JP2006207453A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関の制御装置に関し、より特定的には、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)と吸気通路および/または吸気ポート内に向けて燃料噴射する第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における始動時の燃料噴射制御に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more specifically, to a first fuel injection means (in-cylinder injector) for injecting fuel into a cylinder and an intake passage and / or an intake port. The present invention relates to fuel injection control at the time of start-up in an internal combustion engine provided with second fuel injection means (intake passage injector) for injecting fuel.
近年、いわゆる直噴エンジンと同様に燃焼室内に直接燃料噴射する筒内噴射用インジェクタに加えて、各気筒の吸気通路(または吸気ポート)に燃料噴射する吸気通路噴射用インジェクタをさらに有する構成の内燃機関が提案されている(たとえば特許文献1〜3)。このようなタイプの内燃機関では、両インジェクタ間での燃料噴射分担割合を適切に設定することが必要である。
2. Description of the Related Art In recent years, an internal combustion engine that further includes an intake passage injection injector that injects fuel into an intake passage (or intake port) of each cylinder in addition to an in-cylinder injection device that directly injects fuel into a combustion chamber, as in a so-called direct injection engine An engine has been proposed (for example,
たとえば、特許文献1では、筒内噴射用インジェクタからの供給燃料圧が低いエンジン始動時には、吸気通路噴射用インジェクタによって内燃機関へ燃料噴射する構成が示されている。また、特許文献2では、エンジン始動時に、気筒内の燃料噴射の微粒化状態を考慮して気筒内への燃料噴射量と吸気通路内への燃料噴射量との分担率を適切に設定して、エンジン始動性の向上および排気ガス性状の向上を図る技術が開示されている。
For example,
さらに、特許文献3には、エンジン始動時に冷却水温および燃料噴射圧がいずれも所定値未満である場合に、筒内噴射用インジェクタに加えて吸気通路噴射用インジェクタからも燃料噴射を実行することによって良好な始動性を確保する構成が開示されている。
上記のように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を併有する内燃機関では、両者間の燃料噴射分担比率は、通常時にはエンジン条件に応じて設定される構成が一般的である。このため、エンジン始動時およびアイドル運転時を含むエンジン始動期間において、特許文献1に開示するように一方のインジェクタのみから燃料噴射を実行する一方で、エンジン始動後の通常運転時に両方のインジェクタからの燃料噴射を実行する制御構成とすれば、以下に説明するような問題点が発生する。
In the internal combustion engine having both the in-cylinder injector and the intake manifold injector as described above, the fuel injection sharing ratio between the two is usually set according to the engine conditions. For this reason, in the engine start period including the engine start time and the idling operation time, as disclosed in
工場で完成車のエンジンを始動する際あるいは一旦燃料タンクが空になった状態(いわゆるガス欠状態)からエンジンを始動する際には、両インジェクタへ燃料供給するための燃料配管に空気(エア)が溜まっている。このため、各インジェクタからの燃料噴射開始直後では、燃料配管中のエアが抜けるまでの「エア抜き期間」には燃料噴射を正常に行なうことができない。 When starting the engine of a finished vehicle at the factory or starting the engine once the fuel tank is empty (so-called out-of-gas condition), air is supplied to the fuel piping for supplying fuel to both injectors. Has accumulated. For this reason, immediately after the start of fuel injection from each injector, fuel injection cannot be performed normally during the “air bleeding period” until air in the fuel pipe is released.
上記の制御構成では、エンジン始動時に用いられる一方のインジェクタは、スタータによる駆動力が加わるエンジン始動時にエア抜き期間が発生する一方で、エンジン始動後の通常運転時に燃料噴射が開始される他方のインジェクタでは、エンジン出力トルクが大きい場面にエア抜き期間が生じるため、この際に他方のインジェクタからの燃料噴射が正常に行なわれず、出力トルクに段差が発生したり、失火状態が発生したりして、運転性を損なう危険性がある。 In the above control structure, one injector used at the time of engine start is the other injector in which fuel injection is started during normal operation after engine start while an air bleeding period is generated at the time of engine start to which driving force is applied by a starter Then, since the air bleeding period occurs in a scene where the engine output torque is large, fuel injection from the other injector is not normally performed at this time, a step occurs in the output torque, or a misfire state occurs, There is a risk of impairing drivability.
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、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)と吸気通路および/または吸気ポート内に向けて燃料噴射する際の第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において、一方のインジェクタのみを使用するエンジン始動期間から、両方のインジェクタからの燃料噴射を許可する通常運転への移行時における内燃機関の運転を円滑化することである。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a first fuel injection means (in-cylinder injector) for injecting fuel into the cylinder. In an internal combustion engine provided with a second fuel injection means (intake passage injection injector) for injecting fuel into the intake passage and / or the intake port, both from the engine start period in which only one injector is used This is to facilitate the operation of the internal combustion engine at the time of transition to the normal operation in which fuel injection from the injector is permitted.
本発明による内燃機関の制御装置は、複数のグループに分類される複数の気筒を備え、かつ、各気筒に燃焼室内に燃料を噴射するための第1の燃料噴射手段および吸気通路内に燃料を噴射するための第2の燃料噴射手段を備える内燃機関の制御装置であって、始動期間燃料噴射制御手段と、判定手段と、第1の燃料噴射制御手段と、第2の燃料噴射制御手段とを備える。始動期間燃料噴射制御手段は、内燃機関の始動期間において、各気筒において第1の燃料噴射手段および第2の燃料噴射手段の一方のみを選択的に用いて燃料噴射を行なう。判定手段は、第1および第2の燃料噴射手段へ燃料をそれぞれ分配するための第1および第2の燃料供給系について、空気が溜まった状態であるかどうかを内燃機関の始動時に判定する。第1の燃料噴射制御手段は、判定手段によって空気が溜まった状態であると判定された場合に、始動期間の終了時からの所定期間において、複数のグループのうちの一部グループにおいて、始動期間燃料噴射制御手段によって選択された一方のみの燃料噴射手段を用いて燃料噴射を行なう。第2の燃料噴射制御手段は、判定手段によって空気が溜まった状態であると判定された場合に所定期間において、複数のグループのうちの一部グループ以外の残りグループにおいて、第1および第2の燃料噴射手段の両方を使用可能とした上で内燃機関に要求される条件に基づいて設定された燃料噴射分担比率に従って燃料噴射を行なう。 An internal combustion engine control apparatus according to the present invention includes a plurality of cylinders classified into a plurality of groups, and a first fuel injection means for injecting fuel into the combustion chamber in each cylinder and fuel in the intake passage. A control device for an internal combustion engine comprising a second fuel injection means for injecting, a start period fuel injection control means, a determination means, a first fuel injection control means, a second fuel injection control means, Is provided. The start-up period fuel injection control means selectively uses only one of the first fuel injection means and the second fuel injection means in each cylinder during the start-up period of the internal combustion engine. The determination unit determines whether or not air is accumulated in the first and second fuel supply systems for distributing fuel to the first and second fuel injection units, respectively, when the internal combustion engine is started. When the first fuel injection control means determines that the air is accumulated by the determination means, the first fuel injection control means is configured to start the start period in a part of the plurality of groups during a predetermined period from the end of the start period. Fuel injection is performed using only one fuel injection means selected by the fuel injection control means. When the determination unit determines that the air is in the accumulated state, the second fuel injection control unit determines whether the first and second groups in the remaining group other than a part of the plurality of groups in a predetermined period. The fuel injection is performed according to the fuel injection sharing ratio set based on the conditions required for the internal combustion engine after enabling both of the fuel injection means.
上記内燃機関の制御装置では、内燃機関の始動期間では各気筒で一方の燃料噴射手段(インジェクタ)のみを用いて燃料噴射を行なう燃料噴射制御において、燃料供給系での空気(エア)溜まりが懸念される際には、始動期間が終了した通常運転時への移行時点において、他方の燃料噴射手段(インジェクタ)からの燃料噴射開始を各気筒で一斉に許可することなく、一部の気筒のみで許可する。さらに、残りの気筒では、始動期間と同様の一方の燃料噴射手段(インジェクタ)による燃料噴射を継続するので、他方の燃料噴射手段(インジェクタ)の使用開始直後に滞留空気の影響によって燃料噴射不良が発生しても、内燃機関全体での出力低下を抑制できる。この結果、始動期間(エンジン始動時およびアイドル運転時)から通常運転時への移行時点での燃料供給系でのエア抜きに伴うエンジン出力の急激な低下を防止して、運転状態を安定化することができる。 In the control apparatus for an internal combustion engine, in fuel injection control in which fuel injection is performed using only one fuel injection means (injector) in each cylinder during the start-up period of the internal combustion engine, there is a concern about air (air) accumulation in the fuel supply system. In this case, at the time of transition to normal operation after the start-up period has ended, the fuel injection from the other fuel injection means (injector) is not permitted at the same time in each cylinder, but only in some cylinders. to approve. Further, in the remaining cylinders, fuel injection by one fuel injection means (injector) similar to that in the start-up period is continued, so that fuel injection failure is caused by the influence of stagnant air immediately after the start of use of the other fuel injection means (injector). Even if it occurs, it is possible to suppress a decrease in output in the entire internal combustion engine. As a result, the engine state is stabilized by preventing a rapid decrease in engine output accompanying air bleeding in the fuel supply system at the transition from the start period (during engine start and idle operation) to normal operation. be able to.
