JP2009103014A - Internal combustion engine control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の燃焼室内にて燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えた筒内噴射式の内燃機関(特に、火花点火式の内燃機関)に適用される内燃機関の制御装置に関する。以下、「内燃機関の燃焼室に供給される混合気の空燃比」を単に「空燃比」と称呼し、「内燃機関」を単に「機関」と称呼することもある。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that is applied to a direct injection internal combustion engine (in particular, a spark ignition internal combustion engine) that includes a fuel injection valve that directly injects fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine. Hereinafter, “the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine” may be simply referred to as “air-fuel ratio”, and “the internal combustion engine” may be simply referred to as “engine”.
従来より、筒内噴射式の(火花点火式の)内燃機関が広く知られている(例えば、特許文献1を参照)。筒内噴射式の内燃機関にて、空燃比が目標空燃比(例えば、理論空燃比)に一致するように決定される量の燃料を吸気行程において噴射する場合、吸気ポートに燃料が噴射される従来のポート噴射式の内燃機関の場合に比して、噴霧燃料の気化熱の影響により燃焼室内の(燃焼前の)混合気の温度を下げることができる。この結果、圧縮比を大きくできる等の理由により、燃焼効率を高めることができる。
筒内噴射式の内燃機関では、燃料噴射タイミングによっては、噴射により燃焼室内を移動する燃料噴霧がピストンの頂面や吸気弁の背面に直接接触し得る。ピストン頂面に接触した燃料はそのままピストン頂面に付着・残留し易く、また、吸気弁の背面に接触した燃料はその背面で反射されて燃焼室の頂面に付着・残留し易い。このようにピストン頂面や燃焼室頂面に付着・残留した燃料の量が大きいと、PM(パティキュレート・マター、粒子状物質)の排出粒子数が大きくなる傾向がある。ここで、PM排出粒子数とは、例えば、所定パターンで機関を運転した場合におけるPMの総排出粒子数等である。 In a direct injection internal combustion engine, depending on the fuel injection timing, the fuel spray that moves in the combustion chamber by injection may directly contact the top surface of the piston or the back surface of the intake valve. The fuel that has come into contact with the top surface of the piston tends to adhere and remain on the top surface of the piston as it is, and the fuel that has come into contact with the back surface of the intake valve is reflected on the back surface and tends to adhere and remain on the top surface of the combustion chamber. As described above, when the amount of fuel adhering to or remaining on the top surface of the piston or the combustion chamber is large, the number of exhaust particles of PM (particulate matter, particulate matter) tends to increase. Here, the number of PM exhaust particles is, for example, the total number of PM exhaust particles when the engine is operated in a predetermined pattern.
近年、自動車用の内燃機関に対してPM排出粒子数の低減要求が高まってきている。このような状況下、筒内噴射式の内燃機関でも、PMの排出粒子数を低減する必要性が高まってきている。 In recent years, there has been an increasing demand for reducing the number of PM exhaust particles for automobile internal combustion engines. Under such circumstances, there is an increasing need to reduce the number of PM exhaust particles even in a cylinder injection internal combustion engine.
発明者による近時の研究によれば、PM排出粒子数は、吸気弁の温度と極めて強い相関があり、吸気弁温度が低いほどPM排出粒子数が大きくなる傾向が極めて強いことが判ってきている。これは、吸気弁温度が低いほど、吸気弁背面で反射して燃焼室頂面に付着・残留する燃料の量が大きくなることに基づくものと考えられる。従って、PM排出粒子数の増大を抑制するためには、吸気弁温度が低い場合においてPM排出粒子数を低減するための何らかの特別な制御(以下、「PM低減制御」と称呼する。)を行う必要がある。 Recent research by the inventor has shown that the number of PM exhaust particles has a very strong correlation with the temperature of the intake valve, and that the lower the intake valve temperature, the greater the tendency for the number of PM exhaust particles to increase. Yes. This is considered to be based on the fact that the lower the intake valve temperature, the larger the amount of fuel that is reflected and adhered to the top surface of the combustion chamber by the back of the intake valve. Therefore, in order to suppress the increase in the number of PM exhaust particles, some special control (hereinafter referred to as “PM reduction control”) for reducing the number of PM exhaust particles when the intake valve temperature is low is performed. There is a need.
係る観点より、本発明の目的は、吸気弁温度が低い場合において燃料噴霧の吸気弁への直接接触に起因するPM排出粒子数の増大を抑制できるものを提供することにある。 In view of this, an object of the present invention is to provide an apparatus capable of suppressing an increase in the number of PM exhaust particles caused by direct contact of fuel spray with an intake valve when the intake valve temperature is low.
本発明に係る燃料噴射制御装置は、内燃機関の燃焼室内にて燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えた筒内噴射式の(火花点火式)内燃機関に適用される。この燃料噴射弁は、噴射タイミングによっては噴射された燃料が(前記燃焼室内を移動中にて他の部材に接触することなく)吸気弁に直接接触するように配置されている。 The fuel injection control device according to the present invention is applied to a cylinder injection type (spark ignition type) internal combustion engine provided with a fuel injection valve that directly injects fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine. The fuel injection valve is arranged so that the injected fuel directly contacts the intake valve (without contacting other members while moving in the combustion chamber) depending on the injection timing.
本発明に係る内燃機関の制御装置は、吸気弁の温度を取得する吸気弁温度取得手段と、前記吸気弁の温度が所定温度以下となった場合に前記吸気弁の温度を高めるための吸気弁温度上昇制御を行う吸気弁温度上昇制御手段とを備えている。 The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes an intake valve temperature acquisition means for acquiring the temperature of the intake valve, and an intake valve for increasing the temperature of the intake valve when the temperature of the intake valve falls below a predetermined temperature. Intake valve temperature rise control means for performing temperature rise control.
ここにおいて、前記吸気弁温度上昇制御手段は、特に、噴射タイミングが、噴射された燃料が燃焼室内を移動中にて吸気弁に直接接触するタイミングに制御されている場合(即ち、燃料噴霧の吸気弁への直接接触に起因してPMが排出し得る場合)において前記吸気弁の温度が前記所定温度以下となった場合に前記吸気弁温度上昇制御を行う。また、前記「所定温度」は、吸気弁の温度がその温度以下になると上述した燃料噴霧の吸気弁への直接接触に起因するPM排出粒子数の増大が顕著となる温度に設定される。 In this case, the intake valve temperature rise control means, in particular, when the injection timing is controlled to a timing at which the injected fuel is in direct contact with the intake valve while moving in the combustion chamber (that is, intake of fuel spray) When the temperature of the intake valve becomes equal to or lower than the predetermined temperature in the case where PM can be discharged due to direct contact with the valve), the intake valve temperature increase control is performed. Further, the “predetermined temperature” is set to a temperature at which the increase in the number of PM exhaust particles due to the direct contact of the fuel spray to the intake valve becomes significant when the temperature of the intake valve becomes equal to or lower than that temperature.
上記構成によれば、吸気弁温度が低い場合において吸気弁温度が高められ得る。これにより、吸気弁背面で反射して燃焼室頂面に付着・残留する燃料の量が小さくなり、この結果、燃料噴霧の吸気弁への直接接触に起因するPM排出粒子数の増大を抑制できる。即ち、「吸気弁温度上昇制御」が上述の「PM低減制御」となり得る。 According to the above configuration, the intake valve temperature can be increased when the intake valve temperature is low. As a result, the amount of fuel reflected on the back surface of the intake valve and adhering to and remaining on the top surface of the combustion chamber is reduced. As a result, an increase in the number of PM exhaust particles caused by direct contact of fuel spray with the intake valve can be suppressed. . That is, the “intake valve temperature rise control” can be the “PM reduction control” described above.
