JP2006348867A - Fuel injection control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の燃料噴射量制御装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection amount control device for an internal combustion engine.
近年、燃焼効率の向上、低燃費化、機関始動時の始動性の確保等のために、吸気弁よりも上流の吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁(以下、「ポート噴射弁」と称呼する。)と、燃焼室内(以下、「筒内」と称呼することもある。)に燃料を直接噴射する燃料噴射弁(以下、「筒内噴射弁」と称呼する。)とを共に備えた内燃機関(以下、「機関」と称呼することもある。)が開発されてきている(例えば、下記特許文献1を参照。)。
以下、このように、気筒毎にポート噴射弁と筒内噴射弁との2つの燃料噴射弁を備えたシステムを「デュアルインジェクションシステム」と呼ぶ。また、上記ポート噴射弁から噴射される燃料の量を「ポート噴射量」と、上記筒内噴射弁から噴射される燃料の量を「筒内噴射量」と呼ぶことにする。 Hereinafter, a system including two fuel injection valves, that is, a port injection valve and an in-cylinder injection valve for each cylinder, is referred to as a “dual injection system”. The amount of fuel injected from the port injection valve is referred to as “port injection amount”, and the amount of fuel injected from the in-cylinder injection valve is referred to as “in-cylinder injection amount”.
上記文献に記載のデュアルインジェクションシステムでは、上記ポート噴射量と上記筒内噴射量の割合である噴射割合が、機関の運転速度、燃焼室内に吸入される空気量等の機関の運転状態に基づく値(以下、「基本噴射割合」と称呼する。)に決定され、同ポート噴射量、及び同筒内噴射量は、機関に供給される混合気の空燃比(以下、単に「空燃比」と称呼するときもある。)が狙いとする空燃比である目標空燃比に一致するように同基本噴射割合に基づいて決定されるようになっている。 In the dual injection system described in the above document, the injection ratio, which is the ratio between the port injection amount and the in-cylinder injection amount, is a value based on the engine operating state such as the engine operating speed and the amount of air sucked into the combustion chamber. (Hereinafter referred to as “basic injection ratio”), the port injection amount and the cylinder injection amount are referred to as the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine (hereinafter simply referred to as “air-fuel ratio”). Is determined based on the basic injection ratio so as to coincide with the target air-fuel ratio which is the target air-fuel ratio.
ところで、機関の吸気弁の温度には適正範囲が存在する。そして、吸気弁の温度が上記適正範囲を逸脱すると、機関の適切な運転状態を維持することが困難となる(詳細は後述する。)。しかしながら、上記文献に記載のデュアルインジェクションシステムでは、吸気弁の温度に関して何らの考慮もされていない。 Incidentally, there is an appropriate range for the temperature of the intake valve of the engine. When the temperature of the intake valve deviates from the appropriate range, it becomes difficult to maintain an appropriate operating state of the engine (details will be described later). However, in the dual injection system described in the above document, no consideration is given to the temperature of the intake valve.
従って、本発明の目的は、デュアルインジェクションシステムに適用される内燃機関の燃料噴射量制御装置において、吸気弁の温度を考慮して燃料噴射量を決定することで機関の適切な運転状態を維持することが可能なものを提供することにある。以下、まず、本発明が採用する基本原理について説明する。 Accordingly, an object of the present invention is to maintain an appropriate operating state of an engine in a fuel injection amount control device for an internal combustion engine applied to a dual injection system by determining the fuel injection amount in consideration of the temperature of the intake valve. It is to provide what is possible. Hereinafter, first, the basic principle employed by the present invention will be described.
上記ポート噴射弁より噴射される燃料の一部は、上記吸気弁の表面に付着する。このとき、ポート噴射量が大きくなるほど燃料が吸気弁の表面に付着する面積が大きくなる。これにより、付着する燃料よりも高温となる吸気弁の表面から同燃料への熱伝達量が大きくなり、この結果、吸気弁の温度が低くなる。換言すれば、ポート噴射量を大きくすれば吸気弁の温度を低くすることができ、同ポート噴射量を小さくすれば同吸気弁の温度を高くすることができる。 Part of the fuel injected from the port injection valve adheres to the surface of the intake valve. At this time, the area where the fuel adheres to the surface of the intake valve increases as the port injection amount increases. As a result, the amount of heat transfer from the surface of the intake valve, which becomes higher than the attached fuel, to the fuel increases, and as a result, the temperature of the intake valve decreases. In other words, if the port injection amount is increased, the temperature of the intake valve can be decreased, and if the port injection amount is decreased, the temperature of the intake valve can be increased.
一方、デュアルインジェクションシステムでは、上記噴射割合を変更することで、筒内で燃焼する総燃料量を変えることなく上記ポート噴射量を変更することができ、ポート噴射量と筒内噴射量の和に対する同ポート噴射量の割合(以下、「ポート噴射割合」と称呼する。)が大きいほどポート噴射量が多くなる。 On the other hand, in the dual injection system, by changing the injection ratio, the port injection amount can be changed without changing the total amount of fuel combusted in the cylinder, and the sum of the port injection amount and the in-cylinder injection amount can be changed. The larger the ratio of the port injection amount (hereinafter referred to as “port injection ratio”), the larger the port injection amount.
以上のことから、デュアルインジェクションシステムでは、ポート噴射割合を大きくすれば吸気弁の温度を低くすることができ、同ポート噴射割合を小さくすれば同吸気弁の温度を高くすることができる。これが、本発明が採用する基本原理である。 From the above, in the dual injection system, if the port injection ratio is increased, the temperature of the intake valve can be decreased, and if the port injection ratio is decreased, the temperature of the intake valve can be increased. This is the basic principle adopted by the present invention.
本発明に係る第1の燃料噴射量制御装置は、前記噴射割合を前記内燃機関の運転状態に基づく基本噴射割合に原則的に決定する噴射割合決定手段と、前記噴射割合決定手段により決定される噴射割合に基づいて前記ポート噴射量と前記筒内噴射量とを決定する噴射量決定手段を備える。 The first fuel injection amount control device according to the present invention is determined by an injection ratio determining means that principally determines the injection ratio as a basic injection ratio based on an operating state of the internal combustion engine, and the injection ratio determining means. An injection amount determining means for determining the port injection amount and the in-cylinder injection amount based on an injection ratio is provided.
本発明に係る第1の燃料噴射量制御装置の特徴は、前記吸気弁の実際の温度を吸気弁温度取得値として取得する吸気弁温度取得手段と、前記吸気弁の温度が超えるべきでない同吸気弁の温度の上限値を決定する上限値決定手段とを備え、前記噴射割合決定手段は、前記吸気弁温度取得値が前記上限値を超える場合、前記噴射割合を、前記基本噴射割合に代えて同基本噴射割合よりも前記ポート噴射量の割合が大きくなる値に決定するように構成されたことにある。 The first fuel injection amount control device according to the present invention is characterized by intake valve temperature acquisition means for acquiring an actual temperature of the intake valve as an intake valve temperature acquisition value, and the intake air in which the temperature of the intake valve should not exceed Upper limit value determining means for determining an upper limit value of the temperature of the valve, and when the intake valve temperature acquisition value exceeds the upper limit value, the injection ratio determining means replaces the injection ratio with the basic injection ratio. This is because the port injection amount ratio is determined to be larger than the basic injection ratio.
「吸気弁の温度の上限値」は、機関の適切な運転状態を維持することができる上述した吸気弁の温度の適正範囲の上限値である。より具体的には、「吸気弁の温度の上限値」は、吸気弁の温度が高すぎることで、後述するように吸気弁の表面にデポジットが生成される事態、或いは吸気弁の円滑な作動が維持され得なくなる事態等が発生してクランク角度に対する吸気弁の適正な開口面積が維持され得なくなるような同吸気弁の温度範囲の下限値よりも低い値である。 The “upper limit value of the temperature of the intake valve” is an upper limit value of the above-described appropriate range of the temperature of the intake valve that can maintain an appropriate operating state of the engine. More specifically, the “upper limit value of the intake valve temperature” is a situation in which deposits are generated on the surface of the intake valve, as described later, or smooth operation of the intake valve, as will be described later. This value is lower than the lower limit value of the temperature range of the intake valve that prevents a proper opening area of the intake valve from being maintained with respect to the crank angle.
上記構成によれば、吸気弁温度取得値が上記上限値以下の場合、噴射割合が上記基本噴射割合に決定される。一方、吸気弁温度取得値が上記上限値を超える場合、噴射割合が、上記基本噴射割合に代えて同基本噴射割合よりもポート噴射量の割合が大きくなる値(即ち、上記ポート噴射割合が大きくなる値)に決定される。 According to the above configuration, when the intake valve temperature acquisition value is equal to or lower than the upper limit value, the injection ratio is determined as the basic injection ratio. On the other hand, when the intake valve temperature acquisition value exceeds the upper limit value, the injection ratio is a value at which the ratio of the port injection amount is larger than the basic injection ratio instead of the basic injection ratio (that is, the port injection ratio is large). Value).
これにより、吸気弁の実際の温度が上記上限値を超える場合、吸気弁の実際の温度が上述した基本原理に基づいて低下せしめられて上記上限値以下に直ちに復帰し得る。この結果、機関の適切な運転状態を維持することが可能となる。 As a result, when the actual temperature of the intake valve exceeds the upper limit value, the actual temperature of the intake valve can be reduced based on the basic principle described above, and immediately returned to the upper limit value or less. As a result, it is possible to maintain an appropriate operating state of the engine.
ここで、前記噴射量決定手段は、例えば、ポート噴射量と筒内噴射量の和が、空燃比を目標空燃比に一致させるために筒内で燃焼させるべき燃料の量(以下、「基本燃料噴射量」と称呼する。)と一致するように上記噴射割合に基づいて同ポート噴射量と同筒内噴射量とを決定する。更には、前記噴射量決定手段は、ポート噴射により吸気弁の表面に付着している燃料の量(具体的には、前回のポート噴射後であって、今回のポート噴射直前において吸気弁に付着・残留している燃料の量)を更に考慮してポート噴射量を決定してもよい。 Here, for example, the injection amount determining means is configured such that the sum of the port injection amount and the in-cylinder injection amount is the amount of fuel to be burned in the cylinder in order to make the air-fuel ratio coincide with the target air-fuel ratio (hereinafter referred to as “basic fuel”). The same port injection amount and the same in-cylinder injection amount are determined based on the injection ratio so as to coincide with “injection amount”. Further, the injection amount determining means is attached to the intake valve immediately after the previous port injection and immediately before the current port injection. -The amount of fuel remaining) may be further taken into consideration to determine the port injection amount.
また、前記吸気弁温度取得手段は、吸気弁の実際の温度を検出するセンサにより物理的に吸気弁の実際の温度を検出してもよいし、同吸気弁の温度に影響を与える因子に基づくテーブル、関数等を用いて吸気弁の実際の温度を推定してもよい。上記テーブル等を用いて吸気弁の実際の温度を推定する場合、上記基本原理を鑑みれば、前記吸気弁温度取得手段は、上記吸気弁の温度に影響を与える因子としての前記噴射割合決定手段により決定された前記噴射割合(例えば、ポート噴射割合等)に少なくとも基づいて前記吸気弁温度取得値を取得するように構成される。 The intake valve temperature acquisition means may physically detect the actual temperature of the intake valve by a sensor that detects the actual temperature of the intake valve, or may be based on a factor that affects the temperature of the intake valve. The actual temperature of the intake valve may be estimated using a table, function, or the like. When the actual temperature of the intake valve is estimated using the table or the like, in view of the basic principle, the intake valve temperature acquisition means is determined by the injection ratio determination means as a factor that affects the temperature of the intake valve. The intake valve temperature acquisition value is acquired based at least on the determined injection ratio (for example, port injection ratio).
更には、前記ポート噴射手段による噴射により前記吸気弁の表面に付着している燃料の量である燃料付着残留量を推定する燃料付着残留量推定手段が備えられている場合、前記吸気弁温度取得手段は、少なくとも前記燃料付着残留量に基づいて前記吸気弁温度取得値を取得するように構成されることが好適である。ここにおいて、前記「燃料付着残留量」とは、前回のポート噴射後であって、今回のポート噴射直前において吸気弁の表面に付着・残留している燃料の量である。 Further, when the fuel adhesion residual amount estimating means for estimating the fuel adhesion residual amount that is the amount of fuel adhering to the surface of the intake valve by the injection by the port injection means is provided, the intake valve temperature acquisition It is preferable that the means is configured to acquire the intake valve temperature acquisition value based on at least the fuel adhesion residual amount. Here, the “residual amount of fuel adhering” is the amount of fuel adhering to and remaining on the surface of the intake valve immediately after the previous port injection and immediately before the current port injection.
或る時点にて上記燃料付着残留量が大きいことは、付着する燃料よりも高温となる吸気弁から同燃料への同或る時点までにおける熱伝達量が大きいことを意味する。換言すれば、上記燃料付着残留量も上記吸気弁の温度に影響を与える因子になり得る。従って、上記構成によれば、吸気弁の実際の温度がより一層精度良く推定され得る。 A large amount of residual fuel adhering at a certain point in time means that the amount of heat transfer from the intake valve, which becomes higher in temperature than the adhering fuel, to the same fuel at a certain point in time is large. In other words, the residual amount of fuel adhesion can also be a factor that affects the temperature of the intake valve. Therefore, according to the above configuration, the actual temperature of the intake valve can be estimated with higher accuracy.
上記本発明に係る第1の燃料噴射量制御装置においては、前記上限値決定手段は、前記吸気弁の温度の上限値を、同吸気弁の表面にデポジットが生成されない温度の値に決定するように構成されることが好適である。 In the first fuel injection amount control apparatus according to the present invention, the upper limit value determining means determines the upper limit value of the intake valve temperature as a temperature value at which no deposit is generated on the surface of the intake valve. It is suitable to be configured.
一般に、内燃機関においては、ブローバイガスの大気中への放出を防止するため、ブローバイガスを吸気系に戻すブローバイガス還元装置が備えられている。このため、吸気中にはブローバイガス中の未燃HC成分等が含まれる。吸気弁の温度が或る温度を超えると、未燃HC成分等が吸気弁の表面に付着することで吸気弁の表面にデポジット(deposit)が生成されることが知られている。 In general, an internal combustion engine is provided with a blow-by gas reduction device that returns blow-by gas to the intake system in order to prevent the blow-by gas from being released into the atmosphere. For this reason, the intake air contains unburned HC components in blow-by gas. It is known that when the temperature of the intake valve exceeds a certain temperature, deposits are generated on the surface of the intake valve due to adhesion of unburned HC components and the like to the surface of the intake valve.
係るデポジットが吸気弁の表面に一旦形成されると、吸気弁の形状が変化してクランク角度に対する吸気弁の適正な開口面積が維持されにくくなる。従って、係るデポジットの生成を防止することは、機関の適切な運転状態を維持する上で非常に重要である。 Once such a deposit is formed on the surface of the intake valve, the shape of the intake valve changes to make it difficult to maintain an appropriate opening area of the intake valve with respect to the crank angle. Therefore, preventing the generation of such deposits is very important in maintaining an appropriate operating state of the engine.
