JP2006144725A - Fuel injection control device for hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、筒内噴射式内燃機関と電動機を駆動源とするハイブリッド車両に関し、特に、前記内燃機関が始動するときの、燃料噴射制御に関するものである。 The present invention relates to a hybrid vehicle having a direct injection internal combustion engine and an electric motor as drive sources, and more particularly to fuel injection control when the internal combustion engine is started.
近年、エミッション低減や燃費向上の観点から、内燃機関と電動機を駆動源とするハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両は、内燃機関の効率が低下する領域(例えば、車両停止時や低速走行時)では、内燃機関を自動的に停止させ、電動機のみの駆動力により走行することが可能である。 In recent years, hybrid vehicles using an internal combustion engine and an electric motor as drive sources are known from the viewpoint of reducing emissions and improving fuel consumption. In a region where the efficiency of the internal combustion engine is reduced (for example, when the vehicle is stopped or when the vehicle is running at a low speed), the hybrid vehicle can automatically stop the internal combustion engine and can run with the driving force of only the electric motor.
一方、燃費向上を主目的として、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射式内燃機関
(筒内噴射式エンジン)が実用化されている。この筒内噴射式エンジンでは、吸気行程で燃料を噴射して燃焼室内に均一な混合気を形成する均質燃焼モードと、圧縮行程で燃料を噴射することで点火プラグの周囲に理論空燃比近傍の混合気を形成し全体として超リーンな空燃比を実現する成層燃焼モードの二つの燃焼モードを有しており、エンジン回転数やエンジン負荷等のエンジン運転状態に応じて、これらのエンジン燃焼モードが適宜切り換えられるようになっている。特に、低回転,低負荷領域では成層燃焼モードを行い、内燃機関のポンピングロスを低減できるため大幅な燃費向上が期待できる。また、筒内噴射式エンジンをアイドリングスリップ車に適用することにより、燃焼室に直接燃料を噴射できることを利点とした、迅速な再始動性能や、ハイブリッド車両制御に不可欠である内燃機関の始動時のトルク制御精度を向上することができる。このような筒内噴射式エンジンをハイブリッド車両に適用した例が開示されている(例えば、特許文献1)。本特許文献1によれば、内燃機関停止(アイドルストップ)中に、燃料噴射弁に供給する燃料圧力が所定値以下となったときは、圧縮行程の気筒および次に圧縮行程を迎える気筒に予め燃料を噴いておき、再始動性を高めている。
On the other hand, a cylinder injection internal combustion engine (cylinder injection engine) that directly injects fuel into a combustion chamber has been put into practical use for the purpose of improving fuel consumption. In this in-cylinder injection type engine, a homogeneous combustion mode in which fuel is injected in the intake stroke to form a uniform mixture in the combustion chamber, and fuel is injected in the compression stroke so that the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio is around the spark plug. It has two combustion modes, the stratified combustion mode, which forms an air-fuel mixture and achieves an ultra-lean air-fuel ratio as a whole, and these engine combustion modes depend on engine operating conditions such as engine speed and engine load. It can be switched appropriately. In particular, the stratified charge combustion mode is performed in the low rotation and low load regions, and the pumping loss of the internal combustion engine can be reduced, so that a great improvement in fuel consumption can be expected. In addition, by applying the in-cylinder injection engine to the idling slip vehicle, it is possible to inject fuel directly into the combustion chamber. Torque control accuracy can be improved. An example in which such an in-cylinder injection engine is applied to a hybrid vehicle is disclosed (for example, Patent Document 1). According to
しかしながら、これらの筒内噴射式エンジンでは、燃焼室内に直接燃料を噴射するため、始動時、特に冷機始動時は、燃料の霧化が悪い、燃焼室壁面燃料付着量が多い、点火プラグの発火温度が低い等の理由から、排気性能(始動時HC)が著しく悪化してしまうといって問題点がある。またハイブリッド車両をはじめとするアイドルストップ車で、内燃機関の始動停止を頻繁に繰り返すため、HCの排出量が必然的に多くなってしまうことが問題であった。 However, since these direct injection engines inject fuel directly into the combustion chamber, the fuel atomization is poor, the amount of fuel adhering to the combustion chamber wall surface is large, and the ignition of the spark plug is ignited at the time of starting, particularly at the time of cold start. There is a problem that the exhaust performance (HC at start-up) is significantly deteriorated due to a low temperature or the like. Further, in idling stop vehicles such as hybrid vehicles, the start and stop of the internal combustion engine are frequently repeated, and thus the amount of HC emission is inevitably increased.
本発明は、上記事情に鑑み発明されたものであり、筒内噴射式エンジンをハイブリッド車両に適用し、HC排出量の低減,暖機時間の短縮を実現し、内燃機関の排気性能を向上させることを目的とする。 The present invention has been invented in view of the above circumstances, and an in-cylinder injection engine is applied to a hybrid vehicle so as to reduce HC emissions and shorten warm-up time and improve exhaust performance of an internal combustion engine. For the purpose.