前記吸気弁温度上昇制御としては、例えば、前記内燃機関を冷却する冷却液による前記内燃機関の冷却度合いを低下させる制御が実行され得る。具体的には、係る制御として、例えば、冷却液を循環させるポンプの吐出流量を小さくする、前記ポンプを停止する等の制御が実行され得る。これにより、吸気弁温度を高めることができる。 As the intake valve temperature increase control, for example, control for reducing the degree of cooling of the internal combustion engine by the coolant for cooling the internal combustion engine can be executed. Specifically, as such control, for example, control such as reducing the discharge flow rate of a pump that circulates the coolant or stopping the pump can be executed. Thereby, the intake valve temperature can be increased.
また、前記吸気弁温度上昇制御としては、例えば、前記吸気弁の閉弁タイミングをより吸気下死点に近づける制御が実行され得る。具体的には、例えば、吸気弁温度が所定温度よりも高い場合において吸気下死点よりも後に設定される吸気弁の閉弁タイミングを(吸気弁の開閉タイミング(吸気VVT)を進角して)早めることで吸気弁の閉弁タイミングが吸気下死点に近づけられる。これにより、圧縮端温度(圧縮上死点での筒内ガス温度)を高めることができ、この結果、吸気弁温度を高めることができる。 Further, as the intake valve temperature increase control, for example, a control for bringing the closing timing of the intake valve closer to the intake bottom dead center can be executed. Specifically, for example, when the intake valve temperature is higher than a predetermined temperature, the intake valve closing timing set after the intake bottom dead center is advanced (the intake valve opening / closing timing (intake VVT) is advanced). ) The valve closing timing of the intake valve is brought closer to the intake bottom dead center by speeding up. Thereby, the compression end temperature (cylinder gas temperature at the compression top dead center) can be increased, and as a result, the intake valve temperature can be increased.
また、前記吸気弁温度上昇制御としては、例えば、排ガスの一部を吸気系に戻すEGR装置により前記吸気系に戻されるEGRガスを冷却するEGRクーラーによる前記EGRガスの冷却度合いを低下させる制御が実行され得る。具体的には、係る制御として、例えば、EGRクーラー内に流れる冷却液の流量(従って、冷却液を循環させるポンプの吐出流量)を小さくする、前記ポンプを停止する等の制御が実行され得る。これにより、EGRガス温度を高めることができ、この結果、吸気弁温度を高めることができる。 Further, as the intake valve temperature increase control, for example, control for reducing the degree of cooling of the EGR gas by an EGR cooler that cools the EGR gas returned to the intake system by an EGR device that returns a part of the exhaust gas to the intake system. Can be executed. Specifically, as such control, for example, control such as reducing the flow rate of the coolant flowing in the EGR cooler (accordingly, the discharge flow rate of the pump that circulates the coolant) or stopping the pump can be executed. Thereby, EGR gas temperature can be raised and, as a result, intake valve temperature can be raised.
また、前記吸気弁温度上昇制御としては、例えば、EGR装置により前記吸気系に戻されるEGRガスの流量の前記吸気系に吸入される新気の流量に対する割合(EGR率に相当)を増大させる制御が実行され得る。これにより、燃焼室内に流入する高温のEGRガスの量を大きくすることができ、この結果、吸気弁温度を高めることができる。 In addition, as the intake valve temperature increase control, for example, control for increasing the ratio (corresponding to the EGR rate) of the flow rate of EGR gas returned to the intake system by the EGR device to the flow rate of fresh air sucked into the intake system. Can be executed. As a result, the amount of hot EGR gas flowing into the combustion chamber can be increased, and as a result, the intake valve temperature can be increased.
また、前記吸気弁温度上昇制御としては、例えば、吸気系に吸入され過給機により圧縮された新気を冷却するインタクーラーによる前記圧縮された新気の冷却度合いを低下させる制御が実行され得る。 Further, as the intake valve temperature increase control, for example, a control for reducing the degree of cooling of the compressed fresh air by an intercooler that cools the fresh air sucked into the intake system and compressed by the supercharger can be executed. .
具体的には、係る制御として、例えば、インタクーラー内に流れる冷却液の流量(従って、冷却液を循環させるポンプの吐出流量)を小さくする、前記ポンプを停止する等の制御が実行され得る。また、過給機(のコンプレッサ)の下流の吸気通路にインタクーラーを通過する第1通路とインタクーラーをバイパスする第2通路とが並列的に設けられていて、第1、第2通路を流れる新気の流量割合を調整する調整弁が設けられている場合、係る制御として、調整弁を制御して第2通路側の流量割合が増大される。これにより、吸入新気の温度を高めることができ、この結果、吸気弁温度を高めることができる。 Specifically, as such control, for example, control such as decreasing the flow rate of the coolant flowing in the intercooler (accordingly, the discharge flow rate of the pump that circulates the coolant) or stopping the pump can be executed. In addition, a first passage that passes through the intercooler and a second passage that bypasses the intercooler are provided in parallel in the intake passage downstream of the turbocharger (compressor), and flows through the first and second passages. When an adjustment valve that adjusts the flow rate of fresh air is provided, the control valve is controlled to increase the flow rate on the second passage side. Thereby, the temperature of the intake fresh air can be increased, and as a result, the intake valve temperature can be increased.
また、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンの空燃比に一致するように制御するリーン運転状態において前記吸気弁の温度が前記所定温度以下となった場合、前記吸気弁温度上昇制御として、前記内燃機関の運転状態を前記リーン運転状態から前記混合気の空燃比を理論空燃比に一致するように制御するストイキ運転状態に切り替える制御が実行され得る。これにより、燃焼温度が比較的低いリーン運転状態において吸気弁温度が所定温度以下になった場合、リーン運転状態よりも燃焼温度が高いストイキ運転状態に切り替えられ、この結果、吸気弁温度を高めることができる。 Further, when the temperature of the intake valve becomes equal to or lower than the predetermined temperature in the lean operation state in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to coincide with the lean air-fuel ratio rather than the stoichiometric air-fuel ratio, the intake valve temperature increase control is performed. Then, a control for switching the operation state of the internal combustion engine from the lean operation state to a stoichiometric operation state in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to coincide with the stoichiometric air-fuel ratio can be executed. As a result, when the intake valve temperature becomes a predetermined temperature or lower in the lean operation state where the combustion temperature is relatively low, the operation is switched to the stoichiometric operation state where the combustion temperature is higher than the lean operation state, and as a result, the intake valve temperature is increased. Can do.
ところで、上述の筒内噴射式の火花点火式内燃機関の場合、冷間始動後から暖機完了までの間において(更には、例えば、暖機完了後に比してアイドル回転速度を大きい値に設定するファーストアイドル制御中において)、圧縮行程後半にて燃料噴射を行い且つ点火時期を圧縮上死点よりも後の時期に大幅に遅角することで、所謂成層燃焼を利用しながら、排気系に配設された触媒の暖機を大幅に促進する制御(以下、「触媒暖機制御A」と称呼する。)が知られている。 By the way, in the case of the above-described in-cylinder spark ignition internal combustion engine, the idling rotational speed is set to a larger value between the time after the cold start and the time when the warm-up is completed. During the first idle control), fuel injection is performed in the latter half of the compression stroke, and the ignition timing is significantly retarded to a timing later than the compression top dead center, so that the exhaust system is utilized while utilizing so-called stratified combustion. A control (hereinafter, referred to as “catalyst warm-up control A”) that greatly accelerates warm-up of the disposed catalyst is known.
