JP2023127848A - 内燃機関システム - Google Patents
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Abstract
【課題】燃焼が安定した内燃機関システムを提供することを課題とする。【解決手段】気筒、前記気筒を開閉する吸気弁及び排気弁、アルコールを含有した燃料を前記気筒内に直接噴射する筒内噴射弁、及び前記排気弁が閉弁してから前記吸気弁が開弁するまでの閉弁期間を形成する可変動弁機構、を有した内燃機関と、前記筒内噴射弁及び可変動弁機構を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記内燃機関の暖機完了前に、圧縮行程で前記気筒内の温度が前記燃料の沸点以上となる第1クランク角区間と、前記閉弁期間で前記気筒内の温度が前記燃料の沸点以上となる第2クランク角区間とを算出する算出部と、前記第1及び第2クランク角区間で前記筒内噴射弁により燃料噴射を実行する噴射制御部と、を含む、内燃機関システム。【選択図】図3
Description
本発明は、内燃機関システムに関する。
アルコールを含有した燃料を使用可能な内燃機関が知られている。このような内燃機関の暖機完了前では気筒内の温度が低く、筒内噴射された燃料の気化性が低下して燃焼が不安定となるおそれがある。従って筒内噴射された燃料の気化を促進するために、気筒内でガスが断熱圧縮されて筒内温度が上昇する圧縮行程後半で筒内噴射が実行される(例えば特許文献1参照)。
要求筒内噴射量によっては、上述した圧縮行程後半に加えて他の行程でも筒内噴射を実行する必要がある。この場合には、他の行程で筒内噴射した燃料の気化を十分に促進することができずに、燃焼が不安定となるおそれがある。
そこで本発明は、燃焼が安定した内燃機関システムを提供することを目的とする。
上記目的は、気筒、前記気筒を開閉する吸気弁及び排気弁、アルコールを含有した燃料を前記気筒内に直接噴射する筒内噴射弁、及び前記排気弁が閉弁してから前記吸気弁が開弁するまでの閉弁期間を形成する可変動弁機構、を有した内燃機関と、前記筒内噴射弁及び可変動弁機構を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記内燃機関の暖機完了前に、圧縮行程で前記気筒内の温度が前記燃料の沸点以上となる第1クランク角区間と、前記閉弁期間で前記気筒内の温度が前記燃料の沸点以上となる第2クランク角区間とを算出する算出部と、前記第1及び第2クランク角区間で前記筒内噴射弁により燃料噴射を実行する噴射制御部と、を含む、内燃機関システムによって達成できる。
前記制御装置は、前記筒内噴射弁が要求筒内噴射量を前記第1クランク角区間内で噴射可能か否かを判定する第1判定部を含み、前記噴射制御部は、前記第1判定部で肯定判定の場合に前記第1クランク角区間内で前記筒内噴射弁により燃料噴射を実行し、前記第1判定部で否定判定の場合に前記第1及び第2クランク角区間で前記筒内噴射弁により燃料噴射を実行してもよい。
前記制御装置は、前記筒内噴射弁が前記要求筒内噴射量を前記第1及び第2クランク角区間で噴射可能か否かを判定する第2判定部を含み、前記噴射制御部は、前記第1判定部で否定判定であり前記第2判定部で肯定判定の場合に、前記第1及び第2クランク角区間で前記筒内噴射弁により燃料噴射を実行し、前記第1及び第2判定部で否定判定の場合に、前記第1及び第2クランク角区間と吸気行程とで前記筒内噴射弁により燃料噴射を実行してもよい。
前記燃料中のアルコール濃度を取得するアルコール濃度取得部を含み、前記算出部は、前記アルコール濃度が高いほど、前記第1クランク角区間の開始クランク角を遅角側に算出してもよい。
前記算出部は、前記アルコール濃度が高いほど、前記第2クランク角区間の開始クランク角を遅角側に算出してもよい。
