JP2006138253A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 冷間時および冷間時から温間時への過渡期において、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとで燃料噴射を分担している場合に、燃料増量値を的確に算出する。
【解決手段】 エンジンECUは、筒内噴射用インジェクタの噴射比率を算出するステップ(S100)と、比率が1であるとエンジン温度をパラメータとした関数f(1)を用いて冷間増量値を計算するステップ(S120)と、比率が0であるとエンジン温度をパラメータとした関数f(2)を用いて冷間増量値を計算するステップ(S130)と、比率が0より大きく1より小さいとエンジン温度および比率をパラメータとした関数f(3)を用いて冷間増量値を計算するステップ(S140)とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、筒内に向けて燃料を噴射する第1の燃料噴射手段(筒内噴射用インジェクタ)と吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する第2の燃料噴射手段(吸気通路噴射用インジェクタ)とを備えた内燃機関の制御装置に関し、特に、第1の燃料噴射手段と第2の燃料噴射手段との分担比率を勘案して、冷間運転時の燃料増量値を決定する技術に関する。
機関吸気通路内に燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタと、機関燃焼室内に燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタとを具備し、機関負荷が予め定められた設定負荷よりも低いときには吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射を停止するとともに機関負荷が設定負荷よりも高いときには吸気通路噴射用インジェクタから燃料を噴射するようにした内燃機関が公知である。
また、このような内燃機関に関連する技術として、以下のようなものがある。極低温時においては、燃料の霧化が悪くなるので始動性が悪化することに加え、極低温時においては、潤滑油粘度が高いためフリクションが大きくなってクランキング回転数が低くなるので、エンジン直接駆動方式の高圧燃料ポンプでは燃料圧力を十分に上げることができなくなり、燃焼室に直接燃料を噴射するように設置された燃料噴射弁(主燃料噴射弁)だけでは要求燃料量を機関に供給しきれなくなってしまい一層始動性が悪化してしまうおそれがある。このため、主燃料噴射弁に加えて、低温始動時のみ燃料を噴射するコールドスタートバルブと称される単一の補助燃料噴射弁を吸気通路の上流側の集合部(コレクタ部)に設けるようにし、これより、主燃料噴射弁だけでは確保しきれない低温始動時における要求燃料量を良好に確保できるようにしたものが提案されている。
特開平10−18884号公報(特許文献1)に開示される直接噴射式内燃機関の燃料供給装置は、機関駆動式高圧燃料ポンプから給送される燃料を、主燃料供給手段を介して直接筒内に噴射供給するようにした装置であって、所定の始動時に主燃料供給手段からの燃料供給を補うための補助燃料供給手段を備えたものにおいて、補助燃料供給手段からの供給燃料量を予測し、当該予測結果に基づいて、主燃料供給手段からの供給燃料量を補正するようにしたことを特徴とする。
この直接噴射式内燃機関の燃料供給装置によると、補助燃料供給手段を作動させる必要のあるとき(たとえば、低温始動時で、かつ、主燃料供給手段への燃料供給圧力が所定値より低いときなど)には、補助燃料供給手段からの供給燃料量を予測して、その結果に基づいて、主燃料供給手段からの供給燃料量を補正することができるので、機関への実際の供給燃料量を、機関に要求される供給燃料量に最適に制御することが可能となる。
特開平10−18884号公報
しかしながら、冷間時から温間時への過渡期を含めて、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとで燃料噴射を分担している領域においては、筒内における温度上昇の度合いと、吸気ポートにおける温度上昇の度合いとが異なるので、噴射された燃料の壁面付着度合いやピストン上面への付着度合いが異なる。したがって、エンジン冷却水温だけで冷間増量値を求めたのでは、的確な冷間増量値を算出することができない。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、筒内に燃料を噴射する第1の燃料噴射手段と吸気通路に燃料を噴射する第2の燃料噴射手段とで噴射燃料を分担する内燃機関において、冷間時および冷間時から温間時への過渡期において、燃料噴射を分担している場合に、的確な燃料変動値を算出することができる、内燃機関の制御装置を提供することである。
第1の発明に係る内燃機関の制御装置は、筒内に燃料を噴射するための第1の燃料噴射手段と吸気通路内に燃料を噴射するための第2の燃料噴射手段とを備えた内燃機関を制御する。この制御装置は、内燃機関に要求される条件に基づいて算出された比率で、第1の燃料噴射手段と第2の燃料噴射手段とで分担して燃料を噴射するように、燃料噴射手段を制御するための制御手段と、内燃機関の温度を検知するための検知手段とを含む。この制御手段は、内燃機関の冷間時における燃料変動値を、比率および温度に基づいて算出して、算出された変動値に基づいて燃料噴射量を変化させるように燃料噴射手段を制御するための手段を含む。
第1の発明によると、第1の燃料噴射手段(たとえば筒内噴射用インジェクタ)と第2の燃料噴射手段(たとえば吸気通路噴射用インジェクタ)とで燃料噴射を分担している領域においては、筒内における温度上昇の度合いと、吸気ポートにおける温度上昇の度合いとが異なる。冷間時および冷間時から温間時への過渡期においては、この温度の差により燃料を増量したり減量したりする度合いが異なる。制御手段は、筒内に噴射される燃料と吸気ポートに噴射される燃料との比率を考慮して、内燃機関の温度(たとえばエンジン冷却水温)に基づいて冷間時における燃料増量値または燃料減量値(これらを合わせて燃料変動値という)を算出する。このため、噴射部位が異なる2つの燃料噴射手段で燃料を分担している内燃機関において、冷間時の燃料変動値を的確に算出することができる。その結果、冷間時および冷間時から温間時への過渡期において、燃料噴射を分担している場合に、的確な燃料変動値を算出することができる、内燃機関の制御装置を提供することができる。
第2の発明に係る内燃機関の制御装置は、筒内に燃料を噴射するための第1の燃料噴射手段と吸気通路内に燃料を噴射するための第2の燃料噴射手段とを備えた内燃機関を制御する。この制御装置は、内燃機関に要求される条件に基づいて算出された比率で、第1の燃料噴射手段と第2の燃料噴射手段とで分担して燃料を噴射するように、燃料噴射手段を制御するための制御手段と、内燃機関の温度を検知するための検知手段と、燃料噴射手段から噴射される基本噴射量を算出するための算出手段とを含む。この制御手段は、内燃機関の冷間時における燃料変動値を、比率および温度に基づいて算出して、算出された燃料変動値および基本噴射量を用いて燃料噴射量を変化させるように燃料噴射手段を制御するための手段を含む。