上記目的は、燃料蓄圧室内の燃料を燃焼室内に直接噴射するための燃料噴射弁と前記燃料蓄圧室内に燃料を圧送させる高圧燃料ポンプとを有する筒内噴射式内燃機関と、電動機とを駆動源とするハイブリッド車両において、
前記筒内噴射式内燃機関の始動要求がなされたときに、前記内燃機関が冷機始動モード要求であるかを判定する冷機始動モード要求判定手段と、前記判定手段により冷機始動モード要求と判定されたときに、前記内燃機関の燃料噴射開始タイミングを前記冷機始動モード要求以外の要求による場合と異なる設定にする手段と、を有したハイブリッド車両用の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置により達成される。
An object of the present invention is to drive a cylinder injection internal combustion engine having a fuel injection valve for directly injecting fuel in a fuel pressure storage chamber into a combustion chamber, a high-pressure fuel pump for pumping fuel into the fuel pressure storage chamber, and an electric motor. In the hybrid vehicle
When a start request for the direct injection internal combustion engine is made, a cold start mode request determining means for determining whether the internal combustion engine is a cold start mode request, and the determination means is determined as a cold start mode request And a means for setting the fuel injection start timing of the internal combustion engine to be different from the case of a request other than the request for the cold start mode, and is achieved by a fuel injection device for a direct injection internal combustion engine for a hybrid vehicle. The
本発明のハイブリッド車両用の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置によれば、ハイブリッド車両の特徴を生かすことにより、従来の筒内噴射式エンジンにおける冷機始動時の課題であったHC(ハイドロカーボン)排出量の低減を実現し、また、機関の暖機時間を短縮することができる。従って、ポート噴射エンジンに比べ高効率である筒内噴射式エンジンのハイブリッド車両に適用を実現する。 According to the fuel injection device for a cylinder injection internal combustion engine for a hybrid vehicle of the present invention, by utilizing the characteristics of the hybrid vehicle, HC (hydrocarbon), which has been a problem at the time of cold start in a conventional cylinder injection engine, is achieved. ) Reduces emissions and shortens engine warm-up time. Therefore, the present invention can be applied to a hybrid vehicle of a direct injection type engine that is more efficient than a port injection engine.
本発明は、例えばクラッチ手段によって動力伝達を接続,遮断することによって動力源を切り換える切り換えタイプや、遊星歯車などの合成分配機構によってエンジンおよび電動発電機の出力を合成したり、分配したりするミックスタイプ,電動発電機またはエンジンを補助的に使うアシストタイプなど、エンジンと電動発電機を車両走行時の動力源として備えている種々のタイプのハイブリッド車両に適用され得る。 The present invention is a switching type in which the power source is switched by connecting / disconnecting power transmission by, for example, clutch means, and a mix in which the output of the engine and the motor generator is synthesized or distributed by a composite distribution mechanism such as a planetary gear. The present invention can be applied to various types of hybrid vehicles including an engine and a motor generator as power sources when the vehicle travels, such as a type, a motor generator or an assist type that uses the engine as an auxiliary.
エンジンと電動発電機とを動力源として備えているハイブリッド車両の運転モードには、例えば、電動発電機のみを動力源として走行する電気走行モード、エンジンのみを動力源として走行するエンジンモード,エンジン及び電動発電機の両方を動力源として走行するエンジン・電動発電機運転モード,エンジンを動力源として走行しながら電動発電機で発電する発電走行モード,動力源としては電動発電機のみを使用し、エンジンは発電のみに使用されるシリーズ発電モードなどが挙げられる。本発明では、これらの運転モードを識別する運転モード判定手段を、ハイブリッド車両の制御装置に備える。 The operation mode of a hybrid vehicle including an engine and a motor generator as a power source includes, for example, an electric travel mode that travels using only the motor generator as a power source, an engine mode that travels using only the engine as a power source, an engine, and Engine / motor generator operation mode that travels using both motor generators as power source, power generation travel mode that generates power with motor generator while traveling using engine as power source, engine uses only motor generator as power source, engine Series power generation mode used only for power generation. In the present invention, an operation mode determination means for identifying these operation modes is provided in the hybrid vehicle control device.