前記制御装置は、前記内燃機関の温度を取得する温度取得部を含み、前記算出部は、前記温度が低いほど前記第1クランク角区間を短く算出してもよい。
前記算出部は、前記温度が低いほど前記第2クランク角区間を短く算出してもよい。
前記制御装置は、前記内燃機関の回転数を取得する回転数取得部を含み、前記算出部は、前記回転数が低いほど前記第1クランク角区間を短く算出してもよい。
前記算出部は、前記回転数が低いほど前記第2クランク角区間を短く算出してもよい。
前記閉弁期間は、吸気上死点を含んでもよい。
前記算出部は、前記第1クランク角区間の終了時期を圧縮上死点よりも進角側に設定してもよい。
前記算出部は、前記第2クランク角区間の終了時期を吸気上死点よりも進角側に設定してもよい。
本発明によれば、燃焼が安定した内燃機関システムを提供できる。
[内燃機関システムの概略構成]
図1は、内燃機関システム1の概略構成図である。内燃機関システム1は、エンジン10とECU(Electronic Control Unit)30とを備えている。エンジン10は、アルコール燃料とガソリン燃料とが混合した燃料を使用可能な内燃機関である。エンジン10は、例えばエンジン車両に搭載されるが、これに限定されず、ハイブリッド車両に搭載されていてもよい。エンジン10の各気筒12内にはピストン13が備えられている。ピストン13は、エンジン10の出力軸であるクランク軸15にコネクティングロッド14を介して連結されている。ピストン13の往復運動は、コネクティングロッド14によりクランク軸15の回転運動に変換される。
図1は、内燃機関システム1の概略構成図である。内燃機関システム1は、エンジン10とECU(Electronic Control Unit)30とを備えている。エンジン10は、アルコール燃料とガソリン燃料とが混合した燃料を使用可能な内燃機関である。エンジン10は、例えばエンジン車両に搭載されるが、これに限定されず、ハイブリッド車両に搭載されていてもよい。エンジン10の各気筒12内にはピストン13が備えられている。ピストン13は、エンジン10の出力軸であるクランク軸15にコネクティングロッド14を介して連結されている。ピストン13の往復運動は、コネクティングロッド14によりクランク軸15の回転運動に変換される。
各気筒12内にあってピストン13の上方には燃焼室16が形成されており、この燃焼室16には、燃料及び空気の混合気に対して点火を行う点火プラグ18が取り付けられている。この点火プラグ18による混合気への点火タイミングは、点火プラグ18の上方に設けられたイグナイタ19によって調整される。
気筒12には、この気筒12を開閉する吸気弁24及び排気弁25が設けられている。吸気弁24が開弁することにより燃焼室16と吸気通路20とが連通し、吸気弁24が閉弁することにより燃焼室16と吸気通路20との連通が遮断される。排気弁25が開弁することにより燃焼室16と排気通路21とが連通し、排気弁25が閉弁することにより燃焼室16と排気通路21との連通が遮断される。
吸気弁24には、吸気弁24の開閉時期を変更する吸気側可変動弁機構(以下、吸気VVTと称する)26が設けられている。同様に排気弁25には、排気弁25の開閉時期を変更する排気側可変動弁機構(以下、排気VVTと称する)27が設けられている。吸気VVT26は、吸気側カムシャフトに設けられた吸気弁24を開閉する吸気側駆動カムの位相を、吸気側カムシャフトに対して変更することにより、吸気弁24の開閉時期を進角側又は遅角側に変更する。同様に、排気VVT27は、排気側カムシャフトに設けられた排気弁25を開閉する排気側駆動カムの位相を、排気側カムシャフトに対して変更することにより、排気弁25の開閉時期を進角側又は遅角側に変更する。カムシャフトに対する駆動カムの位相は、オイルコントロールバルブにより調整される油圧に応じて切り替えられる。また、油圧式の吸気VVT26や排気VVT27の代わりに、電動式の可変動弁機構を採用してもよい。
