(57)【要約】【課題】  圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、燃焼室の過昇温を抑制しつつ燃料の燃焼状態を可及的に安定させることが可能な技術を提供する。【解決手段】  主燃料噴射と副燃料噴射とを実行することが可能な圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、副燃料噴射を実行するときは副燃料噴射を実行しないときに比べて圧縮着火内燃機関の実圧縮比を低下させ、それによって、燃焼室の温度上昇を抑制しつつ副燃料噴射一回当たりの燃料噴射量をより多くする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁によって、主燃料噴射と、該主燃料噴射を実行する前の時期であって噴射された燃料が前記燃焼室で燃焼する時期に行われる副燃料噴射と、を実行することが可能な圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システムであって、
副燃料噴射を実行するか否かを前記圧縮着火内燃機関の運転状態に応じて切り換える切り換え手段と、
副燃料噴射を実行するときは副燃料噴射を実行しないときに比べて前記圧縮着火内燃機関の実圧縮比を低下させる実圧縮比制御手段と、を備えることを特徴とする圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システム。
【請求項２】
燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁によって、主燃料噴射と、該主燃料噴射を実行する前の時期であって噴射された燃料が前記燃焼室で燃焼する時期に行われる副燃料噴射と、を実行する圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システムであって、
一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数を前記圧縮着火内燃機関の運転状態に応じて変更する実行回数変更手段と、
一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数が多いほど前記圧縮着火内燃機関の実圧縮比を低下させる実圧縮比制御手段と、を備えることを特徴とする圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧縮着火内燃機関においては、より高出力を得るべく低圧縮比化が図られる傾向にある。しかしながら、圧縮比が低下すると燃焼室の温度が低下するため着火遅れ期間が過剰に長くなる虞がある。その結果、燃焼騒音や排気エミッションの悪化を招く場合がある。
【０００３】
そこで、特許文献１には、圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、主燃料噴射を実行する前の時期に副燃料噴射を複数回実行する技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、圧縮着火内燃機関において、機関負荷が増加するにつれて吸気弁の閉弁時期を遅角させる技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２６９２２９号公報
【特許文献２】特許第３１１６８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧縮着火内燃機関において、主燃料噴射を実行する前の時期であって噴射された燃料が燃焼室で燃焼する時期に副燃料噴射を実行した場合、主燃料噴射実行時の燃焼室の温度をより高くすることが出来る。これにより、着火遅れ期間が過剰に長くなるのを抑制することが出来る。
【０００６】
しかしながら、副燃料噴射を行う場合、燃圧の脈動の影響を受けるため、微量の副燃料噴射量を精度よく制御することが困難となる場合がある。副燃料噴射量が不安定となると、燃焼室における燃焼状態が不安定となる虞ある。一方、副燃料噴射量が過剰に多くなると燃焼室の過昇温を招く虞がある。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、燃焼室の過昇温を抑制しつつ燃料の燃焼状態を可及的に安定させることが可能な技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、圧縮着火内燃機関において、副燃料噴射を実行する場合、副燃料噴射量をより精度良く制御することが可能な量とすべく、圧縮着火内燃機関の実圧縮比（以下、機関実圧縮比と称する）を低下させるものである。
【０００９】
より詳しくは、第一の発明に係る圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システムは、
燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁によって、主燃料噴射と、該主燃料噴射を実行する前の時期であって噴射された燃料が前記燃焼室で燃焼する時期に行われる副燃料噴射と、を実行することが可能な圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システムであって、
