JP2007100616A - Fuel injection control device of in-cylinder injection type internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧縮行程時に燃料噴射を実行可能な筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。 The present invention relates to a fuel injection control device for a direct injection internal combustion engine capable of executing fuel injection during a compression stroke.
従来より、筒内(シリンダ内)に直接燃料を噴射する筒内噴射型のガソリンエンジンが実用化されている。一般的に、このような筒内噴射型のガソリンエンジンにおいては、圧縮行程に燃料を噴射する圧縮行程噴射モードと吸気行程に燃料を噴射する吸気行程噴射モードとが切り換え可能に設定されている。
このうち、圧縮行程噴射モード(圧縮リーン噴射モード)では、ピストンが上昇する途中で燃料を噴射するモードであって、ピストンが圧縮行程上死点近傍にあるときに点火プラグへ向けて燃料を噴射して、この燃料に直接点火するようにした噴射モード(スプレーガイド噴射モード)と、圧縮行程の上死点前に燃料を噴射し、ピストンの上昇により燃料を点火プラグ近傍に集めて点火するモード(ウォールガイド噴射モード)とをそなえたものが公知である。
2. Description of the Related Art Conventionally, an in-cylinder injection type gasoline engine that directly injects fuel into a cylinder (inside a cylinder) has been put into practical use. Generally, in such a cylinder injection type gasoline engine, a compression stroke injection mode in which fuel is injected in a compression stroke and an intake stroke injection mode in which fuel is injected in an intake stroke are set to be switchable.
Among these, the compression stroke injection mode (compression lean injection mode) is a mode in which fuel is injected while the piston is rising, and fuel is injected toward the spark plug when the piston is near the top dead center of the compression stroke. In this mode, the fuel is directly ignited (spray guide injection mode), and the fuel is injected before the top dead center of the compression stroke. What has (wall guide injection mode) is known.
ウォールガイド噴射モードは、気筒内で形成される層状の吸気流を利用した層状燃焼により超希薄(超リーン)な空燃比で安定した燃焼を実現する噴射モードである。この噴射モードでは、ピストンに向けて噴射した燃焼噴霧がピストンの上昇により集められ、点火プラグの先端付近では比較的リッチな混合気を形成するとともに、この混合気の周囲には略空気のみの層が形成される。したがって、全体としては極めて希薄な空燃比(例えばA/F20〜25)としながら良好な燃焼を実現でき、燃費を節約しながら運転することができる。 The wall guide injection mode is an injection mode that realizes stable combustion at an ultra-lean air fuel ratio by stratified combustion using a stratified intake flow formed in a cylinder. In this injection mode, the combustion spray injected toward the piston is collected by the rise of the piston, and a relatively rich air-fuel mixture is formed in the vicinity of the tip of the spark plug, and a substantially air-only layer is formed around the air-fuel mixture. Is formed. Therefore, as a whole, good combustion can be realized while the air-fuel ratio is extremely lean (for example, A / F 20 to 25), and operation can be performed while saving fuel consumption.
また、スプレーガイド噴射モードでは、点火プラグへ向けて燃料を直接的に噴射することで、燃焼室内に層状希薄状態を形成することができ、上述のウォールガイド噴射モードよりもさらに超希薄な空燃比(例えばA/F25〜40)で安定した燃焼状態を得ることができる。
一方、吸気行程噴射モードでは、燃料の予混合により燃焼室全体の空燃比状態を均一化しながら、安定した着火と確実な火炎伝播を実現して十分な高出力を得られるように運転を行なうことができる。なお、吸気行程噴射モードには、空燃比を理論空燃比(ストイキオ)近傍として大きな出力を得られるようにしたストイキオモードと、空燃比をストイキオよりも希薄(例えばA/F15〜20)にして燃費の向上を図るリーンモードと、急加速時等に一時的に空燃比をストイキオよりも濃化(リッチ)にするエンリッチモード等が設けられている。
Further, in the spray guide injection mode, the fuel is directly injected toward the spark plug to form a layered lean state in the combustion chamber, and the air / fuel ratio is much leaner than that in the wall guide injection mode described above. A stable combustion state can be obtained at (for example, A / F 25-40).
On the other hand, in the intake stroke injection mode, the fuel is premixed and the air-fuel ratio state of the entire combustion chamber is made uniform, and operation is performed so that stable ignition and reliable flame propagation can be realized and sufficient high output can be obtained. Can do. In the intake stroke injection mode, the stoichiometric mode in which a large output is obtained with the air-fuel ratio in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio (stoichio), and the air-fuel ratio is made leaner (for example, A /
そして、このような筒内噴射エンジンでは、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて、圧縮行程噴射モード(圧縮リーンモード),吸気行程噴射ストイキオモード(ストイキオモード),吸気行程噴射リーンモード(吸気リーンモード),吸気行程噴射エンリッチモード(エンリッチモード)等の各運転モードが切り換えられる。例えばアイドル運転時のような低負荷運転時には、スプレーガイド噴射モードで燃料噴射を行うことにより、燃費の低減を図ることができる。 In such an in-cylinder injection engine, the compression stroke injection mode (compression lean mode), the intake stroke injection stoichiometric mode (stoichio mode), the intake stroke injection lean mode (intake) based on the engine speed and the engine load. Each operation mode such as a lean mode and an intake stroke injection rich mode (enrich mode) is switched. For example, during low load operation such as during idle operation, fuel consumption can be reduced by performing fuel injection in the spray guide injection mode.
なお、下記の特許文献1には、圧縮行程噴射モードとして、燃料噴射中又は燃料噴射直後のピストンに衝突する以前の燃料に点火する第1の運転モードと、燃料噴射終了後ピストンを経由した燃料に点火する第2の運転モードとをそなえ、これらの運転モードをエンジン運転状態に応じて切り換える技術が開示されている。
一般に、アイドル運転時にエンジン負荷が増大すると空燃比A/Fをリッチ化することにより、エンジン回転数の低下が抑制されるが、燃料噴射モードがスプレーガイド噴射モードのときには、空燃比A/Fをリッチ化すると燃焼安定性が悪化するおそれがある。
ここで、図7はスプレーガイド噴射モード時の燃焼特性を示す図であり、横軸は燃料噴射時期、縦軸は点火時期である。図示するように、この運転モードでは、A/Fを小さくするほど(すなわちリッチ化するほど)、燃焼安定領域を示す面積が小さくなり燃焼安定性が低下する。したがって、上述のように負荷増大時に空燃比をリッチ化すると、却って失火を招いてエンジン回転数の変動が生じ、やがて失火によりエンジンがストールするおそれがある。
In general, when the engine load increases during idling, the air-fuel ratio A / F is enriched to suppress a decrease in engine speed. However, when the fuel injection mode is the spray guide injection mode, the air-fuel ratio A / F is decreased. If enriched, combustion stability may be deteriorated.
Here, FIG. 7 is a diagram showing combustion characteristics in the spray guide injection mode, in which the horizontal axis represents the fuel injection timing and the vertical axis represents the ignition timing. As shown in the figure, in this operation mode, the smaller the A / F (that is, the richer), the smaller the area indicating the combustion stable region and the lower the combustion stability. Therefore, when the air-fuel ratio is enriched when the load is increased as described above, misfire is caused and engine speed fluctuates and the engine may stall due to misfire.