以上のことから、上記構成のように、上記上限値を、吸気弁の表面にデポジットが生成されない温度の値に決定すれば、デポジットの生成を防止することができ、この結果、機関の適切な運転状態を維持する上で同上限値を効果的な値とすることができる。 From the above, if the upper limit value is determined to be a temperature value at which no deposit is generated on the surface of the intake valve as in the above configuration, the generation of deposit can be prevented. The upper limit value can be made an effective value in maintaining the operating state.
このように、上記上限値が吸気弁の表面にデポジットが生成されない温度に決定される場合、同上限値を、少なくとも前記内燃機関の運転速度と、前記燃焼室内に吸入される空気量とに基づいて決定するように構成されることが好適である。 Thus, when the upper limit value is determined to be a temperature at which no deposit is generated on the surface of the intake valve, the upper limit value is based on at least the operating speed of the internal combustion engine and the amount of air taken into the combustion chamber. Is preferably configured to be determined.
吸気中における上記デポジットの生成を招くHC成分の量が少ないほど、デポジットが生成されにくくなってデポジットが生成される温度の下限値がより高くなる。他方、吸気中における上記デポジットの生成を招くHC成分の量は、少なくとも内燃機関の運転速度と、燃焼室内に吸入される空気量に大きく依存する(詳細は後述する。)。 The smaller the amount of the HC component that causes the generation of the deposit during the intake air, the less the deposit is generated and the higher the lower limit value of the temperature at which the deposit is generated. On the other hand, the amount of the HC component that causes the generation of the deposit during intake greatly depends on at least the operating speed of the internal combustion engine and the amount of air taken into the combustion chamber (details will be described later).
即ち、上記構成によれば、吸気中における上記デポジットの生成を招くHC成分の量に応じて上記上限値を変更することができる。この結果、上記上限値が、デポジットが生成されない温度範囲内で機関の運転状態に応じてより高い値に決定され得るから、噴射割合が上記基本噴射割合に決定される機会を増やすことができる。 That is, according to the above configuration, the upper limit value can be changed according to the amount of the HC component that causes generation of the deposit during intake. As a result, the upper limit value can be determined to a higher value in accordance with the operating state of the engine within a temperature range in which no deposit is generated, so that opportunities for the injection ratio to be determined as the basic injection ratio can be increased.
本発明に係る第2の燃料噴射量制御装置は、上記第1の燃料噴射量制御装置と同じ噴射割合決定手段と、噴射量決定手段とを備える。本発明に係る第2の燃料噴射量制御装置の特徴は、上記第1の燃料噴射量制御装置と同じ吸気弁温度取得手段と、前記吸気弁の温度が下回るべきでない同吸気弁の温度の下限値を決定する下限値決定手段とを備え、前記噴射割合決定手段は、前記吸気弁温度取得値が前記下限値未満となる場合、前記噴射割合を、前記基本噴射割合に代えて同基本噴射割合よりも前記ポート噴射量の割合が小さくなる値に決定するように構成されたことにある。 The second fuel injection amount control device according to the present invention comprises the same injection ratio determination means and injection amount determination means as the first fuel injection amount control device. The second fuel injection amount control device according to the present invention is characterized by the same intake valve temperature acquisition means as that of the first fuel injection amount control device, and the lower limit of the temperature of the intake valve that the temperature of the intake valve should not fall below A lower limit value determining means for determining a value, and the injection ratio determining means replaces the injection ratio with the basic injection ratio when the intake valve temperature acquisition value is less than the lower limit value. The ratio of the port injection amount is determined to be a smaller value.
「吸気弁の温度の下限値」は、機関の適切な運転状態を維持することができる上述した吸気弁の温度の適正範囲の下限値である。より具体的には、「吸気弁の温度の下限値」は、吸気弁の温度が低すぎることで、後述するように上記「燃料付着残留量」が増大・発散していく事態が発生してポート噴射量を空燃比を目標空燃比に一致させる上で適切な値に決定することが困難となるような吸気弁の温度範囲の上限値よりも高い値である。或いは、「吸気弁の温度の下限値」は、吸気弁の温度が低すぎることで、吸気弁の円滑な作動が維持され得なくなる事態等が発生してクランク角度に対する吸気弁の適正な開口面積が維持され得なくなるような同吸気弁の温度範囲の上限値よりも高い値である。 The “lower limit value of the temperature of the intake valve” is the lower limit value of the appropriate range of the temperature of the intake valve that can maintain an appropriate operating state of the engine. More specifically, the “lower limit value of the intake valve temperature” is that the temperature of the intake valve is too low, and as described later, the “fuel remaining amount” increases and diverges. The port injection amount is a value higher than the upper limit value of the temperature range of the intake valve that makes it difficult to determine an appropriate value for making the air-fuel ratio coincide with the target air-fuel ratio. Alternatively, the “lower limit value of the intake valve temperature” refers to an appropriate opening area of the intake valve with respect to the crank angle due to a situation where the intake valve temperature is too low to prevent smooth operation of the intake valve. This value is higher than the upper limit value of the temperature range of the intake valve that cannot be maintained.
上記構成によれば、吸気弁温度取得値が上記下限値以上の場合、噴射割合が上記基本噴射割合に決定される。一方、吸気弁温度取得値が上記下限値未満となる場合、噴射割合が、上記基本噴射割合に代えて同基本噴射割合よりもポート噴射量の割合が小さくなる値(即ち、上記ポート噴射割合が小さくなる値)に決定される。 According to the above configuration, when the intake valve temperature acquisition value is equal to or greater than the lower limit value, the injection ratio is determined as the basic injection ratio. On the other hand, when the intake valve temperature acquisition value is less than the lower limit value, the injection ratio is a value in which the ratio of the port injection amount is smaller than the basic injection ratio instead of the basic injection ratio (that is, the port injection ratio is Decrease value).
これにより、吸気弁の実際の温度が上記下限値未満となる場合、吸気弁の実際の温度が上述した基本原理に基づいて増大せしめられて上記下限値以上に直ちに復帰し得る。この結果、機関の適切な運転状態を維持することが可能となる。 As a result, when the actual temperature of the intake valve becomes lower than the lower limit value, the actual temperature of the intake valve can be increased based on the basic principle described above and immediately return to the upper limit value or more. As a result, it is possible to maintain an appropriate operating state of the engine.
上記本発明に係る第2の燃料噴射量制御装置においては、前記下限値決定手段は、前記吸気弁の温度の下限値を、前記ポート噴射手段による噴射により前記吸気弁の表面に付着している燃料の量(即ち、上記燃料付着残留量)が所定の量以下となる温度の値に決定するように構成されることが好適である。ここにおいて、前記「所定の量」は、ポート噴射量を、空燃比を目標空燃比に一致させるための適切な値に決定することが困難とならない程度に小さい値であって、例えば「0」である。 In the second fuel injection amount control device according to the present invention, the lower limit value determining means attaches the lower limit value of the temperature of the intake valve to the surface of the intake valve by injection by the port injection means. It is preferable that the fuel amount (that is, the fuel adhesion residual amount) is determined to be a temperature value that is equal to or less than a predetermined amount. Here, the “predetermined amount” is a value that is small enough not to make it difficult to determine the port injection amount to an appropriate value for making the air-fuel ratio coincide with the target air-fuel ratio, for example, “0”. It is.
一般に、吸気弁の温度が或る温度を下回ると、吸気弁の表面に付着・残留している燃料の蒸発速度が小さくなることで上記燃料付着残留量が増大・発散していく事態が発生する。係る燃料付着残留量の発散が発生すると、筒内に流入する総燃料における吸気弁に付着・残留していた燃料の蒸発に起因する燃料の割合が増大していくことで、ポート噴射量を、空燃比を目標空燃比に一致させるための適切な値に決定することが困難となる。従って、係る燃料付着残留量の発散を防止することは、空燃比を目標空燃比に一致させる上で非常に重要である。 In general, when the temperature of the intake valve is lower than a certain temperature, the evaporation rate of the fuel adhering / remaining on the surface of the intake valve is reduced, so that the fuel adhering residual amount increases / diversifies. . When such fuel adhesion residual amount divergence occurs, the ratio of the fuel due to evaporation of the fuel attached to and remaining on the intake valve in the total fuel flowing into the cylinder increases, thereby reducing the port injection amount, It becomes difficult to determine an appropriate value for making the air-fuel ratio coincide with the target air-fuel ratio. Therefore, preventing the fuel adhesion residual amount from diverging is very important for making the air-fuel ratio coincide with the target air-fuel ratio.
以上のことから、上記構成のように、上記下限値を、上記燃料付着残留量が所定の量以下となる温度の値に決定すれば、燃料付着残留量の発散を防止することができ、この結果、空燃比を目標空燃比に安定して一致させる上で同下限値を効果的な値とすることができる。 From the above, if the lower limit value is determined to be a temperature value at which the fuel adhesion residual amount is equal to or less than a predetermined amount as in the above configuration, divergence of the fuel adhesion residual amount can be prevented. As a result, the lower limit can be made an effective value in stably matching the air-fuel ratio with the target air-fuel ratio.
このように、上記下限値が上記燃料付着残留量が所定の量以下となる温度の値に決定される場合、同下限値を、少なくとも前記内燃機関の運転速度に基づいて決定するように構成されることが好適である。 Thus, when the lower limit value is determined to be a temperature value at which the fuel adhesion residual amount is equal to or less than a predetermined amount, the lower limit value is determined based on at least the operating speed of the internal combustion engine. Is preferable.
機関の運転速度が小さいほど、前回のポート噴射から今回のポート噴射までの期間が長くなり、同期間中における吸気弁の表面に付着・残留している燃料の蒸発量が大きくなる。この結果、上記燃料付着残留量の発散が発生し難くなって同燃料付着残留量の発散が発生する温度の上限値がより低くなる。 The smaller the engine operating speed, the longer the period from the previous port injection to the current port injection, and the greater the evaporation amount of fuel adhering to and remaining on the surface of the intake valve during the same period. As a result, the fuel adhering residual amount is less likely to diverge and the upper limit value of the temperature at which the fuel adhering residual amount diverges becomes lower.
上記構成によれば、機関の運転速度に応じて上記下限値を変更することができる。この結果、上記下限値が、上記燃料付着残留量の発散が発生しない温度範囲内で機関の運転状態に応じてより低い値に決定され得るから、噴射割合が上記基本噴射割合に決定される機会を増やすことができる。 According to the above configuration, the lower limit value can be changed according to the operating speed of the engine. As a result, the lower limit value can be determined to a lower value in accordance with the operating state of the engine within a temperature range in which the fuel adhesion residual amount does not diverge, so that the injection ratio is determined to be the basic injection ratio. Can be increased.
また、本発明に係る第3の燃料噴射量制御装置は、上記第1、第2の燃料噴射量制御装置と同じ噴射割合決定手段と、噴射量決定手段とを備える。本発明に係る第3の燃料噴射量制御装置の特徴は、上記第1、第2の燃料噴射量制御装置と同じ吸気弁温度取得手段と、上記第1の燃料噴射量制御装置と同じ上限値決定手段と、上記第2の燃料噴射量制御装置と同じ下限値決定手段とを備え、前記噴射割合決定手段は、前記吸気弁温度取得値が前記上限値を超える場合、前記噴射割合を、前記基本噴射割合に代えて同基本噴射割合よりも前記ポート噴射量の割合が大きくなる値(即ち、上記ポート噴射割合が大きくなる値)に決定し、前記吸気弁温度取得値が前記下限値未満となる場合、前記噴射割合を、前記基本噴射割合に代えて同基本噴射割合よりも前記ポート噴射量の割合が小さくなる値(即ち、上記ポート噴射割合が小さくなる値)に決定するように構成されたことにある。 In addition, a third fuel injection amount control device according to the present invention includes the same injection ratio determination means and injection amount determination means as the first and second fuel injection amount control devices. The features of the third fuel injection amount control device according to the present invention are the same intake valve temperature acquisition means as the first and second fuel injection amount control devices and the same upper limit value as the first fuel injection amount control device. Determining means and lower limit value determining means that is the same as the second fuel injection amount control device, and when the intake valve temperature acquisition value exceeds the upper limit value, the injection ratio determining means Instead of the basic injection ratio, a value that increases the ratio of the port injection amount to the basic injection ratio (that is, a value that increases the port injection ratio) is determined, and the intake valve temperature acquisition value is less than the lower limit value. In this case, the injection ratio is determined to be a value in which the ratio of the port injection amount is smaller than the basic injection ratio instead of the basic injection ratio (that is, the port injection ratio is small). That is.
これによれば、吸気弁の実際の温度が上述した適正範囲を逸脱する場合、上述した基本原理に基づいて同適正範囲内に直ちに復帰し得る。この結果、機関の適切な運転状態をより確実に維持することが可能となる。 According to this, when the actual temperature of the intake valve deviates from the appropriate range described above, it can be immediately returned to the appropriate range based on the basic principle described above. As a result, it is possible to more reliably maintain an appropriate operating state of the engine.
また、本発明に係る第4の燃料噴射量制御装置は、上記第1〜第3の燃料噴射量制御装置と同じ吸気弁温度取得手段と、前記吸気弁の温度の目標値である吸気弁温度目標値を決定する吸気弁温度目標値決定手段と、前記吸気弁温度取得値が前記吸気弁温度目標値に近づくように前記噴射割合を少なくとも同吸気弁温度取得値と同吸気弁温度目標値とに基づいて決定する噴射割合決定手段と、前記噴射割合決定手段により決定される噴射割合に基づいて前記ポート噴射量と前記筒内噴射量とを決定する噴射量決定手段とを備えている。 The fourth fuel injection amount control device according to the present invention includes the same intake valve temperature acquisition means as the first to third fuel injection amount control devices, and an intake valve temperature that is a target value of the intake valve temperature. An intake valve temperature target value determining means for determining a target value; and at least the same intake valve temperature acquired value and the same intake valve temperature target value so that the intake valve temperature acquired value approaches the intake valve temperature target value. And an injection amount determining means for determining the port injection amount and the in-cylinder injection amount based on the injection ratio determined by the injection ratio determining means.
これによれば、吸気弁温度取得値(即ち、吸気弁の実際の温度)が上述した基本原理に基づいて吸気弁温度目標値に近づくように制御される。従って、上記吸気弁温度目標値を、例えば、前記上限値と前記下限値の間の(即ち、上記適正範囲内の)所定の値に設定することで、吸気弁の実際の温度を上記適正範囲内に維持することができる。この結果、機関の適切な運転状態を維持することが可能となる。 According to this, the intake valve temperature acquisition value (that is, the actual temperature of the intake valve) is controlled so as to approach the intake valve temperature target value based on the basic principle described above. Therefore, by setting the intake valve temperature target value to, for example, a predetermined value between the upper limit value and the lower limit value (that is, within the appropriate range), the actual temperature of the intake valve is set to the appropriate range. Can be maintained within. As a result, it is possible to maintain an appropriate operating state of the engine.