吸気通路20には、燃焼室16に導入される空気量を調量するスロットルバルブ23が設けられている。排気通路21には、混合気の空燃比が理論空燃比となっているときに最大の浄化能力を発揮する触媒50が設けられている。触媒50は、理論空燃比よりもリーンな排気中の酸素を吸蔵し、理論空燃比よりもリッチな排気に吸蔵した酸素を放出する酸素吸蔵能力を有した三元触媒である。
吸気通路20の一部を構成する各吸気ポート20aには、吸気ポート20a内に燃料を噴射するポート噴射弁22が気筒12毎に設けられている。エンジン10には、各燃焼室16内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁17が設けられている。
ECU30は、エンジン10に関する制御処理を行う電子制御ユニットである。ECU30は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)等の揮発性や不揮発性のメモリを含むコンピュータを中心に構成される。ECU30は、メモリにインストールされるプログラムをCPU上で実行することによりエンジン10に関する各種の制御処理を実現する。ECU30には詳しくは後述するが、各種センサが接続されている。ECU30は、制御装置の一例であり、詳しくは後述する算出部、第1判定部、第2判定部、動弁制御部、噴射制御部、アルコール濃度取得部、温度取得部、回転数取得部を機能的に実現する。
ECU30には、イグニッションスイッチ31、アクセル開度センサ32、エアフロメータ33、クランク角センサ34、燃圧センサ35、水温センサ36、及びアルコール濃度センサ37が接続されており、それら各種センサからの出力信号が入力される。イグニッションスイッチ31は、イグニッションのオンオフ状態を検出する。アクセル開度センサ32は、アクセル開度を検出する。エアフロメータ33は、吸入空気量を検出する。クランク角センサ34は、クランク軸15の回転角を検出する。燃圧センサ35は、筒内噴射弁17に供給する燃料を蓄圧する高圧デリバリパイプ内の燃料の圧力を検出する。水温センサ36は、エンジン10を冷却する冷却水の温度を検出する。アルコール濃度センサ37は、例えば燃料タンクや燃料の搬送経路上に設けられ、燃料中のアルコール濃度を検出する。
ECU30は、クランク角センサ34の検出値に基づいてエンジン回転数を算出し、エンジン回転数と吸入空気量とに基づいてエンジン負荷を算出する。ECU30は、アクセル開度に基づいて、目標回転数及び目標負荷を算出し、エンジン回転数及び負荷がそれぞれ目標回転数及び目標負荷になるように、燃料噴射量や吸入空気量、点火時期を制御する。また、ECU30は、エンジン10の運転状態に応じて、総燃料噴射量に対する筒内噴射弁17からの噴射量の比率である筒内噴射率、及び総燃料噴射量に対するポート噴射弁22からの噴射量の比率であるポート噴射率を制御する。また、ECU30は、エンジン10の運転状態に応じて吸気VVT26及び排気VVT27を制御することにより、吸気弁24及び排気弁25の開閉時期を制御する。
上述したようにエンジン10はアルコールを含有した燃料を使用する。このような燃料は、アルコール濃度が高いほどその沸点も高くなり、気化しにくい。特にエンジン10の暖機完了前では、気筒12内の温度(以下、筒内温度と称する)も低いため、筒内噴射弁17から噴射した燃料の気化が損なわれ、燃焼が不安定となるおそれがある。このため、本実施例のECU30では、エンジン10の暖機完了前に所定の条件が成立した場合に、以下のような燃料噴射制御を実行する。
[燃料噴射制御]
