JP2008274789A - Control system for direct injection engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control system for a direct injection engine, controlling injection from an injector for cylinder injection in catalyst warm-up promotion processing, in view of prevention of delay of the catalyst warm-up promotion processing caused by increase of unvaporized fuel, and combustion stability. <P>SOLUTION: The control system for a direct injection engine has the injector for cylinder injection injecting fuel in an intake stroke and a compression stroke, in the catalyst warm-up promotion processing for activating a catalytic converter. The control system further has a sensor detecting concentration of alcohol in the fuel, and a control part controlling a fuel injection amount in the compression stroke, based on information on the alcohol concentration from the sensor. The alcohol concentration and the injection amount have a first relation in which the injection amount is increased according to the alcohol concentration until the alcohol concentration exceeds a default, and the injection amount is fixed regardless of the alcohol concentration when the alcohol concentration exceeds the default. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、直噴エンジンの制御システムに関し、特に、触媒コンバータを活性化させるための触媒暖機促進処理時における筒内噴射用インジェクタからの噴射を制御する制御システムに関する。   The present invention relates to a control system for a direct injection engine, and more particularly to a control system for controlling injection from an in-cylinder injector during catalyst warm-up promotion processing for activating a catalytic converter.

触媒暖機促進処理時において、燃料のアルコール濃度に応じて、吸気行程と圧縮行程に行われる噴射を制御する制御システム提案されている。   There has been proposed a control system that controls the injection performed in the intake stroke and the compression stroke in accordance with the alcohol concentration of the fuel during the catalyst warm-up acceleration processing.

特許文献1は、アルコール濃度が高い場合は燃料気化を促進するために吸気行程における燃料噴射量を圧縮行程における燃料噴射量に比べて増大させる制御システムを開示する。
特開2006−291971号公報
Patent Document 1 discloses a control system that increases the fuel injection amount in the intake stroke compared to the fuel injection amount in the compression stroke in order to promote fuel vaporization when the alcohol concentration is high.
JP 2006-291971 A

しかし、圧縮行程における燃料噴射量が増加されないため、点火プラグ周りの空燃比が目標空燃比に比べて希薄になり、燃焼安定性が損なわれるおそれがある。但し、圧縮行程における燃料噴射量をあまり多くすると、気化しない燃料が増えて、点火不良などにより、触媒暖機促進処理が遅延するおそれがある。   However, since the fuel injection amount in the compression stroke is not increased, the air-fuel ratio around the spark plug becomes leaner than the target air-fuel ratio, which may impair combustion stability. However, if the fuel injection amount in the compression stroke is too large, the fuel that is not vaporized increases, and the catalyst warm-up promotion processing may be delayed due to ignition failure or the like.

したがって本発明の目的は、気化しない燃料の増加による触媒暖機促進処理の遅延防止と燃焼安定性とを考慮した上で、触媒暖機促進処理時における筒内噴射用インジェクタからの噴射を制御する直噴エンジンの制御システムを提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to control the injection from the in-cylinder injector during the catalyst warm-up promotion process in consideration of prevention of delay of the catalyst warm-up promotion process due to an increase in fuel that does not vaporize and combustion stability. It is to provide a control system for a direct injection engine.

本発明に係る直噴エンジンの制御システムは、触媒コンバータを活性化させるための触媒暖機促進処理時に、吸気行程と圧縮行程において燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと、燃料におけるアルコール濃度を検出するセンサと、センサからのアルコール濃度に関する情報に基づいて、圧縮行程における燃料の噴射量を制御する制御部とを備え、アルコール濃度と噴射量とは、アルコール濃度が既定値を超えるまでは、アルコール濃度に応じて噴射量が増加し、既定値を超えると、アルコール濃度に関わらず噴射量が一定である第1関係を有する。これにより、アルコール濃度が高くなるにつれて圧縮行程における噴射量が多くなるため、蒸発特性のよい燃料(例えば、ガソリン)がシリンダー内に十分に供給され、成層燃焼が成立し、気化悪化(気化しない燃料の増加)に伴う混合気の希薄化を抑制することが可能になる。また、アルコール濃度が既定値(アルコール濃度既定値)以上では、圧縮行程における燃料噴射量を一定させることにより、気化しない燃料の増加を抑制することが可能になる。   The control system for a direct injection engine according to the present invention detects an in-cylinder injector that injects fuel in an intake stroke and a compression stroke, and an alcohol concentration in the fuel during a catalyst warm-up promotion process for activating the catalytic converter. And a control unit that controls the fuel injection amount in the compression stroke based on the information on the alcohol concentration from the sensor. The alcohol concentration and the injection amount are alcohol until the alcohol concentration exceeds a predetermined value. When the injection amount increases according to the concentration and exceeds a predetermined value, the injection amount is constant regardless of the alcohol concentration. As a result, since the injection amount in the compression stroke increases as the alcohol concentration increases, fuel with good evaporation characteristics (for example, gasoline) is sufficiently supplied into the cylinder, stratified combustion is established, and vaporization deterioration (fuel that does not vaporize) It is possible to suppress the dilution of the air-fuel mixture accompanying the increase in Further, when the alcohol concentration is equal to or higher than a predetermined value (alcohol concentration predetermined value), it is possible to suppress an increase in fuel that is not vaporized by making the fuel injection amount constant in the compression stroke.

好ましくは、直噴エンジンの温度を検出する温度センサをさらに備え、温度が閾値以上である場合には、制御部は、アルコール濃度に関わらず、触媒暖機促進処理時の圧縮行程における噴射量として、第1関係におけるアルコール濃度が低い場合の噴射量を使用する。これにより、エンジン本体の冷却水温が所定温度以上の場合に、アルコール燃料の気化量が急激に増加することを考慮して、アルコール濃度が少ない(例えば、アルコール濃度が最も低い0%)の場合の圧縮行程噴射量を使用することで、噴射量を減らし、気化量の急激な増加によるオーバーリッチ状態を回避することが可能になる。   Preferably, a temperature sensor for detecting the temperature of the direct injection engine is further provided, and when the temperature is equal to or higher than the threshold value, the control unit sets the injection amount in the compression stroke during the catalyst warm-up acceleration process regardless of the alcohol concentration. The injection amount when the alcohol concentration in the first relationship is low is used. Thus, when the cooling water temperature of the engine body is equal to or higher than a predetermined temperature, the alcohol concentration is low in consideration of the rapid increase in the amount of alcohol fuel vaporized (for example, the lowest alcohol concentration is 0%). By using the compression stroke injection amount, it is possible to reduce the injection amount and avoid an over-rich state due to a rapid increase in the amount of vaporization.

