(57)【要約】【課題】本発明は、吸気管内に燃料噴射を行う燃料噴射弁を備える内燃機関において、吸気管への燃焼室からの混合気が吸気管に吹き戻しによるエンジンの出力低下や排気ガス浄化性能の悪化を防止可能な内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的としている。【解決手段】このため、吸気管内への燃料噴射を行う燃料噴射弁を備える内燃機関の燃料噴射制御装置において、吸気バルブの開弁開始直後の吸気管側への燃焼室内の気体の吹き戻しが発生する吹き戻し発生期間を避けて燃料噴射を行う回避燃料噴射を行う制御手段を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気管内への燃料噴射を行う燃料噴射弁を備える内燃機関の燃料噴射制御装置において、吸気バルブの開弁開始直後の前記吸気管側への燃焼室内の気体の吹き戻しが発生する吹き戻し発生期間を避けて燃料噴射を行う回避燃料噴射を行う制御手段を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
排気バルブもしくは吸気バルブの少なくともどちらか一方の開弁時期を変更する可変バルブタイミング機構と、エンジン回転数を検出する回転数センサとを備え、前記排気バルブと前記吸気バルブとが共に開弁するオーバラップ量が所定値以上となり、且つ、エンジン回転数が所定回転数より小さい場合に回避燃料噴射を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記排気バルブが開放する排気行程時および前記吸気バルブが開放する吸気行程時にそれぞれ燃料噴射を行う分割噴射指示部を備える一方、エンジン負荷を検出する負荷センサを備え、エンジン負荷の増大に伴って吸気行程時の燃料噴射量を、排気行程時の燃料噴射量に対して増加させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に係り、特に内燃機関の燃費を改善可能な内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関の燃料噴射制御装置においては、内燃機関の燃費及び出力向上を図ることを目的として、吸気バルブもしくは排気バルブの開弁時期及び期間を任意に変更できる可変バルブタイミング機構を有する装置が用いられている。
また、近年の燃費向上の更なる危急化から、低ペネトレーション式の燃料噴射弁が用いられてきている。
この低ペネトレーション式の燃料噴射弁とは、従来の燃料噴射弁に対して燃料噴射時の噴射強さを弱め、噴霧燃料をより微細化した特徴を持つ燃料噴射弁である。
これより、吸気管や燃焼室の内壁への燃料付着量低減と、空気との混合効率を高めて空気との均質化向上を図ることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４９１６５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前記可変バルブタイミング機構と低ペネトレーション式の燃料噴射弁とを共に有する内燃機関においては、吸気バルブと排気バルブとが同時に開弁するオーバラップ期間が長期化し、燃料噴射がオーバラップ期間中に行われた場合、及び、エンジン回転数が低速であり、前記オーバラップ期間中に燃料噴射が行われた場合に、噴射された燃料液滴の運動量が小さく、かつ、低ペネトレーションの状態であるため、吸気管上流に吹き戻される（「吹き返される」とも換言できる。）場合がある。
この際には、必要な燃料が内燃機関の燃焼室内に導入されず、十分な出力及び燃費性能が得られないという問題がある。
また、前記吸気管上流に吹き戻された燃料は、吸気管壁に付着してしまい、排気ガス浄化性能悪化の要因となるという不都合がある。
【０００５】
上記の内燃機関の燃料噴射制御装置に関する従来技術としては、特許文献１として開示されるものがある。
この特許文献１に開示されるものは、各気筒に対して１サイクル中に複数回の燃料噴射を行うものであり、そのうちの１回の噴射を吸気バルブが開弁中で吸気流路内への気筒内ガスの吹き返しが発生する期間に合わせて行うものである。