第2の発明によると、第1の燃料噴射手段(たとえば筒内噴射用インジェクタ)と第2の燃料噴射手段(たとえば吸気通路噴射用インジェクタ)とで燃料噴射を分担している領域においては、筒内における温度上昇の度合いと、吸気ポートにおける温度上昇の度合いとが異なる。冷間時および冷間時から温間時への過渡期においては、この温度の差により燃料を増量または減量する度合いが異なる。制御手段は、筒内に噴射される燃料と吸気ポートに噴射される燃料との比率を考慮して、内燃機関の温度(たとえばエンジン冷却水温)に基づいて冷間時における燃料変動値を算出する。この燃料変動値および内燃機関の運転状態に基づいて算出された基本噴射量を用いて燃料噴射量を変化させる。このため、噴射部位が異なる2つの燃料噴射手段で燃料を分担している内燃機関において、冷間時の燃料噴射量を的確に変化させることができる。その結果、冷間時および冷間時から温間時への過渡期において、燃料噴射を分担している場合に、的確な燃料変動値を算出して、燃料噴射量を基本噴射量から変化させることができる、内燃機関の制御装置を提供することができる。
第3の発明に係る内燃機関の制御装置は、筒内に燃料を噴射するための第1の燃料噴射手段と吸気通路内に燃料を噴射するための第2の燃料噴射手段とを備えた内燃機関を制御する。この制御装置は、内燃機関に要求される条件に基づいて算出された比率で、第1の燃料噴射手段と第2の燃料噴射手段とで分担して燃料を噴射するように、燃料噴射手段を制御するための制御手段と、内燃機関の温度を検知するための検知手段とを含む。この制御手段は、内燃機関の冷間時における燃料増量値を、比率および温度に基づいて算出して、算出された増量値に基づいて燃料噴射量を変化させるように燃料噴射手段を制御するための手段を含む。
第3の発明によると、第1の燃料噴射手段(たとえば筒内噴射用インジェクタ)と第2の燃料噴射手段(たとえば吸気通路噴射用インジェクタ)とで燃料噴射を分担している領域においては、筒内における温度上昇の度合いと、吸気ポートにおける温度上昇の度合いとが異なる。冷間時および冷間時から温間時への過渡期においては、この温度の差により燃料を増量する度合いが異なる。制御手段は、筒内に噴射される燃料と吸気ポートに噴射される燃料との比率を考慮して、内燃機関の温度(たとえばエンジン冷却水温)に基づいて冷間時における燃料増量値を算出する。このため、噴射部位が異なる2つの燃料噴射手段で燃料を分担している内燃機関において、冷間時の燃料増量値を的確に算出することができる。その結果、冷間時および冷間時から温間時への過渡期において、燃料噴射を分担している場合に、的確な燃料増量値を算出することができる、内燃機関の制御装置を提供することができる。
第4の発明に係る内燃機関の制御装置は、筒内に燃料を噴射するための第1の燃料噴射手段と吸気通路内に燃料を噴射するための第2の燃料噴射手段とを備えた内燃機関を制御する。この制御装置は、内燃機関に要求される条件に基づいて算出された比率で、第1の燃料噴射手段と第2の燃料噴射手段とで分担して燃料を噴射するように、燃料噴射手段を制御するための制御手段と、内燃機関の温度を検知するための検知手段と、燃料噴射手段から噴射される基本噴射量を算出するための算出手段とを含む。この制御手段は、内燃機関の冷間時における燃料増量値を、比率および温度に基づいて算出して、算出された燃料増量値および基本噴射量を用いて燃料噴射量を変化させるように燃料噴射手段を制御するための手段を含む。
第4の発明によると、第1の燃料噴射手段(たとえば筒内噴射用インジェクタ)と第2の燃料噴射手段(たとえば吸気通路噴射用インジェクタ)とで燃料噴射を分担している領域においては、筒内における温度上昇の度合いと、吸気ポートにおける温度上昇の度合いとが異なる。冷間時および冷間時から温間時への過渡期においては、この温度の差により燃料を増量する度合いが異なる。制御手段は、筒内に噴射される燃料と吸気ポートに噴射される燃料との比率を考慮して、内燃機関の温度(たとえばエンジン冷却水温)に基づいて冷間時における燃料増量値を算出する。この燃料増量値および内燃機関の運転状態に基づいて算出された基本噴射量を用いて燃料噴射量を変化させる。このため、噴射部位が異なる2つの燃料噴射手段で燃料を分担している内燃機関において、冷間時の燃料噴射量を的確に変化させることができる。その結果、冷間時および冷間時から温間時への過渡期において、燃料噴射を分担している場合に、的確な燃料増量値を算出して、燃料噴射量を基本噴射量から変化させることができる、内燃機関の制御装置を提供することができる。
第5の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第3または4の発明の構成に加えて、制御手段は、第1の燃料噴射手段の比率が高いほど、燃料増量値が小さくなるように算出するための手段を含む。
第5の発明によると、第1の燃料噴射手段として筒内に燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタがあるが、筒内の温度は吸気ポートの温度よりも高い。このため、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料の比率が高いほど、燃料増量値を大きくする必要がなく、燃料増量値は小さくても所望の燃焼形態を実現できる。
第6の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第3または4の発明の構成に加えて、制御手段は、第2の燃料噴射手段の比率が高いほど、燃料増量値が大きくなるように算出するための手段を含む。
第6の発明によると、第2の燃料噴射手段として吸気ポートに燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタがあるが、吸気ポートの温度は筒内の温度よりも低い。このため、吸気通路噴射用インジェクタから噴射される燃料の比率が高いほど、燃料増量値を大きくすることにより所望の燃焼形態を実現できる。
第7の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第3〜6のいずれかの発明の構成に加えて、制御手段は、温度が高いほど、燃料増量値が小さくなるように算出するための手段を含む。
第7の発明によると、内燃機関の温度が高いほど燃料は霧化しやすいので、燃料増量値を大きくする必要がなく、燃料増量値は小さくても所望の燃焼形態を実現できる。
第8の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第3〜6のいずれかの発明の構成に加えて制御手段は、温度が低いほど、燃料増量値が大きくなるように算出するための手段を含む。
第8の発明によると、内燃機関の温度が低いほど燃料は霧化しにくいので、燃料増量値を大きくすることにより所望の燃焼形態を実現できる。
第9の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第1〜8のいずれかの発明の構成に加えて、第1の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、第2の燃料噴射手段は、吸気通路用インジェクタである。
第9の発明によると、第1の燃料噴射手段である筒内噴射用インジェクタと第2の燃料噴射手段である吸気通路噴射用インジェクタとを別個に設けて噴射燃料を分担する内燃機関において、冷間時および冷間時から温間時への過渡期において、燃料噴射を分担している場合に、的確な燃料増量値を算出できる、内燃機関の制御装置を提供することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。なお、以下の説明においては、専ら冷間時の燃料増量について説明するが、本発明はこのような増量のみに限定されない。本発明においては、一旦増量された後に減量される場合および基本噴射量から減量される場合を含むものである。
<第1の実施の形態>
図1に、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンECU(Electronic Control Unit)で制御されるエンジンシステムの概略構成図を示す。なお、図1には、エンジンとして直列4気筒ガソリンエンジンを示すが、本発明はこのようなエンジンに限定されるものではない。
