JP2009156154A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクセル操作量に応じて要求トルクを推定し、スロットル開度を開閉制御可能とする内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that estimates a required torque in accordance with an accelerator operation amount and can control opening and closing of a throttle opening.
一般的な内燃機関では、ドライバが踏み込んだアクセルペダルの操作量(アクセル開度)に応じてスロットル開度が設定され、このスロットル開度に応じた空気重量(以下、空気量と称する。)が燃焼室に導入される一方、この吸入空気量に基づいて噴射重量(以下、噴射量と称する。)が設定され、インジェクタから燃焼室に所定量の燃料が噴射される。この場合、制御装置は、アクセル開度に基づいてドライバの要求駆動トルクを算出し、この要求駆動トルクに基づいてスロットル開度を設定している。ところが、大気圧や吸気温度に応じて空気密度が変動することから、通常、この大気圧や吸気温度を検出し、この大気圧や吸気温度に基づいてスロットル開度を補正するようにしている。 In a general internal combustion engine, a throttle opening is set according to an accelerator pedal operation amount (accelerator opening) depressed by a driver, and an air weight (hereinafter referred to as an air amount) corresponding to the throttle opening is set. While being introduced into the combustion chamber, an injection weight (hereinafter referred to as an injection amount) is set based on the intake air amount, and a predetermined amount of fuel is injected from the injector into the combustion chamber. In this case, the control device calculates the driver's required driving torque based on the accelerator opening, and sets the throttle opening based on this required driving torque. However, since the air density varies depending on the atmospheric pressure and the intake air temperature, the atmospheric pressure and the intake air temperature are usually detected, and the throttle opening is corrected based on the atmospheric pressure and the intake air temperature.
ところで、燃焼室へ直接燃料を噴射する筒内噴射式内燃機関において、一定のスロットル開度で、気化潜熱効果により燃焼室への空気充填効率が増加することが知られている。また、燃料圧力が上昇すると、燃料噴霧の微粒化が促進され、空気充填効率が増加することが知られている。そこで、燃料圧力が高いほど、空気充填効率が増加することから、燃料圧力の上昇に応じてスロットル開度が減少する方向に補正することが考えられる。 By the way, in a direct injection type internal combustion engine that directly injects fuel into a combustion chamber, it is known that the efficiency of air charging into the combustion chamber increases due to the latent heat of vaporization effect at a constant throttle opening. Further, it is known that when the fuel pressure rises, atomization of the fuel spray is promoted and the air filling efficiency increases. Therefore, since the air filling efficiency increases as the fuel pressure increases, it can be considered that the throttle opening is corrected in a direction that decreases as the fuel pressure increases.
なお、このような内燃機関の制御装置としては、下記特許文献1に記載されたものがある。この特許文献1に記載された内燃機関の制御装置にて、電子制御装置は、エンジンの運転状態に応じた要求燃料噴射量に対応する燃料噴射弁の要求通電時間が、その燃料噴射弁の動作を保証する最小通電時間よりも低くなるのを制限し、高圧燃料ポンプから燃料噴射弁への燃料圧力がエンジンの運転状態に応じた要求燃料圧力よりも高い状態で要求通電時間の制限が行われるときに、その制限に伴い生ずる燃料噴射量の増量に応じて、スロットルバルブを開き側に駆動して吸入空気量を増量させる。 In addition, there exists a thing described in the following patent document 1 as such a control apparatus of an internal combustion engine. In the control apparatus for an internal combustion engine described in Patent Document 1, the electronic control unit determines that the required energization time of the fuel injection valve corresponding to the required fuel injection amount according to the operating state of the engine is the operation of the fuel injection valve. The required energization time is limited when the fuel pressure from the high-pressure fuel pump to the fuel injection valve is higher than the required fuel pressure according to the operating state of the engine. Sometimes, the throttle valve is driven to the open side to increase the intake air amount in accordance with the increase in the fuel injection amount caused by the restriction.