この場合、上記本発明に係る第4の燃料噴射量制御装置は、上記第1、第3の燃料噴射量制御装置と同じ上限値決定手段を更に備え、前記吸気弁温度目標値決定手段は、前記上限値に基づいて前記吸気弁温度目標値を決定するように構成されることが好適である。ここにおいて、吸気弁温度目標値は、上記上限値以下の値に決定され、具体的には、同上限値に、「1」以下の「1」近傍の所定の係数(例えば、「0.8」以上「1」以下の値。)を乗じた値に設定される。 In this case, the fourth fuel injection amount control apparatus according to the present invention further includes the same upper limit value determination means as the first and third fuel injection amount control apparatuses, and the intake valve temperature target value determination means includes: It is preferable that the intake valve temperature target value is determined based on the upper limit value. Here, the intake valve temperature target value is determined to be a value equal to or lower than the above upper limit value. Specifically, the intake valve temperature target value is set to a predetermined coefficient (for example, “0.8” in the vicinity of “1” below “1”). The value is multiplied by “1” or more and “1” or less.
これによると、吸気弁の実際の温度が、上記下限値よりも十分に高い温度である上記上限値の近傍であって同上限値を超えない値に維持され得る。これにより、吸気弁に付着・残留している燃料の蒸発速度が十分に大きくなることで上記燃料付着残留量が「0」に維持され得、上記燃料付着残留量の発散を確実に防止することができる。この結果、ポート噴射量を空燃比を目標空燃比に一致させるための適切な値に決定することが非常に容易となり、空燃比を目標空燃比により一層安定して一致させることができる。 According to this, the actual temperature of the intake valve can be maintained at a value in the vicinity of the upper limit value that is sufficiently higher than the lower limit value and not exceeding the upper limit value. As a result, the evaporation rate of the fuel adhering / residual to the intake valve becomes sufficiently large so that the fuel adhering residual amount can be maintained at “0”, and the fuel adhering residual amount is reliably prevented from diverging. Can do. As a result, it becomes very easy to determine the port injection amount to an appropriate value for matching the air-fuel ratio with the target air-fuel ratio, and the air-fuel ratio can be matched more stably with the target air-fuel ratio.
また、上記本発明に係る第4の燃料噴射量制御装置においては、噴射割合決定手段は、吸気弁温度取得値と吸気弁温度目標値の差が「0」になるように同差に基づいてフィードバック補正量を算出し、同フィードバック補正量に基づいて噴射割合をフィードバック制御するように構成してもよい。 Further, in the fourth fuel injection amount control device according to the present invention, the injection ratio determining means is based on the difference so that the difference between the intake valve temperature acquisition value and the intake valve temperature target value becomes “0”. The feedback correction amount may be calculated, and the injection ratio may be feedback controlled based on the feedback correction amount.
この場合、噴射割合決定手段は、上記本発明に係る第1〜第3の燃料噴射量制御装置が備える噴射割合決定手段により決定される前記内燃機関の運転状態に基づく基本噴射割合を上記フィードバック補正量で補正することで、吸気弁温度取得値が吸気弁温度目標値に近づくように噴射割合を決定するように構成してもよい。 In this case, the injection ratio determination means feedback-corrects the basic injection ratio based on the operating state of the internal combustion engine determined by the injection ratio determination means included in the first to third fuel injection amount control devices according to the present invention. The injection ratio may be determined so that the intake valve temperature acquisition value approaches the intake valve temperature target value by correcting with the amount.
上記何れかの本発明に係る燃料噴射量制御装置において、前記内燃機関が、前記吸気弁と排気弁とが共に開弁している期間であるバルブオーバーラップ期間の長さを同内燃機関の運転状態に応じて変更可能に構成されている場合、前記噴射割合決定手段は、前記バルブオーバーラップ期間の長さが将来において所定の長さを超えることが(現時点で)予測される場合、前記噴射割合を前記吸気弁の温度を増大させるための値に変更・決定するように構成されることが好適である。 In any of the above fuel injection amount control apparatuses according to the present invention, the internal combustion engine is configured to have a valve overlap period that is a period during which both the intake valve and the exhaust valve are open. When configured to be changeable according to the state, the injection rate determination means, when the length of the valve overlap period is predicted (currently) to exceed a predetermined length in the future, It is preferable that the ratio is changed and determined to a value for increasing the temperature of the intake valve.
ここにおいて、前記「吸気弁の温度を増大させるための値」とは、上記噴射割合として上記ポート噴射割合が採用される場合、例えば、「0」である。これにより、ポート噴射割合を小さくすることができ、この結果、上記基本原理に基づき吸気弁の温度を確実に増大させることができる。 Here, the “value for increasing the temperature of the intake valve” is, for example, “0” when the port injection ratio is adopted as the injection ratio. As a result, the port injection ratio can be reduced, and as a result, the temperature of the intake valve can be reliably increased based on the basic principle.
バルブオーバーラップ期間が存在すると、同期間中において吸気通路内の圧力が筒内圧力よりも低いことに起因して既燃ガスの所謂「吹き返し」が発生する。バルブオーバーラップ期間が増大すると、「吹き返し」の程度が大きくなって吸気弁に付着・残留していた燃料が吸気通路上流側に飛散する場合がある。この結果、ポート噴射量を空燃比を目標空燃比に一致させるための適切な値に決定することが非常に困難となる事態が発生し得る。 When the valve overlap period exists, the so-called “blow-back” of the burned gas occurs due to the pressure in the intake passage being lower than the in-cylinder pressure during the same period. When the valve overlap period increases, the degree of “blowback” increases, and the fuel adhering to and remaining on the intake valve may scatter to the upstream side of the intake passage. As a result, it may be very difficult to determine the port injection amount to an appropriate value for making the air-fuel ratio coincide with the target air-fuel ratio.
従って、バルブオーバーラップ期間の長さが将来において(例えば、現時点以降、現時点から所定時間後までの間において)所定の長さを超えることが現時点で予測される場合、現時点から吸気弁の温度を強制的に増大させて上記燃料付着残留量を積極的に小さくしておくことが好ましいと考えられる。 Therefore, if it is predicted at this time that the length of the valve overlap period will exceed a predetermined length in the future (for example, between the present time and after a predetermined time), the temperature of the intake valve is reduced from the current time. It is considered preferable to increase the residual amount of fuel adheringly by forcibly increasing it.
上記構成は係る知見に基づくものである。これによれば、将来においてバルブオーバーラップ期間が増大する時点では上記燃料付着残留量が既に小さい値となっているから既燃ガスの「吹き返し」により飛散する燃料の量を小さくすることができる。この結果、将来においてバルブオーバーラップ期間が増大する時点での空燃比の一時的な悪化を抑制することができる。 The above configuration is based on such knowledge. According to this, at the time when the valve overlap period increases in the future, the residual amount of fuel adhering is already a small value, so that the amount of fuel scattered by “blowback” of burned gas can be reduced. As a result, it is possible to suppress a temporary deterioration of the air-fuel ratio at the time when the valve overlap period increases in the future.
上記何れかの本発明に係る燃料噴射量制御装置において、前記内燃機関が、前記ポート噴射手段及び前記筒内噴射手段からの噴射を同内燃機関の運転状態に応じて中断可能に構成されている場合、前記噴射割合決定手段は、前記ポート噴射手段及び前記筒内噴射手段からの噴射の中断が解除された場合、前記噴射割合を前記吸気弁の温度を増大させるための値に変更・決定するように構成されることが好適である。ここにおいて、前記「吸気弁の温度を増大させるための値」とは、上記と同様、上記噴射割合として上記ポート噴射割合が採用される場合、例えば、「0」である。以下、上記噴射の中断を「フューエルカット」と呼ぶ。 In any one of the above fuel injection amount control apparatuses according to the present invention, the internal combustion engine is configured to be able to interrupt injection from the port injection means and the in-cylinder injection means in accordance with an operating state of the internal combustion engine. In this case, the injection ratio determination means changes and determines the injection ratio to a value for increasing the temperature of the intake valve when the interruption of the injection from the port injection means and the in-cylinder injection means is released. It is preferable to be configured as described above. Here, the “value for increasing the temperature of the intake valve” is, for example, “0” when the port injection ratio is adopted as the injection ratio as described above. Hereinafter, the interruption of the injection is referred to as “fuel cut”.
フューエルカット中は、筒内において燃焼に基づく熱が発生しない。従って、フューエルカットが解除された時点での吸気弁の温度は低くなっている(例えば、上記下限値未満になっている場合がある)。この結果、フューエルカットが解除された時点以降のポート噴射により上述した燃料付着残留量の発散が発生する場合がある。 During the fuel cut, heat based on combustion is not generated in the cylinder. Therefore, the temperature of the intake valve at the time when the fuel cut is released is low (for example, it may be less than the lower limit value). As a result, the fuel adhesion residual amount may diverge due to port injection after the fuel cut is released.
従って、フューエルカットが解除された時点以降、上記基本原理に基づいて吸気弁の温度を強制的に増大させて上記燃料付着残留量を積極的に小さくすることが好ましいと考えられる。 Therefore, after the fuel cut is canceled, it is considered preferable to positively reduce the fuel adhesion residual amount by forcibly increasing the temperature of the intake valve based on the basic principle.
上記構成は係る知見に基づくものである。これによれば、フューエルカットが解除された時点以降における上記燃料付着残留量の発散を防止することができ、この結果、フューエルカットが解除された時点以降における空燃比の悪化を抑制することができる。 The above configuration is based on such knowledge. According to this, the divergence of the fuel adhesion residual amount after the time when the fuel cut is released can be prevented, and as a result, the deterioration of the air-fuel ratio after the time when the fuel cut is released can be suppressed. .
以下、本発明による内燃機関の燃料噴射量制御装置の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of a fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る燃料噴射量制御装置をデュアルインジェクションシステムを備えた火花点火式多気筒(4気筒)内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。この内燃機関10は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース、及びオイルパン等を含むシリンダブロック部20と、シリンダブロック部20の上に固定されるシリンダヘッド部30と、シリンダブロック部20にガソリン混合気を供給するための吸気系統40と、シリンダブロック部20からの排気ガスを外部に放出するための排気系統50とを含んでいる。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a system in which a fuel injection amount control apparatus according to a first embodiment of the present invention is applied to a spark ignition type multi-cylinder (four-cylinder)
シリンダブロック部20は、シリンダ21、ピストン22、コンロッド23、及びクランク軸24を含んでいる。ピストン22はシリンダ21内を往復動し、ピストン22の往復動がコンロッド23を介してクランク軸24に伝達され、これにより同クランク軸24が回転するようになっている。シリンダ21とピストン22のヘッドは、シリンダヘッド部30とともに燃焼室25を形成している。
The
シリンダヘッド部30は、燃焼室25に連通した吸気ポート31、吸気ポート31を開閉する吸気弁32、吸気弁32を駆動するインテークカムシャフトを含むとともに同インテークカムシャフトの位相角を連続的に変更する可変吸気タイミング装置33、可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、燃焼室25に連通した排気ポート34、排気ポート34を開閉する排気弁35、排気弁35を駆動するエキゾーストカムシャフト36、点火プラグ37、点火プラグ37に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ38、燃料を吸気ポート31内に噴射するポート噴射弁39P、燃料を燃焼室25内に直接噴射する筒内噴射弁39Cを備えている。また、上記吸気弁32、及び上記排気弁35は、Cr等を含む合金で形成されている。
The
吸気系統40は、吸気ポート31に連通し同吸気ポート31とともに吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管41、吸気管41の端部に設けられたエアフィルタ42、吸気管41内にあって吸気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁43、及びスロットル弁駆動手段を構成するDCモータからなるスロットル弁アクチュエータ43aを備え、また、図示していないが、ブローバイガスを吸気通路へ還元するブローバイガス還元装置をも備えている。
The
排気系統50は、排気ポート34に連通したエキゾーストマニホールド51、エキゾーストマニホールド51(実際には、各排気ポート34に連通したそれぞれのエキゾーストマニホールド51が集合した集合部)に接続されたエキゾーストパイプ(排気管)52、エキゾーストパイプ52に配設(介装)された三元触媒53を備えている。排気ポート34、エキゾーストマニホールド51、及びエキゾーストパイプ52は、排気通路を構成している。
The
一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ61、カムポジションセンサ62、クランクポジションセンサ63、水温センサ64、三元触媒53の上流の排気通路(本例では、上記各々のエキゾーストマニホールド51が集合した集合部)に配設された空燃比センサ65を備えている。
On the other hand, this system includes a hot-wire
熱線式エアフローメータ61は、吸気管41を流れる吸入空気の単位時間あたりの質量流量に応じた電圧を出力するようになっている。この出力から吸入空気量(流量)Gaが算出される。カムポジションセンサ62は、インテークカムシャフトが90°回転する毎に(即ち、クランク軸24が180°回転する毎に)一つのパルスを有する信号(G2信号)を発生するようになっている。この信号は、吸気弁32の開閉タイミングVTをも表す。
The hot-wire
クランクポジションセンサ63は、クランク軸24が10°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸24が360°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、運転速度NEを表す。水温センサ64は、内燃機関10の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。空燃比センサ65は、排ガスの空燃比に応じた電流を出力し、この電流に応じた電圧を出力するようになっている。この出力から排ガスの空燃比が算出される。
The crank
電気制御装置70は、互いにバスで接続されたCPU71、CPU71が実行するルーチン(プログラム)、テーブル(ルックアップテーブル、マップ)、及び定数等を予め記憶したROM72、CPU71が必要に応じてデータを一時的に格納するRAM73、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップRAM74、並びにADコンバータを含むインターフェース75等からなるマイクロコンピュータである。
The
インターフェース75は、前記センサ61〜65に接続され、CPU71にセンサ61〜65からの信号を供給するとともに、同CPU71の指示に応じて可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、イグナイタ38、ポート噴射弁39P、筒内噴射弁39C、及びスロットル弁アクチュエータ43aへ駆動信号を送出するようになっている。これにより、吸気弁32の開閉タイミングVT(従って、上述したバルブオーバーラップ期間)が機関の運転状態に応じて変更されるようになっている。また、機関の運転状態に応じて上述したフューエルカットがなされるようになっている。
The
(ポート噴射量fip、及び筒内噴射量ficの決定方法の概要)
次に、上記のように構成された燃料噴射量制御装置(以下、「本装置」と云うこともある。)による燃料噴射量、即ち、ポート噴射量fip、及び筒内噴射量ficの決定方法について説明する。
(Outline of determining method of port injection amount fip and in-cylinder injection amount fic)
Next, a method for determining the fuel injection amount, that is, the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fic by the fuel injection amount control device (hereinafter also referred to as “this device”) configured as described above. Will be described.
