JP2009030515A - Fuel injection system for spark ignition type internal combustion engine - Google Patents

Fuel injection system for spark ignition type internal combustion engine Download PDF

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Toshimi Kashiwakura
利美 柏倉
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3094Controlling fuel injection the fuel injection being effected by at least two different injectors, e.g. one in the intake manifold and one in the cylinder

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To inhibit variation of air current among cylinders in a cylinder direct injection spark ignition type internal combustion engine. <P>SOLUTION: A direct injection injector 19 injecting fuel in a direction intensifying tumble is provided in a cylinder. Voltage between center electrodes of a spark plug 20 is monitored in each cylinder and a condition of tumble formed in each cylinder is detected from discharge time thereof. The variation of tumble among cylinders is detected from a condition of tumble of each cylinder. The assist quantity of tumble is adjusted for each cylinder and the variation of tumble among cylinders is corrected by adjusting the quantity of fuel injected from the direct injection injector 19 of each cylinder. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、タンブルやスワールなどの旋回流を活用するとともに筒内直接噴射を用いる火花点火式内燃機関の燃料噴射装置に関する。   The present invention relates to a fuel injection device for a spark ignition type internal combustion engine that uses a swirl flow such as tumble and swirl and uses direct injection in a cylinder.

筒内直接噴射火花点火式内燃機関においては、吸気時における気筒内への空気の流入を利用して、タンブルやスワールなど、燃焼室内を旋回する吸気流動を発生させ、これにより燃焼を促進するものが知られている。また、吸気通路内に気筒内に発生する吸気流動を制御する吸気流制御弁を設け、均質燃焼かつ部分負荷時にこの吸気流動弁を制御して吸気流動を強化するものが提案されている(特許文献1参照)。
特開2005−180247号公報
In an in-cylinder direct injection spark ignition internal combustion engine, an intake air flow that swirls in the combustion chamber, such as tumble and swirl, is generated by using the inflow of air into the cylinder during intake, thereby promoting combustion. It has been known. In addition, an intake flow control valve for controlling the intake flow generated in the cylinder in the intake passage is provided, and the intake flow control is strengthened by controlling the intake flow valve during homogeneous combustion and partial load (patent) Reference 1).
JP 2005-180247 A

しかし、筒内直接噴射式の内燃機関では、インジェクタのノズルを閉塞するデポジット等の影響で各気筒において燃料噴射による噴流の状態が異なるため、気筒間において気流の状態が異なり、従来の燃料噴射制御では気筒間において燃焼条件にバラツキが発生する。そのため従来の燃料噴射制御ではトルク変動などが発生するという問題がある。   However, in an in-cylinder direct injection type internal combustion engine, the state of the jet flow due to fuel injection differs in each cylinder due to the deposits etc. that block the injector nozzle. Then, the combustion conditions vary among the cylinders. Therefore, the conventional fuel injection control has a problem that torque fluctuation occurs.

本発明は、筒内直接噴射火花点火式内燃機関において、気筒間における気流のバラツキを抑制することを目的としている。   An object of the present invention is to suppress variations in airflow between cylinders in an in-cylinder direct injection spark ignition internal combustion engine.

本発明の火花点火式内燃機関の燃料噴射システムは、複数の気筒を備える火花点火式内燃機関の燃料噴射システムであって、気筒内に直接燃料を噴射する直噴インジェクタと、各直噴インジェクタから噴射される燃料噴射量を各々制御する燃料噴射制御手段と、各気筒内に形成される旋回流の状態を検出する検出手段とを備え、各々の直噴インジェクタは旋回流を強化する方向に燃料を噴射するとともに、燃料噴射制御手段は、検出手段により検出される各気筒の旋回流の状態に基づいて、各直噴インジェクタの燃料噴射量を調整し気筒間における旋回流のバラツキを抑制することを特徴としている。   A fuel injection system for a spark ignition internal combustion engine according to the present invention is a fuel injection system for a spark ignition internal combustion engine having a plurality of cylinders, and includes a direct injection injector that directly injects fuel into the cylinder, and each direct injection injector Fuel injection control means for controlling the fuel injection amount to be injected and detection means for detecting the state of the swirling flow formed in each cylinder, each direct injection injector fueling in a direction to strengthen the swirling flow The fuel injection control means adjusts the fuel injection amount of each direct injection injector based on the state of the swirling flow of each cylinder detected by the detecting means, and suppresses the swirling flow variation between the cylinders. It is characterized by.

また燃料噴射システムは、吸気ポートに各々配置された吸気ポートインジェクタを備えることが好ましい。燃料噴射制御手段は、直噴インジェクタと吸気ポートインジェクタとの間の噴射割合を気筒毎に調整することにより直噴インジェクタの燃料噴射量を気筒毎に調整して、旋回流のバラツキを抑制する。これにより要求空燃比に影響を与えることなく、直噴インジェクタの燃料噴射量を調整し旋回流のバラツキを抑制することができる。   In addition, the fuel injection system preferably includes intake port injectors disposed at the intake ports. The fuel injection control means adjusts the fuel injection amount of the direct injection injector for each cylinder by adjusting the injection ratio between the direct injection injector and the intake port injector for each cylinder, and suppresses variations in the swirling flow. As a result, the fuel injection amount of the direct injection injector can be adjusted without affecting the required air-fuel ratio, and variations in the swirling flow can be suppressed.

