JP2005188334A - Fuel injection control device for engine - Google Patents

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Takahiro Kushibe
孝寛 櫛部
Shigeki Miyashita
茂樹 宮下
Daisuke Uchida
大輔 内田
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection control device for an engine prevented from occurrence of worsening of emission even when a valve overlap period is increased for suppression of knocking. <P>SOLUTION: In an engine provided with at least cylinder fuel injection valve 33; a variable valve timing mechanism VTT to vary the switching timing of at least the one of a suction valve and an exhaust valve; and a supercharger 22, the engine is provided with a knocking occurrence suppressing means to suppress the occurrence of knocking by operating the variable valve timing mechanism at a given time for increasing a valve over lap; and a correction means to correct a fuel injection amount supplied from the cylinder fuel injection valve 33 to a fuel injection amount against a suction air amount before operation of the knocking occurrence suppressing means when knocking is detected by the knocking detecting means and knocking occurrence suppressing means is operated. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、エンジンの燃料噴射制御装置、特に、少なくとも筒内燃料噴射弁と、吸気バルブと排気バルブとの少なくとも一方の開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング機構と、過給機とを備えるエンジンにおける燃料噴射制御装置に関する。   The present invention relates to an engine fuel injection control device, and more particularly, to an engine including at least an in-cylinder fuel injection valve, a variable valve timing mechanism that varies opening / closing timing of at least one of an intake valve and an exhaust valve, and a supercharger. The present invention relates to a fuel injection control device.

従来、可変バルブタイミング機構と過給機とを備えるエンジンにおいて、エンジンの運転状態が低回転且つ高負荷状態にあるときに、オーバラップ期間を大きくするバルブオーバラップ制御手段を備え、これにより、気筒内の掃気を促進して筒内温度を低下させ、過給に伴うノッキングの発生を抑えるようにしたものが、例えば、特許文献1により知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, an engine having a variable valve timing mechanism and a supercharger is provided with valve overlap control means for increasing an overlap period when the operating state of the engine is in a low rotation and high load state. For example, Patent Document 1 discloses a technique in which scavenging of the inside is promoted to reduce the in-cylinder temperature and suppress the occurrence of knocking due to supercharging.

特開平5−59975号公報JP-A-5-59975

ところで、この特許文献1に記載のような技術を、少なくとも筒内燃料噴射弁を備え、空気のみを気筒内に吸入させ、この気筒内に吸入された空気に対して、直接に筒内燃料噴射弁から燃料を噴射して供給する運転領域を有するようなエンジンに適用すると、以下のような問題が生ずることになる。すなわち、バルブオーバラップ期間を大きくすると、上述のように掃気が促進されるが、これは同時に新気の吹き抜けが増大することを意味する。燃料噴射量は気筒内に吸入される空気量に対応させて決定されるので、結果として、所望の空燃比から外れてエミッションが悪化するのである。   By the way, the technique as described in Patent Document 1 is provided with at least an in-cylinder fuel injection valve, and only air is sucked into the cylinder, and the in-cylinder fuel injection is directly performed on the air sucked into the cylinder. When applied to an engine having an operation region in which fuel is injected and supplied from a valve, the following problems occur. That is, when the valve overlap period is increased, scavenging is promoted as described above, which means that the blow-through of fresh air increases at the same time. Since the fuel injection amount is determined in accordance with the amount of air taken into the cylinder, as a result, it deviates from the desired air-fuel ratio and the emission deteriorates.

本発明の目的は、かかる従来技術の問題を解消し、ノッキング抑制のためにバルブオーバラップ期間を大きくした場合でも、エミッションの悪化を生じないエンジンの燃料噴射制御装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a fuel injection control device for an engine that eliminates such problems of the prior art and does not cause deterioration of emissions even when the valve overlap period is increased to suppress knocking.

上記目的を達成する本発明の一形態に係るエンジンの燃料噴射制御装置は、少なくとも筒内燃料噴射弁と、吸気バルブと排気バルブとの少なくとも一方の開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング機構と、過給機とを備えるエンジンにおいて、所定時に前記可変バルブタイミング機構を作動させ、バルブオーバラップを大とすることによりノッキング発生を抑制するノッキング発生抑制手段と、ノッキング検出手段によりノッキングが検出され、前記ノッキング発生抑制手段が作動されたとき、前記筒内燃料噴射弁から供給される燃料噴射量を、前記ノッキング発生抑制手段の作動前の吸入空気量に対する燃料噴射量に補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。   An engine fuel injection control apparatus according to an embodiment of the present invention that achieves the above object includes at least an in-cylinder fuel injection valve, a variable valve timing mechanism that varies an opening / closing timing of at least one of an intake valve and an exhaust valve, An engine comprising a feeder, wherein the variable valve timing mechanism is activated at a predetermined time to increase the valve overlap so that knocking is suppressed by knocking detection suppressing means and knocking detecting means detects knocking, and the knocking is detected. Correction means for correcting a fuel injection amount supplied from the in-cylinder fuel injection valve to a fuel injection amount with respect to an intake air amount before operation of the knocking generation suppression means when the generation suppression means is operated. It is characterized by.

