(57)【要約】【課題】双子渦が発生した場合でも良好な成層燃焼を行うことができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】筒内に形成されるタンブル流に対向する方向に筒内噴射弁から燃料を噴射し、成層燃焼を行う火花点火式内燃機関において、筒内で発生するタンブル流が、排気弁側から吸気弁側へ流れた後に互いに逆方向に反転し筒内の壁面に沿って流れる双子渦になるとタンブル比とタンブル流の形態との関係から予測される場合には、筒内で発生するタンブル流が双子渦とならないとタンブル比とタンブル流の形態との関係から予測される場合に比べて、燃料噴射時期を進角するまたは燃料噴射圧を高くすることを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内に形成されるタンブル流に対向する方向に筒内噴射弁から燃料を噴射し、成層燃焼を行う火花点火式内燃機関において、
前記筒内で発生するタンブル流が、排気弁側から吸気弁側へ流れた後に互いに逆方向に反転し筒内の壁面に沿って流れる双子渦になるとタンブル比とタンブル流の形態との関係から予測される場合には、前記筒内で発生するタンブル流が前記双子渦とならないとタンブル比とタンブル流の形態との関係から予測される場合に比べて、燃料噴射時期を進角するまたは燃料噴射圧を高くすることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、２つの吸気ポートからタンブル流を導入する内燃機関が知られている。この内燃機関において、２つの吸気ポートからタンブル流が筒内に導入されて、排気弁側から吸気弁側へ流れた後に互いに反転し筒内の壁面に沿って流れる双子渦が発生することが確認されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０４１３９７号公報
【特許文献２】特開２０１１−３４２８３６号公報
【特許文献３】特開２０１４−１４５３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、筒内におけるタンブル流に対向するように筒内噴射弁から燃料を噴射して成層燃焼を行う技術が知られている。ところが、タンブル流が上記の双子渦になっているときには、燃料が点火プラグ周辺に集まらないことがある。これは、双子渦が発生しているときに筒内噴射弁から燃料を噴射すると、双子渦により気流が筒内中央に集中しており、通常のタンブル流が発生しているときに比べて噴霧に対しての制動力が大きくなるためである。この結果、良好な成層燃焼が行えなくなるおそれがある。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、双子渦が発生した場合でも良好な成層燃焼を行う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】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
筒内に形成されるタンブル流に対向する方向に筒内噴射弁から燃料を噴射し、成層燃焼を行う火花点火式内燃機関において、
前記筒内で発生するタンブル流が、排気弁側から吸気弁側へ流れた後に互いに逆方向に反転し筒内の壁面に沿って流れる双子渦になるとタンブル比とタンブル流の形態との関係から予測される場合には、前記筒内で発生するタンブル流が前記双子渦とならないとタンブル比とタンブル流の形態との関係から予測される場合に比べて、燃料噴射時期を進角するまたは燃料噴射圧を高くすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
第１の発明によれば、タンブル流が双子渦になる場合でも、通常のタンブル流と同様に、成層燃焼を行うための最適な燃料噴射を行うことができる。この結果、タンブル流の形態に左右されることなく、成層燃焼を良好に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１のエンジンにおいて、吸気ポートの縦断面図である。
【図２】吸気弁と排気弁との間の中心線で気筒を縦に切断した場合の断面図である。
【図３】双子渦発生時の気流の向きを表した筒内上面図である。
【図４】双子渦発生時の気流の流れを示す吸気弁と排気弁との間の中心線で気筒を縦に切断した場合の断面図である。
