JP2010261335A - Control device of cylinder injection type engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両等に搭載されるエンジンの制御装置に係り、特に、エンジン及び該エンジン搭載車両の運転状態が所定の条件を満たすとき、前記エンジンを一時的に停止させるアイドルストップを行なうようにされた筒内噴射式エンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to an engine control device mounted on a vehicle or the like, and in particular, performs an idle stop that temporarily stops the engine when the engine and the operating state of the engine-equipped vehicle satisfy a predetermined condition. The present invention relates to a control device for an in-cylinder injection engine.
現在の車両(自動車)は、環境保全の観点から自動車の排出ガスに含まれる一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)等の排出ガス物質の削減、及び燃料消費量の削減が求められており、これらの削減を目的として、例えば、下記特許文献1等にも見られるように、筒内噴射式エンジンの開発が行われている。前記筒内噴射式エンジンは、燃料噴射弁による燃料噴射を気筒の燃焼室内に直接行うものであり、排出ガス物質の削減及び燃料消費量の削減、エンジン出力の向上等を図っている。
Current vehicles (automobiles) reduce exhaust gas substances such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC) and nitrogen oxides (NOx) contained in automobile exhaust gases from the viewpoint of environmental conservation, and fuel consumption Reduction of the amount is demanded, and for the purpose of these reductions, for example, as shown in the following
ここで、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の粒径を小さくするためには前記燃料の高圧化を図る手段が必要になり、高圧燃料供給装置の技術が種々提案されている。その中で、例えば、下記特許文献2には、前記燃料噴射弁に供給する燃料を貯蔵するコモンレールに電子制御式リリーフバルブを設け、このリリーフバルブを用いてコモンレール内の燃料圧力を制御する技術が開示されている。
Here, in order to reduce the particle size of the fuel injected from the fuel injection valve, means for increasing the pressure of the fuel is required, and various techniques for a high-pressure fuel supply device have been proposed. Among them, for example, in
また、上記とは別に、燃費向上等を図るべく、車両の運転開始後、所定条件の成立中にエンジンを一時的に自動停止させる間欠運転制御、いわゆるアイドルストップを行なうことが、例えば下記特許文献3等に開示されている。 In addition to the above, in order to improve fuel consumption, intermittent operation control that automatically stops the engine temporarily during establishment of a predetermined condition after vehicle operation is started, so-called idle stop is performed, for example, 3 etc.
前記アイドルストップを行なう場合には、エンジンを再度始動させる際の応答性が重要となり、下記特許文献4には、前記筒内噴射式エンジンにおいて、前記アイドルストップを行なう場合に、再始動に必要な燃料圧力まで燃圧を上昇させることによる応答性悪化を抑制するため、アイドルストップ実行中(エンジン停止時)には、前記電子制御式リリーフバルブを閉で維持して、再始動時の燃料圧力を確保する技術が開示されている。
When performing the idling stop, the responsiveness when starting the engine again is important. In
前記アイドルストップを行なう車両において、特にエンジン(本体)が高温になっている状態で、前記アイドルストップを実行した場合、そのアイドルストップ実行前にエンジンから発せられた熱がエンジンルーム内で前記コモンレールに伝わり、前記コモンレール内の燃料温度が上昇し、燃料の体積弾性率によって前記コモンレール内の燃料圧力が上昇する。 In the vehicle that performs the idling stop, particularly when the idling stop is performed in a state where the engine (main body) is at a high temperature, the heat generated from the engine before the idling stop is performed on the common rail in the engine room. Accordingly, the fuel temperature in the common rail rises, and the fuel pressure in the common rail rises due to the bulk modulus of the fuel.
一方、前記燃料噴射弁は、同一の駆動パルス幅のもとでは、燃料圧力が高いほど燃料噴射量(以下、噴射量と略すことがある)が増大する特性を持ち、また、前記駆動パルス幅に対する噴射量の特性は、駆動パルス幅が一定以上の領域では線形性が保たれ、一定未満の駆動パルス幅になると噴射量が安定しない。そのため、前記駆動パルス幅として使用できる下限値は、線形性が保たれる最小値に制限される。 On the other hand, the fuel injection valve has a characteristic that the fuel injection amount (hereinafter, abbreviated as the injection amount) increases as the fuel pressure increases under the same drive pulse width. With respect to the injection amount characteristic, the linearity is maintained in a region where the drive pulse width is a certain value or more, and the injection amount is not stable when the drive pulse width is less than a certain value. Therefore, the lower limit value that can be used as the drive pulse width is limited to a minimum value that maintains linearity.
したがって、前記エンジンからの受熱によって前記コモンレール内の燃料温度が上昇し、燃料の体積弾性率によって前記コモンレール内の燃料圧力が上昇した場合、仮に前記燃料噴射弁の駆動パルス幅を前記最小値に設定しても、実噴射量が所望の噴射量(目標噴射量)よりも多くなり、空燃比が過剰にリッチになることによる排気性能の悪化や、前記エンジンのシリンダ等への燃料付着増加によるオイル過剰希釈等を招くおそれがある。かかる不具合を避けるべく、前記燃料噴射弁の駆動パルス幅を前記最小値以下の値に設定すると、今度は駆動パルス幅に対する燃料噴射量の線形性が保たれず、噴射量が安定しないため、やはり排気性能の悪化等を招くおそれがある。 Accordingly, when the fuel temperature in the common rail rises due to heat received from the engine and the fuel pressure in the common rail rises due to the bulk modulus of fuel, the drive pulse width of the fuel injection valve is temporarily set to the minimum value. Even if the actual injection amount becomes larger than the desired injection amount (target injection amount) and the air-fuel ratio becomes excessively rich, the exhaust performance deteriorates, and the oil due to the increase in fuel adhesion to the engine cylinder or the like. There is a risk of overdilution. In order to avoid such problems, if the drive pulse width of the fuel injection valve is set to a value equal to or smaller than the minimum value, the linearity of the fuel injection amount with respect to the drive pulse width is not maintained and the injection amount is not stable. There is a risk of deteriorating exhaust performance.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、エンジンが高温になっている状態で、アイドルストップを実行した場合であっても、アイドルストップ後の再始動時の応答性を確保しつつ、エンジンからの受熱によってコモンレール内の燃料圧力が増大することによる排気性能の悪化等を抑制することのできる筒内噴射式エンジンの制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to perform a restart after an idle stop even when an idle stop is executed while the engine is at a high temperature. An object of the present invention is to provide a control device for a direct injection engine that can suppress deterioration of exhaust performance due to increase in fuel pressure in a common rail due to heat received from the engine while ensuring responsiveness.
