amount Qfth, the present control device sets the first air injection amount ratio kqf to “0”.
更に、本制御装置は、図５の（Ｂ）に示したように、機関回転速度ＮＥが所定回転速度ＮＥthよりも大きい場合において、機関回転速度ＮＥが大きいほど大きい第２空気噴射量比ｋneを設定する。この場合、第２空気噴射量比ｋneは、「０」よりも大きい値であって、「１」よりも小さい値を含む。一方、本制御装置は、機関回転速度ＮＥが所定回転速度ＮＥth以下である場合には、第２空気噴射量比ｋneを「０」に設定する。 Further, as shown in FIG. 5B, the present control device sets the second air injection amount ratio kne that is larger as the engine rotational speed NE is larger when the engine rotational speed NE is larger than the predetermined rotational speed NEth. Set. In this case, the second air injection amount ratio kne is a value that is larger than “0” and smaller than “1”. On the other hand, when the engine rotational speed NE is equal to or lower than the predetermined rotational speed NEth, the present control device sets the second air injection amount ratio knee to “0”.
最終的に、本制御装置は、第１空気噴射量比ｋqfと第２空気噴射量比ｋneとを合計した値を空気噴射量比ｋとして取得する（ｋ＝ｋqf＋ｋne）。本制御装置は、こうして取得した空気噴射量比ｋを燃料噴射量Ｑｆに乗ずることによって空気噴射量Ｑａを取得する（Ｑａ＝ｋ・Ｑｆ）。 Finally, the present control device acquires a value obtained by adding the first air injection amount ratio kqf and the second air injection amount ratio kne as the air injection amount ratio k (k = kqf + kne). The present control device acquires the air injection amount Qa by multiplying the fuel injection amount Qf by the air injection amount ratio k thus acquired (Qa = k · Qf).
本制御装置は、この空気噴射量Ｑａの空気を燃料噴射の実行期間ＴＡＵｆ中に噴射弁４０から噴射するように、空気噴射の実行中の空気用弁体４５のリフト量（閉弁位置から下方への空気用弁体４５の移動量）Ｌａを制御する。これにより、図６の（Ａ）に示したように、径方向内側から燃料噴霧Ｆに衝突する空気Ａは、燃料を広範囲に且つ素早く拡散させることができる。このため、燃料点火時期Ｉｇにおいて燃料の好適な拡散状態を達成することができる。
The control device lifts the
加えて、本制御装置は、先に述べたように、燃料噴射の終了時点（燃料噴射終了時期）ＥＯＩｆから「第２所定時間Ｔ２に相当する第２所定クランク角度ＣＡt2」が経過するまでの間においても、空気噴射を実行し続ける。 In addition, as described above, the present control device waits until the “second predetermined crank angle CAt2 corresponding to the second predetermined time T2” elapses from the end point of fuel injection (fuel injection end timing) EOIf. Also, the air injection continues to be executed.
この空気噴射により噴射された空気は、図６の（Ｂ）に示したように、「混合気Ｍとシリンダヘッド３０の下壁面との間の空間」及び「混合気Ｍとシリンダボア２１の内周壁面との間の空間」に拡散する。これにより、混合気Ｍの周囲に空気層ＡＬが形成される。この空気層ＡＬによって混合気Ｍが燃焼室壁面から隔離される。このため、燃料が燃焼したときに、シリンダヘッド３０又はシリンダブロック２０に伝わる熱量が小さくなる。従って、冷却損失が小さくなる。
As shown in FIG. 6B, the air injected by this air injection is “the space between the air-fuel mixture M and the lower wall surface of the
尚、燃料噴射及び空気噴射の実行中、ピストン２２がシリンダボア２１内を上昇している。このピストン２２の上昇に伴い、混合気Ｍは、燃焼室２３内において点火装置３５の火花発生部３５ａに向かって押し上げられる。従って、上述したように、混合気Ｍの周囲に空気層ＡＬが形成されたとしても、混合気Ｍは火花発生部３５ａに到達するので、混合気Ｍは点火装置３５によって点火可能である。
Note that the
（本制御装置の具体的な作動）
次に、図７を参照しながら、本制御装置の具体的な作動について説明する。ＥＣＵ８０のＣＰＵは、所定タイミング毎に図７にフローチャートにより示した「燃料・空気噴射ルーチン」を実行するようになっている。
(Specific operation of this controller)
Next, a specific operation of the present control device will be described with reference to FIG. The CPU of the
従って、ＣＰＵは、所定のタイミングになると、図７のステップ７００から処理を開始して、以下に述べるステップ７０５乃至ステップ７７５の処理を順に実行する。その後、ＣＰＵは、ステップ７９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
Therefore, the CPU starts processing from
ステップ７０５：ＣＰＵは、アクセルペダル操作量Ａccp及び機関回転速度ＮＥを取得する。これらアクセルペダル操作量Ａccp及び機関回転速度ＮＥは、ＣＰＵが別途実行するルーチンによって取得されてバックアップＲＡＭに格納されている。 Step 705: The CPU acquires an accelerator pedal operation amount Accp and an engine speed NE. The accelerator pedal operation amount Accp and the engine speed NE are acquired by a routine separately executed by the CPU and stored in the backup RAM.