特に、エンジン冷態始動時には潤滑油の油温及び自動変速機(特にトルクコンバータ)の作動油(ATF)の油温が低いため粘性抵抗が大きく、ニュートラルレンジであっても負荷が高くなる。このため、圧縮行程噴射では出力トルクが不足することが考えられるので、エンジン冷態始動時であることが判定されると、圧縮行程噴射を禁止して吸気行程噴射を実行する。 In particular, at the time of engine cold start, the oil temperature of the lubricating oil and the oil temperature of the automatic transmission (especially torque converter) hydraulic oil (ATF) are low, so the viscous resistance is large, and the load is high even in the neutral range. For this reason, since it is conceivable that the output torque is insufficient in the compression stroke injection, if it is determined that the engine is cold start, the compression stroke injection is prohibited and the intake stroke injection is executed.
ところで、エンジンの排気通路には排気浄化触媒が設けられている。排気浄化触媒は、所定の温度(例えば350℃)以上で活性化するが、冷態時始動時には、排気浄化触媒が活性化温度以下となって排ガス浄化機能が低下していることが考えられる。
そこで、排気浄化触媒を速やかに活性化温度まで昇温する必要があるが、このときに吸気行程噴射で燃料噴射を実行するとA/Fが比較的リッチに設定されているため、排気中に残存する酸素が低下しており、したがって、触媒昇温のために追加燃料噴射を実行しても追加燃料が完全に燃焼せずに、排気浄化触媒の昇温が速やかに行われないという課題がある。また、この場合吸気行程噴射を実行しているため、燃費が良くないという課題がある。
Incidentally, an exhaust purification catalyst is provided in the exhaust passage of the engine. The exhaust purification catalyst is activated at a predetermined temperature (for example, 350 ° C.) or higher, but it is considered that the exhaust purification catalyst is lowered to the activation temperature or lower when the engine is started in the cold state, and the exhaust gas purification function is lowered.
Therefore, it is necessary to quickly raise the temperature of the exhaust purification catalyst to the activation temperature. However, if fuel injection is executed by intake stroke injection at this time, the A / F is set to be relatively rich, so that it remains in the exhaust. Therefore, there is a problem that even if the additional fuel injection is performed to raise the catalyst temperature, the additional fuel is not completely burned, and the temperature of the exhaust purification catalyst is not raised quickly. . Further, in this case, since the intake stroke injection is executed, there is a problem that fuel efficiency is not good.
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、燃費性能の向上を図りながら、排気浄化触媒の早期の昇温を図るようにした、筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of the above problems, and provides a fuel injection control device for a direct injection internal combustion engine that is intended to raise the temperature of an exhaust purification catalyst early while improving fuel efficiency. The purpose is to provide.
本発明の筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置は、筒内に燃料を直接噴射して点火プラグにより着火する筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置であって、該内燃機関の圧縮行程時に該燃料を噴射する圧縮行程噴射モードとして、空燃比がリーンになるほど燃焼安定領域が広がる第1の燃料噴射モードと、該空燃比がリッチになるほど燃焼安定領域が広がる第2の燃料噴射モードとを切り換える制御手段と、該内燃機関の始動時に所定の運転条件が成立すると排気浄化触媒の昇温制御を実行する触媒昇温制御手段とをそなえ、該制御手段は、該第所定の運転条件が成立したことが判定されると、該燃料噴射モードを該第2の燃料噴射モードに設定することを特徴としている(請求項1)。 A fuel injection control device for a cylinder injection type internal combustion engine according to the present invention is a fuel injection control device for a cylinder injection type internal combustion engine in which fuel is directly injected into a cylinder and ignited by a spark plug. As a compression stroke injection mode for injecting the fuel during the stroke, a first fuel injection mode in which the combustion stable region expands as the air-fuel ratio becomes lean, and a second fuel injection mode in which the combustion stable region expands as the air-fuel ratio becomes richer And a catalyst temperature increase control means for performing temperature increase control of the exhaust purification catalyst when a predetermined operating condition is satisfied at the time of starting the internal combustion engine, the control means includes the first predetermined operating condition. When it is determined that is established, the fuel injection mode is set to the second fuel injection mode (claim 1).
また、本発明の筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置は、筒内に燃料を直接噴射して点火プラグにより着火する筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置であって、該内燃機関の圧縮行程時に該燃料を噴射する圧縮行程噴射モードとして圧縮行程上死点近傍において燃料プラグに向けて燃料を噴射するとともに、該燃料に直接点火する第1の燃料噴射モードと、圧縮行程時に該第1の燃料噴射モードの燃料噴射タイミングよりも早期のタイミングで燃料を噴射するとともに、ピストンの上昇により該燃料を点火プラグ近傍に集めて点火する第2の燃料噴射モードとを切り換える制御手段と、該内燃機関の始動時に所定の運転条件が成立すると排気浄化触媒の昇温制御を実行する触媒昇温制御手段とをそなえ、該制御手段は、該第所定の運転条件が成立したことが判定されると、該燃料噴射モードを該第2の燃料噴射モードに設定することを特徴としている(請求項2)。 A fuel injection control device for a cylinder injection type internal combustion engine according to the present invention is a fuel injection control device for a cylinder injection type internal combustion engine in which fuel is directly injected into a cylinder and ignited by an ignition plug. As a compression stroke injection mode for injecting the fuel during the compression stroke, a fuel is injected toward the fuel plug in the vicinity of the top dead center of the compression stroke, and a first fuel injection mode for directly igniting the fuel, Control means for injecting fuel at a timing earlier than the fuel injection timing in the first fuel injection mode, and switching between the second fuel injection mode in which the fuel is collected in the vicinity of the spark plug and ignited by raising the piston; When a predetermined operating condition is satisfied at the time of starting the internal combustion engine, a catalyst temperature increasing control means for executing a temperature raising control of the exhaust purification catalyst is provided, and the control means has the first predetermined operating condition. When There is determined that satisfied, is characterized by setting the fuel injection mode to the fuel injection mode of the second (claim 2).
また、該第所定の運転条件は、該内燃機関の冷態始動時から所定時間以内であって、且つ該内燃機関の冷却水温が所定の温度範囲内であって、且つ該内燃機関が無負荷運転状態であって、且つ燃料の圧力が所定圧力以上であると成立するのが好ましい(請求項3)。
また、該触媒昇温制御手段は、該排気浄化触媒の昇温制御実行時には、該内燃機関の膨張行程において追加燃料噴射を実行するのが好ましい(請求項4)。
The predetermined operating condition is within a predetermined time from the cold start of the internal combustion engine, the cooling water temperature of the internal combustion engine is within a predetermined temperature range, and the internal combustion engine is unloaded. It is preferable that the operation state is established and the fuel pressure is equal to or higher than a predetermined pressure (Claim 3).
In addition, it is preferable that the catalyst temperature increase control means execute additional fuel injection during the expansion stroke of the internal combustion engine when the temperature increase control of the exhaust purification catalyst is executed.
また、該制御手段は、該第所定の運転条件が成立したことが判定されると所定時間だけ該燃料噴射モードを該第2の燃料噴射モードに設定するとともに、触媒昇温制御手段は、該所定時間だけ触媒昇温制御を実行するのが好ましい(請求項5)。
また、該所定時間が該内燃機関の冷却水温に基づいて設定されるのが好ましい(請求項6)。
The control means sets the fuel injection mode to the second fuel injection mode for a predetermined time when it is determined that the predetermined operating condition is satisfied, and the catalyst temperature increase control means It is preferable to execute the catalyst temperature increase control only for a predetermined time (Claim 5).
Further, it is preferable that the predetermined time is set based on the cooling water temperature of the internal combustion engine.