また検出手段は、各気筒に設けられた点火プラグの放電時間に基づいて各気筒の旋回流の状態を検出することが好ましい。これにより簡略な構成で、各気筒の点火プラグ近傍の流速をモニタすることができ、旋回流の状態を正確に把握することができる。このとき燃料噴射制御手段は、例えば各気筒の放電時間が全気筒の平均放電時間となるように各直噴インジェクタの燃料噴射量を制御する。これにより、迅速かつ適正に各気筒における旋回流のバラツキを低減することができる。   Moreover, it is preferable that a detection means detects the state of the turning flow of each cylinder based on the discharge time of the spark plug provided in each cylinder. Thus, with a simple configuration, the flow velocity in the vicinity of the ignition plug of each cylinder can be monitored, and the state of the swirling flow can be accurately grasped. At this time, the fuel injection control means controls the fuel injection amount of each direct injection injector so that, for example, the discharge time of each cylinder becomes the average discharge time of all cylinders. Thereby, the variation in the swirl flow in each cylinder can be reduced quickly and appropriately.

更に、燃料噴射システムは噴射される燃料の圧力を調整する燃圧調整手段を備えることが好ましく、燃圧調整手段は旋回流を活用する運転モードのときに、それ以外の運転モードのときよりも相対的に高い燃圧を設定する。これにより、無駄な冷却損失が低減されるとともに燃料ポンプの機械損失も低減することができ、燃費の向上も図ることができる。   Further, the fuel injection system preferably includes a fuel pressure adjusting means for adjusting the pressure of the injected fuel, and the fuel pressure adjusting means is more relative in the operation mode utilizing the swirl flow than in the other operation modes. Set a high fuel pressure. Thereby, useless cooling loss can be reduced, mechanical loss of the fuel pump can be reduced, and fuel consumption can be improved.

また更に燃料噴射システムは、運転状態に適した所定放電時間を算出する所定放電時間算出手段と、旋回流を活用する運転モードにおいて所定放電時間と放電時間とから燃圧の補正を行う燃圧補正手段とを備えることが好ましい。これにより、より効果的に上記効果を得ることができる。   The fuel injection system further includes a predetermined discharge time calculating means for calculating a predetermined discharge time suitable for the operating state, and a fuel pressure correcting means for correcting the fuel pressure from the predetermined discharge time and the discharge time in an operation mode utilizing a swirl flow. It is preferable to provide. Thereby, the said effect can be acquired more effectively.

以上のように、本発明によれば、筒内直接噴射火花点火式内燃機関において、気筒間における気流のバラツキを抑制することができる。   As described above, according to the present invention, in an in-cylinder direct injection spark ignition internal combustion engine, it is possible to suppress variations in airflow between cylinders.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態である内燃機関の構成を模式的に示すブロック図である。なお、図1には1つのシリンダの模式的、部分的な断面図のみが示されるが、内燃機関は従来周知のように複数のシリンダを備え、本実施形態では4気筒エンジンを例に説明を行う。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows only a schematic partial sectional view of one cylinder, but the internal combustion engine includes a plurality of cylinders as is well known in the art, and in this embodiment, a four-cylinder engine will be described as an example. Do.

本実施形態の内燃機関10のシリンダブロック11には、ピストン12が配置された複数のシリンダボア13が設けられ、その上部はシリンダヘッド14によって覆われる。シリンダヘッド14には、各シリンダボア13に連通する吸気ポート15、排気ポート16がそれぞれ設けられ、吸気ポート15には吸気弁17が、排気ポート16には排気弁18がそれぞれ配設される。また、シリンダヘッド14において、燃焼室の略中央頂面を形成する位置には、燃料噴射用の直噴インジェクタ19および火花点火用の点火プラグ20が設けられる。   The cylinder block 11 of the internal combustion engine 10 of the present embodiment is provided with a plurality of cylinder bores 13 in which pistons 12 are arranged, and the upper part thereof is covered with a cylinder head 14. The cylinder head 14 is provided with an intake port 15 and an exhaust port 16 that communicate with the cylinder bores 13. An intake valve 17 is provided on the intake port 15, and an exhaust valve 18 is provided on the exhaust port 16. Further, in the cylinder head 14, a direct injection injector 19 for fuel injection and a spark plug 20 for spark ignition are provided at a position that forms a substantially central top surface of the combustion chamber.

また、本実施形態においては、吸気ポート15に吸気ポートインジェクタ21が設けられる。直噴インジェクタ19および吸気ポートインジェクタ21には、デリバリパイプ22から所定の燃圧で燃料が供給される。デリバリパイプ22の燃圧は例えば燃料ポンプ/レギュレータ23によって調整され、燃料ポンプ/レギュレータ23の駆動、および直噴インジェクタ19と吸気ポートインジェクタ21の駆動はECU24によって制御される。また、各シリンダに設けられた点火プラグ20における中心電極電圧は、ECU24によってモニタされる。   In the present embodiment, the intake port 15 is provided with an intake port injector 21. Fuel is supplied to the direct injection injector 19 and the intake port injector 21 from the delivery pipe 22 at a predetermined fuel pressure. The fuel pressure of the delivery pipe 22 is adjusted by, for example, a fuel pump / regulator 23, and the driving of the fuel pump / regulator 23 and the driving of the direct injection injector 19 and the intake port injector 21 are controlled by the ECU 24. Further, the center electrode voltage at the spark plug 20 provided in each cylinder is monitored by the ECU 24.