副燃料噴射を実行するか否かを前記圧縮着火内燃機関の運転状態に応じて切り換える切り換え手段と、
副燃料噴射を実行するときは副燃料噴射を実行しないときに比べて前記圧縮着火内燃機関の実圧縮比を低下させる実圧縮比制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、圧縮着火内燃機関の運転状態が主燃料噴射のみでも燃焼室の温度が比較的高くなる運転状態のときは副燃料噴射を実行せず、圧縮着火内燃機関の運転状態が主燃料噴射のみでは燃焼室の温度が比較的低くなる運転状態のときは副燃料噴射を実行する。
【００１１】
機関実圧縮比を低下させた場合、燃料が燃焼したときの燃焼室の温度が低下する。そのため、機関実圧縮比が比較的低いときは、副燃料噴射を実行した場合であっても、機関実圧縮比が比較的高いときに比べて燃焼室の温度上昇を抑制することが出来る。
【００１２】
そこで、本発明では、副燃料噴射を実行するときは副燃料噴射を実行しないときに比べて機関実圧縮比を低下させる。
【００１３】
これにより、副燃料噴射実行時に、燃焼室の過昇温を抑制しつつ副燃料噴射一回当たりの燃料噴射量をより多くすることが可能となる。そして、副燃料噴射一回当たりの燃料噴射量をより多くすることで該燃料噴射量をより精度良く制御することが可能となる。
【００１４】
従って、本発明によれば、燃焼室の過昇温を抑制しつつ燃料の燃焼状態を可及的に安定させることが出来る。
【００１５】
また、第二の発明に係る圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システムは、
燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁によって、主燃料噴射と、該主燃料噴射を実行する前の時期であって噴射された燃料が前記燃焼室で燃焼する時期に行われる副燃料噴射と、を実行する圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システムであって、
一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数を前記圧縮着火内燃機関の運転状態に応じて変更する実行回数変更手段と、
一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数が多いほど前記圧縮着火内燃機関の実圧縮比を低下させる実圧縮比制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明では、圧縮着火内燃機関の運転状態が、燃焼室の温度が比較的低くなる運転状態のときは、燃焼室の温度が比較的高くなる運転状態のときに比べて、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数を増加させる。
【００１７】
そして、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数が多いほど機関実圧縮比を低下させる。
【００１８】
これにより、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数が増加したときであっても、燃焼室の過昇温を抑制しつつ副燃料噴射一回当たりの燃料噴射量をより多くすることが可能となる。そして、副燃料噴射一回当たりの燃料噴射量をより多くすることで該燃料噴射量をより精度良く制御することが可能となる。
【００１９】
従って、本発明によれば、前記と同様、燃焼室の過昇温を抑制しつつ燃料の燃焼状態を可及的に安定させることが出来る。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御システムによれば、燃焼室の過昇温を抑制しつつ燃料の燃焼状態を可及的に安定させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システムの具体的な実施の形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本実施例に係る圧縮着火内燃機関の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用の圧縮着火内燃機関である。内燃機関１の気筒２内にはピストン３が摺動自在に設けられている。気筒２内上部の燃焼室１１には、吸気ポート４と排気ポート５とが接続されている。
【００２３】
吸気ポート４および排気ポート５の燃焼室１１への開口部は、それぞれ吸気弁６および排気弁７によって開閉される。吸気弁６および排気弁７には、バルブタイミングを制御する可変動弁機構１２、１３がそれぞれ設けられている。
【００２４】
吸気ポート４および排気ポート５は、それぞれ吸気通路８および排気通路９に接続されている。また、気筒２には燃焼室１１に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１０が設けられている。
【００２５】
以上述べたように構成された内燃機関１には、この内燃機関１を制御するためのＥＣＵ２０が併設されている。ＥＣＵ２０には、内燃機関１のクランク角を検出するクランクポジションセンサ１４、該内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度を検出するアクセル開度センサ１５が電気配線を介して接続されている。これらの出力値がＥＣＵ２０に入力される。