好ましくは、本発明による内燃機関の制御装置は、出力差推定手段と、噴射制限解除手段と、第3の燃料噴射制御手段とをさらに備える。出力差推定手段は、複数のグループ間における出力差を推定する。噴射制限解除手段は、所定期間において出力差推定手段によって推定された出力差を監視して、該出力差が所定値以下まで減少したときに所定期間を終了させる。第3の燃料噴射制御手段は、噴射制限解除手段による所定期間の終了後に各気筒において、第1および第2の燃料噴射手段の両方を使用可能とした上で燃料噴射分担比率に従って燃料噴射を行なう。 Preferably, the control device for an internal combustion engine according to the present invention further includes an output difference estimating means, an injection restriction releasing means, and a third fuel injection control means. The output difference estimating means estimates the output difference between the plurality of groups. The injection restriction releasing unit monitors the output difference estimated by the output difference estimating unit during a predetermined period, and ends the predetermined period when the output difference decreases to a predetermined value or less. The third fuel injection control means performs fuel injection according to the fuel injection sharing ratio in each cylinder after enabling the first and second fuel injection means to be used in each cylinder after the end of the predetermined period by the injection restriction releasing means. .
上記内燃機関の制御装置では、一部の気筒のみでエンジン始動期間に不使用であった燃料噴射手段(インジェクタ)の使用が許可される所定期間をグループ間での出力差を監視して終了させるので、この時点ではエンジン始動期間に用いた燃料噴射手段に対応する燃料供給系のエア抜きが既に完了している。したがって、所定期間終了直後より全気筒により両方の燃料噴射手段による燃料噴射を正常に行なえる。また、上記所定期間の長さを必要最小限とすることができる。 In the control apparatus for an internal combustion engine, a predetermined period during which the use of the fuel injection means (injector) that is not used in the engine starting period in only some cylinders is permitted is monitored by monitoring the output difference between the groups. Therefore, at this time, the air removal of the fuel supply system corresponding to the fuel injection means used during the engine start period has already been completed. Therefore, fuel injection by both fuel injection means can be normally performed by all the cylinders immediately after the end of the predetermined period. In addition, the length of the predetermined period can be minimized.
また好ましくは、本発明による内燃機関の制御装置では、内燃機関の始動期間は、内燃機関の始動時およびアイドル運転時を含み、始動期間燃料噴射制御手段は、始動時およびアイドル運転時において、内燃機関の温度が所定温度より高いときには第1の燃料噴射手段のみを用いて燃料噴射を行なう一方で、内燃機関の温度が所定温度以下のときには第2の燃料噴射手段のみを用いて燃料噴射を行なう。 Further preferably, in the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the start period of the internal combustion engine includes a start time and an idle operation time of the internal combustion engine, and the start period fuel injection control means When the temperature of the engine is higher than the predetermined temperature, fuel injection is performed using only the first fuel injection means, while when the temperature of the internal combustion engine is lower than the predetermined temperature, fuel injection is performed using only the second fuel injection means. .
上記内燃機関の制御装置では、機関温間時には第1の燃料噴射手段のみを用いた筒内噴射により、速やかなエンジン始動およびインジェクタ詰まり発生を防止したアイドル運転を行なうことができる。また、機関冷間時には第2の燃料噴射手段のみを用いたポート噴射により、排気性状悪化等の原因となる筒内への燃料付着発生を防止したエンジン始動および燃焼状態を良好に維持したアイドル運転を行なうことができる。 In the control apparatus for an internal combustion engine, when the engine is warm, the in-cylinder injection using only the first fuel injection means can quickly start the engine and perform idle operation while preventing the occurrence of injector clogging. Further, when the engine is cold, port injection using only the second fuel injection means prevents engine from adhering to the cylinder causing exhaust gas deterioration and the like, and the engine is started and the idling operation is maintained with good combustion. Can be performed.
あるいは好ましくは、本発明による内燃機関の制御装置では、第1および第2の燃料供給系は、複数のグループごとに独立に設けられ、第1の燃料噴射制御手段によって制御される一部グループは、複数のグループ間での、第1および第2の燃料供給系の配置個所の差異を反映した各燃料供給系での空気の溜まり易さを考慮して決定される。 Alternatively, preferably, in the control device for an internal combustion engine according to the present invention, the first and second fuel supply systems are provided independently for each of the plurality of groups, and the partial group controlled by the first fuel injection control means is It is determined in consideration of the ease of air accumulation in each fuel supply system, which reflects the difference in the location of the first and second fuel supply systems between the plurality of groups.
上記内燃機関の制御装置では、燃料供給系に空気(エア)が相対的に溜まりやすいグループについてエア抜きを先に行なうことができるので、燃料供給系の滞留エアを早期に排出して内燃機関の状態をより早期に正常化できる。 In the control device for an internal combustion engine, air can be released first for a group in which air (air) is relatively likely to accumulate in the fuel supply system. The condition can be normalized earlier.
さらに好ましくは、本発明による内燃機関の制御装置では、複数の気筒は複数列に分割配置され、複数のグループは、複数列にそれぞれ対応する。 More preferably, in the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the plurality of cylinders are divided and arranged in a plurality of rows, and the plurality of groups correspond to the plurality of rows, respectively.
上記内燃機関の制御装置では、複数バンクに気筒配列された内燃機関に対して、本発明に従う燃料噴射制御を適用することができる。 In the control apparatus for an internal combustion engine, the fuel injection control according to the present invention can be applied to the internal combustion engine arranged in a cylinder in a plurality of banks.
また好ましくは、本発明による内燃機関の制御装置では、判定手段は、過去における内燃機関の始動履歴、始動時直前における燃料圧力の不足、および始動時直前における燃料残量の不足のうちの少なくとも1つに基づいて、第1および第2の燃料供給系に空気が溜まった状態であるかどうかを判定する。 Preferably, in the control device for an internal combustion engine according to the present invention, the determination means is at least one of a start history of the internal combustion engine in the past, a shortage of fuel pressure just before the start, and a shortage of remaining fuel just before the start. Based on this, it is determined whether or not air is accumulated in the first and second fuel supply systems.
上記内燃機関の制御装置では、第1および第2の燃料供給系(燃料分配管および燃料配管等)に空気が溜まった状態であるかどうかを、内燃機関の現在の状態および過去の運転履歴に関する情報に基づいて、新たなハード機構(センサ等)を設けることなく判定することができる。 In the control apparatus for an internal combustion engine, whether the air is accumulated in the first and second fuel supply systems (fuel distribution pipe, fuel pipe, etc.) is related to the current state of the internal combustion engine and the past operation history. The determination can be made based on the information without providing a new hardware mechanism (sensor or the like).
本発明による内燃機関の制御装置では、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)と吸気通路および/または吸気ポート内に向けて燃料噴射する際の第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において、一方のインジェクタのみを使用するエンジン始動期間から、両方のインジェクタからの燃料噴射を許可する通常運転への移行時における内燃機関の運転を円滑化できる。 In the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the first fuel injection means (in-cylinder injector) for injecting fuel into the cylinder and the first fuel injection in the intake passage and / or the intake port are performed. In an internal combustion engine having two fuel injection means (intake passage injection injectors), an internal combustion engine at the time of transition from an engine start period in which only one injector is used to normal operation in which fuel injection from both injectors is permitted The engine can be operated smoothly.
以下において、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中における同一または相当部分には同一符号を付してその詳細な説明は原則的に繰返さないものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will not be repeated in principle.
[実施の形態1]
図1に、本発明の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。
[Embodiment 1]
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an engine system controlled by an engine ECU (Electronic Control Unit) which is a control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. Although FIG. 1 shows an in-line four-cylinder gasoline engine as the engine, the present invention is not limited to such an engine.