次に、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明の一実施形態をなす、ハイブリッド車両システム1の構成図である。ハイブリッド車両システム1には、燃料の燃焼によってトルクを発生する筒内噴射式エンジン2,動力を伝達,遮断するクラッチ3、主に駆動に使用する第一の電動発電機4,発電やエンジンの始動等に使用する第二の電動発電機5,駆動輪8に連結する変速機構6,バッテリ7,アクセルペダル160,ハイブリッド車両制御装置9が搭載される。さらに、バッテリ温度センサ17,車速センサ18,運転者がブレーキを踏んだことを検出するブレーキスイッチ19,シフトポジションセンサ20,運転者が踏み込んだ前記アクセルペダル160の角度を検出するアクセルペダルセンサ21,前記アクセルペダル160が全閉となる、すなわち前記アクセルペダル160を踏み込んでいないことを検出するアイドルスイッチ22が搭載される。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a
前記筒内噴射式エンジン2は前記ハイブリッド車両制御装置9によってスロットル弁開度や燃料噴射量,点火時期などを制御することにより、運転状態に応じて出力が制御される。前記第一の電動発電機4、および前記第二の電動発電機5は前記ハイブリッド車両制御装置9によって電流を制御することにより、運転状態に応じて出力が制御される。前記ハイブリッド車両制御装置9は、エンジン制御装置11,クラッチ制御装置12,第一電動発電機制御装置13,第二電動発電機制御装置14,変速機構制御装置15,バッテリ残量検出手段16,総合制御装置10を備え、前記ハイブリッド車両制御装置9は、あらかじめ定められたプログラムにしたがって信号処理を行う。
The in-
また、本発明は、図1のハイブリッド車両システム1のクラッチ3,変速機構6の換わりに、遊星歯車などの、動力分配機構105を用いた、図2に示すハイブリッド車両システム1に対しても適用できる。
The present invention is also applied to the
図3に本発明の一実施形態をなす、ハイブリッド車両制御装置9のセンサ入力および操作量の入出力を示す。前記エンジン制御装置11,前記クラッチ制御装置12,前記第一電動発電機制御装置13,前記第二電動発電機制御装置14,前記変速機構制御装置15は、図面の煩雑さを避けるため、前記総合制御装置10の左右両方に表記してある。前記ハイブリッド車両制御装置9に備えられる前記エンジン制御装置11には、クランク角センサ24,エアフローセンサ25,吸入空気温度センサ26,スロットル弁開度センサ
27,エンジン水温センサ28の信号が入力され、スロットル弁開度42,燃料噴射量
43,点火時期44によって前記エンジン2の出力を、運転状態に応じて制御する。前記ハイブリッド車両制御装置9に備えられる前記クラッチ制御装置12には、クラッチ電流センサ,クラッチ温度センサの信号が入力され、クラッチ電流47によって、動力の伝達,遮断を行う。前記第一電動発電機制御装置13には、第一電動発電機回転数センサ29,第一電動発電機電流センサ30,第一電動発電機温度センサ31の信号が入力され、第一電動発電機電流45によって、前記第一電動発電機4の出力を運転状態に応じて制御する。前記第二電動発電機制御装置14には、第二電動発電機回転数センサ32,第二電動発電機電流センサ33,第二電動発電機温度センサ34の信号が入力され、第二電動発電機電流46によって、第二電動発電機5の出力である、トルクもしくは回転数を運転状態に応じて制御する。前記変速機構制御装置15には、変速機構入力軸回転数センサ37,変速機構出力軸回転数センサ38,変速機構油圧センサ39の信号が入力され、変速機構油圧48を制御することによって前記変速機構6の変速比を制御する。前記バッテリ残量検出手段16には、バッテリ電流センサ40,バッテリ電圧センサ41,バッテリ温度センサ17の信号が入力される。
FIG. 3 shows sensor inputs and input / output of operation amounts of the hybrid vehicle control device 9 according to an embodiment of the present invention. The
前記総合制御装置10は、アクセルペダルセンサ21等から得られる運転者からの要求と、前記バッテリ残量検出手段16により得られたバッテリ残量情報等から、車両に必要な駆動力および発電量を算出し、前記第二電動発電機5と前記筒内噴射式エンジン2の駆動力配分を決定する。そして、前記筒内噴射式エンジン2の駆動力が必要と判定されたときは、前記総合制御装置10は、前記エンジン制御装置11には、エンジン始動要求70,エンジントルク指令値69、を指令し、前記クラッチ制御装置12には、クラッチ締結指令信号75を指令し、前記第一電動発電機制御装置13には、第一電動発電機トルク指令値71を指令し、前記第二電動発電機制御装置14には、第二電動発電機トルク指令値72,第二電動発電機回転数指令値73,第二電動発電機指令切り換え信号74を指令し、前記変速機構制御装置15には、変速機構入力軸回転数指令値76を指令する。
The
次に本発明に係る筒内噴射式エンジン2について説明する。
Next, the in-
図4は、本実施形態の筒内噴射式エンジン2制御システム全体構成を示したものである。筒内噴射式エンジン2は4気筒から(図示せず)なり、前述のように、総合制御装置
10のエンジン始動要求70に基づいて、前記第二電動発電機がエンジンのクランク軸
101dを回転させる。エンジン始動の詳細な方法は図5を用いて後述する。
FIG. 4 shows the overall configuration of the in-
各シリンダ101bに導入れる空気は、エアクリーナ102の入口部102aから取り入れられ、空気流量計(エアフローセンサ)25を通り、吸気流量を制御する電制スロットル弁140aが収容されたスロットルボディ140を通ってコレクタ106に入る。前記コレクタ106に吸入された空気は、筒内噴射式エンジン2の各シリンダ101bに接続された各吸気管107に分配された後、ピストン101a、前記シリンダ101b等によって形成される燃焼室101cに導かれる。また、前記エアフローセンサ25からは、前記吸気流量を表す信号がエンジン制御装置11に出力されている。さらに、前記スロットルボディ140には、電制スロットル弁140aの開度を検出するスロットルセンサ
27が取り付けられており、その信号もエンジン制御装置11に出力されるようになっている。
Air introduced into each