本実施形態の燃料噴射制御において、ECU24は、ドライバの要求や運転状態に合わせて燃圧、燃料噴射量、直噴インジェクタ19と吸気ポートインジェクタ21との間の燃料噴射の分担率を決定する。ECU24は、決定されたこれらの値に基づいて、燃料ポンプ/レギュレータ23の駆動や、直噴インジェクタ19および吸気ポートインジェクタ21の噴射弁の駆動を制御する。   In the fuel injection control of the present embodiment, the ECU 24 determines the fuel pressure, the fuel injection amount, and the fuel injection sharing ratio between the direct injection injector 19 and the intake port injector 21 in accordance with the driver's request and operating state. The ECU 24 controls driving of the fuel pump / regulator 23 and driving of the injection valves of the direct injection injector 19 and the intake port injector 21 based on these determined values.

内燃機関10は、吸気時に吸気ポート15から流入する気流により燃焼室内にタンブルやスワールなどの旋回流を形成するものであり、直噴インジェクタ19のノズルは、形成された旋回流を強化する方向に燃料を噴射するように設定される。図1の例では、燃焼室内に破線で示される順方向タンブルTが形成され、直噴インジェクタ19は、順方向タンブルTを強化する方向に燃料を噴射する。   The internal combustion engine 10 forms a swirl flow such as a tumble or a swirl in the combustion chamber by an air flow flowing from the intake port 15 during intake, and the nozzle of the direct injection injector 19 is in a direction to strengthen the formed swirl flow. It is set to inject fuel. In the example of FIG. 1, a forward tumble T indicated by a broken line is formed in the combustion chamber, and the direct injection injector 19 injects fuel in a direction that strengthens the forward tumble T.

燃焼室内の旋回流は、一般にリーン運転時、EGR運転時、ノック域などにおいて活用される。例えばノック域においては、タンブルやスワールなどの旋回流を燃焼室内に形成することにより燃焼速度を増大させるとともに、要求点火時期を遅角させてノッキングの発生を防止する。なお、旋回流を活用するとき、直噴インジェクタ19からの燃料噴射は、旋回流を維持・強化するためにも用いられる。したがって、このような観点から燃圧は高めに設定されることが好ましい。   The swirl flow in the combustion chamber is generally used in lean operation, EGR operation, knock region, and the like. For example, in the knock region, a swirl flow such as tumble or swirl is formed in the combustion chamber to increase the combustion speed and retard the required ignition timing to prevent knocking. When utilizing the swirl flow, the fuel injection from the direct injection injector 19 is also used to maintain and strengthen the swirl flow. Therefore, it is preferable to set the fuel pressure higher from such a viewpoint.

次に、図2のフローチャートを参照して、本実施形態における燃料噴射制御について説明する。なお、図2のフローは、ECU24におけるエンジンシステム制御全体の流れの中で1サイクル(熱機関サイクル)毎に繰り返し実行される。   Next, fuel injection control in the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 2 is repeatedly executed for each cycle (heat engine cycle) in the overall flow of engine system control in the ECU 24.

本実施形態の燃料噴射制御では、まずステップS100において内燃機関10の運転モードがチェックされ、現運転モードが旋回流(例えばタンブル)を活用する運転モードであるか否か判定される。なお、上述したように、旋回流を活用する運転モードは、例えばリーン運転、EGR運転、あるいはノック域での運転である。   In the fuel injection control of the present embodiment, first, in step S100, the operation mode of the internal combustion engine 10 is checked, and it is determined whether or not the current operation mode is an operation mode utilizing a swirl flow (for example, tumble). As described above, the operation mode utilizing the swirling flow is, for example, lean operation, EGR operation, or operation in a knock region.

ステップS100において、現運転モードが旋回流(タンブル)を活用する運転モードではないと判定されると、ステップS102において、エンジン回転数とエンジン負荷から適正な目標燃圧が決定される。ステップS104では燃料ポンプ/レギュレータ23が決定された目標燃圧に設定され、その後処理は例えばエンジンシステム制御のメインの処理に復帰する。   If it is determined in step S100 that the current operation mode is not an operation mode utilizing a swirling flow (tumble), an appropriate target fuel pressure is determined from the engine speed and the engine load in step S102. In step S104, the fuel pump / regulator 23 is set to the determined target fuel pressure, and then the process returns to the main process of engine system control, for example.

なお、ステップS102において、目標燃圧は例えばメモリに記録されたマップを参照して決定される。ステップS102には、旋回流を活用しないときの燃圧マップの一例が示される。横軸はエンジン回転数であり、縦軸はエンジン負荷である。マップには目標燃圧が12MPa、10MPa、8MPaに対応する等圧線が描かれている。ECU24は現在のエンジン回転数およびエンジン負荷から、マップ上の等圧線を用いて例えば線形補間により目標燃圧を決定する。   In step S102, the target fuel pressure is determined with reference to, for example, a map recorded in the memory. Step S102 shows an example of a fuel pressure map when the swirl flow is not used. The horizontal axis is the engine speed, and the vertical axis is the engine load. The map has isobars corresponding to target fuel pressures of 12 MPa, 10 MPa, and 8 MPa. The ECU 24 determines the target fuel pressure from the current engine speed and engine load, for example, by linear interpolation using a constant pressure line on the map.

一方、ステップS100において、現運転モードが旋回流(タンブル)を活用する運転モードであると判定されると、それ以外の運転モードのときよりも高い燃圧が目標燃圧として初期設定され、以下ステップS106〜ステップS118において、旋回流の強化(タンブル強化)が直噴インジェクタ19により適正に行われるように、燃圧の補正が行われる。なお初期燃圧は、最大燃圧(本実施形態では20MPa)に近い所定の値に設定される(最大燃圧であってもよい)。   On the other hand, when it is determined in step S100 that the current operation mode is an operation mode utilizing a swirl flow (tumble), a fuel pressure higher than that in the other operation modes is initially set as a target fuel pressure, and step S106 is subsequently performed. In step S118, the fuel pressure is corrected so that the swirl flow is strengthened (tumble enhancement) by the direct injection injector 19 appropriately. The initial fuel pressure is set to a predetermined value close to the maximum fuel pressure (20 MPa in the present embodiment) (may be the maximum fuel pressure).

