(57)【要約】      （修正有）【課題】噴射された燃料を確実にピストンの頭頂部へ導くことができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関の燃焼室内の天井部にピストン３の頭頂部に向かうように開口する吸気ポート８及び排気ポート９と、内燃機関のクランクシャフトの回転速度に応じて駆動され吸気ポート及び排気ポートを開閉する吸気弁１４及び排気弁１５と、噴射口２０が燃焼室内の吸気ポート側に位置するように配置された燃料噴射装置と、内燃機関が冷機状態であるとき、吸気弁のリフト量が大きくなる高リフト期間とクランクシャフトの速度が速くなる高速度期間とに基づいて高吸気期間を求め、高吸気期間中に燃料を噴射させるように燃料噴射装置を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2015031216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内の天井部にピストンの頭頂部に向かうように開口する吸気ポート及び排気ポートと、前記内燃機関のクランクシャフトの回転速度に応じて駆動され前記吸気ポート及び排気ポートを開閉する吸気弁及び排気弁と、噴射口が前記燃焼室内の前記吸気ポート側に位置するように配置された燃料噴射装置と、前記内燃機関が冷機状態であるとき、前記吸気弁のリフト量が大きくなる高リフト期間と前記クランクシャフトの速度が速くなる高速度期間とに基づいて高吸気期間を求め、前記高吸気期間中に燃料を噴射させるように前記燃料噴射装置を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記高リフト期間は、前記クランクシャフトの回転速度に応じて予め設定されたカムシャフトの角度の始期と終期とで設定され、前記高速度期間は、予め設定された前記クランクシャフトの角度の始期と終期とで設定され、前記高吸気期間は、前記吸気カムシャフトの始期と前記クランクシャフト始期のうち遅い方と、前記カムシャフトの終期と前記クランクシャフトの終期のうち早い方との間に設定されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の制御装置に係り、特に、燃焼室に噴射された燃料がシリンダ壁面に付着することを防止するための内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
噴射口が燃焼室内に位置するように配置された燃料噴射装置を備えた、所謂直噴型の内燃機関においては、内燃機関の冷機時にシリンダ壁面に燃料が付着することが知られている。このようにシリンダ壁面に付着した燃料は、揮発する前にシリンダ壁面を伝ってクランクケース内に滴下し、潤滑油を希釈させる恐れがある。
【０００３】
そこで、下記特許文献１においては、燃料噴射の圧力を高めると共に、吸気流速が高くなる期間に燃料を複数回に分けて噴射するように燃料噴射装置を制御する火花点火式直噴エンジンの制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２４７５３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、吸気速度が高くなる期間は、内燃機関の回転速度に応じて変化するため、上記特許文献１のように吸気速度が高くなる期間をクランクシャフトの角度に対応させて判定するだけでは、不十分である可能性があった。
具体的には、例えばクランクシャフトの回転速度が低い場合、吸気流速は十分に高くなる期間は短くなるため、吸気流速が低い状態であるにもかかわらず燃料が噴射される場合があり、噴射された燃料を確実にピストンの頭頂部へ導くことができない恐れがあった。
【０００６】
この発明は、上記の問題に鑑みて成されたものであり、噴射された燃料を確実にピストンの頭頂部へ導くことができる内燃機関の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】