図1に示すように、エンジン10は、4つの気筒112を備え、各気筒112はそれぞれ対応するインテークマニホールド20を介して共通のサージタンク30に接続されている。サージタンク30は、吸気ダクト40を介してエアクリーナ50に接続され、吸気ダクト40内にはエアフローメータ42が配置されるとともに、電動モータ60によって駆動されるスロットルバルブ70が配置されている。このスロットルバルブ70は、アクセルペダル100とは独立してエンジンECU(Electronic Control Unit)300の出力
信号に基づいてその開度が制御される。一方、各気筒112は共通のエキゾーストマニホールド80に連結され、このエキゾーストマニホールド80は三元触媒コンバータ90に連結されている。
各気筒112に対しては、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ110と、吸気ポートまたは/および吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタ120とがそれぞれ設けられている。これらインジェクタ110、120はエンジンECU300の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。また、各気筒内噴射用インジェクタ110は共通の燃料分配管130に接続されており、この燃料分配管130は燃料分配管130に向けて流通可能な逆止弁140を介して、機関駆動式の高圧燃料ポンプ150に接続されている。なお、本実施の形態においては、2つのインジェクタが別個に設けられた内燃機関について説明するが、本発明はこのような内燃機関に限定されない。たとえば、筒内噴射機能と吸気通路噴射機能とを併せ持つような1個のインジェクタを有する内燃機関であってもよい。
図1に示すように、高圧燃料ポンプ150の吐出側は電磁スピル弁152を介して高圧燃料ポンプ150の吸入側に連結されており、この電磁スピル弁152の開度が小さいときほど、高圧燃料ポンプ150から燃料分配管130内に供給される燃料量が増大され、電磁スピル弁152が全開にされると、高圧燃料ポンプ150から燃料分配管130への燃料供給が停止されるように構成されている。なお、電磁スピル弁152はエンジンECU300の出力信号に基づいて制御される。
一方、各吸気通路噴射用インジェクタ120は、共通する低圧側の燃料分配管160に接続されており、燃料分配管160および高圧燃料ポンプ150は共通の燃料圧レギュレータ170を介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ180に接続されている。さらに、低圧燃料ポンプ180は燃料フィルタ190を介して燃料タンク200に接続されている。燃料圧レギュレータ170は低圧燃料ポンプ180から吐出された燃料の燃料圧が予め定められた設定燃料圧よりも高くなると、低圧燃料ポンプ180から吐出された燃料の一部を燃料タンク200に戻すように構成されており、したがって吸気通路噴射用インジェクタ120に供給されている燃料圧および高圧燃料ポンプ150に供給されている燃料圧が上記設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。
エンジンECU300は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス310を介して相互に接続されたROM(Read Only Memory)320、RAM(Random Access Memory)330、CPU(Central Processing Unit)340、入力ポート350および出力ポート360を備えている。
エアフローメータ42は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ42の出力電圧はA/D変換器370を介して入力ポート350に入力される。エンジン10には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ380が取付けられ、この水温センサ380の出力電圧は、A/D変換器390を介して入力ポート350に入力される。
燃料分配管130には燃料分配管130内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧センサ400が取付けられ、この燃料圧センサ400の出力電圧は、A/D変換器410を介して入力ポート350に入力される。三元触媒コンバータ90上流のエキゾーストマニホールド80には、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ420が取付けられ、この空燃比センサ420の出力電圧は、A/D変換器430を介して入力ポート350に入力される。
本実施の形態に係るエンジンシステムにおける空燃比センサ420は、エンジン10で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電圧を発生する全域空燃比センサ(リニア空燃比センサ)である。なお、空燃比センサ420としては、エンジン10で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出するO2センサを用いてもよい。
アクセルペダル100は、アクセルペダル100の踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ440に接続され、アクセル開度センサ440の出力電圧は、A/D変換器450を介して入力ポート350に入力される。また、入力ポート350には、機関回転数を表わす出力パルスを発生する回転数センサ460が接続されている。エンジンECU300のROM320には、上述のアクセル開度センサ440および回転数センサ460により得られる機関負荷率および機関回転数に基づき、運転状態に対応させて設定されている燃料噴射量の値や機関冷却水温に基づく補正値などが予めマップ化されて記憶されている。
図2のフローチャートを参照して、図1のエンジンECU300で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
ステップ(以下、ステップをSと略す)100にて、エンジンECU300は、後述するマップ(図7−10)を用いて筒内噴射用インジェクタ110の噴射比率(以下、「DI比率r」(0≦r≦1)と記載する)を計算する。
S110にて、エンジンECU300は、DI比率rが、1であるか、0であるか、0より大きく1より小さいのいずれであるかを判断する。DI比率rが1であると(S110にてr=1.0)、処理はS120へ移される。DI比率rが0であると(S110にてr=0)、処理はS130へ移される。DI比率rが0より大きく1より小さい(S110にて0<r<1.0)、処理はS140へ移される。
S120にて、エンジンECU300は、筒内噴射用インジェクタ110のみで燃料噴射をしている冷間時の燃料増量値を計算する。このとき、たとえば関数f(1)を用いて、冷間増量値=f(1)(THW)により算出される。なお、THWは、水温センサ380により検知されるエンジン10の冷却水の温度である。
S130にて、エンジンECU300は、吸気通路噴射用インジェクタ120のみで燃料噴射をしている冷間時の燃料増量値を計算する。このとき、たとえば関数f(2)を用いて、冷間増量値=f(2)(THW)により算出される。
