JP2009103054A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】過給機(22等)を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置(1)は、気筒内に第1所定量の燃料を噴射可能な第1燃料噴射手段(11d)と、吸気通路内に第2所定量の燃料を噴射可能な第2燃料噴射手段(11p)と、所定点火時期で点火を行う点火手段(13)と、第1燃料噴射手段の噴射口の温度を上昇させる場合、過給機による過給圧に基づいて、全噴射量に対する第1所定量の第1割合並びに全噴射量に対する第2所定量の第2割合を変化させるように、第1燃料噴射手段及び第2燃料噴射手段のうち少なくとも一方を制御すると共に、過給圧、第1割合及び第2割合に基づいて、所定点火時期を変化させるように点火手段を制御する制御手段(30)とを備える。
【選択図】図5
Description
初めに、図1から図3を参照しながら、本実施形態に係るポート及び筒内噴射型エンジンの基本構成について説明を進める。ここに、図1は、本実施形態に係るポート及び筒内噴射型エンジンの基本構成を概念的に示す構成図であり、図2は、本実施形態に係るポート及び筒内噴射型エンジンの断面を概念的に示す断面図であり、図3は、本実施形態に係るポート及び筒内噴射型エンジンが備えるインジェクタの断面を概念的に示す断面図である。
次に、図4から図7を参照して、本実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作原理について説明する。
先ず、図4を参照して、本実施形態に係る内燃機関の制御装置における制御処理について説明する。ここに、図4は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置における制御処理の流れを示したフローチャートである。尚、この制御処理は、ECUによって、例えば、数十μ秒、又は数μ秒等の所定の周期で繰り返し実行される。
次に、図5から図7を参照して、本実施形態に係る内燃機関の制御装置における制御処理に用いられる所定マップについて説明する。ここに、図5は、本実施形態に係る、ポート噴射割合と点火時期と運転領域との関係を規定する所定マップを示したテーブルである。図6は、本実施形態に係る、運転領域と内燃機関の過給圧(即ち、吸気圧)と機関回転数との関係を示したグラフである。図7は、本実施形態に係る、ポート噴射割合とトレースノック値と運転領域との関係を示したテーブルである。
内燃機関の機関回転数が所定数より大きく、且つ、過給圧がゼロを含む所定範囲である領域Bにおいては、ECU30の制御下で、直噴インジェクタ11d(即ち、本発明に係る第1燃料噴射手段の一具体例)によって、例えば全噴射量の30%の直噴噴射割合に相当する第1所定量の燃料が気筒内に噴射される。ポートインジェクタ11p(即ち、本発明に係る第2燃料噴射手段の一具体例)によって、例えば70%のポート噴射割合に相当する第2所定量の燃料が吸気通路内に噴射される。これにより、例えば30%の直噴噴射割合に相当する第1所定量の燃料が気筒内に直接的に噴射されるため、燃焼室内における燃料の気化潜熱効果によって、圧縮行程における燃焼室内の温度(特に、燃焼室内におけるガス温)の増加を、気筒内に燃料が噴射されない場合と比較して、顕著に抑制することが可能である。このため、燃焼室内の温度を低下させることができ、その結果、ノッキングの発生を回避若しくは抑制することができる。
過給圧が吸気及び排気を促進する正の圧力範囲である領域Cにおいては、ECU30の制御下で、直噴インジェクタ11dによって、例えば全噴射量の30%の直噴噴射割合に相当する第1所定量の燃料が気筒内に噴射される。ポートインジェクタ11pによって、例えば70%のポート噴射割合に相当する第2所定量の燃料が吸気通路内に噴射される。これにより、例えば30%の直噴噴射割合に相当する第1所定量の燃料が気筒内に直接的に噴射されるため、燃焼室内における燃料の気化潜熱効果によって、圧縮行程における燃焼室内の温度(特に、燃焼室内におけるガス温)の増加を、気筒内に燃料が噴射されない場合と比較して、顕著に抑制することが可能である。このため、燃焼室内の温度を低下させることができ、その結果、ノッキングの発生を回避若しくは抑制することができる。加えて、例えば31%に相当する第1所定量の燃料が気筒内に直接的に噴射されるため、吸気弁及び排気弁が共に開弁しているバルブオーバーラップ期間において吸気系から排気系へ燃焼されることなく流れる(又は吹き抜ける)燃料が増加するのを、気筒内に燃料が噴射されない場合と比較して、顕著に抑制することが可能である。このため、未燃燃料がスモーク(即ち、煤)となって排出されることを効果的に抑制することが可能である。
過給圧が吸気及び排気を促進しない負の圧力範囲である領域Aにおいては、上述したように、点火時期をMBTに追従させると共に、ポート噴射割合を100%に設定する。具体的には、このように、直噴噴射割合が100%である走行状態から、ポート噴射割合が100%である走行状態へ切り替わることにより、燃焼室内の燃料の混合が促進され、MBTが上死点側に移動することが判明している。このMBTの移動に相当する移動量に基づいて、点火時期を進角側又は遅角側へ変化させつつ補正することが好ましい。これによりMBTの移動が吸収され、内燃機関の機関出力であるトルクがより効率的に発生されるので、燃費の悪化を効果的に防止することが可能である。