また、好ましくは、制御部は、センサからのアルコール濃度に関する情報に基づいて、触媒暖機促進処理時の吸気行程と圧縮行程とにおける圧縮行程への燃料の噴き分け比率を制御し、アルコール濃度と噴き分け比率とは、アルコール濃度が既定値を超えるまでは、アルコール濃度に応じて噴き分け比率が増加し、既定値を超えると、アルコール濃度に応じて噴き分け比率が減少する第2関係を有する。   Preferably, the control unit controls the fuel injection ratio to the compression stroke in the intake stroke and the compression stroke during the catalyst warm-up acceleration processing based on the information on the alcohol concentration from the sensor, and the alcohol concentration and The spray ratio has a second relationship in which the spray ratio increases according to the alcohol concentration until the alcohol concentration exceeds a predetermined value, and when the alcohol concentration exceeds the predetermined value, the spray ratio decreases according to the alcohol concentration. .

また、好ましくは、直噴エンジンの温度を検出する温度センサをさらに備え、温度が閾値以上である場合には、制御部は、アルコール濃度に関わらず、触媒暖機促進処理時の吸気行程と圧縮行程とにおける圧縮行程への燃料の噴き分け比率を低く設定する。   Preferably, a temperature sensor for detecting the temperature of the direct injection engine is further provided, and when the temperature is equal to or higher than the threshold value, the control unit performs the intake stroke and compression during the catalyst warm-up acceleration process regardless of the alcohol concentration. The ratio of fuel injection to the compression stroke in the stroke is set low.

また、好ましくは、触媒暖機促進処理時に、点火タイミングが遅角した状態で点火する点火プラグをさらに備え、制御部は、センサからのアルコール濃度に関する情報に基づいて、点火タイミングの遅角量を制御し、アルコール濃度と遅角量とは、アルコール濃度が既定値を超えるまでは、アルコール濃度に応じて遅角量が増加し、既定値を超えると、アルコール濃度に応じて遅角量が減少する第3関係を有する。これにより、点火プラグの点火タイミングの遅角量を増加させることで、暖機性能を向上させる(触媒暖機促進処理を速く完了させる)ことが可能になる。また、アルコール濃度が既定値(アルコール濃度既定値)以上の場合には、遅角量を減少させることによって、燃焼安定性が悪化することを抑制することが可能になる。   Preferably, the catalyst warm-up promoting process further includes an ignition plug that ignites in a state in which the ignition timing is retarded, and the control unit determines the ignition timing retard amount based on information on the alcohol concentration from the sensor. Control the alcohol concentration and retard amount until the alcohol concentration exceeds the preset value, the retard amount increases according to the alcohol concentration, and when it exceeds the preset value, the retard amount decreases according to the alcohol concentration. Has a third relationship. Accordingly, it is possible to improve the warm-up performance (complete the catalyst warm-up promotion process quickly) by increasing the retard amount of the ignition timing of the spark plug. Further, when the alcohol concentration is equal to or higher than a predetermined value (alcohol concentration predetermined value), it is possible to suppress deterioration in combustion stability by reducing the retard amount.

また、好ましくは、触媒暖機促進処理時に、進角した状態で閉じる吸気バルブをさらに備え、制御部は、センサからのアルコール濃度に関する情報に基づいて、吸気バルブを閉じるタイミングの進角量を制御し、アルコール濃度と進角量とは、アルコール濃度に応じて進角量が増加する第4関係を有する。これにより、吸気バルブを閉じるタイミングを進角させることにより、筒内温度を上昇させて、アルコール濃度が高くなったことによる気化悪化を抑制することが可能になる。   Preferably, the catalyst further includes an intake valve that closes in an advanced state during the catalyst warm-up promotion process, and the control unit controls the advance amount of the timing to close the intake valve based on information on the alcohol concentration from the sensor. The alcohol concentration and the advance amount have a fourth relationship in which the advance amount increases according to the alcohol concentration. Accordingly, by advancing the timing for closing the intake valve, it is possible to increase the in-cylinder temperature and suppress the deterioration of vaporization due to the increase in the alcohol concentration.

以上のように本発明によれば、気化しない燃料の増加による触媒暖機促進処理の遅延防止と燃焼安定性とを考慮した上で、触媒暖機促進処理時における筒内噴射用インジェクタからの噴射を制御する直噴エンジンの制御システムを提供することができる。   As described above, according to the present invention, the injection from the in-cylinder injector at the time of the catalyst warm-up acceleration processing is considered in consideration of the delay prevention of the catalyst warm-up acceleration processing due to the increase in the fuel that is not vaporized and the combustion stability. It is possible to provide a control system for a direct injection engine that controls the engine.

以下、本発明の実施形態について、図1、図2を用いて説明する。第1実施形態における直噴エンジンの制御システムは、エンジン本体1、エアクリーナ2、吸気通路3、電気制御スロットル弁4、筒内噴射用のインジェクタ6、点火プラグ7、排気通路8、触媒コンバータ9、電気制御EGR弁10、EGR通路11、燃料タンク12、低圧ポンプ13、高圧ポンプ15、燃料分配管16、リターン通路17、ECU20、吸気バルブ21、排気バルブ22、VVTなどの可変吸気バルブタイミング制御機構23、エンジン本体1の冷却水温を検出する水温センサ26、排気通路8において排気空燃比のリッチ・リーンに応じた信号を出力する空燃比センサ27、燃料分配管16における燃料mfのアルコール濃度を検出するアルコール濃度センサ30を備える。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The control system for the direct injection engine in the first embodiment includes an engine body 1, an air cleaner 2, an intake passage 3, an electrically controlled throttle valve 4, an in-cylinder injector 6, a spark plug 7, an exhaust passage 8, a catalytic converter 9, Variable intake valve timing control mechanism such as electric control EGR valve 10, EGR passage 11, fuel tank 12, low pressure pump 13, high pressure pump 15, fuel distribution pipe 16, return passage 17, ECU 20, intake valve 21, exhaust valve 22, VVT 23, a water temperature sensor 26 that detects the cooling water temperature of the engine body 1, an air-fuel ratio sensor 27 that outputs a signal corresponding to the rich / lean exhaust air-fuel ratio in the exhaust passage 8, and an alcohol concentration of the fuel mf in the fuel distribution pipe 16. An alcohol concentration sensor 30 is provided.