このように圧縮行程後半にて燃料噴射を行うことは、ピストンが上死点に近い位置で上昇中に燃料噴射が行われることを意味する。この場合、燃料噴霧がピストン頂面に直接接触し易い。従って、上述した燃料噴霧のピストン頂面への直接接触に起因するPM排出粒子数の増大が発生し易くなる。 Thus, performing fuel injection in the latter half of the compression stroke means that fuel injection is performed while the piston is moving up near the top dead center. In this case, the fuel spray tends to come into direct contact with the piston top surface. Therefore, the increase in the number of PM exhaust particles due to the direct contact of the fuel spray to the piston top surface is likely to occur.
ここで、ピストン頂面の温度が低いほどPM排出粒子数が大きくなる傾向が極めて強いことも判ってきている。これは、ピストン頂面の温度が低いほど、ピストン頂面に付着・残留する燃料の量が大きくなることに基づくものと考えられる。以上より、上述した「触媒暖機制御A」の実行中においてピストン頂面の温度が低い場合、上述した燃料噴霧のピストン頂面への直接接触に起因するPM排出粒子数の増大が発生し易くなる。 Here, it has also been found that the lower the temperature of the piston top surface, the greater the tendency for the number of PM discharged particles to increase. This is considered to be based on the fact that the lower the temperature of the piston top surface, the larger the amount of fuel adhering to and remaining on the piston top surface. As described above, when the temperature of the piston top surface is low during the execution of the above-described “catalyst warm-up control A”, the number of PM exhaust particles is likely to increase due to the direct contact of the fuel spray with the piston top surface. Become.
係る観点に基づき、上記本発明に係る制御装置において、前記燃料噴射弁が、噴射タイミングによっては噴射された燃料が(吸気弁に加えて)ピストンの頂面にも(前記燃焼室内を移動中にて他の部材に接触することなく)直接接触するように配置されていて、且つ、冷間始動後から暖機完了までの間において(更には、例えば、上記ファーストアイドル制御中において)、吸気行程及び圧縮行程後半、或いは、圧縮行程後半のみにて前記燃料噴射弁から燃料を噴射するとともに点火時期を圧縮上死点よりも後の時期に遅角して排気系に配設された触媒の暖機を促進させる上記「触媒暖機制御A」を行う触媒暖機制御手段が備えられている場合、前記ピストンの頂面の温度を取得するピストン頂面温度取得手段と、前記「触媒暖機制御A」中において前記ピストンの頂面の温度が第1温度以下である場合、圧縮行程後半での燃料噴射を禁止して吸気行程のみにて燃料噴射を行って前記ピストンの頂面への燃料付着を抑制するように前記触媒暖機制御手段を制御するピストン頂面燃料付着抑制手段を備えることが好適である。 On the basis of such a viewpoint, in the control device according to the present invention, the fuel injection valve causes the fuel injected depending on the injection timing (in addition to the intake valve) also to the top surface of the piston (while moving in the combustion chamber). Between the cold start and the completion of warm-up (for example, during the above-mentioned first idle control), the intake stroke In addition, fuel is injected from the fuel injection valve in the second half of the compression stroke or only in the second half of the compression stroke, and the ignition timing is retarded to a timing after the compression top dead center to warm the catalyst disposed in the exhaust system. When the catalyst warm-up control means for performing the “catalyst warm-up control A” for accelerating the engine is provided, the piston top surface temperature obtaining means for obtaining the temperature of the top surface of the piston, and the “catalyst warm-up control” A "middle When the top surface temperature of the piston is equal to or lower than the first temperature, fuel injection in the latter half of the compression stroke is prohibited and fuel injection is performed only in the intake stroke to suppress fuel adhesion to the top surface of the piston. It is preferable to provide a piston top surface fuel adhesion suppressing means for controlling the catalyst warm-up control means.
これにより、「触媒暖機制御A」の実行中においてピストン頂面の温度が低い場合、圧縮行程後半での燃料噴射が禁止される。この結果、圧縮行程後半で噴射された燃料噴霧のピストン頂面への直接接触に起因するPM排出粒子数の増大を抑制できる。なお、このように圧縮行程後半での燃料噴射が行われない場合、所謂成層燃焼を利用できない。従って、点火時期を圧縮上死点よりも後の時期に大幅に遅角すると失火が発生し易くなる。従って、この場合、点火時期が「触媒暖機制御A」に基づいて制御される時期よりも進角される必要がある。この結果、触媒暖機の速度は、「触媒暖機制御A」実行中に比して遅くなる。以下、このように実行される触媒暖機制御を「触媒暖機制御B」とも称呼する。 Thereby, when the temperature of the piston top surface is low during the execution of “catalyst warm-up control A”, fuel injection in the latter half of the compression stroke is prohibited. As a result, it is possible to suppress an increase in the number of PM exhaust particles caused by direct contact of the fuel spray injected in the latter half of the compression stroke with the piston top surface. If fuel injection is not performed in the latter half of the compression stroke, so-called stratified combustion cannot be used. Therefore, if the ignition timing is significantly retarded to a timing after the compression top dead center, misfire is likely to occur. Therefore, in this case, the ignition timing needs to be advanced from the timing controlled based on the “catalyst warm-up control A”. As a result, the catalyst warm-up speed becomes slower than during the execution of “catalyst warm-up control A”. Hereinafter, the catalyst warm-up control executed in this way is also referred to as “catalyst warm-up control B”.
加えて、上記のように、ピストン頂面の温度が第1温度以下である場合に「触媒暖機制御A」に代えて「触媒暖機制御B」が実行される場合、前記ピストン頂面燃料付着抑制手段は、前記「触媒暖機制御A」中において前記ピストンの頂面の温度が前記第1温度よりも高くて前記第1温度よりも高い第2温度以下であり、且つ前記ピストンの頂面の温度が前記吸気弁の温度よりも低い場合、圧縮行程後半での燃料噴射量の吸気行程での燃料噴射量に対する割合(=圧縮行程噴射割合(>0))を減少させて前記ピストンの頂面への燃料付着を抑制するように前記触媒暖機制御手段を制御するように構成されることがより好適である。以下、このように「触媒暖機制御A」に比して圧縮行程噴射割合(>0)を小さめに設定する触媒暖機制御を「触媒暖機制御C」とも称呼する。 In addition, as described above, when the “catalyst warm-up control A” is executed instead of the “catalyst warm-up control A” when the temperature of the piston top surface is equal to or lower than the first temperature, the piston top fuel In the “catalyst warm-up control A”, the adhesion suppressing means has a temperature of the top surface of the piston that is higher than the first temperature and lower than or equal to a second temperature that is higher than the first temperature. When the surface temperature is lower than the temperature of the intake valve, the ratio of the fuel injection amount in the latter half of the compression stroke to the fuel injection amount in the intake stroke (= compression stroke injection ratio (> 0)) is decreased to It is more preferable that the catalyst warm-up control unit is configured to control the fuel adhesion to the top surface. Hereinafter, the catalyst warm-up control in which the compression stroke injection ratio (> 0) is set smaller than the “catalyst warm-up control A” as described above is also referred to as “catalyst warm-up control C”.