さらに、該第2の燃料噴射モードは、リーン領域で該第1の燃料噴射モードよりも過濃側の空燃比に設定されるのが好ましい(請求項7)。 Further, it is preferable that the second fuel injection mode is set to a richer air-fuel ratio than the first fuel injection mode in the lean region.
本発明の筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、排気浄化触媒の昇温制御を実行する運転条件(所定の運転条件)が成立すると、燃料噴射モードを圧縮行程噴射モードのうち空燃比がリッチになるほど燃焼安定領域が広がる第2の燃料噴射モードに設定するので、燃費性能の向上を図りながら排気浄化触媒の早期の昇温を図ることができる。
つまり、圧縮行程噴射モードはもともと空燃比が吸気行程噴射モードに比べると大幅にリーンであるので、排気中の酸素濃度が高くなる。したがって、触媒昇温制御が必要な場合には、圧縮行程噴射である第2の燃料噴射モードを実行することにより、触媒昇温用に燃料を多めに供給した際に、燃料が安定して酸化反応(燃焼)し、触媒の昇温を図ることができる。また、圧縮行程噴射モードを実行することにより、燃費性能の向上を図ることができる。
According to the fuel injection control device for a direct injection type internal combustion engine of the present invention, when the operating condition (predetermined operating condition) for executing the temperature raising control of the exhaust purification catalyst is established, the fuel injection mode is set to the compression stroke injection mode. Since the second fuel injection mode is set in which the combustion stable region is expanded as the air-fuel ratio becomes richer, the temperature of the exhaust purification catalyst can be raised quickly while improving the fuel efficiency.
That is, since the air-fuel ratio in the compression stroke injection mode is much leaner than that in the intake stroke injection mode, the oxygen concentration in the exhaust gas becomes high. Therefore, when the catalyst temperature increase control is necessary, the second fuel injection mode that is the compression stroke injection is executed, so that when the fuel is supplied in an excessive amount for the catalyst temperature increase, the fuel is stably oxidized. Reaction (combustion) can raise the temperature of the catalyst. Further, by executing the compression stroke injection mode, fuel efficiency can be improved.
また、本発明の筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、排気浄化触媒の昇温制御を実行する運転条件(所定の運転条件)が成立すると、燃料噴射モードを圧縮行程噴射モードのうちピストンの上昇により該燃料を点火プラグ近傍に集めて点火する第2の燃料噴射モードに設定するので、触媒昇温用に燃料を多めに供給しても、燃料が安定して酸化反応(燃焼)し、触媒の昇温を図ることができる。 Further, according to the fuel injection control device for a direct injection internal combustion engine of the present invention, the fuel injection mode is changed to the compression stroke injection mode when the operating condition (predetermined operating condition) for executing the temperature raising control of the exhaust purification catalyst is established. Since the fuel is collected in the vicinity of the spark plug and ignited by raising the piston, the second fuel injection mode is set. Therefore, even if a large amount of fuel is supplied for raising the temperature of the catalyst, the fuel is stably oxidized. The temperature of the catalyst can be increased.
以下、図1〜図5を用いて本発明の一実施形態にかかる筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置を説明すると、図1はその要部の機能構成を示す模式的なブロック図、図2及び図3は内燃機関の要部構成を示す模式図であって、図2は第1の燃料噴射モードについて説明するための図、図3は第2の燃料噴射モードについて説明するための図、図4は第1及び第2の燃料噴射モードの特性について説明するための図、図5はその作用について説明するためのフローチャートである。 Hereinafter, a fuel injection control device for a direct injection type internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. 1 is a schematic block diagram showing a functional configuration of a main part thereof. 2 and 3 are schematic views showing the configuration of the main part of the internal combustion engine. FIG. 2 is a diagram for explaining the first fuel injection mode, and FIG. 3 is for explaining the second fuel injection mode. FIG. 4 is a diagram for explaining the characteristics of the first and second fuel injection modes, and FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation thereof.
図2及び図3に示すように、本発明に適用される内燃機関(エンジン)は、筒内に直接燃料を噴射して点火するようにした筒内噴射型内燃機関1であって、本実施形態ではガソリンエンジンが適用されている。
図示するように、このエンジン1の燃焼室3は、シリンダヘッド8の下面と、シリンダ7の壁面と、ピストン2の頂面とにより形成されている。また、シリンダヘッド8には燃料噴射弁(以下、単にインジェクタという)4が取り付けられている。このインジェクタ4は、その先端側が燃焼室3に臨むように配設されており、このインジェクタ4から燃焼室3内に直接燃料が噴射されるようになっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the internal combustion engine (engine) applied to the present invention is a cylinder injection type
As shown in the figure, the
一方、燃焼室3の下面を形成するピストン2の頂面には、図示するような凹部(キャビティという)6が形成されており、この凹部6は、本実施形態では下に凸状に湾曲した球面状に形成されている。なお、このような凹部6の形状としては球面に限定されるものではなく種々の形状を適用することができる。
また、シリンダヘッド8の中央よりもやや偏倚した位置に点火プラグ5が取り付けられている。そして、インジェクタ4と点火プラグ5は、少なくともインジェクタ4から供給される燃料が直接点火プラグ5の先端に到達可能なように燃料噴射方向や点火プラグ5の突き出し量等が設定されている。
On the other hand, the top surface of the piston 2 forming the lower surface of the
A spark plug 5 is attached at a position slightly deviated from the center of the
ところで、図1に示すように、エンジン1には、その作動全般を電気的に制御するECU(制御手段;コントローラ)11が付設されている。
また、上記コントローラ11の入力側にはエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ15、エンジン負荷としての吸気量を検出するエアフローセンサ(AFS)16、アクセルの開度を検出するアクセル開度センサ(APS)17が接続されている。
Incidentally, as shown in FIG. 1, the
Further, on the input side of the
また、コントローラ11内には、燃料噴射モードを切り換えるための燃料噴射モード切り換え手段12が設けられており、上述のエンジン回転数センサ15及びアクセル開度センサ17で得られるエンジン回転数Ne及び負荷(エンジン回転数Neとアクセル開度とから求められる目標Pe)に基づいて、この燃料噴射モード切り換え手段12により燃料噴射モードが設定されるようになっている。なお、アクセル開度センサ17に代えてスロットル開度センサ等を設け、これらのセンサの検出情報に基づいてエンジン負荷を検出するようにしてもよい。
Further, a fuel injection mode switching means 12 for switching the fuel injection mode is provided in the
ここで、図示するように、燃料噴射モード切り換え手段12には、インジェクタ4に対して吸気行程噴射に適したタイミングでインジェクタ駆動信号を出力する吸気行程噴射用インジェクタ制御手段13と、インジェクタ4に対して圧縮行程噴射に適したタイミングでインジェクタ駆動信号を出力する圧縮行程噴射用インジェクタ制御手段14とをそなえている。
Here, as shown in the figure, the fuel injection mode switching means 12 includes an intake stroke injection injector control means 13 that outputs an injector drive signal to the
また、燃料噴射モード切り換え手段12には、エンジン回転数Ne及び負荷Peをパラメータとしたマップ(図示省略)が記憶されており、これらのパラメータに応じた燃料噴射モードがマップから読み出されて、燃料噴射モードが設定されるようになっている。そして、圧縮行程噴射モードが可能である第1の所定の運転条件が成立すると、圧縮行程噴射モードが選択され、これ以外では吸気行程噴射モードが選択されるようになっている。なお、ここで第1の所定の運転条件とは、スロットル開度閉(無負荷又はアイドル相当)、水温が温態(例えば80℃以上)、車両停止中(車速=0)、燃圧が所定値以上等であって、具体的には温態のアイドル運転中に相当する。 The fuel injection mode switching means 12 stores a map (not shown) with the engine speed Ne and the load Pe as parameters, and the fuel injection mode corresponding to these parameters is read from the map. The fuel injection mode is set. When the first predetermined operating condition in which the compression stroke injection mode is possible is established, the compression stroke injection mode is selected, and the intake stroke injection mode is selected otherwise. Here, the first predetermined operating condition is that the throttle opening is closed (equivalent to no load or idle), the water temperature is warm (for example, 80 ° C. or higher), the vehicle is stopped (vehicle speed = 0), and the fuel pressure is a predetermined value. More specifically, this corresponds to a warm idle operation.