S140にて、エンジンECU300は、筒内噴射用インジェクタ110と吸気通路噴射用インジェクタ120とで燃料噴射を分担している冷間時の燃料増量値を計算する。このとき、たとえば関数f(3)を用いて、冷間増量値=f(3)(THW,r)により算出される。なお、rはDI比率である。図3に示すように、冷間増量値は、DI比率rをパラメータとして、エンジン冷却水温THWに基づいて算出される。図3に示すように、エンジン冷却水温THWが低いほど、筒内に噴射された燃料がより多くピストン上面に付着したり、吸気ポートに噴射された燃料がより多く壁面に付着するので、冷間補正量f(3)(THW,r)が大きくなるように設定されている。また、同じエンジン冷却水温THWの場合においては、吸気ポートの温度が筒内の温度よりも低いので、吸気ポートにより多くの燃料が付着する。このため、DI比率rが低いほど冷間増量値f(3)(THW,r)が大きくなるように設定されている。なお、図3に示すような関係が逆転する場合もあり得る。たとえば、インジェクタ単体の性能上、エンジン冷却水温THWが同一であるときに、筒内噴射用インジェクタ110による燃料噴射の霧化状態が吸気通路噴射用インジェクタ120による燃料噴射の霧化状態よりも悪いなどの条件が成立すれば、DI比率と冷間増量値との関係が図3とは逆になることもあり得る。これは後述する図5および図6でも同じである。
S150にて、エンジンECU300は、総噴射量を計算する。すなわち、エンジン10の運転状態により算出された基本噴射量(筒内噴射用インジェクタ110のみか吸気通路噴射用インジェクタ120のみ)に冷間増量値を加算して、それぞれのインジェクタから噴射する燃料の総噴射量を計算する。このとき、筒内噴射用インジェクタ110のみからの燃料噴射(DI比率r=1.0)または吸気通路噴射用インジェクタのみからの燃料噴射(DI比率r=0)のいずれかであるので、単にそれぞれのインジェクタにおいて、基本噴射量に冷間増量値を加算するだけで、各インジェクタにおける総噴射量を計算することができる。
S160にて、エンジンECU300は、総噴射量を計算する。このとき、総噴射量は、たとえば関数g(1)を用いて、総噴射量=g(1)(冷間増量値)により計算される。たとえば、エンジン10の運転状態により算出された基本噴射量(筒内噴射用インジェクタ110+吸気通路噴射用インジェクタ120)に冷間増量値(筒内噴射用インジェクタ110+吸気通路噴射用インジェクタ120)を加算することにより、筒内噴射用インジェクタ110と吸気通路噴射用インジェクタ120とで噴射される総噴射量が計算される。
S170にて、エンジンECU300は、各インジェクタにおける噴射量を計算する。このとき、各インジェクタにおける噴射量は、たとえば関数g(2)を用いて、筒内噴射用インジェクタ110の噴射量=g(2)(総噴射量,r)=総噴射量×rにより、吸気通路噴射用インジェクタ120の噴射量=総噴射量−g(2)(総噴射量,r)またはg(2)(総噴射量,1−r)=総噴射量×(1−r)により計算される。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るエンジン10の動作について説明する。なお、以下の説明でエンジン冷却水温に変化がある場合とは、冷間から温間への過渡期であることを示す。
エンジン10が始動されて十分に暖気されるまでの冷間時において、エンジン10の運転状態から噴射比率(DI比率r)が計算され(S100)、DI比率rが0より大きくて1より小さいと(すなわち、筒内噴射用インジェクタ110と吸気通路噴射用インジェクタ120とで燃料噴射を分担していると)(S110にて0<r<1.0)、冷間増量値が、図3に示すマップ(関数f(3)(THW,r))を用いて計算される(S140)。このとき、DI比率rが考慮されている。
計算された冷間増量値を用いて総噴射量が計算される(S160)。このときの総噴射量は、筒内噴射用インジェクタ110と吸気通路噴射用インジェクタ120との両方から噴射される燃料量である。計算された総噴射量を用いて各インジェクタの噴射量が計算される(S170)。このときに、筒内噴射用インジェクタ110からの燃料の噴射量と吸気通路噴射用インジェクタ120からの燃料の噴射量が計算される。この計算結果(各インジェクタからの噴射量)を用いて、エンジンECU300により筒内噴射用インジェクタ110および吸気通路噴射用インジェクタ120から、所定の燃料が噴射される。
以上のようにして、冷間時、冷間時から温間時への過渡期において、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとで燃料噴射を分担している場合には、エンジン冷却水温THWのみではなく、DI比率rを加えて、冷間増量値を算出するようにした。これにより、筒内とポートとで温度が異なってそれぞれにおける燃料の霧化の状態が異なっても、的確な冷間増量値を加えた燃料量を噴射することができるので、燃焼状態を良好なものにすることができる。
<第2の実施の形態>
以下、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンECUで制御されるエンジンシステムについて説明する。なお、本実施の形態の中で、前述の第1の実施の形態と同じ構成については繰り返して説明しない。たとえば、本実施の形態におけるエンジンシステムの概略構成は、図1に示したエンジンシステムの概略構成と同じである。本実施の形態においては、前述の第1の実施の形態においてエンジンECU300が実行するプログラムとは別のプログラムを実行する。
図4のフローチャートを参照して、エンジンECU300で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、図4に示したフローチャートの中で、図2のフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらの処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。
S200にて、エンジンECU300は、基本総噴射量Q(ALL)を計算する。このとき、エンジンECUは、アクセルペダル開度に基づく要求トルクや他のECUからの要求トルク等に基づいて、基本総噴射量Q(ALL)を計算する。
S210にて、エンジンECU300は、各インジェクタの冷間増量値を計算する。このとき、関数f(4)、f(5)を用いて、
吸気通路噴射用インジェクタ120の冷間増量値ΔQ(P)=f(4)(THW)
筒内噴射用インジェクタ110の冷間増量値 ΔQ(D)=f(5)(THW)
により計算される。このとき、図5および図6に示すように、冷間増量値は、エンジン冷却水温THWに基づいて算出される。図5に吸気通路噴射用インジェクタ120の冷間増量値ΔQ(P)を、図6に筒内噴射用インジェクタ110の冷間増量値ΔQ(D)を、それぞれ示す。図5および図6に示すように、エンジン冷却水温THWが低いほど、筒内に噴射された燃料がより多くピストン上面に付着したり、吸気ポートに噴射された燃料がより多く壁面に付着するので、冷間補正量f(4)(THW)も冷間補正量f(5)(THW)も大きくなるように設定されている。また、同じエンジン冷却水温THWであれば、冷間補正量f(4)(THW)>冷間補正量f(5)(THW)である。これは、同じエンジン冷却水温THWの場合においては、吸気ポートの温度が筒内の温度よりも低いので、吸気ポートにより多くの燃料が付着するため、図5に示す吸気通路噴射用インジェクタ120の冷間増量値ΔQ(P)が図6に示す筒内噴射用インジェクタ110の冷間増量値ΔQ(D)よりも大きくなるように設定されていることを示す。
S220にて、エンジンECU300は、各インジェクタの噴射量を計算する。このとき、関数g(3)、g(4)を用いて、
吸気通路噴射用インジェクタ120の噴射量Q(P)
=g(3)(Q(ALL),r,ΔQ(P)=Q(ALL)×(1−r)+ΔQ(P)
筒内噴射用インジェクタ110の噴射量Q(D)
