JP2007332867A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、触媒を早期暖機させるための制御を行う内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that performs control for warming up a catalyst early.
従来から、内燃機関の始動後などにおいて、排出ガス浄化用の触媒を活性化温度にまで温度上昇させる触媒暖機制御が行われている。例えば、特許文献1には、リーン燃焼による酸素供給、及びリッチ燃焼による可燃分(CO(一酸化炭素))供給を行う触媒暖機制御(噴射ディザ制御)が記載されている。このような制御を実行することによって、触媒内におけるCOの酸化反応が増加し、この酸化反応による発熱で触媒が加熱されることによって触媒の暖機が促進される。
Conventionally, catalyst warm-up control for raising the temperature of an exhaust gas purifying catalyst to an activation temperature after an internal combustion engine is started has been performed. For example,
また、特許文献2には、吸気行程噴射と圧縮行程噴射とを行う(即ち気筒内に弱成層を形成する)ことで、触媒にCOを供給することにより触媒暖機制御を行う技術が記載されている。更に、特許文献3には、圧縮行程噴射と膨張行程噴射によりCOとO2とを同時に供給する技術が記載されている。その他にも、特許文献4及び5に、本発明に関連のある技術が記載されている。
しかしながら、上記した特許文献1に記載された技術では、リーン燃焼時における出力トルクと、リッチ燃料時における出力トルクとの間に出力トルク差が生じ、触媒暖機制御を実行した際に出力トルク変動が発生してしまう場合があった。また、特許文献2乃至5に記載された技術でも、このような出力トルク変動などを抑制しつつ、適切に触媒暖機制御を実行することが困難であった。
However, in the technique described in
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、出力トルク変動を効果的に抑制しつつ、触媒を早期暖機することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an internal combustion engine control apparatus capable of warming up a catalyst early while effectively suppressing fluctuations in output torque. With the goal.
本発明の1つの観点では、内燃機関の制御装置は、ポート噴射弁及び筒内噴射弁の少なくとも一方から燃料が供給される内燃機関に対して、排気通路上に設けられた触媒を暖機させるための制御を行う内燃機関の制御装置は、リーン燃焼とリッチ燃焼とが交互に切り替わるように燃料噴射量を変更させるディザ制御を行うディザ制御手段と、前記ディザ制御の実行の際に、前記リッチ燃焼を行う気筒に対して、前記筒内噴射弁を制御することによって筒内噴射を行うと共に、前記ポート噴射弁を制御することによって吸気行程においてポート噴射を行う噴射制御手段と、を備えることを特徴とする。 In one aspect of the present invention, an internal combustion engine control apparatus warms up a catalyst provided on an exhaust passage for an internal combustion engine to which fuel is supplied from at least one of a port injection valve and a cylinder injection valve. The control device for the internal combustion engine that performs control for performing dither control for changing the fuel injection amount so that lean combustion and rich combustion are switched alternately, and when the dither control is executed, Injection control means for performing in-cylinder injection by controlling the in-cylinder injection valve for the cylinder performing combustion, and performing port injection in the intake stroke by controlling the port injection valve. Features.
上記の内燃機関の制御装置は、ポート噴射弁及び筒内噴射弁の少なくとも一方から燃料が供給される内燃機関に対して、排気通路上に設けられた触媒を暖機させるための制御を行う装置である。具体的には、ディザ制御手段が、リーン燃焼とリッチ燃焼とが交互に切り替わるように燃料噴射量を変更させるディザ制御を行うことによって、触媒を暖機させる。更に、噴射制御手段は、ディザ制御の実行の際に、リッチ燃焼を行う気筒に対して、筒内噴射弁を制御することによって筒内噴射を行うと共に、ポート噴射弁を制御することによって吸気行程においてポート噴射を行う。また、噴射制御手段は、リッチ燃焼を行う気筒に対しては、筒内噴射のみを行う。このように燃料噴射した場合、リッチ燃焼を行う気筒においては、吸気行程においてポート噴射した燃料は実質的に燃焼には寄与せず、筒内噴射した燃料のみが燃焼に寄与する。そのため、リッチ燃焼時における出力トルクの発生を抑制することができる。したがって、上記した内燃機関の制御装置によれば、ディザ制御時に発生し得る出力トルク変動を抑制しつつ、触媒を早期暖機することが可能となる。 The control device for an internal combustion engine performs control for warming up the catalyst provided on the exhaust passage with respect to the internal combustion engine to which fuel is supplied from at least one of the port injection valve and the in-cylinder injection valve. It is. Specifically, the dither control means warms up the catalyst by performing dither control that changes the fuel injection amount so that lean combustion and rich combustion are alternately switched. Further, the injection control means performs the in-cylinder injection by controlling the in-cylinder injection valve and the intake stroke by controlling the port injection valve for the cylinder that performs rich combustion when performing the dither control. At port injection. The injection control means performs only in-cylinder injection for the cylinder that performs rich combustion. When fuel is injected in this way, in a cylinder that performs rich combustion, the fuel that is port-injected in the intake stroke does not substantially contribute to combustion, and only the fuel that is injected in-cylinder contributes to combustion. Therefore, generation of output torque during rich combustion can be suppressed. Therefore, according to the control apparatus for an internal combustion engine described above, it is possible to warm up the catalyst early while suppressing output torque fluctuation that may occur during dither control.
上記の内燃機関の制御装置の一態様では、前記噴射制御手段は、前記リッチ燃焼を行う気筒に対して、前記リーン燃焼時に噴射すべき燃料噴射量を筒内噴射させると共に、前記リッチ燃焼時に噴射すべき燃料噴射量と前記リーン燃焼に噴射すべき燃料噴射量との差分に対応する燃料噴射量をポート噴射させる。 In one aspect of the control apparatus for an internal combustion engine, the injection control unit causes the cylinder performing the rich combustion to in-cylinder an amount of fuel to be injected during the lean combustion and injects during the rich combustion. The fuel injection amount corresponding to the difference between the fuel injection amount to be injected and the fuel injection amount to be injected for the lean combustion is port-injected.
この態様では、噴射制御手段は、リッチ燃焼を行う気筒に対して、リーン燃焼時に噴射すべき燃料噴射量を筒内噴射し、リッチ燃焼時に噴射すべき燃料噴射量とリーン燃焼に噴射すべき燃料噴射量との差分に対応する燃料噴射量をポート噴射する。この場合、リッチ燃焼される気筒においては、出力トルクを発生するような燃焼に寄与することとなる筒内噴射される燃料噴射量は、リーン燃焼される際に筒内噴射される燃料噴射量と概ね同一である。したがって、リッチ燃焼時の出力トルクとリーン燃焼時の出力トルクとが概ね同一となる。したがって、上記した内燃機関の制御装置によれば、ディザ制御時に発生し得る出力トルク変動を効果的に抑制することが可能となる。 In this aspect, the injection control means in-cylinder injects the fuel injection amount to be injected at the time of lean combustion into the cylinder performing the rich combustion, and the fuel injection amount to be injected at the time of rich combustion and the fuel to be injected to the lean combustion. The fuel injection amount corresponding to the difference from the injection amount is port-injected. In this case, in the cylinder that is richly burned, the fuel injection amount that is injected into the cylinder that contributes to combustion that generates output torque is the fuel injection amount that is injected into the cylinder when performing lean combustion. It is almost the same. Therefore, the output torque at the time of rich combustion and the output torque at the time of lean combustion are substantially the same. Therefore, according to the control device for an internal combustion engine described above, it is possible to effectively suppress output torque fluctuation that may occur during dither control.