上記目的を達成すべく、本発明に係る筒内噴射式エンジンの制御装置は、基本的には、エンジン及び該エンジン搭載車両の運転状態が所定の条件を満たすとき、前記エンジンを一時的に停止させるアイドルストップを行なうようにされ、燃料噴射弁の特性に基づき、前記アイドルストップ後の再始動時において前記燃料噴射弁に供給される燃料の許容燃圧を求め、前記アイドルストップ中に、前記燃料の圧力を、前記再始動時許容燃圧を超えないように制御することを特徴としている。 In order to achieve the above object, the control device for a direct injection engine according to the present invention basically stops the engine temporarily when the operating condition of the engine and the engine-equipped vehicle satisfies a predetermined condition. Based on the characteristics of the fuel injection valve, an allowable fuel pressure of fuel supplied to the fuel injection valve at the time of restart after the idle stop is obtained, and during the idle stop, The pressure is controlled so as not to exceed the allowable fuel pressure at the time of restart.
より具体的な好ましい態様では、エンジンの燃焼室内へ燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、吸い込んだ燃料を前記燃料噴射弁側に吐出する燃料ポンプと、前記燃料噴射弁に供給する燃料を貯蔵するコモンレールと、前記コモンレール内の燃料圧力を検出する圧力センサと、前記コモンレール内の燃料圧力を減圧するための電制リリーフ弁とを備え、車両及びエンジンが所定の条件を満たすとき、エンジンを一時的に停止させるアイドルストップを行なうようにされ、エンジン冷却水温等に基づいて、前記アイドルストップ後の再始動時に必要とされる再始動時必要燃料噴射量を算出するとともに、前記燃料噴射弁の特性並びに前記再始動時必要燃料噴射量に基づいて再始動時許容燃圧を算出し、アイドルストップ中に、前記コモンレール内の燃料圧力が前記再始動時許容燃圧を超えた場合は、前記電制リリーフ弁を開弁することを特徴としている。 In a more specific preferred embodiment, a fuel injection valve that directly injects fuel into the combustion chamber of the engine, a fuel pump that discharges the sucked fuel to the fuel injection valve side, and fuel that is supplied to the fuel injection valve is stored. A common rail, a pressure sensor for detecting a fuel pressure in the common rail, and an electric relief valve for reducing the fuel pressure in the common rail. When the vehicle and the engine satisfy a predetermined condition, the engine is temporarily The engine is stopped at an idle stop, and based on the engine coolant temperature or the like, the required fuel injection amount at restart required for restart after the idle stop is calculated, and the characteristics of the fuel injection valve and Based on the required fuel injection amount at restart, the allowable fuel pressure at restart is calculated, and during idling stop, If the charge pressure exceeds the restart time allowable fuel pressure, it is characterized in that for opening the electrically controlled relief valve.
この場合、好ましい態様では、前記再始動時許容燃圧を、燃料噴射量に対して線形性を保てる駆動パルス幅の最小値、及び、前記コモンレール内の燃料圧力と燃料噴射量との関係とに基づいて算出するようにされる。 In this case, in a preferred aspect, the allowable fuel pressure at restart is based on the minimum value of the drive pulse width that can maintain linearity with respect to the fuel injection amount, and the relationship between the fuel pressure in the common rail and the fuel injection amount. To be calculated.
他の好ましい態様では、エンジン及び該エンジン搭載車両の運転状態が所定の条件を満たすとき、前記エンジンを一時的に停止させるアイドルストップを行なうようにされ、前記アイドルストップ後の再始動時において前記燃料噴射弁に供給すべき駆動パルス幅を燃料噴射量に対して線形性を保てる最小値に設定した場合に、前記再始動時における前記燃料噴射弁の実噴射量が前記再始動時に必要とされる燃料噴射量を超えないように、アイドルストップ中に、燃料供給系の燃圧を制御することを特徴ととしている。 In another preferred aspect, when the engine and the operating state of the engine-equipped vehicle satisfy a predetermined condition, the engine is temporarily stopped to stop the engine, and the fuel is restarted after the idle stop is restarted. When the drive pulse width to be supplied to the injection valve is set to a minimum value that can maintain linearity with respect to the fuel injection amount, the actual injection amount of the fuel injection valve at the time of restart is required at the time of restart. The fuel pressure of the fuel supply system is controlled during idle stop so as not to exceed the fuel injection amount.