このようなデュアルインジェクションシステムにおいては、ポート噴射弁39Pによるポート噴射量fipと筒内噴射弁39Cによる筒内噴射量ficの噴射割合(以下、この噴射割合として、ポート噴射割合R(=fip/(fip+fic))を使用する。)を、運転速度NE、冷却水温THW等の機関の運転状態に応じて変更することが好ましい。
In such a dual injection system, the injection ratio of the port injection amount fip by the
このため、本装置は、機関の運転状態と、同運転状態に基づくポート噴射割合(以下、「基本噴射割合R1」と称呼する。)との関係を規定するテーブルをROM72内に格納している。また、本装置は、後述するように得られる筒内吸入空気量Mcと目標空燃比abyfr(理論空燃比stoich)とから、空燃比を目標空燃比abyfrに一致させるために筒内で燃焼させるべき燃料の量(即ち、上記基本燃料噴射量Fbase)を求める。 For this reason, this apparatus stores in ROM 72 a table that defines the relationship between the engine operating state and the port injection ratio (hereinafter referred to as “basic injection ratio R1”) based on the operating state. . Further, the present apparatus should be combusted in the cylinder in order to make the air-fuel ratio coincide with the target air-fuel ratio abyfr from the in-cylinder intake air amount Mc obtained as described later and the target air-fuel ratio abyfr (theoretical air-fuel ratio stoich). The amount of fuel (that is, the basic fuel injection amount Fbase) is obtained.
そして、本装置は、原則的に、このテーブルと現時点での機関の運転状態(運転速度NE、冷却水温THW等)とに基づいて基本噴射割合R1を求め、上記求めた基本燃料噴射量Fbaseと、基本噴射割合R1と、後述する吸気弁への燃料付着についての燃料挙動モデル(の逆モデル)等に基づいてポート噴射量fip、及び筒内噴射量ficを決定していく。 Then, in principle, this apparatus obtains the basic injection ratio R1 based on this table and the current operating state of the engine (operating speed NE, cooling water temperature THW, etc.), and the obtained basic fuel injection amount Fbase and The port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fic are determined based on the basic injection ratio R1 and a fuel behavior model (inverse model) of fuel adhesion to the intake valve, which will be described later.
このように、ポート噴射割合Rは、原則的に、機関の運転状態に応じて時々刻々と変更されていく。一方、後述するように、吸気弁32の実際の温度(吸気弁温度取得値TV)が上述した適正範囲を逸脱する場合、本装置は、ポート噴射割合Rを、機関の運転状態にかかわらず強制的に予め定められた特定の値に固定して、ポート噴射量fip、及び筒内噴射量ficを決定していく。以上が、ポート噴射量fip、及び筒内噴射量ficの決定方法の概要である。 As described above, the port injection ratio R is changed every moment in principle according to the operating state of the engine. On the other hand, as will be described later, when the actual temperature of the intake valve 32 (intake valve temperature acquisition value TV) deviates from the above-described appropriate range, the present apparatus forces the port injection ratio R regardless of the operating state of the engine. Therefore, the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fic are determined while being fixed to a predetermined specific value. The above is the outline of the method for determining the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fic.
以下、ポート噴射量fip、及び筒内噴射量ficの具体的な決定方法を説明する前に、本装置がポート噴射量fipを決定するために使用する燃料挙動(付着)モデルについて説明する。 Hereinafter, before explaining a specific method for determining the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fic, a fuel behavior (adhesion) model used by the present apparatus to determine the port injection amount fip will be described.
(燃料挙動(付着)モデル)
図2に概念的に示したように、燃料が噴射される気筒のポート噴射弁39Pから噴射された燃料は、その一部が吸気弁32の表面に付着する。吸気弁32の表面に付着した燃料は、吸気弁32の温度に応じた蒸発速度で蒸発し、同付着した燃料のうち蒸発し得ない燃料が吸気弁32の表面に残留する。そこで、本装置は、このような燃料の挙動を表す付着率と残留率とを用いた燃料挙動モデルを利用して、上記吸気弁32の表面に付着・残留している燃料の量である燃料付着残留量fwを求める。
(Fuel behavior (adhesion) model)
As conceptually shown in FIG. 2, part of the fuel injected from the port injection valve 39 </ b> P of the cylinder into which the fuel is injected adheres to the surface of the
より具体的に述べると、ポート噴射される気筒に着目した図3に示したように、fipをポート噴射弁39Pから今回の吸気行程に対してポート噴射される燃料の量であるポート噴射量、fw(fw(k-1))を前回のポート噴射後であって、今回のポート噴射直前において吸気弁32の表面に付着・残留している燃料の量(燃料付着残留量)、Pvを燃料付着残留量fw(k-1)のうち吸気弁32の表面に付着したまま残留する燃料の量の割合(残留率)、Rvを上記ポート噴射量fipのうち吸気弁32の表面に付着する燃料の量の割合(付着率)とすると、燃料付着残留量fw(k-1)のうち今回のポート噴射後であって、次回のポート噴射直前において、吸気弁32の表面に残留する燃料の量はPv・fw(k-1)となり、ポート噴射量fipの燃料のうち吸気弁32の表面に新たに付着する燃料の量はRv・fipとなる。従って、今回のポート噴射後であって、次回のポート噴射直前において吸気弁32の表面に付着・残留している燃料の量である燃料付着残留量fw(k)について下記(1)式が成立する。漸化式である下記(1)式は、燃料挙動モデルを記述したものであり、下記(1)式の演算を行う手段が燃料付着残留量推定手段に相当する。
More specifically, as shown in FIG. 3 focusing on the port-injected cylinder, fip is the port injection amount that is the amount of fuel that is port-injected from the
fw(k)=Pv・fw(k-1)+Rv・fip ・・・(1) fw (k) = Pv · fw (k-1) + Rv · fip (1)
また、上記Pv,Rvは、上述したように、吸気弁32の表面に付着・残留する燃料の挙動(例えば、同燃料の蒸発速度等)に影響を及ぼす吸気弁32の温度に強く依存することに加え、筒内吸入空気量Mc、運転速度NE、吸気弁32の開閉タイミングVT、及び冷却水温THWにも強く依存する。従って、Pv,Rvは、上記これらの値を引数とする予め取得されている所定のテーブルに従って決定される。
Further, as described above, the Pv and Rv strongly depend on the temperature of the
以上が、本装置が使用する燃料挙動(付着)モデルの概要である。本装置は、このようにして決定される上記Pv,Rvと、燃料挙動モデルを表す漸化式である上記(1)式とを使用して、燃料付着残留量fw(k)を吸気行程毎、且つ気筒毎に更新していく。 The above is the outline of the fuel behavior (attachment) model used by the present apparatus. This device uses the Pv and Rv determined in this way and the above equation (1), which is a recurrence formula representing the fuel behavior model, to calculate the remaining fuel adhesion amount fw (k) for each intake stroke. And it updates for every cylinder.
(ポート噴射量fip、及び筒内噴射量ficの具体的な決定方法)
次に、ポート噴射量fip、及び筒内噴射量ficの具体的な決定方法について説明する。本装置は、原則的に(即ち、後述する吸気弁温度取得値TVが適正範囲を逸脱しない場合)、上記基本噴射割合R1と、上記基本燃料噴射量Fbaseとを使用して、吸気行程において筒内に流入する燃料量が下記(2)式にて求められる必要ポート流入燃料量Fcと一致するように、後述する上記燃料挙動モデルの逆モデルを使用してポート噴射量fipを求めるとともに、筒内噴射量ficを下記(3)式に従って求める。このように、燃料付着残留量fwを考慮することで、筒内に供給される総燃料量が基本燃料噴射量Fbaseと一致し得、この結果、空燃比を目標空燃比stoichに一致させることができる。
(Specific determination method of port injection amount fip and in-cylinder injection amount fic)
Next, a specific method for determining the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fic will be described. In principle, the present apparatus uses the basic injection ratio R1 and the basic fuel injection amount Fbase in the intake stroke when the intake valve temperature acquisition value TV described later does not deviate from the appropriate range. The port injection amount fip is obtained using an inverse model of the fuel behavior model described later so that the amount of fuel flowing into the fuel matches the required port inflow fuel amount Fc obtained by the following equation (2). The internal injection amount fic is obtained according to the following equation (3). In this way, by considering the residual fuel amount fw, the total amount of fuel supplied into the cylinder can coincide with the basic fuel injection amount Fbase, and as a result, the air-fuel ratio can coincide with the target air-fuel ratio stoich. it can.
Fc=Fbase・R1 ・・・(2) Fc = Fbase · R1 (2)
fic=Fbase・(1−R1) ・・・(3) fic = Fbase ・ (1-R1) (3)
以下、燃料挙動モデルの逆モデルについて説明する。この燃料挙動モデルの逆モデルは、ポート噴射された燃料のうち吸気弁32に付着することなく筒内に流入する燃料量、及び吸気弁32に付着していた燃料のうち筒内に流入する燃料量を考慮して、上記(2)式にて算出される必要ポート流入燃料量Fcの燃料を気筒に流入させるために必要とされるポート噴射量fipを算出するモデルである。
Hereinafter, an inverse model of the fuel behavior model will be described. The inverse model of the fuel behavior model is that the amount of fuel that flows into the cylinder without adhering to the
上記(1)式により既に求められている、燃料噴射気筒の前回のポート噴射後であって、今回のポート噴射直前において吸気弁32の表面に付着・残留している燃料の量である燃料付着残留量fw(k-1)、並びに、上述のように決定される上記Pv,Rvを使用すると、今回の吸気行程に対してポート噴射量fipの燃料を噴射したと仮定した場合に筒内に流入する燃料の量Finは、下記(4)式で表される(図3を参照)。
Fuel adhesion, which is the amount of fuel adhering and remaining on the surface of the
Fin=(1−Rv)・fip+(1−Pv)・fw(k−1) ・・・(4) Fin = (1−Rv) ・ fip + (1−Pv) ・ fw (k−1) (4)
従って、今回の吸気行程において上記(2)式にて算出される必要ポート流入燃料量Fcが筒内に流入するために必要なポート噴射量fipは、上記(4)式において上記燃料量Finを同必要ポート流入燃料量Fcと置き換えた式をポート噴射量fipについて解くことで求めることができる。その計算結果は下記(5)式の通りとなる。この(5)式が、燃料挙動モデルの逆モデルを数式化したものであって、本装置は、原則的に、(5)式に従ってポート噴射量fipを求める。以上が、ポート噴射量fipを求めるために使用される燃料挙動モデルの逆モデルの概要である。 Accordingly, the port injection amount fip required for the required port inflow fuel amount Fc calculated by the above equation (2) to flow into the cylinder in the current intake stroke is the same as the fuel amount Fin in the above equation (4). It can be obtained by solving for the port injection amount fip by replacing the required port inflow fuel amount Fc. The calculation result is as shown in the following equation (5). This equation (5) is a mathematical expression of the inverse model of the fuel behavior model. In principle, this apparatus obtains the port injection amount fip according to the equation (5). The above is the outline of the inverse model of the fuel behavior model used for obtaining the port injection amount fip.
fip=(Fc−(1−Pv)・fw(k−1))/(1−Rv) ・・・(5) fip = (Fc− (1−Pv) ・ fw (k−1)) / (1−Rv) (5)
(ポート噴射割合に基づく吸気弁の温度の制御)
ところで、吸気弁32の温度は、機関の運転状態に応じて時々刻々と変化し得る。ここで、上述したように、吸気弁32の温度が或る温度を超えると同吸気弁32の表面にデポジットが生成される。
(Control of intake valve temperature based on port injection ratio)
By the way, the temperature of the
吸気弁32の表面にデポジットが生成されると、吸気弁32の形状が変化する。これにより、クランク角度に対する吸気弁32の適正な開口面積が維持されなくなり、適正な筒内吸入空気量Mcが得られなくなる。この結果、適正な機関の出力特性等が得られなくなる。
When a deposit is generated on the surface of the
加えて、吸気弁32の表面にデポジットが生成されると、吸気弁32の表面の材質が変化して同表面の熱伝導率等が変化することで吸気弁32に付着・残留する燃料の挙動が変化する。この結果、係る熱伝導率等の変化を考慮せずに決定される上述した燃料挙動モデルの残留率Rv,付着率Pvに含まれる推定誤差が増大し、上記燃料付着残留量fwを精度良く推定できなくなる。
In addition, when deposit is generated on the surface of the
一方、吸気弁32の温度が或る温度を下回ると、上述した「燃料付着残留量の発散」が発生し得る。この「燃料付着残留量の発散」が発生すると、吸気通路から筒内に流入する総燃料の量(即ち、上記(4)式の燃料量Fin)における吸気弁32に付着・残留していた燃料の蒸発に起因して筒内に間接的に流入する燃料の量(即ち、上記(4)式の右辺第2項「(1-Pv)・fw(k-1)」で表される値)の割合が増大していく。
On the other hand, when the temperature of the
ここで、上記「(1-Pv)・fw(k-1)」で表される上記筒内に間接的に流入する燃料の量は、ポート噴射により筒内に直接流入する燃料の量(即ち、上記(4)式の右辺第1項「(1-Rv)・fip」で表される値)に比してより大きな推定誤差を含んでいると考えられる。従って、「燃料付着残留量の発散」が発生すると、ポート噴射量fipを、空燃比を目標空燃比stoichに一致させるための適切な値に決定することが困難となる。 Here, the amount of fuel indirectly flowing into the cylinder represented by “(1-Pv) · fw (k-1)” is the amount of fuel directly flowing into the cylinder by port injection (that is, It is considered that the estimation error includes a larger estimation error than the first term “(1-Rv) · fip” on the right side of the equation (4). Therefore, when “divergence of the remaining amount of fuel adhesion” occurs, it is difficult to determine the port injection amount fip to an appropriate value for making the air-fuel ratio coincide with the target air-fuel ratio stoich.