そして、圧縮行程噴射モードが選択されると、圧縮行程噴射用インジェクタ制御手段14からインジェクタ4に対する制御信号が出力されて、インジェクタ4の作動が制御される。この場合には、圧縮行程にあるときに燃料噴射を行い、燃焼室内に全体として超リーンな混合気を形成して燃焼を行う。
また、吸気行程噴射モードが選択されると、吸気行程噴射用インジェクタ制御手段13からインジェクタ4に対する制御信号が出力されて、インジェクタ4の作動が制御される。この場合には、吸気行程にあるときに燃料噴射を行い、燃焼室内にエンジン1の運転状態に応じた空燃比の混合気を形成して燃焼を行う。
When the compression stroke injection mode is selected, a control signal for the
When the intake stroke injection mode is selected, a control signal for the
また、燃料噴射モードとしては、上述のような圧縮行程噴射モードと吸気行程噴射モードとに大別されるが、これらの各モードにはさらに複数の異なる燃料噴射モードが設けられている。このうち圧縮行程噴射モード(圧縮リーン噴射モード)としては、ピストン2が圧縮行程上死点近傍にあるときに点火プラグ5へ向けて燃料を噴射して、この燃料に直接点火するようにした噴射モード(スプレーガイド噴射モード;第1の燃料噴射モード、図2参照)と、圧縮行程の上死点前にピストン2の凹部6に向けて燃料を噴射し、ピストン2の上昇により燃料を点火プラグ5の近傍に集めて点火するモード(ウォールガイド噴射モード;第2の燃料噴射モード、図3参照)とをそなえている。 The fuel injection mode is roughly classified into the compression stroke injection mode and the intake stroke injection mode as described above, and each of these modes is further provided with a plurality of different fuel injection modes. Among these, the compression stroke injection mode (compression lean injection mode) is an injection in which fuel is injected toward the spark plug 5 when the piston 2 is in the vicinity of the compression stroke top dead center, and this fuel is directly ignited. Mode (spray guide injection mode; first fuel injection mode, see FIG. 2), and fuel is injected toward the recess 6 of the piston 2 before the top dead center of the compression stroke. And a mode in which ignition is performed in the vicinity of 5 (wall guide injection mode; second fuel injection mode, see FIG. 3).
このうちウォールガイド噴射モードは、気筒内で形成される層状の吸気流を利用した層状燃焼により超希薄(超リーン)な空燃比で安定した燃焼を実現する噴射モードである。この噴射モードでは、図3に示すように、ピストン2の凹部6に向けて噴射した燃焼噴霧がピストン2の上昇により集められ、点火プラグ5の先端付近では比較的リッチな混合気を形成するとともに、この混合気の周囲には略空気のみの層が形成される。したがって、全体としては極めて希薄な空燃比(例えばA/F20〜25)としながら良好な燃焼を実現でき、燃費を節約しながら運転することができる。 Among these, the wall guide injection mode is an injection mode that realizes stable combustion at an ultra-lean (ultra-lean) air-fuel ratio by stratified combustion using a stratified intake flow formed in a cylinder. In this injection mode, as shown in FIG. 3, the combustion spray injected toward the recess 6 of the piston 2 is collected by the rise of the piston 2 and forms a relatively rich mixture near the tip of the spark plug 5. A substantially air-only layer is formed around the air-fuel mixture. Therefore, as a whole, good combustion can be realized while the air-fuel ratio is extremely lean (for example, A / F 20 to 25), and operation can be performed while saving fuel consumption.
また、スプレーガイド噴射モードでは、図2に示すように、点火プラグ5へ向けて燃料を直接的に噴射することで、燃焼室3内に層状希薄状態を形成することができ、上述のウォールガイド噴射モードよりもさらに超希薄な空燃比(例えばA/F25〜40)で安定した燃焼状態を得ることができる。
なお、本実施形態においては、燃料噴射を開始するタイミングを変更することでこれら2つのモード(スプレーガイド噴射モード及びウォールガイド噴射モード)を切り換えることができる。
Further, in the spray guide injection mode, as shown in FIG. 2, a layered lean state can be formed in the
In the present embodiment, these two modes (spray guide injection mode and wall guide injection mode) can be switched by changing the timing of starting fuel injection.
一方、吸気行程噴射モードでは、燃料の予混合により燃焼室全体の空燃比状態を均一化しながら、安定した着火と確実な火炎伝播を実現して十分な高出力を得られるように運転を行なうことができ、空燃比を理論空燃比(ストイキオ)近傍として大きな出力を得られるようにしたストイキオモード、空燃比をストイキオよりも希薄(例えばA/F15〜20)にして燃費の向上を図るリーンモードと、急加速時等に一時的に空燃比をストイキオよりも濃化(リッチ)にするエンリッチモード等が設けられている。 On the other hand, in the intake stroke injection mode, the fuel is premixed and the air-fuel ratio state of the entire combustion chamber is made uniform, and operation is performed so that stable ignition and reliable flame propagation can be realized and sufficient high output can be obtained. Stoichiometric mode in which a large output can be obtained by setting the air-fuel ratio in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio (stoichio), and a lean mode in which the air-fuel ratio is leaner than stoichio (for example, A / F 15-20) to improve fuel efficiency In addition, an enrichment mode or the like is provided in which the air-fuel ratio is temporarily concentrated (richer) than stoichiometric during sudden acceleration or the like.
なお、吸気行程噴射モードについては従来より広く知られたものであるので、この吸気行程噴射モードについての説明については省略する。
次に、本発明の要部について説明する。図4はスプレーガイド噴射モードとウォールガイド噴射モードとの特性について説明する図であって、横軸が燃料噴射時期、縦軸が点火時期を示しており、安定した燃焼を得られる領域を空燃比(A/F)毎に示している。
Since the intake stroke injection mode has been widely known conventionally, the description of the intake stroke injection mode is omitted.
Next, the main part of the present invention will be described. FIG. 4 is a diagram for explaining the characteristics of the spray guide injection mode and the wall guide injection mode. The horizontal axis indicates the fuel injection timing and the vertical axis indicates the ignition timing. This is shown for each (A / F).
この図からもわかるように、スプレーガイド噴射モードでは安定した燃焼を得られる空燃比は25〜40程度であり、空燃比がリーンになるほど燃焼安定領域が広がる特性を有している。一方、ウォールガイド噴射モードでは、安定した燃焼を得られる空燃比は20〜25程度であり空燃比がリッチになるほど燃焼安定領域が広がる特性を有している。
このようなスプレーガイド噴射モードでは空燃比が25〜40と非常にリーンであるため燃費の向上を図ることができるものの、アイドリング時には僅かな負荷の変動に対しても影響を受けやすくなり、回転変動が生じやすくなる。
As can be seen from this figure, in the spray guide injection mode, the air-fuel ratio at which stable combustion can be obtained is about 25 to 40, and the combustion stable region is widened as the air-fuel ratio becomes leaner. On the other hand, in the wall guide injection mode, the air-fuel ratio at which stable combustion can be obtained is about 20 to 25, and the combustion stable region becomes wider as the air-fuel ratio becomes richer.