図2~図4は、燃料噴射制御のタイミングチャートの一例である。図2~図4には、筒内噴射の状態、燃料沸点[℃]、筒内温度[℃]、吸気弁24及び排気弁25の各リフト量[mm]を示している。図2~図4の横軸はクランク角[°CA]を示す。図2~図4では、吸気上死点から圧縮下死点までが吸気行程に相当し、圧縮下死点から圧縮上死点までが圧縮行程に相当する。
図2~図4は、燃料噴射制御のタイミングチャートの一例である。図2~図4には、筒内噴射の状態、燃料沸点[℃]、筒内温度[℃]、吸気弁24及び排気弁25の各リフト量[mm]を示している。図2~図4の横軸はクランク角[°CA]を示す。図2~図4では、吸気上死点から圧縮下死点までが吸気行程に相当し、圧縮下死点から圧縮上死点までが圧縮行程に相当する。
最初に図2について説明する。図2では、吸気弁24の開弁時期が吸気上死点よりも進角側に設定されており、排気弁25の閉弁時期が吸気上死点よりも遅角側に設定されている。即ち、吸気弁24及び排気弁25の双方が開弁状態となったオーバーラップ期間が確保されている。
図2に示すように、筒内温度は吸気行程や圧縮行程前半で燃料沸点よりも下回り、圧縮行程後半で燃料沸点を超えて上昇する。吸気行程では、吸気弁24が開弁状態でピストン13が下降するため、気筒12内に新気が導入されつつ燃焼室16の容積が増大するからである。また、圧縮行程前半では燃焼室16の容積は比較的大きく、圧縮行程後半では燃焼室16の容積が減少して、気筒12内のガスがピストン13の上昇により断熱圧縮されるからである。図2の例では圧縮行程後半での筒内温度が燃料沸点以上となってから圧縮上死点までの間の第1クランク角区間C1で、筒内噴射が実行される。これにより第1クランク角区間C1で燃料の気化が促進される。尚、図2~図4には、圧縮行程後半での筒内噴射の開始クランク角S1と終了クランク角E1とを示している。
図3では、吸気弁24の開弁時期が吸気上死点よりも遅角側に設定されており、排気弁25の閉弁時期が吸気上死点よりも進角側に設定されている。即ち、吸気弁24及び排気弁25の双方が閉弁状態となった閉弁期間が確保されている。閉弁期間では、筒内温度は燃料沸点を超えて上昇する。密閉された気筒12内のガスがピストン13の上昇により断熱圧縮されるからである。図3の例では、図2の例と同様に第1クランク角区間C1で筒内噴射が実行されると共に、閉弁期間で筒内温度が燃料沸点以上となる第2クランク角区間C2においても筒内噴射が実行される。これにより第2クランク角区間C2で燃料の気化が促進される。尚、図3には、閉弁期間での筒内噴射の開始クランク角S2と終了クランク角E2とを示している。図3は、詳しくは後述するが要求筒内噴射量が図2の例よりも多い場合での筒内噴射の時期を示している。
図4では、図3と同様に閉弁期間が確保されている。図4では、図3の例と同様に第1クランク角区間C1及び第2クランク角区間C2で筒内噴射が実行されると共に、吸気行程での第3クランク角区間C3で筒内噴射が実行される。吸気弁24が開弁した吸気行程では気筒12内に新気が導入されている最中であるため、気筒12内に導入された新気により燃料が撹拌され、燃焼室16内の壁面に燃料が付着することを抑制し、燃料の気化を促進することができる。尚、図4には、吸気行程での筒内噴射の開始時期S3と終了クランク角E3とを示している。図4は、詳しくは後述するが要求筒内噴射量が図3の例よりも多い場合での筒内噴射の時期を示している。
図5は、ECU30が実行する燃料噴射制御を示したフローチャートの一例である。本制御はイグニッションオンの状態で繰り返し実行される。最初にECU30は、要求筒内噴射量、燃料中のアルコール濃度、冷却水の温度、及びエンジン回転数を取得する(ステップS1)。要求筒内噴射量は、要求総燃料噴射量に筒内噴射率を乗算することにより算出される。燃料中のアルコール濃度は、アルコール濃度センサ37により検出される。冷却水の温度は、水温センサ36により検出される。エンジン回転数は、クランク角センサ34により検出される。ステップS1は、アルコール濃度取得部、温度取得部、及び回転数取得部が実行する処理の一例である。