これによれば、ピストン頂面の温度が若干低い場合、「触媒暖機制御A」に代えて「触媒暖機制御C」が実行される。従って、圧縮行程後半での燃料噴射量が小さめに設定されるから、「触媒暖機制御A」実行時に比して、圧縮行程後半で噴射された燃料噴霧のピストン頂面への直接接触に起因するPM排出粒子数の増大を抑制できる。加えて、圧縮行程後半での燃料噴射が確保されるから、点火時期を圧縮上死点よりも後の時期に大幅に遅角して所謂成層燃焼を利用しながら、触媒の暖機を大幅に促進することができる。即ち、「触媒暖機制御B」及び「触媒暖機制御C」が上述の「PM低減制御」となり得る。 According to this, when the temperature of the piston top surface is slightly low, “catalyst warm-up control C” is executed instead of “catalyst warm-up control A”. Accordingly, since the fuel injection amount in the latter half of the compression stroke is set to be smaller, it is caused by the direct contact of the fuel spray injected in the latter half of the compression stroke with the top surface of the piston as compared with the time when “catalyst warm-up control A” is executed. The increase in the number of PM exhaust particles to be suppressed can be suppressed. In addition, since fuel injection is ensured in the latter half of the compression stroke, the ignition timing is greatly retarded to a time later than the compression top dead center, and so-called stratified combustion is used, and the catalyst is warmed up significantly. Can be promoted. That is, “catalyst warm-up control B” and “catalyst warm-up control C” can be the above-mentioned “PM reduction control”.
以下、本発明による内燃機関の制御装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置を筒内噴射式の火花点火式多気筒(4気筒)内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。この内燃機関10は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース、及びオイルパン等を含むシリンダブロック部20と、シリンダブロック部20の上に固定されるシリンダヘッド部30と、シリンダブロック部20にガソリン混合気を供給するための吸気系統40と、シリンダブロック部20からの排気ガスを外部に放出するための排気系統50とを含んでいる。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a system in which a control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is applied to an in-cylinder spark-ignition multi-cylinder (four-cylinder)
シリンダブロック部20は、シリンダ21、ピストン22、コンロッド23、及びクランク軸24を含んでいる。ピストン22はシリンダ21内を往復動し、ピストン22の往復動がコンロッド23を介してクランク軸24に伝達され、これによりクランク軸24が回転するようになっている。シリンダ21とピストン22のヘッドは、シリンダヘッド部30とともに燃焼室25を形成している。
The
シリンダヘッド部30は、燃焼室25に連通した吸気ポート31、吸気ポート31を開閉する吸気弁32、吸気弁32を駆動するインテークカムシャフトを含むとともにインテークカムシャフトの位相角(従って、吸気弁32の開閉タイミング、以下、「吸気VVT」と称呼する。)を連続的に変更する可変吸気タイミング装置33、可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、燃焼室25に連通した排気ポート34、排気ポート34を開閉する排気弁35、排気弁35を駆動するエキゾーストカムシャフト36、点火プラグ37、点火プラグ37に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ38、及び燃料を燃焼室25内にて直接噴射するインジェクタ(燃料噴射弁)39を備えている。
The
吸気系統40は、吸気ポート31に連通し吸気ポート31とともに吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管41、吸気管41の端部に設けられたエアフィルタ42、吸気管41内にあって吸気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁43、及びスロットル弁アクチュエータ43aを備えている。
The
排気系統50は、排気ポート34に連通したエキゾーストマニホールド51、エキゾーストマニホールド51(実際には、各排気ポート34に連通した各々のエキゾーストマニホールド51が集合した集合部)に接続されたエキゾーストパイプ(排気管)52、エキゾーストパイプ52に配設(介装)された上流側の三元触媒53(以下、「第1触媒53」と称呼する。)、及びこの第1触媒53の下流のエキゾーストパイプ52に配設(介装)された下流側の三元触媒54(以下、「第2触媒54」と称呼する。)を備えている。排気ポート34、エキゾーストマニホールド51、及びエキゾーストパイプ52は、排気通路を構成している。
The
一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ61、スロットルポジションセンサ62、カムポジションセンサ63、クランクポジションセンサ64、水温センサ65、第1触媒53の上流の排気通路(本例では、上記各々のエキゾーストマニホールド51が集合した集合部)に配設された空燃比センサ66(以下、「上流側空燃比センサ66」と称呼する。)、第1触媒53の下流であって第2触媒54の上流の排気通路に配設された空燃比センサ67(以下、「下流側空燃比センサ67」と称呼する。)、及びアクセル開度センサ68を備えている。
On the other hand, this system includes a hot-wire
熱線式エアフローメータ61は、吸気管41内を流れる吸入空気の単位時間あたりの質量流量を検出し、質量流量(吸入空気流量)Gaを表す信号を出力するようになっている。スロットルポジションセンサ62は、スロットル弁43の開度を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。カムポジションセンサ63は、インテークカムシャフトの回転位相角度を表す信号(G2信号)を発生するようになっている。クランクポジションセンサ64は、クランク軸24の回転位相角度を表す信号を発生するようになっている。この信号は、運転速度NEを表す。水温センサ65は、電動ウォーターポンプ69の作動により循環する内燃機関10の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。
The hot-wire
上流側空燃比センサ66、及び下流側空燃比センサ67はそれぞれ、限界電流式の酸素濃度センサ、及び起電力式(濃淡電池式)の酸素濃度センサであり、排ガスの空燃比に応じた出力を発生するようになっている。アクセル開度センサ68は、運転者によって操作されるアクセルペダル81の操作量を検出し、アクセルペダル81の操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
The upstream air-
電気制御装置70は、互いにバスで接続されたCPU71、CPU71が実行するルーチン(プログラム)、テーブル(ルックアップテーブル、マップ)等を記憶するROM72、RAM73、バックアップRAM74、並びにADコンバータを含むインターフェース75等からなるマイクロコンピュータである。インターフェース75は、前記センサ61〜68と接続され、CPU71にセンサ61〜68からの信号を供給するとともに、CPU71の指示に応じて可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、イグナイタ38、インジェクタ39、スロットル弁アクチュエータ43a、及び電動ウォーターポンプ69に駆動信号を送出するようになっている。
The
(燃料噴霧の吸気弁への直接接触に起因するPM排出粒子数の増大)
上記のように構成された実施形態に係る制御装置(以下、「本装置」と云う。)では、通常(完全暖機後)、吸気行程においてインジェクタ39から燃料が燃焼室25内にて直接噴射される。この吸気行程での燃料噴射時期は、例えば、エンジン回転速度NE、吸入空気流量Ga、冷却水温THW等に基づいて決定される。
(Increase in the number of PM exhaust particles due to direct contact of fuel spray with intake valve)
In the control apparatus (hereinafter referred to as “this apparatus”) according to the embodiment configured as described above, fuel is usually directly injected into the