【００２６】
ＥＣＵ２０はクランクポジションセンサ１４の検出値に基づいて内燃機関１の機関回転数を推定する。また、ＥＣＵ２０はアクセル開度センサ１５の検出値に基づいて内燃機関１の機関負荷を推定する。
【００２７】
また、ＥＣＵ２０には、可変動弁機構１２、１３や、燃料噴射弁１０が電気的に接続されている。ＥＣＵ２０によってこれらが制御される。
【００２８】
本実施例では、圧縮行程上死点近傍の時期に燃料噴射弁１０によって主燃料噴射が実行される。燃料噴射が主燃料噴射のみの場合、内燃機関１の機関負荷が低くなるほど燃焼室１１の温度が低下する。そこで、内燃機関１の機関負荷が規定負荷以下の場合、主燃料噴射実行時の燃焼室１１の温度をより高い温度とすべく、主燃料噴射に加え、燃料噴射弁１０によって副燃料噴射が実行される。
【００２９】
この副燃料噴射は、主燃料噴射を実行する前の時期であって噴射された燃料が燃焼室１１で燃焼する時期に実行される。副燃料噴射を実行することで主燃料噴射実行時の燃焼室１１の温度を上昇させることが出来る。燃焼室１１の温度をより上昇させることで、着火遅れ期間が過剰に長くなるのを抑制することが出来る。尚、一燃焼サイクルあたりの副燃料噴射の実行回数は一回でも良く、また、複数回であっても良い。
【００３０】
ここで、所定負荷は、副燃料噴射を実行しない場合、燃焼室１１の温度が低いために着火遅れ期間が過剰に長くなる虞があると判断出来る閾値となる機関負荷である。
【００３１】
しかしながら、副燃料噴射一回当たりの燃料噴射量が微量であるとこの燃料噴射量をより精度良く制御することが困難となる虞がある。一方、副燃料噴射量が過剰に多いと燃焼室１１が過昇温する虞がある。
【００３２】
そこで、本実施例では、可変動弁機構１２によって、内燃機関１の機関負荷が所定負荷以下の場合は所定負荷より高い場合に比べて吸気弁６の閉弁時期を遅角させ、これにより、機関実圧縮比を低下させる。つまり、副燃料噴射を実行するときは副燃料噴射を実行しないときに比べて機関実圧縮比を低下させる。そして、副燃料噴射一回当たりの燃料噴射
量をより精度良く制御することが可能となる量とする。
【００３３】
機関実圧縮比を低下させた場合、燃料が燃焼したときの燃焼室１１の温度が低下する。そのため、副燃料噴射を実行した場合であっても、機関実圧縮比を低下させることで燃焼室１１の温度上昇を抑制することが出来る。これにより、燃焼室１１の過昇温を抑制しつつ副燃料噴射一回あたりの燃料噴射量をより多くすることが可能となる。つまり、副燃料噴射一回当たりの燃料噴射量をより精度良く制御することが可能となる量とすることが可能となる。
【００３４】
本実施例によれば、上記のような制御により、燃焼室１１の過昇温を抑制しつつ燃料の燃焼状態を可及的に安定させることが出来る。
【００３５】
ここで、本実施例に係るバルブタイミングおよび燃料噴射制御の制御ルーチンについて図２に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、所定時間毎に実行される。
【００３６】
本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１において、機関負荷Ｑｅが本実施例に係る所定負荷Ｑ１以下であるか否かを判別する。このＳ１０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０４に進む。
【００３７】
Ｓ１０４に進んだＥＣＵ２０は、燃料噴射を主燃料噴射のみによって実行し、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００３８】
一方、Ｓ１０２に進んだＥＣＵ２０は、機関負荷Ｑｅが所定負荷Ｑ１より高い場合よりも吸気弁６の閉弁時期Ｔｉｎｃｌｏｓｅを遅角させる。
【００３９】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０３に進み、燃料噴射を主燃料噴射および副燃料噴射によって実行する。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００４０】
尚、Ｓ１０２における吸気弁６の閉弁時期Ｔｉｎｃｌｏｓｅの遅角量や、Ｓ１０３における一燃焼サイクル当たりの副燃料噴射の実行回数および副燃料噴射一回当たりの燃料噴射量は、内燃機関１の機関負荷Ｑｅに応じて決定される。そして、副燃料噴射一回当たりの燃料噴射量はより精度良く制御することが可能となる量に制御される。また、吸気弁６の閉弁時期Ｔｉｎｃｌｏｓｅは、機関実圧縮比が、副燃料噴射を実行した場合であっても燃焼室１１が過昇温するのを抑制できる値となるような時期に制御される。
【実施例２】
【００４１】
本実施例に係る内燃機関の概略構成は実施例１と同様であるためその説明を省略する。
【００４２】
本実施例では、全ての負荷領域で燃料噴射弁１０によって主燃料噴射および副燃料噴射が実行される。実施例１と同様、主燃料噴射は圧縮行程上死点近傍の時期に実行され、副燃料噴射は主燃料噴射を実行する前の時期であって噴射された燃料が燃焼室１１で燃焼する時期に実行される。
【００４３】