次にECU30は、例えば冷却水の温度に基づいて、エンジン10の暖機が完了前か否かを判定する(ステップS2)。ステップS2でNoの場合には、ECU30は暖機完了後の予め定められたタイミングで燃料噴射を実行する(ステップS3)。
ステップS2でYesの場合には、ECU30は筒内噴射要求があるか否かを判定する(ステップS4)。詳細には、ECU30は、筒内噴射率が0%以外の場合には筒内噴射要求があると判定する。ステップS4でNoの場合には、ECU30は暖機完了前の予め定められたタイミングでポート噴射弁22により燃料噴射を実行する(ステップS3)。
ステップS4でYesの場合には、ECU30は圧縮行程噴射要求があるか否かを判定する(ステップS5)。具体的には、ECU30は図6のマップを参照して圧縮行程噴射要求があるか否かを判定する。図6は、アルコール濃度及び冷却水温度に基づいて圧縮行程噴射要求の有無を規定したマップの一例である。縦軸はアルコール濃度[%]を示し、横軸は冷却水温度[℃]を示している。冷却水の温度が低くアルコール濃度が高い場合には、燃料が気化しにくいため、圧縮行程噴射が要求される。冷却水の温度が高くアルコール濃度が低い場合には、燃料は気化しやすいため、圧縮行程噴射は要求されない。また、アルコール濃度が一定の場合において、冷却水の温度が低い場合には圧縮行程噴射が要求され、冷却水の温度が高い場合には圧縮行程噴射は要求されない。アルコール濃度が一定でも冷却水の温度が低いと、燃料は気化しにくいからである。また、冷却水の温度が一定の場合において、アルコール濃度が高い場合には圧縮行程噴射が要求され、アルコール濃度が低い場合には圧縮行程噴射が要求されない。冷却水の温度が一定でもアルコール濃度が高いと、燃料は気化しにくいからである。ステップS5でNoの場合には、ステップS3が実行される。
ステップS5でYesの場合、ECU30は第1クランク角区間C1を算出する(ステップS6)。第1クランク角区間C1は、終了クランク角E1と開始クランク角S1との差分である。ここで終了クランク角E1は、圧縮上死点よりも進角側に設定された固定値である。これによりピストン13の頂面への燃料の付着量を抑制して、燃焼に寄与する燃料量を確保して燃焼を安定化させることができる。開始クランク角S1は、アルコール濃度、冷却水温度、及びエンジン回転数に基づいて設定される変動値である。ステップS6は、算出部が実行する処理の一例である。具体的にはECU30は、図7A及び図7Bのマップを参照して開始クランク角S1を設定する。
図7A及び図7Bは、アルコール濃度、冷却水温度、及びエンジン回転数に応じて設定される開始クランク角S1を規定したマップの一例である。縦軸はアルコール濃度[%]を示し、横軸は開始クランク角S1[°CA]を示している。図7Aには冷却水の温度が高い場合と低い場合とを示しており、図7Bにはエンジン回転数が高い場合と低い場合とを示している。図7A及び図7Bに示すように、アルコール濃度が高いほど、冷却水の温度が低いほど、及びエンジン回転数が低いほど開始クランク角S1は遅角側に設定される。