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記噴射制御手段は、要求点火遅角量が所定値以下である場合には、前記リッチ燃焼を行う気筒に対して、前記ポート噴射弁を制御することによってポート噴射を行うと共に、前記筒内噴射弁を制御することによって排気行程において筒内噴射を行う。 In another aspect of the control device for an internal combustion engine, when the required ignition retardation amount is equal to or less than a predetermined value, the injection control means sets the port injection valve to the cylinder that performs the rich combustion. Port injection is performed by controlling, and in-cylinder injection is performed in the exhaust stroke by controlling the in-cylinder injection valve.
この態様では、噴射制御手段は、要求点火遅角量が所定値以下である場合には、リッチ燃焼を行う気筒に対して、筒内噴射と吸気行程におけるポート噴射を行う代わりに、ポート噴射と、排気行程における筒内噴射とを行う。この場合には、点火時期を大きく遅角させる必要がないため、低負荷時における燃費などを優先するために、ポート噴射をベースとして噴射制御を実行する。このように燃料噴射した場合、リッチ燃焼を行う気筒においては、筒内噴射した燃料は出力トルクを発生するような燃焼にはほとんど寄与せず、そのまま排出され、ポート噴射した燃料のみが出力トルクを発生するような燃焼に寄与する。そのため、上記した内燃機関の制御装置によれば、ディザ制御時における燃費を確保しつつ、ディザ制御時に発生し得る出力トルク変動を抑制することが可能となる。 In this aspect, when the required ignition retardation amount is equal to or less than the predetermined value, the injection control means performs port injection instead of performing in-cylinder injection and port injection in the intake stroke with respect to the cylinder performing rich combustion. And in-cylinder injection in the exhaust stroke. In this case, since it is not necessary to retard the ignition timing significantly, the injection control is executed based on the port injection in order to give priority to the fuel consumption at the time of low load. When fuel is injected in this way, in a cylinder that performs rich combustion, in-cylinder injected fuel hardly contributes to combustion that generates output torque, but is discharged as it is, and only port-injected fuel has output torque. Contributes to the combustion that occurs. Therefore, according to the control device for an internal combustion engine described above, it is possible to suppress fluctuations in output torque that may occur during dither control while ensuring fuel efficiency during dither control.
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記噴射制御手段は、要求点火遅角量が所定値以下である場合には、前記リッチ燃焼を行う気筒に対して、前記リーン燃焼時に噴射すべき燃料噴射量をポート噴射させると共に、前記リッチ燃焼に噴射すべき燃料噴射量と前記リーン燃焼時に噴射すべき燃料噴射量との差分に対応する燃料噴射量を前記排気行程において筒内噴射させる。 In another aspect of the control apparatus for an internal combustion engine, the injection control unit performs injection when the lean combustion is performed for the cylinder that performs the rich combustion when the required ignition retardation amount is equal to or less than a predetermined value. The fuel injection amount to be injected is port-injected, and the fuel injection amount corresponding to the difference between the fuel injection amount to be injected in the rich combustion and the fuel injection amount to be injected in the lean combustion is injected into the cylinder in the exhaust stroke .
この態様では、噴射制御手段は、リッチ燃焼を行う気筒に対して、リーン燃焼時に噴射すべき燃料噴射量をポート噴射し、リッチ燃焼に噴射すべき燃料噴射量とリーン燃焼時に噴射すべき燃料噴射量との差分に対応する燃料噴射量を排気行程において筒内噴射する。この場合、リッチ燃焼される気筒においては、出力トルクを発生する燃焼に寄与することとなるポート噴射される燃料噴射量は、リーン燃焼される際にポート噴射される燃料噴射量と概ね同一である。そのため、リッチ燃焼時の出力トルクとリーン燃焼時の出力トルクとが概ね同一となる。したがって、上記した内燃機関の制御装置によれば、ディザ制御時に発生し得る出力トルク変動を効果的に抑制することが可能となる。 In this aspect, the injection control means port-injects the fuel injection amount to be injected at the time of lean combustion into the cylinder that performs rich combustion, and the fuel injection amount to be injected at the time of rich combustion and the fuel injection to be injected at the time of lean combustion. The fuel injection amount corresponding to the difference from the amount is injected into the cylinder in the exhaust stroke. In this case, in the richly burned cylinder, the fuel injection amount that is port-injected that contributes to the combustion that generates the output torque is substantially the same as the fuel injection amount that is port-injected when the lean combustion is performed. . Therefore, the output torque during rich combustion and the output torque during lean combustion are substantially the same. Therefore, according to the control device for an internal combustion engine described above, it is possible to effectively suppress output torque fluctuation that may occur during dither control.
上記の内燃機関の制御装置において好適には、前記要求点火遅角量が所定値以下である場合に、前記排気通路においてターボ過給機の上流側と下流側とをバイパスさせるバイパス通路上に設けられたウエストゲートバルブを、開く方向に制御する手段を更に有する。これにより、リッチ燃焼時において、ターボ過給機のタービン回転数の上昇が抑制されるため、出力トルクの上昇を抑制することができる。したがって、上記の内燃機関の制御装置によれば、ディザ制御時の出力トルク変動を効果的に抑制することが可能となる。 Preferably, the internal combustion engine control apparatus is provided on a bypass passage that bypasses the upstream side and the downstream side of the turbocharger in the exhaust passage when the required ignition retardation amount is equal to or less than a predetermined value. Means for controlling the waste gate valve in the opening direction is further provided. Thereby, at the time of rich combustion, since the raise of the turbine rotation speed of a turbocharger is suppressed, the raise of an output torque can be suppressed. Therefore, according to the control device for an internal combustion engine, it is possible to effectively suppress the output torque fluctuation during the dither control.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[全体構成]
まず、本実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用されたシステムの全体構成について説明する。
[overall structure]
First, the overall configuration of a system to which the control device for an internal combustion engine according to the present embodiment is applied will be described.
図1は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された車両の構成を示す概略図である。なお、図1では、実線矢印がガスの流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a vehicle to which a control device for an internal combustion engine according to the present embodiment is applied. In FIG. 1, solid arrows indicate gas flows, and broken arrows indicate input / output of signals.