燃圧補正処理では、まずステップS106において、点火プラグ20の中心電極電圧の変化から点火プラグ20の放電時間が計測される。図3に示されるように、点火プラグ29の放電時間と点火プラグ20近傍の流速(旋回流の一部)との間には,一対一の関係が存在し、放電時間が増大すると、点火プラグ20近傍の流速の大きさは単調に減少する。したがって、放電時間は燃焼室内の旋回流の強さ(流速)に対応し、例えば放電時間t1のときにプラグ電極間の流速がU1とすると、放電時間t2(t1>t2)のときの流速U2はU1<U2となる。   In the fuel pressure correction process, first, in step S106, the discharge time of the spark plug 20 is measured from the change in the center electrode voltage of the spark plug 20. As shown in FIG. 3, there is a one-to-one relationship between the discharge time of the spark plug 29 and the flow velocity in the vicinity of the spark plug 20 (part of the swirl flow). The magnitude of the flow velocity in the vicinity of 20 decreases monotonously. Therefore, the discharge time corresponds to the strength (flow velocity) of the swirling flow in the combustion chamber. For example, if the flow velocity between the plug electrodes is U1 at the discharge time t1, the flow velocity U2 at the discharge time t2 (t1> t2). U1 <U2.

また、図4に、点火プラグ20の放電時における中心電極電圧の時系列的な変化を示す。図4において実線は放電時間がt1のときの中心電極電圧の変化を示し、破線は放電時間がt2(<t1)のときの中心電極電圧の変化を示す。放電はプラグ電極間に絶縁破壊が生じる一定の高い電圧が印加されたときに発生し(容量放電)、その後放電(誘導放電)が持続されるものの放電の発生とともにプラグ電極間に電流が流れるため電極間電圧は急速に下がり、気流により放電が吹き消えると、再びプラグ電極間は絶縁されプラグ電極間の電圧は急上昇する。したがって、中心電極電圧をモニタし、その時系列変化において2つのピークを検出し、ピーク間の時間を計測することにより放電時間を求めることができる。   FIG. 4 shows a time-series change in the center electrode voltage when the spark plug 20 is discharged. In FIG. 4, the solid line shows the change in the center electrode voltage when the discharge time is t1, and the broken line shows the change in the center electrode voltage when the discharge time is t2 (<t1). Discharge occurs when a constant high voltage that causes dielectric breakdown between plug electrodes is applied (capacitive discharge), and then discharge (inductive discharge) continues, but current flows between the plug electrodes as discharge occurs. The voltage between the electrodes rapidly decreases, and when the discharge is blown off by the air flow, the plug electrodes are again insulated and the voltage between the plug electrodes rapidly increases. Therefore, the discharge time can be obtained by monitoring the center electrode voltage, detecting two peaks in the time series change, and measuring the time between the peaks.

ステップS108では、エンジン回転数やエンジン負荷などによって特定されるエンジンの運転状態に対応した適正な放電時間が求められる。すなわち、各運転状態での旋回流(タンブル)のプラグ電極近傍における適正な流速に対応する所定放電時間が、例えばメモリに記録されたマップから求められる。なお、ステップS108には、運転状態に適合する所定放電時間を求めるためのマップの一例が示される。横軸はエンジン回転数、縦軸はエンジン負荷であり、マップには放電時間が1、0ms、0.8ms、0.6msのときの等値線が描かれている。ECU24は現在のエンジン回転数およびエンジン負荷に対応する適正な所定放電時間を、マップ上の等値線の値に基づいて例えば線形補間等を用いて求める。   In step S108, an appropriate discharge time corresponding to the engine operating state specified by the engine speed, the engine load, and the like is obtained. That is, a predetermined discharge time corresponding to an appropriate flow velocity in the vicinity of the plug electrode of the swirling flow (tumble) in each operation state is obtained from, for example, a map recorded in the memory. In step S108, an example of a map for obtaining a predetermined discharge time suitable for the operating state is shown. The horizontal axis represents the engine speed, the vertical axis represents the engine load, and the map shows isolines when the discharge time is 1, 0 ms, 0.8 ms, and 0.6 ms. The ECU 24 obtains an appropriate predetermined discharge time corresponding to the current engine speed and engine load based on the value of the isoline on the map, for example, using linear interpolation.

ステップS110では、ECU24においてモニタされた点火プラグ20の中心電極電圧から検出された実際の放電時間(実放電時間)が、ステップS108において運転状態から決定された所定放電時間と比較される。実放電時間が所定放電時間以下であると判定されると、すなわち、実放電時間に対応するプラグ電極近傍の実際の流速が、所定放電時間に対応する流速よりも大きいとき、ステップS112において現在の目標燃圧が所定の圧力分(例えば0.1MPa)低減され、新たな目標燃圧とされる。すなわち目標燃圧=目標燃圧−0.1MPaが新たに目標燃圧として設定される。   In step S110, the actual discharge time (actual discharge time) detected from the center electrode voltage of the spark plug 20 monitored in the ECU 24 is compared with the predetermined discharge time determined from the operating state in step S108. When it is determined that the actual discharge time is less than or equal to the predetermined discharge time, that is, when the actual flow velocity in the vicinity of the plug electrode corresponding to the actual discharge time is larger than the flow velocity corresponding to the predetermined discharge time, the current discharge time is determined in step S112. The target fuel pressure is reduced by a predetermined pressure (for example, 0.1 MPa) to obtain a new target fuel pressure. That is, target fuel pressure = target fuel pressure−0.1 MPa is newly set as the target fuel pressure.