図1に示すように、エンジン(内燃機関)10は、4つの気筒112♯1〜112♯4を備える。なお、以下では、気筒112♯1〜112♯4を区別することなく総括的に表記する場合には、単に気筒112、あるいは各気筒112と記載することとする。
As shown in FIG. 1, an engine (internal combustion engine) 10 includes four
本発明の実施の形態において、エンジンの複数の気筒112は、複数のグループに分類される。図1に例示したエンジン10では、気筒112♯1〜112♯4は、気筒112♯1および112♯2を含んで構成されたグループG1と、気筒112♯3および112♯4を含んで構成されたグループG2とに分類される。
In the embodiment of the present invention, the plurality of
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ECU300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。
Each
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。
For each
図1に示すように、各筒内噴射用インジェクタ110は共通の燃料分配管130に接続されている。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。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。
As shown in FIG. 1, each in-
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いる。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。
On the other hand, each
上記のように、各筒内噴射用インジェクタ110および各吸気通路噴射用インジェクタ120に対しては、独立の燃料分配管130および160がそれぞれ設けられている。したがって、一方のインジェクタのみを用いた燃料噴射を行なっても、他方のインジェクタに対応する燃料分配管に溜まった空気を排出するエア抜きを行なうことは困難である。
As described above, independent
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。
The
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。
The
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。
A
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。
The air-
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。
The
クランク角センサ480は、エンジン10のクランクシャフト(図示せず)に装着されたロータと、その近傍に配設されてロータの外周に設けられた突起の通過を検出する電磁ピックアップとを備えて構成される。クランク角センサ480は、クランクシャフトの回転位相(クランク角)を検出するためのセンサである。このクランク角センサ480の出力は、上記突起の通過毎に発生されるパルス信号として、入力ポート350に与えられる。
Crank
エンジンECU300は、所定プログラムの実行により各センサからの信号に基づいて、エンジンシステムの全体動作を制御するための各種制御信号を生成する。これらの制御信号は、出力ポート360および駆動回路470を介して、エンジンシステムを構成する機器・回路群へ送出される。
本発明の実施の形態に係るエンジン10では、各気筒112に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の両方が設けられているため、上記のように算出された必要な全燃料噴射量について、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の間での燃料噴射分担制御を行なう必要がある。
In the
以下では、両インジェクタ間での燃料噴射分担比率を、全燃料噴射量に対する筒内噴射用インジェクタ110からの燃料噴射量の比率である、DI比率rで示すこととする。すなわち、「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。
In the following, the fuel injection sharing ratio between the two injectors will be indicated by the DI ratio r, which is the ratio of the fuel injection amount from the in-
さらに、エンジン10に対しては、始動装置500が設けられる。一般的に、始動装置500は、エンジンECU300からの動作指令に応答して通電される電動機によって構成される。たとえば、エンジンECU300は、運転者のキー操作によるイグニッションスイッチオンに応答して、始動装置500の動作指令を生成する。また、ハイブリッド自動車やエコノミランニングシステムを搭載した、エンジンが間欠運転される車両では、始動装置500の始動指令は、運転状況やバッテリ充電状況等に応じて、エンジンECU300により自動的に生成される。
Furthermore, a starting
エンジンECU300から動作指令が発せられたときには、始動装置500によってエンジン10のフライホイール510が回転駆動されて、エンジン10が始動される。さらに、エンジン回転数が所定の噴射許可回転数に達した後、燃料噴射および点火による燃料燃焼によるエンジン駆動が開始される。
When an operation command is issued from the
次に、図2を用いて、本発明に係る内燃機関の制御装置による実施の形態1による燃料噴射制御について説明する。なお、実施の形態1では、エンジン始動期間には、吸気通路噴射用インジェクタ120によるポート噴射のみを用いる場合の燃料噴射制御を説明する。なお、以下の説明において、「エンジン始動期間」は、エンジン始動時およびアイドル運転時を含むものとする。
Next, the fuel injection control according to the first embodiment by the control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIG. In the first embodiment, the fuel injection control in the case where only the port injection by the
すなわち、図2に示した燃料噴射制御は機関冷間時に適している。機関冷間時には、気筒内における燃料の霧化が促進されにくく、筒内噴射用インジェクタ110から燃料を噴射すれば燃料が機関ピストンの頂面や気筒内周面に大量に付着して、排気性状の悪化や潤滑性能の低下といった悪影響を招く可能性がある。このため、エンジン始動時にはポート噴射のみ、すなわち各吸気通路噴射用インジェクタ120のみを用いた燃料噴射が実行される。
That is, the fuel injection control shown in FIG. 2 is suitable when the engine is cold. When the engine is cold, atomization of the fuel in the cylinder is difficult to promote, and if the fuel is injected from the in-
図2に示したフローチャートに従った燃料噴射制御ルーチンは、エンジンECU300によって、システムに電源が投入されて初期化された後所定周期毎に実行される。
The fuel injection control routine according to the flowchart shown in FIG. 2 is executed at predetermined intervals after the
図2を参照して、まず、イグニッションスイッチ(IG)の「オン」入力があるかどうかが判定される(ステップS100)。 Referring to FIG. 2, first, it is determined whether or not there is an “ON” input of the ignition switch (IG) (step S100).
具体的には、前回の燃料噴射制御ルーチン実行時にはIGオフであり、今回の燃料噴射制御ルーチン実行時にIGオンであるときには、「IGオン入力有り」と判定されて(ステップS100がYES判定)、以下のステップS110〜S130が実行される。 Specifically, when the previous fuel injection control routine is executed, IG is OFF, and when the current fuel injection control routine is executed, IG is ON ("YES ON input" is determined) (YES in step S100). The following steps S110 to S130 are executed.
IGオン入力があった場合には、各インジェクタ110,120への燃料供給系(特に燃料分配管130,160)内に空気が滞留にているかどうかを判定する、デリバリ内エア溜まり判定が実行される(ステップS110)。ステップS110における判定は、図3に示すように実行される。
When there is an IG ON input, an in-delivery air accumulation determination is performed to determine whether or not air is stagnant in the fuel supply system (particularly the
図3を参照して、デリバリ内エア溜まり判定ルーチン(ステップS110)では、ステップS111およびS112によって、過去におけるエンジンの始動履歴が、車両が新車状態であるかどうかによって判定される。具体的には、ステップS111では車両の積算走行距離が判定値Dr以下であるかが判定され、かつ、ステップS112ではこれまでのエンジン始動履歴が確認される。 Referring to FIG. 3, in the delivery air accumulation determination routine (step S110), in steps S111 and S112, the past engine start history is determined based on whether or not the vehicle is in a new vehicle state. Specifically, in step S111, it is determined whether the accumulated travel distance of the vehicle is equal to or smaller than the determination value Dr. In step S112, the engine start history so far is confirmed.
ステップS111での判定値Drは0km近傍に設定され、ステップS112では、過去にエンジン始動制御が正常に完了した履歴があるかどうかを示すフラグxstによってエンジンの始動履歴が判定される。たとえば、フラグxstは、エンジンECU300がバッテリ端子と接続されている限り記憶内容が保持されるスタンドバイRAM(Random Access Memory)内に格納されて、過去に一度でもエンジン始動制御が正常完了した履歴がある場合に「オン」に設定され、それ以外では「オフ」に設定されている。
The determination value Dr in step S111 is set near 0 km, and in step S112, the engine start history is determined based on a flag xst indicating whether or not there is a history of normal completion of engine start control in the past. For example, the flag xst is stored in a standby RAM (Random Access Memory) that retains the stored contents as long as the
ステップS111およびS112の両方がYES判定である場合には、「新車状態(エンジ始動履歴無)」と判定される。この場合には、デリバリ内にエア溜まりが発生していると推定されるため、ダミー噴射要求フラグxdminjが「オン」されて(ステップS116)、デリバリ内エア溜まり判定ルーチンは終了される。 When both steps S111 and S112 are YES, it is determined that the vehicle is in a “new vehicle state (no engine start history)”. In this case, since it is presumed that air accumulation has occurred in the delivery, the dummy injection request flag xdminj is turned “ON” (step S116), and the in-delivery air accumulation determination routine is ended.
一方、ステップS111およびS112のいずれかがNO判定のときには、「非新車状態」と判定されて、ステップS113〜S115によるガス欠状態判定が実行される。 On the other hand, when any of steps S111 and S112 is NO, it is determined as “non-new vehicle state”, and the out-of-gas state determination in steps S113 to S115 is executed.
ステップS113では、燃料タンク200の燃料量が所定の警告レベルを下回った場合に「オン」されるフラグxfuelgを用いて、現在の残燃料量が、燃料不足警告レベルを下回っているかどうかが判定される。さらに、ステップS114では、たとえば、燃料圧センサ400の測定値に基づいて燃料供給系における燃料圧が必要圧力Prに達しているかどうかが判定される。また、ステップS115では、クランキング継続時間が所定値を超えてもエンジン回転数が上昇せずエンジン始動制御が正常終了しない場合に「オン」されるフラグxcrnkをチェックして、エンジン始動異常が発生しているかどうかが判定される。
In step S113, it is determined whether or not the current remaining fuel amount is below the fuel shortage warning level by using a flag xfuel that is “ON” when the fuel amount in the
ステップS113〜S115の全部がYES判定である場合には、「ガス欠状態」と判定される。この場合にも、デリバリ内にエア溜まりが発生していると推定されるため、ダミー噴射要求フラグxdminjが「オン」されて(ステップS116)、デリバリ内エア溜まり判定ルーチンは終了される。 When all of steps S113 to S115 are YES, it is determined as “out of gas”. Also in this case, since it is presumed that air accumulation has occurred in the delivery, the dummy injection request flag xdminj is turned “ON” (step S116), and the in-delivery air accumulation determination routine is ended.
一方、ステップS113〜S115のいずれかがNO判定のときには、「非ガス欠状態」と判定され、ダミー噴射要求フラグxdminjが「オフ」のまま、デリバリ内エア溜まり判定ルーチンは終了される。 On the other hand, when any of Steps S113 to S115 is NO, it is determined as “non-gas-out state”, the dummy injection request flag xdminj remains “off”, and the delivery air accumulation determination routine is ended.
以上より、デリバリ内エア溜まり判定ルーチン(ステップS110)では、「新車状態」または「ガス欠状態」のときには、ダミー噴射要求フラグxdminjが「オン」され、それ以外のときにはダミー噴射要求フラグxdminjは「オフ」される。 As described above, in the delivery air accumulation determination routine (step S110), the dummy injection request flag xdminj is “on” when “new vehicle state” or “out of gas state”, and the dummy injection request flag xdminj is “ “Off”.
再び図2を参照して、デリバリ内エア溜まり判定ルーチン(ステップS110)が終了すると、ダミー噴射要求フラグxdminjがチェックされる(ステップS120)。 Referring again to FIG. 2, when the delivery air accumulation determination routine (step S110) is completed, the dummy injection request flag xdminj is checked (step S120).
xdminj=「オン」のとき(ステップS120におけるYES判定)には、エンジン始動時に使用するポート噴射側でダミー燃料噴射が実行される(ステップS130)。すなわち、本来燃料噴射が必要ない状況であるが、各吸気通路噴射用インジェクタ120からの燃料噴射が実行され、これにより燃料分配管160を含む低圧燃料経路の滞留エアを除去するエア抜きが実行される。
When xdminj = “ON” (YES determination in step S120), dummy fuel injection is executed on the port injection side used when the engine is started (step S130). In other words, although fuel injection is not necessary, fuel injection from each
なお、始動時に用いられない筒内噴射用インジェクタ110については、ダミー燃料噴射は実行しない。機関冷間時に筒内噴射用インジェクタ110でのダミー燃料噴射をエンジン始動前に実行すれば、エア抜きに伴って筒内に噴射された燃料が気筒内に付着することによって、上記のようなエンジン始動時の排気性状悪化および潤滑性悪化や、図示しない点火プラグへの燃料付着による点火不良などを引起す可能性があるからである。
Note that dummy fuel injection is not executed for the in-
一方、xdminj=「オフ」のとき(ステップS120におけるNO判定時)には、デリバリ内のエア溜まりの危険性が少ないので、ダミー燃料噴射は実行されない。 On the other hand, when xdminj = “off” (NO determination in step S120), dummy fuel injection is not executed because there is less risk of air accumulation in the delivery.