なお、第1実施形態では、エンジン本体1の燃料mfとして、ガソリンとアルコールの混合燃料を使った形態を説明するが、アルコールを含む燃料を使った他の形態であってもよい。   In the first embodiment, a mode in which a mixed fuel of gasoline and alcohol is used as the fuel mf of the engine body 1 will be described. However, other modes using a fuel containing alcohol may be used.

まず、エンジン本体1の動作について説明する。吸気バルブ21の開時に、エンジン本体1の各シリンダーの燃焼室には、エアクリーナ2及び吸気通路3を介し、電気制御スロットル弁4の制御を受けて、空気が吸入される。吸気バルブ21の開閉は、ECU20に制御された可変吸気バルブタイミング制御機構23によって行われる。   First, the operation of the engine body 1 will be described. When the intake valve 21 is opened, air is sucked into the combustion chamber of each cylinder of the engine body 1 through the air cleaner 2 and the intake passage 3 under the control of the electrically controlled throttle valve 4. The intake valve 21 is opened and closed by a variable intake valve timing control mechanism 23 controlled by the ECU 20.

インジェクタ6から噴射された燃料mfは、吸入された空気と混ざって混合気を形成する。ECU20からの点火信号に基づく点火プラグ7の点火によって、混合気は燃焼する。   The fuel mf injected from the injector 6 mixes with the sucked air to form an air-fuel mixture. The air-fuel mixture burns by ignition of the spark plug 7 based on the ignition signal from the ECU 20.

エンジン本体1からの排気は、排気バルブ22の開時に、排気通路8より排出され、排気通路8に設けられた触媒コンバータ9により浄化される。また、排気の一部は、電気制御EGR弁10を介して、EGR通路11により吸気通路3のスロットル弁4の下流で吸気通路3に還流される。   Exhaust gas from the engine body 1 is discharged from the exhaust passage 8 when the exhaust valve 22 is opened, and is purified by the catalytic converter 9 provided in the exhaust passage 8. Further, a part of the exhaust is recirculated to the intake passage 3 downstream of the throttle valve 4 in the intake passage 3 by the EGR passage 11 via the electric control EGR valve 10.

次に、燃料mfのエンジン本体1への供給動作について説明する。燃料タンク12からは低圧ポンプ13により燃料が吸い上げられ、低圧供給通路を介して接続された高圧ポンプ15により目標噴射圧まで加圧されて、インジェクタ6に接続されている燃料分配管16に供給される。リターン通路17は、燃料分配管16からの余剰燃料を燃料タンク12に戻す通路である。   Next, the operation for supplying the fuel mf to the engine body 1 will be described. Fuel is sucked up from the fuel tank 12 by a low pressure pump 13, pressurized to a target injection pressure by a high pressure pump 15 connected via a low pressure supply passage, and supplied to a fuel distribution pipe 16 connected to the injector 6. The The return passage 17 is a passage for returning surplus fuel from the fuel distribution pipe 16 to the fuel tank 12.

次に、ECU20の動作について説明する。ECU20は、CPU、ROM、RAM、A/D変換器、及び入出力インターフェイス等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種センサからの入力信号を受け、これに基づいて演算処理して、各部の動作制御を行う。   Next, the operation of the ECU 20 will be described. The ECU 20 includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an A / D converter, an input / output interface, and the like, receives input signals from various sensors, performs arithmetic processing based on the signals, Control the operation.

特に、本実施形態では、冷間始動後のファーストアイドル中に、吸気行程と圧縮行程で燃料mfの噴射を行い、点火タイミングを遅角した状態で点火プラグ7を点火させて、触媒コンバータ9の暖機を促進する触媒暖機促進処理が行われる。この触媒暖機促進処理において、ECU20は、水温センサ26からの冷却水温に関する情報、及びアルコール濃度センサ30からの燃料mfのアルコール濃度に関する情報に基づいて、インジェクタ6から噴射される燃料mfの圧縮行程における噴射量、及び吸気行程と圧縮行程とにおける圧縮行程への噴き分け比率を制御する。また、触媒暖機促進処理において、ECU20は、水温センサ26からの冷却水温に関する情報、及びアルコール濃度センサ30からの燃料mfのアルコール濃度に関する情報に基づいて、点火プラグ7の点火タイミングを遅角制御し、吸気バルブ21を閉じるタイミングを進角制御する。   In particular, in the present embodiment, during the first idle after the cold start, the fuel mf is injected during the intake stroke and the compression stroke, and the spark plug 7 is ignited with the ignition timing retarded, so that the catalytic converter 9 A catalyst warm-up promotion process for promoting warm-up is performed. In this catalyst warm-up promotion process, the ECU 20 performs the compression stroke of the fuel mf injected from the injector 6 based on the information on the coolant temperature from the water temperature sensor 26 and the information on the alcohol concentration of the fuel mf from the alcohol concentration sensor 30. And the injection ratio of the intake stroke and the compression stroke to the compression stroke are controlled. Further, in the catalyst warm-up promotion processing, the ECU 20 controls the ignition timing of the spark plug 7 based on the information on the cooling water temperature from the water temperature sensor 26 and the information on the alcohol concentration of the fuel mf from the alcohol concentration sensor 30. Then, the timing for closing the intake valve 21 is advanced.

ECU20のROMには、触媒暖機促進処理時における、圧縮行程における噴射量制御、噴き分け比率制御、点火タイミング遅角制御、及び吸気バルブ閉タイミング進角制御のための関係式(第1〜第4関係式f1〜f4)に対応したマップデータが記録される。   In the ROM of the ECU 20, relational expressions (first to first) for injection amount control, injection ratio control, ignition timing retardation control, and intake valve closing timing advance control in the compression stroke at the time of catalyst warm-up promotion processing. Map data corresponding to the four relational expressions f1 to f4) is recorded.