=g(4)(Q(ALL),r,ΔQ(D)=Q(ALL)×r+ΔQ(D)
により計算される。
なお、これらの式は、ΔQ(P)およびΔQ(D)を冷間増量係数として、
吸気通路噴射用インジェクタ120の噴射量Q(P)
=g(3)(Q(ALL),r,ΔQ(P)=Q(ALL)×(1−r)×ΔQ(P)
筒内噴射用インジェクタ110の噴射量Q(D)
=g(4)(Q(ALL),r,ΔQ(D)=Q(ALL)×r×ΔQ(D)
としてもよい。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るエンジン10の動作について説明する。なお、第1の実施の形態と同じ動作の説明については繰り返さない。
エンジン10が始動されて十分に暖気されるまでの冷間時において、エンジン10の運転状態から噴射比率(DI比率r)が計算され(S100)、DI比率rが0より大きくて1より小さいと(すなわち、筒内噴射用インジェクタ110と吸気通路噴射用インジェクタ120とで燃料噴射を分担していると)(S110にて0<r<1.0)、両方のインジェクタから噴射される基本的な燃料噴射量である基本総噴射量Q(ALL)が計算される(S200)。
吸気通路噴射用インジェクタ120の冷間増量値ΔQ(P)および筒内噴射用インジェクタ110の冷間増量値ΔQ(D)が、図5および図6に示すマップ(関数f(4)(THW)、f(5)(THW))を用いて計算される(S210)。吸気通路噴射用インジェクタ120および筒内噴射用インジェクタ110の噴射量がそれぞれ計算される(S220)。このとき、DI比率rが考慮されている。
以上のようにして、本実施の形態においても、前述の第1の実施の形態と同様、冷間時、冷間時から温間時への過渡期において、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとで燃料噴射を分担している場合には、エンジン冷却水温THWのみで各インジェクタにおける冷間増量値を計算して、各インジェクタの噴射量を、DI比率rを考慮して、噴射量を算出するようにした。これにより、筒内とポートとで温度が異なってそれぞれにおける燃料の霧化の状態が異なっても、的確な冷間増量値を加えた燃料量を噴射することができるので、燃焼状態を良好なものにすることができる。
<この制御装置が適用されるに適したエンジン(その1)>
以下、本実施の形態に係る制御装置が適用されるに適したエンジン(その1)について説明する。
図7および図8を参照して、エンジン10の運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ110と吸気通路噴射用インジェクタ120との噴き分け比率(以下、DI比率(r)とも記載する。)を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンECU300のROM320に記憶される。図7は、エンジン10の温間用マップであって、図8は、エンジン10の冷間用マップである。
図7および図8に示すように、これらのマップは、エンジン10の回転数を横軸にして、負荷率を縦軸にして、筒内噴射用インジェクタ110の分担比率がDI比率rとして百分率で示されている。
図7および図8に示すように、エンジン10の回転数と負荷率とに定まる運転領域ごとに、DI比率rが設定されている。「DI比率r=100%」とは、筒内噴射用インジェクタ110からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味し、「DI比率r=0%」とは、吸気通路噴射用インジェクタ120からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味する。「DI比率r≠0%」、「DI比率r≠100%」および「0%<DI比率r<100%」とは、筒内噴射用インジェクタ110と吸気通路噴射用インジェクタ120とで燃料噴射が分担して行なわれる領域であることを意味する。なお、概略的には、筒内噴射用インジェクタ110は、出力性能の上昇に寄与し、吸気通路噴射用インジェクタ120は、混合気の均一性に寄与する。このような特性の異なる2種類のインジェクタを、エンジン10の回転数と負荷率とで使い分けることにより、エンジン10が通常運転状態(たとえば、アイドル時の触媒暖気時が、通常運転状態以外の非通常運転状態の一例であるといえる)である場合には、均質燃焼のみが行なわれるようにしている。
さらに、これらの図7および図8に示すように、温間時のマップと冷間時のマップとに分けて、筒内噴射用インジェクタ110と吸気通路噴射用インジェクタ120のDI分担率rを規定した。エンジン10の温度が異なると、筒内噴射用インジェクタ110および吸気通路噴射用インジェクタ120の制御領域が異なるように設定されたマップを用いて、エンジン10の温度を検知して、エンジン10の温度が予め定められた温度しきい値以上であると図7の温間時のマップを選択して、そうではないと図8に示す冷間時のマップを選択する。それぞれ選択されたマップに基づいて、エンジン10の回転数と負荷率とに基づいて、筒内噴射用インジェクタ110および/または吸気通路噴射用インジェクタ120を制御する。
図7および図8に設定されるエンジン10の回転数と負荷率について説明する。図7のNE(1)は2500〜2700rpmに設定され、KL(1)は30〜50%、KL(2)は60〜90%に設定されている。また、図8のNE(3)は2900〜3100rpmに設定されている。すなわち、NE(1)<NE(3)である。その他、図7のNE(2)や、図8のKL(3)、KL(4)も適宜設定されている。
図7および図8を比較すると、図7に示す温間用マップのNE(1)よりも図8に示す冷間用マップのNE(3)の方が高い。これは、エンジン10の温度が低いほど、吸気通路噴射用インジェクタ120の制御領域が高いエンジン回転数の領域まで拡大されるということを示す。すなわち、エンジン10が冷えている状態であるので、(たとえ、筒内噴射用インジェクタ110から燃料を噴射しなくても)筒内噴射用インジェクタ110の噴口にデポジットが堆積しにくい。このため、吸気通路噴射用インジェクタ120を使って燃料を噴射する領域を拡大するように設定され、均質性を向上させることができる。
図7および図8を比較すると、エンジン10の回転数が、温間用マップにおいてはNE(1)以上の領域において、冷間用マップにおいてはNE(3)以上の領域において、「DI比率r=100%」である。また、負荷率が、温間用マップにおいてはKL(2)以上の領域において、冷間用マップにおいてはKL(4)以上の領域において、「DI比率r=100%」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ110のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ110のみが使用されるということを示す。すなわち、高回転領域や高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ110のみで燃料を噴射しても、エンジン10の回転数や負荷が高く吸気量が多いので筒内噴射用インジェクタ110のみでも混合気を均質化しやすいためである。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ110から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い(燃焼室から熱を奪い)気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。