車両は、主に、エアクリーナ(AC)2と、吸気通路3と、ターボ過給機4と、インタークーラ(IC)5と、スロットルバルブ6と、サージタンク7と、エンジン(内燃機関)8と、排気通路18と、バイパス通路19と、ウエストゲートバルブ20と、三元触媒21と、吸気圧センサ31と、水温センサ32と、酸素センサ33と、アクセル開度センサ34と、ECU(Engine Control Unit)50と、を備える。
The vehicle mainly includes an air cleaner (AC) 2, an
エアクリーナ2は、外部から取得された空気(吸気)を浄化して、吸気通路3に供給する。吸気通路3中には、ターボ過給機4のコンプレッサ4aが配設されており、吸気はコンプレッサ4aの回転によって圧縮される(過給される)。更に、吸気通路3中には、吸気を冷却するインタークーラ5と、エンジン8に供給する吸気量を調整するスロットルバルブ6が設けられている。スロットルバルブ6は、ECU50から供給される制御信号によって制御される。
The
スロットルバルブ6を通過した吸気は、吸気通路3上に形成されたサージタンク7内に一旦貯蔵された後、エンジン8が有する複数の気筒(不図示)内に流入する。エンジン8は、供給された吸気と燃料とを混合した混合気を気筒内で燃焼することによって動力を発生する。エンジン8は、例えばガソリンエンジンやデーゼルエンジンなどによって構成される。エンジン8内における燃焼により発生した排気ガスは、排気通路18に排出される。なお、エンジン8における燃料の点火時期や燃料噴射量の制御は、ECU50によって行われる。
The intake air that has passed through the throttle valve 6 is temporarily stored in a
ここで、図2を参照してエンジン8の具体的な構成について説明する。エンジン8は、主に、ポート噴射弁9と、筒内噴射弁10と、気筒(シリンダ)11aと、点火プラグ12と、吸気弁13aと、排気弁13bと、を有する。なお、図2においては、説明の便宜上、1つの気筒11aのみを示しているが、実際にはエンジン8は複数の気筒11aを有している。
Here, a specific configuration of the
ポート噴射弁9は、吸気通路3上に設けられており、吸気通路3中に燃料を噴射するインジェクタである。筒内噴射弁10は、気筒11aに設けられており、気筒11aの燃焼室11b内に直接燃料を噴射するインジェクタである。ポート噴射弁9、及び筒内噴射弁10は、ECU50から供給される制御信号によって制御される。即ち、ECU50によって、燃料の噴射制御が実行される。
The port injection valve 9 is an injector that is provided on the
気筒11aの燃焼室11bには、吸気通路3より吸気が供給されると共に、上記したポート噴射弁9及び筒内噴射弁10の少なくとも一方から燃料が供給される。燃焼室11b内では、点火プラグ12の点火により着火されることによって、供給された吸気と燃料との混合気が燃焼される。この場合、燃焼によってピストン11cが往復運動し、この往復運動がコンロッド11dを介してクランク軸(不図示)に伝達され、クランク軸が回転する。なお、点火プラグ12は、ECU50から供給される制御信号によって制御される。即ち、ECU50によって、点火時期の制御が実行される。
Intake air is supplied from the
更に、燃焼室11bには、吸気弁13aと排気弁13bが設けられている。吸気弁13aは、開閉することによって、吸気通路3と燃焼室11bとの導通/遮断を制御する。また、排気弁13bは、開閉することによって、排気通路18と燃焼室11bとの導通/遮断を制御する。
Furthermore, an intake valve 13a and an exhaust valve 13b are provided in the combustion chamber 11b. The intake valve 13a opens / closes to control conduction / interruption between the
ここで、ポート噴射弁9による燃料噴射(ポート噴射)と、筒内噴射弁10による燃料噴射(筒内噴射)との作用・効果の違いについて簡単に説明する。ポート噴射によれば、燃焼室11bからある程度離れた位置に燃料を噴射するため、筒内における燃料を均質にすることができる。そのため、ポート噴射は、燃焼性に優れており、低負荷における燃費に優れていると言える。一方、筒内噴射(筒内成層噴射)によれば、燃焼室11bに直接燃料を噴射しているため、点火プラグ12付近に燃料を集めて点火することができる。そのため、筒内噴射は、リーン限界や遅角限界などにおいて有利であると言える。即ち、筒内噴射を行った場合には、ポート噴射を行った場合と比較すると、点火時期をより大きく遅角することができる。 Here, the difference in operation and effect between fuel injection by the port injection valve 9 (port injection) and fuel injection by the in-cylinder injection valve 10 (in-cylinder injection) will be briefly described. According to the port injection, since the fuel is injected to a position away from the combustion chamber 11b to some extent, the fuel in the cylinder can be made homogeneous. Therefore, it can be said that the port injection is excellent in combustibility and excellent in fuel efficiency at a low load. On the other hand, according to the in-cylinder injection (in-cylinder stratified injection), since the fuel is directly injected into the combustion chamber 11b, the fuel can be collected and ignited in the vicinity of the spark plug 12. Therefore, it can be said that in-cylinder injection is advantageous in the lean limit and the retard limit. That is, when in-cylinder injection is performed, the ignition timing can be delayed more than when port injection is performed.
図1に戻って、車両が有するその他の構成要素について説明を行う。 Returning to FIG. 1, other components of the vehicle will be described.
エンジン8より排出された排気ガスは、排気通路18に設けられたターボ過給機4のタービン4bを回転させる。このようなタービン4bの回転トルクが、過給機4内のコンプレッサ4aに伝達されて回転することによって、ターボ過給機4を通過する吸気が圧縮される(過給される)。
The exhaust gas discharged from the
排気通路18には、ターボ過給機4の上流側と下流側とをバイパスさせるバイパス通路19が接続されている。このバイパス通路19上には、ウエストゲートバルブ20が設けられている。ウエストゲートバルブ20が閉であるときには、排気ガスは過給機4に流入し、バイパス通路19には流れない。逆に、ウエストゲートバルブ20が開であるときには、排気ガスは、図1中の矢印105で示すようにバイパス通路19にも流れる。そのため、コンプレッサ4aの回転数の上昇が抑制される。即ち、ターボ過給機4による過給が抑えられる。このようなウエストゲートバルブ20の開度などの制御は、ECU50によって行われる。
A bypass passage 19 that bypasses the upstream side and the downstream side of the turbocharger 4 is connected to the
また、排気通路18上には、排気ガスを浄化する機能を有する三元触媒21が設けられている。具体的には、三元触媒21は、白金やロジウムなどの貴金属を活性成分とした触媒であり、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)などを除去する機能を有する。また、三元触媒21は、その温度に応じて排気ガスの浄化能力が変化する。詳しくは、三元触媒21が活性温度付近の温度にあるときに排気ガスの浄化能力が高くなる。そのため、冷間始動時などにおいては、三元触媒21の温度を活性温度にまで上昇させる必要がある。なお、以下では、三元触媒21のことを単に「触媒」とも呼ぶ。
A three-
吸気圧センサ31は、サージタンク7に設けられており、吸入空気量を検出する。水温センサ32は、エンジン8を冷却する冷却水の温度を検出し、酸素センサ33は、排気通路18上に設けられており、排気ガス中の酸素濃度を検出する。また、アクセル開度センサ34は、運転者によるアクセル開度を検出する。これらのセンサが検出した検出値は、検出信号としてECU50に供給される。
The intake pressure sensor 31 is provided in the
ECU50は、図示しないCPU、ROM、RAM、及びA/D変換器などを含んで構成される。ECU50は、車両内の各種センサから供給される出力に基づいて、車両内の制御を行う。本実施形態では、ECU50は、三元触媒21を早期暖機させるための制御を行う。詳しくは、ECU50は、空燃比がリッチとリーンとに交互に切り替わるように燃料噴射量を変更する制御(以下、「ディザ制御」と呼ぶ。)を実行する。言い換えると、ECU50は、燃料噴射量をジグザグ状に増減させることによって、リッチ噴射とリーン噴射とを交互に実行する。このような制御を実行するのは、三元触媒21内におけるCOの酸化反応を増加させて、この酸化反応による発熱で三元触媒21を加熱することによって、三元触媒21の暖機を促進させるためである。
The
更に、本実施形態では、ECU50は、上記したディザ制御を実行している際に、リーン燃焼時における出力トルクと、リッチ燃料時における出力トルクとの間に生じる出力トルク差を抑制するための制御を実行する。具体的には、ECU50は、ディザ制御時に、ポート噴射及び筒内噴射を制御することによって、ディザ制御に起因する出力トルク変動を抑制する。このように、ECU50は、本発明における内燃機関の制御装置として機能する。具体的には、ECU50は、ディザ制御手段及び噴射制御手段として動作する。
Furthermore, in the present embodiment, the
[ディザ制御]
次に、本実施形態に係るディザ制御の基本概念について説明する。
[Dither control]
Next, the basic concept of dither control according to this embodiment will be described.