ステップS112において目標燃圧が更新されると、処理はステップS120に移り、各気筒(気筒番号#1〜#4)における旋回流速のバラツキの補正が行なわれ、その後処理は、ECU24におけるメイン処理に復帰する。なお、各気筒#1〜#4における旋回流の流速補正に関する処理(旋回流速補正処理)については図5を参照して後述する。   When the target fuel pressure is updated in step S112, the process proceeds to step S120, and the variation of the turning flow velocity in each cylinder (cylinder numbers # 1 to # 4) is corrected. Thereafter, the process returns to the main process in the ECU 24. To do. Note that the processing related to the flow velocity correction of the swirling flow in each of the cylinders # 1 to # 4 (the swirling flow velocity correction processing) will be described later with reference to FIG.

一方、ステップS110において、実放電時間が所定放電時間よりも長いと判定されると、すなわち、実放電時間に対応するプラグ電極近傍の実際の流速が、所定放電時間に対応する流速よりも小さいとき、ステップS114において現在の目標燃圧が所定の圧力分(例えば0.1MPa)増大され、新たな目標燃圧とされる。すなわち目標燃圧=目標燃圧+0.1MPaが新たに目標燃圧として設定される。   On the other hand, when it is determined in step S110 that the actual discharge time is longer than the predetermined discharge time, that is, the actual flow velocity in the vicinity of the plug electrode corresponding to the actual discharge time is smaller than the flow velocity corresponding to the predetermined discharge time. In step S114, the current target fuel pressure is increased by a predetermined pressure (for example, 0.1 MPa) to obtain a new target fuel pressure. That is, target fuel pressure = target fuel pressure + 0.1 MPa is newly set as the target fuel pressure.

ステップS116では、更新された目標燃圧が、設定可能な最大燃圧(例えば20MPa)よりも大きいか否かが判定される。目標燃圧が最大燃圧よりも大きいときにはステップS118において目標燃圧が最大燃圧20MPaに設定され、処理はステップS120に移る。また、ステップS116において、目標燃圧が最大燃圧以下であると判定された場合には、目標燃圧を更新された目標燃圧に維持したままステップS120が実行され、処理はECU24におけるメイン処理に復帰する。   In step S116, it is determined whether or not the updated target fuel pressure is larger than a settable maximum fuel pressure (for example, 20 MPa). When the target fuel pressure is greater than the maximum fuel pressure, the target fuel pressure is set to the maximum fuel pressure of 20 MPa in step S118, and the process proceeds to step S120. If it is determined in step S116 that the target fuel pressure is equal to or lower than the maximum fuel pressure, step S120 is executed while maintaining the target fuel pressure at the updated target fuel pressure, and the process returns to the main process in the ECU 24.

なお、本実施形態のステップS106〜S118の燃圧補正処理においては、例えば内燃機関10の中の1つの気筒における放電時間を検出し、これに基づいて燃圧補正を行っているが、全気筒の平均放電時間を算出し、これに基づいて燃圧補正を行ってもよい。   In the fuel pressure correction process in steps S106 to S118 of this embodiment, for example, the discharge time in one cylinder in the internal combustion engine 10 is detected and the fuel pressure correction is performed based on this, but the average of all cylinders is used. The discharge time may be calculated and fuel pressure correction may be performed based on the calculated discharge time.

次ぎに図5を参照して、各気筒(#n:n=1〜4)において形成される旋回流(タンブル)のバラツキを補正する旋回流速補正処理(ステップS120)の詳細について説明する。なお、各気筒における旋回流のバラツキは、例えば直噴インジェクタ19のノズルに付着するデポジット等の影響により発生する。   Next, with reference to FIG. 5, the details of the turning flow velocity correction process (step S120) for correcting the variation of the turning flow (tumble) formed in each cylinder (#n: n = 1 to 4) will be described. Note that the variation in the swirling flow in each cylinder is caused by the influence of a deposit or the like attached to the nozzle of the direct injection injector 19, for example.

ステップS200では、各気筒(#1〜#4)の実放電時間から全気筒における平均放電時間が算出される。また、気筒番号を表す変数nが1に初期設定される。ステップS202では、#n気筒における実放電時間が平均放電時間よりも長いか否かが判定される。   In step S200, the average discharge time in all cylinders is calculated from the actual discharge time of each cylinder (# 1 to # 4). A variable n representing the cylinder number is initialized to 1. In step S202, it is determined whether the actual discharge time in the #n cylinder is longer than the average discharge time.

すなわち、気筒の実放電時間が平均放電時間よりも長いときには、その気筒内の旋回流の流速が全気筒の旋回流の平均流速よりも遅いことを意味し、気筒の実放電時間が平均放電時間よりも短いときには、その気筒内の旋回流の流速が全気筒の旋回流の平均流速よりも速いことを意味する(図3参照)。したがって、気筒間のバラツキを抑制するには、例えば流速が平均流速よりも遅い気筒において直噴インジェクタによる燃料噴射量を増大して噴流アシストを強め、流速が平均流速よりも速い気筒において直噴インジェクタによる燃料噴射量を低減し噴流アシストを弱めることが有効である。   That is, when the actual discharge time of a cylinder is longer than the average discharge time, it means that the flow velocity of the swirling flow in the cylinder is slower than the average flow velocity of the swirling flow of all the cylinders. Is shorter than the average flow velocity of the swirling flow in all cylinders (see FIG. 3). Therefore, in order to suppress the variation between cylinders, for example, in a cylinder where the flow velocity is slower than the average flow velocity, the fuel injection amount by the direct injection injector is increased to strengthen the jet flow assist, and in the cylinder where the flow velocity is faster than the average flow velocity, the direct injection injector It is effective to reduce the amount of fuel injection by weakening the jet flow assist.