次に、燃料噴射制御では、ステップS150によって、エンジン始動時であるかどうかが判定される。 Next, in the fuel injection control, it is determined in step S150 whether or not the engine is being started.
エンジン始動時であるかどうかは、イグニッションスイッチ(IG)が「オン」された後、エンジン始動完了を判定する回転数N1にエンジン回転数Neが達した履歴が有るかどうかによって判定される。当該履歴は、エンジン停止毎にクリアされる。すなわち、IGオン入力後、エンジン回転数Ne<所定回転数N1の期間にはステップS150がYES判定とされ、一旦エンジン回転数Ne≧N1となった後はステップS150はNO判定とされる。上記回転数N1は、500〜600rpm程度に設定されるのが一般的である。 Whether or not the engine is being started is determined based on whether or not there is a history that the engine speed Ne has reached the engine speed N1 for determining completion of engine start after the ignition switch (IG) is turned on. The history is cleared every time the engine is stopped. That is, after IG ON input, step S150 is determined as YES during the period of engine speed Ne <predetermined speed N1, and once engine speed Ne ≧ N1 is satisfied, step S150 is determined as NO. The rotation speed N1 is generally set to about 500 to 600 rpm.
エンジン始動時(ステップS150のYES判定時)には、各気筒112、すなわちグループG1およびG2とも共通に、ポート噴射のみで燃料噴射が実行されるようにDI比率r=0%に設定されて(ステップS160)、燃料噴射制御ルーチンが終了される。これにより、エンジン始動時には、一方のインジェクタのみを用いた燃料噴射が実行される。この際に、ステップS130で実行されたダミー燃料噴射により、エンジン始動時のポート噴射は、噴射開始直後より良好な燃料噴射状態を確保できる。
When the engine is started (when YES is determined in step S150), the DI ratio r = 0% is set so that fuel injection is executed only by port injection in common with each
一方、エンジン始動後、すなわちステップS150のNO判定時には、以下に説明する燃料噴射制御が行なわれる。 On the other hand, after the engine is started, that is, when NO is determined in step S150, the fuel injection control described below is performed.
エンジン始動後には、アイドル判定フラグxidlに基づいて、アイドル運転であるかどうかが判定される(ステップS170)。アイドル判定フラグxidlは、スロットルバルブ70の開度(スロットル開度)が基準開度以下であるときに「オン」され、基準開度を超えた場合に「オフ」される。 After the engine is started, it is determined whether the engine is idling based on the idle determination flag xidl (step S170). The idle determination flag xidl is “on” when the opening of the throttle valve 70 (throttle opening) is equal to or less than the reference opening, and is “off” when the opening exceeds the reference opening.
すなわち、アイドル判定フラグxidl=「オン」の場合にはアイドル運転であり、xidl=「オフ」の場合には非アイドル運転(通常運転)である。なお、上記基準開度は、アクセル踏込み量=0の状態で目標アイドル回転数を維持するのに必要なスロットル開度に相当する「アイドル開度」に所定値を加えた値に設定される。上記目標アイドル回転数は冷却水温やエアコン負荷、電気負荷等に応じて異なる値に設定されるため、上記基準開度についても状況に応じて変化する。 That is, when the idling determination flag xidl = “on”, the idling operation is performed, and when xidl = “off”, the non-idling operation (normal operation) is performed. The reference opening is set to a value obtained by adding a predetermined value to the “idle opening” corresponding to the throttle opening required to maintain the target idle speed with the accelerator depression amount = 0. Since the target idle speed is set to a different value according to the cooling water temperature, the air conditioner load, the electric load, etc., the reference opening also changes depending on the situation.
アイドル運転中すなわちステップS170におけるYES判定時には、ステップS160と同様に、各気筒112、すなわちグループG1およびG2とも共通に、ポート噴射のみで燃料噴射が実行されるようにDI比率r=0%に設定されて(ステップS175)、燃料噴射制御ルーチンが終了される。これにより、アイドル運転時にも、一方のインジェクタのみを用いた燃料噴射が実行される。機関冷間時には、ポート噴射のみを行なうことにより、高圧燃料系の燃圧上昇遅れおよび燃焼不良の危険性を回避して安定的なアイドル運転を行なうことができる。
During the idling operation, that is, when YES is determined in step S170, the DI ratio r = 0% is set so that the fuel injection is executed only by the port injection in common with each
すなわち、エンジン始動時およびアイドル運転時を含むエンジンの始動期間では、ステップS160またはS175に従って、各気筒で一方のインジェクタ(吸気通路噴射用インジェクタ120)のみを用いた燃料噴射が実行される(DI比率r=0%)。 That is, during the engine start-up period including engine start and idle operation, fuel injection using only one injector (intake passage injection injector 120) is executed in each cylinder according to step S160 or S175 (DI ratio). r = 0%).
一方、非アイドル運転時(ステップS170におけるNO判定時)には、上記エンジン始動期間が終了される。この際には、ステップS110でのデリバリ内エア溜まり判定を反映したダミー噴射要求フラグxdminjに応じて燃料噴射が制御される(ステップS180)。 On the other hand, at the time of non-idle operation (NO determination at step S170), the engine start period is ended. At this time, fuel injection is controlled in accordance with the dummy injection request flag xdminj reflecting the delivery air accumulation determination in step S110 (step S180).
ダミー噴射要求フラグxdminj=「オフ」のとき(ステップS180におけるNO判定時)には、デリバリ内のエア溜まりの危険性が低いため、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の両方を使用可能として、エンジン運転条件(回転数、負荷率等)に応じて、適切なDI比率rが0〜100%の範囲内で最適に設定される。たとえば、エンジン回転数および負荷率に応じて予め設定したテーブル等に基づき、最適なエンジン運転状態を得るためのDI比率rを設定することができる。なお、通常運転時での好ましいDI比率の設定については後ほど詳細に説明する。
When the dummy injection request flag xdminj = “off” (NO determination in step S180), since there is a low risk of air accumulation in the delivery, both the in-
一方、ダミー噴射要求フラグxdminj=「オン」のとき(ステップS180におけるYES判定時)、すなわちデリバリ内エア溜まりの危険性が高いと判定されている場合には、始動期間(始動時およびアイドル運転時)に燃料噴射を実行していない筒内噴射用インジェクタ110への燃料供給系では配管内にエアが未だ溜まっている可能性が高い。このため、無条件に筒内噴射用インジェクタ110からの燃料噴射を許可すれば、その燃料噴射開始直後には、滞留エアの影響によって正常な燃料噴射が実行できず、段差的なエンジン出力低下が発生する可能性がある。このような現象が生じないように、実施の形態1による燃料噴射制御では、以下のステップS200〜S250を実行する。
On the other hand, when the dummy injection request flag xdminj = “ON” (YES determination in step S180), that is, when it is determined that the risk of air in the delivery is high, the start period (during start-up and idle operation) In the fuel supply system to the in-
ステップS200では、各気筒112♯1〜112♯4の出力トルクおよび、グループG1,G2毎の出力トルクを計算する。
In step S200, the output torque of each
たとえば下記(1)式に基づいて、各気筒112♯nの出力トルク計算値DN(n)が求められる(n:1〜4の自然数)。
For example, the output torque calculated value DN (n) of each
DN(n)=ω12−ω22 …(1)
(1)式において、ω1は気筒112−♯nにおけるクランク角ATDC(上死点後)60度〜90度の角速度を示し、ω2は気筒112−♯nにおけるクランク角TDC〜ATDC30度の間の角速度を示す。これらの角速度ω1,ω2は、クランク角センサ480の出力に基づいて演算される。
DN (n) = ω1 2 −ω2 2 (1)
In the equation (1), ω1 indicates an angular velocity of 60 to 90 degrees crank angle ATDC (after top dead center) in cylinder 112- # n, and ω2 is between crank angles TDC and
(1)式による各気筒での出力トルク計算値DN(♯n)について、(2)式および(3)式によりグループG1,G2のそれぞれでの平均値を求めることにより、グループG1およびG2の出力トルク計算値DN(G1)およびDN(G2)が算出される。 With respect to the output torque calculation value DN (#n) in each cylinder according to the equation (1), the average values of the groups G1 and G2 are obtained by the equations (2) and (3), respectively. Output torque calculated values DN (G1) and DN (G2) are calculated.
DN(G1)=(DN(1)+DN(2))/2 …(2)
DN(G2)=(DN(3)+DN(4))/2 …(3)
さらに、ステップS210では、ステップS200で求められたグループ毎の出力トルク計算値DN(G1)およびDN(G2)より、グループ間出力トルク差TDが(4)式に従って算出される。
DN (G1) = (DN (1) + DN (2)) / 2 (2)
DN (G2) = (DN (3) + DN (4)) / 2 (3)
Furthermore, in step S210, the output torque difference TD between groups is calculated according to the equation (4) from the output torque calculated values DN (G1) and DN (G2) for each group obtained in step S200.
TD=DN(G1)−DL(G2) …(4)
さらに、出力トルク差TDに基づき、下記(5)式に従って出力トルク差評価値TDSM(i)が算出される。
TD = DN (G1) -DL (G2) (4)
Further, based on the output torque difference TD, an output torque difference evaluation value TDSM (i) is calculated according to the following equation (5).
TDSM(i)=TDSM♯+(DLDN(i)−TDSM♯)・x …(5)
(5)式中において、TDSM(i)は第i回目(i:自然数)の燃料噴射制御ルーチンの実行時における出力トルク差評価値TDSMを示す。また、DLDN(i)は、直前の過去k回の燃料噴射制御ルーチンで求められた出力トルク差TDの積算値であり、xは0<x<1.0の実数である。また、TDSM♯は、TDSMの前回値である。
TDSM (i) = TDSM # + (DLDN (i) −TDSM #) · x (5)
In equation (5), TDSM (i) represents an output torque difference evaluation value TDSM at the time of execution of the i-th (i: natural number) fuel injection control routine. Further, DLDN (i) is an integrated value of the output torque difference TD obtained in the previous k fuel injection control routines immediately before, and x is a real number where 0 <x <1.0. TDSM # is the previous value of TDSM.