図7に示す温間マップでは、負荷率KL(1)以下では、筒内噴射用インジェクタ110のみが用いられる。これは、エンジン10の温度が高いときであって、予め定められた低負荷領域では筒内噴射用インジェクタ110のみが使用されるということを示す。これは、温間時においてはエンジン10が暖まった状態であるので、筒内噴射用インジェクタ110の噴口にデポジットが堆積しやすい。しかしながら、筒内噴射用インジェクタ110を使って燃料を噴射することにより噴口温度を低下させることができるので、デポジットの堆積を回避することも考えられ、また、筒内噴射用インジェクタの最小燃料噴射量を確保して、筒内噴射用インジェクタ110を閉塞させないことも考えられ、このために、筒内噴射用インジェクタ110を用いた領域としている。
図7および図8を比較すると、図8の冷間用マップにのみ「DI比率r=0%」の領域が存在する。これは、エンジン10の温度が低いときであって、予め定められた低負荷領域(KL(3)以下)では吸気通路噴射用インジェクタ120のみが使用されるということを示す。これはエンジン10が冷えていてエンジン10の負荷が低く吸気量も低いため燃料が霧化しにくい。このような領域においては筒内噴射用インジェクタ110による燃料噴射では良好な燃焼が困難であるため、また、特に低負荷および低回転数の領域では筒内噴射用インジェクタ110を用いた高出力を必要としないため、筒内噴射用インジェクタ110を用いないで、吸気通路噴射用インジェクタ120のみを用いる。
また、通常運転時以外の場合、エンジン10がアイドル時の触媒暖気時の場合(非通常運転状態であるとき)、成層燃焼を行なうように筒内噴射用インジェクタ110が制御される。このような触媒暖気運転中にのみ成層燃焼させることで、触媒暖気を促進させ、排気エミッションの向上を図る。
<この制御装置が適用されるに適したエンジン(その2)>
以下、本実施の形態に係る制御装置が適用されるに適したエンジン(その2)について説明する。なお、以下のエンジン(その2)の説明において、エンジン(その1)と同じ説明については、ここでは繰り返さない。
図9および図10を参照して、エンジン10の運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ110と吸気通路噴射用インジェクタ120との噴き分け比率を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンECU300のROM320に記憶される。図9は、エンジン10の温間用マップであって、図10は、エンジン10の冷間用マップである。
図9および図10を比較すると、以下の点で図7および図8と異なる。エンジン10の回転数が、温間用マップにおいてはNE(1)以上の領域において、冷間用マップにおいてはNE(3)以上の領域において、「DI比率r=100%」である。また、負荷率が、温間用マップにおいては低回転数領域を除くKL(2)以上の領域において、冷間用マップにおいては低回転数領域を除くKL(4)以上の領域において、「DI比率r=100%」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ110のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ110のみが使用される領域が多いことを示す。しかしながら、低回転数領域の高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ110から噴射された燃料により形成される混合気のミキシングが良好ではなく、燃焼室内の混合気が不均質で燃焼が不安定になる傾向を有する。このため、このような問題が発生しない高回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタの噴射比率を増大させるようにしている。また、このような問題が発生する高負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ110の噴射比率を減少させるようにしている。これらのDI比率rの変化を図9および図10に十字の矢印で示す。このようにすると、燃焼が不安定であることに起因するエンジンの出力トルクの変動を抑制することができる。なお、これらのことは、予め定められた低回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ110の噴射比率を減少させることや、予め定められた低負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ110の噴射比率を増大させることと、略等価であることを確認的に記載する。また、このような領域(図9および図10で十字の矢印が記載された領域)以外の領域であって筒内噴射用インジェクタ110のみで燃料を噴射している領域(高回転側、低負荷側)においては、筒内噴射用インジェクタ110のみでも混合気を均質化しやすい。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ110から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い(燃焼室から熱を奪い)気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。
なお、図7〜図10を用いて説明したこのエンジン10においては、均質燃焼は筒内噴射用インジェクタ110の燃料噴射タイミングを吸気行程とすることにより、成層燃焼は筒内噴射用インジェクタ110の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることにより実現できる。すなわち、筒内噴射用インジェクタ110の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることで、点火プラグ周りにリッチ混合気が偏在させることにより燃焼室全体としてはリーンな混合気に着火する成層燃焼を実現することができる。また、筒内噴射用インジェクタ110の燃料噴射タイミングを吸気行程としても点火プラグ周りにリッチ混合気を偏在させることができれば、吸気行程噴射であっても成層燃焼を実現できる。
また、ここでいう成層燃焼には、成層燃焼と以下に示す弱成層燃焼の双方を含むものである。弱成層燃焼とは、吸気通路噴射用インジェクタ120を吸気行程で燃料噴射して燃焼室全体にリーンで均質な混合気を生成して、さらに筒内噴射用インジェクタ110を圧縮行程で燃料噴射して点火プラグ周りにリッチな混合気を生成して、燃焼状態の向上を図るものである。このような弱成層燃焼は触媒暖気時に好ましい。これは、以下の理由による。すなわち、触媒暖気時には高温の燃焼ガスを触媒に到達させるために点火時期を大幅に遅角させ、かつ良好な燃焼状態(アイドル状態)を維持する必要がある。また、ある程度の燃料量を供給する必要がある。これを成層燃焼で行なおうとしても燃料量が少ないという問題があり、これを均質燃焼で行なおうとしても良好な燃焼を維持するために遅角量が成層燃焼に比べて小さいという問題がある。このような観点から、上述した弱成層燃焼を触媒暖気時に用いることが好ましいが、成層燃焼および弱成層燃焼のいずれであっても構わない。
また、図7〜図10を用いて説明したエンジンにおいては、筒内噴射用インジェクタ110による燃料噴射のタイミングは、以下のような理由により、圧縮行程で行なうことが好ましい。ただし、上述したエンジン10は、基本的な大部分の領域には(触媒暖気時にのみに行なわれる、吸気通路噴射用インジェクタ120を吸気行程噴射させ、筒内噴射用インジェクタ110を圧縮行程噴射させる弱成層燃焼領域以外を基本的な領域という)、筒内噴射用インジェクタ110による燃料噴射のタイミングは、吸気行程である。しかしながら、以下に示す理由があるので、燃焼安定化を目的として一時的に筒内噴射用インジェクタ110の燃料噴射タイミングを圧縮行程噴射とするようにしてもよい。