本発明によれば、アイドルストップ中に、その後の再始動に備えて、電制リリーフ弁を開閉制御して、コモンレール内の燃圧を再始動時許容燃圧以下にするので、再始動時においては、アイドルストップ後の再始動時の応答性を確保しつつ、エンジンからの受熱によってコモンレール内の燃圧が増大することによる排気性能の悪化や、エンジンのシリンダ等への燃料付着増加によるオイル過剰希釈等を効果的に抑制することができる。 According to the present invention, during idle stop, in preparation for the subsequent restart, the electric relief valve is controlled to be opened and closed, and the fuel pressure in the common rail is made equal to or less than the allowable fuel pressure at restart. While ensuring responsiveness during restart after idle stop, deterioration of exhaust performance due to increase in fuel pressure in the common rail due to heat received from the engine, oil overdilution due to increased fuel adhesion to the engine cylinder, etc. It can be effectively suppressed.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係る制御装置の一実施形態を、それが適用された筒内噴射式エンジンが搭載された車両と共に示す概略構成図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a control device according to the present invention together with a vehicle on which a direct injection engine to which the control device is applied is mounted.
図示の車両10には、筒内噴射式のエンジン1、このエンジン1に連結されたリングギア1a、さらにリングギア1aに連結される変速機3、変速機3に連結されるディファレンシャルギア4、ディファレンシャルギア4に連結される駆動輪5a、5bが設けられており(駆動輪ではない2輪は図示が省略されているが四輪車である)、さらに、リングギア1aにピニオンギア2aを介して連結される始動装置2が設けられている。バッテリ104は充電が可能な二次電池から構成される。バッテリ104は一般には鉛蓄電池が用いられるが、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池を用いても構成可能である。
The illustrated
また、車両10は、運転開始後、所定条件の成立中にエンジン1を一時的に自動停止させる間欠運転制御、いわゆるアイドルストップ制御を実行できる構成となっている。すなわち、車両10には、エンジン1を制御するエンジン制御ユニット101、始動装置2を制御する始動装置制御ユニット102、及び変速機3を制御する変速機制御ユニット103が配備されており、これらの制御ユニット101、102、103にはバッテリ104から直流電圧が供給される。エンジン制御ユニット101と変速機制御ユニット103は通信手段を介して情報の送受信を行う。また、始動装置制御ユニット102は、運転者によるキースイッチ(図示しない)の操作信号及びエンジン制御ユニット101からの始動信号を受けて、始動装置2を制御し、エンジン1に始動のための回転駆動力を与える。
In addition, the
前記始動装置2及びピニオンギア2aの形態としては、前記ピニオンギア2aを摺動させてリングギア1aに噛合わせる摺動式でも、前記ピニオンギア2aとリングギア1aを常時噛合わせた常時噛合い式でもよく、又はベルトを介して電動発電機を連結される形式でもよく、エンジン1を停止させた後に再び始動するための他の機構を用いても構成可能である。また、駆動力源として、エンジン1以外に、さらに1つないしは複数の電動発電機を設けたいわゆるハイブリッド車両として構成し、前記電動発電機によってエンジン1を始動する構成としてもよい。また、エンジン1を再始動させる場合に、前記始動装置によってエンジンを回転させつつ燃料を噴射することによって始動する始動装置始動方式としてもよいし、エンジン1が停止するときのエンジン1のピストンの停止位置を制御し、エンジン1を再始動するのに最適な時期(クランク角度)に燃料を噴射して点火し、燃焼による発生トルクによってエンジン1を再始動させる、いわゆる燃焼始動方式を採用してもよいし、始動装置始動方式と燃焼始動方式を両方用いる方式としてもよい。
The
また、本実施形態においては、エンジン制御ユニット101、始動装置制御ユニット102を別体で構成しているが、一体に構成してもよい。また、本実施例において変速機3は、変速機制御ユニット103を備えた自動変速機として構成されているが、手動変速機の構成にしてもよく、また、自動変速機においても、遊星歯車を用いた有段変速機でも、ベルトとプーリーを用いた無段変速機でも、又はいわゆるツインクラッチ式変速機を用いても構成可能である。
In the present embodiment, the
図2は、前記エンジン1の制御システム全体の概略構成図である。図示例の筒内噴射式エンジン1は、例えば4気筒(#1、#2、#3、#4)からなり、各気筒207b内に供給される空気は、エアクリーナ202の入口部から取り入れられ、空気流量計(エアフロセンサ)203を通り、吸入空気量を制御する電制スロットル205aが収容されたスロットルボディ205を通ってコレクタ206に入る。このコレクタ206に吸入された空気は、エンジン1の各気筒207bに接続された各吸気管201(吸気マニホルド及び吸気ポート)に分配された後、各気筒207b内に摺動自在に嵌挿されたピストン207a上方に画成される燃焼室207cに導かれる。また、前記エアフロセンサ203からは、前記吸入空気量を表す信号がエンジン制御ユニット101に供給される。さらに、前記スロットルボディ205には、電制スロットル205aの開度を検出するスロットルセンサ204が取り付けられており、その信号もエンジン制御ユニット101に出力されるようになっている。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the entire control system of the