この発明は、内燃機関の燃焼室内の天井部にピストンの頭頂部に向かうように開口する吸気ポート及び排気ポートと、前記内燃機関のクランクシャフトの回転速度に応じて駆動され前記吸気ポート及び排気ポートを開閉する吸気弁及び排気弁と、噴射口が前記燃焼室内の前記吸気ポート側に位置するように配置された燃料噴射装置と、前記内燃機関が冷機状態であるとき、前記吸気弁のリフト量が大きくなる高リフト期間と前記クランクシャフトの速度が速くなる高速度期間とに基づいて高吸気期間を求め、前記高吸気期間中に燃料を噴射させるように前記燃料噴射装置を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の内燃機関の制御装置は、吸気弁のリフト量が大きくなる高リフト期間であって、かつ吸気行程中のクランクシャフトの速度が速くなる高速度期間の高吸気期間中に燃料を噴射させるため、燃焼室内の吸気ポート側に配置した燃料噴射装置の噴射口から噴射された燃料の流れが吸気ポートから燃焼室内に流入する吸気によりピストンの頭頂部に向けられ、シリンダ壁面に付着することが無くなる。
このため、この発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関の冷機時に、燃料が燃焼室のシリンダ壁面を伝ってクランクケース内に滴下し、オイルを希釈させることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は内燃機関の制御装置のシステム構成図である。（実施例）
【図２】図２は制御装置による燃料噴射時期のタイムチャートである。（実施例）
【図３】図３は内燃機関の制御装置による制御フローチャートである。（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１において、内燃機関１は、シリンダ２内にピストン３で拡縮される燃焼室４を備えている。ピストン３は、コネクティングロッド５を介してクランクシャフト６に連結されている。内燃機関１は、燃焼室４の天井部７に吸気ポート８及び排気ポート９を備えている。吸気ポート８及び排気ポート９は、ピストン３の頭頂部１０に向かうように燃焼室４の天井部７に開口している。吸気ポート８には、吸気通路１１が連通されている。吸気通路１１には、スロットルバルブ１２が設けられている。排気ポート９には、排気通路１３が連通されている。
内燃機関１は、吸気ポート８及び排気ポート９の燃焼室４側の開口端にそれぞれ吸気弁１４及び排気弁１５を備え、吸気弁１４及び排気弁１５をそれぞれ開閉駆動する吸気カムシャフト１６及び排気カムシャフト１７を備えている。吸気カムシャフト１６及び排気カムシャフト１７は、クランクシャフト６の回転に同期して回転され、吸気弁１４及び排気弁１５を駆動して吸気ポート８及び排気ポート９を開閉する。
内燃機関１は、燃焼室４の天井部７の吸気ポート８及び排気ポート９の間に、点火プラグ１８を備えている。また、内燃機関１は、燃焼室４の天井部７の吸気ポート８側に、燃料噴射装置であるインジェクタ１９を備えている。インジェクタ１９は、噴射口２０が燃焼室４内の吸気ポート８側の天井部７に位置するように配置されている。インジェクタ１９の噴射口２０から噴射された燃料は、排気ポート９側のシリンダ２の壁面２１に向かうように流れる。
【００１２】
前記点火プラグ１８とインジェクタ１９とは、制御装置２２の制御手段２３に接続されている。制御手段２３は、データを記憶する記憶部２４を備え、内燃機関１の冷却水温を検出する水温センサ２５、クランクシャフト６の角度を検出するクランク角センサ２６、吸気カムシャフト１６の角度を検出する吸気カム角センサ２７、排気カムシャフト１７の角度を検出する排気カム角センサ２８、内燃機関１の負荷として例えばスロットルバルブ１２の開度を検出するスロットル開度センサ２９が接続されている。