ここで、前記エンジンはさらにポート燃料噴射弁を備え、前記ノッキング検出手段によりノッキングが検出され、前記ノッキング発生抑制手段が作動されたとき、前記ポート燃料噴射弁に対する前記筒内燃料噴射弁からの燃料噴射割合を増大させる燃料噴射割合変更手段を備えるものであってもよい。   The engine further includes a port fuel injection valve. When knocking is detected by the knocking detection unit and the knocking generation suppression unit is activated, fuel from the in-cylinder fuel injection valve to the port fuel injection valve is detected. A fuel injection ratio changing means for increasing the injection ratio may be provided.

なお、前記燃料噴射割合変更手段は、前記筒内燃料噴射弁からの燃料噴射割合を100%とすることが好ましい。   The fuel injection ratio changing means preferably sets the fuel injection ratio from the in-cylinder fuel injection valve to 100%.

上記形態になる本発明によれば、ノッキング検出手段によりノッキングが検出され、ノッキング発生抑制手段が作動されると、可変バルブタイミング機構が作動され、バルブオーバラップが大とされる。このとき、筒内噴射弁から供給される燃料噴射量は、補正手段によって、ノッキング発生抑制手段の作動前の吸入空気量に対する燃料噴射量に補正されるので、喩え新規の吹き抜けにより気筒内の実質空気量が吸入空気量より減少したとしても空燃比が大きく変化することはなく、エミッションの悪化を生じない。   According to the present invention having the above-described configuration, when knocking is detected by the knocking detection unit and the knocking generation suppression unit is activated, the variable valve timing mechanism is activated and the valve overlap is increased. At this time, the fuel injection amount supplied from the in-cylinder injection valve is corrected by the correction means to the fuel injection amount with respect to the intake air amount before the operation of the knocking occurrence suppression means. Even if the air amount is smaller than the intake air amount, the air-fuel ratio does not change greatly, and the emission is not deteriorated.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の実施の形態に係る可変バルブタイミング機構及び過給機付エンジンの全体構成を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 the overall configuration of a variable valve timing mechanism and a supercharged engine according to an embodiment of the present invention.

先ず、本発明が適用される可変バルブタイミング機構及び過給機付エンジンの全体構成について、図1を用いて説明する。同図において、符号10は、可変バルブタイミング機構及び過給機付のエンジン(以下、単に「エンジン」と称する)であり、図においては、ポート燃料噴射弁と筒内燃料噴射弁とを備えたガソリンエンジンを示す。このエンジン10のシリンダブロック11には、シリンダヘッド12が設けられ、シリンダヘッド12に気筒毎に吸気ポート13と排気ポート14とが形成されている。   First, the overall configuration of a variable valve timing mechanism and a supercharged engine to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. In the figure, reference numeral 10 denotes an engine with a variable valve timing mechanism and a supercharger (hereinafter simply referred to as “engine”), and in the figure, a port fuel injection valve and an in-cylinder fuel injection valve are provided. Indicates a gasoline engine. The cylinder block 11 of the engine 10 is provided with a cylinder head 12, and an intake port 13 and an exhaust port 14 are formed in the cylinder head 12 for each cylinder.

エンジン10の吸気系として、各吸気ポート13に吸気マニホルド15が連通され、この吸気マニホルド15に各気筒の吸気通路が集合するサージタンク16を介してスロットル弁17が介装されたスロットルチャンバ18が連通されている。スロットル弁17はスロットルモータ19によって駆動される。そして、このスロットルチャンバ18の上流にインタークーラ20が介装され、インタークーラ20が吸気管21を介して過給機の一例としてのターボチャージャ22のコンプレッサ22Cに連通され、更に、エアクリーナ23に連通されている。   As an intake system of the engine 10, an intake manifold 15 communicates with each intake port 13, and a throttle chamber 18 in which a throttle valve 17 is interposed via a surge tank 16 in which intake passages of the respective cylinders gather in the intake manifold 15. It is communicated. The throttle valve 17 is driven by a throttle motor 19. An intercooler 20 is interposed upstream of the throttle chamber 18, and the intercooler 20 communicates with a compressor 22 </ b> C of a turbocharger 22 as an example of a supercharger via an intake pipe 21, and further communicates with an air cleaner 23. Has been.

吸気マニホルド15の各気筒の吸気ポート13の直上流には、ポート燃料噴射弁としてのポートインジェクタ31が配設され、また、シリンダヘッド12には、シリンダブロック11における各気筒の燃焼室内に直接に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁としての筒内インジェクタ33が配置されている。この筒内インジェクタ33は各々、高圧燃料ポンプ34から高圧の燃料が供給される燃料デリバリパイプ35に連通されている。更に、シリンダヘッド12の気筒毎に点火プラグ36が配設されている。   A port injector 31 as a port fuel injection valve is disposed immediately upstream of the intake port 13 of each cylinder of the intake manifold 15, and the cylinder head 12 is directly in the combustion chamber of each cylinder in the cylinder block 11. An in-cylinder injector 33 is disposed as an in-cylinder fuel injection valve that injects fuel. Each in-cylinder injector 33 communicates with a fuel delivery pipe 35 to which high-pressure fuel is supplied from a high-pressure fuel pump 34. Further, a spark plug 36 is provided for each cylinder of the cylinder head 12.