筒内噴射用インジェクタ110からの燃料噴射時期を圧縮工程中とすることで、筒内温度がより高い時期において、燃料噴射により混合気が冷却される。冷却効果が高まるので、対ノック性を改善することができる。さらに、筒内噴射用インジェクタ110からの燃料噴射時期を圧縮工程中とすると、燃料噴射から点火時期までの時間が短いことから噴霧による気流の強化を実現でき、燃焼速度を上昇させることができる。これらの対ノック性の向上と燃焼速度の上昇とから、燃焼変動を回避して、燃焼安定性を向上させることができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の第1の実施の形態に係る制御装置で制御されるエンジンシステムの概略構成図である。 本発明の第1の実施の形態に係る制御装置であるエンジンECUで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートを示す図である。 噴き分け時におけるエンジン冷却水温と冷間増量値との関係を示す図である。 本発明の第2の実施の形態に係る制御装置であるエンジンECUで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートを示す図である。 吸気通路噴射用インジェクタのみから燃料が噴射されている時におけるエンジン冷却水温と冷間増量値との関係を示す図である。 筒内噴射用インジェクタのみから燃料が噴射されている時におけるエンジン冷却水温と冷間増量値との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの温間時のDI比率マップを表わす図(その1)である。 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの冷間時のDI比率マップを表わす図(その1)である。 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの温間時のDI比率マップを表わす図(その2)である。 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの冷間時のDI比率マップを表わす図(その2)である。
符号の説明
10 エンジン、20 インテークマニホールド、30 サージタンク、40 吸気ダクト、42 エアフローメータ、50 エアクリーナ、60 電動モータ、70 スロットルバルブ、80 エキゾーストマニホールド、90 三元触媒コンバータ、100 アクセルペダル、110 筒内噴射用インジェクタ、112 気筒、120 吸気通路噴射用インジェクタ、130 燃料分配管、140 逆止弁、150 高圧燃料ポンプ、152 電磁スピル弁、160 燃料分配管(低圧側)、170 燃料圧レギュレータ、180 低圧燃料ポンプ、190 燃料フィルタ、200 燃料タンク、300 エンジンECU、310 双方向性バス、320 ROM、330 RAM、340 CPU、350 入力ポート、360 出力ポート、370,390,410,430,450 A/D変換器、380 水温センサ、400 燃料圧センサ、420 空燃比センサ、440 アクセル開度センサ、460 回転数センサ。

Claims (9)

  1. 筒内に燃料を噴射するための第1の燃料噴射手段と吸気通路内に燃料を噴射するための第2の燃料噴射手段とを備えた内燃機関の制御装置であって、
    前記内燃機関に要求される条件に基づいて算出された比率で、前記第1の燃料噴射手段と前記第2の燃料噴射手段とで分担して燃料を噴射するように、燃料噴射手段を制御するための制御手段と、
    前記内燃機関の温度を検知するための検知手段とを含み、
    前記制御手段は、前記内燃機関の冷間時における燃料変動値を、前記比率および前記温度に基づいて算出して、算出された変動値に基づいて燃料噴射量を変化させるように前記燃料噴射手段を制御するための手段を含む、内燃機関の制御装置。
  2. 筒内に燃料を噴射するための第1の燃料噴射手段と吸気通路内に燃料を噴射するための第2の燃料噴射手段とを備えた内燃機関の制御装置であって、
    前記内燃機関に要求される条件に基づいて算出された比率で、前記第1の燃料噴射手段と前記第2の燃料噴射手段とで分担して燃料を噴射するように、燃料噴射手段を制御するための制御手段と、
    前記内燃機関の温度を検知するための検知手段と、
    前記燃料噴射手段から噴射される基本噴射量を算出するための算出手段とを含み、
    前記制御手段は、前記内燃機関の冷間時における燃料変動値を、前記比率および前記温度に基づいて算出して、算出された燃料変動値および前記基本噴射量を用いて燃料噴射量を変化させるように前記燃料噴射手段を制御するための手段を含む、内燃機関の制御装置。
  3. 筒内に燃料を噴射するための第1の燃料噴射手段と吸気通路内に燃料を噴射するための第2の燃料噴射手段とを備えた内燃機関の制御装置であって、
    前記内燃機関に要求される条件に基づいて算出された比率で、前記第1の燃料噴射手段と前記第2の燃料噴射手段とで分担して燃料を噴射するように、燃料噴射手段を制御するための制御手段と、
    前記内燃機関の温度を検知するための検知手段とを含み、
    前記制御手段は、前記内燃機関の冷間時における燃料増量値を、前記比率および前記温度に基づいて算出して、算出された増量値に基づいて燃料噴射量を変化させるように前記燃料噴射手段を制御するための手段を含む、内燃機関の制御装置。
  4. 筒内に燃料を噴射するための第1の燃料噴射手段と吸気通路内に燃料を噴射するための第2の燃料噴射手段とを備えた内燃機関の制御装置であって、
    前記内燃機関に要求される条件に基づいて算出された比率で、前記第1の燃料噴射手段と前記第2の燃料噴射手段とで分担して燃料を噴射するように、燃料噴射手段を制御するための制御手段と、
    前記内燃機関の温度を検知するための検知手段と、
    前記燃料噴射手段から噴射される基本噴射量を算出するための算出手段とを含み、
    前記制御手段は、前記内燃機関の冷間時における燃料増量値を、前記比率および前記温度に基づいて算出して、算出された燃料増量値および前記基本噴射量を用いて燃料噴射量を変化させるように前記燃料噴射手段を制御するための手段を含む、内燃機関の制御装置。
  5. 前記制御手段は、前記第1の燃料噴射手段の比率が高いほど、前記燃料増量値が小さくなるように算出するための手段を含む、請求項3または4に記載の内燃機関の制御装置。
  6. 前記制御手段は、前記第2の燃料噴射手段の比率が高いほど、前記燃料増量値が大きくなるように算出するための手段を含む、請求項3または4に記載の内燃機関の制御装置。
  7. 前記制御手段は、前記温度が高いほど、前記燃料増量値が小さくなるように算出するための手段を含む、請求項3〜6のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
  8. 前記制御手段は、前記温度が低いほど、前記燃料増量値が大きくなるように算出するための手段を含む、請求項3〜6のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
  9. 前記第1の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、
    前記第2の燃料噴射手段は、吸気通路用インジェクタである、請求項1〜8のいずれかに記載の内燃機関の高圧燃料系統の制御装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018131957A (ja) * 2017-02-14 2018-08-23 トヨタ自動車株式会社 燃料噴射制御装置