以上のことから、吸気弁32の表面におけるデポジットの生成、及び「燃料付着残留量の発散」を防止する必要がある。このためには、デポジットが生成される温度範囲の下限値よりも低い温度(以下、「上限値TVH」と称呼する。)と、「燃料付着残留量の発散」が発生する温度範囲の上限値よりも高い温度(以下、「下限値TVL」と称呼する。)とを決定し、吸気弁32の実際の温度(後述する吸気弁温度取得値TV)が、下限値TVL以上、上限値TVH以下の適正範囲内になるように制御する必要がある。
From the above, it is necessary to prevent the generation of deposits on the surface of the
<吸気弁の温度制御の基本原理>
ところで、デュアルインジェクションシステムでは、ポート噴射割合Rを調整することで吸気弁32の温度を積極的に制御することができる。以下、この原理(基本原理)について説明する。
<Basic principle of temperature control of intake valve>
By the way, in the dual injection system, the temperature of the
上述のように、ポート噴射量fipの一部の燃料は吸気弁32の表面に付着する。燃料が吸気弁32の表面に付着すると、付着した燃料よりも高温となる吸気弁32から同付着した燃料への熱伝達が発生する。この熱伝達量は、ポート噴射量fipが大きくなって燃料が吸気弁32に付着する面積が大きくなるほど大きくなる。この熱伝達量が大きくなることは、吸気弁32の温度が低くなることを意味する。
As described above, part of the fuel of the port injection amount fip adheres to the surface of the
従って、機関が或る定常運転状態にあって吸気弁32の温度が或る温度で一定になっている状態からポート噴射量fipを大きくすることで、吸気弁32の温度を、同或る温度よりも低くすることができる。換言すれば、ポート噴射量fipを大きくすれば吸気弁32の温度を低くすることができ、同ポート噴射量fipを小さくすれば同吸気弁32の温度を高くすることができる。
Accordingly, by increasing the port injection amount fip from a state where the engine is in a certain steady operation state and the temperature of the
一方、デュアルインジェクションシステムでは、上記ポート噴射割合Rを変更することで、筒内で燃焼する総燃料量(即ち、上記基本燃料噴射量Fbase)を変えることなくポート噴射量fipを変更することができ、ポート噴射割合Rが大きいほどポート噴射量fipが大きくなる。 On the other hand, in the dual injection system, by changing the port injection ratio R, the port injection amount fip can be changed without changing the total amount of fuel combusted in the cylinder (that is, the basic fuel injection amount Fbase). As the port injection ratio R increases, the port injection amount fip increases.
以上のことから、デュアルインジェクションシステムでは、ポート噴射割合Rを大きくすれば吸気弁32の温度を低くすることができ、同ポート噴射割合Rを小さくすれば同吸気弁32の温度を高くすることができる。これが、ポート噴射割合Rに基づく吸気弁の温度制御の基本原理である。
From the above, in the dual injection system, if the port injection ratio R is increased, the temperature of the
<吸気弁の温度制御の具体的内容>
上述した基本原理を利用すれば、吸気弁32の実際の温度が上記上限値TVHを超えたとき、ポート噴射量fipを基本噴射割合R1よりも大きいポート噴射割合Rに基づいて決定することで同吸気弁32の実際の温度を下げることができ、この結果、同吸気弁32の実際の温度を同上限値TVH以下に復帰させることができる。この場合、ポート噴射割合Rを最大値である「1」に設定すると、上記基本原理に基づく吸気弁32の温度の低減効果が最も発揮されるから、最も速やかに吸気弁32の実際の温度を上限値TVH以下に復帰させることができる。
<Details of intake valve temperature control>
Using the basic principle described above, when the actual temperature of the
同様に、吸気弁32の実際の温度が上記下限値TVLを下回ったとき、ポート噴射量fipを基本噴射割合R1よりも小さいポート噴射割合Rに基づいて決定することで同吸気弁32の実際の温度を上げることができ、この結果、同吸気弁32の実際の温度を同下限値TVL以上に復帰させることができる。この場合、ポート噴射割合Rを最小値である「0」に設定すると、上記基本原理に基づく吸気弁32の温度の増大効果が最も発揮されるから、最も速やかに吸気弁32の実際の温度を下限値TVL以上に復帰させることができる。
Similarly, when the actual temperature of the
そこで、本装置は、吸気弁32の実際の温度(後述する吸気弁温度取得値TV)が上記適正範囲内にあるとき、ポート噴射量fip、及び筒内噴射量ficを、上述したように、原則的に、上記基本噴射割合R1に基づいて決定する(上記(2),(3),(5)式を参照)。 Therefore, when the actual temperature of the intake valve 32 (the intake valve temperature acquisition value TV described later) is within the appropriate range, the present device determines the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fic as described above. In principle, it is determined based on the basic injection ratio R1 (see the above formulas (2), (3) and (5)).
一方、本装置は、吸気弁32の実際の温度が上記上限値TVHを超えたとき、ポート噴射割合R=1となるように、ポート噴射量fip、及び筒内噴射量ficを決定する。この場合、ポート噴射量fipは、上記(5)式において必要ポート流入燃料量Fcを基本燃料噴射量Fbaseに置き換えることで得られる値となり、筒内噴射量ficは「0」となる。
On the other hand, this device determines the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fic so that the port injection ratio R = 1 when the actual temperature of the
また、本装置は、吸気弁32の実際の温度が上記下限値TVLを下回ったとき、ポート噴射割合R=0となるように、ポート噴射量fip、及び筒内噴射量ficを決定する。この場合、ポート噴射量fipは「0」となり、筒内噴射量ficは基本燃料噴射量Fbaseと等しい値となる。
In addition, the present apparatus determines the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fic so that the port injection ratio R = 0 when the actual temperature of the
このように、本装置は、上記基本原理に基づいて、吸気弁温度取得値TVを、下限値TVL以上、上限値TVH以下の適正範囲内になるように制御する。以下、係る制御に必要となる、上限値TVH、下限値TVLの決定方法、並びに、吸気弁32の実際の温度である吸気弁温度取得値TVの取得方法について説明する。
As described above, the present apparatus controls the intake valve temperature acquisition value TV so as to be within an appropriate range not less than the lower limit value TVL and not more than the upper limit value TVH based on the basic principle. Hereinafter, a method for determining the upper limit value TVH and the lower limit value TVL, and a method for acquiring the intake valve temperature acquisition value TV, which is the actual temperature of the
<上限値TVHの決定方法>
上述したように、上限値TVHは、本例では、吸気弁32の表面にデポジットが生成される温度範囲の下限値よりも低い値に決定される。従って、上限値TVHを決定するためには、デポジットが生成される温度範囲の下限値を取得する必要がある。
<Determination method of upper limit TVH>
As described above, the upper limit value TVH is determined to be lower than the lower limit value of the temperature range in which deposits are generated on the surface of the
ところで、このデポジットは、ブローバイガス還元装置により吸気系に戻されたブローバイガス中に含まれる未燃HC成分等が高温の吸気弁32の表面に付着することで生成される。従って、吸気弁32に接触(衝突)し得る吸気中の上記未燃HC成分等の単位時間あたりの量(の平均値)が少ないほど、デポジットが生成され難くなる。デポジットが生成され難くなることは、デポジットが生成される温度範囲の下限値がより高くなることを意味する。
By the way, this deposit is generated when the unburned HC component contained in the blow-by gas returned to the intake system by the blow-by gas reduction device adheres to the surface of the high-
他方、吸気中の上記未燃HC成分等は、主として吸気弁32の開弁期間内(即ち、吸気が筒内に流入している間)に吸気弁32に接触する。ここで、運転速度NEが小さいほど前回の吸気弁32の開弁期間から今回の吸気弁32の開弁期間までの時間間隔が長くなるから、吸気弁32の開弁期間が到来する頻度(従って、上記未燃HC成分等が吸気弁32に接触する頻度)は運転速度NEが小さいほど小さくなる。以上のことから、吸気弁32に接触し得る上記未燃HC成分等の単位時間あたりの量の平均値は、運転速度NEが小さいほど小さくなる。この結果、運転速度NEが小さいほど、デポジットが生成される温度範囲の下限値がより高くなる。
On the other hand, the unburned HC component or the like in the intake air contacts the
また、筒内に噴射される総燃料量が小さいほど、従って、筒内吸入空気量Mcが小さいほど、機関の圧縮行程中においてシリンダ21の内壁面とピストン22のピストンリングとの隙間からクランクケースに漏れ出る未燃HC成分等の量が小さくなる。これにより、筒内吸入空気量Mcが小さいほど、吸気中における未燃HC成分等の濃度が小さくなる。従って、吸気弁32に接触し得る上記未燃HC成分等の単位時間あたりの量の平均値は、筒内吸入空気量Mcが小さいほど小さくなる。この結果、筒内吸入空気量Mcが小さいほど、デポジットが生成される温度範囲の下限値がより高くなる。
In addition, the smaller the total amount of fuel injected into the cylinder, and thus the smaller the in-cylinder intake air amount Mc, the greater the crankcase from the gap between the inner wall surface of the
以上のことから、デポジットが生成される温度範囲の下限値は、運転速度NEと筒内吸入空気量Mcに大きく依存し、これらに基づいて取得され得る。そこで、本装置は、上記上限値TVHを、運転速度NEと筒内吸入空気量Mcとを引数とする所定のテーブルに従って決定する。 From the above, the lower limit value of the temperature range in which the deposit is generated greatly depends on the operating speed NE and the in-cylinder intake air amount Mc, and can be obtained based on these. Therefore, the present apparatus determines the upper limit value TVH according to a predetermined table using the operating speed NE and the in-cylinder intake air amount Mc as arguments.
これにより、上限値TVHは、運転速度NEが小さいほど、且つ、筒内吸入空気量Mcが小さいほど、より高い値に設定される。この結果、上限値TVHが、デポジットが生成されない温度範囲内で運転速度NEと筒内吸入空気量Mcに応じてより高い値に決定され得るから、ポート噴射量fip、及び筒内噴射量ficが上記基本噴射割合R1に基づいて決定される機会を増やすことができる。 Thus, the upper limit value TVH is set to a higher value as the operating speed NE is smaller and the in-cylinder intake air amount Mc is smaller. As a result, the upper limit value TVH can be determined to a higher value in accordance with the operating speed NE and the in-cylinder intake air amount Mc within a temperature range in which no deposit is generated, so that the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fic are Opportunities determined based on the basic injection ratio R1 can be increased.
<下限値TVLの決定方法>
上述したように、下限値TVLは、本例では、「燃料付着残留量の発散」が発生する温度範囲の上限値よりも高い値に決定される。従って、下限値TVLを決定するためには、「燃料付着残留量の発散」が発生する温度範囲の上限値を取得する必要がある。
<Determination method of lower limit TVL>
As described above, in this example, the lower limit value TVL is determined to be higher than the upper limit value of the temperature range in which “divergence of the remaining amount of fuel adhesion” occurs. Therefore, in order to determine the lower limit value TVL, it is necessary to acquire the upper limit value of the temperature range in which “the divergence of the fuel adhesion residual amount” occurs.
本例では、「燃料付着残留量の発散」の発生を最も確実に防止する観点から、「燃料付着残留量の発散」が発生する温度範囲の上限値として、上記燃料付着残留量fwを「0」に維持できない温度範囲の上限値を採用する。 In this example, from the viewpoint of most reliably preventing the occurrence of “divergence of fuel adhesion amount”, the fuel adhesion residual amount fw is set to “0” as the upper limit value of the temperature range where “divergence of fuel adhesion amount” occurs. The upper limit of the temperature range that cannot be maintained is adopted.
ところで、運転速度NEが小さいほど、前回のポート噴射から今回のポート噴射までの期間(従って、吸気弁32の閉弁期間)が長くなる。これにより、上記期間中において吸気弁32に付着・残留している燃料が蒸発する量が大きくなるから、上記燃料付着残留量fwが「0」に維持され易くなる。このことは、運転速度NEが小さいほど、燃料付着残留量fwを「0」に維持できない温度範囲の上限値がより低くなることを意味する。
By the way, the smaller the operation speed NE, the longer the period from the previous port injection to the current port injection (and hence the closing period of the intake valve 32). As a result, the amount of fuel adhering / residual to the
以上のことから、燃料付着残留量fwを「0」に維持できない温度範囲の上限値は、運転速度NEに大きく依存し、同運転速度NEに基づいて取得され得る。そこで、本装置は、上記下限値TVLを、運転速度NEを引数とする所定のテーブルに従って決定する。 From the above, the upper limit value of the temperature range in which the fuel adhesion residual amount fw cannot be maintained at “0” largely depends on the operation speed NE and can be obtained based on the operation speed NE. Therefore, the present apparatus determines the lower limit value TVL according to a predetermined table having the operation speed NE as an argument.
これにより、下限値TVLは、運転速度NEが小さいほど、より低い値に設定される。この結果、下限値TVLが、燃料付着残留量fwを「0」(前記所定の量に相当)に維持できる温度範囲内で運転速度NEに応じてより低い値に決定され得、ポート噴射量fip、及び筒内噴射量ficが上記基本噴射割合R1に基づいて決定される機会を増やすことができる。 Thereby, the lower limit value TVL is set to a lower value as the operation speed NE is lower. As a result, the lower limit value TVL can be determined to a lower value according to the operating speed NE within the temperature range in which the fuel adhesion residual amount fw can be maintained at “0” (corresponding to the predetermined amount), and the port injection amount fip , And the in-cylinder injection amount fic can be increased on the basis of the basic injection ratio R1.
<吸気弁温度取得値TVの取得方法>
吸気弁32の温度は、上記基本原理を鑑みれば容易に理解できるように、ポート噴射割合Rに大きく依存する。加えて、吸気弁32の温度は、筒内吸入空気量Mc、及び冷却水温THWにも大きく影響される。
<Acquisition method of intake valve temperature acquisition value TV>
The temperature of the
更には、吸気弁32の温度は、燃料付着残留量fwにも大きく依存し、ポート噴射割合R、筒内吸入空気量Mc、及び冷却水温THWが一定であっても燃料付着残留量fwが大きいほど吸気弁32の温度は低くなる。これは、現時点での燃料付着残留量fwが大きいと、吸気弁32から同吸気弁32に付着・残留している燃料への現時点までにおける熱伝達量が大きくなることに基づく。
Further, the temperature of the
以上のことから、本装置は、ポート噴射割合R、筒内吸入空気量Mc、冷却水温THW、及び燃料付着残留量fwを引数とする所定のテーブルに基づいて吸気弁温度瞬時値TVpを求め、同求めた吸気弁温度瞬時値TVpに対して所定の1次遅れ処理を施すことで吸気弁32の実際の温度である吸気弁温度取得値TVを取得する。
From the above, this apparatus obtains the intake valve temperature instantaneous value TVp based on a predetermined table using the port injection ratio R, the in-cylinder intake air amount Mc, the coolant temperature THW, and the fuel adhesion residual amount fw as arguments. The intake valve temperature acquisition value TV, which is the actual temperature of the
図4は、冷却水温THW、及び燃料付着残留量fwを一定とした場合において上記所定のテーブルから得られる、筒内吸入空気量Mc及びポート噴射割合Rと、吸気弁温度瞬時値TVpとの関係を示したグラフである。図4から理解できるように、筒内吸入空気量Mcが大きいほど吸気弁温度瞬時値TVpがより大きい値に決定される。また、ポート噴射割合Rが大きいほど吸気弁温度瞬時値TVpがより小さい値に決定される。これは、上述した基本原理に沿うものである。以上が、ポート噴射割合に基づく吸気弁の温度の制御の概念である。 FIG. 4 shows the relationship between the in-cylinder intake air amount Mc and the port injection ratio R, and the intake valve temperature instantaneous value TVp, obtained from the predetermined table when the cooling water temperature THW and the fuel adhesion residual amount fw are constant. It is the graph which showed. As can be understood from FIG. 4, the intake valve temperature instantaneous value TVp is determined to be larger as the in-cylinder intake air amount Mc is larger. Further, the intake valve temperature instantaneous value TVp is determined to be smaller as the port injection ratio R is larger. This is in line with the basic principle described above. The above is the concept of controlling the temperature of the intake valve based on the port injection ratio.