一方、エンジン10の排気系としては、シリンダヘッド12の各排気ポート14に連通する排気マニホルド25により排気が合流され、排気マニホルド25に排気管26が接続されている。そして、排気管26にターボチャージャ22のタービン22Tが介装され、その下流に、触媒、マフラ等が配設されて大気に開放される。ターボチャージャ22は、タービン22Tに導入する排気のエネルギーによりコンプレッサ22Cが回転駆動され、空気を吸入、加圧して過給するものであり、タービン22T側には、ダイヤフラム式アクチュエータからなるウェストゲート弁作動用アクチュエータ27を備えたウェストゲート弁28が設けられている。   On the other hand, as an exhaust system of the engine 10, exhaust is joined by an exhaust manifold 25 communicating with each exhaust port 14 of the cylinder head 12, and an exhaust pipe 26 is connected to the exhaust manifold 25. Then, the turbine 22T of the turbocharger 22 is interposed in the exhaust pipe 26, and a catalyst, a muffler, etc. are disposed downstream thereof and released to the atmosphere. In the turbocharger 22, the compressor 22C is rotationally driven by the energy of the exhaust gas introduced into the turbine 22T, and sucks and pressurizes the air to supercharge the turbocharger 22 on the side of the turbine 22T. A wastegate valve 28 having an actuator 27 is provided.

ウェストゲート弁作動用アクチュエータ27は、ダイヤフラムにより2室に仕切られ、一方が過給圧制御用ソレノイド弁29に連通する圧力室を形成し、他方がウェストゲート弁28を閉方向に付勢するスプリングを収納すると共にダイヤフラムとウェストゲート弁28とを連設するロッドが延出されるスプリング室を形成しており、スプリング室が大気に解放されている。   The actuator 27 for operating the wastegate valve is divided into two chambers by a diaphragm, one of which forms a pressure chamber communicating with the supercharging pressure control solenoid valve 29, and the other is a spring that urges the wastegate valve 28 in the closing direction. And a spring chamber is formed in which a rod connecting the diaphragm and the wastegate valve 28 is extended, and the spring chamber is released to the atmosphere.

また、過給圧制御用ソレノイド弁29は、ウェストゲート弁作動用アクチュエータ27の圧力室、及びターボチャージャ22のコンプレッサ22C下流のサージタンク16に連通するポートを有し、後述する電子制御装置(以下、ECUと称す)100から出力される制御信号のデューティ比に応じて、ウェストゲート弁28の開度が調節されて過給圧が制御される。   Further, the supercharging pressure control solenoid valve 29 has a port communicating with the pressure chamber of the actuator 27 for operating the wastegate valve and the surge tank 16 downstream of the compressor 22C of the turbocharger 22, and will be described later. (Referred to as ECU), the opening degree of the wastegate valve 28 is adjusted according to the duty ratio of the control signal output from the control signal 100 to control the supercharging pressure.

ここで、エンジン10の可変バルブタイミング機構について説明する。エンジン10のクランクシャフト51の回転は、周知の如く、シリンダヘッド12内にそれぞれ配設された吸気カムシャフト及び排気カムシャフトに、クランクシャフト51に固設されたクランクプーリ、タイミングベルト、吸気カムプーリ、排気カムプーリ等を介して伝達され、クランクシャフト51とカムシャフトとが2対1の回転角度となるよう設定されている。そして、吸気カムシャフトに設けられた吸気カム及び排気カムシャフトに設けられた排気カム(いずれも図示せず)は、それぞれクランクシャフト51と2対1の回転角度に維持される各カムシャフトの回転に基づいて、吸気バルブ40、排気バルブ41を開閉駆動する。   Here, the variable valve timing mechanism of the engine 10 will be described. As is well known, rotation of the crankshaft 51 of the engine 10 is performed by a crank pulley, a timing belt, an intake cam pulley fixed to the crankshaft 51 on an intake camshaft and an exhaust camshaft respectively disposed in the cylinder head 12. It is transmitted through an exhaust cam pulley or the like, and the crankshaft 51 and the camshaft are set to have a 2-to-1 rotation angle. The intake cam provided on the intake camshaft and the exhaust cam provided on the exhaust camshaft (both not shown) are rotated at a rotation angle of 2: 1 with the crankshaft 51, respectively. Based on this, the intake valve 40 and the exhaust valve 41 are opened and closed.