一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク50から燃料ポンプ51により一次加圧されて燃圧レギュレータ52により一定の圧力(例えば3kg/cm2 )に調圧されるとともに、後述する高圧燃料ポンプ300でより高い圧力(例えば50kg/cm2 )に2次加圧され、蓄圧室53を介して各シリンダ101bに設けられている燃料噴射弁(燃料噴射弁)54から燃焼室101cに噴射される。前記燃焼室101cに噴射された燃料は、点火コイル
108で高電圧化された点火信号により点火プラグ109で着火される。
On the other hand, fuel such as gasoline is primarily pressurized from the
筒内噴射式エンジン2のクランク軸101dに取り付けられたクランク角センサ24は、クランク軸101dの回転位置を表す信号をエンジン制御装置11に出力され、また、排気弁120のカム軸(図示省略)に取り付けられたカム角センサ117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装置11に出力されるとともに、高圧燃料ポンプ300のポンプ駆動カム100の回転位置を表す角度信号をエンジン制御装置11に出力する。尚、本実施例では、より一般的なシステムとしてカム駆動の高圧燃料ポンプを例としているが、本発明はこれに限定するものではない。特に、高電圧のバッテリを具備しているハイブリッド車両であれば、電動ポンプを用いても良い。特に電動ポンプを用いることで、前記蓄圧室53内の圧力(燃料圧力)が、エンジン回転数の変化(カム軸の運動変化)に影響を受けないため本発明の効果もより高くなる。
A
排気管209には、排気ガス中の例えば酸素濃度をリニアに検出してその検出信号をエンジン制御装置11に出力する空燃比センサ208,排気ガス浄化用触媒210等が設けられている。
The
次に、前記エンジン制御装置11の構成とエンジン始動方法について図5を用いて説明する。前記エンジン制御装置11の主要部は、MPU203,EP−ROM202,
RAM204及びA/D変換器を含むI/OLSI201等で構成される。エンジン始動時は、総合制御装置10からの指令である、エンジン始動要求70とエンジントルク指令値に基づき、クランク軸101dに直結されている第2電動発電機(図示省略)が回転することで、エンジンが回転し、クランク角センサ24,カム角センサ117,機関冷却水温度を測定する水温センサ28,吸気管内の圧力を測定する吸気管内圧センサ129並びに燃圧センサ56を含む各種の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、この演算結果として算定された各種の制御信号を出力し、アクチュエータである高圧ポンプソレノイド90,前記各燃料噴射弁54及び点火コイル108等に所定の制御信号を供給して、燃料吐出量制御,燃料噴射量制御,吸入空気量制御及び点火時期制御等を実行するものである。
Next, the configuration of the
The
次に、燃料噴射モードについて図6を用いて説明する。図6(A)は圧縮行程噴射モードを示した図である。圧縮行程噴射モードでは、内燃機関が圧縮行程中すなわち吸気バルブ121および排気バルブ120が共に閉じている状態で燃料噴射を行うものである。一方、吸気行程噴射モードでは、内燃機関が吸気工程中すなわち前記吸気バルブ121が開きかつ排気バルブが閉じている状態で燃料噴射を行うものである。図6に示すように、吸気行程噴射では燃焼室全体に燃料が拡散するのに対し、圧縮行程噴射では燃焼室101c内にできた縦渦流(タンブル流)が作用し、プラグ近傍にのみ燃料が集まる形態となっている。
Next, the fuel injection mode will be described with reference to FIG. FIG. 6A is a diagram showing a compression stroke injection mode. In the compression stroke injection mode, fuel injection is performed while the internal combustion engine is in the compression stroke, that is, in a state where both the
ところで、筒内噴射エンジンでは、吸気管(ポート)噴射エンジンに比べて、冷機始動時には、霧化の悪い高沸点成分の燃料を燃焼室内に直接噴射することから、ピストンや燃焼室に付着する燃料(燃焼室内燃料付着量)が多くなり、HC排出量の増加につながる。従って、HC排出量を低減するには、できるだけ燃料の霧化を改善するか、ピストンや燃焼室に付着する燃料を削減することが、重要である。この問題に鑑み、図6で示したように、吸気行程噴射に比べ圧縮行程噴射では、プラグ近傍のみに燃料が集まることから、燃焼室燃料付着量が少ない。また、図10に示すように、前記蓄圧室53内圧力(燃圧)をあげることにより、燃焼室内燃料付着量が少なくなる。また、霧化は吸気管負圧が高い
(絶対圧が低い)程、高くなる。
By the way, in a cylinder injection engine, compared with an intake pipe (port) injection engine, when starting a cold engine, fuel with a high boiling point component with poor atomization is directly injected into the combustion chamber, so that the fuel adhering to the piston or the combustion chamber This increases the amount of fuel in the combustion chamber, leading to an increase in HC emissions. Therefore, in order to reduce the HC emission amount, it is important to improve the atomization of the fuel as much as possible or to reduce the fuel adhering to the piston and the combustion chamber. In view of this problem, as shown in FIG. 6, in the compression stroke injection, fuel is collected only in the vicinity of the plug as compared with the intake stroke injection, so that the amount of fuel adhering to the combustion chamber is small. Further, as shown in FIG. 10, by increasing the pressure (fuel pressure) in the
