JP2020139410A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
内燃機関の制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020139410A JP2020139410A JP2019033083A JP2019033083A JP2020139410A JP 2020139410 A JP2020139410 A JP 2020139410A JP 2019033083 A JP2019033083 A JP 2019033083A JP 2019033083 A JP2019033083 A JP 2019033083A JP 2020139410 A JP2020139410 A JP 2020139410A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- cylinder
- internal combustion
- combustion engine
- intake
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
【課題】車両等に搭載される内燃機関のエミッションの一層の良化を図る。【解決手段】同一の気筒に供給するべき燃料を複数のインジェクタ111、112から噴射する内燃機関を制御するものであり、複数のインジェクタ111、112のうちの何れから当該気筒に対して燃料を噴射するかを当該気筒のサイクル毎に切り替え、それら複数のインジェクタ111、112が同時に燃料を噴射しないようにする内燃機関の制御装置を構成した。【選択図】図3
Description
本発明は、車両等に搭載される内燃機関の燃料噴射を制御する制御装置に関する。
周知の通り、ポート噴射式の内燃機関(例えば、下記特許文献1を参照)では、インジェクタから気筒の吸気ポートに向けて燃料を噴射し、燃料を予め吸気通路を流れる吸入空気と予混合して気化させた上で、気筒の燃焼室に吸引させる。
近時では、燃焼効率の一層の向上を目論み、一つの気筒に対して二基のインジェクタから燃料を噴射するデュアルインジェクタエンジンの採用が進んでいる(例えば、下記特許文献2を参照)。
インジェクタから噴出した燃料の一部は、気化せず液状のままで吸気ポートの内壁面や吸気バルブの弁体の傘部、気筒の燃焼室の天井部、シリンダボア等に付着する。そして、そのポートウェットの燃料が、気筒の燃焼室内に流下して侵入することが起こり得る。
燃焼室内で依然として液相を保っている燃料の液滴は、プール燃焼して粒子状物質(Particulate Matter)を生成したり、局所的に空燃比をリッチ化させたりして、エミッションを悪化させる要因となる。
本発明は、車両等に搭載される内燃機関のエミッションの一層の良化を図ることを所期の目的としている。
上述した課題を解決するべく、本発明では、同一気筒に供給するべき燃料を複数のインジェクタから噴射する内燃機関を制御するものであり、複数のインジェクタのうちの何れから当該気筒に対して燃料を噴射するかを当該気筒のサイクル毎に切り替え、それら複数のインジェクタが同時に燃料を噴射しないようにする内燃機関の制御装置を構成した。
あるインジェクタから噴出した液状燃料が付着する箇所と、他のインジェクタから噴出した液状燃料が付着する箇所とは相異なる。各インジェクタは毎サイクル燃料を噴射しないことから、同一箇所に毎サイクル反復して液状燃料が重ね塗りさせるようなことは回避され、大きな液滴に成長しない。しかも、一基のインジェクタから燃料を噴射するインターバルとして一サイクル分以上確保されるので、付着した液状燃料が蒸発し気化する時間的余裕が与えられ、比較的少量の小さな液滴であれば気化して支障なく燃焼させることができる。ひいては、気筒の燃焼室内に液相燃料の大きな液滴を発生させずに済む。
本発明によれば、車両等に搭載される内燃機関のエミッションを一層良化させることができる。
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関は、火花点火式の4ストロークガソリンエンジンであり、複数の気筒1(例えば、三気筒。図1には、そのうち一つを図示している)を具備している。4ストロークエンジンでは、気筒1の吸気行程−圧縮行程−膨脹行程−排気行程の一連を一サイクルとする。
各気筒1の吸気バルブ13よりも上流、各気筒1に連なる吸気ポートの近傍には、吸気ポートに向けて燃料を噴射するインジェクタ111、112を設ける。本実施形態では、一つの気筒1に対して二基のインジェクタ111、112から燃料を噴射するデュアルインジェクタ型の内燃機関を想定している。図2に示すように、各気筒1にはそれぞれ二つの吸気ポートを形成し、各吸気ポートにこれを開閉する吸気バルブ13を配し、かつ各吸気ポートのそれぞれに臨むインジェクタ111、112を設置している。
また、各気筒1の燃焼室の天井部に、点火プラグ12を取り付けてある。点火プラグ12は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を起こすものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。
吸気を気筒1に供給するための吸気通路3は、外部から空気を取り入れて各気筒1の吸気ポートへと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、電子スロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホルド34を、上流からこの順序に配置している。
排気を気筒1から排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させたことで生じる排気を各気筒1の排気ポートから外部へと導く。この排気通路4上には、排気マニホルド42及び排気浄化用の三元触媒41を配置している。
排気ガス再循環(Exhaust Gas Recirculation)装置2は、いわゆる高圧ループEGRを実現するものであり、排気通路4における触媒41の上流側と吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流側とを連通する外部EGR通路21と、EGR通路21上に設けたEGRクーラ22と、EGR通路21を開閉し当該EGR通路21を流れるEGRガスの流量を制御するEGRバルブ23とを要素とする。EGR通路21の入口は、排気通路4における排気マニホルド42またはその下流の所定箇所に接続している。EGR通路21の出口は、吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流の所定箇所、特にサージタンク33に接続している。
