(57)【要約】【課題】低ＨＣ及び低燃費な予混合圧縮着火燃焼を実現する燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】圧縮行程において、燃料噴射弁２は、−２８°ＡＴＤＣの直後に、１回燃料を噴射する。この噴射の直後、この噴射と重なり合わない程度に近接して２回目の燃料の噴射を行う。尚、２回目に噴射された燃料の量は、必要なトルクを出すために必要な燃料の量から１回目に噴射された燃料の量を差し引いた残りの量であり、１回目に噴射された燃料の量よりも多い。続いて、燃料噴射弁２は、−１８°ＡＴＤＣの直後に、燃料を１回噴射する。このとき噴射される燃料の量は、−２８°ＡＴＤＣのタイミングでの１回目に噴射される燃料の量の約２倍程度であり、かつ、２回目に噴射される燃料の量よりも少ない。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記気筒内を往復運動するピストンと、該ピストンの頂面に設けられた燃焼室とを備えたディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置であって、
圧縮行程において、前記気筒内における前記ピストンの位置と、前記燃焼室の大きさ及び形状とから、前記燃料噴射弁から噴射された燃料の一部が直接前記燃焼室内に入り始める第１のタイミングと、前記燃料噴射弁から噴射された燃料が全量前記燃焼室内に入るようになる第２のタイミングとが決定され、
前記第１のタイミングから前記第２のタイミングまでの間で、前記燃料噴射弁は燃料を複数回に分けて噴射し、１回目の燃料の噴射量は、２回目以降の燃料の噴射量の合計よりも少なく、
前記第２のタイミングから前記ピストンが圧縮上死点に到達するまでの間で、前記燃料噴射弁は燃料を１回噴射する、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、燃料噴射制御装置に係り、特に、予混合圧縮着火ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
予混合ディーゼルエンジンにおいて、予混合気の均一化を高めるための燃焼制御装置が、特許文献１に記載されている。この燃焼制御装置は、エンジンの所定の運転状態において、吸気行程初めから圧縮行程上死点付近までの所定時期、有利には、圧縮行程上死点前６０°までに、燃料の少なくとも一部が気筒内に供給されるように早期噴射を実施し、早期噴射すべき燃料が複数回に分割して噴射されるようにしたものである。早期噴射燃料を複数回に分割して噴射すると、各回の噴射燃料の量が少なくなるため、その微粒化及び空気との混合において有利になり、均一性の高い希薄予混合気を形成することができる。これにより、黒煙及び炭化水素（ＨＣ）の発生量が低減される。尚、この燃焼制御装置では、早期噴射された燃料の全量が燃焼室内に供給されるように、狭コーン角（噴射コーン角度が１２０°以下）の燃料噴射弁が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８０８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、狭コーン角の燃料噴射弁を用いると、高負荷で燃料噴射量が多い場合には、空気利用率が低下して煤の発生が増大する可能性があるといった問題点があった。また、低負荷で早期噴射燃料を複数回に分割して噴射すると、燃焼性が悪化して、結果として燃費が悪化してしまう可能性があるといった問題点もあった。
【０００５】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、低ＨＣ及び低燃費な予混合圧縮着火燃焼を実現する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】
【０００６】
この発明に係る燃料噴射制御装置は、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、気筒内を往復運動するピストンと、ピストンの頂面に設けられた燃焼室とを備えたディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置であって、圧縮行程において、気筒内におけるピストンの位置と、燃焼室の大きさ及び形状とから、燃料噴射弁から噴射された燃料の一部が直接燃焼室内に入り始める第１のタイミングと、燃料噴射弁から噴射された燃料が全量燃焼室内に入るようになる第２のタイミングとが決定され、第１のタイミングから第２のタイミングまでの間で、燃料噴射弁は燃料を複数回に分けて噴射し、１回目の燃料の噴射量は、２回目以降の燃料の噴射量の合計よりも少なく、第２のタイミングからピストンが圧縮上死点に到達するまでの間で、燃料噴射弁は燃料を１回噴射する。