ところが、燃料圧力の上昇に応じてスロットル開度が減少する方向に補正すると、所定の燃料圧力以上で、スロットル開度(吸入空気量)が不足し、駆動トルクが減少してドライバビリティが悪化してしまう。即ち、燃料圧力が所定圧力より高くなると、インジェクタの燃料噴射時間が短くなり、燃料噴霧が十分に拡散できずに空気と接触する面積が減少し、気化潜熱効果が低下して空気充填効率が減少し、燃焼効率が低下する。また、燃料圧力が所定圧力より高くなると、インジェクタの燃料噴射速度が速くなり、燃料噴霧がボア壁面に衝突して温度が上昇し、空気から奪う気化潜熱が減少し、空気の燃焼効率が低下する。 However, if correction is made so that the throttle opening decreases in accordance with the increase in fuel pressure, the throttle opening (intake air amount) becomes insufficient above the predetermined fuel pressure, the drive torque decreases, and drivability deteriorates. End up. That is, when the fuel pressure is higher than the predetermined pressure, the fuel injection time of the injector is shortened, the area where the fuel spray cannot be sufficiently diffused and contacted with the air is reduced, the vaporization latent heat effect is lowered, and the air filling efficiency is reduced. As a result, the combustion efficiency decreases. When the fuel pressure is higher than the predetermined pressure, the fuel injection speed of the injector is increased, the temperature of the fuel spray collides with the bore wall surface, the temperature rises, the latent heat of vaporization deprived from the air decreases, and the combustion efficiency of the air decreases. .
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、燃料圧力の変動に応じて適正な空気密度を確保することで燃焼の悪化を抑制してドライバビリティの向上を図った内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention is intended to solve such a problem, and an internal combustion engine that improves drivability by suppressing deterioration of combustion by ensuring an appropriate air density in accordance with fluctuations in fuel pressure. An object of the present invention is to provide a control device.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関の制御装置は、要求トルクに応じた燃料噴射量を燃焼室に噴射する燃料噴射手段と、要求トルクに応じた空気量を前記燃焼室に供給する空気供給手段と、前記燃料噴射手段による燃料圧力を検出する燃料圧力検出手段と、前記燃焼室に流入する空気密度を調整する空気密度調整手段と、を備え、燃料圧力が予め設定された所定値まで上昇するとき、燃料噴射量及び空気量を一定として前記空気密度調整手段により前記燃焼室に流入する空気密度を低下させる一方、燃料圧力が所定値から上昇するとき、燃料噴射量及び空気量を一定として前記空気密度調整手段により前記燃焼室に流入する空気密度を上昇させる、ことを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a control device for an internal combustion engine according to the present invention includes a fuel injection unit that injects a fuel injection amount corresponding to a required torque into a combustion chamber, and an air amount corresponding to the required torque. Air supply means for supplying fuel to the combustion chamber, fuel pressure detection means for detecting fuel pressure by the fuel injection means, and air density adjustment means for adjusting the density of air flowing into the combustion chamber. When the fuel pressure increases from a predetermined value, while the fuel density increases and the air density flowing into the combustion chamber decreases by the air density adjusting means, while the fuel pressure increases from a predetermined value. The air density flowing into the combustion chamber is increased by the air density adjusting means while keeping the fuel injection amount and the air amount constant.
本発明の内燃機関の制御装置では、燃料圧力が予め設定された所定値のとき、前記空気密度調整手段による前記燃焼室に流入する空気密度の低下調整量を最大値に設定することを特徴としている。 In the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, when the fuel pressure is a predetermined value, the adjustment amount for decreasing the air density flowing into the combustion chamber by the air density adjusting means is set to a maximum value. Yes.
本発明の内燃機関の制御装置では、前記空気密度調整手段は、吸気系に設けられたスロットル弁であり、燃料圧力が所定値まで上昇するとき、前記スロットル弁を閉止方向に補正する一方、燃料圧力が所定値から上昇するとき、前記スロットル弁を開放方向に補正することを特徴としている。 In the control device for an internal combustion engine of the present invention, the air density adjusting means is a throttle valve provided in an intake system, and corrects the throttle valve in the closing direction when the fuel pressure rises to a predetermined value, while When the pressure rises from a predetermined value, the throttle valve is corrected in the opening direction.
本発明の内燃機関の制御装置では、前記空気密度調整手段は、吸気系に設けられた吸気可変動弁機構であり、燃料圧力に応じて吸気弁の閉止時期を補正することを特徴としている。 In the control apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the air density adjusting means is an intake variable valve mechanism provided in an intake system, and corrects the closing timing of the intake valve according to the fuel pressure.