ステップ７１０：ＣＰＵは、アクセルペダル操作量ＡccpをルックアップテーブルMapTq_req(Accp)に適用することにより要求トルク（機関１０に要求されているトルク）Ｔq_reqを取得する。上記テーブルMapTq_req(Accp)によれば、取得される要求トルクＴq_reqは、アクセルペダル操作量Ａccpが大きいほど大きい。 Step 710: The CPU obtains a required torque (torque required for the engine 10) Tq_req by applying the accelerator pedal operation amount Accp to the lookup table MapTq_req (Accp). According to the table MapTq_req (Accp), the acquired required torque Tq_req is larger as the accelerator pedal operation amount Accp is larger.
ステップ７１５：ＣＰＵは、要求トルクＴq_req及び機関回転速度ＮＥをルックアップテーブルMapQf(Tq_req,NE)に適用することにより要求燃料噴射量Ｑｆを取得する。上記テーブルMapQf(Tq_req,NE)によれば、取得される要求燃料噴射量Ｑｆは、要求トルクＴq_reqが大きいほど大きく、機関回転速度ＮＥが大きいほど小さい。 Step 715: The CPU obtains the required fuel injection amount Qf by applying the required torque Tq_req and the engine speed NE to the lookup table MapQf (Tq_req, NE). According to the table MapQf (Tq_req, NE), the acquired required fuel injection amount Qf is larger as the required torque Tq_req is larger and smaller as the engine speed NE is larger.
ステップ７２０：ＣＰＵは、要求燃料噴射量Ｑｆ及び機関回転速度ＮＥをルックアップテーブルMapSOIf(Qf,NE)に適用することにより燃料噴射開始時期ＳＯＩｆを決定する。上記テーブルMapSOIf(Qf,NE)によれば、決定される燃料噴射開始時期ＳＯＩｆは、要求燃料噴射量Ｑｆが大きいほど早い時期であり、機関回転速度ＮＥが大きいほど早い時期である。 Step 720: The CPU determines the fuel injection start timing SOIf by applying the required fuel injection amount Qf and the engine speed NE to the lookup table MapSOIf (Qf, NE). According to the table MapSOIf (Qf, NE), the determined fuel injection start timing SOIf is earlier as the required fuel injection amount Qf is larger, and is earlier as the engine speed NE is larger.
ステップ７２５：ＣＰＵは、要求燃料噴射量ＱｆをルックアップテーブルMapTAUf(Qf)に適用することにより燃料噴射期間ＴＡＵｆを決定する。上記テーブルMapTAUf(Qf)によれば、決定される燃料噴射期間ＴＡＵｆは、要求燃料噴射量Ｑｆが大きいほど長い期間である。 Step 725: The CPU determines the fuel injection period TAUf by applying the required fuel injection amount Qf to the lookup table MapTAUf (Qf). According to the table MapTAUf (Qf), the determined fuel injection period TAUf is longer as the required fuel injection amount Qf is larger.
ステップ７３０：ＣＰＵは、要求燃料噴射量ＱｆをルックアップテーブルMapkqf(Qf)に適用することにより第１空気噴射量比ｋqfを取得する。更に、ＣＰＵは、機関回転速度ＮＥをルックアップテーブルMapkne(NE)に適用することにより第２空気噴射量比ｋneを取得する。
上記テーブルMapk(Qf)によれば、取得される第１空気噴射量比ｋqfは、要求燃料噴射量Ｑｆが所定噴射量Ｑｆth以下である場合、「０」であり、要求燃料噴射量Ｑｆが所定噴射量Ｑｆthよりも大きい場合、要求燃料噴射量Ｑｆが大きいほど大きい。
更に、上記テーブルMapkne(NE)によれば、取得される第２空気噴射量比ｋneは、機関回転速度ＮＥが所定回転速度ＮＥth以下である場合、「０」であり、機関回転速度ＮＥが所定回転速度ＮＥthよりも大きい場合、機関回転速度ＮＥが大きいほど大きい。
Step 730: The CPU obtains the first air injection amount ratio kqf by applying the required fuel injection amount Qf to the lookup table Mapkqf (Qf). Further, the CPU obtains the second air injection amount ratio knee by applying the engine rotational speed NE to the lookup table Mapkne (NE).