具体的には、噴射量制御のために、燃料mfにおけるアルコール濃度と、圧縮行程における燃料mfの噴射量との関係を示す第1関係式f1に対応したマップデータが記録される。第1関係式f1では、アルコール濃度が、アルコール濃度既定値Frまでは、アルコール濃度が高くなるとともに、圧縮行程における燃料mfの噴射量が多くなり、アルコール濃度既定値Frを越えると、燃料mfの噴射量が一定値(アルコール濃度既定値Frの場合の噴射量)を示す第1関係を有する(図3参照)。   Specifically, map data corresponding to the first relational expression f1 indicating the relationship between the alcohol concentration in the fuel mf and the injection amount of the fuel mf in the compression stroke is recorded for injection amount control. In the first relational expression f1, the alcohol concentration increases until the alcohol concentration reaches the alcohol concentration predetermined value Fr, and the injection amount of the fuel mf in the compression stroke increases. When the alcohol concentration exceeds the alcohol concentration predetermined value Fr, the fuel mf The injection amount has a first relationship indicating a constant value (an injection amount when the alcohol concentration is a predetermined value Fr) (see FIG. 3).

また、噴き分け比率制御のために、燃料mfにおけるアルコール濃度と、吸気行程と圧縮行程における圧縮行程への燃料mfの噴き分け比率との関係を示す第2関係式f2に対応したマップデータが記録される。第2関係式f2では、アルコール濃度が、アルコール濃度既定値Frまでは、アルコール濃度が高くなるとともに、圧縮行程への噴き分け比率が高くなり、アルコール濃度既定値Frを越えると、アルコール濃度が高くなるとともに、アルコール濃度既定値Frの場合の噴き分け比率(最大噴き分け比率)から減少する第2関係を有する(図4参照)。   Further, for the injection ratio control, map data corresponding to the second relational expression f2 indicating the relationship between the alcohol concentration in the fuel mf and the injection ratio of the fuel mf to the compression stroke in the intake stroke and the compression stroke is recorded. Is done. In the second relational expression f2, the alcohol concentration increases and the ratio of spraying to the compression stroke increases until the alcohol concentration reaches the alcohol concentration predetermined value Fr. When the alcohol concentration exceeds the alcohol concentration predetermined value Fr, the alcohol concentration increases. And has a second relationship that decreases from the spraying ratio (maximum spraying ratio) in the case of the alcohol concentration predetermined value Fr (see FIG. 4).

全体噴射量(吸気行程の噴射量+圧縮行程の噴射量)は、同一空気過剰率で運転可能な噴射量以上にするために、アルコール濃度に応じて増加する関係で設定され、設定された全体噴射量と、第1、第2関係式f1、f2とに基づいて、吸気行程、及び圧縮行程における噴射量が設定される。   The total injection amount (injection amount in the intake stroke + injection amount in the compression stroke) is set in a relationship that increases according to the alcohol concentration so as to exceed the injection amount that can be operated with the same excess air ratio. Based on the injection amount and the first and second relational expressions f1 and f2, the injection amount in the intake stroke and the compression stroke is set.

但し、エンジン本体1の冷却水温が閾値以上の場合には、圧縮行程の噴射量、及び圧縮行程への噴き分け比率は、アルコール濃度の値に関わらず、アルコール濃度が最低(0%)の場合の値に設定される。噴射量と噴き分け比率の両方をアルコール濃度が低い場合の小さい値に設定するのは、噴射量だけをアルコール濃度の低い場合の小さい値にすると、全体噴射量が減ってリーン状態になるおそれがあるため、かかるリーン状態を回避する趣旨である。   However, when the cooling water temperature of the engine body 1 is equal to or higher than the threshold value, the injection amount in the compression stroke and the ratio of injection into the compression stroke are the lowest (0%) regardless of the alcohol concentration value. Is set to the value of The reason why both the injection amount and the injection ratio are set to a small value when the alcohol concentration is low is that if only the injection amount is set to a small value when the alcohol concentration is low, there is a possibility that the entire injection amount decreases and a lean state is caused. Therefore, the intention is to avoid such a lean state.

また、点火タイミング遅角制御のために、燃料mfにおけるアルコール濃度と、点火プラグ7の点火タイミングの遅角量(通常触媒暖機運転時に比べた遅角量)との関係を示す第3関係式f3に対応したマップデータが記録される。第3関係式f3では、アルコール濃度が、アルコール濃度既定値Frまでは、アルコール濃度が高くなるとともに、点火タイミングの遅角量が多くなり、アルコール濃度既定値Frを越えると、アルコール濃度が高くなるとともに、アルコール濃度既定値Frの場合の遅角量(最大遅角量)から減少する第3関係を有する(図5参照)。   Further, for ignition timing retard control, a third relational expression showing the relationship between the alcohol concentration in the fuel mf and the retard amount of the ignition timing of the spark plug 7 (a retard amount as compared with the normal catalyst warm-up operation). Map data corresponding to f3 is recorded. In the third relational expression f3, the alcohol concentration increases and the ignition timing retard amount increases until the alcohol concentration reaches the alcohol concentration predetermined value Fr. When the alcohol concentration exceeds the alcohol concentration predetermined value Fr, the alcohol concentration increases. In addition, there is a third relationship that decreases from the retardation amount (maximum retardation amount) in the case of the alcohol concentration predetermined value Fr (see FIG. 5).

また、吸気バルブ閉タイミング進角制御のために、燃料mfにおけるアルコール濃度と、吸気バルブ21を閉じるタイミングの進角量との関係を示す第4関係式f4に対応したマップデータが記録される。第4関係式f4では、アルコール濃度が高くなるとともに、吸気バルブ21を閉じるタイミングの進角量が大きくなる、すなわち吸気バルブ21を閉じるタイミングが早くなる第4関係を有する(図6参照)。   Further, for intake valve closing timing advance control, map data corresponding to the fourth relational expression f4 indicating the relationship between the alcohol concentration in the fuel mf and the advance amount of the intake valve 21 closing timing is recorded. The fourth relational expression f4 has a fourth relation in which the alcohol concentration is increased and the advance amount of the timing for closing the intake valve 21 is increased, that is, the timing for closing the intake valve 21 is advanced (see FIG. 6).