以上を踏まえ、本発明における一実施の形態の実現方法を図7および図8のフローチャートを用いて説明する。 Based on the above, a method for realizing an embodiment of the present invention will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
図7は、始動モードが冷機始動か通常始動かを判定する手段を示したルーチンである。ステップ701において前記総合制御装置10からのエンジン始動要求があるか否かを判定する。エンジン始動要求がない場合、すなわちアイドルストップの状態と判定されたときには、エンジンを始動する必要がないので、このルーチンを終了する。ステップ701において、エンジン始動要求ありと判定されたときは、ステップ702に進み、前記エンジン制御装置11内で、エンジン水温が所定値以上か否かを判定する。所定値より小さいときはステップ705に進み冷機始動モードと判定し、このルーチンを終了する。ステップ702でエンジン水温が所定値以上と判定されたときは、ステップ703に進み排気ガス浄化用触媒210が活性化しているか否かを判定する。ここで、触媒活性化判定中でないと判定された場合は、ステップ705に進み冷機始動モードと判定し、このルーチンを終了する。ステップ703にて、触媒活性化判定中と判定された場合は、ステップ704に進みこのルーチンを終了する。尚、ステップ703の判定手段は、詳細は説明しないが、触媒に温度センサをつけても良いし、触媒温度を推定する手段でも良い。また、本フローチャートでは特に図示しないが、ドライバからの要求トルクが大きいときは、通常始動モードと判定しても良い。
FIG. 7 is a routine showing means for determining whether the start mode is cold start or normal start. In
次に、燃料噴射モードの判定方法について、図8を用いて説明する。ステップ801において、図7のルーチンで判定された始動モード結果を基に、通常始動モードと判定された場合は、ステップ806に進み、吸気管負圧が通常始動許可負圧しきい値より高いか否かを判定する。通常始動許可負圧しきい値より低いと判定したときは、しきい値以上となるまで本ステップを繰り返し、しきい値以上となったときは、ステップ807に進み吸気行程噴射モードと判定し、吸気行程噴射を開始し、本ルーチンを終了する。尚、ステップ806において、通常始動許可負圧しきい値は、始動時の空燃比(トルク)が制御しやすいしきい値や、エンジントルク指令値に応じて変更できるしきい値、に設定すると良い。
Next, a method for determining the fuel injection mode will be described with reference to FIG. If it is determined in
次に、ステップ801において、冷機始動モードと判定された場合は、ステップ802に進み前記蓄圧室53内の圧力(燃圧)が所定値(冷機始動許可燃圧しきい値)以上であるか否かを判定する。冷機始動許可燃圧しきい値に満たない場合は、しきい値以上となるまで本ステップを繰り返し、しきい値以上となったらステップ803に進む。冷機始動許可燃圧しきい値は、図10で示すように、燃焼室内の燃料付着量は、前記蓄圧室53内圧力(燃圧)が高くなるほど少なくなり、その付着量はある燃圧で飽和する特徴がある。そこで本発明における、冷機始動許可燃圧しきい値は、大きく取りすぎると始動時間の遅れが懸念されるため、飽和し始める燃圧とすることを特徴とする。
Next, when it is determined in
次に、ステップ802にて燃圧が冷機始動許可燃圧しきい値以上となった場合は、ステップ803に進み、吸気管負圧が冷機始動許可負圧しきい値より高いか否かを判定する。冷機始動許可負圧しきい値より低いと判定したときは、しきい値以上となるまで本ステップを繰り返す。ここで、冷機始動時負圧しきい値は、燃料の霧化を優先した値とすることを特徴としている。ステップ803にて、吸気管負圧がしきい値以上となったらステップ804に進み、圧縮行程噴射モードと判定し、圧縮行程噴射で燃料噴射を開始する。また、ステップ803にて、吸気管負圧は、前記吸気管内圧センサ129により算出しても良いが、前記エアフローセンサ25の出力信号等を基に推定する手段としてもよい。
Next, when the fuel pressure becomes equal to or higher than the cold start permission fuel pressure threshold in
ステップ805では、圧縮行程噴射モードが所定時間継続するまで本ステップ繰り返し、所定時間経過後はステップ807に進み、圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードに切り換えて本ルーチンを終了する。ここで、前記所定時間は、時間判定としても良いし、燃焼サイクル数としても良い。また、圧縮行程噴射中に点火時期リタードさせることで、排気温度上昇が早められるため、触媒温度に応じて時間判定を変更するようにしても良い。また、エンジントルク指令値69に応じて即座に吸気行程噴射に切り換えるような仕様としても良い。
In
次に、圧縮行程噴射モードから吸気行程噴射モードに切り換えるときのトルク増加補正の必要性について、図9を用いて説明する。筒内噴射エンジンの特徴のひとつとして、低負荷,低回転領域では、超リーン運転(例えばA/F=40)を行い、ポンピングロスを低減する方法があるが、ハイブリッド車両では、低負荷,低回転領域は、アイドルストップ行うため、超リーン運転は必要ない。従って、本発明における、始動時のA/Fは、ストイキ(A/F=14.7 )より、若干リーン側でかつ圧縮行程噴射でのリッチ限界を超えない範囲とすることを特徴としている。しかし、本発明で使用する始動時A/Fの領域(図9中圧縮行程噴射始動時A/F)では、圧縮行程噴射時は吸気行程噴射時に比べ、A/Fに対するエンジントルクは小さくなる特徴がある。 