本実施形態では、冷間始動時に、三元触媒21を早期暖機させるためにディザ制御を実行する。具体的には、リッチ噴射とリーン噴射とが交互に切り替わるように制御を行う。更に、本実施形態では、ディザ制御を実行している際に、リーン燃焼時における出力トルクと、リッチ燃料時における出力トルクとの間に生じる出力トルク差を抑制するための制御を実行する。このような出力トルク差は、基本的には、リッチ燃焼時に噴射する燃焼噴射量と、リーン燃焼時に噴射する燃料噴射量との差に起因するものと考えられる。本実施形態では、ディザ制御を実行する際に、リッチ燃焼時に噴射すべき燃焼噴射量、及びリーン燃焼時に噴射すべき燃料噴射量を変更せずに、ポート噴射及び筒内噴射を制御する噴射制御を実行することによって、上記したような出力トルク変動を抑制する。
In the present embodiment, dither control is executed in order to warm up the three-
また、本実施形態では、上記したディザ制御を行う際に、三元触媒21を早期暖機させるために点火時期を遅角させるべき量(以下、「要求点火遅角量」と呼ぶ。)が所定値より大きい場合と、要求点火遅角量が所定値以下である場合とで、異なる噴射制御を実行する。具体的には、要求点火遅角量が所定値より大きい場合には、点火遅角しやすい筒内噴射をベースとしたディザ制御(以下、「筒内噴射時ディザ制御」と呼ぶ。)を行う。一方、要求点火遅角量が所定値以下である場合には、低負荷時における燃費などを優先するために、ポート噴射をベースとしたディザ制御(以下、「ポート噴射時ディザ制御」と呼ぶ。)を行う。なお、筒内噴射時ディザ制御及びポート噴射時ディザ制御については、詳細は後述する。
Further, in the present embodiment, when performing the above-described dither control, an amount (hereinafter referred to as “required ignition delay amount”) by which the ignition timing should be retarded in order to warm up the three-
図3は、本実施形態に係るディザ制御を示すフローチャートである。この処理は、ECU50が所定の周期で繰り返し実行する。
FIG. 3 is a flowchart showing dither control according to the present embodiment. This process is repeatedly executed by the
まず、ステップS101では、ECU50は、ディザ制御要求があるか否かを判定する。具体的には、ECU50は、三元触媒21が暖機しているか否かなどを判定する。ディザ制御要求がある場合(ステップS101;Yes)、処理はステップS102に進み、ディザ制御要求がない場合(ステップS101;No)、処理は当該フローを抜ける。
First, in step S101, the
ステップS102では、ディザ制御を行う際に、空燃比をリッチとリーンとに振る際の振り幅(以下、「ディザ噴射振幅量」と呼ぶ。)を設定する。具体的には、ECU50は、マップなどを参照して、触媒温度に基づいてディザ噴射振幅量を設定する。図4は、ディザ噴射振幅量を設定する際に用いるマップの一例を示している。図4は、横軸に触媒温度を示し、縦軸にディザ噴射振幅量を示している。マップによれば、触媒温度が低いほど大きな値を有するディザ噴射振幅量が決定され、触媒温度が高いほど小さな値を有するディザ噴射振幅量が決定される。
In step S102, when the dither control is performed, a swing width (hereinafter referred to as “dither injection amplitude amount”) when the air-fuel ratio is varied between rich and lean is set. Specifically, the
図3に戻って説明を行う。上記したステップS102の処理が終了すると、処理はステップS103に進む。 Returning to FIG. When the process of step S102 described above ends, the process proceeds to step S103.
ステップS103では、ECU50は、冷間始動時のアイドル時において点火遅角暖機要求があるか否かを判定する。言い換えると、ECU50は、冷間始動時のアイドル時において、要求点火遅角量が所定値より大きいか否かを判定する。ここで、要求点火遅角量の求め方について、図5を参照して説明する。図5(a)は、点火時期(横軸)と排気温度(縦軸)との関係の一例を示しており、図5(b)は、触媒温度(横軸)から要求点火遅角量(縦軸)を求めるために用いるマップの一例を示している。図5(a)より、点火時期が遅角されるほど排気温度が上昇することがわかる。このように排気温度が上昇した場合には、触媒温度も上昇するものと考えられる。よって、このような点火時期と触媒温度との関係を考慮すると、図5(b)に示すようなマップが作成される。図5(b)に示すマップによれば、触媒温度が低いほど大きな要求点火遅角量が求められ、触媒温度が高いほど小さな要求点火遅角量が求められる。
In step S103, the
図3に戻って説明を行う。要求点火遅角量が所定値より大きい場合(ステップS103;Yes)、処理はステップS104に進む。この場合には、触媒温度が低い温度にあると考えられる。そのため、触媒温度を大きく上昇させる必要があるため、点火時期を比較的大きく遅角させることが望ましい。よって、ステップS104では、ECU50は、点火遅角しやすい筒内噴射をベースとしてディザ制御(筒内噴射時ディザ制御)を実行する。言い換えると、筒内噴射を実行した場合にはポート噴射を実行した場合と比較すると点火時期を大きく遅角させることができるため、即ち筒内噴射を実行した場合には点火遅角させても失火などが生じにくいため、要求点火遅角量が所定値より大きい場合には、筒内噴射をベースとした筒内噴射時ディザ制御を実行する。なお、筒内噴射時ディザ制御の詳細は後述する。そして、処理は当該フローを抜ける。
Returning to FIG. When the required ignition retardation amount is larger than the predetermined value (step S103; Yes), the process proceeds to step S104. In this case, it is considered that the catalyst temperature is at a low temperature. Therefore, since it is necessary to raise the catalyst temperature greatly, it is desirable to retard the ignition timing relatively large. Therefore, in step S104, the
一方、要求点火遅角量が所定値以下である場合(ステップS103;No)、処理はステップS105に進む。この場合には、触媒温度が比較的高い温度にある(活性温度にまでは達していないものとする)と考えられる。そのため、触媒温度を大きく上昇させる必要はないので、点火時期をそれほど大きく遅角させる必要はない。よって、ステップS105では、ECU50は、低負荷時における燃費などを優先するために、筒内噴射の代わりにポート噴射をベースとしてディザ制御(ポート噴射時ディザ制御)を実行する。なお、ポート噴射時ディザ制御の詳細は後述する。そして、処理は当該フローを抜ける。
On the other hand, when the required ignition retard amount is equal to or less than the predetermined value (step S103; No), the process proceeds to step S105. In this case, it is considered that the catalyst temperature is relatively high (assuming that the activation temperature has not been reached). Therefore, it is not necessary to greatly increase the catalyst temperature, and therefore it is not necessary to retard the ignition timing so much. Accordingly, in step S105, the
[筒内噴射時ディザ制御]
次に、本実施形態に係る筒内噴射時ディザ制御について説明する。
[Dither control during in-cylinder injection]
Next, the in-cylinder injection dither control according to the present embodiment will be described.