According to the table Mapk (Qf), the acquired first air injection amount ratio kqf is “0” when the required fuel injection amount Qf is equal to or less than the predetermined injection amount Qfth, and the required fuel injection amount Qf is predetermined. When it is larger than the injection amount Qfth, it is larger as the required fuel injection amount Qf is larger.
Further, according to the table Mapkne (NE), the acquired second air injection amount ratio kne is “0” when the engine rotational speed NE is equal to or lower than the predetermined rotational speed NEth, and the engine rotational speed NE is predetermined. When it is larger than the rotational speed NEth, it is larger as the engine rotational speed NE is larger.
ステップ７３５：ＣＰＵは、第１空気噴射量比ｋqfと第２空気噴射量比ｋneとを合計することによって空気噴射量比ｋを取得する（ｋ＝ｋqf＋ｋne）。
ステップ７４０：ＣＰＵは、空気噴射量比ｋを要求燃料噴射量Ｑｆに乗ずることによって空気噴射量Ｑａを取得する（Ｑａ＝ｋ・Ｑｆ）
Step 735: The CPU obtains the air injection amount ratio k by summing the first air injection amount ratio kqf and the second air injection amount ratio kne (k = kqf + kne).
Step 740: The CPU obtains the air injection amount Qa by multiplying the required fuel injection amount Qf by the air injection amount ratio k (Qa = k · Qf).
ステップ７４５：ＣＰＵは、燃料噴射期間ＴＡＵｆ及び機関回転速度ＮＥをルックアップテーブルMapCAtauf(TAUf,NE)に適用することにより燃料噴射クランク角度ＣＡtaufを取得する。この燃料噴射クランク角度ＣＡtaufは、燃料噴射期間ＴＡＵｆをそのときの機関回転速度ＮＥを考慮してクランク角度に換算した場合のクランク角度である。 Step 745: The CPU obtains the fuel injection crank angle CAtauf by applying the fuel injection period TAUf and the engine rotational speed NE to the lookup table MapCAtauf (TAUf, NE). The fuel injection crank angle CAtauf is a crank angle when the fuel injection period TAUf is converted into a crank angle in consideration of the engine rotational speed NE at that time.
ステップ７５０：ＣＰＵは、要求燃料噴射量Ｑｆ及び機関回転速度ＮＥをルックアップテーブルMapT1(Qf,NE)に適用することにより第１所定時間Ｔ１を取得する。更に、ＣＰＵは、燃料噴射終了時期ＥＯＩｆをルックアップテーブルMapT2(EOIf)に適用することにより第２所定時間Ｔ２を取得する。尚、ＣＰＵは、燃料噴射開始時期ＳＯＩｆに燃料噴射クランク角度ＣＡtaufを加えることによって燃料噴射終了時期ＥＯＩｆを取得する（ＥＯＩｆ＝ＳＯＩｆ＋ＣＡtauf）。
上記テーブルMapT1(Qf,NE)によれば、取得される第１所定時間Ｔ１は、要求燃料噴射量Ｑｆが大きいほど長い時間であり、機関回転速度ＮＥが大きいほど長い時間である。一方、上記テーブルMapT2(EOIf)によれば、取得される第２所定時間Ｔ２は、燃料噴射終了時期ＥＯＩｆが早い時期であるほど長い時間である。
Step 750: The CPU obtains the first predetermined time T1 by applying the required fuel injection amount Qf and the engine speed NE to the lookup table MapT1 (Qf, NE). Further, the CPU obtains the second predetermined time T2 by applying the fuel injection end time EOIf to the lookup table MapT2 (EOIf). The CPU obtains the fuel injection end timing EOIf by adding the fuel injection crank angle CAtauf to the fuel injection start timing SOIf (EOIf = SOIf + CAtauf).
According to the table MapT1 (Qf, NE), the acquired first predetermined time T1 is longer as the required fuel injection amount Qf is larger, and is longer as the engine speed NE is larger. On the other hand, according to the table MapT2 (EOIf), the acquired second predetermined time T2 is longer as the fuel injection end timing EOIf is earlier.