ECU20は、アルコール濃度と第1関係式f1とに基づいて、触媒暖機促進処理時における、圧縮行程における燃料mfの噴射量を設定し、アルコール濃度と第2関係式f2とに基づいて、触媒暖機促進処理時における、吸気行程と圧縮行程における圧縮行程への燃料mf噴き分け比率を設定し、インジェクタ6の燃料噴射制御を行う。   The ECU 20 sets the injection amount of the fuel mf in the compression stroke during the catalyst warm-up promotion process based on the alcohol concentration and the first relational expression f1, and based on the alcohol concentration and the second relational expression f2, the catalyst The fuel mf injection ratio for the intake stroke and the compression stroke in the compression stroke during the warm-up promotion process is set, and the fuel injection control of the injector 6 is performed.

ガソリンとアルコールの混合燃料を用いる場合、アルコール濃度が高くなるに従って、気化が悪化する(シリンダー内で気化しない燃料が増える)。このため、アルコール濃度に関わらずアルコール濃度が最低(0%)の場合に設定された圧縮行程における燃料mfの噴射量が使用される形態(通常の触媒暖機促進処理)や、アルコール濃度に応じて吸気行程における燃料噴射量を増大させる形態では、燃料噴射量が十分でなく、点火プラグ7の周辺の空燃比が目標空燃比よりも希薄になり燃焼安定性が損なわれるおそれがある。   When a mixed fuel of gasoline and alcohol is used, vaporization worsens as the alcohol concentration increases (the amount of fuel that does not vaporize increases in the cylinder). For this reason, depending on the form in which the injection amount of the fuel mf in the compression stroke set when the alcohol concentration is the lowest (0%) regardless of the alcohol concentration (normal catalyst warm-up promotion process) or the alcohol concentration Thus, in the form in which the fuel injection amount in the intake stroke is increased, the fuel injection amount is not sufficient, and the air-fuel ratio around the spark plug 7 may become leaner than the target air-fuel ratio, which may impair combustion stability.

本実施形態では、アルコール濃度が高くなるにつれて圧縮行程における噴射量が多くなるため、蒸発特性のよい燃料(ガソリン)がシリンダー内に十分に供給され、成層燃焼が成立し、気化悪化(気化しない燃料の増加)に伴う混合気の希薄化を抑制することが可能になる。   In this embodiment, since the injection amount in the compression stroke increases as the alcohol concentration increases, fuel (gasoline) with good evaporation characteristics is sufficiently supplied into the cylinder, stratified combustion is established, and vaporization deterioration (fuel that does not vaporize) It is possible to suppress the dilution of the air-fuel mixture that accompanies this increase.

但し、アルコール濃度が高くなるにつれて圧縮行程における噴射量を増加させると、アルコール濃度が高い状態のため、気化しない燃料(特にアルコール燃料)が増加する。そのため、点火不良やオイル希釈、ピストン1aのかじり等の問題が起こり得、触媒暖機促進処理が遅延するおそれがある。本実施形態では、アルコール濃度がアルコール濃度既定値Fr以上の場合には、圧縮行程における燃料噴射量がアルコール濃度に応じて増加しないで一定になるように、アルコール濃度に応じて圧縮行程における噴き分け比率を減少させる。これにより、気化しない燃料の増加を抑え、これらの問題の発生を抑制する効果を有する。   However, if the injection amount in the compression stroke is increased as the alcohol concentration increases, the fuel that is not vaporized (particularly alcohol fuel) increases because the alcohol concentration is high. Therefore, problems such as poor ignition, oil dilution, and galling of the piston 1a may occur, and the catalyst warm-up acceleration processing may be delayed. In the present embodiment, when the alcohol concentration is equal to or higher than the alcohol concentration predetermined value Fr, the fuel injection amount in the compression stroke is not increased in accordance with the alcohol concentration, but is constant without depending on the alcohol concentration. Decrease the ratio. This has the effect of suppressing the increase in fuel that does not evaporate and suppressing the occurrence of these problems.

また、アルコール燃料は単一組成であるため筒内温度が所定温度を超えるとアルコール燃料からの気化量が急激に増加する。そのため、本実施形態では、エンジン本体1の冷却水温が所定温度に対応した閾値以上の場合には、アルコール濃度が最低(0%)の場合に設定される圧縮行程噴射量、圧縮行程への燃料mfの噴き分け比率(後述する遅角量、進角量も同様)の値を使用した、通常の触媒暖機促進処理が行われる。これにより、燃料mfの圧縮行程噴射量を減らし、気化量の急激な増加によるオーバーリッチ状態を回避することが可能になる。   In addition, since the alcohol fuel has a single composition, the amount of vaporization from the alcohol fuel increases rapidly when the in-cylinder temperature exceeds a predetermined temperature. Therefore, in this embodiment, when the cooling water temperature of the engine main body 1 is equal to or higher than a threshold value corresponding to a predetermined temperature, the compression stroke injection amount and the fuel to the compression stroke set when the alcohol concentration is the lowest (0%). A normal catalyst warm-up promotion process is performed using the value of the mf injection ratio (the same applies to the retard amount and advance amount described later). Thereby, it is possible to reduce the compression stroke injection amount of the fuel mf and avoid an over-rich state due to a rapid increase in the vaporization amount.

また、ECU20は、アルコール濃度と第3関係式f3とに基づいて、触媒暖機促進処理時における、点火プラグ7の点火タイミングの遅角量を設定し、点火プラグ7の点火制御を行う。   Further, the ECU 20 sets the retard amount of the ignition timing of the spark plug 7 during the catalyst warm-up promotion processing based on the alcohol concentration and the third relational expression f3, and performs ignition control of the spark plug 7.