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4453625B2 (ja) * 2005-07-25 2010-04-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
CN101449051B (zh) * 2007-05-29 2011-03-30 曼柴油机和涡轮公司,德国曼柴油机和涡轮欧洲股份公司的联营公司 十字头式大型二冲程柴油发动机及其运转方法
WO2012098661A1 (ja) * 2011-01-20 2012-07-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
WO2013008296A1 (ja) * 2011-07-11 2013-01-17 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US20130046453A1 (en) * 2011-08-15 2013-02-21 GM Global Technology Operations LLC System and method for controlling multiple fuel systems
US9097224B2 (en) 2011-08-15 2015-08-04 GM Global Technology Operations LLC Multi-fuel vehicle fuel control systems and methods
US9169789B2 (en) * 2011-08-15 2015-10-27 GM Global Technology Operations LLC System and method for adjusting fuel mass for minimum fuel injector pulse widths in multiple fuel system engines
US9279371B2 (en) * 2012-04-10 2016-03-08 Ford Global Technologies, Llc System and method for monitoring an engine and limiting cylinder air charge
JP5737262B2 (ja) * 2012-10-16 2015-06-17 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US9303577B2 (en) * 2012-12-19 2016-04-05 Ford Global Technologies, Llc Method and system for engine cold start and hot start control
US9593637B2 (en) * 2013-12-05 2017-03-14 Ford Global Technologies, Llc Method of diagnosing injector variability in a multiple injector system
US9556809B2 (en) 2014-12-12 2017-01-31 General Electric Company System and method for optimal fueling of an engine
JP6308166B2 (ja) * 2015-04-28 2018-04-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6225970B2 (ja) * 2015-09-30 2017-11-08 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US20170306878A1 (en) * 2016-04-20 2017-10-26 GM Global Technology Operations LLC Engine with direct injection and port fuel injection adjustment based upon engine oil parameters
US10066571B2 (en) * 2017-01-18 2018-09-04 Ford Global Technologies, Llc Methods and system for central fuel injection
CN108506133A (zh) * 2017-02-24 2018-09-07 联合汽车电子有限公司 一种发动机系统及其燃油喷射方法
JP7047597B2 (ja) * 2018-05-25 2022-04-05 トヨタ自動車株式会社 内燃機関

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5482023A (en) 1994-12-27 1996-01-09 Hitachi America, Ltd., Research And Development Division Cold start fuel control system
JP3716498B2 (ja) 1996-07-03 2005-11-16 日産自動車株式会社 直接噴射式内燃機関の燃料供給装置
US5894832A (en) 1996-07-12 1999-04-20 Hitachi America, Ltd., Research And Development Division Cold start engine control apparatus and method
EP1138901A3 (en) 2000-03-29 2004-04-07 Hitachi, Ltd. Fuel supply system for internal combustion engine
JP2003532828A (ja) * 2000-05-08 2003-11-05 カミンス インコーポレイテッド 点火後噴射を用いてpcciモードで動作可能な内燃機関及び動作方法
US6659017B2 (en) * 2000-11-02 2003-12-09 National Steel Car Limited Dropped deck center beam rail road car structure
JP3741087B2 (ja) * 2002-07-12 2006-02-01 トヨタ自動車株式会社 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置
JP2004060474A (ja) 2002-07-25 2004-02-26 Hitachi Ltd 内燃機関の燃焼制御装置
JP3938736B2 (ja) * 2002-09-10 2007-06-27 本田技研工業株式会社 内燃機関の燃料噴射装置
JP2004132241A (ja) 2002-10-10 2004-04-30 Hitachi Ltd 内燃機関の燃料供給装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018131957A (ja) * 2017-02-14 2018-08-23 トヨタ自動車株式会社 燃料噴射制御装置
EP3361074B1 (en) * 2017-02-14 2020-11-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel injection control device

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