ステップ７５５：ＣＰＵは、第１所定時間Ｔ１及び機関回転速度ＮＥをルックアップテーブルMapCAt1(T1,NE)に適用することにより第１所定クランク角度ＣＡt1を取得する。この第１所定クランク角度ＣＡt1は、第１所定時間Ｔ１をそのときの機関回転速度ＮＥを考慮してクランク角度に換算した場合のクランク角度である。
更に、ＣＰＵは、第２所定時間Ｔ２及び機関回転速度ＮＥをルックアップテーブルMapCAt2(T2,NE)に適用することにより第２所定クランク角度ＣＡt2を取得する。この第２所定クランク角度ＣＡt2は、第２所定時間Ｔ２をそのときの機関回転速度ＮＥを考慮してクランク角度に換算した場合のクランク角度である。
Step 755: The CPU obtains the first predetermined crank angle CAt1 by applying the first predetermined time T1 and the engine speed NE to the lookup table MapCAt1 (T1, NE). The first predetermined crank angle CAt1 is a crank angle when the first predetermined time T1 is converted into a crank angle in consideration of the engine speed NE at that time.
Further, the CPU obtains the second predetermined crank angle CAt2 by applying the second predetermined time T2 and the engine speed NE to the lookup table MapCAt2 (T2, NE). The second predetermined crank angle CAt2 is a crank angle when the second predetermined time T2 is converted into a crank angle in consideration of the engine speed NE at that time.
ステップ７６０：ＣＰＵは、第１所定クランク角度ＣＡt1を燃料噴射開始時期ＳＯＩｆから減ずることによって空気噴射開始時期ＳＯＩａを取得する（ＳＯＩａ＝ＳＯＩｆ−ＣＡt1）。 Step 760: The CPU obtains the air injection start timing SOIa by subtracting the first predetermined crank angle CAt1 from the fuel injection start timing SOIf (SOIa = SOIf−CAt1).
ステップ７６５：ＣＰＵは、「燃料噴射開始時期ＳＯＩｆに燃料噴射クランク角度ＣＡtaufを加えて得られる値（燃料噴射終了時期ＥＯＩｆ）」に第２所定クランク角度ＣＡt2を加えることによって空気噴射終了時期ＥＯＩａを取得する（ＥＯＩａ＝ＳＯＩｆ＋ＣＡtauf＋ＣＡt2）。 Step 765: The CPU obtains the air injection end timing EOIa by adding the second predetermined crank angle CAt2 to “a value obtained by adding the fuel injection crank angle CAtauf to the fuel injection start timing SOIf (fuel injection end timing EOIf)”. (EOIa = SOIf + CAtauf + CAt2).
ステップ７７０：ＣＰＵは、空気噴射量Ｑａ及び燃料噴射期間ＴＡＵｆをルックアップテーブルMapLa(Qa,TAUf）に適用することにより空気用弁体４５のリフト量Ｌａを決定する。上記テーブルMapLa(Qa,TAUf）によれば、決定されるリフト量Ｌａは、空気噴射量Ｑａが大きいほど大きく、燃料噴射期間ＴＡＵｆが長いほど小さい。
Step 770: The CPU determines the lift amount La of the
ステップ７７５：ＣＰＵは、燃料噴射開始時期ＳＯＩｆ、燃料噴射期間ＴＡＵｆ、空気噴射開始時期ＳＯＩａ、空気噴射終了時期ＥＯＩａ、及び、空気用弁体４５のリフト量Ｌａを、バックアップＲＡＭにセット（格納）する。
Step 775: The CPU sets (stores) the fuel injection start timing SOIf, the fuel injection period TAUf, the air injection start timing SOIa, the air injection end timing EOIa, and the lift amount La of the
これにより、空気噴射開始時期ＳＯＩａになると空気噴射が開始され、燃料噴射開始時期ＳＯＩｆになると燃料噴射が開始される。燃料噴射の開始後、燃料噴射期間ＴＡＵｆが経過した時点で燃料噴射が終了される。一方、空気噴射終了時期ＥＯＩａになると、空気噴射が終了される。以上が本制御装置の具体的な作動である。 Thus, air injection is started when the air injection start timing SOIa is reached, and fuel injection is started when the fuel injection start timing SOIf is reached. After the fuel injection is started, the fuel injection is terminated when the fuel injection period TAUf has elapsed. On the other hand, when the air injection end timing EOIa is reached, the air injection is ended. The above is the specific operation of this control apparatus.