(実際の作動)
次に、電気制御装置70の実際の作動について、図5、及び図6に示した一連のフローチャートを参照しながら説明する。
(Actual operation)
Next, an actual operation of the
CPU71は、図5、及び図6にフローチャートにより示したポート噴射量fip、筒内噴射量ficの計算、及び燃料噴射の指示を行う一連のルーチンを、各気筒のクランク角が吸気上死点前の所定クランク角度(例えば、BTDC90°CA)となる毎に、気筒毎に、繰り返し実行するようになっている。
The
従って、任意の気筒のクランク角度が前記所定クランク角度になると、CPU71はステップ500から処理を開始してステップ502に進み、エアフローメータ61が計測している吸入空気流量Gaと、クランクポジションセンサ63の出力に基づいて得られる運転速度NEと、Ga,NEを引数とするテーブルMapMcとに基づいて吸気行程を迎える気筒の吸入空気量である筒内吸入空気量Mcを求める。
Therefore, when the crank angle of an arbitrary cylinder reaches the predetermined crank angle, the
次に、CPU71はステップ504に進み、上記求めた筒内吸入空気流量Mcを現時点での目標空燃比abyfr(=stoich)で除した値に係数αを乗じることで、空燃比を目標空燃比stoichとするための基本燃料噴射量Fbaseを求める。係数αは、空燃比センサ65の出力に基づく空燃比フィードバック制御等により適宜変更される係数である。
Next, the
次いで、CPU71はステップ506に進み、運転速度NEと、筒内吸入空気量Mcと、水温センサ64から得られる冷却水温THWと、NE,Mc,THWを引数とするテーブルMapRとに基づいて基本噴射割合R1を求める。
Next, the
続いて、CPU71はステップ508に進んで、前回のポート噴射割合Rと、筒内吸入空気量Mcと、冷却水温THWと、燃料付着残留量fw(k-1)と、R,Mc,THW,fw(k-1)を引数とするテーブルMapTVp(図4を参照)とに基づいて、吸気弁温度瞬時値TVpを決定する。ここで、燃料付着残留量fw(k-1)としては、前回の本ルーチン実行時において後述するステップ538にて既に更新されている最新値を使用する。また、前回のポート噴射割合Rとしては、前回の本ルーチン実行時において後述するステップ518、522、524のいずれかで設定されている値が使用される。
Subsequently, the
次に、CPU71はステップ510に進み、上記求めた吸気弁温度瞬時値TVpに対してステップ510に示した式により値Aを時定数とする1次遅れ処理を施して今回の吸気弁温度取得値TV(k)を求める。ここで、TV(k-1)は、前回の吸気弁温度瞬時値であり後のステップ540で更新されていく値である。このステップ508、及び510が吸気弁温度取得手段に相当する。
Next, the
次に、CPU71はステップ512に進み、運転速度NEと、筒内吸入空気量Mcと、NE,Mcを引数とするテーブルMapTVHとに基づいて上限値TVHを求め、続くステップ514にて、運転速度NEと、NEを引数とするテーブルMapTVLとに基づいて下限値TVLを求める。このステップ512が上限値決定手段に対応し、ステップ514が下限値決定手段に相当する。
Next, the
次いで、CPU71はステップ516に進んで、上記取得された吸気弁温度取得値TV(k)が上記求めた上限値TVH以下であるか否かを判定し、「No」と判定する場合、ステップ518に進んでポート噴射割合Rを「1」に固定する。
Next, the
一方、CPU71は、上記ステップ516の判定において「Yes」と判定する場合、ステップ520に進んで上記取得された吸気弁温度取得値TV(k)が上記求めた下限値TVL以上であるか否かを判定し、「No」と判定する場合、ステップ522に進んでポート噴射割合Rを「0」に固定する。
On the other hand, when the
また、CPU71は、上記ステップ520の判定において「Yes」と判定する場合、ステップ524に進んでポート噴射割合Rを上記ステップ506で求めた基本噴射割合R1に設定する。これらのステップ506、516〜524が噴射割合決定手段に対応する。
If the determination in
続いて、CPU71は図6のステップ526に進んで、上記求めた基本燃料噴射量Fbaseと、上記求めたポート噴射割合Rと、上記(2)式とに基づいて必要ポート流入燃料量Fcを求め、続くステップ528にて同基本燃料噴射量Fbaseと、同ポート噴射割合Rと、上記(3)式とに基づいて筒内噴射量ficを求める。
Subsequently, the
次に、CPU71はステップ530に進んで、上記冷却水温THW、上記運転速度NE、上記筒内吸入空気量Mc、上記吸気弁32の開閉タイミングVT、及び吸気弁温度取得値TV(k)と、THW,NE,Mc,VT,TV(k)を引数とする所定のテーブルMapRv,MapPvとに基づいて付着率Rv、及び残留率Pvをそれぞれ決定する。
Next, the
次いで、CPU71はステップ532に進み、上記求めた必要ポート流入燃料量Fcと、上記決定されたPv,及びRvと、燃料付着残留量fw(k-1)と、上記(5)式とに基づいてポート噴射量fipを求める。ポート噴射量fipが負の値となる場合、ポート噴射量fipは「0」とされる。燃料付着残留量fw(k-1)としては、前回の本ルーチン実行時において後述するステップ538にて既に更新されている最新値を使用する。また、ステップ528、及びステップ532が、噴射量決定手段に相当する。
Next, the
次に、CPU71はステップ534に進んで、上記求めたポート噴射量fipの燃料を所定の時期に噴射するための指示を吸気行程を迎える気筒のポート噴射弁39Pに対して行い、且つ上記求めた筒内噴射量ficの燃料を所定の時期に噴射するための指示を同一の気筒の筒内噴射弁39Cに対して行う。
Next, the
次に、CPU71はステップ536に進むと、上記決定されたPv、及びRvと、燃料付着残留量fw(k-1)と、上記(1)式とに基づいて燃料付着残留量fw(k)を更新する。ここで、燃料付着残留量fw(k-1)としては、ステップ508及びステップ532と同様、前回の本ルーチン実行時において次のステップ538にて既に更新されている最新値を使用する。
Next, when the
即ち、CPU71はステップ538に進むと、fw(k-1)の値を、今回の本ルーチン実行時において上記ステップ536で更新されたfw(k)の値に更新するとともに、続くステップ540にて、同様に、TV(k-1)の値を、今回の本ルーチン実行時において上記ステップ510で更新されたTV(k)の値に更新する。
That is, when the
そして、CPU71はステップ595に進み、本ルーチンを一旦終了する。以上により、上記ポート噴射量fip、及び筒内噴射量ficは、燃料挙動モデルを用いて筒内にて燃焼する総燃料量が基本燃料噴射量Fbaseと一致するように決定されていくとともに、上記基本原理に基づいて、吸気弁温度取得値TV(k)が、下限値TVL以上、上限値TVH以下の適正範囲内になるように制御される。
Then, the
以上、説明したように、本発明による内燃機関の燃料噴射量制御装置の第1実施形態は、ポート噴射弁39Pと筒内噴射弁39Cとの2つの燃料噴射弁を気筒毎に備えたデュアルインジェクションシステムを備えた内燃機関に適用される。上記第1実施形態によれば、吸気弁32の温度の適正範囲の上限値TVHが、同吸気弁32の表面にデポジットが生成されない温度に決定され、同適正範囲の下限値TVLが、燃料付着残留量fwが「0」に維持できる温度に決定される。
As described above, the fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention is a dual injection in which two fuel injection valves, that is, a
吸気弁32の実際の温度(即ち、吸気弁温度取得値TV)が上記下限値TVL以上、上限値TVH以下の適正範囲内にある場合、ポート噴射量fipと筒内噴射量ficとは、機関の運転状態に応じて時々刻々と変更される上記基本噴射割合R1に基づいて決定されていく。 When the actual temperature of the intake valve 32 (that is, the intake valve temperature acquisition value TV) is within an appropriate range not less than the lower limit TVL and not more than the upper limit TVH, the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fic It is determined based on the basic injection ratio R1, which is changed from moment to moment according to the operating state.
一方、吸気弁温度取得値TVが上記上限値TVHを超える場合、上記基本噴射割合R1よりもポート噴射量fipの割合が大きくなるポート噴射割合R=1に基づいてポート噴射量fipと筒内噴射量fic(=0)とが決定される。これにより、吸気弁32の実際の温度が上記基本原理に基づいて低減せしめられ直ちに上記上限値TVH以下となる。また、吸気弁温度取得値TVが上記下限値TVLを下回る場合、上記基本噴射割合R1よりもポート噴射量fipの割合が小さくなるポート噴射割合R=0に基づいてポート噴射量fip(=0)と筒内噴射量ficとが決定される。これにより、吸気弁32の実際の温度が上記基本原理に基づいて増大せしめられ直ちに上記下限値TVL以上となる。即ち、吸気弁32の実際の温度が上記適正範囲内になるように制御される。この結果、上記デポジットの生成、及び上記「燃料付着残留量の発散」を防止でき、機関の適切な運転状態を維持することが可能となる。
On the other hand, when the intake valve temperature acquisition value TV exceeds the upper limit value TVH, the port injection amount fip and the in-cylinder injection are based on the port injection ratio R = 1 in which the ratio of the port injection amount fip is larger than the basic injection ratio R1. The quantity fic (= 0) is determined. As a result, the actual temperature of the
本発明は上記第1実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記第1実施形態においては、吸気弁温度取得値TVが上記上限値TVHを超える場合、ポート噴射割合R=1に基づいてポート噴射量fipと筒内噴射量fic(=0)とが決定されるが、上記基本噴射割合R1に所定の係数(>1)を乗じた値、或いは同基本噴射割合R1に所定の定数(>0)を加えた値(「1」を超える場合には「1」)をポート噴射割合Rとして使用し、このポート噴射割合Rに基づいてポート噴射量fipと筒内噴射量ficとを決定してもよい。 The present invention is not limited to the first embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, in the first embodiment, when the intake valve temperature acquisition value TV exceeds the upper limit TVH, the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fic (= 0) are based on the port injection ratio R = 1. The basic injection ratio R1 is multiplied by a predetermined coefficient (> 1), or a value obtained by adding a predetermined constant (> 0) to the basic injection ratio R1 (if it exceeds “1”) “1”) may be used as the port injection ratio R, and the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fic may be determined based on the port injection ratio R.
また、吸気弁温度取得値TVが上記下限値TVLを下回る場合、ポート噴射割合R=0に基づいてポート噴射量fip(=0)と筒内噴射量ficとが決定されるが、上記基本噴射割合R1に所定の係数(<1)を乗じた値、或いは同基本噴射割合R1に所定の定数(>0)を減じた値(「0」を下回る場合には「0」)をポート噴射割合Rとして使用し、このポート噴射割合Rに基づいてポート噴射量fipと筒内噴射量ficとを決定してもよい。 When the intake valve temperature acquisition value TV is lower than the lower limit value TVL, the port injection amount fip (= 0) and the in-cylinder injection amount fic are determined based on the port injection ratio R = 0. The port injection ratio is a value obtained by multiplying the ratio R1 by a predetermined coefficient (<1) or a value obtained by subtracting a predetermined constant (> 0) from the basic injection ratio R1 ("0" if less than "0"). It may be used as R, and the port injection amount fip and the in-cylinder injection amount fic may be determined based on the port injection ratio R.
また、上記第1実施形態においては、上記上限値TVHが、運転速度NE、及び筒内吸入空気量Mcに応じて変化するように決定されるが、一定値としてもよい。この場合、上記一定値として、上記第1実施形態における上限値TVHの変動可能範囲の下限値を使用することが望ましい。 In the first embodiment, the upper limit value TVH is determined so as to change according to the operating speed NE and the in-cylinder intake air amount Mc, but may be a constant value. In this case, it is desirable to use the lower limit value of the variable range of the upper limit value TVH in the first embodiment as the constant value.
同様に、上記第1実施形態においては、上記下限値TVLが、運転速度NEに応じて変化するように決定されるが、一定値としてもよい。この場合、上記一定値として、上記第1実施形態における下限値TVLの変動可能範囲の上限値を使用することが望ましい。 Similarly, in the first embodiment, the lower limit value TVL is determined so as to change according to the operation speed NE, but may be a constant value. In this case, it is desirable to use the upper limit value of the variable range of the lower limit value TVL in the first embodiment as the constant value.
また、上記第1実施形態においては、上記上限値TVHが、吸気弁32の表面にデポジットが生成されない温度に決定されるが、「吸気弁32の円滑な作動が維持できる温度」に決定されてもよい。この場合、「吸気弁32の円滑な作動が維持できる温度」としては、例えば、吸気弁32の軸部と上記軸部を摺動可能に支持する支持部材との間の線膨張係数の相違により変動し得る、上記軸部と上記支持部材との間の摺動部分のクリアランスが適正範囲内(設計目標範囲内)となる温度、或いは、上記摺動部分において所謂「焼き付け」が発生しない温度等が挙げられる。
In the first embodiment, the upper limit TVH is determined to be a temperature at which no deposit is generated on the surface of the
また、上記第1実施形態においては、上記下限値TVLが、燃料付着残留量fwが「0」に維持できる温度に決定されるが、燃料付着残留量fwが「0」より大きい或る微小値以下となる温度に決定されてもよい。また、上記下限値TVLが、「吸気弁32の円滑な作動が維持できる温度」に決定されてもよい。この場合、「吸気弁32の円滑な作動が維持できる温度」としては、例えば、上記吸気弁32の軸部と上記支持部材との間の摺動部分のクリアランスが適正範囲内(設計目標範囲内)となる温度等が挙げられる。
In the first embodiment, the lower limit value TVL is determined to be a temperature at which the fuel adhesion residual amount fw can be maintained at “0”. The temperature may be determined as follows. The lower limit value TVL may be determined as “a temperature at which the smooth operation of the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る燃料噴射量制御装置について説明する。この燃料噴射量制御装置は、機関の適切な運転状態を維持するために、上述した基本原理に基づいて吸気弁32の温度(吸気弁温度取得値TV)を制御する点では第1実施形態と同じであるが、吸気弁32の温度の目標値である吸気弁温度目標値TVSを決定し、吸気弁温度取得値TVが吸気弁温度目標値TVSに一致するようにポート噴射割合Rをフィードバック制御する点で、第1実施形態と異なっている。従って、以下、係る相違点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
Next, a fuel injection amount control apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. This fuel injection amount control device is different from the first embodiment in that the temperature of the intake valve 32 (intake valve temperature acquisition value TV) is controlled based on the basic principle described above in order to maintain an appropriate operating state of the engine. Although the same, the intake valve temperature target value TVS that is the target value of the temperature of the
この燃料噴射量制御装置は、吸気弁温度目標値TVSを下記(6)式に従って求める。ここで、係数βは「1」以下の正の値であり、例えば「0.8」である。これにより、吸気弁温度目標値TVSは、上記上限値TVHの近傍の値であって同上限値TVHを超えない値(即ち、上記適正範囲内の値)に設定される。換言すれば、吸気弁温度目標値TVSは、上記デポジットが生成されない温度であって、上記燃料付着残留量fwを「0」に維持できない温度範囲の上限値よりも十分に高い値に設定される。 This fuel injection amount control device obtains the intake valve temperature target value TVS according to the following equation (6). Here, the coefficient β is a positive value equal to or less than “1”, for example, “0.8”. Thus, the intake valve temperature target value TVS is set to a value that is in the vicinity of the upper limit value TVH and does not exceed the upper limit value TVH (that is, a value within the appropriate range). In other words, the intake valve temperature target value TVS is a temperature at which the deposit is not generated, and is set to a value sufficiently higher than the upper limit value of the temperature range in which the fuel adhesion residual amount fw cannot be maintained at “0”. .