第１のタイミングから第２のタイミングまでと、第２のタイミングからピストンが圧縮上死点に到達するまでとに分けて燃料を噴射することにより、それぞれの燃料噴射量が少なくなるので、前者の噴射によって気筒内壁やピストンの頂面に付着する燃料が低減され、後者の噴射によって生じ得る急激な燃焼及び燃焼性の悪化が防止される。また、前者の噴射を複数回に分割して行うので、気筒内壁に付着する燃料がさらに低減される。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、燃料噴射弁からの燃料の噴射を、第１のタイミングから第２のタイミングまでと、第２のタイミングからピストンが圧縮上死点に到達するまでとに分割して行い、前者の噴射においてはさらに複数回に分割して行い、１回目の燃料の噴射量は、２回目以降の燃料の噴射量の合計よりも少ない。このように分割して燃料の噴射を行うことにより、前者の噴射によって気筒内壁やピストンの頂面に付着する燃料が低減され、後者の噴射によって生じ得る急激な燃焼及び燃焼性の悪化が防止されるので、低ＨＣ及び低燃費な予混合圧縮着火燃焼を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態に係る燃料噴射制御装置を組み込んだディーゼルエンジンの構成図である。
【図２】この実施の形態に係る燃料噴射制御装置を組み込んだディーゼルエンジンにおいて、ピストンの位置の変化による、噴射燃料及び燃焼室の関係を説明する図である。
【図３】この実施の形態に係る燃料噴射制御装置を組み込んだディーゼルエンジンにおける燃料噴射形態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この実施の形態に係る燃料噴射制御装置を組み込んだディーゼルエンジンの構成模式図を図１に示す。ディーゼルエンジン１は、内部に気筒３が設けられたシリンダブロック４を備えている。シリンダブロック４の上部には、シリンダヘッド５が設けられている。気筒３内には、ピストン６が往復運動可能に設けられている。ピストン６には、コンロッド７の一端が接続され、コンロッド７の他端にはクランクシャフト８が接続されている。また、ピストン６の頂面６ａには、燃焼室２０が設けられている。シリンダヘッド５には、気筒３内に燃料（軽油）を噴射する燃料噴射弁２が設けられている。また、シリンダヘッド５には、吸気ポート９を開閉する吸気バルブ１１及び排気ポート１０を開閉する排気バルブ１２が設けられている。吸気ポート９には吸気通路１３が接続され、排気ポート１０には排気通路１４が接続されている。さらに、ディーゼルエンジン１には、制御装置であるＥＣＵ１５が設けられており、ＥＣＵ１５は、クランクシャフト８の図示しない駆動制御装置及び燃料噴射弁２のそれぞれに電気的に接続されている。
【００１０】
次に、この実施の形態に係る燃料噴射制御装置を組み込んだディーゼルエンジンの動作について説明する。
ディーゼルエンジン１が始動すると、吸気バルブ１１が吸気ポート９を開くことにより、吸気通路１３内を流れる空気が気筒３内に吸引される。その後、吸気バルブ１１が吸気ポート９を閉じると共にピストン６が気筒３内を上昇することにより、吸引された空気を圧縮する圧縮行程に移る。圧縮行程において、ＥＣＵ１５は、後述する適当なタイミングで、複数回に分割して、燃料噴射弁２から気筒３内に燃料を噴射させる。噴射された燃料と気筒３内の空気とが混合して混合気となり、混合気がピストン６によって圧縮されることにより、混合気の圧力及び温度が上昇する。混合気の温度が上昇すると、それによって燃料が自然着火し、気筒３内で燃焼が起こる。この燃焼によってピストン６が下方に押し下げられ、その後再びピストン６が下死点から上昇を開始すると、排気バルブ１２が開いて、気筒３内の燃焼ガスが排気通路１４へ押し出される。ピストン６のこのような往復運動がコンロッド７を介してクランクシャフト８の回転運動に変換され、ディーゼルエンジン１から出力が得られる。
【００１１】
次に、この実施の形態に係る燃料噴射制御装置による燃料噴射の制御について説明する。
図２（ａ）に示されるように、燃料噴射弁２は、所定の噴射コーン角度θ（例えば、θ＝１５０°）で燃料を噴射する。実際には、所定の噴射コーン角度θ通りの角度（実線）で噴射するわけではなく、θ±１０°程度の範囲（２本の一点鎖線の間）のばらつきをもって噴射する。ここで、噴射コーン角度θは、燃料噴射弁２が具体的に特定されれば、一義的に決定される値である。
【００１２】