（本実施形態の変形例）
次に、本実施形態の変形例に係る噴射制御装置（以下、「本変形制御装置」と称呼する。）について説明する。本変形制御装置は、図８に示したように、燃料噴射開始時期ＳＯＩｆになると、燃料用弁体４４のリフトを開始させることによって燃料噴射を開始する。更に、本変形制御装置は、燃料噴射開始時期ＳＯＩｆから燃料噴射期間ＴＡＵｆが経過した燃料噴射終了時期ＥＯＩｆにおいて、燃料用弁体４４の閉弁を開始させて燃料噴射を終了する。
(Modification of this embodiment)
Next, an injection control apparatus according to a modification of the present embodiment (hereinafter referred to as “the present modification control apparatus”) will be described. As shown in FIG. 8, the present deformation control device starts fuel injection by starting the lift of the
一方、本変形制御装置は、燃料噴射開始時期ＳＯＩｆよりも第１所定クランク角度ＣＡt1だけ早い空気噴射開始時期ＳＯＩａ（ＳＯＩａ＝ＳＯＩｆ−ＣＡt1）において、空気用弁体４５のリフトを開始させることによって空気噴射を開始する。更に、本変形制御装置は、燃料噴射終了時期ＥＯＩｆと同じ時期（空気噴射終了時期）ＥＯＩａにおいて、空気用弁体４５の閉弁を開始して空気噴射を一旦終了する。
On the other hand, the present deformation control device starts the lift of the
更に、本変形制御装置は、空気噴射の終了時点（空気噴射終了時期）ＥＯＩａの後、追加空気噴射開始時期ＳＯＩａ’になると、空気用弁体４５のリフトを開始させることによって空気噴射を再び開始する。更に、本変形制御装置は、燃料噴射の終了時点（燃料噴射終了時期）ＥＯＩｆから第２所定クランク角度ＣＡt2が経過する時点（追加空気噴射終了時期ＥＯＩａ’）において、空気用弁体４５の閉弁を開始させて空気噴射を終了する。
Further, the present deformation control device starts the air injection again by starting the lift of the
本変形例に係る噴射制御装置も、上記実施形態に係る噴射制御装置と同様に、空気噴射量比ｋを燃料噴射量Ｑｆ及び機関回転速度ＮＥに応じて制御する。 The injection control device according to this modification also controls the air injection amount ratio k according to the fuel injection amount Qf and the engine rotational speed NE, similarly to the injection control device according to the above embodiment.
この変形例に係る噴射制御装置によっても、上記実施形態に関連して説明した理由と同じ理由から、燃料点火時期Ｉｇにおいて燃料の好適な拡散状態を達成し、且つ、冷却損失を小さくすることができる。 Even with the injection control device according to this modification, it is possible to achieve a preferable diffusion state of fuel at the fuel ignition timing Ig and reduce the cooling loss for the same reason as described in connection with the above embodiment. it can.
（噴射弁の変形例）
図２に示した噴射弁４０は、図９に示した噴射弁４０ａであってもよい。噴射弁４０ａは、燃料噴射口４１及び空気噴射口４２ａがシリンダヘッド３０の下壁面であって燃焼室２３の略中央部（シリンダボア２１の中心軸線Ｃ２１が通過する領域近傍位置）において燃焼室２３に露出するように配設されている。
(Modification of injection valve)
The
図９の（Ａ）に示したように、噴射弁４０ａは、ノズル部４３、燃料用弁体４４及び空気用弁体（空気用ニードル弁体）９０を有する。ノズル部４３の先端部には、１つの燃料噴射孔４８及び複数（本例においては、８個）の空気噴射孔４９が形成されている（図９の（Ｂ）も参照。）。
As shown in FIG. 9A, the
噴射弁４０ａの「燃料用弁体４４、燃料通路５１、燃料噴射孔４８及び燃料噴射口４１」は、それぞれ、図２に示した噴射弁４０の「燃料用弁体４４、燃料通路５１、燃料噴射孔４８及び燃料噴射口４１」の構成と同じ構成を有している。更に、噴射弁４０ａの中央ボア４６も、図２に示した噴射弁４０の中央ボア４６の構成と同じ構成を有している。
The “
中央ボア４６には、空気用弁体９０が配設されている。中央ボア４６を画成する内周壁面と空気用弁体９０の外周壁面との間に、空気通路５２が形成されている。空気通路５２は、図２に示した噴射弁４０の空気通路５２の構成と同じ構成を有している。
An
空気通路５２は、各空気噴射孔４９ａに連通している。各空気噴射孔４９ａは、中央ボア４６に開口するように設けられている。更に、各空気噴射孔４９ａは、円筒形状の壁面によって画成されている。従って、各空気噴射孔４９ａは、円筒形状の空間を有する。
The