In such a spray guide injection mode, the air-fuel ratio is very lean at 25 to 40, so that the fuel consumption can be improved. However, during idling, it is easily affected by a slight load fluctuation, and the rotation fluctuation Is likely to occur.
エンジン1の負荷が増大してエンジン回転数が低下すると、通常はエンジン回転数を上昇させるべくスロットル開度を増大させるとともに目標空燃比A/Fを低減して(リッチ化して)エンジン回転数の復帰を図るが、スプレーガイド噴射モードでは、図4に示すようにリッチ化すると安定燃焼領域が狭くなり、失火によるエンストを招く。
そこで、負荷が増大すると空燃比をリッチ化しても安定した燃焼が得られるウォールガイド噴射モードに切り換えられるようになっている。
When the load on the
Therefore, when the load increases, the wall guide injection mode can be switched to obtain stable combustion even if the air-fuel ratio is enriched.
ところで、エンジン冷態始動時には潤滑油の油温及び自動変速機(特にトルクコンバータ)の作動油の油温が低いため粘性抵抗が大きく、ニュートラルレンジであっても負荷が高くなる。このため、このようなエンジン冷態始動時にも、ウォールガイド噴射モードに切り換えることが考えられるが、エンジン冷態始動時には、上述した第1の所定の運転条件が満たされないので、吸気行程噴射モードに切り換えられる。 By the way, at the time of engine cold start, since the oil temperature of the lubricating oil and the oil temperature of the hydraulic oil of the automatic transmission (particularly the torque converter) are low, the viscous resistance is large, and the load becomes high even in the neutral range. For this reason, it is conceivable to switch to the wall guide injection mode even at the time of such cold engine start, but at the time of cold engine start, the first predetermined operating condition described above is not satisfied, so the intake stroke injection mode is set. Can be switched.
これは、第1の所定の運転条件が、本来冷態始動時における圧縮行程噴射モードを禁止するべく設けられているからである。つまり、圧縮行程噴射モードでは発生するトルクが小さいため、冷態始動時のようにアイドル運転であっても負荷が大きい場合(すなわち、比較的大きなトルクが要求される場合)には、スプレーガイド噴射モード及びウォールガイド噴射モードを有する圧縮行程噴射モードを禁止して、大きなトルクを出力可能な吸気行程噴射モードが選択されるようになっているのである。 This is because the first predetermined operating condition is originally provided to prohibit the compression stroke injection mode at the cold start. That is, since the generated torque is small in the compression stroke injection mode, the spray guide injection is performed when the load is large even in the idling operation as in the cold start (that is, when a relatively large torque is required). The compression stroke injection mode having the mode and the wall guide injection mode is prohibited, and the intake stroke injection mode capable of outputting a large torque is selected.
一方、図示はしないが、このエンジンの排気通路には排ガスを浄化するための排気浄化触媒(以下、単に触媒という)が設けられている。排気浄化触媒は、所定の温度(例えば350℃)以上で活性化するが、冷態時始動時には、排気浄化触媒が活性化温度以下となって排ガス浄化機能が低下していることが考えられる。
そこで、排気浄化触媒を速やかに活性化温度まで昇温する必要があるが、このような冷態始動時は吸気行程噴射モードで燃料噴射を実行すると、空燃比A/Fが比較的リッチに設定されるため排気中に残存する酸素が少なくなる。したがって、触媒昇温のために追加燃料噴射を実行しても追加燃料が完全に燃焼せずに、排気浄化触媒の昇温が速やかに行われない。また、吸気行程噴射では燃費低減効果が得られない。
On the other hand, although not shown, an exhaust gas purification catalyst (hereinafter simply referred to as a catalyst) for purifying exhaust gas is provided in the exhaust passage of the engine. The exhaust purification catalyst is activated at a predetermined temperature (for example, 350 ° C.) or higher, but it is considered that the exhaust purification catalyst is lowered to the activation temperature or lower when the engine is started in the cold state, and the exhaust gas purification function is lowered.
Therefore, it is necessary to quickly raise the exhaust purification catalyst to the activation temperature, but at the time of such cold start, if fuel injection is executed in the intake stroke injection mode, the air-fuel ratio A / F is set to be relatively rich. Therefore, oxygen remaining in the exhaust gas is reduced. Therefore, even if the additional fuel injection is executed to raise the catalyst temperature, the additional fuel is not completely burned, and the temperature of the exhaust purification catalyst is not rapidly raised. Further, the fuel consumption reduction effect cannot be obtained by the intake stroke injection.
そこで、本実施形態では、例えば冷態始動により第1の所定の運転条件が成立していなくても、触媒の昇温が必要な状態であると判定した場合には、圧縮行程噴射のウォールガイド噴射モードを実行するようになっている。
以下、詳細に説明すると、図1に示すように、コントローラ11には触媒の昇温制御を実行する触媒昇温制御手段20が設けられている。また、コントローラ11には上述したエンジン回転数センサ15やエアフローセンサ16のほかに、エンジン1の始動を検出するイグニッションスイッチ21、アクセルオフを検出するアイドルスイッチ22、エンジン冷却水の温度Twを検出する水温センサ23、車両の走行速度を検出する車速センサ24、燃料の圧力Pを検出する燃圧センサ24が接続されている。
Therefore, in the present embodiment, for example, when it is determined that the temperature of the catalyst needs to be increased even if the first predetermined operating condition is not satisfied by the cold start, the wall guide for the compression stroke injection is determined. The injection mode is executed.
Hereinafter, in detail, as shown in FIG. 1, the
そして、触媒昇温制御手段20では、イグニッションスイッチ21からの情報に基づいてイグニッションオンを判定すると、図示しないタイマのカウントを開始させる。また、イグニッションオンの場合には水温センサからの情報を取り込んで、所定温度(ここでは80℃)以上あれば温態始動と判定し、所定温度未満であれば冷態始動と判定する。また、冷態始動(Tw<80℃)と判定した場合には、水温Twが所定の温度範囲内(例えば10℃<Tw<50℃)にあるか否かを判定する。
When the catalyst temperature increase control means 20 determines that the ignition is on based on the information from the
そして、冷態始動時(イグニッションオン)から第1所定時間t1以内であって、且つ冷却水温が所定の温度範囲内である場合には、アイドルスイッチ22がオン(無負荷運転状態)であって、且つ燃圧センサ24で得られる燃料の圧力が所定圧力以上であって、且つ車速センサで得られる車速が所定車速(例えば2km/h)以下(すなわち車両停止)であると、触媒昇温制御が可能な第2の所定の運転条件(特許請求の範囲に記載の所定の運転条件に相当)が成立し、触媒昇温制御手段20では触媒に対して昇温制御の実行を指示するようになっている。
When the cold start (ignition on) is within the first predetermined time t1 and the cooling water temperature is within the predetermined temperature range, the
また、この場合には、燃料噴射モード切り換え手段12は、第1の所定の運転条件が成立していなくても圧縮行程噴射モードを選択するとともに、この圧縮行程噴射モードのなかからウォールガイド噴射モードを選択するようになっている。
すなわち、上述のように、冷態始動時から所定時間t1以内、且つ冷却水温が所定の温度範囲内であって、且つアイドル運転の時には、比較的空燃比のリーンなウォールガイド噴射モードに設定することで排ガス中の酸素濃度が高まり、追加燃料噴射(2段燃焼)等の昇温制御を実行したときに追加燃料が安定して燃焼して、触媒を速やかに昇温することができるようになる。
In this case, the fuel injection mode switching means 12 selects the compression stroke injection mode even if the first predetermined operating condition is not satisfied, and the wall guide injection mode is selected from the compression stroke injection mode. Is supposed to be selected.