Next, the necessity for torque increase correction when switching from the compression stroke injection mode to the intake stroke injection mode will be described with reference to FIG. One of the features of in-cylinder injection engines is a method of reducing the pumping loss by performing super lean operation (for example, A / F = 40) in a low load and low rotation range. Since the rotation region is idle-stopped, super lean operation is not necessary. Therefore, the A / F at the start in the present invention is characterized in that it is in a range slightly leaner than the stoichiometric (A / F = 14.7) and not exceeding the rich limit in the compression stroke injection. However, in the start-up A / F region used in the present invention (compression stroke injection start A / F in FIG. 9), the engine torque with respect to A / F is smaller during the compression stroke injection than during the intake stroke injection. There is.
一方、総合制御装置10では、車両に必要な目標駆動トルクを算出して、前記エンジン制御装置11と前記第一電動発電機制御装置13にトルク指令値を出力する。そこで、本発明では、図9に示すように圧縮工程噴射中にエンジントルクが不足する分を、第一電動発電機でトルク増加補正することを特徴としている。つまり、このトルク不足分は、本発明のハイブリッド車両のエンジン始動遅れと、圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り換えるときのトルクの切り換え段差を補正することを特徴としている。
On the other hand, the
図11,図12に通常始動モードと、冷機始動モードで始動した場合のチャートを示す。 FIGS. 11 and 12 show charts when the engine is started in the normal start mode and the cold start mode.
図11は、通常始動モードで始動した場合である。前記総合制御装置10からエンジン始動要求が来ると、前記第二電動発電機5が前記クランク軸101dを回転させエンジンが回転する。前記吸気管107内の負圧が通常始動許可負圧しきい値より低い(絶対圧が高い)ときは、エンジンは燃料噴射を開始せず、その間の目標駆動トルクは第一電動発電機4が実現する。前記吸気管107内の負圧が通常始動許可負圧しきい値より高くなった
(絶対圧が低くなった)とき、燃料噴射モードを吸気行程噴射とし、燃料噴射を開始しエンジントルクが立ち上がる。エンジントルクが立ち上がった後は、第一電動発電機5のトルクと筒内噴射エンジン2のトルクで目標駆動トルクを実現する。
FIG. 11 shows a case where the engine is started in the normal start mode. When an engine start request is received from the
図12は、冷機始動モードで始動した場合である。前記総合制御装置10からエンジン始動要求が来ると、前記第二電動発電機5が前記クランク101dを回転させエンジンが回転する。前記吸気管107内の負圧が通常始動許可負圧しきい値より低い(絶対圧が高い)とき、または、前記蓄圧室53内圧力が冷機始動許可燃圧しきい値より低いときは、エンジンは燃料噴射を開始せず、その間の目標駆動トルクは第一電動発電機4が実現する。前記吸気管107内の負圧が通常始動許可負圧しきい値より高くなった(絶対圧が低くなった)とき、かつ、前記蓄圧室53内圧力が冷機始動許可燃圧しきい値より高くなったときは、燃料噴射モードを圧縮行程噴射とし、燃料噴射を開始しエンジントルクが立ち上がる。エンジントルクが立ち上がった後は、第一電動発電機5のトルクと筒内噴射エンジン2のトルクで目標駆動トルクを実現する。その後、所定時間経過した後に吸気行程噴射に移行する。移行時に発生するトルク段差は、第一電動発電機4が補正する。
FIG. 12 shows a case where the engine is started in the cold start mode. When an engine start request is received from the
次に、本発明による効果について説明する。図13は、始動後時間とエンジンアウト
HC排出量を示した図である。始動時に圧縮行程噴射を行うと、圧縮行程を行わない場合(吸気行程噴射)に比べて、エンジンから排出されるHCの量大幅に削減できる。また、図14には圧縮行程噴射と点火時期リタードを組み合わせた場合の効果を示す。吸気行程噴射で始動した場合に比べ、圧縮行程噴射と点火時期リタードを行って始動を行うと、触媒210の温度上昇が早いため(図14上)、触媒210後のHC排出量も大幅に削減することができる(図14下)。
Next, the effect by this invention is demonstrated. FIG. 13 is a diagram showing the time after start-up and the engine-out HC emission amount. When the compression stroke injection is performed at the time of starting, the amount of HC discharged from the engine can be greatly reduced as compared with the case where the compression stroke is not performed (intake stroke injection). Further, FIG. 14 shows the effect when the compression stroke injection and the ignition timing retard are combined. Compared to when starting with intake stroke injection, when starting with compression stroke injection and ignition timing retard, the temperature of the