各空気噴射孔４９ａは、中央ボア４６からノズル部４３の外部に向かって軸線Ｃ４０ａに対して一定の角度をなして径方向外方へ下方へと延び、空気噴射口４２ａにおいてノズル部４３の外部に開口する。更に、これら空気噴射孔４９ａは、軸線Ｃ４０ａに対して垂直な平面上において軸線Ｃ４０ａに対して互いに等角度間隔（本例において、４５°間隔）を開けている。
Each
従って、空気噴射口４２ａを図９の（Ａ）のＢ−Ｂ線から見たとき、即ち、空気噴射口４２ａを前記投影平面に投影したとき、図９の（Ｂ）に示したように、空気噴射口４２ａは、軸線Ｃ４０ａに対して互いに等角度間隔（４５°間隔）を開けている。
Therefore, when the
本例においては、空気噴射口４２ａは、第３環状範囲６３内に設けられている。この第３環状範囲６３は、軸線Ｃ４０ａを中心とする互いに径の異なる２つの円筒境界面によって規定される範囲であって、第１環状範囲６１よりも径方向内側の範囲である。
In this example, the
空気用弁体９０が図９の（Ａ）に示した閉弁位置に位置決めされた状態、即ち、空気用弁体９０が閉弁した状態にあるとき、空気用弁体９０は、空気通路５２と空気噴射孔４９ａとの連通を遮断している。一方、図１０に示したように、空気用弁体９０が上方へと移動（リフト）されると、空気通路５２と空気噴射孔４９ａとが連通する。これにより、空気通路５２内の空気は、空気噴射孔４９ａに流入し、その後、空気噴射口４２ａから噴射される。以上が噴射弁４０ａの構成である。
When the
更に、図２に示した噴射弁４０は、図１１の（Ａ）に示した噴射弁４０ｂであってもよい。噴射弁４０ｂは、略円形の燃料噴射口４１ｂをそれぞれ有する複数（本例において、１２個）の燃料噴射孔４８ｂ、及び、軸線Ｃ４０ｂを中心とした環状の空気噴射口４２ｂを有する空気噴射孔４９を備える。
Further, the
本例において、燃料噴射孔４８ｂは、それぞれ、円筒形状の空間を有している。更に、燃料噴射孔４８ｂは、それぞれ、周囲ボア４７からノズル部４３の外部に向かって軸線Ｃ４０ｂに対して一定の角度をなして径方向外方へ下方へと延び、燃料噴射口４１ｂにおいてノズル部４３の外部に開口する。更に、これら燃料噴射孔４８ｂは、軸線Ｃ４０ｂに対して垂直な平面上において軸線Ｃ４０ｂに対して互いに等角度間隔（本例において、３０°間隔）を開けている。
In this example, each
従って、燃料噴射口４１ｂを前記投影平面に投影したとき、図１１の（Ａ）に示したように、燃料噴射口４１ｂは、軸線Ｃ４０ｂに対して互いに等角度間隔（３０°間隔）を開けている。
Therefore, when the
本例においては、燃料噴射口４１ｂは、第４環状範囲６４内に設けられている。この第４環状範囲６４は、軸線Ｃ４０ｂを中心とする互いに径の異なる２つの円筒境界面によって規定される範囲である。
In this example, the
一方、空気噴射孔４９ｂは、図２に示した噴射弁４０の空気噴射孔４９と相似形の空間を有している。従って、本例の空気噴射孔４９ｂは、中央ボア４６からノズル部４３の外部に向かって軸線Ｃ４０ｂに対して一定の角度をなして径方向外方へ広がりつつ下方へと延び、空気噴射口４２ｂにおいてノズル部４３の外部に開口する。
On the other hand, the air injection hole 49b has a space similar to the
空気噴射口４２ｂを前記投影平面に投影したとき、図１１の（Ａ）に示したように、空気噴射口４２ｂは、軸線Ｃ４０ｂを中心とする環状の形状を有している。
When the
本例においては、空気噴射口４２ｂは、第５環状範囲６５内に設けられている。この第５環状範囲６５は、軸線Ｃ４０ｂを中心とする互いに径の異なる２つの円筒境界面によって規定される範囲であって、前記第４環状範囲６４よりも径方向内側の範囲である。
In this example, the
更に、図９に示した噴射弁４０ａは、図１１の（Ｂ）に示した噴射弁４０ｃであってもよい。噴射弁４０ｃは、軸線Ｃ４０ｃを中心とした環状の燃料噴射口４１ｃを有する燃料噴射孔４８ｃ、及び、軸線Ｃ４０ｃを中心とした円形の空気噴射口４２ｃを有する空気噴射孔４９ｃを備える。
Furthermore, the
燃料噴射孔４８ｃは、図２に示した噴射弁４０の燃料噴射孔４８と相似形の空間を有している。従って、本例の燃料噴射孔４８ｃは、周囲ボア４７からノズル部４３の外部に向かって軸線Ｃ４０ｃに対して一定の角度をなして径方向外方へ広がりつつ下方へと延び、燃料噴射口４１ｃにおいてノズル部４３の外部に開口する。
The
燃料噴射口４１ｃを前記投影平面に投影したとき、図１１の（Ｂ）に示したように、燃料噴射口４１ｃは、軸線Ｃ４０ｃを中心とする環状の形状を有している。
When the
本例においては、燃料噴射口４１ｃは、第６環状範囲６６内に設けられている。この第６環状範囲６６は、軸線Ｃ４０ｃを中心とする互いに径の異なる２つの円筒境界面によって規定される範囲である。
In this example, the
一方、空気噴射孔４９ｃは、円錐台形状の空間を有している。空気噴射孔４９ｃは、中央ボア４６からノズル部４３の外部に向かって軸線Ｃ４０ｃに対して一定の角度をなして径方向外方へ広がりつつ下方へと延び、空気噴射口４２ｃにおいてノズル部４３の外部に開口する。
On the other hand, the
空気噴射口４２ｃを前記投影平面に投影したとき、図１１の（Ｂ）に示したように、空気噴射口４２ｃは、軸線Ｃ４０ｃを中心とする円形の形状を有している。
When the
本例においては、空気噴射口４２ｃは、円形範囲６８内に設けられている。この円形範囲６８は、軸線Ｃ４０ｃを中心とする１つの円筒境界面によって規定される範囲であって、前記第６環状範囲６６よりも径方向内側の範囲である。
In this example, the