図3において説明したように、冷間始動時のアイドル時において点火遅角暖機要求がある場合には、即ち要求点火遅角量が所定値より大きい場合には、筒内噴射時ディザ制御を実行する。つまり、点火遅角させても失火などが生じる可能性が低い筒内噴射をベースとしたディザ制御を実行する。 As described with reference to FIG. 3, when there is an ignition retard warm-up request during idling during cold start, that is, when the required ignition retard amount is greater than a predetermined value, the in-cylinder injection dither control is performed. Execute. That is, the dither control based on the in-cylinder injection that is unlikely to cause misfire even when the ignition is retarded is executed.
具体的には、本実施形態では、ディザ制御の実行の際にリッチ燃焼を行う気筒11aに対して、筒内噴射弁10を制御することによって筒内噴射を行うと共に、ポート噴射弁9を制御することによって吸気行程においてポート噴射を行う。一方、ディザ制御の実行の際にリーン燃焼を行う気筒11aに対しては、筒内噴射のみを行う。このように燃料噴射した場合、リッチ燃焼を行う気筒11aにおいては、吸気行程においてポート噴射した燃料は出力トルクを発生する燃焼にはほとんど用いられず、筒内噴射した燃料のみが出力トルクを発生する燃焼に用いられると考えられる。即ち、筒内噴射時ディザ制御を行った場合に発生される出力トルクは、筒内噴射した燃料の燃焼に起因するものであると言える。したがって、本実施形態に係る筒内噴射時ディザ制御によれば、筒内における空燃比をリッチに確保しつつ、リッチ燃焼時における出力トルクの発生を抑制することができる。よって、ディザ制御を行った際に生じ得る出力トルク変動を抑制することが可能となる。
Specifically, in the present embodiment, in-cylinder injection is performed by controlling the in-
より詳しくは、リッチ燃焼を行う気筒11aに対して、リーン燃焼時に噴射すべき燃料噴射量(以下、「リーン噴射量」と呼ぶ。)を筒内噴射すると共に、リッチ燃焼時に噴射すべき燃料噴射量(以下、「リッチ噴射量」と呼ぶ。)とリーン噴射量との差分に対応する燃料噴射量を吸気行程においてポート噴射する(以下、この噴射量を「ポート噴射量」と呼ぶ。)。即ち、リッチ燃焼時とリーン燃焼時とで、筒内噴射する燃料噴射量を同一にし、リッチ燃焼時には、空燃比をリッチにするだけの燃料噴射量をポート噴射量する。前述したように、吸気行程においてポート噴射した燃料は出力トルクを発生する燃焼にはほとんど寄与せず、筒内噴射した燃料のみが出力トルクを発生する燃焼に寄与する。よって、上記した噴射制御によれば、ディザ制御におけるリッチ燃焼時及びリーン燃焼時において筒内噴射される燃料噴射量が同一であるため、リッチ燃焼時の出力トルクは、リーン燃焼時の出力トルクと概ね同一となる。したがって、本実施形態に係る筒内噴射時ディザ制御によれば、ディザ制御時に発生し得る出力トルク変動を効果的に抑制することが可能となる。
More specifically, a fuel injection amount to be injected during lean combustion (hereinafter referred to as “lean injection amount”) is injected into the
次に、図6乃至図9を参照して、筒内噴射時ディザ制御について具体的に説明する。 Next, the in-cylinder injection dither control will be specifically described with reference to FIGS.
図6は、筒内噴射時ディザ制御時に設定する点火時期を説明するための図である。図6は、横軸に空燃比(A/F)を示し、縦軸に点火時期を示している。また、直線56は筒内噴射限界を示しており、直線57はポート噴射限界を示している。これより、筒内噴射限界はポート噴射限界よりも遅角側に位置していることがわかる。即ち、筒内噴射を行った場合には、ポート噴射を行った場合よりも、点火遅角による失火が生じにくいと言える。筒内噴射時ディザ制御時には、筒内噴射を行うため、筒内噴射限界を考慮に入れて点火時期が設定される。例えば、筒内噴射時ディザ制御時には、符号55で示す点火時期に設定される。この場合、筒内噴射限界に達しない程度まで遅角させた点火時期に設定される。なお、符号55が示す空燃比はリッチ燃料時とリーン燃焼時とにおける平均の空燃比を示している。そのため、空燃比が概ねストイキとなっている。
FIG. 6 is a view for explaining the ignition timing set during the in-cylinder injection dither control. FIG. 6 shows the air-fuel ratio (A / F) on the horizontal axis and the ignition timing on the vertical axis. A
図7は、筒内噴射時ディザ制御時における燃料噴射量と出力トルク(エンジントルク)を示す図である。図7(a)においは、符号60で示すグラフは、筒内噴射のみを行うリーン燃焼を実行する際に噴射する燃料噴射量を示しており、符号61で示すグラフは、筒内噴射のみを行うリッチ燃焼を実行する際に噴射する燃料噴射量(以下、このような噴射制御を行う場合を「第1の比較例」とも呼ぶ。)を示している。一方、符号62で示すグラフは、筒内噴射とポート噴射とを行うリッチ燃焼を実行する際に噴射する燃料噴射量(本実施形態に係る噴射制御)を示している。この場合、符号62aで示す燃料噴射量がリッチ噴射量を示しており、符号62bで示す燃料噴射量がリーン噴射量を示しており、符号62cで示す燃料噴射量がポート噴射量を示している。前述したように、本実施形態では、リーン噴射量62bを筒内噴射し、ポート噴射量63cをポート噴射する。なお、リッチ噴射量62aは第1の比較例に係る噴射制御における燃料噴射量と同一であり、リーン噴射量62bはリーン燃焼時に噴射する燃料噴射量と同一である。
FIG. 7 is a diagram showing the fuel injection amount and output torque (engine torque) during the dither control during in-cylinder injection. In FIG. 7A, the graph indicated by
図7(b)は、上記した燃料噴射量で噴射制御を実行した際の出力トルクを示している。具体的には、符号63で示す出力トルクは筒内噴射のみを行うリーン燃焼を実行した場合に得られた出力トルクであり、符号64で示す出力トルクは筒内噴射のみを行うリッチ燃焼を実行した場合に得られた出力トルクであり、符号65で示す出力トルクは筒内噴射とポート噴射とを行うリッチ燃焼を実行した場合に得られた出力トルクである。図7(b)より、リーン燃焼を実行した場合と、筒内噴射のみを行うリッチ燃焼を実行した場合(第1の比較例に係る噴射制御を実行した場合)とを比較すると、出力トルクに比較的大きな差が生じていることがわかる。これは、筒内噴射した燃料噴射量の差に起因するものである。したがって、上記したリーン燃焼と、筒内噴射のみを行うリッチ燃焼とを交互に切り替えるディザ制御を行った場合には、出力トルク変動が生じることとなる。
FIG. 7B shows the output torque when the injection control is executed with the fuel injection amount described above. Specifically, the output torque indicated by
これに対して、筒内噴射とポート噴射とを行うリッチ燃焼を実行した場合(本実施形態に係る噴射制御を実行した場合)と、リーン燃焼を実行した場合とを比較すると、出力トルクがほとんど変わらないことがわかる。よって、上記したリーン燃焼と、筒内噴射とポート噴射とを行うリッチ燃焼とを交互に切り替えるディザ制御を行った場合には、出力トルク変動がほとんど生じないと言える。これは、リッチ燃焼時とリーン燃焼時において、筒内噴射する燃料噴射量を同一にしたからである。 On the other hand, when the rich combustion that performs in-cylinder injection and port injection is executed (when the injection control according to this embodiment is executed) and when the lean combustion is executed, the output torque is almost equal. You can see that it does n’t change. Therefore, it can be said that the output torque fluctuation hardly occurs when the above-described lean combustion and the dither control for alternately switching the rich combustion in which the in-cylinder injection and the port injection are performed. This is because the in-cylinder fuel injection amount is made the same during rich combustion and lean combustion.