That is, as described above, the wall guide injection mode is set to a lean air guide ratio with a relatively low air-fuel ratio when the cooling water temperature is within the predetermined temperature range and the idling operation is performed within the predetermined time t1 from the cold start. As a result, the oxygen concentration in the exhaust gas is increased, and when the temperature increase control such as additional fuel injection (two-stage combustion) is executed, the additional fuel is stably burned so that the temperature of the catalyst can be raised quickly. Become.
なお、ここでウォールガイド噴射モードを選択するのは、以下の理由による。すなわち、冷態始動時には上述したように潤滑油やATFの油温が低く粘性抵抗が大きいため、スプレーガイド噴射モードでは出力トルクが不足して回転低下を生じる可能性があるからであり、また、吸気行程噴射では排ガス中の酸素濃度が低下して、触媒の昇温のために追加燃料を供給しても追加燃料が安定して燃焼しないおそれがあるからである。 Here, the wall guide injection mode is selected for the following reason. That is, at the time of cold start, since the oil temperature of the lubricating oil or ATF is low and the viscous resistance is large as described above, the output torque may be insufficient in the spray guide injection mode, and rotation may be reduced. This is because in the intake stroke injection, the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, and even if additional fuel is supplied to raise the temperature of the catalyst, the additional fuel may not be stably burned.
そこで、本実施形態のように、冷態始動時に触媒の昇温制御を実行する際にウォールガイド噴射モードを選択することにより、触媒を速やかに昇温しながらエンジンを安定して運転することができる。
なお、冷態始動時であっても、水温Twが所定の範囲以下(Tw≦10℃)であったり、所定の範囲以上(Tw≧50℃)である場合には、このようなウォールガイド噴射モードの選択及び触媒昇温制御は実行されない。これは水温Twが所定の温度範囲以下であれば、潤滑油やATFの粘性抵抗が大きすぎて、ウォールガイド噴射モードで燃料噴射を実行してもエンジン回転数が低下するおそれがあるからである。また、所定の温度範囲以上であれば、冷態始動とはいえ、通常の運転で速やかに水温が上昇してすぐに触媒が昇温されると考えられるからである。
Therefore, as in this embodiment, the wall guide injection mode is selected when the catalyst temperature increase control is executed at the time of cold start, so that the engine can be stably operated while the temperature of the catalyst is rapidly increased. it can.
Even at the time of cold start, when the water temperature Tw is below a predetermined range (Tw ≦ 10 ° C.) or above a predetermined range (Tw ≧ 50 ° C.), such wall guide injection is performed. Mode selection and catalyst temperature rise control are not executed. This is because if the water temperature Tw is equal to or lower than the predetermined temperature range, the viscosity resistance of the lubricating oil or ATF is too large, and the engine speed may decrease even if fuel injection is executed in the wall guide injection mode. . Further, if the temperature is equal to or higher than the predetermined temperature range, it is considered that the temperature of the catalyst is raised immediately after the normal operation while the water temperature rises quickly in the normal operation.
なお、本実施形態では、このような第2の運転状態の成立条件として、燃料の圧力が所定圧力以上という条件と車両停止という条件を含んでいるが、これらの2つの条件についてはいずれか一方又は両方とも設けなくてもよい。また、上述の所定圧力とは圧縮行程噴射可能な最低限の圧力である。
そして、触媒昇温制御手段21でカウントされるタイマが第2の所定時間t2に達すると、ウォールガイド噴射モード+触媒昇温制御が終了し(或いは中止され)、本来のエンジンの運転状態に応じた燃料噴射モードが設定される。
In the present embodiment, the conditions for establishing such a second operating state include a condition that the fuel pressure is equal to or higher than a predetermined pressure and a condition that the vehicle is stopped. Or it is not necessary to provide both. Moreover, the above-mentioned predetermined pressure is a minimum pressure at which compression stroke injection is possible.
When the timer counted by the catalyst temperature increase control means 21 reaches the second predetermined time t2, the wall guide injection mode + catalyst temperature increase control ends (or is canceled) and depends on the original engine operating state. The fuel injection mode is set.
また、この第2の所定時間t2は例えば図6に示すマップにしたがって水温に応じて設定される。つまり、基本的には冷却水温度が低くなるほど所定時間t2は長くなるように設定され、温度が高くなるほど所定時間t2が短く設定される。また、この所定時間t2は、触媒が活性化するのに最低限必要な触媒活性化制御の実行時間として記憶されている。なお、このマップは触媒昇温制御手段20内に格納されている。 Moreover, this 2nd predetermined time t2 is set according to water temperature according to the map shown, for example in FIG. That is, the predetermined time t2 is basically set to be longer as the cooling water temperature is lower, and the predetermined time t2 is set to be shorter as the temperature is higher. The predetermined time t2 is stored as the execution time of the catalyst activation control that is the minimum necessary for the catalyst to be activated. This map is stored in the catalyst temperature rise control means 20.
本発明の一実施形態に係る筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置は、上述のように構成されているのでその作用を図5に示すフローチャートに沿って説明すると以下のようになる。なお、このフローチャートは所定周期(例えば100msec)毎に繰り返し実行される。
まず、イグニッション21の検出情報と水温センサ23からの情報に基づいて冷態始動直後であるか否かを判定する(ステップS1)。なお、具体的にはイグニッションオンからの経過時間が予め設定された時間(第1の所定時間t1)以内であって、且つ水温Twが所定温度(80℃)未満であると冷態始動直後と判定する。
The fuel injection control device for a direct injection type internal combustion engine according to one embodiment of the present invention is configured as described above, and its operation will be described below with reference to the flowchart shown in FIG. This flowchart is repeatedly executed at predetermined intervals (for example, 100 msec).
First, it is determined whether or not it is immediately after the cold start based on the detection information of the
冷態始動直後であれば、次にアイドルスイッチ(ID SW)22がオンであるか否かを判定し(ステップS2)、アイドルスイッチオン、すなわち、無負荷運転状態であれば、冷却水温度Twが所定の温度範囲内(10℃〜50℃)にあるか否かを判定する(ステップS3)。
冷却水温度Twが所定の温度範囲内であれば、車速センサ24から情報に基づき車両が停止しているか否かを判定するとともに(ステップS4)、燃圧センサ25からの情報に基づいて燃料圧力が所定圧力以上かを判定する(ステップS5)。
If it is immediately after the cold start, it is next determined whether or not the idle switch (ID SW) 22 is on (step S2). If the idle switch is on, that is, in the no-load operation state, the coolant temperature Tw is determined. Is in a predetermined temperature range (10 ° C. to 50 ° C.) (step S3).
If the coolant temperature Tw is within the predetermined temperature range, it is determined whether or not the vehicle is stopped based on information from the vehicle speed sensor 24 (step S4), and the fuel pressure is determined based on information from the fuel pressure sensor 25. It is determined whether the pressure is higher than a predetermined pressure (step S5).