更に、図９に示した噴射弁４０ａは、図１１の（Ｃ）に示した噴射弁４０ｄであってもよい。噴射弁４０ｄは、図１１の（Ａ）に示した燃料噴射孔４８ｂの構成と同じ構成を有する燃料噴射孔４８ｄ、及び、図１１の（Ｂ）に示した空気噴射孔４９ｃの構成と同じ構成を有する空気噴射孔４９ｄを備える。
Furthermore, the
更に、図９に示した噴射弁４０ａは、図１１の（Ｄ）に示した噴射弁４０ｅであってもよい。噴射弁４０ｅは、図１１の（Ａ）に示した燃料噴射孔４８ｂの構成と同じ構成を有する燃料噴射孔４８ｅ、及び、略円形の空気噴射口４２ｅをそれぞれ有する複数（本例において、６個）の空気噴射孔４９ｅを備える。
Furthermore, the
本例において、空気噴射孔４９ｅは、それぞれ、円筒形状の空間を有している。更に、空気噴射孔４９ｅは、それぞれ、中央ボア４６からノズル部４３の外部に向かって軸線Ｃ４０ｅに対して一定の角度をなして径方向外方へ下方へと延び、空気噴射口４２ｅにおいてノズル部４３の外部に開口する。更に、これら空気噴射孔４９ｅは、軸線Ｃ４０ｅに対して垂直な平面上において軸線Ｃ４０ｅに対して互いに等角度間隔（本例において、６０°間隔）を開けている。
In this example, the
従って、空気噴射口４２ｅを前記投影平面に投影したとき、図１１の（Ｄ）に示したように、空気噴射口４２ｅは、軸線Ｃ４０ｅに対して互いに等角度間隔（６０°間隔）を開けている。
Therefore, when the
本例においては、空気噴射口４２ｅは、第７環状範囲６７内に設けられている。この第７環状範囲６７は、軸線Ｃ４０ｅを中心とする互いに径の異なる２つの円筒境界面によって規定される範囲であって、前記第４環状範囲６４よりも径方向内側の範囲である。
In this example, the
図１１の（Ａ）乃至（Ｄ）にそれぞれ示した噴射弁４０ｂ乃至噴射弁４０ｅにおいても、上記実施形態に係る噴射制御装置による燃料・空気噴射を行うことにより、燃料噴霧の拡散範囲を好適な範囲に規定することができ、その結果、冷却損失を小さくすることができる。
In the
１０…内燃機関、２３…燃焼室、４０…噴射弁、Ｃ４０…軸線、４１…燃料噴射口、４２…空気噴射口、６１〜６７…環状範囲、６８…円形範囲、８０…ＥＣＵ、Ｑｆ…燃料噴射量（要求燃料噴射量）、Ｑｆth…所定噴射量、ＮＥ…機関回転速度、ＮＥth…所定回転速度、ｋ…空気噴射量比、ＴＡＵｆ…燃料噴射期間、ＥＯＩｆ…燃料噴射終了時期、ＴＡＵａ…空気噴射期間
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記燃料噴射孔の燃料噴射口は、前記噴射弁の軸線周りにおいて燃料が均等に噴射されるように、前記噴射弁の先端部であって前記軸線を中心とする互いに径の異なる２つの円筒境界面によって規定される第１環状範囲内に形成されており、
前記空気噴射孔の空気噴射口は、前記軸線周りにおいて空気が均等に噴射され且つ噴射された空気が前記燃料噴射口から噴射された燃料に衝突するように、前記噴射弁の前記先端部であって前記軸線を中心とする互いに径の異なる２つの円筒境界面によって規定される第２環状範囲又は前記軸線を中心とする１つの円筒境界面によって規定される円形範囲であって前記第１環状範囲よりも径方向内側の第２環状範囲又は円形範囲内に形成されている、
内燃機関に適用され、
前記燃料噴射孔からの燃料噴射及び前記空気噴射孔からの空気噴射を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記燃料噴射の実行期間の全てを少なくとも含む期間に亘り前記空気噴射を実行するとともに、前記燃料噴射の実行期間における前記燃料噴射孔からの燃料噴射量に対する同燃料噴射の実行期間における前記空気噴射孔からの空気噴射量の比である空気噴射量比を制御するように構成された、
内燃機関の噴射制御装置において、
前記制御部は、
前記燃料噴射量が大きいほど前記空気噴射量比が大きくなるように前記空気噴射を制御し、
前記機関の回転速度が大きいほど前記空気噴射量比が大きくなるように前記空気噴射を制御し、
前記燃料噴射の終了時点から所定時間が経過するまでの間にも前記空気噴射を実行するように構成された、
噴射制御装置。 An injection valve having a fuel injection hole for directly injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine and an air injection hole for directly injecting air into the combustion chamber; and an ignition device for igniting the fuel in the combustion chamber;
The fuel injection hole of the fuel injection hole is a cylindrical boundary between two cylinders having different diameters around the axis, which is the tip of the injection valve, so that fuel is uniformly injected around the axis of the injection valve Formed within a first annular range defined by the surface;