一方、燃料噴射弁254に燃料を供給する燃料供給系は次ののような構成となっている。すなわち、ガソリン等の燃料は、燃料タンク250から低圧燃料ポンプ251により一次加圧されて燃圧レギュレータ252により一定の圧力(例えば0.3MPa)に調圧されるとともに、後述する高圧燃料ポンプ209でより高い圧力(例えば5MPaや10MPa)に2次加圧され、コモンレール253を介して各気筒207bに設けられている燃料噴射弁254から燃焼室207c内に噴射される。燃焼室207c内に噴射された燃料は、点火コイル222から高電圧が印加される点火プラグ208が発するスパークにより点火される。なお、本実施例においては、燃料噴射弁254は燃焼室207cの真上から噴射するセンター噴射方式としているが、燃焼室207cの側方から噴射するサイド噴射方式としてもよい。
On the other hand, the fuel supply system for supplying fuel to the
エンジン1のクランク軸207dに添設されたクランク角センサ216は、クランク軸207dの回転位置を表す角度信号をエンジン制御ユニット101に出力する。また、エンジン1は、吸気弁225及び排気弁226の開閉タイミングを変更可能な可変動弁機構を備えており、排気側カム軸に添設されたカム角センサ211は、前記カム軸の回転位置を表す角度信号をエンジン制御ユニット101に出力するとともに、排気側のカム軸の回転に伴って回転する高圧燃料ポンプ駆動カム200の回転位置を表す角度信号をもエンジン制御ユニット101に出力する。
A
なお、本実施例においては、4気筒の筒内噴射式エンジン1を例にとって説明しているが、3気筒や6気筒等、他の気筒数のエンジンとしてもよい。
In the present embodiment, a four-cylinder in-
また、本実施例のエンジン1は、吸気弁225及び排気弁226の両方の開閉タイミングを変更可能な可変動弁機構を備えた構成としているが、可変動弁機構として、吸気弁225の開閉タイミングのみ変更可能とする構成としてもよいし、開閉タイミングに加えて弁リフト量も変更可能とする可変動弁機構を備えた構成としてもよい。
In addition, the
図3は、前記高圧燃料ポンプ209を備えた燃料系の全体概略構成を示している。
前記高圧燃料ポンプ209は、燃料タンク250からの燃料を加圧してコモンレール253に高圧の燃料を圧送するものである。
FIG. 3 shows an overall schematic configuration of a fuel system provided with the high-
The high-
タンク250内の燃料は、低圧ポンプ251により吸入されて吐出され、プレッシャレギュレータ252によって一定の圧力に調圧された状態で高圧燃料ポンプ209の燃料導入口に導かれる。燃料導入口側には燃料導入量を調節するための電磁制御弁である高圧ポンプソレノイド209aが設けられている。高圧ポンプソレノイド209aはノーマルクローズ型のソレノイドであり、非通電時に閉弁し、通電時には開弁する。低圧ポンプ251によって供給された燃料は、エンジン制御ユニット101によって高圧ポンプソレノイド209aを制御することによって吸入量を調節され、ポンプ駆動カム200によって駆動されるピストンを備えた加圧室209bにて加圧され、燃料吐出口からコモンレール253に圧送される。燃料吐出口には、下流側の高圧燃料を加圧室に逆流させないために吐出弁(逆止弁)209cが設けられている。
The fuel in the
コモンレール253には、圧力センサ256が設けられるとともに、コモンレール253内の燃料圧力を減圧させるときに開弁される常閉タイプで電子制御式リリーフバルブ(以下電制リリーフ弁と呼ぶ)255が配備されている。電制リリーフ弁255は、高圧配管系の破損を防止するため、及び、必要に応じてコモンレール253内の燃料圧力を減圧するために設けられており、コモンレール253内の燃料圧力が所定値を超えた際、及び、エンジン制御ユニット101によって電気的駆動信号が与えられた際に開弁するようになっている。
The
図4は、エンジン制御ユニット101の入出力関係を示す。エンジン制御ユニット101は、A/D変換器を含むI/OLSI101a、CPU101b等から構成され、アクセサリ、イグニッションON、スタータONを示すキースイッチ401の信号、アクセル開度センサ402、ブレーキスイッチ403、車速センサ404、エアフロセンサ203、スロットルセンサ204、カム角センサ211、クランク角センサ216、水温センサ217、空燃比センサ218、燃圧センサ256を含む各種センサ等からの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、演算結果として算出された各種の制御信号を出力し、アクチュエータである電制スロットル205a、高圧ポンプソレノイド209a、点火コイル222、低圧燃料ポンプ251、各気筒(#1、#2、#3、#4)の燃料噴射弁254、電制リリーフ弁255等に所定の制御信号を供給し、コモンレール内燃圧制御、噴射量制御、及び点火時期制御等を実行するものである。前記電制リリーフ弁255の制御は、エンジン制御ユニット101によって所定の駆動周期に対するデューティー比を設定する、いわゆるPWM駆動として制御する構成となっている。
FIG. 4 shows the input / output relationship of the
なお、車速センサ404の信号は、図1の変速機制御ユニット103から通信手段を介して入力する構成としてもよく、またさらには、変速機制御ユニット103から、シフトレバー位置(Pレンジ、Rレンジ、Nレンジ、Dレンジ、運転者による変速操作を可能とするMレンジ)を示すレンジ位置信号を入力する構成としてもよい。
The signal of the
次に、図5〜図6を用いて、本実施形態の燃圧制御について具体的に説明する。
図5は、アイドルストップ中燃圧制御を含む、燃圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
この燃圧制御ルーチンは、エンジン制御ユニット101のCPU101bにプログラミングされ、あらかじめ定められた周期で繰り返し実行される。すなわち、以下のステップ501〜506の処理は、エンジン制御ユニット101によってあらかじめ定められた周期で繰り返し実行される。
Next, the fuel pressure control of the present embodiment will be specifically described with reference to FIGS.
FIG. 5 is a flowchart showing an example of a fuel pressure control routine including fuel pressure control during idle stop.