内燃機関には、各気筒1の吸気バルブ13の開閉タイミングを変化させることのできる可変バルブタイミング(Variable Valve Timing)機構5が付随することがある。VVT機構5は、例えば、各気筒1の吸気バルブ13を駆動するカムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を作動液圧(潤滑油圧)や電動機によって変化させ、以て吸気バルブ13の開閉タイミングを進角/遅角するものである。カムシャフトは、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトからエンジントルクの供給を受け、クランクシャフトに従動して回転する。クランクシャフトとカムシャフトとの間には、トルクを伝達するための巻掛伝動装置(図示せず)が介在している。巻掛伝動装置は、クランクシャフト側に設けたクランクスプロケット(または、プーリ)と、カムシャフト側に設けたカムスプロケット(または、プーリ)と、これらスプロケット(または、プーリ)に巻き掛けるタイミングチェーン(または、タイミングベルト)とを要素とする。VVT機構5は、カムシャフトをカムスプロケットに対し相対的に回動させることを通じて、カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を変化させ、以て吸気バルブ13の開閉タイミングを変更する。
尤も、VVT機構5の具体的態様は任意であり、一意に限定されない。カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を進角/遅角させるもの以外にも、吸気バルブ13を開弁駆動するカムを複数用意しておきそれらカムを適宜使い分けるもの、ロッカーアームのレバー比を電動機を介して変化させるもの、吸気バルブ13を電磁ソレノイドバルブとしたもの等が知られており、それら種々の機構の中から選択して採用することが許される。
本実施形態の内燃機関の制御装置たるECU(Electronic Control Unit)0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。ECU0は、複数基のECUまたはコントローラが、CAN(Controller Area Network)等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものであることがある。
ECU0の入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号b、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ32の開度をアクセル開度(いわば、要求されるエンジン負荷率)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号d、吸気通路3(特に、サージタンク33)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号e、ブレーキペダルが踏まれていることまたはブレーキペダルの踏込量を検出するセンサ(ブレーキスイッチやマスタシリンダ圧センサ等)から出力されるブレーキ信号f、吸気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号g、大気圧を検出する大気圧センサから出力される大気圧信号h等が入力される。
ECU0の出力インタフェースからは、火花点火装置のイグナイタに対して点火信号i、インジェクタ111に対して燃料噴射(開弁)信号j1、インジェクタ112に対して燃料噴射(開弁)信号j2、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k、EGRバルブ23に対して開度操作信号l、VVT機構5に対して吸気バルブタイミングの制御信号m等を出力する。
ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ECU0は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、hを入力インタフェースを介して取得し、現在の内燃機関の運転領域[エンジン回転数,アクセル開度(または、サージタンク33内吸気圧、気筒1に吸入される空気(新気)量)]を知得する。そして、吸入空気量に見合った要求燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミング、要求EGR率(または、EGRガス量)、吸気バルブ13の目標開閉タイミング等といった各種運転パラメータを決定する。ECU0は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j1、j2、k、l、mを出力インタフェースを介して印加する。
また、ECU0は、停止した内燃機関を始動(冷間始動であることもあれば、アイドルストップからの再始動であることもある)するにあたり、電動機(スタータモータまたはISG(Integrated Starter Generator))を稼働させるための制御信号oを電動機に入力し、当該電動機によりクランクシャフトを回転駆動するクランキングを行う。内燃機関の始動のためのクランキングは、内燃機関が初爆から連爆へと至り、加速するエンジン回転数が完爆判定値を超えたときに、完爆したものと見なして終了する。クランキングの終了条件となる完爆判定値は、内燃機関の冷却水温が低いほど高く設定する。
図4に示すように、従来のデュアルインジェクタ型の内燃機関の制御では、同一気筒1に対し、二基のインジェクタ111、112から、毎サイクル(即ち、当該気筒1が吸気行程を迎え都度)同時に開弁して燃料を噴射する。各インジェクタ111、112が噴射する燃料の量はそれぞれ、運転者の操作するアクセル開度により示される要求エンジントルクを達成するために必要な要求燃料噴射量の約半分であり、両インジェクタ111、112の噴射燃料を合算したものが当該気筒1に供給される。