本発明の内燃機関の制御装置によれば、燃料圧力が予め設定された所定値まで上昇するとき、燃料噴射量及び空気量を一定として燃焼室に流入する空気密度を低下させる一方、燃料圧力が所定値から上昇するとき、燃料噴射量及び空気量を一定として燃焼室に流入する空気密度を上昇させるようにしている。従って、燃料圧力の変動に応じて適正な空気密度を確保することで燃焼の悪化を抑制することができ、その結果、ドライバビリティの向上を図ることができる。 According to the control apparatus for an internal combustion engine of the present invention, when the fuel pressure rises to a predetermined value set in advance, the fuel injection amount and the air amount are made constant, the air density flowing into the combustion chamber is reduced, while the fuel pressure is reduced. When rising from a predetermined value, the fuel injection amount and the air amount are kept constant, and the density of air flowing into the combustion chamber is increased. Therefore, the deterioration of combustion can be suppressed by ensuring an appropriate air density according to the fluctuation of the fuel pressure, and as a result, drivability can be improved.
以下に、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。 Embodiments of an internal combustion engine control apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this Example.
図1は、本発明の実施例1に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図、図2は、実施例1の内燃機関の制御装置における燃料系を表す概略構成図、図3は、実施例1の内燃機関の制御装置によるスロットル開度の補正制御を表すフローチャート、図4は、燃料圧力に対するスロットル開度補正量を表す補正マップ、図5は、燃料圧力の変動に応じた空気密度、気化潜熱効果、サージタンク密度、スロットル開度を表す説明図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a control device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a fuel system in the control device for the internal combustion engine according to the first embodiment, and FIG. FIG. 4 is a correction map showing a throttle opening correction amount with respect to the fuel pressure, FIG. 5 is an air density corresponding to a change in fuel pressure, FIG. 4 is a flowchart showing correction control of the throttle opening by the control device for the internal combustion engine of Example 1. It is explanatory drawing showing a vaporization latent heat effect, a surge tank density, and a throttle opening.
実施例1の内燃機関の制御装置において、図1に示すように、シリンダブロック11上にシリンダヘッド12が締結されており、このシリンダブロック11に形成された複数のシリンダボア13にピストン14がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック11の下部にクランクケース15が締結され、このクランクケース15内にクランクシャフト16が回転自在に支持されており、各ピストン14はコネクティングロッド17を介してこのクランクシャフト16にそれぞれ連結されている。
In the control apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment, as shown in FIG. 1, a
燃焼室18は、シリンダブロック11におけるシリンダボア13の壁面とシリンダヘッド12の下面とピストン14の頂面により構成されており、この燃焼室18は、上部(シリンダヘッド12の下面)の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この燃焼室18の上部、つまり、シリンダヘッド12の下面に吸気ポート19及び排気ポート20が対向して形成されており、この吸気ポート19及び排気ポート20に対して吸気弁21及び排気弁22の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁21及び排気弁22は、シリンダヘッド12に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート19及び排気ポート20を閉止する方向(図1にて上方)に付勢支持されている。また、シリンダヘッド12には、吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24が回転自在に支持されており、吸気カム及び排気カムが吸気弁21及び排気弁22の上端部に接触している。