【図５】タンブル比とタンブル流の形態との関係を説明する図である。
【図６】比較例において、立ち角に応じた燃料噴射タイミングの設定とその結果としての成層混合気空燃比の変化について説明する図である。
【図７】実施の形態１において、立ち角に応じた燃料噴射タイミングの設定とその結果としての成層混合気空燃比の変化について説明する図である。
【図８】比較例において、立ち角に応じた燃料噴射タイミングの設定とその結果としての成層混合気空燃比の変化について説明する図である。
【図９】実施の形態１において、立ち角に応じた燃料噴射タイミングの設定とその結果としての成層混合気空燃比の変化について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１のエンジンにおいて、吸気ポートの縦断面図である。実施の形態１のエンジンは、燃料を筒内に直接噴射するガソリンエンジンである。
【００１０】
図１には、吸気ポート１０が表されている。吸気ポート１０は気筒２０と接続されている。実施の形態１のエンジンでは、１つの気筒２０に２つの吸気ポート１０が接続されている。
【００１１】
吸気ポート１０の上面部には、吸気弁の取付部１４が設けられている。吸気ポート１０の上面部には、ポート燃料噴射弁の取付部１６が設けられている。
【００１２】
吸気ポート１０の底面部には、タンブルコントロールバルブ（ＴＣＶ）１２が取り付けられる。タンブルコントロールバルブ１２は、その傾斜角度である立ち角を調節することで、筒内に形成されるタンブル流の強さを調節する。ここで、ピストンが一往復する間に タンブル流が回転する回数を「タンブル比」という。
【００１３】
また、気筒２０には、筒内燃料噴射弁１８が取り付けられている。筒内燃料噴射弁１８は、筒内に直接燃料を噴射する。
【００１４】
次に、タンブル流発生時の筒内における気流の向きについて、図２を参照して説明する。
【００１５】
図２は、吸気弁と排気弁との間の中心線で気筒２０を縦に切断した場合の断面図である。図２のＥＸとは、排気弁側を意味しており、ＩＮとは吸気弁側を意味している。図２の気筒２０には点火プラグ２２が表されている。図２の矢印は、筒内における気流の向きを示している。図２のＸの範囲が示すように、タンブル流によって筒内には気流の乱れが生じている。ここで、図２で示すような気流の向きを生じさせるタンブル流を「通常のタンブル流」と称する。
【００１６】
また、筒内に流入したタンブル流が、排気弁側から吸気弁側へ流れた後に互いに逆方向に反転し筒内の壁面に沿って流れる双子渦となる現象が確認されている。これについて、図３及び図４を参照して説明する。
【００１７】
図３は、双子渦発生時の気流の向きを表した筒内上面図である。図３の２本の太矢印は、双子渦を示している。図３のＥＸは気筒２０における排気弁側を、ＩＮは気筒２０における吸気弁側をそれぞれ示している。また、図３のＲｅはエンジンのリア側を、ＦＲはエンジンのフロント側をそれぞれ示している。
【００１８】
図４は、双子渦発生時の気流の流れを示す吸気弁と排気弁との間の中心線で気筒２０を縦に切断した場合の断面図である。図４は、図２で説明した断面図を簡略化した図である。図４のＥＸとは、排気弁側を意味しており、ＩＮとは吸気弁側を意味している。双子渦発生時、Ｙの範囲が示すように、気流は、筒内の中央部分で排気弁側から吸気弁側へと一定の向きに流れる。
【００１９】
ところで、実施の形態１のエンジンは、ファーストアイドリング時やリーン領域において、タンブル流に対向するように筒内燃料噴射弁１８から燃料を噴射し成層燃焼を行う。この成層燃焼では、燃料噴射の貫徹力と、その燃料噴射に対するタンブル流の気流による制動力とが利用される。このため、筒内における気流の流れの変化に応じて燃料噴射の制御を行う必要がある。図２で説明した通常のタンブル流または図４で説明した双子渦のどちらが発生しているかによって、筒内の気流の流れが異なっている。このため、タンブル流の形態に対応した燃料噴射の制御を実行して成層燃焼を行う必要がある。
【００２０】
ここで、通常のタンブル流と双子渦とが発生する領域は、タンブル比の大きさに応じて決まることが実験により判明している。これについて、図５を参照して説明する。
【００２１】
図５は、タンブル比とタンブル流の形態との関係を説明する図である。図５には、実施の形態１のエンジンにおいて、１から５のタンブル比の間において、タンブル流の形態がどのように変化するかが表されている。図５には、タンブル比が２．３から３．７の間では、双子渦が発生する領域であることが示されている。