アルコール燃料の燃焼速度がガソリン燃料の燃焼速度に比べて速いことを利用して、アルコール濃度既定値Frまではアルコール濃度が高くなるにつれて、点火プラグ7の点火タイミングの遅角量を増加させることで、燃焼行程で燃焼しきれなかった未燃成分を燃焼室から排出後、排気通路8で後燃えさせ、これによって出来た高温の排気ガスを利用して触媒コンバータ9の温度を上昇させて、暖機性能を向上させる(触媒暖機促進処理を速く完了させる)ことが可能になる。   By utilizing the fact that the combustion speed of alcohol fuel is higher than the combustion speed of gasoline fuel, the retard amount of the ignition timing of the spark plug 7 is increased as the alcohol concentration increases up to the alcohol concentration predetermined value Fr. After the unburned components that could not be burned in the combustion stroke are discharged from the combustion chamber, they are burnt in the exhaust passage 8, and the temperature of the catalytic converter 9 is increased by using the high-temperature exhaust gas generated thereby, The engine performance can be improved (the catalyst warm-up promotion process can be completed quickly).

アルコール濃度がアルコール濃度既定値Fr以上の場合には、アルコール濃度が高くなるにつれて遅角量最大値から遅角量を減少させる。これにより、気化悪化、及び混合気希薄化による燃焼安定性の悪化(所望のA/F範囲からから外れる)を抑制することが可能になる。   When the alcohol concentration is equal to or higher than the alcohol concentration predetermined value Fr, the retard amount is decreased from the maximum retard amount as the alcohol concentration increases. Thereby, it becomes possible to suppress deterioration of vaporization and deterioration of combustion stability (out of the desired A / F range) due to mixture dilution.

また、ECU20は、アルコール濃度と第4関係式f4とに基づいて、触媒暖機促進処理時における、吸気バルブ21を閉じるタイミングの進角量を設定し、可変吸気バルブタイミング制御機構23を介して吸気バルブ21を閉じるタイミングの制御を行う。   Further, the ECU 20 sets the advance amount of the timing for closing the intake valve 21 during the catalyst warm-up promotion process based on the alcohol concentration and the fourth relational expression f4, and via the variable intake valve timing control mechanism 23. The timing for closing the intake valve 21 is controlled.

アルコール濃度が高くなるにつれて吸気バルブ21を閉じるタイミングを進角させることにより、筒内温度を上昇させて、アルコール濃度が高くなったことによる気化悪化を抑制することが可能になる。   By advancing the timing at which the intake valve 21 is closed as the alcohol concentration increases, the in-cylinder temperature can be raised, and deterioration of vaporization due to the increased alcohol concentration can be suppressed.

次に、触媒暖機促進処理の手順を図7のフローチャートを用いて説明する。触媒暖機促進処理は、エンジン本体1の始動時に行われる。ステップS11で、エンジン本体1において始動処理が完了したか否かが判断され、始動処理が完了しているとステップS12で、触媒暖機促進処理が必要な状態であるか否かが判断される。始動処理が完了していない場合には、ステップS12以下の処理は行われない。エンジン本体1が始動されてからの一定期間が経過するまでの間(冷間始動後のファーストアイドル中)など、触媒コンバータ9の温度が低く、触媒コンバータ9が活性状態になく所定の排気浄化性能を得ることが出来ない場合には、触媒暖機促進処理が必要であると判断され、ステップS13に進められる。   Next, the procedure of the catalyst warm-up promotion process will be described with reference to the flowchart of FIG. The catalyst warm-up promotion process is performed when the engine body 1 is started. In step S11, it is determined whether or not the starting process is completed in the engine main body 1. If the starting process is completed, it is determined in step S12 whether or not the catalyst warm-up promotion process is necessary. . If the start process has not been completed, the processes after step S12 are not performed. The temperature of the catalytic converter 9 is low, such as until a certain period after the engine body 1 is started (during the first idle after the cold start), the catalytic converter 9 is not in an active state, and predetermined exhaust purification performance If it cannot be obtained, it is determined that the catalyst warm-up promotion process is necessary, and the process proceeds to step S13.

ステップS12における触媒暖機促進処理が必要か否かの判断は、水温センサ26からの冷却水温に関する情報に基づいて行われる。具体的には、冷却水温が触媒暖機促進処理判別用温度閾値以上である場合には、触媒コンバータ9の温度も高く、触媒暖機促進処理が不要であると判断して、ステップS13以下の処理は行われない。冷却水温が触媒暖機促進処理判別用温度閾値より低い場合には、触媒コンバータ9の温度も低く、触媒暖機促進処理が必要であると判断して、ステップS13に進められる。なお、触媒暖機促進処理の要不要の判断は、冷却水温に限らず、他の判断手段、例えば、触媒コンバータ9における三元触媒下流に設けられたOセンサ(不図示)の検知信号の変化に基づいて行っても良い。 The determination as to whether or not the catalyst warm-up promotion process is necessary in step S12 is made based on information on the coolant temperature from the coolant temperature sensor 26. Specifically, when the cooling water temperature is equal to or higher than the temperature threshold value for determining the catalyst warm-up promotion process, it is determined that the temperature of the catalytic converter 9 is also high and the catalyst warm-up promotion process is unnecessary, and the steps after step S13 are performed. No processing is performed. When the cooling water temperature is lower than the catalyst warm-up acceleration process determination temperature threshold, it is determined that the temperature of the catalytic converter 9 is also low and the catalyst warm-up acceleration process is necessary, and the process proceeds to step S13. The determination as to whether or not the catalyst warm-up promotion processing is necessary is not limited to the cooling water temperature, but other detection means such as a detection signal of an O 2 sensor (not shown) provided downstream of the three-way catalyst in the catalytic converter 9 is used. It may be based on changes.

ステップS13で、ECU20によって、水温センサ26からの冷却水温に関する情報に基づいて、エンジン本体1の冷却水温が閾値以上であるか否かが判断される。ステップS13における閾値は、ステップS12における触媒暖機促進処理判別用閾値よりも低い値が設定される。閾値以上である場合には、筒内温度も高く、アルコールの気化悪化の問題が生じにくいため、ステップS14で、燃料mfのアルコール濃度の値に連動しない固定値(アルコール濃度が最低(0%)の場合に設定される値)の、圧縮行程への噴き分け比率、噴射量、点火プラグ7の点火タイミング遅角量、吸気バルブ21を閉じるタイミング進角量を使って、通常の触媒暖機促進処理が行われる。   In step S <b> 13, the ECU 20 determines whether or not the cooling water temperature of the engine body 1 is equal to or higher than a threshold based on the information regarding the cooling water temperature from the water temperature sensor 26. The threshold value in step S13 is set to a value lower than the catalyst warm-up acceleration process determination threshold value in step S12. If it is equal to or higher than the threshold value, the in-cylinder temperature is high and the problem of deterioration of alcohol vaporization is unlikely to occur. Therefore, in step S14, a fixed value that is not linked to the alcohol concentration value of the fuel mf Of the compression stroke to the compression stroke, the injection amount, the ignition timing retard amount of the spark plug 7, and the timing advance amount of closing the intake valve 21 are used to promote normal catalyst warm-up. Processing is performed.