制御装置２２は、制御手段２３によって、内燃機関１の冷却水温、クランク角から求められるクランクシャフト６の回転速度、吸気カムシャフト１６の吸気カム角、排気カムシャフト１７の排気カム角、スロットルバルブ１２のスロットル開度から燃料噴射時期と燃料噴射圧とを求め、求めた燃料噴射時期と燃料噴射圧とにより燃焼室４内に燃料を噴射させるようにインジェクタ１９を制御する。また、制御装置２２は、制御手段２３によって、インジェクタ１９の燃料噴射時期に合わせて点火プラグ１８に飛び火させ、噴射された燃料に着火して燃焼させる。
【００１３】
前記内燃機関１の制御装置２２は、制御手段２３によって、内燃機関１の水温Ｔｃが設定値Ｔｏ以下の冷機状態であるとき、図２に示すように、吸気カムシャフト１６により駆動される吸気弁１４のリフト量が大きくなる高リフト期間Ｔｃａｍとクランクシャフト６の回転速度が速くなる高速度期間Ｔｃｒａｎｋとに基づいて高吸気期間Ｔを求め、求めた高吸気期間Ｔ中に燃料を噴射させるようにインジェクタ１９を制御する。
前記吸気弁１４の高リフト期間Ｔｃａｍは、クランクシャフト６の回転速度に応じて予め設定された吸気カムシャフト１６の角度の始期θｃａｍ１と終期θｃａｍ２とで設定される。前記クランクシャフト６の高速度期間Ｔｃｒａｎｋは、予め設定されたクランクシャフト６の角度の始期θｃｒａｎｋ１と終期θｃｒａｎｋ２とで設定される。前記高吸気期間Ｔは、吸気カムシャフト１６の始期θｃａｍ１とクランクシャフト６の始期θｃｒａｎｋ１のうち遅い方と、吸気カムシャフト１６の終期θｃａｍ２とクランクシャフト６の終期θｃｒａｎｋ２のうち早い方との間に設定される。
なお，以下においては、前記吸気カムシャフト１６の角度の始期θｃａｍ１を「吸気カム角始期θｃａｍ１」、終期θｃａｍ２を「吸気カム角終期θｃａｍ２」と記す。また、以下においては、前記クランクシャフト６の角度の始期θｃｒａｎｋ１を「クランク角始期θｃｒａｎｋ１」、終期θｃｒａｎｋ２を「クランク角終期θｃｒａｎｋ２」と記す。
【００１４】
次に作用を説明する。
内燃機関１の制御装置２２は、制御手段２３によって、図３に示すように、制御のプログラムがスタートすると（１００）、クランクシャフト６の回転速度と負荷であるスロットル開度とに基づき、燃料噴射時期θと燃料噴射圧Ｐとを演算し（１０１）、内燃機関１の水温Ｔｃを取得し（１０２）、水温Ｔｃが設定値Ｔｏを超えて内燃機関１が暖機状態であるかを判断する（１０３）。
水温Ｔｃが設定値Ｔｏを超えて内燃機関１が暖機状態であり、前記判断（１０３）がＹＥＳの場合は、燃料噴射時期をθ、燃料噴射圧をＰに設定し（１０４）、設定した燃料噴射時期θと燃料噴射圧Ｐとにより燃焼室４内に燃料を噴射させるようにインジェクタ１９を制御し、プログラムをエンドにする（１０５）。
【００１５】
一方、水温Ｔｃが設定値Ｔｏ以下で内燃機関１が冷機状態であり、前記判断（１０３）がＮＯの場合は、吸気カム角始期θｃａｍ１、吸気カム角終期θｃａｍ２、クランク角始期θｃｒａｎｋ１、クランク角終期θｃｒａｎｋ２を取得する（１０６）。吸気カム角始期θｃａｍ１、吸気カム角終期θｃａｍ２は、吸気弁１４が大きく開き、吸気量が多くなった期間の始期と終期とを示している。また、クランク角始期θｃｒａｎｋ１、クランク角終期θｃｒａｎｋ２は、吸気行程であってクランクシャフト６の回転速度が速くなる（ピストンスピードが高くなる）期間の始期と終期とを表している。
次に、高リフト期間Ｔｃａｍと高速度期間Ｔｃｒａｎｋとを求める（１０７）。高リフト期間Ｔｃａｍは、吸気カムシャフト１６が吸気カム角始期θｃａｍ１から吸気カム角終期θｃａｍ２へ回転するまでの時間である。同様に、高速度期間Ｔｃｒａｎｋは、クランクシャフト６がクランク角始期θｃｒａｎｋ１からクランク角終期θｃｒａｎｋ２へ回転するまでの時間である。これら高リフト期間Ｔｃａｍと高速度期間Ｔｃｒａｎｋとは、クランクシャフト６の回転速度に応じて変化するため、予め実験などによって求めておき、制御手段２３の記憶部２４に記憶されている。