次に、本制御を開始してからの経過時間が、図6に示すマップから得られる昇温制御実行時間(第2の所定時間t2)以内か否かを判定する(ステップS6)。
そして、上述の各ステップS1〜S6が全てYesである場合には、第1の所定運転条件が成立しているか否かに関わらず、燃料噴射モードを圧縮行程噴射のウォールガイド噴射モードに設定する(ステップS7)。
Next, it is determined whether or not the elapsed time since the start of this control is within the temperature increase control execution time (second predetermined time t2) obtained from the map shown in FIG. 6 (step S6).
When all of the above-described steps S1 to S6 are Yes, the fuel injection mode is set to the wall guide injection mode of the compression stroke injection regardless of whether or not the first predetermined operation condition is satisfied. (Step S7).
さらに、エンジンの膨張行程後期に燃料を噴射して、この燃料を排気通路中で燃焼させるいわゆる2段燃焼(触媒昇温制御)を実施する(ステップS8)。そして、このようなウォールガイド噴射モードで2段燃焼を実行することにより、排ガス中に供給された追加燃料が安定して燃焼し、触媒の昇温を図ることができる。
また、このような2段燃焼はステップS1〜S6のいずれかがNoとなるまで実行される。そして、ステップS1〜S6のいずれかにおいてNoとなると、触媒の昇温制御を終了するとともに、ステップS9に進み、通常運転が実行される。
Further, so-called two-stage combustion (catalyst temperature rise control) is performed in which fuel is injected in the latter stage of the expansion stroke of the engine and this fuel is combusted in the exhaust passage (step S8). By executing the two-stage combustion in such a wall guide injection mode, the additional fuel supplied in the exhaust gas can be stably burned, and the temperature of the catalyst can be increased.
Further, such two-stage combustion is executed until any of Steps S1 to S6 becomes No. And if it becomes No in any of step S1-S6, while complete | finishing temperature rising control of a catalyst, it progresses to step S9 and a normal driving | running is performed.
ここで、通常運転とは、エンジンの運転状態に応じた燃料噴射モードでの運転をいう。つまり、この場合には、エンジン運転状態が第1の所定の運転条件を満たしていれば、燃料噴射モードとして圧縮行程噴射モードが設定されるとともに、エンジン回転数及び負荷に応じて、スプレーガイド噴射モードとウォールガイド噴射モードとが切り換えられる。また、エンジン運転状態が第1の所定の運転条件を満たしていなければ、吸気行程噴射モードが設定されるとともに、エンジン回転数及び負荷に応じて、ストイキオモード、リーンモード及びエンリッチモードが切り換えられる。 Here, the normal operation refers to an operation in a fuel injection mode corresponding to the operating state of the engine. That is, in this case, if the engine operating condition satisfies the first predetermined operating condition, the compression stroke injection mode is set as the fuel injection mode, and the spray guide injection is performed according to the engine speed and load. The mode and the wall guide injection mode are switched. Further, if the engine operating state does not satisfy the first predetermined operating condition, the intake stroke injection mode is set, and the stoichiometric mode, the lean mode, and the enrich mode are switched according to the engine speed and load. .
なお、上述したステップS2〜S6の判定の順番については特に意味はなく、これらのステップについては、どのような順序で実行してもよい
以上詳述したように、本発明の一実施形態に係る筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、燃費性能の向上を図りながらも冷態始動時における排気浄化触媒の早期の昇温を図ることができる。
Note that the order of determination in steps S2 to S6 is not particularly significant, and these steps may be executed in any order. As described in detail above, according to an embodiment of the present invention. According to the fuel injection control device for a direct injection internal combustion engine, it is possible to quickly raise the temperature of the exhaust purification catalyst at the time of cold start while improving the fuel efficiency.
つまり、圧縮行程噴射モードはもともと吸気行程噴射モードに比べると空燃比は大幅にリーンであるので排気中の酸素濃度が高く、したがって触媒昇温制御が必要な場合には、第1の所定の運転条件の成立よりも優先させて圧縮行程噴射モードを実行することにより、触媒昇温用に燃料を多めに供給した際に燃料が安定して酸化反応(燃焼)し、触媒の昇温を図ることができる。 That is, when the compression stroke injection mode is originally leaner than the intake stroke injection mode, the oxygen concentration in the exhaust gas is high. Therefore, when the catalyst temperature increase control is required, the first predetermined operation is performed. By executing the compression stroke injection mode with priority over the establishment of conditions, the fuel stably oxidizes (combusts) when a large amount of fuel is supplied to raise the catalyst temperature, thereby raising the temperature of the catalyst. Can do.
また、圧縮行程噴射モードで燃料噴射を実行することにより、燃費性能の向上を図ることができる。また、圧縮行程噴射モードとして、空燃比がリッチになるほど燃焼安定領域が広がるウォールガイド噴射モード(第2の燃料噴射モード)を選択するので、冷態始動時の負荷増大に対しては空燃比をリッチ化することで安定した燃焼を実現しながらエンジン回転変動を抑制することができる。また、この場合、空燃比をリッチ化したとしても、全体の空燃比は25〜30程度であるので、吸気行程噴射に比べれば燃費の消費量も少なく、燃費性能が向上する。 In addition, fuel efficiency can be improved by executing fuel injection in the compression stroke injection mode. Also, as the compression stroke injection mode, the wall guide injection mode (second fuel injection mode) in which the combustion stable region becomes wider as the air-fuel ratio becomes richer is selected. Enrichment can suppress engine rotation fluctuations while realizing stable combustion. In this case, even if the air-fuel ratio is enriched, the overall air-fuel ratio is about 25 to 30, so that the fuel consumption is less than that of the intake stroke injection, and the fuel efficiency is improved.
また、2段燃焼(触媒昇温制御)を実行する時間t2を冷却水温に応じて設定しているので、冷態始動時における圧縮行程噴射モードの実行時間を昇温に必要な最低限の時間に設定でき、エンジンの安定した燃焼を確保できる。
また、冷却水が所定温度範囲内にある場合にのみ、ウォールガイド噴射モードと2段燃焼(触媒昇温制御)とを実行するので、以下のような利点がある。つまり、冷却水が所定温度範囲以下(10℃以下)の場合には、触媒昇温に時間がかかりすぎ、冷態時にこのような長い時間において圧縮行程噴射を実行すると、出力トルクが負荷(主に作動油やATFの粘性抵抗)に負けて燃焼が不安定となるおそれがある。
In addition, since the time t2 for executing the two-stage combustion (catalyst temperature increase control) is set according to the cooling water temperature, the minimum time necessary for the temperature increase is set as the execution time of the compression stroke injection mode at the cold start. And can ensure stable combustion of the engine.
Further, since the wall guide injection mode and the two-stage combustion (catalyst temperature rise control) are executed only when the cooling water is within the predetermined temperature range, there are the following advantages. In other words, when the cooling water is below a predetermined temperature range (10 ° C. or lower), it takes too much time for the catalyst to rise, and if the compression stroke injection is executed in such a long time during the cooling state, the output torque becomes the load (main In contrast, the combustion oil may become unstable due to the loss of the viscous resistance of hydraulic oil or ATF.
そこで、冷却水が所定温度範囲以下の場合には、エンジンの燃焼安定性を考慮してウォールガイド噴射モード及び2段燃焼(触媒昇温制御)を実行せずに、少ない時間で触媒を昇温できる所定温度範囲内にある場合に触媒昇温制御を実行するようにしているのである。
また、所定温度範囲以上(50℃以上)であれば、あえて触媒の昇温制御を実施しなくても、通常の運転で速やかに活性化温度まで昇温するので、このような温度のときには、追加の燃料供給を実行しないことで、さらなる燃費の向上を図るようにしている。
Therefore, when the cooling water is below the predetermined temperature range, the temperature of the catalyst is raised in a short time without executing the wall guide injection mode and the two-stage combustion (catalyst temperature rise control) in consideration of the combustion stability of the engine. The catalyst temperature rise control is executed when the temperature is within a predetermined temperature range.