このように、出力トルク差評価値TDSMは、出力トルク差TDがk回分(エンジンkサイクル分)積算されて積算値DLDNが求められるごとに更新される。すなわち、出力トルク計算値DNおよび出力トルク差TDがエンジン1サイクル毎に算出される一方で、積算値DLDNおよび出力トルク差評価値TDSMはエンジンkサイクル毎に更新される。 Thus, the output torque difference evaluation value TDSM is updated every time the output torque difference TD is integrated k times (for engine k cycles) and the integrated value DLDN is obtained. That is, the output torque calculated value DN and the output torque difference TD are calculated for each engine cycle, while the integrated value DLDN and the output torque difference evaluation value TDSM are updated for each engine k cycle.
(5)式に示した出力トルク差評価値TDSMによれば、燃料噴射制御ルーチン実行のたびに算出される出力トルク差TDを直接用いるのではなく、一定期間の積算値の変化がなまし係数xに従って徐々に反映されるので、出力トルク差TDが瞬間的に変動しても出力トルク差の推移を正確に評価できる。 According to the output torque difference evaluation value TDSM shown in the equation (5), instead of directly using the output torque difference TD calculated each time the fuel injection control routine is executed, the change in the integrated value over a certain period is an averaging factor. Since it is gradually reflected according to x, even if the output torque difference TD fluctuates instantaneously, the transition of the output torque difference can be accurately evaluated.
ステップS220では、ステップS210で求めた出力トルク差評価値TDSMが所定の基準値TDrと比較される。 In step S220, the output torque difference evaluation value TDSM obtained in step S210 is compared with a predetermined reference value TDr.
出力トルク差評価値TDSM>TDr、すなわちグループ間での出力トルク差が基準値より大きい場合(ステップS220におけるNO判定時)には、一方のグループG1(気筒112♯1および112♯2)では、始動時およびアイドル運転時と同様に、ポート噴射のみ(すなわちr=0%)で燃料噴射を実行する(ステップS230)。その一方で、他方のグループG2(気筒112♯3および112♯4)では、ステップS190と同様に、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の両方を使用可能として、エンジン運転条件(回転数、負荷率等)に応じて、適切なDI比率rが0〜100%の範囲内で最適に設定される。
When output torque difference evaluation value TDSM> TDr, that is, when the output torque difference between groups is larger than the reference value (NO determination in step S220), in one group G1 (
なお、(5)式から理解されるとおり、ステップS200,S210が最初に実行されてから燃料噴射制御ルーチンがk回実行されるまでの間(すなわち、エンジンの初期kサイクル間)は、出力トルク差評価値TDSMは算出されない。この期間におけるステップS220での判定結果については、「NO」に固定される。 As is understood from the equation (5), the output torque is from the first execution of steps S200 and S210 until the fuel injection control routine is executed k times (that is, during the initial k cycles of the engine). The difference evaluation value TDSM is not calculated. The determination result in step S220 during this period is fixed to “NO”.
ダミー噴射要求フラグxdminj=「オン」、すなわちデリバリ内エア溜まりが懸念される際には、始動期間の終了時、すなわちアイドル運転から非アイドル運転(通常運転)への切換え時に、始動時およびアイドル運転時に不使用であった筒内噴射用インジェクタ110からの燃料噴射開始時に燃料噴射不良が発生する可能性がある。したがって、始動期間の終了時からの所定期間において、全グループで一斉に筒内噴射用インジェクタ110の使用開始を許可することなく、一部のグループ(すなわち一部の気筒)では始動時およびアイドル運転時と同様にポート噴射を継続する。これにより、筒内噴射を開始した残りの気筒において筒内噴射用インジェクタ110からの燃料噴射不足・不良が発生しても、エンジン10全体での出力の落込みを抑制することができる。これにより、著しい運転性の悪化が回避される。
When the dummy injection request flag xdminj = “on”, that is, when there is a concern about air accumulation in the delivery, at the end of the start-up period, that is, at the time of switching from idle operation to non-idle operation (normal operation), at start-up and idle operation There is a possibility that a fuel injection failure may occur at the start of fuel injection from the in-
一方、出力トルク差評価値TDSM≦TDr、すなわちグループ間での出力トルク差が基準値以下の場合(ステップS220におけるYES判定時)には、ダミー噴射要求フラグxdminjが「オン」から「オフ」に変化される(ステップS250)。すなわち、筒内噴射を開始したグループにより筒内噴射用インジェクタ110に対応する燃料経路のエア抜きが完了して、出力トルク差TDまたは出力トルク差評価値TDSMが徐々に減少すると、ダミー噴射要求フラグxdminjは「オフ」される。
On the other hand, when the output torque difference evaluation value TDSM ≦ TDr, that is, when the output torque difference between the groups is equal to or smaller than the reference value (YES determination in step S220), the dummy injection request flag xdminj is changed from “ON” to “OFF”. It is changed (step S250). That is, when the group that has started in-cylinder injection completes bleeding of the fuel path corresponding to in-
これにより、次回の燃料噴射制御ルーチンの実行時からは、ステップS180における判定が「NO」となる。したがって、ステップS190に従って、グループG1およびG2とも、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の両方を使用可能として、各気筒112について共通のDI比率rが0〜100%の範囲内で最適に設定される。すなわち、この時点で一部の気筒での筒内噴射を許可しない所定期間は終了される。
As a result, the determination in step S180 is “NO” from the next execution of the fuel injection control routine. Therefore, according to step S190, both the in-
上記のように、グループ間での出力トルク差を監視して所定期間を終了させるので、この時点では筒内噴射用インジェクタ110に対応する燃料経路のエア抜きが既に完了している。したがって、グループG1の残りの気筒では筒内噴射開始直後から燃料噴射を正常に行なえる。また、上記所定期間の長さを必要最小限とすることができる。
As described above, since the output torque difference between the groups is monitored and the predetermined period is ended, the air bleeding of the fuel path corresponding to the in-
図4には、図2に示した燃料噴射制御の動作の一例が示される。図4には、ステップS110によってダミー噴射要求フラグxdminjが「オン」、すなわちデリバリ内にエア溜まりが発生していると判定された場合の制御動作例が示される。 FIG. 4 shows an example of the operation of the fuel injection control shown in FIG. FIG. 4 shows an example of the control operation in the case where it is determined in step S110 that the dummy injection request flag xdminj is “ON”, that is, an air pool is generated in the delivery.
図4を参照して、時刻t0にイグニッションスイッチIGが「オフ」から「オン」される。これに応答して、図2のステップS110が実行されて、ダミー噴射要求フラグxdminjが「オン」されると、時刻t0以降において、ステップS130によるダミー燃料噴射が各吸気通路噴射用インジェクタ120で実行される。
Referring to FIG. 4, at time t0, ignition switch IG is turned “ON” from “OFF”. In response to this, when step S110 of FIG. 2 is executed and the dummy injection request flag xdminj is turned “ON”, dummy fuel injection in step S130 is executed in each
時刻t0よりエンジンが始動されて、時刻t1においてエンジン回転数Neがエンジン始動完了を判定する所定回転数N1に達するまでの期間(時刻t0〜t1)には、図2のステップS160に従って、各気筒112でDI比率r=0%に設定されて、吸気通路噴射用インジェクタ120のみからの燃料噴射が実行される。エンジン回転数Neが所定回転数N1に達すると、エンジンECU300がエンジン始動完了を認識し、イグニッションスイッチIGは「オフ」される。
In the period (time t0 to t1) from when the engine is started at time t0 until the engine speed Ne reaches a predetermined speed N1 for determining completion of engine start at time t1, each cylinder is operated according to step S160 in FIG. In 112, the DI ratio r = 0% is set, and fuel injection from the
時刻t1〜t2の間は、スロットル開度が基準開度以下であるので、フラグxidl=「オン」に維持されてアイドル運転が行なわれる。この期間でも、ステップS175に従って、各気筒でDI比率r=0%に設定される。このように、エンジン始動時(時刻t0〜t1)およびアイドル運転時(時刻t1〜t2)では、グループG1およびG2のそれぞれでのDI比率設定r(G1)およびr(G2)は各々0%に設定される。 Between times t1 and t2, since the throttle opening is equal to or less than the reference opening, the flag xidl = “on” is maintained and the idle operation is performed. Even during this period, the DI ratio r = 0% is set for each cylinder in accordance with step S175. Thus, at the time of engine start (time t0 to t1) and idling operation (time t1 to t2), the DI ratio settings r (G1) and r (G2) in the groups G1 and G2 are each 0%. Is set.
時刻t2において、スロットル開度が基準開度以上となり、アイドル判定フラグxidlが「オン」から「オフ」に遷移する。これにより、ステップS170がNO判定となり、エンジン始動期間が終了される。すなわち、図4の動作例では、時刻t0〜t2が「エンジン始動期間」に対応する。 At time t2, the throttle opening becomes equal to or greater than the reference opening, and the idle determination flag xidl changes from “on” to “off”. Thereby, step S170 becomes NO judgment and an engine starting period is complete | finished. That is, in the operation example of FIG. 4, the times t0 to t2 correspond to the “engine start period”.