図8は、出力トルク変動を説明するための図である。図8は、横軸に空燃比(A/F)を示し、縦軸に出力トルクを示している。曲線69は、筒内噴射のみを実行したときにおける、出力トルクと空燃比との関係を示している。これより、空燃比がリッチになるほど、出力トルクが大きくなることがわかる。また、曲線69上に位置する符号66及び符号67で示す点は、それぞれ、リーン燃焼時の出力トルク、及び筒内噴射のみを行うリッチ燃焼を実行したときの出力トルクを示している。また、曲線69上に位置しない符号68で示す点は、筒内噴射とポート噴射の両方を行うリッチ燃焼を実行したときの出力トルクを示している。これより、リーン燃焼を実行した場合と、筒内噴射のみを行うリッチ燃焼を実行した場合とを比較すると、比較的大きな出力トルク差が生じていることがわかる。これに対して、筒内噴射とポート噴射とを行うリッチ燃焼を実行した場合と、リーン燃焼を実行した場合とを比較すると、ほとんど出力トルク差が生じてないことがわかる。
FIG. 8 is a diagram for explaining the output torque fluctuation. FIG. 8 shows the air-fuel ratio (A / F) on the horizontal axis and the output torque on the vertical axis. A
図9は、本実施形態に係る筒内噴射時ディザ制御を示すフローチャートである。この処理は、図3に示すステップS104の処理において実行される。また、この処理はECU50によって実行される。
FIG. 9 is a flowchart showing the in-cylinder injection dither control according to the present embodiment. This process is executed in the process of step S104 shown in FIG. Further, this process is executed by the
まず、ステップS401では、ECU50は、リーン燃焼時に噴射すべき燃料噴射量(リーン噴射量)を設定する。この場合、ECU50は、図3に示すステップS102の処理で設定されたディザ噴射振幅量を考慮に入れて、リーン噴射量を設定する。ECU50は、リーン燃焼を行う気筒11aに対して、上記のように設定された燃料噴射量を筒内噴射させる制御を行う。そして、処理はステップS402に進む。
First, in step S401, the
ステップS402では、ECU50は、リッチ燃焼時に噴射すべき燃料噴射量(リッチ噴射量)を設定する。この場合、ECU50は、ステップS401で設定されたリーン噴射量と、図3に示すステップS102の処理で設定されたディザ噴射振幅量と、を考慮に入れてリッチ噴射量を設定する。この場合、リッチ噴射量は、筒内噴射するリーン噴射量(ステップS401で決定された燃料噴射量)と、ポート噴射するポート噴射量とを加算した燃料噴射量となる。このように燃料噴射量が設定された場合、ECU50は、リッチ燃焼を行う気筒11aに対して、リーン噴射量を筒内噴射すると共に、ポート噴射量をポート噴射する。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
In step S402, the
以上の筒内噴射時ディザ制御によれば、要求点火遅角量が所定値より大きい場合に、ディザ制御時に発生し得る出力トルク変動を効果的に抑制しつつ、三元触媒21を早期暖機することが可能となる。
According to the above-described in-cylinder injection dither control, when the required ignition retardation amount is larger than a predetermined value, the three-
[ポート噴射時ディザ制御]
次に、本実施形態に係るポート噴射時ディザ制御について説明する。
[Dither control during port injection]
Next, the port injection dither control according to the present embodiment will be described.
前述したように(図3参照)、冷間始動時のアイドル時において点火遅角暖機要求がない場合には、即ち要求点火遅角量が所定値以下である場合には、前述した筒内噴射時ディザ制御を行う代わりに、ポート噴射時ディザ制御を実行する。つまり、低負荷時における燃費などを優先するために、ポート噴射をベースとしてディザ制御を実行する。 As described above (see FIG. 3), when there is no ignition retard warm-up request at the time of cold start, that is, when the required ignition retard amount is equal to or less than a predetermined value, Instead of performing dither control during injection, dither control during port injection is executed. That is, the dither control is executed based on the port injection in order to give priority to the fuel consumption at the time of low load.
具体的には、ディザ制御の実行の際に、リッチ燃焼を行う気筒11aに対して、ポート噴射弁9を制御することによってポート噴射を行うと共に、筒内噴射弁10を制御することによって排気行程において筒内噴射(以下では、「筒内排気行程噴射」とも呼ぶ。)を行う。この場合、筒内排気行程噴射した燃料は、出力トルクを発生するような燃焼には用いられずに、そのまま排気通路18に排出される。一方、ディザ制御の実行の際に、リーン燃焼を行う気筒11aに対してはポート噴射のみを行う。このように燃料噴射した場合、リッチ燃焼を行う気筒11aにおいては、筒内排気行程噴射した燃料は出力トルクを発生する燃焼にはほとんど寄与せず、ポート噴射した燃料のみが出力トルクを発生する燃焼に寄与する。そのため、本実施形態に係るポート噴射時ディザ制御によれば、筒内における空燃比をリッチに確保しつつ、リッチ燃焼時における出力トルクの発生を抑制することができる。したがって、ディザ制御を行った際に生じ得る出力トルク変動を抑制することが可能となる。
Specifically, when performing dither control, the
より詳しくは、リッチ燃焼を行う気筒11aに対して、リーン燃焼時に噴射するリーン噴射量をポート噴射すると共に、リッチ噴射量とリーン噴射量との差分に対応する燃料噴射量(以下、この噴射量を「筒内排気行程噴射量」と呼ぶ。)を筒内排気行程噴射する。即ち、リッチ燃焼時とリーン燃焼時とで、ポート噴射する燃料噴射量を同一にし、リッチ燃焼時には、空燃比をリッチにするだけの燃料噴射量を排気行程において筒内噴射量する。前述したように筒内排気行程噴射した燃料は出力トルクを発生する燃焼にはほとんど寄与せず、ポート噴射した燃料のみが出力トルクを発生する燃焼に寄与する。よって、上記した噴射制御によれば、ディザ制御におけるリッチ燃焼時及びリーン燃焼時においてポート噴射される燃料噴射量が同一であるため、リッチ燃焼時の出力トルクは、リーン燃焼時の出力トルクと概ね同一となる。したがって、本実施形態に係るポート噴射時ディザ制御によれば、ディザ制御時に発生し得る出力トルク変動を効果的に抑制することが可能となる。
More specifically, for the
次に、図10乃至図13を参照して、筒内噴射時ディザ制御について具体的に説明する。 Next, the in-cylinder injection dither control will be specifically described with reference to FIGS. 10 to 13.