吸気カムシャフトと吸気カムプーリとの間には、吸気カムプーリと吸気カムシャフトとを相対回動させてクランクシャフト51に対する吸気カムシャフトの回転位相(変位角)を連続的に変更する油圧駆動式の可変バルブタイミング機構InVVTが配設されている。この可変バルブタイミング機構InVVTは、周知のように、リニアソレノイド弁或いはデューティソレノイド弁等からなるオイルコントロールバルブ42によって油圧が切換えられるものであり、後述のエンジン制御用のECU100からの駆動信号により作動する。   Between the intake camshaft and the intake cam pulley, a hydraulically driven variable that continuously changes the rotation phase (displacement angle) of the intake camshaft with respect to the crankshaft 51 by relatively rotating the intake cam pulley and the intake camshaft. A valve timing mechanism InVVT is provided. As is well known, this variable valve timing mechanism InVVT is hydraulically switched by an oil control valve 42 such as a linear solenoid valve or a duty solenoid valve, and operates according to a drive signal from an ECU 100 for engine control described later. .

同様に、排気カムシャフトと排気カムプーリとの間には、排気カムプーリと排気カムシャフトとを相対回動させてクランクシャフト51に対する排気カムシャフトの回転位相(変位角)を連続的に変更する油圧駆動式の可変バルブタイミング機構ExVVTが配設されている。この可変バルブタイミング機構ExVVTは、吸気側の可変バルブタイミング機構InVVTと同様に、オイルコントロールバルブ43によって油圧が切換えられるものであり、後述のエンジン制御用のECU100からの駆動信号により作動する。   Similarly, between the exhaust camshaft and the exhaust cam pulley, a hydraulic drive that continuously changes the rotational phase (displacement angle) of the exhaust camshaft with respect to the crankshaft 51 by relatively rotating the exhaust cam pulley and the exhaust camshaft. A variable valve timing mechanism ExVVT of the type is provided. The variable valve timing mechanism ExVVT, as with the intake side variable valve timing mechanism InVVT, is switched in oil pressure by an oil control valve 43 and is operated by a drive signal from an ECU 100 for engine control described later.

次に、エンジン運転状態を検出するための各種センサについて説明する。吸気管21のエアクリーナ23の直下流には、エアフローメータ101が、及びインタークーラ20の直下流には、温度センサ102介装されている。また、スロットルチャンバ18に配設されたスロットル弁17に関しスロットルポジションセンサ103が連設され、サージタンク16に吸気管圧力センサ104が設けられている。更に、燃料デリバリパイプ35に燃料圧力を検出する燃圧センサ105が、エンジン10のシリンダブロック11にはノッキングセンサ106が取付けられ、シリンダブロック11に冷却水温センサ107が設けられている。また、排気マニホルド25が合流する合流部下流に背圧センサ108が配設されている。   Next, various sensors for detecting the engine operating state will be described. An air flow meter 101 is interposed immediately downstream of the air cleaner 23 of the intake pipe 21 and a temperature sensor 102 is interposed immediately downstream of the intercooler 20. Further, a throttle position sensor 103 is connected to the throttle valve 17 disposed in the throttle chamber 18, and an intake pipe pressure sensor 104 is provided to the surge tank 16. Further, a fuel pressure sensor 105 for detecting fuel pressure is provided in the fuel delivery pipe 35, a knocking sensor 106 is attached to the cylinder block 11 of the engine 10, and a cooling water temperature sensor 107 is provided in the cylinder block 11. Further, a back pressure sensor 108 is disposed downstream of the joining portion where the exhaust manifold 25 joins.

上述の吸気側の可変バルブタイミング機構InVVT及び排気側の可変バルブタイミング機構ExInVVTには、その作動位置を検出するセンサとして、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトに固設されて同期回転するカムロータの外周に形成された等角度毎の複数の突起を検出し、カム位置を表すカム位置パルスを出力する吸気側のカムポジションセンサ109及び排気側のカムポジションセンサ110がそれぞれ設けられている。また、クランクシャフト51に軸着されて同期回転するクランクロータ52の外周に形成された所定クランク角毎の突起を検出し、クランク角を表すクランクパルスを出力するクランクポジションセンサ111が設けられている。   The intake-side variable valve timing mechanism InVVT and the exhaust-side variable valve timing mechanism ExInVVT are arranged on the outer periphery of a cam rotor that is fixed to the intake camshaft and the exhaust camshaft and rotates synchronously as a sensor for detecting the operation position. An intake-side cam position sensor 109 and an exhaust-side cam position sensor 110 that detect a plurality of formed protrusions at equal angles and output a cam position pulse representing the cam position are provided. In addition, a crank position sensor 111 is provided that detects protrusions at predetermined crank angles formed on the outer periphery of the crank rotor 52 that is attached to the crankshaft 51 and rotates synchronously, and outputs a crank pulse representing the crank angle. .