エンジン始動期間の終了時点において、ダミー噴射要求フラグxdminj=「オン」に設定されていることから、ステップS200〜ステップS250が実行されて、一方のグループG1でのDI比率r(G1)が0%に維持される一方で、他方のグループG2でのDI比率r(G2)は、0%〜100%の範囲で任意の値に設定可能となる。これに応答して、出力トルク差評価値TDSMの演算が開始される。 Since the dummy injection request flag xdminj = “on” is set at the end of the engine start period, steps S200 to S250 are executed, and the DI ratio r (G1) in one group G1 is 0%. On the other hand, the DI ratio r (G2) in the other group G2 can be set to an arbitrary value in the range of 0% to 100%. In response to this, calculation of the output torque difference evaluation value TDSM is started.
時刻t2以降には、グループG2では筒内噴射の開始が許可される一方で、グループG1では固定的にポート噴射が実行される所定期間が設けられる。筒内噴射の開始時には、デリバリ内エア溜まりによって、筒内噴射用インジェクタ110からの燃料噴射不良が発生する可能性がある。これにより、正常にポート噴射が行なわれるグループG1と筒内噴射開始時のグループG2との間に出力トルク差が発生する。これにより、エンジン10の出力も低下するが、全気筒で一斉に筒内噴射を開始して燃料噴射不良が発生した場合と比較すると、エンジン10全体での出力の落込みは抑制される。
After time t2, the start of in-cylinder injection is permitted in group G2, while a predetermined period in which port injection is executed in a fixed manner is provided in group G1. At the start of in-cylinder injection, a fuel injection failure from the in-
時刻t2以降で、グループG2での筒内噴射が進み筒内噴射用インジェクタ110に対応する燃料経路のエア抜きが完了すると、出力トルク差評価値TDSMは徐々に減少する。そして、出力トルク差評価値TDSMが基準値TDrよりも小さくなる時刻t3より、グループG1においても筒内噴射用インジェクタ110からの燃料噴射が許可される。すなわち、一部の気筒で筒内噴射が許可されない所定期間は時刻t3で終了されるので、図4の動作例では、時刻t2〜t3が「所定期間」に対応する。
After the time t2, when the in-cylinder injection in the group G2 proceeds and the bleeding of the fuel path corresponding to the in-
時刻t3以降においては、グループG1およびG2でのDI比率r(G1)およびr(G2)は、いずれも0%〜100%の範囲で任意の値に設定可能となる。これにより、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の両方を使用可能として、エンジン運転条件(回転数、負荷率等)に応じて、適切なDI比率rが0〜100%の範囲内で各気筒112に共通に設定される。
After time t3, the DI ratios r (G1) and r (G2) in the groups G1 and G2 can both be set to arbitrary values in the range of 0% to 100%. Accordingly, both the in-
以上説明したように、この発明の実施の形態に従う内燃機関の制御装置では、始動期間(始動時およびアイドル運転時)に各気筒において一方のインジェクタのみを用いて燃料噴射を行なう燃料噴射制御において、デリバリ内エア溜まりが懸念される際には、他方のインジェクタからの燃料噴射開始を各気筒で一斉に許可することなく、一部の気筒から段階的に許可する。これにより、燃料供給系統でのエア抜きに伴うエンジン出力の急激な低下を防止して、エンジン始動期間から通常運転への切換わり時点における運転状態を安定化することが可能となる。 As described above, in the control device for an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention, in the fuel injection control in which fuel injection is performed using only one injector in each cylinder during the start period (starting time and idling operation), When there is a concern about delivery of air in the delivery, the fuel injection from the other injector is allowed in stages from some cylinders without allowing the cylinders to start fuel injection all at once. As a result, it is possible to prevent the engine output from rapidly decreasing due to air bleeding in the fuel supply system, and to stabilize the operation state at the time of switching from the engine start period to the normal operation.
[実施の形態2]
実施の形態1に従う燃料噴射制御では、エンジン始動期間に各気筒でポート噴射のみを実行する機関冷間時に適した燃料噴射制御について説明した。これに対して実施の形態2では、エンジン始動期間に各気筒で筒内噴射のみを実行する燃料噴射制御について説明する。
[Embodiment 2]
In the fuel injection control according to the first embodiment, the fuel injection control suitable for the engine cold time in which only the port injection is performed in each cylinder during the engine start period has been described. In contrast, in the second embodiment, fuel injection control in which only in-cylinder injection is performed in each cylinder during the engine start period will be described.
図5は、本発明の実施の形態2による燃料噴射制御を説明するフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart illustrating fuel injection control according to the second embodiment of the present invention.
図5に示したフローチャートに従う燃料噴射制御ルーチンについても、エンジンECU300によって、システムに電源が投入されて初期化された後所定周期毎に実行される。
The fuel injection control routine according to the flowchart shown in FIG. 5 is also executed by
図5を図2と比較すると、実施の形態2による燃料噴射制御では、図2におけるステップS130、S160、S175およびS230に代えて、ステップS130♯、S160♯、S175♯およびS230♯がそれぞれ実行される。図5に示したフローチャートのその他のステップについては、図2に示したフローチャートと同様であるので詳細な説明は繰返さない。 5 is compared with FIG. 2, in the fuel injection control according to the second embodiment, steps S130 #, S160 #, S175 # and S230 # are executed in place of steps S130, S160, S175 and S230 in FIG. The Other steps in the flowchart shown in FIG. 5 are the same as those in the flowchart shown in FIG. 2, and thus detailed description will not be repeated.
ステップS130♯では、エンジン始動時に筒内噴射のみが用いられるのに対応して、xdminj=「オン」のときに(ステップS120におけるYES判定)には、各筒内噴射用インジェクタ110でダミー燃料噴射が実行される。これにより、これにより燃料分配管130を含む高圧燃料経路の滞留エアを除去するエア抜きが実行される。なお、この場合に、ポート側でダミー燃料噴射を実行すると、エア抜きの際に各吸気通路噴射用インジェクタ120から流れ出た燃料により、エンジン始動不良が発生する可能性があるので、各筒内噴射用インジェクタ110のみでダミー燃料噴射を実行する。
In step S130 #, only in-cylinder injection is used when the engine is started. When xdminj = “ON” (YES determination in step S120), each in-
ステップS160♯では、各気筒とも筒内噴射のみ(DI比率r=100%)によりエンジンを始動する。また、ステップS175♯では、アイドル運転時時(ステップS170でのYES判定時)に、各気筒ともエンジン始動時と同様に筒内噴射のみ(DI比率r=100%)によって燃料噴射を実行する。 In step S160 #, the engine is started by in-cylinder injection only (DI ratio r = 100%) for each cylinder. Further, in step S175 #, during idling (when YES is determined in step S170), fuel injection is executed by only in-cylinder injection (DI ratio r = 100%) in each cylinder as in the engine start.
これにより、エンジン温間時には筒内燃料噴射時の噴霧状態が良好であることを考慮して、始動時間が短縮される筒内噴射によりエンジンを始動する。また、アイドル運転時には、筒内噴射用インジェクタ110から燃料噴射を行なうことにより、筒内噴射用インジェクタ110の先端部分の温度上昇を抑制して当該インジェクタの先端部での詰まり発生を防止できる。
As a result, the engine is started by in-cylinder injection whose start-up time is shortened in consideration of the good spray state during in-cylinder fuel injection when the engine is warm. Further, during idle operation, by performing fuel injection from the in-
また、ステップS230♯においては、エンジン始動期間(始動時およびアイドル運転時)に筒内噴射のみが実行されるのに対応して、両方のインジェクタ使用が許可されないグループG1について、エンジン始動期間と同様に、筒内噴射のみ(すなわちr=100%)で燃料噴射を実行する。 Further, in step S230 #, corresponding to the fact that only in-cylinder injection is executed during the engine start period (starting time and idling operation), the same applies to the group G1 where the use of both injectors is not permitted. In addition, the fuel injection is executed only by the in-cylinder injection (that is, r = 100%).
以上説明したように、エンジン始動期間に筒内噴射のみ行なう燃料噴射制御においても、実施の形態1と同様に、デリバリ内エア溜まりが懸念される際には、吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射開始を各気筒で一斉に許可することなく、一部の気筒から段階的に許可する。これにより、燃料供給系統でのエア抜きに伴うエンジン出力の急激な低下を防止して、エンジン始動期間から通常運転への切換わり時点における運転状態を安定化することが可能となる。 As described above, also in the fuel injection control in which only the in-cylinder injection is performed during the engine start period, as in the first embodiment, when there is a concern about the accumulation of air in the delivery, the fuel injection from the intake manifold injector The start is permitted in stages from a part of the cylinders without allowing the start in each cylinder at once. As a result, it is possible to prevent the engine output from rapidly decreasing due to air bleeding in the fuel supply system, and to stabilize the operation state at the time of switching from the engine start period to the normal operation.
ここで、図2および図5に示したフローチャートと本発明の構成との対応関係について説明すると、ステップS110(図2,図3)が本発明での「判定手段」に対応し、ステップS160,S175(図2)およびS160♯、S175♯(図5)は、本発明での「始動期間燃料噴射制御手段」に対応する。さらに、ステップS230(図2)およびS230♯(図5)が本発明での「第1の燃料噴射制御手段」に対応し、ステップS240(図2)およびS240♯(図5)が本発明での「第2の燃料噴射制御手段」に対応し、ステップS190(図2,図5)が本発明での「第3の燃料噴射制御手段」に対応する。また、ステップS210(図2,図5)が本発明での「出力差推定手段」に対応し、ステップS220,S250(図2,図5)が本発明での「噴射制限解除手段」に対応する。 Here, the correspondence between the flowcharts shown in FIGS. 2 and 5 and the configuration of the present invention will be described. Step S110 (FIGS. 2 and 3) corresponds to the “determination means” in the present invention, and steps S160, S175 (FIG. 2), S160 #, and S175 # (FIG. 5) correspond to “starting period fuel injection control means” in the present invention. Further, steps S230 (FIG. 2) and S230 # (FIG. 5) correspond to the “first fuel injection control means” in the present invention, and steps S240 (FIG. 2) and S240 # (FIG. 5) correspond to the present invention. Step S190 (FIGS. 2 and 5) corresponds to the “third fuel injection control means” in the present invention. Step S210 (FIGS. 2 and 5) corresponds to “output difference estimating means” in the present invention, and steps S220 and S250 (FIGS. 2 and 5) correspond to “injection restriction releasing means” in the present invention. To do.