The
なお、図示しないが、クランクシャフト16に固結されたクランクシャフトスプロケットと、吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24にそれぞれ固結された各カムシャフトスプロケットとは、無端のタイミングチェーンが掛け回されており、クランクシャフト16と吸気カムシャフト23と排気カムシャフト24が連動可能となっている。
Although not shown, the crankshaft sprocket fixed to the
従って、クランクシャフト16に同期して吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24が回転すると、吸気カム及び排気カムが吸気弁21及び排気弁22を所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート19及び排気ポート20を開閉し、吸気ポート19と燃焼室18、燃焼室18と排気ポート20とをそれぞれ連通することができる。この場合、この吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24は、クランクシャフト16が2回転(720度)する間に1回転(360度)するように設定されている。そのため、エンジンは、クランクシャフト16が2回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の4行程を実行することとなり、このとき、吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24が1回転することとなる。
Accordingly, when the
また、このエンジンの動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁21及び排気弁22を最適な開閉タイミングに制御する吸気可変動弁機構(VVT:Variable Valve Timing-intelligent)25となっている。この吸気可変動弁機構25は、吸気カムシャフト23の軸端部にVVTコントローラ26が設けられて構成され、オイルコントロールバルブ27からの油圧をこのVVTコントローラ26の図示しない進角室及び遅角室に作用させることによりカムスプロケットに対する吸気カムシャフト23の位相を変更し、吸気弁21の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、吸気可変動弁機構25は、吸気弁21の作用角(開放期間)を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト23には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ28が設けられている。
The valve mechanism of the engine is a variable intake valve timing mechanism (VVT: Variable Valve Timing-intelligent) 25 that controls the intake valve 21 and the exhaust valve 22 at an optimal opening / closing timing according to the operating state. The intake
吸気ポート19には、吸気マニホールド29を介してサージタンク30が連結され、このサージタンク30に吸気管31が連結されており、この吸気管31の空気取入口にはエアクリーナ32が取付けられている。そして、このエアクリーナ32の下流側にスロットル弁33を有する電子スロットル装置34が設けられている。また、吸気ポート19には、スロットル弁33を迂回するバイパス通路35が設けられ、このバイパス通路35にアイドルスピードコントロールバルブ36が設けられている。
A
排気ポート20には、排気マニホールド37を介して排気管38が連結されており、この排気管38には排気ガス中に含まれる有害物質を浄化処理する三元触媒39及びNOx吸蔵還元型触媒40が装着されている。この三元触媒39は、空燃比(排気空燃比)がストイキのときに排気ガス中に含まれるHC、CO、NOxを酸化還元反応により同時に浄化処理するものである。NOx吸蔵還元型触媒40は、空燃比(排気空燃比)がリーンのときに排気ガス中に含まれるNOxを一旦吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したリッチ燃焼領域またはストイキ燃焼領域にあるときに、吸蔵したNOxを放出し、添加した還元剤としての燃料によりNOxを還元するものである。
An
吸気管31におけるサージタンク30の下流側と、排気管38における三元触媒39の上流側との間には、排気ガス再循環通路(EGR通路)41が設けられており、このEGR通路41には、EGR弁42とEGRクーラ43が設けられている。また、このEGR通路41におけるEGR弁42より吸気管31側に、EGRガスの温度を検出するEGRガス温度センサ44が設けられている。
An exhaust gas recirculation passage (EGR passage) 41 is provided between the downstream side of the
シリンダヘッド12には、燃焼室18に直接燃料を噴射するインジェクタ45が装着されており、このインジェクタ45は、吸気ポート19側に位置して水平上端から下方に所定角度傾斜して配置されている。各気筒に装着されるインジェクタ45はデリバリパイプ46に連結され、このデリバリパイプ46には、高圧燃料供給管47を介して高圧燃料ポンプ48が連結され、この高圧燃料ポンプ48には、低圧燃料供給管49を介して燃料タンク50内の低圧燃料ポンプ(フィードポンプ)51が連結されている。従って、低圧燃料ポンプ51は、燃料タンク50内の燃料を所定の低圧まで加圧して低圧燃料供給管49に供給し、高圧燃料ポンプ48は、低圧燃料供給管49の低圧燃料を所定の高圧まで加圧し、高圧燃料供給管47を介してデリバリパイプ46に供給することができ、インジェクタ45は、デリバリパイプ46内の高圧燃料を燃焼室18に噴射することができる。また、シリンダヘッド12には、燃焼室18の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ52が装着されている。