そして、燃料噴射タイミングによっては、図2に示すように、吸気弁32が十分に下がった状態(即ち、リフト量が大きい状態)で吸気行程にてインジェクタ39から燃料が噴射される。これにより、燃料噴霧は吸気弁32の背面に直接接触し易く、また、吸気弁32の背面に接触した燃料は図中矢印に示すように反射して燃焼室25の頂面付近に付着・残留し易い。この燃焼室25の頂面への燃料の付着・残留に起因して、PM排出粒子数が大きくなり得る。
Depending on the fuel injection timing, as shown in FIG. 2, fuel is injected from the
ここで、上述のように、吸気弁32の温度が低いほど、燃料噴霧の吸気弁32への直接接触に起因するPM排出粒子数が大きくなる傾向が強い。従って、吸気弁32の温度が低い場合において燃料噴霧の吸気弁32への直接接触に起因するPM排出粒子数の増大を抑制するためには、吸気弁32の温度を高める必要がある。
Here, as described above, the lower the temperature of the
(実際の作動)
上述の知見に基づき、本装置のCPU71は、図3にフローチャートにより示したルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行する。なお、この実施形態では、通常(完全暖機後)において上述のように燃料噴射時期が吸気行程中に設定され、また、通常(完全暖機後)において点火時期は、圧縮上死点近傍(より具体的には、圧縮上死点よりも若干前)に設定される。点火時期は、例えば、エンジン回転速度NE、吸入空気流量Ga、冷却水温THW等に基づいて決定される。
(Actual operation)
Based on the above knowledge, the
即ち、先ず、ステップ305にて、吸気弁32の温度(吸気弁温度Tv)が算出される。吸気弁温度Tvは、例えば、冷却水温THW、燃料噴射量Fiの積算値、上流側空燃比センサ66、及び下流側空燃比センサ67の出力等を利用して周知の手法の一つに基づいて推定できる。或いは、吸気弁32の温度を検出できる温度センサにより吸気弁32の温度を直接検出してもよい。
That is, first, at
ステップ310では、上記算出された吸気弁温度Tvが所定温度A以下であるか否かが判定される。この所定温度Aは、吸気弁32の温度がその温度以下になると燃料噴霧の吸気弁32への直接接触に起因するPM排出粒子数の増大が顕著となる温度に設定されている。このステップ310では、「燃料噴射タイミングが、噴射された燃料が吸気弁32に直接接触するタイミングに制御されていること」が条件に加えられてもよい。
In
ステップ310にて「No」と判定される場合、ステップ315にて、ウォーターポンプ69に対して通常制御が行われる。この通常制御では、ウォーターポンプ69の回転速度(即ち、エンジン冷却水の吐出流量)は、例えば、エンジン回転速度NE、吸入空気流量Ga、冷却水温THW等に基づいて決定される。一方、ステップ310にて「Yes」と判定される場合、ステップ320にて、ウォーターポンプ69が停止される。
If “No” is determined in
以上、説明したように、上記実施形態に係る制御装置によれば、吸気弁32の温度が所定温度Aよりも高い場合、ウォーターポンプ69は、内燃機関の運転状態に基づいて決定される回転速度(即ち、エンジン冷却水の吐出流量)をもって通常制御される。一方、吸気弁32の温度が所定温度A以下の場合、ウォーターポンプ69が停止される。従って、内燃機関10の冷却水による冷却度合いが通常制御時に比して低下する。これにより、吸気弁32の温度が高められて所定温度Aよりも高くなり得る。この結果、吸気弁32の温度が低い場合において燃料噴霧の吸気弁32への直接接触に起因するPM排出粒子数の増大が抑制され得る。
As described above, according to the control device according to the above-described embodiment, when the temperature of the
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態においては、「吸気弁温度上昇制御」として、ウォーターポンプ69を停止する制御が実行されているが、ウォーターポンプ69の回転速度(即ち、エンジン冷却水の吐出流量)を通常制御時よりも小さめに設定する制御が実行されてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the control for stopping the
また、図3に示したルーチンに代えて図4にフローチャートにより示したルーチンが所定時間の経過毎に繰り返し実行されてもよい。図4のルーチンにおいて図3のルーチンのステップと同じステップについては図3のステップ番号と同じステップ番号を付することでこれらの説明に代える(後出のルーチンについても同様)。 Further, instead of the routine shown in FIG. 3, the routine shown by the flowchart in FIG. 4 may be repeatedly executed every elapse of a predetermined time. In the routine of FIG. 4, the same steps as those of the routine of FIG. 3 are denoted by the same step numbers as those of FIG. 3 to replace these descriptions (the same applies to the later routines).
図4に示したルーチンでは、ステップ310にて「No」と判定される場合、即ち、吸気弁温度Tvが所定温度Aよりも高い場合、ステップ405にて、可変吸気タイミング装置33(従って、吸気VVT)に対して通常制御が行われる。この通常制御では、吸気VVTは、例えば、エンジン回転速度NE、吸入空気流量Ga、冷却水温THW等に基づいて決定され、吸気弁32の閉弁タイミングが吸気下死点よりも後に設定される。一方、ステップ310にて「Yes」と判定される場合、即ち、吸気弁温度Tvが所定温度A以下の場合、ステップ410にて、吸気VVTが、通常制御時よりも進角側に設定される。
In the routine shown in FIG. 4, when it is determined “No” in
このように、この変形例に係る制御装置によれば、吸気弁32の温度が所定温度Aよりも高い場合、吸気VVTは内燃機関の運転状態に基づいて通常制御される。一方、吸気弁32の温度が所定温度A以下の場合、吸気VVTが通常制御時よりも進角側に設定されて吸気弁32の閉弁タイミングが吸気下死点に近づけられる。これにより、圧縮端温度(圧縮上死点での筒内ガス温度)を高めることができるから、吸気弁32の温度を高めて所定温度Aよりも高くすることができる。この結果、上記実施形態と同様、吸気弁32の温度が低い場合において燃料噴霧の吸気弁32への直接接触に起因するPM排出粒子数の増大が抑制され得る。
Thus, according to the control apparatus according to this modification, when the temperature of the
また、図5に示すように、EGR装置が備えられている場合を考える。このEGR装置は、エキゾーストマニホールド51と吸気管41とを接続するEGR管44、EGR管44を流れるEGRガスの流量を制御するEGR制御弁45、EGRガスを冷却するEGRクーラー46、及びEGRクーラー46の冷却水の流量を制御するウォーターポンプ47を備えている。
Further, consider a case where an EGR device is provided as shown in FIG. The EGR device includes an
このEGR装置が備えられている場合、図3に示したルーチンに代えて図6にフローチャートにより示したルーチンが所定時間の経過毎に繰り返し実行されてもよい。図6に示したルーチンでは、ステップ310にて「No」と判定される場合、即ち、吸気弁温度Tvが所定温度Aよりも高い場合、ステップ605にて、ウォーターポンプ47に対して通常制御が行われる。この通常制御では、ウォーターポンプ47の回転速度(即ち、EGRクーラー46の冷却水の吐出流量)は、例えば、エンジン回転速度NE、吸入空気流量Ga、冷却水温THW等に基づいて決定される。一方、ステップ310にて「Yes」と判定される場合、即ち、吸気弁温度Tvが所定温度A以下の場合、ステップ610にて、ウォーターポンプ47の回転速度(即ち、EGRクーラー46の冷却水の吐出流量)が、通常制御時よりも少なめに設定される。或いは、ウォーターポンプ47を停止してもよい。
When this EGR device is provided, the routine shown by the flowchart in FIG. 6 may be repeatedly executed every elapse of a predetermined time instead of the routine shown in FIG. In the routine shown in FIG. 6, when “No” is determined at
このように、この変形例に係る制御装置によれば、吸気弁32の温度が所定温度Aよりも高い場合、ウォーターポンプ47は内燃機関の運転状態に基づいて決定される回転速度(即ち、EGRクーラー46の冷却水の吐出流量)をもって通常制御される。一方、吸気弁32の温度が所定温度A以下の場合、ウォーターポンプ47の回転速度(即ち、EGRクーラー46の冷却水の吐出流量)が通常制御時よりも少なめに設定されてEGRクーラー46によるEGRガスの冷却度合いが通常制御時に比して低下させられる。これにより、EGRガス温度を高めることができて吸気弁32の温度を高めることができる。この結果、上記実施形態と同様、吸気弁32の温度が低い場合において燃料噴霧の吸気弁32への直接接触に起因するPM排出粒子数の増大が抑制され得る。