一方のインジェクタ111が噴射する燃料の一部は、液状のポートウェットとして吸気ポートの内壁面や吸気バルブ13の弁体の傘部等に付着する。インジェクタ111が毎サイクル燃料を噴射することから、ポートウェットの付着箇所には毎サイクル新たな液状燃料が塗り重ねられることとなる。その帰結として、液相燃料の大きな液滴が発生し、これが気筒1の燃焼室内に流下して侵入することが起こり得る。
同様に、他方のインジェクタ112が噴射する燃料の一部もまた、液状のポートウェットとして吸気ポートの内壁面や吸気バルブ13の弁体の傘部等に付着する。他方のインジェクタ112から噴出する液状燃料が付着する箇所は、一方のインジェクタ111から噴出する液状燃料が付着する箇所からはずれている。だが、インジェクタ112が毎サイクル燃料を噴射することで、やはりそのポートウェットの付着箇所に毎サイクル新たな液状燃料が塗り重ねられることとなる。その帰結として、液相燃料の大きな液滴が発生し、これが気筒1の燃焼室内に流下して侵入することが起こり得る。
気筒1の燃焼室内で気化せず液相を保っている液滴燃料はプール燃焼を生じさせ、または蒸し焼きのような様相を呈して、PMを生成する原因となる。また、燃焼室内で局所的に空燃比をリッチ化させ、HC、CO等の有害物質の排出量を増大させることにも繋がる。この問題は、特に、冷間始動直後の時期のような、内燃機関の温度が比較的低い状況下にて顕在化する。当然ながら、内燃機関が低温であるほど、付着した液状燃料が気化しにくい。既に暖機が完了しており内燃機関が十分に高温であるならば、液状燃料が一旦付着したとしてもそれは容易に気化する。
そこで、図3に示すように、本実施形態のECU0は、同一気筒1に対して燃料を供給する複数のインジェクタ111、112のうちの何れから燃料を噴射するかを当該気筒1のサイクル毎に切り替え、それら複数のインジェクタ111、112が同時に燃料を噴射しないように制御を行う。
具体的には、対象の気筒1の今回のサイクルでは一方のインジェクタ111のみから燃料を噴射して他方のインジェクタ112からは燃料を噴射せず、同気筒1の次回のサイクルでは他方のインジェクタ112のみから燃料を噴射して一方のインジェクタ111からは燃料を噴射せず、同気筒1の次々回のサイクルでは再び一方のインジェクタ111のみから燃料を噴射して他方のインジェクタ112からは燃料を噴射せず、……、というように、一方のインジェクタ111による燃料噴射と他方のインジェクタ112による燃料噴射とを交互に繰り返すようにする。各インジェクタ111、112が噴射する燃料の量はそれぞれ、要求エンジントルクを達成するために必要な要求燃料噴射量に相当する。
さすれば、短時間の間で特定の箇所に液状燃料が繰り返し付着し堆積して大きな液滴に成長することが回避される。一方のインジェクタ111は一サイクルおきに燃料を噴射するので、同インジェクタ111から噴出し吸気ポートの内壁面等に付着した液状燃料には、一サイクル分以上の間、蒸発し気化するための時間的猶予が与えられる。他方のインジェクタ112もまた一サイクルおきに燃料を噴射するので、同インジェクタ112から噴出し吸気ポートの内壁面等に付着した液状燃料には、一サイクル分以上の間、蒸発し気化するための時間的猶予が与えられる。少量の燃料からなる粒の小さな液滴であれば、蒸発して気化しやすく、PMの生成その他エミッションへの悪影響を招かずに済む。
本実施形態では、同一気筒1に供給するべき燃料を複数のインジェクタ111、112から噴射する内燃機関を制御するものであり、複数のインジェクタ111、112のうちの何れから当該気筒1に対して燃料を噴射するかを当該気筒1のサイクル毎に切り替え、それら複数のインジェクタ111、112から同時に燃料を噴射させない内燃機関の制御装置0を構成した。各インジェクタ111、112は、吸気ポートの内壁面等に薄く液状燃料を付着させるような態様で燃料噴射を遂行する。
本実施形態によれば、大きな液相燃料の液滴が気筒1の燃焼室内に侵入することを抑止することができる。従って、気化せず液相のまま溜まった燃料が燃焼室内でプール燃焼することが防止され、PMの生成量を削減できる。加えて、燃焼室内で局所的に空燃比がリッチ化することも避けられる。その帰結として、PMやHC等の有害物質の排出量を低減でき、エミッションの良化が達成される。
本実施形態の制御装置0による燃料噴射制御は、新たなハードウェアの追加や改変等を伴わずに実施できる。また、PMの生成を効果的に抑制できることから、内燃機関の排気通路4にPM捕集用のフィルタ等を装着する必要がなく、ハードウェアの肥大化やコストの高騰を招来しない。フィルタを装着することに伴う背圧の増大、及びこれに起因する内燃機関の性能の低下も避けられる。
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、燃料噴射のタイミング即ちインジェクタ111、112の開弁タイミングは、通常、気筒1の吸気バルブ13が開弁する直前、開弁と同時または開弁の直後であるが、吸気バルブ13が未だ閉弁している段階でインジェクタ111、112を開弁し燃料を噴射してもよい。
その他、各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に利用することができる。
0…制御装置(ECU)
1…気筒
111、112…インジェクタ
13…吸気バルブ
3…吸気通路
j1、j2…燃料噴射信号
1…気筒
111、112…インジェクタ
13…吸気バルブ
3…吸気通路
j1、j2…燃料噴射信号
Claims (1)
- 同一気筒に供給するべき燃料を複数のインジェクタから噴射する内燃機関を制御するものであり、
複数のインジェクタのうちの何れから当該気筒に対して燃料を噴射するかを当該気筒のサイクル毎に切り替え、それら複数のインジェクタが同時に燃料を噴射しないようにする内燃機関の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019033083A JP2020139410A (ja) | 2019-02-26 | 2019-02-26 | 内燃機関の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019033083A JP2020139410A (ja) | 2019-02-26 | 2019-02-26 | 内燃機関の制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020139410A true JP2020139410A (ja) | 2020-09-03 |
Family
ID=72264594