図２（ａ）に示されるように、気筒３内におけるピストン６の位置が低い場合に燃料噴射弁２から燃料を噴射すると、燃料が直接には燃焼室２０には入り込まず、ピストン６の頂面６ａや気筒３の内壁面に付着してしまう。図２（ｂ）に示されるように、ピストン６が、図２（ａ）で示される場合よりも上方に移動すると、噴射コーン角度θと燃焼室２０の大きさ及び形状とに応じたピストン６の位置で、燃料噴射弁２から噴射された燃料のうち、所定の噴射コーン角度θの±１０％のばらつきの範囲内にある燃料が直接燃焼室２０に入り始めるようになる。このタイミングを、第１のタイミングと定義する。図２（ｃ）に示されるように、さらにピストン６が上昇すると、噴射コーン角度θと燃焼室２０の大きさ及び形状とに応じたピストン６の位置で、燃料噴射弁２から噴射された燃料のうち、所定の噴射コーン角度θの±１０％のばらつきの範囲内にある燃料が全量燃焼室２０に入るようになる。このタイミングを、第２のタイミングと定義する。ピストン６は、図２（ｃ）に示された状態よりもさらに上昇して圧縮上死点に到達し、その後、気筒３内を下降し始める。尚、この実施の形態において、第１のタイミングは、圧縮上死点前２８°のクランク角度の位置（以下、「−２８°ＡＴＤＣ」と称する）に相当し、第２のタイミングは、圧縮上死点前１８°のクランク角度の位置（以下、「−１８°ＡＴＤＣ」と称する）に相当する。
【００１３】
図３に示されるように、圧縮行程において、燃料噴射弁２は、−２８°ＡＴＤＣの直後に、１回燃料を噴射する。この噴射の直後、この噴射と重なり合わない程度に近接して２回目の燃料の噴射を行う。尚、２回目に噴射された燃料の量は、必要なトルクを出すために必要な燃料の量から１回目に噴射された燃料の量を差し引いた残りの量であり、１回目に噴射された燃料の量よりも多い。上述したように、これら２回の噴射（以下、「前期噴射」と称する）において噴射された燃料の少なくとも一部は、燃焼室２０（図２（ｂ）参照）に直接入り込むので、ピストン６の頂面６ａ（図２（ｂ）参照）や気筒３（図２（ｂ）参照）の内壁に、噴射された燃料が全量付着することはない。続いて、燃料噴射弁２は、−１８°ＡＴＤＣの直後に、燃料を１回噴射する。このとき噴射される燃料の量は、−２８°ＡＴＤＣのタイミングでの１回目に噴射される燃料の量の約２倍程度であり、かつ、２回目に噴射される燃料の量よりも少ない。上述したように、この噴射（以下、「後期噴射」と称する）において噴射された燃料の全量が燃焼室２０に直接入り込むので、ピストン６の頂面６ａや気筒３の内壁に付着することはない。
【００１４】
ここで、前期噴射と後期噴射とに分けて燃料を噴射することにより、それぞれの燃料噴射量が少なくなるので、前期噴射によって気筒３の内壁やピストン６の頂面６ａに付着する燃料が低減され、後期噴射によって生じ得る急激な燃焼及び燃焼性の悪化が防止される。また、前期噴射を２回に分割して行うので、気筒３内壁やピストン６の頂面６ａに付着する燃料がさらに低減される。この結果、低ＨＣ及び低燃費な予混合圧縮着火燃焼が実現される。
【００１５】
このように、燃料噴射弁２からの燃料の噴射を、前期噴射と後期噴射とに分けて行い、前期噴射においてはさらに２回に分割して行い、１回目の燃料の噴射量は、２回目以降の燃料の噴射量の合計よりも少なくすることにより、前期噴射によって気筒３内壁やピストン６の頂面６ａに付着する燃料が低減され、後期噴射によって生じ得る急激な燃焼及び燃焼性の悪化が防止されるので、低ＨＣ及び低燃費な予混合圧縮着火燃焼を実現することができる。
【００１６】
この実施の形態では、前期噴射を２回に分割しているが、２回に限定するものではない。３回以上に分割することもできるが、２回目以降の噴射による燃料の量の合計は、１回目の噴射による燃料の量よりも多くする必要がある。
また、燃料の噴射を、−２８°ＡＴＤＣの直後と、−１８°ＡＴＤＣの直後とにそれぞれ行っているが、このタイミングに限定するものではない。−２８°ＡＴＤＣ〜−１８°ＡＴＤＣの適当なタイミングで２回以上に分割して燃料を噴射し、−１８°ＡＴＤＣ〜圧縮上死点の適当なタイミングで燃料を噴射するようにしてもよい。ただし、それぞれ、−２８°ＡＴＤＣ及び−１８°ＡＴＤＣにできるだけ近いタイミングで燃料を噴射することが好ましい。
【００１７】
この実施の形態では、−２８°ＡＴＤＣが第１のタイミングに相当し、−１８°ＡＴＤＣが第２のタイミングに相当しているが、この数値はあくまでも例示に過ぎない。上述したように、第１のタイミング及び第２のタイミングは、噴射コーン角度θと燃焼室２０の大きさ及び形状とに応じて決まるものである。尚、燃料噴射弁２から噴射される燃料のばらつきの範囲を、噴射コーン角度θの±１０％としたが、±１０％も例示であり、ディーゼルエンジン１の仕様により変更が可能である。
【符号の説明】
【００１８】
１  ディーゼルエンジン、２  燃料噴射弁、３  気筒、６  ピストン、６ａ  （ピストンの）頂面、２０  燃焼室。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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