そして、図1において、100は電子制御装置(以下、「ECU」と称す)であり、上述の各種センサ類からの信号を処理して各種アクチュエータ類に対する制御量を演算し、燃料噴射制御、点火時期制御、アイドル回転数制御、過給圧制御、吸気バルブおよび排気バルブに対するバルブタイミング制御等を行うものである。ECU100は、CPU、ROM、RAM、バックアップRAM、カウンタ・タイマ群、I/Oインターフェースがバスラインを介して接続されるマイクロコンピュータを中心として構成され、各部に安定化電源を供給する定電圧回路、I/Oインターフェースに接続される駆動回路、A/D変換器等の周辺回路が内蔵されている。また、I/Oインターフェースの入力ポートには、エアフローメータ101、温度センサ102、スロットルポジションセンサ103、吸気管圧力センサ104、燃圧センサ105、ノッキングセンサ106、冷却水温センサ107、背圧センサ108、カムポジションセンサ109,110、クランクポジションセンサ111、車速を検出するための車速センサ等が接続されている。   In FIG. 1, reference numeral 100 denotes an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”), which processes signals from the various sensors described above to calculate control amounts for the various actuators, and performs fuel injection control, ignition It performs timing control, idle speed control, supercharging pressure control, valve timing control for intake valves and exhaust valves, and the like. The ECU 100 is composed mainly of a microcomputer to which a CPU, ROM, RAM, backup RAM, counter / timer group, and I / O interface are connected via a bus line, and a constant voltage circuit for supplying a stabilized power source to each part, Peripheral circuits such as a drive circuit and an A / D converter connected to the I / O interface are incorporated. The input port of the I / O interface includes an air flow meter 101, a temperature sensor 102, a throttle position sensor 103, an intake pipe pressure sensor 104, a fuel pressure sensor 105, a knocking sensor 106, a cooling water temperature sensor 107, a back pressure sensor 108, a cam. Position sensors 109 and 110, a crank position sensor 111, a vehicle speed sensor for detecting the vehicle speed, and the like are connected.

一方、I/Oインターフェースの出力ポートには、スロットルモータ19、過給圧制御用ソレノイド弁29、ポートインジェクタ31、筒内インジェクタ33、高圧燃料ポンプ34、点火コイル36、オイルコントロールバルブ42および43等が駆動回路を介して接続されている。   On the other hand, the output port of the I / O interface includes a throttle motor 19, a supercharging pressure control solenoid valve 29, a port injector 31, an in-cylinder injector 33, a high-pressure fuel pump 34, an ignition coil 36, oil control valves 42 and 43, and the like. Are connected via a drive circuit.

ECU100は、ROMに記憶されている制御プログラムに従って、I/0インターフェースを介して入力されるセンサ類からの検出信号等を処理し、RAMに格納される各種データ、及びバックアップRAMに格納されている各種学習値データ,ROMに記憶されている制御マップ等の固定データ等に基づき、燃料噴射量及び時期制御、点火時期制御、過給圧制御、バルブタイミング制御等のエンジン運転制御を行う。   The ECU 100 processes detection signals from the sensors input via the I / 0 interface according to a control program stored in the ROM, and stores various data stored in the RAM and the backup RAM. Engine operation control such as fuel injection amount and timing control, ignition timing control, supercharging pressure control, and valve timing control is performed based on various learning value data and fixed data such as a control map stored in the ROM.

ここで、上記構成になるエンジンの制御ルーチンの一形態を図2のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、この制御ルーチンは、エンジン負荷とエンジン回転数とに主に基づいて燃料噴射量と時期とが求められる燃料噴射制御、可変バルブタイミング機構InVVTおよびExVVTを介したバルブタイミング制御により吸気バルブと排気バルブとが共に開弁状態となるバルブオーバラップ量制御、及び、ターボチャージャ22を介した過給圧制御等のエンジンを最適な状態に制御する通常の制御ルーチンの一部として、クランクシャフト51の180度回転毎に実行されるものである。   Here, an embodiment of the engine control routine having the above-described configuration will be described with reference to the flowchart of FIG. In this control routine, the intake valve and the exhaust gas are controlled by the fuel injection control in which the fuel injection amount and the timing are obtained mainly based on the engine load and the engine speed, and the valve timing control through the variable valve timing mechanisms InVVT and ExVVT. As part of a normal control routine for controlling the engine to an optimal state, such as valve overlap amount control in which both valves are opened and supercharging pressure control via the turbocharger 22, the crankshaft 51 It is executed every 180 ° rotation.

そこで、先ず、ステップS201で、ノッキングが発生したか否かが判断される。ノッキングが発生していないときには、ステップS202へ進み、VVT進角量がマップ値であるか否かが判断される。   Therefore, first, in step S201, it is determined whether or not knocking has occurred. If knocking has not occurred, the process proceeds to step S202, and it is determined whether or not the VVT advance amount is a map value.