本発明により、筒内噴射エンジンの課題である始動時HCを削減できるため、ハイブリッド車両に筒内噴射エンジンを採用することができる。前述したように、本来、筒内噴射エンジンは、超リーン運転をすることで燃費の改善効果が得られるものである。しかし、本発明のように通常はストイキ運転のみであっても、圧縮比をあげることができる、冷却損失が小さい、といった効果が期待でき、特に、ハイブリッド車両にとって重要なトルク制御性が良いという要素は欠かせないものである。また、筒内噴射エンジンをハイブリッド化することにより、弱点であった始動時HCの課題についても克服できる。 According to the present invention, since the starting HC which is a problem of the in-cylinder injection engine can be reduced, the in-cylinder injection engine can be employed in the hybrid vehicle. As described above, the in-cylinder injection engine originally has an effect of improving fuel efficiency by performing the super lean operation. However, as in the present invention, the effect that the compression ratio can be increased and the cooling loss is small can be expected even when only stoichiometric operation is performed. Is indispensable. In addition, by hybridizing the in-cylinder injection engine, it is possible to overcome the problem of starting HC, which was a weak point.
1…ハイブリッド車両システム、2…筒内噴射式エンジン、3…クラッチ、4…第一の電動発電機、5…第二の電動発電機、6…変速機構、7…バッテリ、8…駆動輪、9…ハイブリッド車両制御装置、10…総合制御装置、11…エンジン制御装置、12…クラッチ制御装置、13…第一電動発電機制御装置、14…第二電動発電機制御装置、15…変速機構制御装置、16…バッテリ残量検出手段、17…バッテリ温度センサ、18…車速センサ、19…ブレーキスイッチ、20…シフトポジションセンサ、21…アクセルペダルセンサ、22…アイドルスイッチ、24…クランク角センサ、25…エアフローセンサ、26…吸入空気温度センサ、27…スロットル弁開度センサ、28…エンジン水温センサ、29…第一電動発電機回転数センサ、30…第一電動発電機電流センサ、31…第一電動発電機温度センサ、32…第二電動発電機回転数センサ、33…第二電動発電機電流センサ、34…第二電動発電機温度センサ、37…変速機構入力軸回転数センサ、38…変速機構出力軸回転数センサ、39…変速機構油圧センサ、40…バッテリ電流センサ、41…バッテリ電圧センサ、42…スロットル弁開度、43…燃料噴射量、44…点火時期、45…第一電動発電機電流、46…第二電動発電機電流、47…クラッチ電流、48…変速機構油圧、50…燃料タンク、51…燃料ポンプ、52…燃圧レギュレータ、53…蓄圧室、54…燃料噴射弁、56…燃圧センサ、69…エンジントルク指令値、70…エンジン始動要求、71…第一電動発電機トルク指令値、72…第二電動発電機トルク指令値、73…第二電動発電機回転数指令値、74…第二電動発電機指令切り換え信号、
75…クラッチ締結指令信号、76…変速機構入力軸回転数指令値、90…高圧ポンプソレノイド、100…ポンプ駆動カム、101a…ピストン、101b…各シリンダ、101c…燃焼室、101d…クランク軸、102…エアクリーナ、106…動力分配機構、106…コレクタ、107…各吸気管、108…点火コイル、109…点火プラグ、117…カム角センサ、120…排気弁、121…吸気バルブ、129…吸気管内圧センサ、140…スロットルボディ、140a…電制スロットル弁、160…アクセルペダル、202…EP−ROM、203…MPU、204…RAM、208…空燃比センサ、209…排気管、210…排気ガス浄化用触媒、300…高圧燃料ポンプ。
DESCRIPTION OF
75 ... Clutch engagement command signal, 76 ... Transmission mechanism input shaft rotational speed command value, 90 ... High-pressure pump solenoid, 100 ... Pump drive cam, 101a ... Piston, 101b ... Each cylinder, 101c ... Combustion chamber, 101d ... Crankshaft, 102 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Air cleaner, 106 ... Power distribution mechanism, 106 ... Collector, 107 ... Each intake pipe, 108 ... Ignition coil, 109 ... Ignition plug, 117 ... Cam angle sensor, 120 ... Exhaust valve, 121 ... Intake valve, 129 ... Intake pipe internal pressure Sensor: 140 ... Throttle body, 140a ... Electric throttle valve, 160 ... Accelerator pedal, 202 ... EP-ROM, 203 ... MPU, 204 ... RAM, 208 ... Air-fuel ratio sensor, 209 ... Exhaust pipe, 210 ... For exhaust gas purification Catalyst, 300 ... high pressure fuel pump.