一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数が増加すると主燃料噴射実行時の燃焼室１１の温度をより上昇させることが出来る。そこで、本実施例では、内燃機関１の機関負荷が規定負荷以下の場合、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数を二回とし、内燃機関１の機関負荷が規定負荷より高い場合、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数を一回とする。
【００４４】
ここで、所定負荷は、副燃料噴射の実行回数が一回である場合、燃焼室１１の温度が低いために着火遅れ期間が過剰に長くなる虞があると判断出来る閾値となる機関負荷である。
【００４５】
尚、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数は上記の回数に限定されるものではなく、機関負荷が低いほど増加すれば良い。
【００４６】
ここで、上述したように、副燃料噴射一回当たりの燃料噴射量が微量であるとこの燃料噴射量をより精度良く制御することが困難となる虞がある。一方、副燃料噴射量が過剰に多いと燃焼室１１が過昇温する虞がある。また、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数が多いほど副燃料噴射量の総量は必然的に多くなる。
【００４７】
そこで、本実施例においても、実施例１と同様、副燃料噴射一回当たりの燃料噴射量をより精度良く制御することが可能となる量とする。そして、可変動弁機構１２によって、内燃機関１の機関負荷が所定負荷以下の場合は所定負荷より高い場合に比べて吸気弁６の閉弁時期を遅角させ、これにより、機関実圧縮比を低下させる。つまり、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数が多いほど機関実圧縮比を低下させる。これにより、燃焼室１１の過昇温を抑制しつつ副燃料噴射一回あたりの燃料噴射量をより多くすることが可能となる。
【００４８】
本実施例によれば、上記のような制御により、燃焼室１１の過昇温を抑制しつつ燃料の燃焼状態を可及的に安定させることが出来る。
【００４９】
ここで、本実施例に係るバルブタイミングおよび燃料噴射制御の制御ルーチンについて図３に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、所定時間毎に実行される。
【００５０】
本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ２０１において、機関負荷Ｑｅが本実施例に係る所定負荷Ｑ２以下であるか否かを判別する。このＳ２０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０４に進む。
【００５１】
Ｓ２０４に進んだＥＣＵ２０は、燃料噴射を主燃料噴射および副燃料噴射によって実行する。このとき、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数Ｎｓｕｂを一回とする。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００５２】
一方、Ｓ２０２に進んだＥＣＵ２０は、機関負荷Ｑｅが所定負荷Ｑ２より高い場合よりも吸気弁６の閉弁時期Ｔｉｎｃｌｏｓｅを遅角させる。
【００５３】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０３に進み、燃料噴射を主燃料噴射および副燃料噴射によって実行する。このとき、一燃焼サイクル中における副燃料噴射の実行回数Ｎｓｕｂを二回とする。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００５４】
尚、Ｓ２０２における吸気弁６の閉弁時期Ｔｉｎｃｌｏｓｅの遅角量や、Ｓ２０３およびＳ２０４における副燃料噴射一回当たりの燃料噴射量は、内燃機関１の機関負荷Ｑｅに応じて決定される。そして、副燃料噴射一回当たりの燃料噴射量はより精度良く制御することが可能となる量に制御される。また、吸気弁６の閉弁時期Ｔｉｎｃｌｏｓｅは、機関実圧縮比が、一燃焼サイクル中の副燃料噴射の実行回数Ｎｓｕｂを二回とした場合であっても燃焼室１１が過昇温するのを抑制できる値となるような時期に制御される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図。
【図２】本発明の実施例１に係るバルブタイミングおよび燃料噴射制御の制御ルーチンを示すフローチャート。
【図３】本発明の実施例２に係るバルブタイミングおよび燃料噴射制御の制御ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５６】
１・・・内燃機関
２・・・気筒
６・・・吸気弁
７・・・排気弁
１０・・燃料噴射弁
１１・・燃焼室
１２・・可変動弁機構
１３・・可変動弁機構
１５・・アクセル開度センサ
２０・・ＥＣＵ
【図１】
2007040274.tif 000003
【図２】
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【図３】
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