なお、上記のように、実施の形態1に従う燃料噴射制御は機関冷間時に適しており、かつ、実施の形態2に従う燃料噴射制御は機関温間時に適している。したがって、エンジン温度、具体的には、水温センサ380によって測定されるエンジン冷却水温が基準温度より高い場合を「機関温間時」、基準温度以下の高い場合を「機関冷間時」と定義して、機関温間時に実施の形態2に従う燃料噴射制御を実行する一方で、機関冷間時に実施の形態1に従う燃料噴射制御を実行する構成とすることが好ましい。
As described above, the fuel injection control according to the first embodiment is suitable when the engine is cold, and the fuel injection control according to the second embodiment is suitable when the engine is warm. Therefore, the engine temperature, specifically, when the engine coolant temperature measured by the
また、実施の形態1および2では、4個の気筒を2個のグループに分割する例を示したが、任意の複数個の気筒を2以上の任意の個数のグループに分割して、エンジン始動期間の終了時における両インジェクタ110,120の使用許可を、グループ毎に段階的に与える制御構成としてもよい。
In the first and second embodiments, an example in which four cylinders are divided into two groups has been shown. However, an arbitrary number of cylinders are divided into two or more arbitrary numbers of groups to start the engine. It is good also as a control structure which gives the usage permission of both the
[複数バンク配置されたエンジンへの適用]
実施の形態1および2で説明した本発明に係る燃料噴射制御は、エンジン10が複数のグループに分割され得る複数の気筒を有する限り、その配置形式を問わず適用可能である。
[Applicable to engines with multiple banks]
The fuel injection control according to the present invention described in the first and second embodiments can be applied regardless of the arrangement form as long as the
したがって、図1に示した複数気筒が直列配置されたエンジンのみならず、図6に示すように、複数気筒が複数列、すなわち複数バンクに分割配置されるエンジンについても、実施の形態1および2に従う燃料噴射制御を適用できる。 Therefore, not only an engine in which a plurality of cylinders shown in FIG. 1 are arranged in series, but also an engine in which a plurality of cylinders are divided and arranged in a plurality of rows, that is, a plurality of banks, as shown in FIG. The fuel injection control according to can be applied.
図6に示されるエンジン10♯では、6個の気筒112♯1〜♯6が、2つのバンクaおよびバンクbに分割配置される。気筒♯2,♯4,♯6は、自動車の進行方向Frに対して左側にバンクaを構成するように列をなして配置され、気筒♯1,♯3,♯5は、自動車の進行方向Frに対して右側にバンクbを構成するように列をなして配置される。なお、気筒配列方向については、図6のような車両前後方向のみならず、それ以外の方向とすることも可能である。
In
エンジン10♯では、たとえばバンクaおよびバンクbをグループG1およびG2にそれぞれ対応させることにより、実施の形態1または2に従う同様の燃料噴射制御が実行できる。
In
また、複数気筒が複数バンクに配置されるエンジン♯10では、バンク毎に燃料分配管を独立に設ける構成とすることもできる。
Further, in
図7を参照して、気筒112♯2,♯4,♯6を含むバンクaに対応して、筒内噴射用インジェクタ110に対して燃料分配管130aが設けられ、吸気通路噴射用インジェクタ120に対して燃料分配管160aが設けられる。同様に、気筒112♯1,♯3,♯5を含むバンクbに対応して、筒内噴射用インジェクタ110に対して燃料分配管130bが設けられ、吸気通路噴射用インジェクタ120に対して燃料分配管160bが設けられる。
Referring to FIG. 7, corresponding to bank a including
バンクaおよびバンクbが実施の形態1および2でのグループG1およびG2とそれぞれ対応するため、図7に示した構成では、グループG1,G2毎に独立の燃料分配管および燃料配管が配置される構成となる。 Since bank a and bank b correspond to groups G1 and G2 in the first and second embodiments, respectively, in the configuration shown in FIG. 7, independent fuel distribution pipes and fuel pipes are arranged for groups G1 and G2. It becomes composition.
図1に示した燃料供給系のうちの低圧供給系統400Lから燃料分配管160a,160bに対して低圧燃料が供給され、高圧供給系統400Hによって、燃料分配管130a,160aに対して高圧燃料が供給される。なお、低圧供給系統400Lおよび高圧供給系統400Hについては、バンク毎に独立に設けてもよい。
Low pressure fuel is supplied from the low
このような燃料供給構成においても、実施の形態1(図2)および/または実施の形態2(図5)に示した燃料噴射制御を適用することにより、始動時およびアイドル運転時に一方のインジェクタのみから燃料噴射を実行して始動時およびアイドル時の良好な運転性を確保するとともに、通常運転時への移行時での他方のインジェクタ使用開始直後におけるエンジン出力の急激な低下を防止できる。 Even in such a fuel supply configuration, by applying the fuel injection control shown in the first embodiment (FIG. 2) and / or the second embodiment (FIG. 5), only one of the injectors during start-up and idling operation is used. Thus, fuel injection is performed to ensure good drivability at start-up and idling, and a sudden drop in engine output immediately after the start of use of the other injector at the time of transition to normal operation can be prevented.
なお、上記のようにバンク毎(グループ毎)に燃料分配管および燃料配管(すなわち、「燃料供給経路」)が分割配置される構成では、各燃料分配管および各燃料配管の配置位置を考慮して、実施の形態1および2に従う燃料噴射制御における各グループでの燃料噴射許可を決定してもよい。 In the configuration in which the fuel distribution pipe and the fuel pipe (that is, the “fuel supply path”) are divided and arranged for each bank (each group) as described above, the arrangement position of each fuel distribution pipe and each fuel pipe is considered. Thus, the fuel injection permission in each group in the fuel injection control according to the first and second embodiments may be determined.
たとえば図7の構成例では、燃料圧送距離が相対的に長いグループG2側の方が燃料分配管および燃料配管にエアが溜まり易い。あるいは、エンジン10♯がスラント配置される場合には、鉛直方向に見て相対的で上側に位置する燃料分配管および燃料配管にエアが溜まり易い。
For example, in the configuration example of FIG. 7, air tends to accumulate in the fuel distribution pipe and the fuel pipe on the side of the group G2 where the fuel pumping distance is relatively long. Alternatively, when
これらの場合には、燃料分配管および燃料配管(燃料供給経路)にエアが相対的に溜まり易い方のバンク(すなわちグループ)について、ステップS240またはS240♯の対象として、他のグループよりも先に両方のインジェクタを用いた燃料噴射を許可する。反対に、燃料分配管および燃料配管(燃料供給経路)にエアが相対的に溜まり難い方のバンク(すなわちグループ)については、ステップS230またはS230♯の対象として、エンジン始動時およびアイドル運転時から通常運転時への初回移行後の所定期間においても、エンジン始動時およびアイドル運転時で使用した一方のインジェクタのみからの燃料噴射が許可される。 In these cases, the bank (that is, the group) in which air is relatively easily accumulated in the fuel distribution pipe and the fuel pipe (fuel supply path) is the target of step S240 or S240 # before the other groups. Allow fuel injection with both injectors. On the other hand, the bank (that is, the group) in which air is relatively less likely to accumulate in the fuel distribution pipe and the fuel pipe (fuel supply path) is usually the target of step S230 or S230 # from the time of engine start and idle operation. Even during a predetermined period after the initial transition to operation, fuel injection from only one injector used at the time of engine start and idle operation is permitted.
これにより、エアが相対的に溜まり易い方のバンクについて、燃料分配管および燃料配管(燃料供給経路)のエア抜きを先に行なうことができる。 As a result, air can be removed from the fuel distribution pipe and the fuel pipe (fuel supply path) first for the bank on which air is relatively likely to accumulate.
[通常運転時における好ましいDI比率設定について]
次に、ステップS190(図2,図5)に従う、通常運転時でのエンジン条件に応じた好ましいDI比率の設定についても説明しておく。
[Preferable DI ratio setting during normal operation]
Next, the setting of a preferable DI ratio according to the engine conditions during normal operation according to step S190 (FIGS. 2 and 5) will also be described.