This fuel pressure control routine is programmed in the
まず、ステップ501では、車速センサ404、アクセル開度センサ402、クランク角センサ216、水温センサ217、ブレーキスイッチ403等からの信号を取り込み、制御に用いる車速、アクセル開度、エンジン回転数、エンジン冷却水温等のパラメータを算出する。
First, in
続く、ステップ502では、ステップ501で算出された車速、アクセル開度、エンジン回転数、エンジン冷却水温等のパラメータに基づいて、アイドルストップ中であるか否かを判断する。アイドルストップは、車両の運転開始後、所定条件が成立したときにエンジン1を一時的に自動停止させる機能であり、例えば、車速0、アクセル開度0、アイドル状態が一定時間継続、ブレーキペダルが踏み込まれている等の条件が成立したとき、エンジンを自動的に停止させるものである。したがって、ステップ502では、上記条件が成立してエンジンが停止されたか否かを判断し、NOの場合はアイドルストップ中ではないので、ステップ506に進み、ここで例えばエンジン回転数、エンジンの負荷(吸入空気量等)、エンジン冷却水温等に応じた所要の目標燃圧を算出し、実燃圧が目標燃圧となるように高圧燃料ポンプ209や電制リリーフ弁255等を制御して(通常燃圧制御)、このフローを終える。
Subsequently, in
なお、本例においては、ステップ501の各種信号取り込み、パラメータ算出、並びに、ステップ502のアイドルストップ判定処理をエンジン制御ユニット101の燃圧制御ルーチンで行なうようにしているが、これらの処理は、エンジン制御ユニット101の他のルーチン(例えば燃料噴射制御ルーチン等)で行なってもよいし、エンジン始動装置制御ユニット102等の他の制御ユニットで行なうようにしてもよい。
In this example, various signal acquisitions in
ステップ502でアイドルストップ中であると判断された場合はステップ503へ進み、アイドルストップ後にエンジン1を再始動する際に必要な燃料噴射量(再始動時必要噴射量)を算出する。再始動時必要噴射量TTf_rstの算出に当たっては、例えばエンジン冷却水温に応じて基本噴射量を設定し、さらに、エンジン1を停止(アイドルストップ)させる過程における酸素の吸入量等を考慮の上、最終的な目標噴射量を算出することが望ましい。
If it is determined in
続くステップ504では、再始動時必要噴射量TTf_rstに基づいて、再始動時許容燃圧TPf_rstを求める。この再始動時許容燃圧TPf_rstは、燃料噴射弁254に供給される駆動パルス幅が最小駆動パルス幅のときにおいて前記再始動時必要噴射量TTf_rstを超えないようにするために設定されるもので、縦軸に燃圧をとり横軸に燃料噴射量をとった図6(A)に示される如くの曲線で表される関数(f1)であり、この再始動時許容燃圧TPf_rstは、CPU101bのメモリマップにテーブル関数として記憶される。
In the
前記再始動時必要噴射量TTf_rstに対する再始動時許容燃圧TPf_rstを表す曲線(関数f1)は、図6(B)に示される如くの燃料噴射弁254の駆動パルス幅と、燃圧と、燃料噴射量との関係から求められる。ここで、前記燃料噴射弁254に供給される駆動パルス信号のパルス幅として使用可能な最小駆動パルス幅は、燃料噴射弁254の特性(個体差)に依存し、一般には駆動パルス幅と燃料噴射量との関係に線形性が保たれる範囲の駆動パルス幅の最小値として規定される。なお、最小駆動パルス幅は厳密には燃圧に応じて変化し、一般に燃圧が上昇するにつれて最小駆動パルス幅も若干大きくなる傾向となるが、燃料噴射弁254の特性(個体差)に依存するため、再始動時許容燃圧TPf_rstの設定は、使用されている燃料噴射弁254の個々の特性に合わせて設定することが望ましい。なお、本実施例においては、再始動時許容燃圧TPf_rstを、CPU101bのメモリマップにテーブル関数として記憶させる構成としているが、演算によって算出する構成としてもよい。
A curve (function f1) representing the restart allowable fuel pressure TPf_rst with respect to the restart required injection amount TTf_rst is a drive pulse width, fuel pressure, and fuel injection amount of the
次に進むステップ505では、前記再始動時許容燃圧TPf_rstと燃圧センサ256により検出されるコモンレール253内の燃圧(以下、検出燃圧SPfと称す)とを比較し、その比較結果に基づいて、電制リリーフ弁255の開閉制御を行う。すなわち、再始動時許容燃圧TPf_rstより検出燃圧SPfの方が大きい場合は、電制リリーフ弁255を所定時間だけ開き、検出燃圧SPfが再始動時許容燃圧TPf_rst−α(αは不感帯の幅)以下である場合は電制リリーフ弁255を閉じたままとする。また、TPf_rst−α<SPf≦TPf_rstの場合は、電制リリーフ弁255に前回の状態を維持させる。電制リリーフ弁255は、ステップ505の比較結果に基づき、エンジン制御ユニット101により所定の周期でPWM駆動で制御される。前記電制リリーフ弁255を開く時間は、予め実験等により求めた一定値にしても、あるいは、エンジン1の温度(冷却水温)、検出燃圧SPf、アイドルストップ時における検出燃圧SPfの変化率等に応じて変えるようにしてもよい。なお、前記不感帯の幅αは、めまぐるしいハンチングを回避し、かつ再始動時許容燃圧TPf_rstと、作動範囲として規定する燃圧の最小値(例えば2MPaや3MPa)の幅に対する余裕代を考慮の上、十分に余裕を確保できるように設定することが望ましい。
In the
次に、図7から図9を用いて、図5に示される如くの燃圧制御ルーチンを実行した場合の作用効果を従来例と比較しながら説明する。
図7は、エンジン1の温度が高い状態でのアイドルストップ中に、図5に示される如くの燃圧制御を行なわない場合(従来例)におけるエンジン回転数や燃圧の変化を示すタイムチャートである。
Next, with reference to FIG. 7 to FIG. 9, the operation and effect when the fuel pressure control routine as shown in FIG. 5 is executed will be described in comparison with the conventional example.