The
また、燃料タンク50内には、キャニスタ53が設けられており、このキャニスタ53はパージ通路54を介して吸気管31におけるサージタンク30より上流側に接続されている。そして、このパージ通路54にパージ弁55が設けられている。このキャニスタ53は、燃料タンク50にて発生したベーパ(蒸発燃料)を含むパージガスを吸着するものであり、パージ弁55を開放することで、吸着したパージガスをパージ通路54を通して吸気管31に排出することができる。
A
ここで、上述した内燃機関の燃料系について詳細に説明する。実施例1の内燃機関の燃料系において、図2に示すように、4つの気筒に対応して設けられた燃焼室18に対して、インジェクタ45及び点火プラグ52が設けられている。この各インジェクタ45は、基端部がデリバリパイプ46に連結されており、デリバリパイプ46内の高圧燃料を燃焼室18に噴射することができる。
Here, the fuel system of the internal combustion engine described above will be described in detail. In the fuel system of the internal combustion engine of the first embodiment, as shown in FIG. 2, an
燃料タンク50は、第1室50aと第2室50bとに分かれた鞍型をなし、各室50a,50bに所定量のガソリン燃料(以下、燃料)を貯留可能となっている。第1室50aには低圧フィードポンプ51が装着されており、この低圧フィードポンプ51は、低圧燃料供給管49を介して高圧燃料ポンプ48が連結され、この高圧燃料ポンプ48は高圧燃料供給管47を介してデリバリパイプ46の一端部に連結されている。この高圧燃料ポンプ48は吸気カムシャフト23により駆動可能であり、低圧燃料供給管49にはパルセーションダンパ56が装着され、高圧燃料供給管47にはチェック弁57が装着されている。
The
また、第2室50bにはジェットポンプ58が設けられており、このジェットポンプ58には、低圧燃料供給管49から分岐してプレッシャレギュレータ59を有する燃料返送管60が連結されると共に、第1室50aに延出される燃料移送管61が連結されている。更に、デリバリパイプ46の他端部には、燃料排出管62の基端部が連結され、この燃料排出管62におけるデリバリパイプ46の排出部にはリリーフ弁63が装着されており、燃料排出管62の先端部は燃料タンク50における第2室50bに連結されている。
A
従って、内燃機関が始動すると、低圧フィードポンプ51が駆動して燃料タンク50における第1室50aの燃料を昇圧し、低圧燃料を低圧燃料供給管49を通して高圧燃料ポンプ48に供給し、この高圧燃料ポンプ48は低圧燃料を昇圧し、高圧燃料を高圧燃料供給管47を通してデリバリパイプ46に供給することができ、インジェクタ45は、デリバリパイプ46内の高圧燃料を燃焼室18に噴射することができる。なお、デリバリパイプ46内の燃料圧力が所定圧力より大きくなると、リリーフ弁63が開放して高圧燃料を燃料排出管62を通して燃料タンク50における第2室50bに排出する。
Therefore, when the internal combustion engine is started, the low
上述した高圧燃料ポンプ48は、吸気カムシャフト23に固定されたポンプカム23aにより駆動可能となっている。即ち、吸気カムシャフト23が回転し、ポンプカム23aによりプランジャ64が下降するとき、低圧燃料供給管49の低圧燃料が吸入され、続いて、プランジャ64が上昇するとき、要求吐出量に応じたタイミングで電磁ソレノイド65により調量弁66を上昇して低圧燃料供給管49との吸入口を閉止すると、低圧燃料が昇圧されると共に、所定の圧力まで昇圧された高圧燃料を吐出口からチェック弁57を通して高圧燃料供給管47に圧送することができる。この場合、プランジャ64が上昇するとき、電磁ソレノイド65により調量弁66を上昇するタイミングを調整し、デリバリパイプ46への吐出量を調整することができると共に、デリバリパイプ46の燃料圧力を調整することができる。
The high-
車両には、電子制御ユニット(ECU)71が搭載されており、このECU71は、インジェクタ45の燃料噴射時期、点火プラグ52の点火時期、電子スロットル装置34のスロットル開度などを制御可能となっており、検出した吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて各種の制御を実行している。
The vehicle is equipped with an electronic control unit (ECU) 71, which can control the fuel injection timing of the
即ち、吸気管31の上流側にはエアフローセンサ72及び吸気温センサ73が装着され、計測した吸入空気量及び吸気温度をECU71に出力している。電子スロットル装置34にはスロットルポジションセンサ74が設けられ、アクセルペダルにはアクセルポジションセンサ75が設けられており、現在のスロットル開度及びアクセル開度をECU71に出力している。クランクシャフト16にはクランク角センサ76が設けられ、検出したクランク角度をECU71に出力し、ECU71はクランク角度に基づいて各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出する。また、シリンダブロック11には水温センサ77が設けられており、検出したエンジン冷却水温をECU71に出力している。シリンダブロック11にはノックセンサ78が設けられており、検出したノッキング信号をECU71に出力している。車両には大気圧センサ79が設けられており、検出した大気圧をECU71に出力している。また、各インジェクタ45に連通するデリバリパイプ46には、燃料圧力を検出する燃圧センサ80が設けられており、検出した燃料圧力をECU71に出力している。
That is, an