図10は、ポート噴射時ディザ制御の基本概念を説明するための図である。図10は、吸気弁13aの開閉(符号70で示すグラフ)、排気弁13bの開閉(符号71で示すグラフ)、及び4サイクル(符号72で示すグラフ)のタイミングチャートを示している。この場合、吸気弁13aは吸気行程において開にされ、排気弁13bは排気行程において開にされる。また、吸気行程の直前の時刻t11においてポート噴射が実行され、圧縮行程における時刻t12において燃料が点火される。本実施形態に係るポート噴射時ディザ制御では、排気行程の初期における時刻t13において筒内噴射を実行する、即ち筒内排気行程噴射を実行する。この場合、排気行程では排気弁13bが開となっているため、筒内排気行程噴射された燃料は、排気通路18からそのまま排出される。
FIG. 10 is a diagram for explaining the basic concept of the port injection dither control. FIG. 10 shows a timing chart of opening and closing of the intake valve 13a (graph indicated by reference numeral 70), opening and closing of the exhaust valve 13b (graph indicated by reference numeral 71), and four cycles (graph indicated by reference numeral 72). In this case, the intake valve 13a is opened during the intake stroke, and the exhaust valve 13b is opened during the exhaust stroke. Further, port injection is executed at time t11 immediately before the intake stroke, and fuel is ignited at time t12 in the compression stroke. In the port injection dither control according to the present embodiment, in-cylinder injection is executed at time t13 in the initial stage of the exhaust stroke, that is, in-cylinder exhaust stroke injection is executed. In this case, since the exhaust valve 13b is opened in the exhaust stroke, the fuel injected in the cylinder exhaust stroke is discharged from the
図11は、ポート噴射時ディザ制御時における燃料噴射量と出力トルク(エンジントルク)を示す図である。図11(a)においは、符号80で示すグラフは、ポート噴射のみを行うリーン燃焼を実行する際に噴射する燃料噴射量を示しており、符号81で示すグラフは、ポート噴射のみを行うリッチ燃焼を実行する際に噴射する燃料噴射量(以下、このような噴射制御を行う場合を「第2の比較例」とも呼ぶ。)を示している。一方、符号82で示すグラフは、ポート噴射と筒内排気行程噴射とを行うリッチ燃焼を実行する際に噴射する燃料噴射量(本実施形態に係る噴射制御)を示している。この場合、符号82aで示す燃料噴射量がリッチ噴射量を示しており、符号82bで示す燃料噴射量がリーン噴射量を示しており、符号82cで示す燃料噴射量が筒内排気行程噴射量を示している。前述したように、本実施形態では、リーン噴射量82bをポート噴射し、筒内排気行程噴射量83cを筒内排気行程噴射する。なお、リッチ噴射量82aは第2の比較例に係る噴射制御における燃料噴射量と同一であり、リーン噴射量82bはリーン燃焼時に噴射する燃料噴射量と概ね同一である。
FIG. 11 is a diagram showing the fuel injection amount and output torque (engine torque) during the port injection dither control. In FIG. 11A, the graph indicated by
図11(b)は、上記した燃料噴射量で噴射制御を実行した際の出力トルクを示している。具体的には、符号83で示す出力トルクはポート噴射のみを行うリーン燃焼を実行した場合に得られた出力トルクであり、符号84で示す出力トルクはポート噴射のみを行うリッチ燃焼を実行した場合に得られた出力トルクであり、符号85で示す出力トルクはポート噴射と筒内排気行程噴射とを行うリッチ燃焼を実行した場合に得られた出力トルクである。図11(b)より、リーン燃焼を実行した場合と、ポート噴射のみを行うリッチ燃焼を実行した場合(第2の比較例に係る噴射制御を実行した場合)とを比較すると、出力トルクに比較的大きな差が生じていることがわかる。これは、ポート噴射した燃料噴射量の差に起因するものである。したがって、上記したリーン燃焼と、ポート噴射のみを行うリッチ燃焼とを交互に切り替えるディザ制御を行った場合には、出力トルク変動が生じることとなる。
FIG. 11B shows the output torque when the injection control is executed with the fuel injection amount described above. Specifically, the output torque indicated by
これに対して、ポート噴射と筒内排気行程噴射とを行うリッチ燃焼を実行した場合(本実施形態に係る噴射制御を実行した場合)と、リーン燃焼を実行した場合とを比較すると、出力トルクがほとんど変わらないことがわかる。よって、上記したリーン燃焼と、ポート噴射と筒内排気行程噴射とを行うリッチ燃焼とを交互に切り替えるディザ制御を行った場合には、出力トルク変動がほとんど生じないと言える。これは、リッチ燃焼時とリーン燃焼時において、ポート噴射する燃料噴射量を同一にしたからである。 In contrast, when the rich combustion in which the port injection and the in-cylinder exhaust stroke injection are performed (when the injection control according to the present embodiment is executed) is compared with the case in which the lean combustion is executed, the output torque It can be seen that there is almost no change. Therefore, it can be said that there is almost no output torque fluctuation when the dither control in which the above-described lean combustion and rich combustion in which the port injection and the in-cylinder exhaust stroke injection are performed alternately is performed. This is because the fuel injection amount for port injection is made the same during rich combustion and lean combustion.
図12は、出力トルク変動を説明するための図である。図12は、横軸に空燃比(A/F)を示し、縦軸に出力トルクを示している。曲線89は、ポート噴射のみを実行したときにおける、出力トルクと空燃比との関係を示している。これより、空燃比がリッチになるほど、出力トルクが大きくなることがわかる。また、曲線89上に位置する符号86及び符号87で示す点は、それぞれ、リーン燃焼時の出力トルク、及びポート噴射のみを行うリッチ燃焼を実行したときの出力トルクを示している。また、曲線89上に位置しない符号88で示す点は、ポート噴射と筒内排気行程噴射の両方を行うリッチ燃焼を実行したときの出力トルクを示している。これより、リーン燃焼を実行した場合と、ポート噴射のみを行うリッチ燃焼を実行した場合とを比較すると、比較的大きな出力トルク差が生じていることがわかる。これに対して、ポート噴射と筒内排気行程噴射とを行うリッチ燃焼を実行した場合と、リーン燃焼を実行した場合とを比較すると、ほとんど出力トルク差が生じてないことがわかる。
FIG. 12 is a diagram for explaining the output torque fluctuation. FIG. 12 shows the air-fuel ratio (A / F) on the horizontal axis and the output torque on the vertical axis. A
図13は、本実施形態に係るポート噴射時ディザ制御を示すフローチャートである。この処理は、図3に示すステップS105の処理において実行される。また、この処理はECU50によって実行される。
FIG. 13 is a flowchart showing port injection dither control according to the present embodiment. This process is executed in the process of step S105 shown in FIG. Further, this process is executed by the
まず、ステップS501では、ECU50は、リーン燃焼時に噴射すべき燃料噴射量(リーン噴射量)を設定する。この場合、ECU50は、図3に示すステップS102の処理で設定されたディザ噴射振幅量を考慮に入れて、リーン噴射量を設定する。ECU50は、リーン燃焼を行う気筒11aに対して、上記のように設定された燃料噴射量をポート噴射させる制御を行う。そして、処理はステップS502に進む。
First, in step S501, the
ステップS502では、ECU50は、リッチ燃焼時に噴射すべき燃料噴射量(リッチ噴射量)を設定する。この場合、ECU50は、ステップS501で設定されたリーン噴射量と、図3に示すステップS102の処理で設定されたディザ噴射振幅量と、を考慮に入れてリッチ噴射量を設定する。この場合、リッチ噴射量は、ポート噴射するリーン噴射量(ステップS501で決定された燃料噴射量)と、筒内排気行程噴射する筒内排気行程噴射量とを加算した燃料噴射量となる。このように燃料噴射量が設定された場合、ECU50は、リッチ燃焼を行う気筒11aに対して、リーン噴射量をポート噴射すると共に、筒内排気行程噴射量を筒内排気行程噴射する。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
In step S502, the
以上のポート噴射時ディザ制御によれば、要求点火遅角量が所定値以下である場合に、ディザ制御時に発生し得る出力トルク変動を効果的に抑制しつつ、三元触媒21を早期暖機することが可能となる。また、ポート噴射時ディザ制御では基本的にはポート噴射を実行するため、ディザ制御時における燃費も確保することが可能となる。
According to the above-described port injection dither control, when the required ignition retardation amount is equal to or less than the predetermined value, the three-
[変形例]
次に、本発明の変形例に係る制御について説明する。変形例では、要求点火遅角量が所定値以下である場合に、前述したポート噴射時ディザ制御を実行すると共に、ウエストゲートバルブ20を開く方向に制御する。こうするのは、リッチ燃焼時に、ターボ過給機4のタービン4bの回転数(以下、「タービン回転数」と呼ぶ。)の上昇を抑制することによって、出力トルクの上昇を抑制するためである。つまり、変形例に係る制御は、リッチ燃焼時においてタービン回転数の上昇に起因する出力トルクの上昇を抑制することによって、ディザ制御時の出力トルク変動を抑制するために行う。
[Modification]
Next, control according to a modification of the present invention will be described. In the modification, when the required ignition retardation amount is equal to or less than a predetermined value, the above-described port injection dither control is executed and the
ここで、図14を参照して、変形例に係る制御の基本概念について説明する。 Here, a basic concept of control according to the modification will be described with reference to FIG.