図8Aは、アルコール濃度が高い場合の開始クランク角S1の変更の説明図である。燃料中のアルコール濃度が高いほど、燃料沸点が高くなる。このため、図8Aに示すように筒内温度が燃料沸点を超えるタイミングが遅角側にずれる。また、図8Bは、冷却水の温度が低い場合の開始クランク角S1の変更の説明図である。冷却水の温度が低いほど筒内温度は低下する。このため、図8Bに示すように筒内温度が燃料沸点を超えるタイミングが遅角側にずれる。尚、エンジン回転数が低い場合には、気筒12内に導入される吸気量も低下するため、エンジン回転数が低いほど筒内温度も低下する。この場合も、図8Bに示すように筒内温度が燃料沸点を超えるタイミングが遅角側にずれるからである。以上により、アルコール濃度が高いほど、冷却水温度が低いほど、及びエンジン回転数が低いほど、開始クランク角S1は遅角側に算出される。尚、第1クランク角区間C1のみで筒内噴射が実行される場合については、アルコール濃度が低いほど要求筒内噴射量が少なくなる。このため、アルコール濃度が高いほど必ずしも第1クランク角区間C1が短く算出されるわけではないが、冷却水温度が低いほど及びエンジン回転数が低いほど、第1クランク角区間C1が短く算出される。
図7A及び図7Bのマップでは、アルコール濃度に対して開始クランク角S1は曲線状に変化するが、これに限定されず直線状又は階段状に変化してもよい。また上記の開始クランク角S1の設定方法では、上記のようなマップに限定されず、アルコール濃度、冷却水温度、及びエンジン回転数を引数とした演算式に基づいて開始クランク角S1を設定してもよい。
次にECU30は要求筒内噴射区間が第1クランク角区間C1未満であるか否かを判定する(ステップS7)。要求筒内噴射区間は、要求筒内噴射量と燃圧センサ35により検出された燃圧に基づいて算出される。要求筒内噴射区間は、要求筒内噴射量が多いほど、及び燃圧が低いほど、長期化する。ステップS7は、第1判定部が実行する処理の一例である。ステップS7でYesの場合には、ECU30は第1クランク角区間C1内に筒内噴射を実行する(ステップS8)。ステップS8は、噴射制御部が実行する処理の一例である。
ステップS7でNoの場合には、ECU30は吸気VVT26及び排気VVT27を制御して、排気弁25の閉弁時期を進角させ吸気弁24の開弁時期を遅角させて、所定の閉弁期間を形成する(ステップS9)。
次にECU30は第2クランク角区間C2を算出する(ステップS10)。第2クランク角区間C2は、終了クランク角E2と開始クランク角S2との差分である。ここで終了クランク角E2は、吸気上死点よりも進角側に設定された固定値である。これによりピストン13の頂面への燃料の付着量を抑制して、燃焼に寄与する燃料量を確保して燃焼を安定化させることができる。開始クランク角S2は、開始クランク角S1と同様に、アルコール濃度、冷却水温度、及びエンジン回転数に基づいて設定される変動値である。ステップS10は、算出部が実行する処理の一例である。具体的にはECU30は、図9A及び図9Bのマップを参照して開始クランク角S2を設定する。
図9A及び図9Bは、アルコール濃度、冷却水温度、及びエンジン回転数に応じて設定される開始クランク角S2を規定したマップの一例である。縦軸はアルコール濃度[%]を示し、横軸は開始クランク角S2[°CA]を示している。図9Aには冷却水の温度が高い場合と低い場合とを示しており、図9Bにはエンジン回転数が高い場合と低い場合とを示している。図9A及び図9Bに示すように、アルコール濃度が高いほど、冷却水の温度が低いほど、及びエンジン回転数が低いほど開始クランク角S2は遅角側に設定される。
図10Aは、アルコール濃度が高い場合の開始クランク角S2の変更の説明図である。燃料中のアルコール濃度が高いほど、燃料沸点が高くなる。このため、図10Aに示すように筒内温度が燃料沸点を超えるタイミングが遅角側にずれる。また、図10Bは、冷却水の温度が低い場合の開始クランク角S2の変更の説明図である。冷却水の温度が低いほど筒内温度は低下する。このため、図10Bに示すように筒内温度が燃料沸点を超えるタイミングが遅角側にずれる。尚、エンジン回転数が低い場合には、気筒12内に導入される吸気量も低下するため、エンジン回転数が低いほど筒内温度も低下する。