また、排気管38における三元触媒39より上流側に、空燃比(A/F)センサ81が設けられ、三元触媒39より下流側に、酸素(O2)センサ82が設けられている。このA/Fセンサ81及びO2センサ82は、燃焼室18から排気ポート20及び排気マニホールド37を通して排気管38に排気された排気ガスの排気空燃比(酸素量)を検出し、検出した排気空燃比をECU71に出力している。ECU71は、A/Fセンサ81及びO2センサ82が検出した排気空燃比をフィードバックし、エンジン運転状態に応じて設定された目標空燃比と比較することで、燃料噴射量を学習補正している。
An air-fuel ratio (A / F)
従って、ECU71による燃料噴射制御では、エンジン回転数、負荷(吸入空気量等)率、エンジン冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて要求燃料噴射圧(燃料圧力)が設定され、この要求燃料噴射圧と燃圧センサ80が検出した燃料圧力が一致するように、高圧燃料ポンプ48を駆動制御する。また、各種のセンサが検出した吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量及び燃料噴射時期が設定される。この場合、燃料性状に応じて目標空燃比が設定されており、この目標空燃比となるように燃料噴射量が設定される。そして、ECU71は、インジェクタ45を駆動制御することで、所定の燃料噴射時期に所定利用の燃料を所定の圧力で燃焼室18に噴射する。
Therefore, in the fuel injection control by the
また、ECU71による点火時期制御では、各種のセンサが検出したエンジン回転数、吸入空気量などのエンジン運転状態に応じた点火時期マップが設定されており、ECU71は、点火プラグ52を駆動制御することで、所定の点火時期に点火することができる。このとき、ECU71は、ノックセンサ78が検出したノッキング信号に基づいて点火時の進角補正または遅角補正を行う。
Further, in the ignition timing control by the
また、ECU71によるスロットル制御では、検出したアクセル開度及びエンジン運転状態に基づいて要求スロットル開度が設定され、この要求スロットル開度とスロットルポジションセンサ74が検出したスロットル開度とが一致するように、電子スロットル装置34を駆動制御する。
Further, in the throttle control by the
また、ECU71は、エンジン運転状態に基づいて吸気可変動弁機構25を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁22の閉止時期と吸気弁21の開放時期のオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート19または燃焼室18に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部EGR率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁21の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート19に吹き返す量を少なくし、体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁21の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとし、体積効率を向上させる。
The
ところで、インジェクタ45による燃料噴射圧力、つまり、デリバリパイプ46内の燃料圧力が上昇すると、燃焼室18における燃料噴霧の微粒化が促進され、気化潜熱効果により空気充填効率が増加する。そのため、燃料圧力の上昇に応じてスロットル開度を減少させる方向に補正することが望ましい。しかし、燃料圧力が所定圧力より高くなると、インジェクタ45の燃料噴射時間が短くなり、燃料噴霧が十分に拡散できずに空気と接触する面積が減少し、燃焼効率が低下する。また、燃料圧力が所定圧力より高くなると、インジェクタの燃料噴射速度が速くなり、燃料噴霧がボア壁面に衝突して温度が上昇し、燃焼効率が低下する。
By the way, when the fuel injection pressure by the
そこで、実施例1の内燃機関の制御装置にて、要求トルクに応じた燃料噴射量を燃焼室18に噴射する燃料噴射手段としてインジェクタ45と、要求トルクに応じた空気量を燃焼室18に供給する空気供給手段及び燃焼室18に流入する空気密度を調整する空気密度調整手段として電子スロットル装置34と、インジェクタ45による燃料噴射圧力(燃料圧力)を検出する燃料圧力検出手段として燃圧センサ80を設け、ECU71は、燃料圧力が予め設定された所定値まで上昇するとき、燃料噴射量及び空気量を一定として電子スロットル装置34により燃焼室18に流入する空気密度を低下させる一方、燃料圧力が所定値から上昇するとき、燃料噴射量及び空気量を一定として電子スロットル装置34により燃焼室18に流入する空気密度を上昇させるようにしている。
Therefore, in the control apparatus for the internal combustion engine of the first embodiment, the
即ち、ECU71は、燃料圧力が予め設定された所定値のとき、電子スロットル装置34による燃焼室18に流入する空気密度の低下調整量を最大値に設定するようにしている。ここで、ECU71は、燃料圧力が所定値まで上昇するとき、電子スロットル装置34によりスロットル弁33を閉止方向に補正する一方、燃料圧力が所定値から上昇するとき、スロットル弁33を開放方向に補正するようにしている。
That is, when the fuel pressure is a predetermined value set in advance, the
ここで、実施例1の内燃機関の制御装置によるスロットル開度の補正制御について、図3のフローチャートに基づいて説明する。 Here, the throttle opening correction control by the control apparatus for the internal combustion engine of the first embodiment will be described based on the flowchart of FIG.