これより、燃料の蒸発促進と空気との混合促進が可能であり、燃費および排気ガスの清浄性を向上させることができる。
しかし、上記の低ペネトレーション式の燃料噴射弁では、噴射強さを従来よりも弱めているため、気筒内ガスの吹き返しによって噴射した燃料が燃焼室に導入されず、エンジン出力の低下を招き、またエンジン出力低下による燃料増量噴射による燃費の悪化を招くという不都合がある。
また、所定の空燃比から外れた排気ガスとなってしまい、触媒による排気ガス浄化が行われず、排気ガス浄化性能が悪化するという不都合がある。
【０００６】
この発明は、吸気管内に燃料噴射を行う燃料噴射弁を備える内燃機関において、吸気管への燃焼室からの混合気が吸気管に吹き戻しによる内燃機関の出力低下や排気ガス浄化性能の悪化を防止可能な内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、吸気管内への燃料噴射を行う燃料噴射弁を備える内燃機関の燃料噴射制御装置において、吸気バルブの開弁開始直後の前記吸気管側への燃焼室内の気体の吹き戻しが発生する吹き戻し発生期間を避けて燃料噴射を行う回避燃料噴射を行う制御手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、吸気管内に噴射した燃料が気体の吹き戻しによって噴射した必要量の燃料が燃焼室内に導入されず、内燃機関の出力低下や燃費性能の低下、排気ガス浄化性能の悪化を招くことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は内燃機関の燃料噴射制御装置の制御用フローチャートである。（実施例）
【図２】図２は内燃機関の燃料噴射制御装置の概略システム図である。（実施例）
【図３】図３は排気バルブ・吸気バルブの動きを示す図である。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例】
【００１１】
図１〜図３はこの発明の実施例を示すものである。
図２において、１は燃料噴射制御装置である。
この燃料噴射制御装置１は、内燃機関２と、この内燃機関２の燃焼室３に下流側端部が連絡する吸気管４と、この吸気管４内に形成される吸気通路５と、この吸気通路５内に燃料を噴射する燃料噴射弁６と、前記吸気通路５の下流側端部を開閉する吸気バルブ７と、前記燃焼室３に上流側端部が連絡する排気管８と、この排気管８内に形成される排気通路９と、この排気通路９の上流側端部を開閉する排気バルブ１０とを備えている。
また、前記吸気通路５において、前記燃料噴射弁６よりも上流側にスロットルバルブ１１を有するスロットルボディ１２を配設する。
更に、前記吸気通路５においては、前記スロットルボディ１２と前記燃料噴射弁６との間に、エンジン負荷を検出する負荷センサ（「エアフローセンサ」ともいう。）１３を設ける。
前記内燃機関２には、エンジン回転数を検出する回転数センサ１４を設ける。
【００１２】
また、前記内燃機関２の燃料噴射制御装置１において、前記吸気バルブ７の開弁開始直後の前記吸気管４側への前記燃焼室３内の気体の吹き戻しが発生する吹き戻し発生期間を避けて燃料噴射を行う回避燃料噴射を行う制御手段１５を備えている。
詳述すれば、この制御手段１５は、図２に示す如く、バルブオーバラップ算出部１６と、エンジン回転数判定部１７と、噴射形態決定部１８と、分割噴射指示部１９と、単独噴射指示部２０とを備える一方、可変バルブタイミング機構２１に開弁時期を変更するための制御信号を出力している。
つまり、前記バルブオーバラップ算出部１６は、前記吸気バルブ７と前記排気バルブ１０とのオーバラップ状態を算出する。
また、前記エンジン回転数判定部１７は、前記回転数センサ１４からの検出信号を入力し、予め設定される所定回転数との比較判定を行っている。
更に、前記噴射形態決定部１８は、前記燃料噴射制御装置１の前記制御手段１５による制御内容、つまり前記燃料噴射弁６からの噴射形態を設定している。