この場合も、図10Bに示すように筒内温度が燃料沸点を超えるタイミングが遅角側にずれるからである。以上により、アルコール濃度が高いほど、冷却水温度が低いほど、及びエンジン回転数が低いほど、開始クランク角S2は遅角側に算出される。尚、第1クランク角区間C1及び第2クランク角区間C2のみで筒内噴射が実行される場合については、アルコール濃度が低いほど要求筒内噴射量が少なくなる。このため、アルコール濃度が高いほど必ずしも第2クランク角区間C2が短く算出されるわけではないが、冷却水温度が低いほど及びエンジン回転数が低いほど、第2クランク角区間C2が短く算出される。
図9A及び図9Bのマップでは、アルコール濃度に対して開始クランク角S2は曲線状に変化するが、これに限定されず直線状又は階段状に変化してもよい。また上記の開始クランク角S2の設定方法では、上記のようなマップに限定されず、アルコール濃度、冷却水温度、及びエンジン回転数を引数とした演算式に基づいて開始クランク角S2を設定してもよい。
次にECU30は要求筒内噴射区間が第1クランク角区間C1と第2クランク角区間C2との合計期間未満であるか否かを判定する(ステップS11)。ステップS11は、第2判定部が実行する処理の一例である。ステップS11でYesの場合には、ECU30は第1クランク角区間C1及び第2クランク角区間C2の双方で筒内噴射を実行する(ステップS12)。ステップS12は、噴射制御部が実行する処理の一例である。
ステップS11でNoの場合には、ECU30は第1クランク角区間C1、第2クランク角区間C2、及び第3クランク角区間C3のそれぞれで筒内噴射を実行する(ステップS13)。尚、第3クランク角区間C3は、予め実験などにより定められており、燃料がピストン13の頂面に付着しにくいクランク角区間に設定されている。ステップS13は、噴射制御部が実行する処理の一例である。
以上のように、要求筒内噴射量に応じて、可能な限り第3クランク角区間C3で筒内噴射を実行せずに筒内温度が燃料沸点を超える第1クランク角区間C1及び第2クランク角区間C2内で筒内噴射を実行する。これにより、燃料の気化を促進して燃焼を安定化することができる。
上述した実施例では第1クランク角区間C1、第2クランク角区間C2、及び第3クランク角区間C3の少なくとも一つの期間内で筒内噴射を分割して実行してもよい。
上記実施例では、吸気上死点を含んだ吸気弁24及び排気弁25の双方が閉弁した閉弁期間を、吸気VVT26及び排気VVT27により確保したがこれに限定されない。例えば、吸気VVT26が設けられておらず排気VVT27が設けられている場合には、排気VVT27を駆動してピストン13が上昇中の期間において閉弁期間を確保すればよい。また、閉弁期間は必ずしも吸気上死点を含んでいる必要はないが、閉弁期間に吸気上死点を含んでいる場合には吸気上死点で最も筒内温度が高くなるため好ましい。
上記実施例では冷却水の温度を用いて第1クランク角区間C1及び第2クランク角区間C2を算出したが、冷却水の温度に代わりにエンジン10を潤滑する潤滑油の温度を用いてもよい。冷却水の温度も潤滑油の温度もエンジン10の温度に相関する温度だからである。
上記実施例では、エンジン10には筒内噴射弁17とポート噴射弁22との双方が設けられているが、これに限定されず、筒内噴射弁17のみが設けられているエンジンであってもよい。上記実施例では車両に搭載された内燃機関システム1を説明したが、これに限定されない。例えば、自動二輪車や、船舶や建設機械等のように車両以外の内燃機関システムにも上記実施例の内容を適用することができる。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
1 内燃機関システム
10 エンジン
12 気筒
17 筒内噴射弁
24 吸気弁
25 排気弁