As described above, according to the control device according to this modification, when the temperature of the
また、上述のEGR装置が備えられている場合、図3に示したルーチンに代えて図7にフローチャートにより示したルーチンが所定時間の経過毎に繰り返し実行されてもよい。図7に示したルーチンでは、ステップ310にて「No」と判定される場合、即ち、吸気弁温度Tvが所定温度Aよりも高い場合、ステップ705にて、EGR制御弁45(即ち、EGR率)に対して通常制御が行われる。この通常制御では、EGR率は、例えば、エンジン回転速度NE、吸入空気流量Ga、冷却水温THW等に基づいて決定される。一方、ステップ310にて「Yes」と判定される場合、即ち、吸気弁温度Tvが所定温度A以下の場合、ステップ710にて、EGR率が、通常制御時よりも大きめに設定される。
Further, when the above-described EGR device is provided, the routine shown in the flowchart of FIG. 7 may be repeatedly executed every elapse of a predetermined time instead of the routine shown in FIG. In the routine shown in FIG. 7, if “No” is determined in
このように、この変形例に係る制御装置によれば、吸気弁32の温度が所定温度Aよりも高い場合、EGR率は内燃機関の運転状態に基づいて通常制御される。一方、吸気弁32の温度が所定温度A以下の場合、EGR率が通常制御時よりも大きめに設定される。これにより、燃焼室25内に流入する高温のEGRガスの量を大きくすることができて吸気弁32の温度を高めることができる。この結果、上記実施形態と同様、吸気弁32の温度が低い場合において燃料噴霧の吸気弁32への直接接触に起因するPM排出粒子数の増大が抑制され得る。
Thus, according to the control device according to this modification, when the temperature of the
また、図8に示すように、過給システムが設けられている場合を考える。この過給システムでは、吸気管41に過給機(ターボチャージャ)TCのコンプレッサTCaが介装され、コンプレッサTCaの下流の吸気管41にはコンプレッサTCaにより圧縮された空気を冷却するインタクーラー48が介装されている。また、インタクーラー48をバイパスするバイパス管41bが設けられている。以下、インタクーラー48を通過する圧縮空気を「冷却新気」と称呼し、バイパス管41bを通過する圧縮空気を「バイパス新気」と称呼する。加えて、冷却新気の流量を調整可能な制御バルブ49aと、バイパス新気の流量を調整可能な制御バルブ49bとがそれぞれ配設されていて、制御バルブ49a,49bを制御することで全新気流量(冷却新気流量+バイパス新気流量)に対するバイパス新気流量の割合(バイパス新気割合)を調整可能となっている。
Further, consider a case where a supercharging system is provided as shown in FIG. In this supercharging system, a compressor TCa of a supercharger (turbocharger) TC is interposed in an
この過給システムが備えられている場合、図3に示したルーチンに代えて図9にフローチャートにより示したルーチンが所定時間の経過毎に繰り返し実行されてもよい。図9に示したルーチンでは、ステップ310にて「No」と判定される場合、即ち、吸気弁温度Tvが所定温度Aよりも高い場合、ステップ905にて、制御バルブ49a,49b(従って、バイパス新気割合)に対して通常制御が行われる。この通常制御では、バイパス新気割合は、例えば、エンジン回転速度NE、吸入空気流量Ga、冷却水温THW等に基づいて決定される。一方、ステップ310にて「Yes」と判定される場合、即ち、吸気弁温度Tvが所定温度A以下の場合、ステップ910にて、バイパス新気割合が、通常制御時よりも大きめに設定される(換言すれば、バイパス新気流量が通常制御時よりも大きめに設定される)。或いは、インタクーラー48内を循環する冷却水を循環させるウォーターポンプの吐出流量を小さくしてもよく、また、前記ウォーターポンプを停止してもよい。
When this supercharging system is provided, the routine shown by the flowchart in FIG. 9 may be repeatedly executed every elapse of a predetermined time instead of the routine shown in FIG. In the routine shown in FIG. 9, if “No” is determined in
このように、この変形例に係る制御装置によれば、吸気弁32の温度が所定温度Aよりも高い場合、バイパス新気割合は内燃機関の運転状態に基づいて通常制御される。一方、吸気弁32の温度が所定温度A以下の場合、バイパス新気割合が通常制御時よりも大きめに設定されてインタクーラー48による新気の冷却度合いが通常制御時に比して低下させられる。これにより、吸入新気の温度を高めることができて吸気弁32の温度を高めることができる。この結果、上記実施形態と同様、吸気弁32の温度が低い場合において燃料噴霧の吸気弁32への直接接触に起因するPM排出粒子数の増大が抑制され得る。
Thus, according to the control device according to this modification, when the temperature of the
また、このような過給システムが備えられている場合、図10にフローチャートにより示したルーチンが所定時間の経過毎に繰り返し実行されてもよい。図10に示したルーチンでは、ステップ310にて「No」と判定される場合、即ち、吸気弁温度Tvが所定温度Aよりも高い場合、ステップ1005にて、過給機TCの過給圧に対して通常制御が行われる。この通常制御では、過給圧は、例えば、エンジン回転速度NE、吸入空気流量Ga、冷却水温THW等に基づいて決定される。
When such a supercharging system is provided, the routine shown by the flowchart in FIG. 10 may be repeatedly executed every elapse of a predetermined time. In the routine shown in FIG. 10, when “No” is determined in
一方、ステップ310にて「Yes」と判定される場合、即ち、吸気弁温度Tvが所定温度A以下の場合、ステップ1010にて、噴射期間が所定期間よりも長いか否かが判定され、「No」と判定される場合、ステップ1005にて上述の過給圧に対する通常制御が行われる。一方、「Yes」と判定される場合、ステップ1015にて、過給圧が所定値以下に制限される。ここで、この「所定値」は、過給圧についての通常のリリーフ圧(上限値)よりも小さい値である。
On the other hand, if “Yes” is determined in
このように、この例(参考例)では、吸気弁32の温度が所定温度Aよりも高い場合、過給圧は内燃機関の運転状態に基づいて通常制御される。一方、吸気弁32の温度が所定温度A以下であり且つ噴射期間が所定期間よりも長い場合、即ち、噴射燃料が吸気弁32(及びピストン頂面)に直接接触する機会が多く且つ接触した燃料が燃焼室頂面(及びピストン頂面)に付着・残留し易い場合、過給圧が前記所定値以下に制限される。これにより、燃料噴射量が制限されて噴射期間が制限される。この結果、噴射燃料が吸気弁32(及びピストン頂面)へ直接接触する機会が抑制され得、燃料噴霧の吸気弁32(及びピストン頂面)への直接接触に起因するPM排出粒子数の増大が抑制され得る。
Thus, in this example (reference example), when the temperature of the
また、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンの空燃比に一致するように制御する「リーン運転状態」と、混合気の空燃比を理論空燃比に一致するように制御する「ストイキ運転状態」と、が運転状態に応じて切り替え可能に構成されている場合を考える。「リーン運転状態」は、例えば、所定の低回転・低負荷時にて選択され得る。 In addition, a “lean operation state” in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to match the lean air-fuel ratio rather than the stoichiometric air-fuel ratio, and a “stoichiometric operation” in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to match the stoichiometric air-fuel ratio. Consider a case where “state” and “state” are configured to be switchable according to the driving state. The “lean operation state” can be selected, for example, at a predetermined low rotation and low load.