前記求めた高リフト期間Ｔｃａｍと高速度期間Ｔｃｒａｎｋとから、高吸気期間Ｔを算出する（１０８）。高吸気期間Ｔは、吸気カム角始期θｃａｍ１とクランク角始期θｃｒａｎｋ１とを比較して最も遅い方の値と、吸気カム角終期θｃａｍ２とクランク角終期θｃｒａｎｋ２とを比較して最も早い方の値とを算出し、これら２つの値の角度差とクランクシャフト６の回転速度に基づいて算出する。
前記算出した高吸気期間Ｔに応じて、燃料噴射圧Ｐｔを設定する（１０９）。燃料噴射圧Ｐｔは、高吸気期間Ｔ中に燃料の噴射を完了できる圧力である。この燃料噴射圧Ｐｔは、高リフト期間Ｔｃａｍと高速度期間Ｔｃｒａｎｋとのように予め求められ、記憶部２４に記憶されている。
前記燃料噴射圧Ｐｔの設定（１０９）に続いて、燃料噴射時期θが吸気カム角始期θｃａｍ１とクランク角始期θｃｒａｎｋ１とを比較して最も遅いかを判断する（１１０）。
燃料噴射時期θが最も遅く、この判断（１１０）がＹＥＳの場合は、燃料噴射時期をθに設定し（１１１）、設定した燃料噴射時期θと燃料噴射圧Ｐとにより燃焼室４内に燃料を噴射させるようにインジェクタ１９を制御し、プログラムをエンドにする（１０５）。この判断（１１０）がＮＯの場合は、燃料噴射時期を吸気カム角始期θｃａｍ１とクランク角始期θｃｒａｎｋ１とのうちいずれか遅い方に設定し（１１２）、プログラムをエンドにする（１０５）。
【００１６】
このように、内燃機関１の制御装置２２は、吸気弁１４のリフト量が大きくなる高リフト期間Ｔｃａｍであって、かつ吸気行程中のクランクシャフト６の速度が速くなる高速度期間Ｔｃｒａｎｋの高吸気期間Ｔ中に燃料を噴射させるため、燃焼室４内の吸気ポート８側に配置したインジェクタ１９の噴射口２０から排気ポート９側のシリンダ２の壁面２１に向かうように噴射された燃料の流れが、吸気ポート８から燃焼室４内に流入する吸気によりピストン３の頭頂部１０に向けられ、シリンダ２の壁面２１に付着することが無くなる。
このため、この内燃機関１の制御装置２２は、内燃機関１の冷機時に、噴射された燃料を確実にピストン３の頭頂部１０へ導くことができ、燃料が燃焼室４のシリンダ２の壁面２１を伝ってクランクケース内に滴下し、オイルを希釈させることを防止できる。
また、内燃機関１の制御装置２２は、高リフト期間Ｔｃａｍを吸気カム角始期θｃａｍ１と吸気カム角終期θｃａｍ２とで設定し、高速度期間Ｔｃｒａｎｋをクランク角始期θｃｒａｎｋ１とクランク角終期θｃｒａｎｋ２とで設定し、高吸気期間Ｔを吸気カム角始期θｃａｍ１とクランク角始期θｃｒａｎｋ１のうち遅い方と、吸気カム角終期θｃａｍ２とクランク角終期θｃｒａｎｋ２のうち早い方との間に設定している。
これにより、この内燃機関１の制御装置２２は、高リフト期間Ｔｃａｍと高速度期間Ｔｃｒａｎｋとが重複する期間のうち、さらに吸気速度が高い期間（高吸気期間Ｔ）をクランクシャフト６の回転速度に応じて求めることができるため、燃焼室４内に噴射された燃料を吸気によってピストン３の頭頂部１０へ向ける効果を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
この発明は、所謂直噴型の内燃機関においては、噴射された燃料を確実にピストンの頭頂部へ導くことができるものであり、気体燃料と液体燃料を切り替えて使用する内燃機関だけでなく、気体燃料を使用する内燃機関に応用することができる。
【符号の説明】
【００１８】
１  内燃機関
３  ピストン
４  燃焼室
６  クランクシャフト
８  吸気ポート
９  排気ポート
１４  吸気弁
１５  排気弁
１６  吸気カムシャフト
１７  排気カムシャフト
１９  インジェクタ
２０  噴射口
２２  制御装置
２３  制御手段
２４  記憶部
２５  水温センサ
２６  クランク角センサ
２７  吸気カム角センサ
２８  排気カム角センサ
２９  スロットル開度センサ
【図１】
2015031216.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015031216.tif 000005