閾値以上でない場合には、筒内温度が低く、アルコールの気化悪化の問題が生じやすいため、ステップS17〜S20に進められて、アルコール濃度の値に連動した変数値の、圧縮行程への噴き分け比率、圧縮行程噴射量、点火プラグ7の点火タイミング遅角量、吸気バルブ21を閉じるタイミング進角量を使って、触媒暖機促進処理が行われる。   If it is not equal to or higher than the threshold value, the in-cylinder temperature is low and the problem of deterioration of alcohol vaporization is likely to occur. The catalyst warm-up promotion processing is performed using the ratio, the compression stroke injection amount, the ignition timing retard amount of the spark plug 7, and the timing advance amount of closing the intake valve 21.

ステップS15で、通常の触媒暖機促進処理が完了したか否かが判断される。完了したか否かの判断は、ステップS12における触媒暖機促進処理が必要か否かの判断と同様である。完了した場合には、ステップS16で、エンジン本体1が通常の運転状態にされる。完了していない場合には、ステップS14に戻される。   In step S15, it is determined whether or not the normal catalyst warm-up promotion process has been completed. The determination as to whether or not the completion is the same as the determination as to whether or not the catalyst warm-up promotion process is necessary in step S12. If completed, the engine body 1 is put into a normal operation state in step S16. If not completed, the process returns to step S14.

ステップS17で、ECU20によって、アルコール濃度センサ30からの燃料mfのアルコール濃度に関する情報に基づいて、アルコール濃度の値が算出される。ステップS18で、アルコール濃度と第4関係式f4とに基づいて、触媒暖機促進処理時における、吸気バルブ21を閉じるタイミングの進角量が算出される。算出された進角量に基づいて、可変吸気バルブタイミング制御機構23を介した吸気バルブ21を閉じるタイミングの制御が行われる。   In step S17, the ECU 20 calculates the value of the alcohol concentration based on the information regarding the alcohol concentration of the fuel mf from the alcohol concentration sensor 30. In step S18, based on the alcohol concentration and the fourth relational expression f4, an advance amount of timing for closing the intake valve 21 during the catalyst warm-up promotion process is calculated. Based on the calculated advance amount, the timing of closing the intake valve 21 via the variable intake valve timing control mechanism 23 is controlled.

ステップS19で、アルコール濃度と第1関係式f1とに基づいて、触媒暖機促進処理時における、圧縮行程における燃料mfの噴射量が算出され、アルコール濃度と第2関係式f2とに基づいて、触媒暖機促進処理時における、吸気行程と圧縮行程における圧縮行程への燃料mf噴き分け比率が算出される。算出された噴き分け比率、及び圧縮行程噴射量に基づいて、インジェクタ6における燃料噴射制御が行われる。   In step S19, based on the alcohol concentration and the first relational expression f1, the injection amount of the fuel mf in the compression stroke during the catalyst warm-up promotion process is calculated. Based on the alcohol concentration and the second relational expression f2, The ratio of fuel mf injection to the compression stroke in the intake stroke and the compression stroke during the catalyst warm-up promotion process is calculated. Fuel injection control in the injector 6 is performed based on the calculated injection ratio and the compression stroke injection amount.

ステップS20で、アルコール濃度と第3関係式f3とに基づいて、触媒暖機促進処理時における、点火プラグ7の点火タイミングの遅角量が算出される。算出された遅角量に基づいて、点火プラグ7の点火タイミング制御が行われる。   In step S20, based on the alcohol concentration and the third relational expression f3, the retard amount of the ignition timing of the spark plug 7 during the catalyst warm-up promotion process is calculated. Based on the calculated retard amount, ignition timing control of the spark plug 7 is performed.

ステップS21で、アルコール濃度に応じた触媒暖機促進処理が完了したか否かが判断される。完了したか否かの判断は、ステップS12における触媒暖機促進処理が必要か否かの判断と同様である。完了した場合には、ステップS16で、エンジン本体1が通常の運転状態にされる。完了していない場合には、ステップS17に戻される。   In step S21, it is determined whether or not the catalyst warm-up promotion process according to the alcohol concentration is completed. The determination as to whether or not the completion is the same as the determination as to whether or not the catalyst warm-up promotion process is necessary in step S12. If completed, the engine body 1 is put into a normal operation state in step S16. If not completed, the process returns to step S17.

上記手順により、通常の触媒暖機促進処理と、アルコール濃度に応じて噴射量などが調整された状態で行われる触媒暖機促進処理とが、冷却水温に応じて切り替えられて行われる。   According to the above procedure, the normal catalyst warm-up promoting process and the catalyst warm-up promoting process performed in a state where the injection amount and the like are adjusted according to the alcohol concentration are switched according to the cooling water temperature.

本実施形態における燃料噴射方向制御システムの吸気、排気に関する部分の構成図である。It is a block diagram of the part regarding intake and exhaust of the fuel injection direction control system in the present embodiment. 本実施形態における燃料噴射方向制御システムの燃料供給に関する部分の構成図である。It is a block diagram of the part regarding the fuel supply of the fuel injection direction control system in this embodiment. 第1関係式を示すグラフである。It is a graph which shows a 1st relational expression. 第2関係式を示すグラフである。It is a graph which shows a 2nd relational expression. 第3関係式を示すグラフである。It is a graph which shows a 3rd relational expression. 第4関係式を示すグラフである。It is a graph which shows a 4th relational expression. 触媒暖機促進処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of a catalyst warm-up promotion process.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン本体
2 エアクリーナ
3 吸気通路
4 電気制御スロットル弁
6 インジェクタ
7 点火プラグ
8 排気通路
9 触媒コンバータ
10 電気制御EGR弁
11 EGR通路
12 燃料タンク
13 低圧ポンプ
15 高圧ポンプ
16 燃料分配管
17 リターン通路
20 ECU
21 吸気バルブ
22 排気バルブ
23 可変吸気バルブタイミング制御機構
26 水温センサ
27 空燃比センサ
30 アルコール濃度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine main body 2 Air cleaner 3 Intake passage 4 Electric control throttle valve 6 Injector 7 Spark plug 8 Exhaust passage 9 Catalytic converter 10 Electric control EGR valve 11 EGR passage 12 Fuel tank 13 Low pressure pump 15 High pressure pump 16 Fuel distribution pipe 17 Return passage 20 ECU
21 Intake valve 22 Exhaust valve 23 Variable intake valve timing control mechanism 26 Water temperature sensor 27 Air-fuel ratio sensor 30 Alcohol concentration sensor