内燃機関の機関回転数が所定数より大きく、且つ、過給圧が吸気及び排気を促進する正の所定圧力より大きい領域Dにおいては、ノッキングの発生の回避、及びスモークの排出の抑制を主目的とすると共に、デポジット燃料を焼失させる制御を停止する。即ち、デポジット燃料を焼失するために、上述した直噴噴射割合、ポート噴射割合、及び点火時期を変化させている場合であっても、標準のマップを使用して、通常制御の下で、噴射割合及び点火時期を決定する。
次に、図8及び図9を参照して、本実施形態に係る作用と効果とについて検討する。ここに、図8は、本実施形態に係る、機関回転数が所定値Kiである場合における、ポート噴射割合、直噴噴射割合、負荷及び運転領域に対する、3つの変数(スモークの発生量、点火時期及びトレースノック値)の変化を示したテーブル群(図8(a)、図8(b)及び図8(c))である。図9は、本実施形態に係る、ポート噴射割合、負荷、及びスモークの発生量における関係を示したグラフである。尚、機関回転数Kiは、上述した図6に示されている。
2 シリンダ
3 インテークマニホールド
4 エギゾーストマニホールド
5 ピストン
6 キャビティ
7 インテークポート
8 エギゾーストポート
11d 直噴インジェクタ
11p ポートインジェクタ
12 ノッキングセンサ
13 点火プラグ
14 燃料供給ユニット
15 燃料管路
16 燃料タンク
21 排気タービン
22 コンプレッサー
23 ローターシャフト
24 エアクリーナー
25 インタークーラー
30 ECU
301 燃圧設定部
302 噴射期間設定部
303 噴射回数設定部
304 噴射制御部
305 点火時期制御部
Claims (7)
- 過給機を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の気筒内に第1所定量の燃料を噴射可能な第1燃料噴射手段と、
前記内燃機関の吸気通路内に第2所定量の燃料を噴射可能な第2燃料噴射手段と、
前記気筒内の燃料に所定点火時期で点火を行う点火手段と、
前記第1燃料噴射手段の噴射口の温度を上昇させる場合、前記過給機による過給圧に基づいて、前記第1所定量及び前記第2所定量を合計した全噴射量に対する前記第1所定量の第1割合並びに前記全噴射量に対する前記第2所定量の第2割合を変化させるように、前記第1燃料噴射手段及び前記第2燃料噴射手段のうち少なくとも一方の噴射手段を制御すると共に、前記過給圧、前記第1割合及び前記第2割合に基づいて、前記所定点火時期を変化させるように前記点火手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記制御手段は、前記温度を上昇させる場合、前記過給圧に加えて前記内燃機関の機関回転数に基づいて、前記第1割合及び前記第2割合を変化させるように、前記少なくとも一方の噴射手段を制御すると共に、前記過給圧、前記第1割合及び前記第2割合に加えて前記機関回転数に基づいて、前記所定点火時期を変化させるように、前記点火手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記制御手段は、前記温度を上昇させる場合、前記過給圧及び前記機関回転数を二軸とする座標面上で区分される複数の領域別に、前記第1割合及び前記第2割合を変化させるように、前記少なくとも一方の噴射手段を制御すると共に、前記複数の領域別に前記第1割合及び前記第2割合に基づいて、前記所定点火時期を変化させるように、前記点火手段を制御することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記制御手段は、前記温度を上昇させる場合であって前記機関回転数が所定数より大きく且つ前記過給圧がゼロを含む所定範囲内にある場合、前記第2割合を前記第1割合より大きくするように、前記少なくとも一方の噴射手段を制御すると共に、前記所定点火時期を前記内燃機関が発生するトルクが最大となる点火時期である最大トルク点火時期より進角側になるように、前記点火手段を制御することを特徴とする請求項2又は3に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記制御手段は、前記温度を上昇させる場合であって前記機関回転数が所定数より大きく且つ前記過給圧が吸気及び排気を促進する正の所定圧力より大きい場合、前記過給圧に基づいて前記第1割合及び前記第2割合を変化させないように、前記少なくとも一方の噴射手段を制御すると共に、前記過給圧に基づいて前記所定点火時期を変化させないように前記点火手段を制御することを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記制御手段は、前記温度を上昇させる場合であって前記過給圧が吸気及び排気を促進する正の圧力範囲内にある場合、前記第2割合を前記第1割合より大きくするように、前記少なくとも一方の噴射手段を制御すると共に、前記所定点火時期を、前記過給圧、前記第1割合及び前記第2割合に加えて、前記内燃機関でノッキングが発生する度合いに基づいて、変化させるように前記点火手段を制御することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記制御手段は、前記温度を上昇させる場合であって前記過給圧が吸気及び排気を促進しない負の圧力範囲内にある場合、前記第2割合を100%にするように、前記少なくとも一方の噴射手段を制御すると共に、前記所定点火時期を前記内燃機関が発生するトルクが最大となる点火時期である最大トルク点火時期に近付けるように、前記点火手段を制御することを特徴とする請求項1から6のうちいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
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