したがって、本実施形態では、ステップS202において、#n気筒における実放電時間が平均放電時間よりも長いと判定されたときには、ステップS204において#n気筒の直噴インジェクタ19の燃料噴射が増大され、旋回流の更なる強化(タンブル強化)が図られる。   Therefore, in this embodiment, when it is determined in step S202 that the actual discharge time in the #n cylinder is longer than the average discharge time, the fuel injection of the direct injection injector 19 in the #n cylinder is increased in step S204, and the turning The flow will be further strengthened (tumble enhancement).

また、本実施形態では、直噴インジェクタ19と吸気ポートインジェクタ21とを用いて燃料噴射を行っているため、両インジェクタから噴射される燃料の総量を一定に維持しながらも、直噴インジェクタ19から噴射される燃料の割合を増減することにより、直噴インジェクタ19からの燃料噴射量を調整することが可能である。   Further, in this embodiment, since the fuel injection is performed using the direct injection injector 19 and the intake port injector 21, the direct injection injector 19 maintains the total amount of fuel injected from both injectors while maintaining a constant amount. It is possible to adjust the fuel injection amount from the direct injection injector 19 by increasing or decreasing the ratio of the injected fuel.

したがって、ステップS204では、#n気筒の直噴噴射割合(直噴インジェクタ噴射量/(直噴インジェクタ噴射量+吸気ポートインジェクタ噴射量)×100)が所定量増大され、旋回流の強化が図られる。具体的には例えば、#n気筒における直噴噴射割合が、直噴噴射割合=直噴噴射割合+0.1%に更新される。   Accordingly, in step S204, the direct injection ratio (direct injection quantity / (direct injection quantity) + intake port injector quantity) × 100) of the #n cylinder is increased by a predetermined amount, and the swirling flow is strengthened. . Specifically, for example, the direct injection ratio in the #n cylinder is updated to direct injection ratio = direct injection ratio + 0.1%.

ステップS206では、ステップS204で設定された#n気筒の直噴噴射割合が設定可能な最大値(例えば100%)よりも大きいか否かが判定される。#n気筒の直噴噴射割合が最大値よりも大きい場合には、ステップS208において#n気筒の直噴噴射割合が最大値に設定し直された後でステップS216へと進み、最大値以下の場合は設定された直噴噴射割合のままステップS216へと処理は移る。   In step S206, it is determined whether or not the direct injection ratio of the #n cylinder set in step S204 is larger than a settable maximum value (for example, 100%). If the direct injection ratio of the #n cylinder is larger than the maximum value, the direct injection ratio of the #n cylinder is reset to the maximum value in step S208, and then the process proceeds to step S216. In this case, the process proceeds to step S216 with the set direct injection ratio.

ステップS216では、気筒番号に対応する変数nが最大値4に達したか否かが判定される。nが4以上であれば、このサイクルにおいて全ての気筒#1〜#4に対し、直噴噴射割合が調整され旋回流速の補正が完了しているので、このサイクルでの旋回流速補正処理は終了する。一方、ステップS216においてnが最大値4に達していないときにはステップS218においてnの値がn+1に更新され、更新された#n気筒に関して、ステップS202以下同様の処理が繰り返される。   In step S216, it is determined whether or not the variable n corresponding to the cylinder number has reached the maximum value 4. If n is 4 or more, since the direct injection ratio is adjusted for all the cylinders # 1 to # 4 in this cycle and the correction of the turning flow velocity is completed, the turning flow velocity correction processing in this cycle is completed. To do. On the other hand, when n does not reach the maximum value 4 in step S216, the value of n is updated to n + 1 in step S218, and the same processing is repeated from step S202 on for the updated #n cylinder.

また、ステップS202において、#n気筒の実放電時間が平均放電時間以下であると判定されると、処理はステップS210に移り、#n気筒の直噴噴射割合が減少され、直噴インジェクタ19からの燃料噴射による旋回流の強化が抑制される。具体的には、例えば#n気筒における直噴噴射割合が、直噴噴射割合=直噴噴射割合−0.1%に更新される。   If it is determined in step S202 that the actual discharge time of the #n cylinder is equal to or less than the average discharge time, the process proceeds to step S210, the direct injection ratio of the #n cylinder is decreased, and the direct injection injector 19 Strengthening of the swirl flow due to the fuel injection is suppressed. Specifically, for example, the direct injection ratio in the #n cylinder is updated to direct injection ratio = direct injection ratio−0.1%.

ステップS212では、ステップS210で設定された#n気筒の直噴噴射割合が設定可能な最小値(例えば30%)よりも小さいか否かが判定される。#n気筒の直噴噴射割合が最小値よりも小さい場合には、ステップS214において、#n気筒の直噴噴射割合が最小値に設定し直された後でステップS216へと進み、最小値以上の場合には設定された直噴噴射割合のままステップS216へと処理は移る。   In step S212, it is determined whether or not the direct injection ratio of the #n cylinder set in step S210 is smaller than a settable minimum value (for example, 30%). If the direct injection ratio of the #n cylinder is smaller than the minimum value, in step S214, the direct injection ratio of the #n cylinder is reset to the minimum value, and then the process proceeds to step S216. In this case, the process moves to step S216 with the set direct injection ratio.