Claims (6)

触媒コンバータを活性化させるための触媒暖機促進処理時に、吸気行程と圧縮行程において燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと、
前記燃料におけるアルコール濃度を検出するセンサと、
前記センサからの前記アルコール濃度に関する情報に基づいて、前記圧縮行程における前記燃料の噴射量を制御する制御部とを備え、
前記アルコール濃度と前記噴射量とは、前記アルコール濃度が既定値を超えるまでは、前記アルコール濃度に応じて前記噴射量が増加し、前記既定値を超えると、前記アルコール濃度に関わらず前記噴射量が一定である第1関係を有することを特徴とする直噴エンジンの制御システム。
An in-cylinder injector that injects fuel in the intake stroke and the compression stroke during the catalyst warm-up acceleration processing for activating the catalytic converter;
A sensor for detecting an alcohol concentration in the fuel;
A control unit that controls an injection amount of the fuel in the compression stroke based on information on the alcohol concentration from the sensor;
The alcohol concentration and the injection amount are such that, until the alcohol concentration exceeds a predetermined value, the injection amount increases according to the alcohol concentration, and when the alcohol concentration exceeds the predetermined value, the injection amount regardless of the alcohol concentration. A control system for a direct-injection engine characterized by having a first relationship in which is constant.
前記直噴エンジンの温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記温度が閾値以上である場合には、前記制御部は、前記アルコール濃度に関わらず、前記触媒暖機促進処理時の前記圧縮行程における噴射量として、前記第1関係における前記アルコール濃度が低い場合の噴射量を使用することを特徴とする請求項1に記載の制御システム。
A temperature sensor for detecting the temperature of the direct injection engine;
When the temperature is equal to or higher than a threshold value, the control unit has a low alcohol concentration in the first relationship as an injection amount in the compression stroke during the catalyst warm-up promotion process regardless of the alcohol concentration. The control system according to claim 1, wherein the injection amount is used.
前記制御部は、前記センサからの前記アルコール濃度に関する情報に基づいて、前記触媒暖機促進処理時の前記吸気行程と前記圧縮行程とにおける前記圧縮行程への前記燃料の噴き分け比率を制御し、
前記アルコール濃度と前記噴き分け比率とは、前記アルコール濃度が前記既定値を超えるまでは、前記アルコール濃度に応じて前記噴き分け比率が増加し、前記既定値を超えると、前記アルコール濃度に応じて前記噴き分け比率が減少する第2関係を有することを特徴とする請求項1に記載の制御システム。
The control unit controls, based on information on the alcohol concentration from the sensor, a ratio of the fuel sprayed to the compression stroke in the intake stroke and the compression stroke during the catalyst warm-up promotion process,
The alcohol concentration and the spray distribution ratio are increased until the alcohol concentration exceeds the predetermined value, and the spray distribution ratio increases according to the alcohol concentration, and when the alcohol concentration exceeds the predetermined value, according to the alcohol concentration. 2. The control system according to claim 1, wherein the control system has a second relationship in which the ejection ratio decreases.
前記直噴エンジンの温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記温度が閾値以上である場合には、前記制御部は、前記アルコール濃度に関わらず、前記触媒暖機促進処理時の前記吸気行程と前記圧縮行程とにおける前記圧縮行程への前記燃料の噴き分け比率を低く設定することを特徴とする請求項1に記載の制御システム。
A temperature sensor for detecting the temperature of the direct injection engine;
When the temperature is equal to or higher than the threshold value, the control unit separates injection of the fuel into the compression stroke in the intake stroke and the compression stroke during the catalyst warm-up promotion process regardless of the alcohol concentration. The control system according to claim 1, wherein the ratio is set low.
前記触媒暖機促進処理時に、点火タイミングが遅角した状態で点火する点火プラグをさらに備え、
前記制御部は、前記センサからの前記アルコール濃度に関する情報に基づいて、前記点火タイミングの遅角量を制御し、
前記アルコール濃度と前記遅角量とは、前記アルコール濃度が前記既定値を超えるまでは、前記アルコール濃度に応じて前記遅角量が増加し、前記既定値を超えると、前記アルコール濃度に応じて前記遅角量が減少する第3関係を有することを特徴とする請求項1に記載の制御システム。
A spark plug that ignites in a state where the ignition timing is retarded during the catalyst warm-up acceleration processing;
The control unit controls a retard amount of the ignition timing based on information on the alcohol concentration from the sensor,
The alcohol concentration and the retardation amount are increased until the alcohol concentration exceeds the predetermined value, and the retardation amount increases according to the alcohol concentration. The control system according to claim 1, wherein the control system has a third relationship in which the retardation amount decreases.
前記触媒暖機促進処理時に、進角した状態で閉じる吸気バルブをさらに備え、
前記制御部は、前記センサからの前記アルコール濃度に関する情報に基づいて、前記吸気バルブを閉じるタイミングの進角量を制御し、
前記アルコール濃度と前記進角量とは、前記アルコール濃度に応じて前記進角量が増加する第4関係を有することを特徴とする請求項1に記載の制御システム。

An intake valve that closes in an advanced state during the catalyst warm-up promotion process;
The control unit controls an advance amount of timing for closing the intake valve based on information on the alcohol concentration from the sensor,
The control system according to claim 1, wherein the alcohol concentration and the advance amount have a fourth relationship in which the advance amount increases in accordance with the alcohol concentration.

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