この場合、図3に示したルーチンに代えて図11にフローチャートにより示したルーチンが所定時間の経過毎に繰り返し実行されてもよい。図11に示したルーチンでは、ステップ1105にて「リーン運転状態」であるか否かが判定され、「Yes」と判定される場合、ステップ310に進んで「No」と判定されると(即ち、吸気弁温度Tvが所定温度Aよりも高いと)、ステップ1110にて、「リーン運転状態」が継続される。一方、ステップ310にて「Yes」と判定される場合(即ち、吸気弁温度Tvが所定温度A以下の場合)、ステップ1115にて、「リーン運転状態」から「ストイキ運転状態」へと切り替えられる。
In this case, instead of the routine shown in FIG. 3, the routine shown in the flowchart in FIG. 11 may be repeatedly executed every elapse of a predetermined time. In the routine shown in FIG. 11, it is determined in
このように、この変形例に係る制御装置によれば、「リーン運転状態」において吸気弁32の温度が所定温度Aよりも高い場合、「リーン運転状態」が継続される。一方、「リーン運転状態」において吸気弁32の温度が所定温度A以下の場合、「リーン運転状態」から「ストイキ運転状態」へと切り替えられる。即ち、燃焼温度が比較的低い「リーン運転状態」において吸気弁32の温度が低い場合、「リーン運転状態」よりも燃焼温度が高い「ストイキ運転状態」に切り替えられる。この結果、吸気弁32の温度を高めることができる。この結果、上記実施形態と同様、吸気弁32の温度が低い場合において燃料噴霧の吸気弁32への直接接触に起因するPM排出粒子数の増大が抑制され得る。
Thus, according to the control device according to this modification, when the temperature of the
また、本装置において、冷間始動後から暖機完了までの間において(且つ、所謂ファーストアイドル制御中において)、上述した「触媒暖機制御A」(圧縮行程後半噴射+点火時期大幅遅角により触媒暖機を大幅に促進する制御)が行われる場合を考える。 Further, in this apparatus, during the period from the cold start to the completion of warm-up (and during so-called fast idle control), the above-mentioned “catalyst warm-up control A” (compression stroke second half injection + ignition timing significant delay) Consider a case in which control for greatly promoting catalyst warm-up is performed.
このように圧縮行程後半にて燃料噴射を行うことは、図12に示すように、ピストン22が上死点に近い位置で上昇中に燃料噴射が行われることを意味する。この場合、燃料噴霧がピストン22の頂面に直接接触し易い。従って、上述した燃料噴霧のピストン頂面への直接接触に起因するPM排出粒子数の増大が発生し易くなる。
Thus, performing fuel injection in the latter half of the compression stroke means that fuel injection is performed while the
ここで、上述のように、ピストン頂面の温度が低いほど、燃料噴霧のピストン頂面への直接接触に起因するPM排出粒子数が大きくなる傾向が強い。従って、「触媒暖機制御A」が行われる場合、ピストン頂面の温度が低いほど、燃料噴霧のピストン頂面への直接接触に起因するPM排出粒子数の増大を抑制する必要がある。 Here, as described above, the lower the temperature of the piston top surface, the higher the number of PM exhaust particles resulting from the direct contact of the fuel spray with the piston top surface. Therefore, when the “catalyst warm-up control A” is performed, it is necessary to suppress the increase in the number of PM exhaust particles due to the direct contact of the fuel spray with the piston top surface as the temperature of the piston top surface is lower.
以上の観点に基づいて、本装置では、(図3に示したルーチンに加えて)図13にフローチャートにより示したルーチンが所定時間の経過毎に繰り返し実行されることが好ましい。図13に示したルーチンでは、ステップ1305にて、ファーストアイドル制御中であるか否か(即ち、冷間始動後から暖機完了までの間であるか否か)が判定され、「Yes」と判定される場合、ステップ1310にて、上述のステップ305と同様に吸気弁温度Tvが算出される。
Based on the above viewpoint, in this apparatus, it is preferable that the routine shown by the flowchart in FIG. 13 (in addition to the routine shown in FIG. 3) is repeatedly executed every elapse of a predetermined time. In the routine shown in FIG. 13, it is determined in
続いて、ステップ1315にて、ピストン頂面温度Tpが算出される。このピストン頂面温度Tpは、例えば、冷却水温THW、燃料噴射量Fiの積算値、上流側空燃比センサ66、及び下流側空燃比センサ67の出力等を利用して周知の手法の一つに基づいて推定できる。
Subsequently, at step 1315, the piston top surface temperature Tp is calculated. This piston top surface temperature Tp is one of known methods using, for example, the coolant temperature THW, the integrated value of the fuel injection amount Fi, the outputs of the upstream air-
次に、ステップ1320にて「触媒暖機制御A」が必要か否かが判定され、「No」と判定される場合、ステップ1325にて、噴射時期と点火時期の通常制御が行われる。この通常制御では、噴射時期が吸気行程中に設定され、点火時期が圧縮上死点近傍(具体的には、圧縮上死点よりも若干前)に設定される。このステップ1320では、例えば、第1、第2触媒53,54の温度(例えば、平均温度等)が所定温度以下の場合に「Yes」と判定される。
Next, it is determined in
ステップ1320にて「Yes」と判定される場合、ステップ1330にて、冷却水温THWが所定温度B以下であるか否かが判定され、「No」と判定される場合、ステップ1335にて、上述の「触媒暖機制御A」がそのまま実行される。これは、冷却水温THWが十分に高い場合、ピストン頂面温度も十分に高いと推定され得るから、「触媒暖機制御A」により圧縮行程後半噴射を行っても、上述した燃料噴霧のピストン頂面への直接接触に起因するPM排出粒子数の増大が発生し難いことに基づく。本例では、「触媒暖機制御A」では、吸気行程噴射と圧縮行程後半噴射とが共に行われてもよいし、圧縮行程後半噴射のみが行われてもよい。
If “Yes” is determined in
一方、ステップ1330にて「Yes」と判定される場合、ステップ1340にて、ピストン頂面温度Tpが所定温度C以下であるか否かが判定され、「No」と判定される場合、ステップ1345にて、ピストン頂面温度Tpが所定温度D以下であり且つピストン頂面温度Tp<吸気弁温度Tvであるか否かが判定される。ここにおいて、所定温度D>所定温度Cである。ステップ1345にて「No」と判定される場合、ピストン頂面温度が十分に高いこと等から、ステップ1335にて、上述の「触媒暖機制御A」がそのまま実行される。
On the other hand, if “Yes” is determined in
一方、ステップ1345にて「Yes」と判定される場合、ステップ1350にて、上述した「触媒暖機制御C」(触媒暖機制御Aに対して、圧縮行程噴射割合(総噴射量に対する圧縮行程後半での噴射量の割合)がより小さい値(>0)に設定される制御)が行われる。このように、ピストン頂面温度が若干低い場合、「触媒暖機制御A」に代えて「触媒暖機制御C」が実行される。従って、圧縮行程後半での燃料噴射量が小さめに設定されるから、「触媒暖機制御A」実行時に比して、圧縮行程後半で噴射された燃料噴霧のピストン頂面への直接接触に起因するPM排出粒子数の増大を抑制できる。加えて、圧縮行程後半での燃料噴射が確保されるから、点火時期大幅遅角+成層燃焼を利用しながら、「触媒暖機制御A」と同様、触媒暖機を大幅に促進することができる。
On the other hand, if “Yes” is determined in
他方、ステップ1340にて「Yes」と判定される場合、ステップ1355にて、上述した「触媒暖機制御B」(吸気行程噴射割合(総噴射量に対する吸気行程での噴射量の割合)が100%に設定され(圧縮行程後半での噴射が禁止され)、且つ、点火時期が触媒暖機制御Aの場合に比して若干進角される制御)が行われる。このように、ピストン頂面の温度が十分に低い場合、圧縮行程後半での燃料噴射が禁止される。この結果、圧縮行程後半で噴射された燃料噴霧のピストン頂面への直接接触に起因するPM排出粒子数の増大を抑制できる。なお、この場合、圧縮行程後半での燃料噴射が行われないから所謂成層燃焼が利用できない。従って、失火の発生を抑制するため、点火時期が「触媒暖機制御A」に基づいて制御される時期よりも進角された時期(圧縮上死点よりは後の時期)に設定される。
On the other hand, if “Yes” is determined in
以上、上述した各変形例に係る制御は、単独で実行されてもよいし、複数の変形例と組み合わせて実行されてもよい。 As mentioned above, the control which concerns on each modification mentioned above may be performed independently, and may be performed in combination with a some modification.