ステップS216では、既に説明したように気筒番号に対応する変数nが最大値4に達したか否かが判定され、n≧4で全気筒に対して補正が完了していれば、このサイクルでの旋回流速補正処理は終了し、それ以外の場合には、nの値が更新され、ステップS202以下の処理が繰り返され、次の気筒に対する補正が実行される。なお、旋回流速補正処理は、燃圧補正処理(ステップS106〜S118)とともに内燃機関10のサイクル毎に繰り返し実行される。   In step S216, as described above, it is determined whether or not the variable n corresponding to the cylinder number has reached the maximum value 4. If n ≧ 4 and correction has been completed for all the cylinders, this cycle is performed. In the other cases, the value of n is updated, the processing in step S202 and subsequent steps is repeated, and the correction for the next cylinder is executed. The turning flow velocity correction process is repeatedly executed for each cycle of the internal combustion engine 10 together with the fuel pressure correction process (steps S106 to S118).

以上のように、本実施形態の旋回流速補正処理を実行することにより、全てのインジェクタに同一燃圧が与えられていても、気筒内へ噴射される燃料噴射量を気筒毎に調整することにより、各気筒間における旋回流のバラツキを漸次補正し、実放電時間(旋回流の流速)を全ての気筒において略一定とすることができる。これにより、気筒間における燃焼条件の違いによるトルク変動等を抑制できる。   As described above, by performing the turning flow velocity correction process of the present embodiment, even if the same fuel pressure is applied to all the injectors, by adjusting the fuel injection amount injected into the cylinder for each cylinder, Variations in the swirling flow between the cylinders are gradually corrected, and the actual discharge time (flow velocity of the swirling flow) can be made substantially constant in all the cylinders. Thereby, the torque fluctuation | variation etc. by the difference in the combustion conditions between cylinders can be suppressed.

また、本実施形態では、直噴インジェクタと吸気ポートインジェクタとを用いたデュアルインジェクションシステムを採用したことにより、空燃比に影響を与えることなく、気筒間における旋回流のバラツキに対応して直噴インジェクタによる燃料噴射量を調整できる。   Further, in the present embodiment, by adopting a dual injection system using a direct injection injector and an intake port injector, the direct injection injector is adapted to variations in the swirling flow between the cylinders without affecting the air-fuel ratio. The amount of fuel injection by can be adjusted.

また更に、本実施形態では、タンブルやスワールなどの旋回流を活用する運転状態では燃圧を相対的に高く設定し、それ以外の運転状態では燃圧を相対的に低く設定するため、旋回流による燃焼の改善が必要ないときの直噴による冷却損失を低減できるとともに、燃圧が高く設定されている期間を短くできるので、燃料ポンプの機械損失を低減し、燃費の向上を図ることができる。   Furthermore, in this embodiment, since the fuel pressure is set to be relatively high in the operation state utilizing the swirl flow such as tumble and swirl, and the fuel pressure is set to be relatively low in the other operation states, the combustion by the swirl flow is performed. This makes it possible to reduce the cooling loss due to direct injection when no improvement is required, and to shorten the period during which the fuel pressure is set high, thereby reducing the mechanical loss of the fuel pump and improving the fuel consumption.

また、本実施形態では、旋回流を活用する運転状態においても、放電時間をモニタすることにより燃焼室内の旋回流の強さをモニタし、燃圧の微調整を行っているため、燃圧が必要以上に高く設定されることを防止できるので、上記効果を更に高めることができる。   Further, in the present embodiment, even in an operation state utilizing the swirl flow, the strength of the swirl flow in the combustion chamber is monitored by finely adjusting the fuel pressure by monitoring the discharge time, so that the fuel pressure is more than necessary. Therefore, the above effect can be further enhanced.

なお、本実施形態では、平均流速よりも遅いと考えられる気筒において直噴による燃料噴射量を多くし、平均流速よりも速いと考えられる気筒において直噴による燃料噴射を少なくしたが、流速が最大の気筒に合わせて他の気筒の直噴燃料噴射量を増大、あるいは最小の気筒に合わせて他の気筒の直噴燃料噴射量を減少させることも可能である。また、本実施形態では、各気筒に設けられた点火プラグの放電時間から各気筒における旋回流の状態を推定し、そのバラツキを補正したが、旋回流の状態は他の方法によって評価されることも可能である。   In the present embodiment, the amount of fuel injection by direct injection is increased in the cylinder considered to be slower than the average flow velocity, and the fuel injection amount by direct injection is reduced in the cylinder considered to be faster than the average flow velocity. It is also possible to increase the direct injection fuel injection amount of the other cylinders according to the cylinder, or decrease the direct injection fuel injection amount of the other cylinders according to the minimum cylinder. In this embodiment, the state of the swirling flow in each cylinder is estimated from the discharge time of the spark plug provided in each cylinder and the variation is corrected. However, the state of the swirling flow is evaluated by other methods. Is also possible.