前記分割噴射指示部１９は、前記噴射形態決定部１８による噴射形態が分割噴射である場合に、前記燃料噴射弁６へ制御信号を出力して分割噴射制御を指示する。
また、前記単段噴射指示部（「単独噴射指示部」とも換言できる。）２０は、前記噴射形態決定部１８による噴射形態が単独噴射である場合に、前記燃料噴射弁６へ制御信号を出力して単独噴射制御を指示する。
前記可変バルブタイミング機構２１は、前記制御手段１５からの制御信号を入力した際に、制御信号を応じた開弁時期となるように、前記吸気バルブ７や前記排気バルブ１０の開弁時期を変更する。
これにより、前記吸気管４内に噴射した燃料が気体の吹き戻しによって噴射した必要量の燃料が前記燃焼室３内に導入されず、前記内燃機関２の出力低下や燃費性能の低下、排気ガス浄化性能の悪化を招くことを防止できる。
【００１３】
また、前記燃料噴射制御装置１は、前記排気バルブ１０もしくは吸気バルブ７の少なくともどちらか一方の開弁時期を変更する前記可変バルブタイミング機構２１と、エンジン回転数を検出する前記回転数センサ１４とを備えている。
そして、前記燃料噴射制御装置１は、前記排気バルブ１０と前記吸気バルブ７とが共に開弁するオーバラップ量が所定値以上となり、且つ、エンジン回転数が所定回転数より小さい場合に回避燃料噴射を行う構成を備えている。
つまり、前記燃料噴射制御装置１の前記制御手段１５は、前記バルブオーバラップ算出部１６の算出したオーバラップ量が所定値以上であるか否かを判断するとともに、前記エンジン回転数判定部１７による前記回転数センサ１４からの実際のエンジン回転数と予め設定される所定回転数との比較判定結果を入力する。
そして、前記制御手段１５は、オーバラップ量が所定値以上であり、且つ、エンジン回転数が所定回転数より小さい場合に、回避燃料噴射を行うように制御するものである。
これにより、オーバラップ量およびエンジン回転数より回避燃料噴射の実施要否を判断することができる。
【００１４】
更に、前記燃料噴射制御装置１は、前記排気バルブ１０が開放する排気行程時および前記吸気バルブ７が開放する吸気行程時にそれぞれ燃料噴射を行う前記分割噴射指示部１９を備える一方、エンジン負荷を検出する前記負荷センサ１３を備えている。
そして、前記燃料噴射制御装置１は、エンジン負荷の増大に伴って吸気行程時の燃料噴射量を、排気行程時の燃料噴射量に対して増加させる構成を備えている。
つまり、前記燃料噴射制御装置１の前記制御手段１５は、前記負荷センサ１３からの検出信号を入力し、エンジン負荷が増大した際には、このエンジン負荷の増大に伴って、吸気行程時の燃料噴射量を排気行程時の燃料噴射量に対して増加させている。
これにより、回避燃料噴射を実施しつつ、エンジン負荷に応じて、吸気行程時の燃料噴射量を排気行程時の燃料噴射量に対して増大して前記燃焼室３内の温度低減を図り、早期着火等の発生を防止することができる。
【００１５】
追記すれば、図３に示す如く、前記排気バルブ１０がＥＶＯ位置から開き始めると、前記内燃機関２のピストン（図示せず）が下死点ＢＤＣ位置となる。
そして、前記排気バルブ１０が更に開くと、最高開度から閉鎖方向に動作する。
この排気バルブ１０の閉鎖動作の際に、前記吸気バルブ７がＩＶＯ位置から開き始め、前記ピストンが上死点ＴＤＣ位置となる。
その後、前記排気バルブ１０がＥＶＣ位置で全閉状態となる。
また、前記吸気バルブ７は、更に開くと最高開度から閉鎖方向に動作し、前記ピストンの下死点ＢＤＣ位置を経た後に、ＩＶＣ位置で全閉状態となる。
このとき、前記吸気バルブ７と前記排気バルブ１０とのオーバラップは、前記吸気バルブ７の開き始めるＩＶＯ位置と前記排気バルブ１０が全閉状態となるＥＶＣ位置との間で生じている。
【００１６】
次に、図１に記載される前記内燃機関２の燃料噴射制御装置１の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００１７】
この内燃機関２の燃料噴射制御装置１の制御用プログラムがスタート（１０１）すると、バルブオーバラップ量算出及びエンジン回転数検出、エンジン負荷検出の処理（１０２）に移行する。