10…内燃機関、21…シリンダ、22…ピストン、25…燃焼室、32…吸気弁、33…可変吸気タイミング装置、39…インジェクタ、45…EGR制御弁、46…EGRクーラー、48…インタクーラー、69…ウォーターポンプ、70…電気制御装置、71…CPU
DESCRIPTION OF
Claims (9)
吸気弁の温度を取得する吸気弁温度取得手段と、
前記吸気弁の温度が所定温度以下となった場合、前記吸気弁の温度を高めるための吸気弁温度上昇制御を行う吸気弁温度上昇制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置。 The present invention is applied to a direct injection internal combustion engine having a fuel injection valve that directly injects fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine and is arranged so that the injected fuel directly contacts an intake valve depending on the injection timing. A control device for an internal combustion engine,
An intake valve temperature acquisition means for acquiring the temperature of the intake valve;
An intake valve temperature increase control means for performing an intake valve temperature increase control for increasing the temperature of the intake valve when the temperature of the intake valve is equal to or lower than a predetermined temperature;
The control apparatus of the internal combustion engine provided with.
前記吸気弁温度上昇制御手段は、前記吸気弁温度上昇制御として、
前記内燃機関を冷却する冷却液による前記内燃機関の冷却度合いを低下させる制御を行うように構成された内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The intake valve temperature increase control means, as the intake valve temperature increase control,
A control apparatus for an internal combustion engine configured to perform control for reducing a degree of cooling of the internal combustion engine by a coolant for cooling the internal combustion engine.
前記吸気弁温度上昇制御手段は、前記吸気弁温度上昇制御として、
前記吸気弁の閉弁タイミングをより吸気下死点に近づける制御を行うように構成された内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The intake valve temperature increase control means, as the intake valve temperature increase control,
A control device for an internal combustion engine configured to perform control to bring the closing timing of the intake valve closer to an intake bottom dead center.
前記吸気弁温度上昇制御手段は、前記吸気弁温度上昇制御として、
排ガスの一部を吸気系に戻すEGR装置により前記吸気系に戻されるEGRガスを冷却するEGRクーラーによる前記EGRガスの冷却度合いを低下させる制御を行うように構成された内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The intake valve temperature increase control means, as the intake valve temperature increase control,
A control apparatus for an internal combustion engine configured to perform control to reduce a degree of cooling of the EGR gas by an EGR cooler that cools EGR gas that is returned to the intake system by an EGR apparatus that returns a part of the exhaust gas to the intake system.
前記吸気弁温度上昇制御手段は、前記吸気弁温度上昇制御として、
排ガスの一部を吸気系に戻すEGR装置により前記吸気系に戻されるEGRガスの流量の前記吸気系に吸入される新気の流量に対する割合を増大させる制御を行うように構成された内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The intake valve temperature increase control means, as the intake valve temperature increase control,
An internal combustion engine configured to perform control to increase the ratio of the flow rate of EGR gas returned to the intake system to the flow rate of fresh air sucked into the intake system by an EGR device that returns a part of the exhaust gas to the intake system. Control device.
前記吸気弁温度上昇制御手段は、前記吸気弁温度上昇制御として、
吸気系に吸入され過給機により圧縮された新気を冷却するインタクーラーによる前記圧縮された新気の冷却度合いを低下させる制御を行うように構成された内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The intake valve temperature increase control means, as the intake valve temperature increase control,
A control device for an internal combustion engine configured to perform control to reduce the degree of cooling of the compressed fresh air by an intercooler that cools the fresh air that has been sucked into the intake system and compressed by the supercharger.
前記吸気弁温度上昇制御手段は、
前記燃焼室内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンの空燃比に一致するように制御するリーン運転状態において前記吸気弁の温度が前記所定温度以下となった場合、前記吸気弁温度上昇制御として、前記内燃機関の運転状態を前記リーン運転状態から前記混合気の空燃比を理論空燃比に一致するように制御するストイキ運転状態に切り替える制御を行うように構成された内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The intake valve temperature rise control means includes:
In a lean operation state in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber is controlled to match the air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, when the temperature of the intake valve falls below the predetermined temperature, the intake air An internal combustion engine configured to perform control for switching the operation state of the internal combustion engine from the lean operation state to a stoichiometric operation state for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to match the stoichiometric air-fuel ratio as valve temperature increase control Control device.
前記燃料噴射弁が、噴射タイミングによっては噴射された燃料がピストンの頂面にも直接接触するように配置されていて、
冷間始動後から暖機完了までの間において、吸気行程及び圧縮行程後半、或いは、圧縮行程後半のみにて前記燃料噴射弁から燃料を噴射するとともに点火時期を圧縮上死点よりも後の時期に遅角して排気系に配設された触媒の暖機を促進させる触媒暖機制御を行う触媒暖機制御手段と、
前記ピストンの頂面の温度を取得するピストン頂面温度取得手段と、
前記触媒暖機制御中において前記ピストンの頂面の温度が第1温度以下である場合、圧縮行程後半での燃料噴射を禁止して吸気行程のみにて燃料噴射を行って前記ピストンの頂面への燃料付着を抑制するように前記触媒暖機制御手段を制御するピストン頂面燃料付着抑制手段と、
を備えた内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The fuel injection valve is arranged so that the injected fuel also directly contacts the top surface of the piston depending on the injection timing,
From the cold start to the completion of warm-up, fuel is injected from the fuel injection valve only in the latter half of the intake stroke and the compression stroke, or only in the latter half of the compression stroke, and the ignition timing is a timing after the compression top dead center. Catalyst warm-up control means for performing catalyst warm-up control for accelerating the warm-up of the catalyst disposed in the exhaust system at a retarded angle,
Piston top surface temperature acquisition means for acquiring the temperature of the top surface of the piston;
When the temperature of the top surface of the piston is equal to or lower than the first temperature during the catalyst warm-up control, fuel injection is prohibited in the latter half of the compression stroke, and fuel injection is performed only in the intake stroke to the top surface of the piston. Piston top surface fuel adhesion suppressing means for controlling the catalyst warm-up control means so as to suppress the fuel adhesion of
The control apparatus of the internal combustion engine provided with.
前記ピストン頂面燃料付着抑制手段は、
前記触媒暖機制御中において前記ピストンの頂面の温度が前記第1温度よりも高くて前記第1温度よりも高い第2温度以下であり、且つ前記ピストンの頂面の温度が前記吸気弁の温度よりも低い場合、圧縮行程後半での燃料噴射量の吸気行程での燃料噴射量に対する割合を減少させて前記ピストンの頂面への燃料付着を抑制するように前記触媒暖機制御手段を制御するように構成された内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 8,
The piston top surface fuel adhesion suppressing means includes:
During the catalyst warm-up control, the temperature of the top surface of the piston is higher than the first temperature and equal to or lower than a second temperature higher than the first temperature, and the temperature of the top surface of the piston is lower than that of the intake valve. When the temperature is lower than the temperature, the catalyst warm-up control means is controlled to reduce the ratio of the fuel injection amount in the latter half of the compression stroke to the fuel injection amount in the intake stroke to suppress the fuel adhesion to the top surface of the piston. A control device for an internal combustion engine configured to
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