ここで、VVT進角量とは、吸気カムシャフト側の可変バルブタイミング機構InVVTを進角させることにより、オーバラップを大とするための進角量であり、排気カムシャフト側の可変バルブタイミング機構ExVVTによりオーバラップを大とする場合にはVVT遅角量ということになる。吸気カムシャフト側の可変バルブタイミング機構InVVTを進角させるか、排気カムシャフト側の可変バルブタイミング機構ExVVTを遅角させるかのいずれによっても、または両者を同時に行わせることによっても、本発明の意図するオーバラップを大とすることが可能であるが、説明の簡明化を図るために、以下では、吸気カムシャフト側の可変バルブタイミング機構InVVTを作動させることによってのみ、オーバラップ量を制御する形態について説明する。   Here, the VVT advance amount is an advance amount for increasing the overlap by advancing the variable valve timing mechanism InVVT on the intake camshaft side, and the variable valve timing mechanism on the exhaust camshaft side. When the overlap is increased by ExVVT, this is the VVT retardation amount. The intent of the present invention is to either advance the variable valve timing mechanism InVVT on the intake camshaft side, retard the variable valve timing mechanism ExVVT on the exhaust camshaft side, or to perform both simultaneously In order to simplify the explanation, in the following description, the overlap amount is controlled only by operating the variable valve timing mechanism InVVT on the intake camshaft side. Will be described.

また、VVT進角量がマップ値とは、ノッキングが発生していない通常の運転状態におけるVVT進角量の値である。これは、上述のようにエンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて予め適切なVVT進角量がテーブル内にマップの形態で記憶されている。このステップS202において、VVT進角量がマップ値であるか否かを判断するのは、後述するように、ノッキング抑制制御の結果としてノッキングが発生しなくなった場合に、急激にVVT進角量を元に戻すことによるサージの発生を避ける「なまし」制御のためである。   The VVT advance amount map value is a value of the VVT advance amount in a normal driving state in which knocking does not occur. As described above, an appropriate VVT advance amount is stored in advance in the form of a map in the table based on the engine load and the engine speed as described above. In step S202, it is determined whether or not the VVT advance amount is a map value, as will be described later, when knocking does not occur as a result of the knocking suppression control, the VVT advance amount is rapidly increased. This is for “annealing” control that avoids the occurrence of a surge due to the restoration.

そこで、ステップS202において、VVT進角量がマップ値である、すなわち「Yes」の場合には、ステップS203に進み、通常の燃料噴射制御が行われる。すなわち、エアフローメータ101による空気量の検出によるエンジン負荷とエンジン回転数とによるエンジンの運転状態に基づいて、燃料噴射量がマップ値により求められる。そして、同時に、このエンジンの運転状態によっては、ポートインジェクタ31からの燃料噴射量と筒内インジェクタ33からの燃料噴射量との割合が決定される。   In step S202, if the VVT advance amount is a map value, that is, "Yes", the process proceeds to step S203, and normal fuel injection control is performed. That is, the fuel injection amount is obtained from the map value based on the engine operating state based on the engine load and the engine speed detected by the air flow meter 101. At the same time, depending on the operating state of the engine, the ratio between the fuel injection amount from the port injector 31 and the fuel injection amount from the in-cylinder injector 33 is determined.

一方、ステップS201でノッキングが発生していると判断されたときには、ステップS204に進み、吸気圧が背圧よりも大きいか否かが判断される。すなわち、吸気管圧力センサ104と背圧センサ108との検出値に基づいて判断され、吸気圧(過給圧)が背圧よりも高いとき、すなわち「Yes」のときは、ステップS205に進みオーバラップを拡大するVVT進角制御を行う。これは、オイルコントロールバルブ42を制御することにより、上述のように、吸気カムシャフト側の可変バルブタイミング機構InVVTを所定の角度進角させるものである。   On the other hand, if it is determined in step S201 that knocking has occurred, the process proceeds to step S204, where it is determined whether the intake pressure is greater than the back pressure. That is, a determination is made based on the detection values of the intake pipe pressure sensor 104 and the back pressure sensor 108, and when the intake pressure (supercharging pressure) is higher than the back pressure, that is, “Yes”, the process proceeds to step S205 and overshoots. VVT advance control is performed to enlarge the lap. By controlling the oil control valve 42, the variable valve timing mechanism InVVT on the intake camshaft side is advanced by a predetermined angle as described above.

そして、所定の角度、進角させてオーバラップを拡大した後は、ステップS208に進み、燃料噴射量補正制御を行う。   Then, after the overlap is enlarged by a predetermined angle, the process proceeds to step S208, and fuel injection amount correction control is performed.

この燃料噴射量補正制御は、ノッキング発生抑制手段としての吸気カムシャフト側可変バルブタイミング機構InVVTが作動を開始する前の吸入空気量に対する燃料噴射量となるように補正する。従って、オーバラップを拡大した結果、新気の吹き抜けにより気筒内の実質空気量がエアフローメータ102で計測される吸入空気量より減少したとしても空燃比が大きく変化することが防止される。   This fuel injection amount correction control corrects the fuel injection amount to the amount of intake air before the intake camshaft side variable valve timing mechanism InVVT serving as the knocking occurrence suppression means starts operating. Therefore, as a result of expanding the overlap, even if the actual air amount in the cylinder is smaller than the intake air amount measured by the air flow meter 102 due to the blow-through of fresh air, the air-fuel ratio is prevented from changing greatly.