The air injection port of the air injection hole is the tip portion of the injection valve so that air is uniformly injected around the axis and the injected air collides with fuel injected from the fuel injection port. A second annular range defined by two cylindrical boundary surfaces having different diameters centered on the axis, or a circular range defined by one cylindrical boundary surface centered on the axis, wherein the first annular range Is formed in the second annular range or the circular range on the radially inner side,
Applied to internal combustion engines,
A control unit for controlling fuel injection from the fuel injection hole and air injection from the air injection hole;
The control unit performs the air injection over a period including at least all of the fuel injection execution period, and performs the fuel injection with respect to the fuel injection amount from the fuel injection hole in the fuel injection execution period. Configured to control an air injection amount ratio that is a ratio of air injection amounts from the air injection holes in
In an injection control device for an internal combustion engine,
The controller is
The air injection is controlled such that the air injection amount ratio increases as the fuel injection amount increases,
The air injection is controlled so that the air injection amount ratio increases as the rotational speed of the engine increases.
The air injection is performed until a predetermined time has elapsed from the end of the fuel injection.
Injection control device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015021930A JP2016145526A (en) | 2015-02-06 | 2015-02-06 | Injection control device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2015021930A JP2016145526A (en) | 2015-02-06 | 2015-02-06 | Injection control device for internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2016145526A true JP2016145526A (en) | 2016-08-12 |
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ID=56686011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2015021930A Pending JP2016145526A (en) | 2015-02-06 | 2015-02-06 | Injection control device for internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2016145526A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020174898A1 (en) * | 2019-02-27 | 2020-09-03 | 株式会社デンソー | Fluid injection apparatus |
-
2015
- 2015-02-06 JP JP2015021930A patent/JP2016145526A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020174898A1 (en) * | 2019-02-27 | 2020-09-03 | 株式会社デンソー | Fluid injection apparatus |
| JP2020139435A (en) * | 2019-02-27 | 2020-09-03 | 株式会社デンソー | Fluid injection device |
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