図14(a)は、筒内排気行程噴射量(横軸)と排気温度(縦軸)との関係を示す図である。これより、筒内排気行程噴射量を大きくすると、排気温度が上昇することがわかる。また、図14(b)は、排気温度(横軸)とタービン回転数(縦軸)との関係を示す図である。これより、排気温度が上昇すると、タービン回転数が上昇することがわかる。図14(a)及び図14(b)によれば、筒内排気行程噴射量を大きくすると、排気温度が上昇して、タービン回転数が上昇することがわかる。このようにタービン回転数が上昇した場合には、吸入空気量も上昇するため、エンジン8の出力トルクが増加する傾向にある。
FIG. 14A is a diagram showing the relationship between the in-cylinder exhaust stroke injection amount (horizontal axis) and the exhaust temperature (vertical axis). From this, it is understood that the exhaust gas temperature increases when the in-cylinder exhaust stroke injection amount is increased. FIG. 14B is a diagram showing the relationship between the exhaust temperature (horizontal axis) and the turbine speed (vertical axis). From this, it can be seen that when the exhaust gas temperature rises, the turbine speed increases. 14 (a) and 14 (b), it is understood that when the in-cylinder exhaust stroke injection amount is increased, the exhaust gas temperature increases and the turbine speed increases. When the turbine rotational speed increases in this way, the intake air amount also increases, so the output torque of the
図14(c)は、ウエストゲートバルブ20を閉にしたときの出力トルクと、ウエストゲートバルブ20を開にしたときの出力トルクを示している。具体的には、図14(c)は横軸に時間を示し、縦軸に出力トルクを示している。また、実線で表した曲線90はウエストゲートバルブ20を閉にしたときの出力トルクを示し、破線で表した曲線91はウエストゲートバルブ20を開にしたときの出力トルクを示している。これより、ウエストゲートバルブ20を開にした場合には、ウエストゲートバルブ20を閉にした場合よりも、出力トルクが小さいことがわかる。こうなるのは、ウエストゲートバルブ20を開にすることで、ターボ過給機4へ供給される排気ガス量が減少されてタービン回転数が減少し、ターボ過給機4による過給が抑制されるためである。以上より、変形例に係る制御においては、リッチ燃焼時に筒内排気行程噴射することよってタービン回転数が上昇してしまうことを抑制するために、ウエストゲートバルブ20を開く方向に制御する。
FIG. 14C shows the output torque when the
図15は、変形例に係る制御を示すフローチャートである。この処理は、前述したポート噴射時ディザ制御に係る処理(図13参照)の代わりに、図3に示すステップS105の処理において実行される。この処理も、ECU50によって実行される。
FIG. 15 is a flowchart illustrating control according to the modification. This process is executed in the process of step S105 shown in FIG. 3 instead of the process related to the port injection dither control (see FIG. 13). This process is also executed by the
なお、変形例に係る制御におけるステップS601、S602の処理は、前述したポート噴射時ディザ制御におけるステップS501、S502の処理と同一であるため(図13参照)、その説明を省略する。ここでは、ステップS603の処理についてのみ説明する。 Note that the processing in steps S601 and S602 in the control according to the modification is the same as the processing in steps S501 and S502 in the above-described port injection dither control (see FIG. 13), and thus the description thereof is omitted. Here, only the process of step S603 will be described.
ステップS603では、ECU50は、ウエストゲートバルブ20の開度(ウエストゲートバルブ開度)を設定する。具体的には、ECU50は、図3に示すステップS102の処理で設定されたディザ噴射振幅量に応じて、ウエストゲートバルブ開度を設定する。例えば、ECU50は、ディザ噴射振幅量が大きいほど、ウエストゲートバルブ開度を大きく設定する。こうするのは、ディザ噴射振幅量が大きい場合には、筒内排気行程噴射量として大きな値が設定されるので、タービン回転数が上昇する傾向にあるからである。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
In step S603, the
以上の変形例に係る制御によれば、リッチ燃焼時におけるタービン回転数の上昇を抑制することによって、ディザ制御時に発生し得る出力トルク変動を効果的に抑制することができる。 According to the control according to the above modification, it is possible to effectively suppress the output torque fluctuation that can occur during the dither control by suppressing the increase in the turbine rotational speed during the rich combustion.
3 吸気通路
4 ターボ過給機
6 スロットルバルブ
8 エンジン
9 ポート噴射弁
10 筒内噴射弁
11a 気筒
12 点火プラグ
13a 吸気弁
13b 排気弁
18 排気通路
19 バイパス通路
20 ウエストゲートバルブ
21 三元触媒
50 ECU
DESCRIPTION OF
Claims (5)
リーン燃焼とリッチ燃焼とが交互に切り替わるように燃料噴射量を変更させるディザ制御を行うディザ制御手段と、
前記ディザ制御の実行の際に、前記リッチ燃焼を行う気筒に対して、前記筒内噴射弁を制御することによって筒内噴射を行うと共に、前記ポート噴射弁を制御することによって吸気行程においてポート噴射を行う噴射制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine that performs control for warming up a catalyst provided on an exhaust passage to an internal combustion engine to which fuel is supplied from at least one of a port injection valve and a cylinder injection valve,
Dither control means for performing dither control to change the fuel injection amount so that lean combustion and rich combustion are alternately switched;
When performing the dither control, in-cylinder injection is performed on the cylinder that performs rich combustion by controlling the in-cylinder injection valve, and in the intake stroke by controlling the port injection valve. An internal combustion engine control device.
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