なお、この燃料噴射量補正制御は、気筒内に存在する実際の空気量を演算により求め、これに対する燃料噴射量として補正することでもよい。すなわち、「筒内空気量」=「エアフローメータ計測空気量」-「吹き抜け空気量」であり、「吹き抜け空気量」=(吸気圧-背圧)×(オーバラップ時間)であるから、これにより気筒内に存在する実際の空気量を求め、この空気量に対する燃料噴射量として補正するのである。   In this fuel injection amount correction control, the actual air amount existing in the cylinder may be obtained by calculation and corrected as the fuel injection amount corresponding thereto. That is, “in-cylinder air amount” = “air flow meter measured air amount” − “blow-off air amount” and “blow-off air amount” = (intake pressure−back pressure) × (overlap time). The actual amount of air present in the cylinder is obtained and corrected as a fuel injection amount for this amount of air.

なお、上述のステップS204において、背圧が吸気圧より大きい、すなわち「No」の場合には、ステップS206に進み、点火時期遅角、EGR増量、過給圧低下等の通常のノック制御やVVT制御を行い、前述のステップS203に進む。一方、上述のステップS202において、VVT進角量がマップ値でない、すなわち「No」の場合には、ステップS207に進み、上述のオーバラップ量を段階的に減ずる「なまし」制御を行う。例えば、現在のVVT進角量をVVTn、マップ値をVVTマップ値としたとき、新たなVVT進角量であるVVT(n+1)は、Nをノッキング抑制制御の結果としてノッキングの発生がなくなったとステップS201において判断された以後の制御ルーチンサイクル数とすると、次式で表される。
VVT(n+1)=(VVTマップ値 - VVTn)/N + VVTn
In step S204 described above, if the back pressure is greater than the intake pressure, that is, “No”, the process proceeds to step S206, where normal knock control such as ignition timing retardation, EGR increase, supercharging pressure reduction, or the like is performed. Control is performed, and the process proceeds to step S203 described above. On the other hand, if the VVT advance amount is not a map value in step S202 described above, that is, “No”, the process proceeds to step S207, where “smoothing” control is performed to gradually reduce the overlap amount. For example, when the current VVT advance amount is VVTn and the map value is a VVT map value , VVT (n + 1) , which is a new VVT advance amount, causes N to be knocked out as a result of knock suppression control. Assuming that the number of control routine cycles after the determination in step S201 is given by the following equation.
VVT (n + 1) = (VVT map value −VVTn) / N + VVTn

なお、ステップS207において、所定の角度ずつオーバラップ量を減少させた後は、ステップS208に進み、前述の燃料噴射量補正制御を行う。   In step S207, after the overlap amount is decreased by a predetermined angle, the process proceeds to step S208, and the above-described fuel injection amount correction control is performed.

上述のステップS203において決定された燃料噴射量は、運転状態に応じて設定されている燃料噴射モードに対応してエンジン1に噴射供給される。図1に示したポートインジェクタ31と筒内インジェクタ33との両者を備える形式のエンジン1においては、ポートインジェクタ31と筒内インジェクタ33とを運転領域に応じて切換えて使用して、均質混合気燃焼や成層混合気燃焼を実現したり、両者を同時に使用することも可能である。このようなポートインジェクタ31と筒内インジェクタ33とを同時に使用する形態のエンジンにおいては、上述のステップS208において決定された補正燃料噴射量を供給するに際し、ノッキングが発生していない通常時におけるポートインジェクタ31からの燃料噴射量と筒内インジェクタ33からの燃料噴射量との割合に対して、ポートインジェクタ31よりも筒内インジェクタ33からの燃料噴射量の割合が大きくなるように変更される。これは、ポートインジェクタ31から噴射された燃料の一部がノッキングの抑制のためのオーバラップ量の拡大により吹き抜ける可能性を極力低減するためである。従って、この観点から、上述のポートインジェクタ31と筒内インジェクタ33からの燃料噴射割合を変更する際は、ポートインジェクタ31からの噴射は停止し、筒内インジェクタ33からの燃料噴射割合を100%とすることが好ましい。   The fuel injection amount determined in step S203 described above is injected and supplied to the engine 1 corresponding to the fuel injection mode set according to the operating state. In the engine 1 having both the port injector 31 and the in-cylinder injector 33 shown in FIG. 1, the port injector 31 and the in-cylinder injector 33 are switched according to the operation region and used for homogeneous combustion. It is also possible to realize stratified mixture combustion or use both at the same time. In such an engine that uses the port injector 31 and the in-cylinder injector 33 at the same time, when supplying the corrected fuel injection amount determined in step S208 described above, the port injector at the normal time when knocking has not occurred. The ratio of the fuel injection amount from the in-cylinder injector 33 is changed to be larger than that of the port injector 31 with respect to the ratio between the fuel injection amount from 31 and the fuel injection amount from the in-cylinder injector 33. This is to reduce as much as possible the possibility that a part of the fuel injected from the port injector 31 will be blown out by increasing the overlap amount for suppressing knocking. Therefore, from this point of view, when changing the fuel injection ratio from the port injector 31 and the in-cylinder injector 33, the injection from the port injector 31 is stopped and the fuel injection ratio from the in-cylinder injector 33 is set to 100%. It is preferable to do.