FIG. 7 is a time chart showing changes in engine speed and fuel pressure when the fuel pressure control as shown in FIG. 5 is not performed (prior art example) during idling stop with the
図7において、(A)はアイドルストップ中か否かを判定するためのフラグの状態(「1」ならアイドルストップ中)を、(B)はエンジン回転数、(C)は燃圧、(D)は電制リリーフ弁255が開/閉いずれの状態(に制御されている)かを示している。
In FIG. 7, (A) shows the state of a flag for determining whether or not the engine is idling stop (if “1”, idling stop), (B) is the engine speed, (C) is the fuel pressure, (D) Indicates whether the
時点t1以前は、エンジン1は運転状態にあり、(A)のアイドルストップフラグは「0」、(B)のエンジン回転数は0以上であり、(C)の燃圧は所定値に保たれ、(D)の電制リリーフ弁255は閉状態にある。
Before time t1, the
時点t1において、アイドルストップ実行条件が成立し、アイドルストップフラグが「0」→「1」となると、点火プラグ208による点火や燃料噴射弁254による燃料の噴射供給が停止され、エンジン回転数は0となる(エンジン1は停止)。このため、アイドルストップ開始時点t1からアイドルストップ終了時点t3にかけては、コモンレール253内の燃料量は減らないが、エンジン1の温度が高い状態にあるため、コモンレール253が周囲より受熱することによってコモンレール253内の燃料温度が上昇し、燃料の体積弾性率によってコモンレール253内の実燃圧(検出燃圧SPf)が上昇する。このため、時点t2でコモンレール253内の検出燃圧SPfが前記再始動時許容燃圧TPf_rstを超える。
When the idle stop execution condition is satisfied at time t1 and the idle stop flag changes from “0” to “1”, ignition by the
時点t3でアイドルストップ解除条件(例えば、ブレーキペダル、アクセルペダル、シフトレバー等の開度やポジションから定められる条件)が成立してアイドルストップフラグが「1」→「0」に戻されると、エンジン1を再始動させるべく、始動装置2によってエンジン1に回転駆動力が与えられるとともに、点火プラグ208による点火や燃料噴射弁254による燃料噴射が再開され、燃焼室207cに吸入された空気と燃料噴射弁254から噴射された燃料とからなる混合気が点火プラグ208のスパーク放電により点火され、この混合気の燃焼によりエンジン回転数が上昇する。
When an idle stop release condition (for example, a condition determined from the opening and position of a brake pedal, an accelerator pedal, a shift lever, etc.) is established at time t3 and the idle stop flag is returned from “1” to “0”, the engine In order to restart the
時点t3においては、検出燃圧SPfが再始動時許容燃圧TPf_rstよりも高い状態にあるため、燃料噴射弁254に最小駆動パルス幅の駆動パルス信号を供給しても、結果として燃料噴射弁254から過剰に燃料を噴射することとなり、空燃比が過剰にリッチになることによる排気性能の悪化やシリンダ等への燃料付着増加によるオイル過剰希釈等を招くおそれがある。
At the time t3, the detected fuel pressure SPf is higher than the restartable allowable fuel pressure TPf_rst. Therefore, even if the drive pulse signal having the minimum drive pulse width is supplied to the
図8は、エンジン1の温度が高い状態でのアイドルストップ中に、図5に示される如くの燃圧制御を行なった場合(本発明1)におけるエンジン回転数や燃圧の変化の一例を示すタイムチャートである。
FIG. 8 is a time chart showing an example of changes in the engine speed and the fuel pressure when the fuel pressure control as shown in FIG. 5 is performed during idle stop with the
図8(A)、(B)、(C)、(D)は、図7の(A)、(B)、(C)、(D)と同様に、(A)はアイドルストップ中か否かを判定するためのフラグの状態(「1」ならアイドルストップ中)を、(B)はエンジン回転数、(C)は燃圧、(D)は電制リリーフ弁255が開/閉いずれの状態(に制御されている)かを示している。。
8 (A), (B), (C), and (D) are the same as (A), (B), (C), and (D) in FIG. (B) is the engine speed, (C) is the fuel pressure, and (D) is the state where the
時点t1以前は、従来例と同様、エンジン1は運転状態にあり、(A)のアイドルストップフラグは「0」、(B)のエンジン回転数は0以上であり、(C)の燃圧は所定値に保たれ、(D)の電制リリーフ弁255は閉状態にある。
Prior to time t1, as in the conventional example, the
時点t1において、アイドルストップ実行条件が成立し、アイドルストップフラグが「0」→「1」となると、点火プラグ208による点火や燃料噴射弁254による燃料の噴射供給が停止され、エンジン回転数は0となる(エンジン1は停止)。このため、アイドルストップ開始時点t1からアイドルストップ終了時点t3にかけては、コモンレール253内の燃料量は減らないが、エンジン1の温度が高い状態にあるため、コモンレール253が周囲より受熱することによってコモンレール253内の燃料温度が上昇し、燃料の体積弾性率によってコモンレール253内の実燃圧(検出燃圧SPf)が上昇する。
When the idle stop execution condition is satisfied at time t1 and the idle stop flag changes from “0” to “1”, ignition by the
時点t2で検出燃圧SPfが前記した再始動時許容燃圧TPf_rstを超えると、電制リリーフ弁255が所定時間だけ開かれ(図5のステップ505)、これによって検出燃圧SPfが低下する。検出燃圧SPfが再始動時許容燃圧TPf_rst−αより低下すると、電制リリーフ弁255が閉じられ、これよって、時点t2から時点t2’にかけては、再びコモンレール253内の燃圧が上昇する。時点t2’で検出燃圧SPfが再始動時許容燃圧TPf_rstを超えると、再び電制リリーフ弁255が所定時間だけ開かれ、検出燃圧SPfが低下する。
When the detected fuel pressure SPf exceeds the restartable allowable fuel pressure TPf_rst at time t2, the
時点t3でアイドルストップ解除条件が成立してアイドルストップフラグが「1」→「0」に戻されると、エンジン1を再始動させるべく、始動装置2によってエンジン1に回転駆動力が与えられるとともに、点火プラグ208による点火や燃料噴射弁254による燃料噴射が再開され、燃焼室207cに吸入された空気と燃料噴射弁254から噴射された燃料とからなる混合気が点火プラグ208のスパーク放電により点火され、この混合気の燃焼によりエンジン回転数が上昇する。