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019033083A Pending JP2020139410A (ja) | 2019-02-26 | 2019-02-26 | 内燃機関の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020139410A (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH041652U (ja) * | 1990-04-16 | 1992-01-08 | ||
JPH06173821A (ja) * | 1992-12-09 | 1994-06-21 | Mazda Motor Corp | エンジンの燃料噴射装置 |
JP2012067638A (ja) * | 2010-09-22 | 2012-04-05 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
JP2016183583A (ja) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | ダイハツ工業株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
JP2018135831A (ja) * | 2017-02-23 | 2018-08-30 | ダイハツ工業株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
-
2019
- 2019-02-26 JP JP2019033083A patent/JP2020139410A/ja active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH041652U (ja) * | 1990-04-16 | 1992-01-08 | ||
JPH06173821A (ja) * | 1992-12-09 | 1994-06-21 | Mazda Motor Corp | エンジンの燃料噴射装置 |
JP2012067638A (ja) * | 2010-09-22 | 2012-04-05 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
JP2016183583A (ja) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | ダイハツ工業株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
JP2018135831A (ja) * | 2017-02-23 | 2018-08-30 | ダイハツ工業株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6761147B2 (en) | Control apparatus and method for internal combustion engine | |
EP1891314B1 (en) | Starting system and method of internal combustion engine | |
RU2609024C2 (ru) | Способ работы двигателя (варианты) и система управления двигателем | |
JP2008138674A (ja) | エンジンの制御方法及び制御システム | |
JP2012255366A (ja) | 内燃機関の制御装置及び制御方法 | |
JPH11280522A (ja) | 筒内噴射式エンジンの始動制御装置 | |
KR100291977B1 (ko) | 내연기관의통내분사식연료제어장치및방법 | |
JP2020133593A (ja) | 内燃機関 | |
JP2019132196A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP2020139410A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
WO2020260518A2 (en) | A controller and a method for controlling an internal combustion engine | |
JP2017115579A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP2020139468A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JPH10141115A (ja) | 筒内噴射内燃機関の制御装置 | |
JP2002129992A (ja) | 内燃機関用制御装置及び制御方法 | |
JP2020133591A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP3575370B2 (ja) | 内燃機関の燃料噴射装置 | |
JP7337585B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP3269350B2 (ja) | 筒内噴射型火花点火式内燃機関 | |
JP7218051B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP4978322B2 (ja) | 燃料供給装置 | |
WO2016104733A1 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP2020139409A (ja) | 内燃機関 | |
JP2020084838A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP2018135831A (ja) | 内燃機関の制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211115 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220913 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220915 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20230307 |