26 吸気側可変動弁機構(可変動弁機構)
27 排気側可変動弁機構(可変動弁機構)
30 ECU(算出部、第1判定部、第2判定部、噴射制御部、アルコール濃度取得部、温度取得部、回転数取得部)
10 エンジン
12 気筒
17 筒内噴射弁
24 吸気弁
25 排気弁
26 吸気側可変動弁機構(可変動弁機構)
27 排気側可変動弁機構(可変動弁機構)
30 ECU(算出部、第1判定部、第2判定部、噴射制御部、アルコール濃度取得部、温度取得部、回転数取得部)
Claims (12)
- 気筒、前記気筒を開閉する吸気弁及び排気弁、アルコールを含有した燃料を前記気筒内に直接噴射する筒内噴射弁、及び前記排気弁が閉弁してから前記吸気弁が開弁するまでの閉弁期間を形成する可変動弁機構、を有した内燃機関と、
前記筒内噴射弁及び可変動弁機構を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記内燃機関の暖機完了前に、圧縮行程で前記気筒内の温度が前記燃料の沸点以上となる第1クランク角区間と、前記閉弁期間で前記気筒内の温度が前記燃料の沸点以上となる第2クランク角区間とを算出する算出部と、
前記第1及び第2クランク角区間で前記筒内噴射弁により燃料噴射を実行する噴射制御部と、を含む、内燃機関システム。 - 前記制御装置は、前記筒内噴射弁が要求筒内噴射量を前記第1クランク角区間内で噴射可能か否かを判定する第1判定部を含み、
前記噴射制御部は、前記第1判定部で肯定判定の場合に前記第1クランク角区間内で前記筒内噴射弁により燃料噴射を実行し、前記第1判定部で否定判定の場合に前記第1及び第2クランク角区間で前記筒内噴射弁により燃料噴射を実行する、請求項1の内燃機関システム。 - 前記制御装置は、前記筒内噴射弁が前記要求筒内噴射量を前記第1及び第2クランク角区間で噴射可能か否かを判定する第2判定部を含み、
前記噴射制御部は、前記第1判定部で否定判定であり前記第2判定部で肯定判定の場合に、前記第1及び第2クランク角区間で前記筒内噴射弁により燃料噴射を実行し、前記第1及び第2判定部で否定判定の場合に、前記第1及び第2クランク角区間と吸気行程とで前記筒内噴射弁により燃料噴射を実行する、請求項2の内燃機関システム。 - 前記燃料中のアルコール濃度を取得するアルコール濃度取得部を含み、
前記算出部は、前記アルコール濃度が高いほど、前記第1クランク角区間の開始クランク角を遅角側に算出する、請求項1乃至3の何れかの内燃機関システム。 - 前記算出部は、前記アルコール濃度が高いほど、前記第2クランク角区間の開始クランク角を遅角側に算出する、請求項4の内燃機関システム。
- 前記制御装置は、前記内燃機関の温度を取得する温度取得部を含み、
前記算出部は、前記温度が低いほど前記第1クランク角区間を短く算出する、請求項1乃至5の何れかの内燃機関システム。 - 前記算出部は、前記温度が低いほど前記第2クランク角区間を短く算出する、請求項6の内燃機関システム。
- 前記制御装置は、前記内燃機関の回転数を取得する回転数取得部を含み、
前記算出部は、前記回転数が低いほど前記第1クランク角区間を短く算出する、請求項1乃至7の何れかの内燃機関システム。 - 前記算出部は、前記回転数が低いほど前記第2クランク角区間を短く算出する、請求項8の内燃機関システム。
- 前記閉弁期間は、吸気上死点を含む、請求項1乃至9の何れかの内燃機関システム。
- 前記算出部は、前記第1クランク角区間の終了時期を圧縮上死点よりも進角側に設定する、請求項1乃至10の何れかの内燃機関システム。
- 前記算出部は、前記第2クランク角区間の終了時期を吸気上死点よりも進角側に設定する、請求項1乃至11の何れかの内燃機関システム。
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