図1に示したエンジンシステムでは、このような特性の異なる2種類のインジェクタを以下に説明するようにエンジン10の回転率と負荷率で使い分けることにより、エンジン10が通常運転状態である場合には主に均質燃焼が行なわれるようにしている。一方、エンジン10が、アイドル時の触媒暖機時を始めとする非通常運転状態であるときには成層燃焼が行なわれる。
In the engine system shown in FIG. 1, when two types of injectors having different characteristics are used depending on the rotation rate and load factor of the
均質燃焼運転時には、上記のように算出された全燃料噴射量に対する、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の間での燃料噴射量分担比率は、以下に説明するように制御される。
During the homogeneous combustion operation, the fuel injection amount sharing ratio between the in-
図8および図9は、図1に示したエンジンシステムにおける、均質燃焼運転時におけ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との燃料噴射量分担比率(噴分け比率)の設定マップの第1の例を説明する図である。
8 and 9 are maps for setting the fuel injection amount sharing ratio (injection ratio) between the in-
図8および図9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8は、エンジン10の温間用マップであって、図9は、エンジン10の冷間用マップである。
Referring to FIGS. 8 and 9, the injection ratio of in-
図8および図9に示すように、これらのマップは、エンジン(内燃機関)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。
As shown in FIG. 8 and FIG. 9, these maps show that the share ratio of the in-
図8および図9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。なお、既に説明したように、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が通常運転状態である場合には、均質燃焼が行なわれるようにしている。
As shown in FIGS. 8 and 9, the DI ratio r is set for each operation region determined by the rotational speed and load factor of the
さらに、これらの図8および図9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8の温間時のマップを選択して、そうではないと図9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。
Further, as shown in FIGS. 8 and 9, the DI share ratio r of the in-
図8および図9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8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9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8のNE(2)や、図9のKL(3)、KL(4)も適宜設定されている。
The engine speed and load factor of
図8および図9を比較すると、図8に示す温間用マップのNE(1)よりも図9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。
Comparing FIG. 8 and FIG. 9, NE (3) of the cold map shown in FIG. 9 is higher than NE (1) of the warm map shown in FIG. This indicates that as the temperature of the
図8および図9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。
8 and FIG. 9, in the region where the rotational speed of the
DI ratio r = 100% ”. Further, the load factor is “DI ratio r = 100%” in the region of KL (2) or higher in the warm map and in the region of KL (4) or higher in the cold map. This indicates that only the in-
図8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。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る。このため、この領域では、筒内噴射用インジェクタ110を用いた燃料噴射を行なっている。
In the warm map shown in FIG. 8, only the in-
図8および図9を比較すると、図9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。
Comparing FIG. 8 and FIG. 9, there is an area of “DI ratio r = 0%” only in the cold map of FIG. This indicates that when the temperature of the
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機時の場合(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。このような触媒暖機運転中にのみ成層燃焼させることで、触媒暖機を促進させ、排気エミッションの向上を図る。
In addition, in the case other than the normal operation, when the
図10および図11には、図1に示したエンジンシステムにおけるDI比率rの設定マップの第2の例が示される。 10 and 11 show a second example of the DI ratio r setting map in the engine system shown in FIG.
図10(温間時)および図11(冷間時)に示された設定マップは、図8および図9に示された設定マップと比較して、低回転数領域の高負荷領域におけるDI比率設定が異なる。 The setting maps shown in FIG. 10 (during warm) and FIG. 11 (during cold) are compared with the setting maps shown in FIG. 8 and FIG. 9 and the DI ratio in the high load region in the low engine speed region. The settings are different.
エンジン10では、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10および図11に十字の矢印で示す。
In the
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10および図11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。
If it does in this way, the fluctuation | variation of the output torque of an engine resulting from combustion being unstable can be suppressed. It should be noted that these things can be achieved by reducing the injection ratio of the in-
なお、図8〜図11を用いて説明したこのエンジン10において、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基本的には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。
In the
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。
Further, the stratified combustion here includes both stratified combustion and weakly stratified combustion described below. In the weak stratified combustion, the
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。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
10,10♯ 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♯1〜112♯6 気筒、120 吸気通路噴射用インジェクタ、130,130a,130b 燃料分配管(筒内噴射側)、140 逆止弁、150 高圧燃料ポンプ、152 電磁スピル弁、160,160a,160b 燃料分配管(ポート噴射側)、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、380 水温センサ、400 燃料圧センサ、400L 低圧供給系統、400H 高圧供給系統、420 空燃比センサ、440 アクセル開度センサ、460 回転数センサ、480 クランク角センサ、500 始動装置、510 フライホイール、Fr 進行方向、G1,G2 グループ(気筒)、N1 所定回転数(エンジン始動完了判定用)、Ne エンジン回転数、r DI比率、TD グループ間出力トルク差、TDr 基準値(グループ間出力トルク差)、TDSM 出力トルク差評価値、xdminj
ダミー噴射要求フラグ、xidl アイドル判定フラグ。
10, 10 # engine, 20 intake manifold, 30 surge tank, 40
Intake duct, 42 Air flow meter, 50 Air cleaner, 60 Electric motor, 70
Throttle valve, 80 exhaust manifold, 90 three-way catalytic converter, 100 accelerator pedal, 110 in-cylinder injector, 112 # 1 to 112 # 6 cylinder, 120 intake manifold injector, 130, 130a, 130b Fuel distribution pipe (cylinder) Inner injection side), 140 check valve, 150 high pressure fuel pump, 152 electromagnetic spill valve, 160, 160a, 160b fuel distribution pipe (port injection side), 170 fuel pressure regulator, 180 low pressure fuel pump, 190 fuel filter, 200 fuel Tank, 300 Engine ECU, 380 Water temperature sensor, 400 Fuel pressure sensor, 400L Low pressure supply system, 400H High pressure supply system, 420 Air-fuel ratio sensor, 440 Accelerator opening sensor, 460 Rotational speed sensor, 480 Crank angle sensor, 500 Starter, 510 Flywheel, Fr traveling direction, G1, G2 group (cylinder), N1 predetermined speed (for engine start completion judgment), Ne engine speed, rDI ratio, TD output torque difference between groups, TDr reference value (intergroup output) Torque difference), TDSM output torque difference evaluation value, xdminj
Dummy injection request flag, xidl idle determination flag.
Claims (6)
前記内燃機関の始動期間において、各気筒において前記第1の燃料噴射手段および第2の燃料噴射手段の一方のみを選択的に用いて燃料噴射を行なうための始動期間燃料噴射制御手段と、
前記第1および第2の燃料噴射手段へ燃料をそれぞれ分配するための第1および第2の燃料供給系について、空気が溜まった状態であるかどうかを前記内燃機関の始動時に判定する判定手段と、
前記判定手段によって空気が溜まった状態であると判定された場合に、前記始動期間の終了時からの所定期間において、前記複数のグループのうちの一部グループにおいて、前記始動期間燃料噴射制御手段によって選択された一方のみの燃料噴射手段を用いて燃料噴射を行なう第1の燃料噴射制御手段と、
前記判定手段によって空気が溜まった状態であると判定された場合に、前記所定期間において、前記複数のグループのうちの前記一部グループ以外の残りグループにおいて、前記第1および第2の燃料噴射手段の両方を使用可能とした上で前記内燃機関に要求される条件に基づいて設定された燃料噴射分担比率に従って燃料噴射を行なう第2の燃料噴射制御手段とを備える、内燃機関の制御装置。 A first fuel injection means for injecting fuel into the combustion chamber and a second fuel injection means for injecting fuel into the intake passage, each having a plurality of cylinders classified into a plurality of groups An internal combustion engine control device comprising:
A start period fuel injection control means for performing fuel injection selectively using only one of the first fuel injection means and the second fuel injection means in each cylinder in the start period of the internal combustion engine;
Determining means for determining at the start of the internal combustion engine whether or not air is accumulated in the first and second fuel supply systems for distributing fuel to the first and second fuel injection means, respectively; ,
When it is determined by the determination means that the air is in a accumulated state, in a predetermined period from the end of the start period, the start period fuel injection control means in some groups of the plurality of groups. First fuel injection control means for performing fuel injection using only one selected fuel injection means;
The first and second fuel injection means in the remaining group other than the partial group of the plurality of groups in the predetermined period when it is determined by the determination means that air is accumulated. And a second fuel injection control means for injecting fuel according to a fuel injection sharing ratio set based on conditions required for the internal combustion engine.
前記所定期間において前記出力差推定手段によって推定された出力差を監視して、該出力差が所定値以下まで減少したときに前記所定期間を終了させる噴射制限解除手段と、
前記噴射制限解除手段による前記所定期間の終了後に、各前記気筒において、前記第1および第2の燃料噴射手段の両方を使用可能とした上で前記燃料噴射分担比率に従って燃料噴射を行なう第3の燃料噴射制御手段とをさらに備える、請求項1記載の内燃機関の制御装置。 An output difference estimating means for estimating an output difference between the plurality of groups;
An injection restriction releasing unit that monitors the output difference estimated by the output difference estimating unit during the predetermined period and ends the predetermined period when the output difference decreases to a predetermined value or less;
After the end of the predetermined period by the injection restriction releasing means, a third fuel injection is performed in each cylinder according to the fuel injection sharing ratio after enabling both the first and second fuel injection means. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising a fuel injection control means.
前記始動期間燃料噴射制御手段は、前記始動時および前記アイドル運転時において、前記内燃機関の温度が所定温度より高いときには前記第1の燃料噴射手段のみを用いて燃料噴射を行なう一方で、前記内燃機関の温度が所定温度以下のときには前記第2の燃料噴射手段のみを用いて燃料噴射を行なう、請求項1記載の内燃機関の制御装置。 The start-up period of the internal combustion engine includes the start-up time of the internal combustion engine and the idle operation time,
The start-up period fuel injection control means performs fuel injection using only the first fuel injection means when the temperature of the internal combustion engine is higher than a predetermined temperature during the start-up and the idling operation. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein when the temperature of the engine is equal to or lower than a predetermined temperature, fuel injection is performed using only the second fuel injection means.
前記第1の燃料噴射制御手段によって制御される前記一部グループは、前記複数のグループ間での、前記第1および第2の燃料供給系の配置個所の差異を反映した各燃料供給系での空気の溜まり易さを考慮して決定される、請求項1記載の内燃機関の制御装置。 The first and second fuel supply systems are provided independently for each of the plurality of groups,
The partial group controlled by the first fuel injection control means may be different in each fuel supply system that reflects a difference in arrangement positions of the first and second fuel supply systems between the plurality of groups. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control device is determined in consideration of easiness of air accumulation.
前記複数のグループは、前記複数列にそれぞれ対応する、請求項1または4記載の内燃機関の制御装置。 The plurality of cylinders are divided and arranged in a plurality of rows,
The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the plurality of groups respectively correspond to the plurality of columns.
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WO2008062584A1 (en) | 2006-11-20 | 2008-05-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
EP3088715A1 (en) | 2015-04-28 | 2016-11-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control system for internal combustion engine |
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- 2005-01-27 JP JP2005019839A patent/JP2006207453A/en not_active Withdrawn
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