TVS=TVH・β ・・・(6) TVS = TVH · β (6)
この装置は、吸気弁の温度偏差DTV(=吸気弁温度取得値TV−吸気弁温度目標値TVS)を「0」に近づけるためのポート噴射割合Rのフィードバック補正量DRを後述するように求める。 This apparatus obtains a feedback correction amount DR of the port injection ratio R to bring the intake valve temperature deviation DTV (= intake valve temperature acquired value TV−intake valve temperature target value TVS) close to “0” as described later.
そして、この装置は、上記基本噴射割合R1に、上記フィードバック補正量DRを加えることでポート噴射割合R(0≦R≦1)を決定し、同決定されたポート噴射割合Rに基づいてポート噴射量fipと筒内噴射量ficとが決定される。 The apparatus determines the port injection ratio R (0 ≦ R ≦ 1) by adding the feedback correction amount DR to the basic injection ratio R1, and the port injection based on the determined port injection ratio R. The amount fip and the in-cylinder injection amount fic are determined.
これにより、吸気弁温度取得値TVが、上述した吸気弁温度目標値TVSに一致するように積極的に制御されていく。この結果、第2実施形態においても第1実施形態と同様、上記デポジットの生成、及び「燃料付着残留量の発散」を防止することができる。 Thus, the intake valve temperature acquisition value TV is actively controlled so as to coincide with the intake valve temperature target value TVS described above. As a result, in the second embodiment, as in the first embodiment, it is possible to prevent the generation of the deposit and the “divergence of the remaining amount of fuel adhesion”.
(第2実施形態の実際の作動)
以下、第2実施形態に係る燃料噴射量制御装置の実際の作動について説明する。この装置のCPU71は、第2実施形態のCPU71が実行する図5、及び図6に示した一連のルーチンに代えて図7、及び図8にフローチャートにより示した一連のルーチンを実行する。なお、図7、及び図8において、図5、及び図6に示したステップと同一のステップについては図5、及び図6のステップ番号と同一のステップ番号を付している。
(Actual operation of the second embodiment)
Hereinafter, an actual operation of the fuel injection amount control apparatus according to the second embodiment will be described. The
CPU71は、図7、及び図8に示したポート噴射量fip、筒内噴射量ficの計算、及び燃料噴射の指示を行う一連のルーチンを、各気筒のクランク角が吸気上死点前の所定クランク角度(例えば、BTDC90°CA)となる毎に、気筒毎に、繰り返し実行するようになっている。
The
従って、任意の気筒のクランク角度が前記所定クランク角度になると、CPU71はステップ700から処理を開始してステップ502〜506に順に進み、上述したように、筒内吸入空気量Mc、基本燃料噴射量Fbase、及び基本噴射割合R1を順に求める。
Accordingly, when the crank angle of an arbitrary cylinder reaches the predetermined crank angle, the
次に、CPU71はステップ705に進んで、噴射割合フィードバック制御条件が成立しているか否かを判定する。ここで、噴射割合フィードバック制御条件は、例えば、このポート噴射割合Rのフィードバック制御に使用される各種センサが総て正常である場合に成立する。
Next, the
いま、噴射割合フィードバック制御条件が成立しているものとすると、CPU71はステップ705にて「Yes」と判定してステップ508、510に順に進み、上述したように吸気弁温度取得値TV(k)を求める。ここで、ステップ508において、燃料付着残留量fw(k-1)としては、前回の本ルーチン実行時において後述する図8のステップ538にて既に更新されている最新値を使用する。また、上記前回のポート噴射割合Rとしては、前回の本ルーチン実行時において後述するステップ740で設定されている値が使用される。
Assuming that the injection ratio feedback control condition is satisfied, the
次いで、CPU71はステップ512に進んで、上述したように上限値TVHを求め、続くステップ710にて、上記求めた上限値TVHと、上記(6)式とに基づいて吸気弁温度目標値TVSを求める。このステップ710が吸気弁温度目標値決定手段に相当する。
Next, the
続いて、CPU71はステップ715に進んで、上記求めた吸気弁温度取得値TV(k)と上記求めた吸気弁温度目標値TVSと、ステップ715内に記載の式とに基づいて、吸気弁の温度偏差DTVを求める。
Subsequently, the
次に、CPU71はステップ720に進み、上記求めた吸気弁の温度偏差DTVと、前回の吸気弁の温度偏差DTVbと、ステップ720内に記載の式とに基づいて、吸気弁の温度偏差の微分値DDTVを求める。なお、前回の吸気弁の温度偏差DTVbとしては、前回の本ルーチン実行時において後述するステップ730にて既に更新されている最新値を使用する。また、Δtは前回の本ルーチン実行時から今回の本ルーチン実行時までの時間である。
Next, the
次いで、CPU71はステップ725に進んで、上記求めた吸気弁の温度偏差DTVと、上記求めた吸気弁の温度偏差の微分値DDTVと、吸気弁の温度偏差の積分値SDTVと、ステップ725内に記載の式とに基づいてポート噴射割合Rのフィードバック補正量DRを求める。なお、吸気弁の温度偏差の積分値SDTVとしては、前回の本ルーチン実行時において後述するステップ735にて既に更新されている最新値をそれぞれ使用する。また、Kp,Ki,Kdはそれぞれ、比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインである。
Next, the
続いて、CPU71はステップ730にて、上述したように前回の吸気弁の温度偏差DTVbを更新するとともに、続くステップ735にて上述したように吸気弁の温度偏差の積分値SDTVを更新する。このようにして、噴射割合フィードバック制御条件が成立している場合におけるポート噴射割合Rのフィードバック補正量DRが決定される。
Subsequently, at
次に、CPU71は図8のステップ740に進んで、ポート噴射割合R(0≦R≦1)を、上記求めた基本噴射割合R1に上記求めたポート噴射割合Rのフィードバック補正量DRを加えた値に設定する。これらのステップ715〜740が噴射割合決定手段に相当する。
Next, the
次いで、CPU71はステップ526〜532に順に進み、上述したように、必要ポート流入燃料量Fc、筒内噴射量fic、付着率Rv、残留率Pv、ポート噴射量fip(>0)を順に求め、続くステップ534にてポート噴射量fip及び筒内噴射量ficの燃料噴射指示を行う。そして、CPU71はステップ536〜540に順に進んで、上述したように燃料付着残留量fw(k)を更新するとともに、次回の本ルーチン実行時に備えてfw(k-1)、及びTV(k-1)を更新した後、ステップ795に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Next, the
このようにして、噴射割合フィードバック制御条件が成立している場合、ステップ725にて決定されたポート噴射割合Rのフィードバック補正量DRに基づいてポート噴射割合Rがフィードバック制御されていき(ステップ740)、この結果、吸気弁の温度偏差DTVが「0」になるように積極的に制御されていく。 Thus, when the injection ratio feedback control condition is satisfied, the port injection ratio R is feedback-controlled based on the feedback correction amount DR of the port injection ratio R determined in step 725 (step 740). As a result, the temperature deviation DTV of the intake valve is actively controlled so as to become “0”.
一方、噴射割合フィードバック制御条件が成立していない場合、CPU71は、図7のステップ705に進んだとき「No」と判定してステップ745に進み、ポート噴射割合Rのフィードバック補正量DRを「0」に設定し、続くステップ750にて吸気弁の温度偏差の積分値SDTVを「0」に設定する。
On the other hand, when the injection ratio feedback control condition is not satisfied, the
このように、噴射割合フィードバック制御条件が成立していない場合、ポート噴射割合Rのフィードバック補正量DRが「0」に決定されるから、ポート噴射割合Rがフィードバック制御されない。即ち、ポート噴射割合Rは上記基本噴射割合R1と等しい値に設定されることになる。 As described above, when the injection ratio feedback control condition is not satisfied, the feedback correction amount DR of the port injection ratio R is determined to be “0”, so that the port injection ratio R is not feedback controlled. That is, the port injection ratio R is set to a value equal to the basic injection ratio R1.
以上、説明したように、本発明による内燃機関の燃料噴射量制御装置の第2実施形態によれば、噴射割合フィードバック制御条件が成立している間、吸気弁温度取得値TVが、上記上限値TVHの近傍の値であって同上限値TVHを超えない上記適正範囲内の値に決定される吸気弁温度目標値TVSに一致するように積極的に制御されていく。この結果、デポジットの生成、及び「燃料付着残留量の発散」を防止でき、機関の適切な運転状態を維持することが可能となる。 As described above, according to the second embodiment of the fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to the present invention, the intake valve temperature acquisition value TV is set to the upper limit value while the injection ratio feedback control condition is satisfied. It is actively controlled so as to coincide with the intake valve temperature target value TVS determined to be a value in the vicinity of TVH and not exceeding the upper limit value TVH. As a result, it is possible to prevent the generation of deposits and “divergence of the remaining amount of fuel adhesion”, and it is possible to maintain an appropriate operating state of the engine.
本発明は上記第2実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記第2実施形態においては、上記噴射割合フィードバック制御条件が成立していない場合、ポート噴射割合Rは上記基本噴射割合R1と等しい値に常に設定されるように構成されているが、上記噴射割合フィードバック制御条件が成立していない場合、上記第1実施形態と同様、吸気弁温度取得値TV(k)が上限値TVHを超えた場合、(従って、吸気弁32の表面にデポジットが生成される可能性がある場合)、ポート噴射割合Rを「1」に固定するように構成してもよいし、吸気弁温度取得値TV(k)が下限値TVLを下回った場合、(従って、燃料付着残留量fwの発散が発生する可能性がある場合)、ポート噴射割合Rを「0」に固定するように構成してもよい。 The present invention is not limited to the second embodiment, and various modifications can be adopted within the scope of the present invention. For example, in the second embodiment, when the injection ratio feedback control condition is not satisfied, the port injection ratio R is always set to a value equal to the basic injection ratio R1. When the injection ratio feedback control condition is not satisfied, as in the first embodiment, when the intake valve temperature acquisition value TV (k) exceeds the upper limit value TVH (therefore, a deposit is generated on the surface of the intake valve 32). May be configured to fix the port injection ratio R to “1”, or when the intake valve temperature acquisition value TV (k) falls below the lower limit value TVL (accordingly, When there is a possibility that the fuel adhesion residual amount fw may diverge), the port injection ratio R may be fixed to “0”.
また、上記第2実施形態においては、内燃機関の運転状態に応じてなされるフューエルカットが解除された(即ち、筒内において燃焼に基づく熱が発生しない状態が解除された)場合、上記吸気弁温度取得値TVが少なくとも上記第1実施形態における上記下限値TVL以上となるまでポート噴射割合Rを「0」に強制的に固定するように構成してもよい。 In the second embodiment, when the fuel cut made according to the operating state of the internal combustion engine is released (that is, the state in which no heat based on combustion is generated in the cylinder is released), the intake valve The port injection ratio R may be forcibly fixed to “0” until the temperature acquisition value TV is at least equal to or higher than the lower limit value TVL in the first embodiment.
これにより、フューエルカットが解除された時点で上記下限値TVLよりも低くなっている吸気弁32の実際の温度が上記基本原理に基づいて強制的に、且つ、最も急速に増大せしめられ、燃料付着残留量fwが積極的に小さくされる。この結果、燃料付着残留量fwの発散の発生を確実に防止でき、フューエルカットが解除された時点以降における空燃比の悪化を抑制することができる。
As a result, the actual temperature of the
また、上記第1、第2実施形態においては、内燃機関の運転状態に応じて変更されるバルブオーバーラップ期間の長さが将来において所定の長さを超えることが現時点で予測される(即ち、既燃ガスの「吹き返し」の程度が大きくなることが予測される)場合、ポート噴射割合Rを「0」に強制的に固定するように構成してもよい。 In the first and second embodiments, the length of the valve overlap period that is changed according to the operating state of the internal combustion engine is predicted to exceed a predetermined length in the future (i.e., In the case where the degree of “blowback” of the burned gas is expected to increase), the port injection ratio R may be forcibly fixed to “0”.
これにより、上記基本原理に基づいて吸気弁32の実際の温度が現時点から強制的に増大せしめられ、何らかの理由により実際の燃料付着残留量が「0」より大きくなっている場合、同燃料付着残留量が積極的に小さくされる。この結果、将来において上記「吹き返し」の程度が大きくなっても吸気弁32の表面から吸気通路上流側に飛散する燃料の量を小さくすることができ、将来においてバルブオーバーラップ期間が増大する時点での空燃比の一時的な悪化を抑制することができる。
As a result, the actual temperature of the
また、上記第1、第2実施形態においては、吸気弁32は、Cr等を含む合金で形成されているが、同Cr等を含む合金に比して耐熱性が低い一方で低コスト、或いは軽量である他の材質(例えば、Al等を含む合金、樹脂等)で形成される場合もある。この場合において、上記他の材質の熱による変形・破損が発生する温度範囲の下限値が上記デポジットが生成される温度範囲の下限値よりも低い場合、上記上限値TVHは、上記他の材質の熱による変形・破損が発生する温度範囲の下限値よりも低い温度に決定すべきである。これにより、吸気弁の低コスト化、又は、軽量化を達成できる。
In the first and second embodiments, the
また、上記第1、第2実施形態においては、ポート噴射量fipを決定するために燃料付着残留量fwが考慮されているが、同燃料付着残留量fwを考慮しなくてもよい。この場合、図6、及び図8において、ステップ526にて算出される必要ポート流入燃料量Fcの値そのものがポート噴射量fipとして使用される。これにより、ポート噴射量fipと筒内噴射量ficの和が常に基本燃料噴射量Fbaseと一致することになる。
Further, in the first and second embodiments, the fuel adhesion residual amount fw is considered in order to determine the port injection amount fip. However, the fuel adhesion residual amount fw need not be considered. In this case, in FIG. 6 and FIG. 8, the value of the required port inflow fuel amount Fc calculated in
また、上記第1、第2実施形態においては、前記噴射割合として、ポート噴射割合R(=fip/(fip+fic))を採用するように構成されているが、筒内噴射割合(fic/(fip+fic))を採用するように構成してもよい。また、前記噴射割合として、値「fip/fic」、或いは、値「fic/fip」を採用するように構成してもよい。 In the first and second embodiments, the port injection ratio R (= fip / (fip + fic)) is adopted as the injection ratio. However, the in-cylinder injection ratio (fic / (fip + fic)) may be adopted. Further, the value “fip / fic” or the value “fic / fip” may be adopted as the injection ratio.