つまり、この処理（１０２）においては、前記制御手段１５の前記バルブオーバラップ算出部１６によって、前記吸気バルブ７と前記排気バルブ１０とのオーバラップ量を算出するとともに、前記制御手段１５が前記回転数センサ１４からのエンジン回転数の検出信号と前記負荷センサ１３からのエンジン負荷の検出信号とを入力している。
そして、この処理（１０２）の後には、オーバラップ量が所定値以上、つまり、
オーバラップ量≧所定値
であり、且つ、エンジン回転数が所定回転数より小さい、つまり、
エンジン回転数＜所定回転数
であるか否かの判断（１０３）に移行する。
この判断（１０３）においては、所定値と所定回転数とを予め設定してマップデータなどに記憶させておき、前記制御手段１５によって、前記バルブオーバラップ算出部１６の算出したオーバラップ量が所定値以上であるか否かを判断するとともに、前記エンジン回転数判定部１７による前記回転数センサ１４からの実際のエンジン回転数が所定回転数より小さいか否かを判断している。
上述の判断（１０３）において、判断（１０３）がＹＥＳの場合には、回避燃料噴射実施・分割噴射の処理（１０４）に移行する。
つまり、この処理（１０４）は、吹き返しによる影響が大きいと判断し、回避燃料噴射を実施するとともに分割噴射を実施するものであり、エンジン負荷が大きいほど吸気行程時の燃料噴射量を大としている。
追記すれば、この処理（１０４）においては、前記制御手段１５によって、回避燃料噴射を実施するように制御する。
また、前記制御手段１５により、エンジン負荷の増大に伴って、吸気行程時の燃料噴射量を排気行程時の燃料噴射量に対して増加させている。
上述のオーバラップ量が所定値以上、つまり、
オーバラップ量≧所定値
であり、且つ、エンジン回転数が所定回転数より小さい、つまり、
エンジン回転数＜所定回転数
であるか否かの判断（１０３）において、この判断（１０３）がＮＯの場合には、回避燃料噴射禁止・単段噴射の処理（１０５）に移行する。
つまり、この処理（１０５）は、吹き返しによる影響が小さいと判断し、回避燃料噴射を禁止するとともに、分割噴射を行わずに単段噴射を実施するものである。
そして、上述の回避燃料噴射実施・分割噴射の処理（１０４）、及び、回避燃料噴射禁止・単段噴射の処理（１０５）の後には、前記内燃機関２の燃料噴射制御装置１の制御用プログラムのエンド（１０６）に移行する。
【００１８】
なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００１９】
例えば、この発明の実施例においては、分割噴射を行う燃料噴射弁の個数を限定せず、１個の燃料噴射弁による動作として説明したが、１個の燃焼室に２個以上の燃料噴射弁を有する内燃機関とする特別構成とすることも可能である。
すなわち、例えば内燃機関の１個の燃焼室に２個の燃料噴射弁を設けた場合、分割噴射の際に、第１回目の燃料噴射と第２回目の燃料噴射とを異なる２個の燃料噴射弁で交互に行う構成とするものである。
さすれば、各燃料噴射弁より燃料噴射を行うので、１個の燃料噴射弁によって分割噴射を行う場合よりも、的確な燃料噴射を行うことができる。
具体的には、第１回目と第２回目との燃料噴射間隔が短く、第１回目の燃料噴射後に第２回目の燃料噴射を十分に行うことができない場合であっても、２個の燃料噴射弁を備えて交互に動作させるため、確実に燃料噴射を行うことができる。
【符号の説明】
【００２０】
１  燃料噴射制御装置
２  内燃機関
３  燃焼室
４  吸気管
５  吸気通路
６  燃料噴射弁
７  吸気バルブ
８  排気管
９  排気通路
１０  排気バルブ
１１  スロットルバルブ
１２  スロットルボディ
１３  負荷センサ（「エアフローセンサ」ともいう。）
１４  回転数センサ
１５  制御手段
１６  バルブオーバラップ算出部
１７  エンジン回転数判定部
１８  噴射形態決定部
１９  分割噴射指示部
２０  単段噴射指示部
２１  可変バルブタイミング機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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