When the idle stop release condition is satisfied at time t3 and the idle stop flag is returned from “1” to “0”, a rotational driving force is applied to the
時点t3においては、検出燃圧SPfは再始動時許容燃圧TPf_rst以下に保たれているので、再始動時において、燃料噴射弁254に供給する駆動パルス幅を前記最小駆動パルス幅以上とすることができる。言い換えれば、アイドルストップ後の再始動時においては、上記したアイドルストップ中の電制リリーフ弁255の開閉制御により、実燃圧(検出燃圧SPf)が再始動時許容燃圧TPf_rst以下に保たれているので、燃料噴射弁254に供給する駆動パルス幅として、燃料噴射量に対して線形性が保たれる範囲(最小駆動パルス幅以上)のパルス幅を用いることができる。
At the time point t3, the detected fuel pressure SPf is kept below the restartable allowable fuel pressure TPf_rst, so that at the time of restart, the drive pulse width supplied to the
このため、エンジンが高温になっている状態でアイドルストップを行なう場合であっても、空燃比が過剰にリッチになることによる排気性能の悪化や、エンジン1のシリンダ等への燃料付着増加によるオイル過剰希釈等を招くことなく、アイドルストップ後の再始動時の応答性を確保しつつ、エンジンからの受熱によってコモンレール内の燃料圧力が増大することによる排気性能の悪化等を効果的に抑制することができる。
For this reason, even when idling is stopped while the engine is at a high temperature, the exhaust performance deteriorates due to the air-fuel ratio becoming excessively rich, and the oil due to increased fuel adhesion to the cylinder of the
図9は、エンジン1の温度が高い状態でのアイドルストップ中に、図5に示される如くの燃圧制御を行なった場合(本発明2)におけるエンジン回転数や燃圧の変化の他の例を示すタイムチャートである。
FIG. 9 shows another example of changes in engine speed and fuel pressure when fuel pressure control is performed as shown in FIG. 5 (invention 2) during idling stop when the temperature of the
図9(A)、(B)、(C)、(D)は、図8の(A)、(B)、(C)、(D)と同様に、(A)はアイドルストップ中か否かを判定するためのフラグの状態(「1」ならアイドルストップ中)を、(B)はエンジン回転数、(C)は燃圧、(D)は電制リリーフ弁255が開/閉いずれの状態(に制御されている)かを示している。。
9 (A), (B), (C), and (D) are the same as (A), (B), (C), and (D) in FIG. (B) is the engine speed, (C) is the fuel pressure, and (D) is the state where the
時点t1以前は、従来例と同様、エンジン1は運転状態にあり、(A)のアイドルストップフラグは「0」、(B)のエンジン回転数は0以上であり、(C)の燃圧は所定値に保たれ、(D)の電制リリーフ弁255は閉状態にある。
Prior to time t1, as in the conventional example, the
時点t1において、アイドルストップ実行条件が成立し、アイドルストップフラグが「0」→「1」となると、点火プラグ208による点火や燃料噴射弁254による燃料の噴射供給が停止され、エンジン回転数は0となる(エンジン1は停止)。
When the idle stop execution condition is satisfied at time t1 and the idle stop flag changes from “0” to “1”, ignition by the
本例では、時点t1において、コモンレール253内の燃圧が再始動時許容燃圧TPf_rstを超えているため、電制リリーフ弁255が所定時間だけ開かれ、検出燃圧が低下する。燃圧が低下すると、電制リリーフ弁255が閉じられる。エンジン1の温度が高い状態にあるため、時点t2にかけて、コモンレール253が周囲より受熱することによってコモンレール253内の燃料温度が上昇し、燃料の体積弾性率によってコモンレール253内の燃圧が上昇する。時点t2でコモンレール253内の燃圧が再始動時許容燃圧TPf_rstを超えると、電制リリーフ弁255が再び開かれ、検出燃圧が低下する。燃圧が低下すると、電制リリーフ弁255が再び閉じられる。その後、時点t2’にかけて、再びコモンレール253内の燃圧が上昇する。時点t2’でコモンレール253内の燃圧が再始動時許容燃圧TPf_rstを超えると、電制リリーフ弁255が再び開かれ、燃圧が低下する。
In this example, since the fuel pressure in the
時点t3でアイドルストップ解除条件が成立してアイドルストップフラグが「1」→「0」に戻されると、エンジン1を再始動させるべく、始動装置2によってエンジン1に回転駆動力が与えられるとともに、点火プラグ208による点火や燃料噴射弁254による燃料噴射が再開され、燃焼室207cに吸入された空気と燃料噴射弁254から噴射された燃料とからなる混合気が点火プラグ208のスパーク放電により点火され、この混合気の燃焼によりエンジン回転数が上昇する。
When the idle stop release condition is satisfied at time t3 and the idle stop flag is returned from “1” to “0”, a rotational driving force is applied to the
時点t3においては、検出燃圧SPfは再始動時許容燃圧TPf_rst以下に保たれているので、再始動時において、燃料噴射弁254に供給する駆動パルス幅を前記最小駆動パルス幅以上とすることができる。言い換えれば、アイドルストップ後の再始動時においては、上記したアイドルストップ中の電制リリーフ弁255の開閉制御により、実燃圧(検出燃圧SPf)が再始動時許容燃圧TPf_rst以下に保たれているので、燃料噴射弁254に供給する駆動パルス幅として、燃料噴射量に対して線形性が保たれる範囲(最小駆動パルス幅以上)のパルス幅を用いることができる。
At the time point t3, the detected fuel pressure SPf is kept below the restartable allowable fuel pressure TPf_rst, so that at the time of restart, the drive pulse width supplied to the
このため、エンジンが高温になっている状態でアイドルストップを行なう場合であっても、空燃比が過剰にリッチになることによる排気性能の悪化や、エンジン1のシリンダ等への燃料付着増加によるオイル過剰希釈等を招くことなく、アイドルストップ後の再始動時の応答性を確保しつつ、エンジンからの受熱によってコモンレール内の燃料圧力が増大することによる排気性能の悪化等を効果的に抑制することができる。