加えて、上記第1、第2実施形態においては、吸気弁温度取得値TVを図5、或いは図7のステップ508、510にて所定のテーブル等を利用して推定しているが、吸気弁32の実際の温度を検出する吸気弁温度センサにより吸気弁温度取得値TVを物理的に検出してもよい。
In addition, in the first and second embodiments, the intake valve temperature acquisition value TV is estimated using a predetermined table or the like in
10…火花点火式多気筒内燃機関、25…燃焼室、32…吸気弁、39C…筒内噴射弁、39P…ポート噴射弁、41…吸気管、70…電気制御装置、71…CPU
DESCRIPTION OF
Claims (13)
燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射手段と、
を備えた内燃機関に適用され、
前記ポート噴射手段から噴射される燃料の量であるポート噴射量と前記筒内噴射手段から噴射される燃料の量である筒内噴射量の割合である噴射割合を前記内燃機関の運転状態に基づく基本噴射割合に決定する噴射割合決定手段と、
前記噴射割合決定手段により決定される噴射割合に基づいて前記ポート噴射量と前記筒内噴射量とを決定する噴射量決定手段と、
を備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置であって、
前記吸気弁の実際の温度を吸気弁温度取得値として取得する吸気弁温度取得手段と、
前記吸気弁の温度が超えるべきでない同吸気弁の温度の上限値を決定する上限値決定手段と、
を更に備え、
前記噴射割合決定手段は、
前記吸気弁温度取得値が前記上限値を超える場合、前記噴射割合を、前記基本噴射割合に代えて同基本噴射割合よりも前記ポート噴射量の割合が大きくなる値に決定するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。 Port injection means for injecting fuel into the intake passage upstream of the intake valve of the internal combustion engine;
In-cylinder injection means for injecting fuel into the combustion chamber;
Applied to an internal combustion engine with
An injection ratio that is a ratio of a port injection amount that is the amount of fuel injected from the port injection means and an in-cylinder injection amount that is the amount of fuel injected from the in-cylinder injection means is based on the operating state of the internal combustion engine. Injection ratio determining means for determining the basic injection ratio;
Injection amount determining means for determining the port injection amount and the in-cylinder injection amount based on the injection ratio determined by the injection ratio determining means;
A fuel injection amount control device for an internal combustion engine comprising:
Intake valve temperature acquisition means for acquiring the actual temperature of the intake valve as an intake valve temperature acquisition value;
Upper limit value determining means for determining an upper limit value of the temperature of the intake valve that should not exceed the temperature of the intake valve;
Further comprising
The injection ratio determining means includes
When the intake valve temperature acquisition value exceeds the upper limit value, the injection ratio is determined to be a value at which the ratio of the port injection amount is larger than the basic injection ratio instead of the basic injection ratio. A fuel injection amount control device for an internal combustion engine.
燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射手段と、
を備えた内燃機関に適用され、
前記ポート噴射手段から噴射される燃料の量であるポート噴射量と前記筒内噴射手段から噴射される燃料の量である筒内噴射量の割合である噴射割合を前記内燃機関の運転状態に基づく基本噴射割合に決定する噴射割合決定手段と、
前記噴射割合決定手段により決定される噴射割合に基づいて前記ポート噴射量と前記筒内噴射量とを決定する噴射量決定手段と、
を備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置であって、
前記吸気弁の実際の温度を吸気弁温度取得値として取得する吸気弁温度取得手段と、
前記吸気弁の温度が下回るべきでない同吸気弁の温度の下限値を決定する下限値決定手段と、
を更に備え、
前記噴射割合決定手段は、
前記吸気弁温度取得値が前記下限値未満となる場合、前記噴射割合を、前記基本噴射割合に代えて同基本噴射割合よりも前記ポート噴射量の割合が小さくなる値に決定するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。 Port injection means for injecting fuel into the intake passage upstream of the intake valve of the internal combustion engine;
In-cylinder injection means for injecting fuel into the combustion chamber;
Applied to an internal combustion engine with
An injection ratio that is a ratio of a port injection amount that is the amount of fuel injected from the port injection means and an in-cylinder injection amount that is the amount of fuel injected from the in-cylinder injection means is based on the operating state of the internal combustion engine. Injection ratio determining means for determining the basic injection ratio;
Injection amount determining means for determining the port injection amount and the in-cylinder injection amount based on the injection ratio determined by the injection ratio determining means;
A fuel injection amount control device for an internal combustion engine comprising:
Intake valve temperature acquisition means for acquiring the actual temperature of the intake valve as an intake valve temperature acquisition value;
Lower limit value determining means for determining a lower limit value of the temperature of the intake valve that should not be lower than the temperature of the intake valve;
Further comprising
The injection ratio determining means includes
When the intake valve temperature acquisition value is less than the lower limit value, the injection ratio is determined to be a value in which the ratio of the port injection amount is smaller than the basic injection ratio instead of the basic injection ratio. A fuel injection amount control device for an internal combustion engine.
燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射手段と、
を備えた内燃機関に適用され、
前記ポート噴射手段から噴射される燃料の量であるポート噴射量と前記筒内噴射手段から噴射される燃料の量である筒内噴射量の割合である噴射割合を前記内燃機関の運転状態に基づく基本噴射割合に決定する噴射割合決定手段と、
前記噴射割合決定手段により決定される噴射割合に基づいて前記ポート噴射量と前記筒内噴射量とを決定する噴射量決定手段と、
を備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置であって、
前記吸気弁の実際の温度を吸気弁温度取得値として取得する吸気弁温度取得手段と、
前記吸気弁の温度が超えるべきでない同吸気弁の温度の上限値を決定する上限値決定手段と、
前記吸気弁の温度が下回るべきでない同吸気弁の温度の下限値を決定する下限値決定手段と、
を更に備え、
前記噴射割合決定手段は、
前記吸気弁温度取得値が前記上限値を超える場合、前記噴射割合を、前記基本噴射割合に代えて同基本噴射割合よりも前記ポート噴射量の割合が大きくなる値に決定し、前記吸気弁温度取得値が前記下限値未満となる場合、前記噴射割合を、前記基本噴射割合に代えて同基本噴射割合よりも前記ポート噴射量の割合が小さくなる値に決定するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。 Port injection means for injecting fuel into the intake passage upstream of the intake valve of the internal combustion engine;
In-cylinder injection means for injecting fuel into the combustion chamber;
Applied to an internal combustion engine with
An injection ratio that is a ratio of a port injection amount that is the amount of fuel injected from the port injection means and an in-cylinder injection amount that is the amount of fuel injected from the in-cylinder injection means is based on the operating state of the internal combustion engine. Injection ratio determining means for determining the basic injection ratio;
Injection amount determining means for determining the port injection amount and the in-cylinder injection amount based on the injection ratio determined by the injection ratio determining means;
A fuel injection amount control device for an internal combustion engine comprising:
Intake valve temperature acquisition means for acquiring the actual temperature of the intake valve as an intake valve temperature acquisition value;
Upper limit value determining means for determining an upper limit value of the temperature of the intake valve that should not exceed the temperature of the intake valve;
Lower limit value determining means for determining a lower limit value of the temperature of the intake valve that should not be lower than the temperature of the intake valve;
Further comprising
The injection ratio determining means includes
When the intake valve temperature acquisition value exceeds the upper limit value, the injection ratio is determined to be a value at which the ratio of the port injection amount is larger than the basic injection ratio instead of the basic injection ratio, and the intake valve temperature When the acquired value is less than the lower limit value, an internal combustion engine configured to determine the injection ratio to a value in which the ratio of the port injection amount is smaller than the basic injection ratio instead of the basic injection ratio. Fuel injection amount control device.
前記上限値決定手段は、
前記吸気弁の温度の上限値を、同吸気弁の表面にデポジットが生成されない温度の値に決定するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。 In the fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 3,
The upper limit determining means includes
A fuel injection amount control device for an internal combustion engine configured to determine an upper limit value of the temperature of the intake valve as a temperature value at which no deposit is generated on the surface of the intake valve.
前記上限値決定手段は、
前記吸気弁の温度の上限値を、少なくとも前記内燃機関の運転速度と、前記燃焼室内に吸入される空気量とに基づいて決定するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。 The fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to claim 4,
The upper limit determining means includes
A fuel injection amount control device for an internal combustion engine configured to determine an upper limit value of the temperature of the intake valve based on at least an operation speed of the internal combustion engine and an air amount taken into the combustion chamber.
前記下限値決定手段は、
前記吸気弁の温度の下限値を、前記ポート噴射手段による噴射により前記吸気弁の表面に付着・残留している燃料の量である燃料付着残留量が所定の量以下となる温度の値に決定するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。 In the fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to claim 2 or 3,
The lower limit determining means includes
The lower limit value of the temperature of the intake valve is determined to be a temperature value at which the fuel adhesion residual amount, which is the amount of fuel adhering to and remaining on the surface of the intake valve due to injection by the port injection means, is equal to or less than a predetermined amount. A fuel injection amount control apparatus for an internal combustion engine configured to do the above.
前記下限値決定手段は、
前記吸気弁の温度の下限値を、少なくとも前記内燃機関の運転速度に基づいて決定するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。 The fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to claim 6,
The lower limit determining means includes
A fuel injection amount control device for an internal combustion engine configured to determine a lower limit value of the temperature of the intake valve based at least on an operating speed of the internal combustion engine.
燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射手段と、
を備えた内燃機関に適用され、
前記吸気弁の実際の温度を吸気弁温度取得値として取得する吸気弁温度取得手段と、
前記吸気弁の温度の目標値である吸気弁温度目標値を決定する吸気弁温度目標値決定手段と、
前記吸気弁温度取得値が前記吸気弁温度目標値に近づくように前記ポート噴射手段から噴射される燃料の量であるポート噴射量と前記筒内噴射手段から噴射される燃料の量である筒内噴射量の割合である噴射割合を少なくとも同吸気弁温度取得値と同吸気弁温度目標値とに基づいて決定する噴射割合決定手段と、
前記噴射割合決定手段により決定される噴射割合に基づいて前記ポート噴射量と前記筒内噴射量とを決定する噴射量決定手段と、
を備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置。 Port injection means for injecting fuel into the intake passage upstream of the intake valve of the internal combustion engine;
In-cylinder injection means for injecting fuel into the combustion chamber;
Applied to an internal combustion engine with
Intake valve temperature acquisition means for acquiring the actual temperature of the intake valve as an intake valve temperature acquisition value;
An intake valve temperature target value determining means for determining an intake valve temperature target value which is a target value of the temperature of the intake valve;
In-cylinder that is the amount of fuel that is injected from the port injection means and the amount of fuel that is injected from the in-cylinder injection means so that the intake valve temperature acquisition value approaches the intake valve temperature target value An injection ratio determining means for determining an injection ratio that is a ratio of an injection amount based on at least the intake valve temperature acquisition value and the intake valve temperature target value;
Injection amount determining means for determining the port injection amount and the in-cylinder injection amount based on the injection ratio determined by the injection ratio determining means;
A fuel injection amount control device for an internal combustion engine comprising:
前記吸気弁の温度が超えるべきでない同吸気弁の温度の上限値を決定する上限値決定手段を更に備え、
前記吸気弁温度目標値決定手段は、
前記吸気弁温度目標値を、前記上限値に基づいて決定するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。 A fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to claim 8,
An upper limit value determining means for determining an upper limit value of the temperature of the intake valve that should not exceed the temperature of the intake valve;
The intake valve temperature target value determining means includes:
A fuel injection amount control device for an internal combustion engine configured to determine the intake valve temperature target value based on the upper limit value.
前記吸気弁温度取得手段は、
前記吸気弁温度取得値を、少なくとも前記噴射割合決定手段により決定された噴射割合に基づいて取得するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。 The fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 9,
The intake valve temperature acquisition means includes
A fuel injection amount control device for an internal combustion engine configured to acquire the intake valve temperature acquisition value based on at least an injection ratio determined by the injection ratio determination means.
前記ポート噴射手段による噴射により前記吸気弁の表面に付着・残留している燃料の量である燃料付着残留量を推定する燃料付着残留量推定手段を更に備え、
前記吸気弁温度取得手段は、
前記吸気弁温度取得値を、少なくとも前記燃料付着残留量に基づいて取得するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。 A fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 10,
A fuel adhesion residual amount estimating means for estimating a fuel adhesion residual amount that is an amount of fuel adhering to and remaining on the surface of the intake valve by injection by the port injection means;
The intake valve temperature acquisition means includes
A fuel injection amount control apparatus for an internal combustion engine configured to acquire the intake valve temperature acquisition value based on at least the fuel adhesion residual amount.
前記内燃機関は、
前記吸気弁と排気弁とが共に開弁している期間であるバルブオーバーラップ期間の長さを同内燃機関の運転状態に応じて変更可能に構成されていて、
前記噴射割合決定手段は、
前記バルブオーバーラップ期間の長さが将来において所定の長さを超えることが予測される場合、前記噴射割合を、前記吸気弁の温度を増大させるための値に変更・決定するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。 The fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 11,
The internal combustion engine
The length of the valve overlap period, which is a period in which both the intake valve and the exhaust valve are open, is configured to be changeable according to the operating state of the internal combustion engine,
The injection ratio determining means includes
When the length of the valve overlap period is predicted to exceed a predetermined length in the future, the injection ratio is configured to be changed and determined to a value for increasing the temperature of the intake valve. A fuel injection amount control device for an internal combustion engine.
前記内燃機関は、
前記ポート噴射手段及び前記筒内噴射手段からの噴射を同内燃機関の運転状態に応じて中断可能に構成されていて、
前記噴射割合決定手段は、
前記ポート噴射手段及び前記筒内噴射手段からの噴射の中断が解除された場合、前記噴射割合を、前記吸気弁の温度を増大させるための値に変更・決定するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。
The fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 12,
The internal combustion engine
The injection from the port injection means and the in-cylinder injection means is configured to be interruptable according to the operating state of the internal combustion engine,
The injection ratio determining means includes
An internal combustion engine configured to change / determine the injection ratio to a value for increasing the temperature of the intake valve when the interruption of injection from the port injection unit and the in-cylinder injection unit is released. Fuel injection amount control device.
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JP2005177130A JP2006348867A (en) | 2005-06-17 | 2005-06-17 | Fuel injection control device for internal combustion engine |
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JP2005177130A JP2006348867A (en) | 2005-06-17 | 2005-06-17 | Fuel injection control device for internal combustion engine |
Publications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2005
- 2005-06-17 JP JP2005177130A patent/JP2006348867A/en active Pending
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