なお、本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施の形態では、吸気カムシャフト側および排気カムシャフト側の両方に可変バルブタイミング機構を配設したエンジンに適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されず、可変バルブタイミング機構を吸気カムシャフトと排気カムシャフトとの少なくとも一方に配設したものであれば良い。また、可変バルブタイミング機構は、連続的に切換えるものに限定されず、低速カムと高速カムとを選択的に切換えること等により、段階的にバルブタイミングを変えるものであってもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the above-described embodiment, the example in which the variable valve timing mechanism is disposed on both the intake camshaft side and the exhaust camshaft side has been described. However, the present invention is not limited to this, and the variable valve is not limited thereto. Any timing mechanism may be used as long as it is disposed on at least one of the intake camshaft and the exhaust camshaft. Further, the variable valve timing mechanism is not limited to the one that continuously switches, and the valve timing may be changed stepwise by selectively switching between the low speed cam and the high speed cam.

さらに、上述の実施の形態においては、ポートインジェクタ31と筒内インジェクタ33の両者を備えるエンジンに適用した例につき説明したが、他の実施の形態として少なくとも筒内インジェクタを備えるエンジンであればよい。   Furthermore, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to an engine including both the port injector 31 and the in-cylinder injector 33 has been described. However, any engine having at least an in-cylinder injector may be used as another embodiment.

本発明の実施の形態に係る可変バルブタイミング機構及び過給機付エンジンの全体構成を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing an overall configuration of a variable valve timing mechanism and a supercharged engine according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る制御ルーチンの一形態を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows one form of the control routine which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 可変バルブタイミング機構及び過給機付のエンジン
22 ターボチャージャ(過給機)
31 ポートインジェクタ
33 筒内インジェクタ
InVVT 吸気側可変バルブタイミング機構
ExVVT 排気側可変バルブタイミング機構
100 ECU
106 ノッキングセンサ
109 吸気側カムポジションセンサ
110 排気側カムポジションセンサ
1 Engine with variable valve timing mechanism and turbocharger 22 Turbocharger (supercharger)
31 Port injector 33 In-cylinder injector InVVT Intake side variable valve timing mechanism ExVVT Exhaust side variable valve timing mechanism 100 ECU
106 Knocking sensor 109 Intake side cam position sensor 110 Exhaust side cam position sensor

Claims (3)

少なくとも筒内燃料噴射弁と、吸気バルブと排気バルブとの少なくとも一方の開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング機構と、過給機とを備えるエンジンにおいて、
所定時に前記可変バルブタイミング機構を作動させ、バルブオーバラップを大とすることによりノッキング発生を抑制するノッキング発生抑制手段と、
ノッキング検出手段によりノッキングが検出され、前記ノッキング発生抑制手段が作動されたとき、前記筒内燃料噴射弁から供給される燃料噴射量を、前記ノッキング発生抑制手段の作動前の吸入空気量に対する燃料噴射量に補正する補正手段と、
を備えることを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
In an engine including at least a cylinder fuel injection valve, a variable valve timing mechanism that varies opening and closing timings of at least one of an intake valve and an exhaust valve, and a supercharger,
Knocking occurrence suppression means for operating the variable valve timing mechanism at a predetermined time and suppressing the occurrence of knocking by increasing the valve overlap;
When knocking is detected by the knocking detection means and the knocking generation suppression means is operated, the fuel injection amount supplied from the in-cylinder fuel injection valve is set to the fuel injection amount relative to the intake air amount before the operation of the knocking generation suppression means. Correction means for correcting the quantity;
An engine fuel injection control device comprising:
前記エンジンはさらにポート燃料噴射弁を備え、前記ノッキング検出手段によりノッキングが検出され、前記ノッキング発生抑制手段が作動されたとき、前記ポート燃料噴射弁に対する前記筒内燃料噴射弁からの燃料噴射割合を増大させる燃料噴射割合変更手段を備えることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。   The engine further includes a port fuel injection valve. When knocking is detected by the knocking detection unit and the knocking generation suppression unit is activated, a fuel injection ratio from the in-cylinder fuel injection valve to the port fuel injection valve is determined. 2. The fuel injection control device for an engine according to claim 1, further comprising a fuel injection ratio changing means for increasing. 前記燃料噴射割合変更手段は、前記筒内燃料噴射弁からの燃料噴射割合を100%とすることを特徴とする請求項2に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
The fuel injection control device for an engine according to claim 2, wherein the fuel injection ratio changing means sets the fuel injection ratio from the in-cylinder fuel injection valve to 100%.
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