Further, if the temperature is not lower than a predetermined temperature range (50 ° C. or higher), the temperature is quickly raised to the activation temperature in a normal operation without intentionally performing the temperature increase control of the catalyst. By not performing additional fuel supply, fuel efficiency is further improved.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、触媒昇温制御としては膨張行程に追加燃料噴射を実施する以外にも、排気経路に別途インジェクタを設けて、このインジェクタから直接燃料を添加するようにしてもよい。
While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in addition to performing additional fuel injection in the expansion stroke as catalyst temperature increase control, a separate injector may be provided in the exhaust path, and fuel may be added directly from this injector.
1 エンジン(内燃機関)
2 ピストン
3 燃焼室
4 インジェクタ(燃料噴射弁)
5 点火プラグ
6 凹部
7 シリンダ
8 シリンダヘッド
11 コントローラ(制御手段)
12 燃料噴射モード切り換え手段
13 吸気行程噴射用インジェクタ制御手段
14 圧縮行程噴射用インジェクタ制御手段
15 エンジン回転数センサ(エンジン回転数検出手段)
20 触媒昇温制御手段
1 engine (internal combustion engine)
2
5 Spark plug 6
20 Catalyst temperature rise control means
Claims (7)
該内燃機関の圧縮行程時に該燃料を噴射する圧縮行程噴射モードとして、空燃比がリーンになるほど燃焼安定領域が広がる第1の燃料噴射モードと、該空燃比がリッチになるほど燃焼安定領域が広がる第2の燃料噴射モードとを切り換える制御手段と、
該内燃機関の始動時に所定の運転条件が成立すると排気浄化触媒の昇温制御を実行する触媒昇温制御手段とをそなえ、
該制御手段は、該所定の運転条件が成立したことが判定されると、該燃料噴射モードを該第2の燃料噴射モードに設定する
ことを特徴とする、筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置。 A fuel injection control device for an in-cylinder injection internal combustion engine in which fuel is directly injected into a cylinder and ignited by an ignition plug,
As a compression stroke injection mode for injecting the fuel during the compression stroke of the internal combustion engine, a first fuel injection mode in which the combustion stable region expands as the air-fuel ratio becomes lean, and a combustion stable region that expands as the air-fuel ratio becomes richer. Control means for switching between two fuel injection modes;
A catalyst temperature increase control means for performing temperature increase control of the exhaust purification catalyst when a predetermined operating condition is satisfied at the start of the internal combustion engine;
The control means sets the fuel injection mode to the second fuel injection mode when it is determined that the predetermined operating condition is satisfied, and the fuel injection of the direct injection internal combustion engine is characterized in that Control device.
該内燃機関の圧縮行程時に該燃料を噴射する圧縮行程噴射モードとして、圧縮行程上死点近傍において燃料プラグに向けて燃料を噴射するとともに、該燃料に直接点火する第1の燃料噴射モードと、圧縮行程時に該第1の燃料噴射モードの燃料噴射タイミングよりも早期のタイミングで燃料を噴射するとともに、ピストンの上昇により該燃料を点火プラグ近傍に集めて点火する第2の燃料噴射モードとを切り換える制御手段と、
該内燃機関の始動時に所定の運転条件が成立すると排気浄化触媒の昇温制御を実行する触媒昇温制御手段とをそなえ、
該制御手段は、該所定の運転条件が成立したことが判定されると、該燃料噴射モードを該第2の燃料噴射モードに設定する
ことを特徴とする、筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置。 A fuel injection control device for an in-cylinder injection internal combustion engine in which fuel is directly injected into a cylinder and ignited by an ignition plug,
As a compression stroke injection mode for injecting the fuel during the compression stroke of the internal combustion engine, a first fuel injection mode for injecting fuel toward the fuel plug near the top dead center of the compression stroke and directly igniting the fuel; During the compression stroke, fuel is injected at an earlier timing than the fuel injection timing of the first fuel injection mode, and the second fuel injection mode is switched between collecting the fuel in the vicinity of the spark plug and igniting it by raising the piston. Control means;
A catalyst temperature increase control means for performing temperature increase control of the exhaust purification catalyst when a predetermined operating condition is satisfied at the start of the internal combustion engine;
The control means sets the fuel injection mode to the second fuel injection mode when it is determined that the predetermined operating condition is satisfied, and the fuel injection of the direct injection internal combustion engine is characterized in that Control device.
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置。 Within a predetermined time from the cold start of the internal combustion engine, the cooling water temperature of the internal combustion engine is within a predetermined temperature range, the internal combustion engine is in a no-load operation state, and the fuel pressure 3. The fuel injection control device for a direct injection internal combustion engine according to claim 1, wherein when the pressure is equal to or higher than a predetermined pressure, the predetermined operating condition is satisfied.
ことを特徴とする、請求項1〜3記載の筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置。 The in-cylinder injection internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the catalyst temperature increase control means executes additional fuel injection during an expansion stroke of the internal combustion engine when temperature increase control of the exhaust purification catalyst is executed. Engine fuel injection control device.
ことを特徴とする、請求項1〜4いずれか1記載の筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置。 The control means sets the fuel injection mode to the second fuel injection mode for a predetermined time when it is determined that the predetermined operating condition is satisfied, and the catalyst temperature increase control means The fuel injection control device for a direct injection internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the catalyst temperature increase control is executed only.
ことを特徴とする、請求項5記載の筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置。 6. The fuel injection control device for a direct injection internal combustion engine according to claim 5, wherein the predetermined time is set based on a cooling water temperature of the internal combustion engine.
The in-cylinder injection internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the second fuel injection mode is set to a richer air-fuel ratio than the first fuel injection mode in the lean region. Fuel injection control device.
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Cited By (2)
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JP2009293621A (en) * | 2009-07-14 | 2009-12-17 | Toyota Motor Corp | Control device of internal combustion engine |
US8276365B2 (en) | 2007-06-13 | 2012-10-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device and control method for internal combustion engine |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11294157A (en) * | 1998-02-13 | 1999-10-26 | Mitsubishi Motors Corp | Cylinder fuel injection type internal combustion engine |
JP2002097980A (en) * | 2001-08-10 | 2002-04-05 | Mitsubishi Motors Corp | Exhaust emission control device |
JP2004360539A (en) * | 2003-06-04 | 2004-12-24 | Nissan Motor Co Ltd | Direct cylinder injection internal combustion engine |
-
2005
- 2005-10-05 JP JP2005292917A patent/JP4492512B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11294157A (en) * | 1998-02-13 | 1999-10-26 | Mitsubishi Motors Corp | Cylinder fuel injection type internal combustion engine |
JP2002097980A (en) * | 2001-08-10 | 2002-04-05 | Mitsubishi Motors Corp | Exhaust emission control device |
JP2004360539A (en) * | 2003-06-04 | 2004-12-24 | Nissan Motor Co Ltd | Direct cylinder injection internal combustion engine |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8276365B2 (en) | 2007-06-13 | 2012-10-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device and control method for internal combustion engine |
JP2009293621A (en) * | 2009-07-14 | 2009-12-17 | Toyota Motor Corp | Control device of internal combustion engine |
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