本発明の一実施形態である内燃機関の構成を模式的に示すブロック図である。1 is a block diagram schematically showing the configuration of an internal combustion engine that is an embodiment of the present invention. 本実施形態における燃料噴射制御を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the fuel-injection control in this embodiment. 点火プラグの放電時間とプラグ電極間における流速との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the discharge time of a spark plug, and the flow velocity between plug electrodes. 2つの流速に対する点火プラグの放電波形を示すグラフである。It is a graph which shows the discharge waveform of the spark plug with respect to two flow rates. 本実施形態における旋回流速補正処理のフローチャートである。It is a flowchart of the turning flow velocity correction process in the present embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 内燃機関
11 シリンダブロック
12 ピストン
13 シリンダボア
14 シリンダヘッド
15 吸気ポート
16 排気ポート
17 吸気弁
18 排気弁
19 直噴インジェクタ
20 点火プラグ
21 吸気ポートインジェクタ
22 デリバリパイプ
23 燃料ポンプ/レギュレータ
24 ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 11 Cylinder block 12 Piston 13 Cylinder bore 14 Cylinder head 15 Intake port 16 Exhaust port 17 Intake valve 18 Exhaust valve 19 Direct injection injector 20 Spark plug 21 Intake port injector 22 Delivery pipe 23 Fuel pump / regulator 24 ECU

Claims (6)

複数の気筒を備える火花点火式内燃機関の燃料噴射システムであって、
気筒内に直接燃料を噴射する直噴インジェクタと、
各直噴インジェクタから噴射される燃料噴射量を各々制御する燃料噴射制御手段と、
各気筒内に形成される旋回流の状態を検出する検出手段とを備え、
前記直噴インジェクタ各々が前記旋回流を強化する方向に燃料を噴射するとともに、前記燃料噴射制御手段が、前記検出手段により検出される前記各気筒の旋回流の状態に基づいて、前記各直噴インジェクタの燃料噴射量を調整し前記気筒間における旋回流のバラツキを抑制する
ことを特徴とする火花点火式内燃機関の燃料噴射システム。
A fuel injection system for a spark ignition internal combustion engine having a plurality of cylinders,
A direct injection injector that injects fuel directly into the cylinder;
Fuel injection control means for controlling the fuel injection amount injected from each direct injection injector,
Detecting means for detecting the state of the swirling flow formed in each cylinder,
Each of the direct injection injectors injects fuel in a direction in which the swirl flow is strengthened, and the fuel injection control unit is configured to perform the direct injection on the basis of the swirl flow state of each cylinder detected by the detection unit. A fuel injection system for a spark ignition type internal combustion engine, wherein the fuel injection amount of the injector is adjusted to suppress variations in swirling flow between the cylinders.
吸気ポートに各々配置された吸気ポートインジェクタを備え、前記燃料噴射制御手段が、前記直噴インジェクタと前記吸気ポートインジェクタとの間の噴射割合を前記気筒毎に調整することにより前記直噴インジェクタの燃料噴射量を前記気筒毎に調整して、前記旋回流のバラツキを抑制することを特徴とする請求項1に記載の火花点火式内燃機関の燃料噴射システム。   An intake port injector disposed in each intake port, and the fuel injection control means adjusts an injection ratio between the direct injection injector and the intake port injector for each cylinder, thereby fueling the direct injection injector The fuel injection system for a spark ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein an injection amount is adjusted for each cylinder to suppress variations in the swirling flow. 前記検出手段が、前記各気筒に設けられた点火プラグの放電時間に基づいて前記各気筒の旋回流の状態を検出することを特徴とする請求項1に記載の火花点火式内燃機関の燃料噴射システム。   2. The fuel injection of the spark ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein the detection means detects a state of a swirling flow of each cylinder based on a discharge time of a spark plug provided in each cylinder. system. 前記燃料噴射制御手段が、前記各気筒の放電時間が全気筒の平均放電時間となるように前記各直噴インジェクタの燃料噴射量を制御することを特徴とする請求項3に記載の火花点火式内燃機関の燃料噴射システム。   4. The spark ignition type according to claim 3, wherein the fuel injection control unit controls a fuel injection amount of each direct injection injector so that a discharge time of each cylinder becomes an average discharge time of all cylinders. A fuel injection system for an internal combustion engine. 噴射される燃料の圧力を調整する燃圧調整手段を備え、前記燃圧調整手段は前記旋回流を活用する運転モードのときに、それ以外の運転モードのときよりも相対的に高い燃圧を設定することを特徴とする請求項3に記載の火花点火式内燃機関の燃料噴射システム。   Fuel pressure adjusting means for adjusting the pressure of the injected fuel is provided, and the fuel pressure adjusting means sets a fuel pressure relatively higher in the operation mode utilizing the swirl flow than in the other operation modes. The fuel injection system for a spark ignition type internal combustion engine according to claim 3. 運転状態に適した所定放電時間を算出する所定放電時間算出手段と、前記旋回流を活用する運転モードにおいて前記所定放電時間と前記放電時間とから前記燃圧の補正を行う燃圧補正手段とを備えることを特徴とする請求項5に記載の火花点火式内燃機関の燃料噴射システム。   A predetermined discharge time calculating means for calculating a predetermined discharge time suitable for the operating state; and a fuel pressure correcting means for correcting the fuel pressure from the predetermined discharge time and the discharge time in an operation mode utilizing the swirl flow. The fuel injection system for a spark ignition type internal combustion engine according to claim 5.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012202373A (en) * 2011-03-28 2012-10-22 Toyota Motor Corp Inter-cylinder air-fuel ratio variation abnormality detection apparatus
JP2014148961A (en) * 2013-02-04 2014-08-21 Toyota Motor Corp Internal combustion engine control device
US10047680B2 (en) 2015-05-15 2018-08-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Detecting actuation of air flow control valve of internal combustion engine and corresponding control thereof

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