Claims (8)
前記筒内噴射式内燃機関の始動要求がなされたときに、前記内燃機関が冷機始動モード要求であるかを判定する冷機始動モード要求判定手段と、前記判定手段により冷機始動モード要求と判定されたときに、前記内燃機関の燃料噴射開始タイミングを前記冷機始動モード要求以外の要求による場合と異なる設定にする手段と、を有したハイブリッド車両用の筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置。 A hybrid vehicle using a direct-injection internal combustion engine having a fuel injection valve for directly injecting fuel in the fuel accumulator chamber and a high-pressure fuel pump for pumping fuel into the fuel accumulator chamber, and a motor as a drive source In
When a start request for the direct injection internal combustion engine is made, a cold start mode request determining means for determining whether the internal combustion engine is a cold start mode request, and the determination means is determined as a cold start mode request And a means for setting the fuel injection start timing of the internal combustion engine to be different from the case of a request other than the request for the cold start mode.
前記燃料噴射開始タイミングを異なる設定にする手段は、前記内燃機関の圧縮行程で燃料噴射を開始することを特徴とする燃料噴射装置。 The fuel injection device for a direct injection internal combustion engine for a hybrid vehicle according to claim 1,
The fuel injection device characterized in that the means for setting the fuel injection start timing differently starts fuel injection in the compression stroke of the internal combustion engine.
前記燃料噴射開始タイミングを異なる設定にする手段は、前記蓄圧室内の燃料圧力が所定値以上となったときに燃料噴射を開始することを特徴とする燃料噴射装置。 The fuel injection device for a cylinder injection type internal combustion engine for a hybrid vehicle according to claim 1 or 2,
The means for setting the fuel injection start timing differently starts the fuel injection when the fuel pressure in the pressure accumulating chamber becomes a predetermined value or more.
前記内燃機関の燃焼室における燃料付着量が所定値以下となる値であることを特徴とする燃料噴射装置。 The predetermined value of the fuel pressure in the pressure accumulating chamber according to claim 3 is:
A fuel injection device characterized in that the amount of fuel adhering to the combustion chamber of the internal combustion engine is a value that is a predetermined value or less.
前記冷機始動モード要求判定手段は、前記内燃機関の水温および前記内燃機関に具備される触媒の活性化情報の少なくともいずれかに基づくことを特徴とする燃料噴射装置。 In the fuel-injection apparatus of the cylinder injection type internal combustion engine for hybrid vehicles in any one of Claims 1-4,
The fuel injection device according to claim 1, wherein the cold start mode request determination means is based on at least one of a water temperature of the internal combustion engine and activation information of a catalyst provided in the internal combustion engine.
前記燃料噴射開始タイミングを異なる設定にする手段によって前記内燃機関の圧縮行程で燃料噴射を開始した後、所定時間経過後は吸気行程噴射に切り換えることを特徴とする燃料噴射装置。 In the fuel-injection apparatus of the cylinder injection type internal combustion engine for hybrid vehicles in any one of Claims 1-4,
The fuel injection device according to claim 1, wherein after the fuel injection is started in the compression stroke of the internal combustion engine by means of setting the fuel injection start timing differently, the fuel injection is switched to the intake stroke injection after a predetermined time has elapsed.
前記燃料噴射タイミングを前記圧縮行程噴射中は、前記電動機の駆動力で前記ハイブリッド車両の駆動トルクを補正することを特徴とする。 The hybrid vehicle according to claim 6, wherein
During the compression stroke injection of the fuel injection timing, the driving torque of the hybrid vehicle is corrected by the driving force of the electric motor.
The drive torque correction according to claim 7 is characterized in that the drive torque of the hybrid vehicle is increased and corrected.
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