For this reason, even when idling is stopped while the engine is at a high temperature, the exhaust performance deteriorates due to the air-fuel ratio becoming excessively rich, and the oil due to increased fuel adhesion to the cylinder of the
1 …筒内噴射式エンジン
2 …始動装置
3 …変速機
101…エンジン制御ユニット
102…始動装置制御ユニット
103…変速機制御ユニット
104…バッテリ
200…ポンプ駆動カム
203…エアフロセンサ
204…スロットルセンサ
208…点火プラグ
209…高圧燃料ポンプ
211…カム角センサ
216…クランク角センサ
217…水温センサ
218…空燃比センサ
222…点火コイル
225…吸気弁
226…排気弁
250…燃料タンク
251…低圧燃料ポンプ
252…燃圧レギュレータ
253…コモンレール
254…燃料噴射弁
255…電制リリーフ弁
256…燃圧センサ
401…キースイッチ
402…アクセル開度センサ
403…ブレーキスイッチ
404…車速センサ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
燃料噴射弁の特性に基づき、前記アイドルストップ後の再始動時において前記燃料噴射弁に供給される燃料の許容燃圧を求め、前記アイドルストップ中に、前記燃料の圧力を、前記再始動時許容燃圧を超えないように制御することを特徴とする筒内噴射式エンジンの制御装置。 When the operating state of the engine and the engine-equipped vehicle satisfies a predetermined condition, a control device for a direct injection engine configured to perform idle stop for temporarily stopping the engine,
Based on the characteristics of the fuel injection valve, an allowable fuel pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve at the time of restart after the idle stop is obtained, and during the idle stop, the fuel pressure is determined as the allowable fuel pressure at the time of restart. A control apparatus for a cylinder injection engine, wherein control is performed so as not to exceed.
エンジン冷却水温等に基づいて、前記アイドルストップ後の再始動時に必要とされる再始動時必要燃料噴射量を算出するとともに、前記燃料噴射弁の特性並びに前記再始動時必要燃料噴射量に基づいて再始動時許容燃圧を算出し、アイドルストップ中に、前記コモンレール内の燃料圧力が前記再始動時許容燃圧を超えた場合は、前記電制リリーフ弁を開弁することを特徴とする筒内噴射式エンジンの制御装置。 A fuel injection valve for directly injecting fuel into the combustion chamber of the engine, a fuel pump for discharging the sucked fuel to the fuel injection valve side, a common rail for storing fuel to be supplied to the fuel injection valve, and fuel in the common rail A pressure sensor for detecting pressure and an electric relief valve for reducing the fuel pressure in the common rail, and when the vehicle and the engine satisfy a predetermined condition, an idle stop is performed to temporarily stop the engine. An in-cylinder in-cylinder injection engine control device,
Based on the engine coolant temperature and the like, the required fuel injection amount at restart required for restart after the idle stop is calculated, and based on the characteristics of the fuel injection valve and the required fuel injection amount at restart In-cylinder injection, wherein an allowable fuel pressure at restart is calculated, and the electric relief valve is opened when the fuel pressure in the common rail exceeds the allowable fuel pressure at restart during idle stop Type engine control device.
前記アイドルストップ後の再始動時において前記燃料噴射弁に供給すべき駆動パルス幅を燃料噴射量に対して線形性を保てる最小値に設定した場合に、前記再始動時における前記燃料噴射弁の実噴射量が前記再始動時に必要とされる燃料噴射量を超えないように、アイドルストップ中に、燃料供給系の燃圧を制御することを特徴とする筒内噴射式エンジンの制御装置。 When the operating state of the engine and the engine-equipped vehicle satisfies a predetermined condition, a control device for a direct injection engine configured to perform idle stop for temporarily stopping the engine,
When the drive pulse width to be supplied to the fuel injection valve at the restart after the idle stop is set to a minimum value that can maintain linearity with respect to the fuel injection amount, the actual performance of the fuel injection valve at the restart is A control apparatus for an in-cylinder injection engine, wherein a fuel pressure of a fuel supply system is controlled during an idle stop so that an injection amount does not exceed a fuel injection amount required at the time of restart.
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