【００２２】
実施の形態１では、図５で説明したタンブル比とタンブル流の形態との関係を利用して、上記成層燃焼を実行する際に、通常のタンブル流または双子渦のどちらが発生するかをタンブルコントロールバルブ１２の立ち角から予測して、燃料噴射のタイミングを補正する燃料噴射タイミング補正制御が行われる。以下、実施の形態１の燃料噴射タイミング補正制御が成層燃焼にどのような影響を与えるかについて説明するために、まず、実施の形態１の燃料噴射タイミング補正制御を実行しない比較例について、図６を参照して説明する。
【００２３】
図６は、比較例において、立ち角に応じた燃料噴射タイミングの設定とその結果としての成層混合気空燃比の変化について説明する図である。図６には、タンブルコントロールバルブ１２の立ち角を大きくすると、それにともなって破線で示すタンブル比が大きくなる様子が示されている。さらに、立ち角が大きくなるにつれて、燃料の噴射タイミングが進角される様子が示されている。その結果、比較例では、燃料の噴射タイミングは、タンブル比が大きくなるにしたがって進角される。
【００２４】
本明細書中において、成層混合気空燃比とは、点火時期における点火プラグ２２周辺の空燃比のことをいう。比較例では、成層混合気空燃比は、双子渦が発生する領域において希薄になる。これは、双子渦が発生すると、図４で説明したように筒内中心部分で排気弁側から吸気弁側への一定の気流の流れが発生する。これにより、燃料噴射の貫徹力が過大に抑制されるためである。
【００２５】
次に、実施の形態１の燃料噴射タイミング補正制御を実行する場合について、図７を参照して説明する。
【００２６】
図７は、実施の形態１において、立ち角に応じた燃料噴射タイミングの設定とその結果としての成層混合気空燃比の変化について説明する図である。実施の形態１の燃料噴射タイミング補正制御が実行されると、双子渦領域において、比較例に比べて、噴射タイミングが進角側に補正される。このように噴射タイミングを進角することで、双子渦の発生により気流の制動力が増加した場合でも、点火タイミングに遅れないように、噴射した燃料を点火プラグ２２の周辺に集中させることができる。
【００２７】
図７には、実施の形態１における成層混合気空燃比の変化が示されている。実施の形態１において、燃料噴射タイミング補正制御が実行されると、成層混合気空燃比が希薄になりにくく、一定の空燃比を保つことができる。
【００２８】
以下、実施の形態１の変形例について説明する。この変形例は、双子渦が発生する領域において、燃料噴射タイミング補正制御の代わりに、燃料噴射圧が高くなるように補正する燃料噴射圧補正制御が行われる。まず、燃料噴射圧補正制御を実行しない場合を比較例として、図８を参照して説明する。
【００２９】
図８は、比較例において、立ち角に応じた燃料噴射タイミングの設定とその結果としての成層混合気空燃比の変化について説明する図である。図６と同様に、比較例では、双子渦が発生する領域において、成層混合気空燃比が希薄になる。
【００３０】
次に、燃料噴射圧補正制御を実行する場合について、図９を参照して説明する。
【００３１】
図９は、実施の形態１において、立ち角に応じた燃料噴射タイミングの設定とその結果としての成層混合気空燃比の変化について説明する図である。図９に示すように、燃料噴射圧補正制御が実行されると、双子渦が発生する領域において、比較例に比べて燃料噴射圧が高くなるように補正される。これにより、図７で説明した燃料の噴射タイミングを進角する場合と同じ効果を得ることができる。
【００３２】
本発明によれば、タンブル流の形態に応じて燃料の噴射タイミングまたは燃料噴射圧を変化させる。つまり、タンブル流が双子渦になる場合でも、通常のタンブル流と同様に、成層燃焼を行うための最適な燃料噴射を行うことができる。この結果、タンブル流の形態に左右されることなく、成層燃焼を良好に行えるようになる。
【符号の説明】
【００３３】
１０  吸気ポート
１２  タンブルコントロールバルブ
１８  筒内燃料噴射弁
２０  気筒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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