実施例1の内燃機関の制御装置によるスロットル開度の補正制御において、図3に示すように、ステップS11にて、ECU71は、アクセルポジションセンサ75が検出したアクセル開度に基づいて目標となる要求スロットル開度THを算出する。ステップS12にて、ECU71は、燃圧センサ80が検出したデリバリパイプ46の燃料圧力PFを読み込み、ステップS13にて、この燃料圧力PFを用いて、スロットル補正マップによりスロットル開度補正量KTHPFを算出する。
In the throttle opening correction control by the control apparatus for the internal combustion engine according to the first embodiment, as shown in FIG. 3, in step S11, the
このスロットル補正マップは、図4に示すように、燃料圧力に対するスロットル開度補正量を表す補正マップであって、燃圧PFの上昇に応じてスロットル弁33を閉止する方向へのスロットル開度補正量KTHPFが増加し、所定燃圧PF0にて、スロットル開度補正量KTHPFが最大補正量KTHPFmaxとなり、更に燃圧PFが上昇すると、スロットル弁33を閉止する方向へのスロットル開度補正量KTHPFが減少するものとなっている。
As shown in FIG. 4, this throttle correction map is a correction map representing the throttle opening correction amount with respect to the fuel pressure, and the throttle opening correction amount in the direction in which the
ECU71は、ステップS13にて、燃料圧力PFを用いてスロットル補正マップによりスロットル開度補正量KTHPFを算出すると、ステップS14にて、ステップS11で算出したスロットル開度THにスロットル開度補正量KTHPF(マイナス値)を加算することで、スロットル開度THを補正する。そして、ステップS15にて、ECU71は、電子スロットル装置34を用いてスロットル作動制御を実行する。
In step S13, the
ここで、スロットル開度の補正制御について詳細に説明すると、図1及び図5に示すように、デリバリパイプ46の燃料の圧力(燃圧)が低い低燃圧のとき、インジェクタ45が低燃圧の燃料を燃焼室18に噴射しても、燃焼室18での気化潜熱効果が小さくて空気密度が低くなることから、所定の空気重量を得るためにスロットル開度を大きく(開)し、サージタンク30の空気密度を高くする。そして、デリバリパイプ46の燃料の圧力(燃圧)が上昇して中燃圧(所定燃圧PF0)になると、インジェクタ45が中燃圧の燃料を燃焼室18に噴射するため、燃焼室18での気化潜熱効果が大きくなって空気密度が高くなることから、既に所定の空気重量を得ることができるためにスロットル開度を小さく(閉)し、サージタンク30の空気密度を低くする。更に、デリバリパイプ46の燃料の圧力(燃圧)が中燃圧(所定燃圧PF0)から上昇して高燃圧になると、インジェクタ45が高燃圧の燃料を燃焼室18に噴射するが、燃焼室18での気化潜熱効果が小さくなって空気密度が低くなることから、所定の空気重量を得るためにスロットル開度を大きく(開)し、サージタンク30の空気密度を高くする。従って、燃圧の変化に拘らず、燃料噴射重量と空気重量を一定に制御することができ、ドライバによる所望の要求トルクを確保できる。
Here, the throttle opening correction control will be described in detail. As shown in FIGS. 1 and 5, when the fuel pressure (fuel pressure) of the
このように実施例1の内燃機関の制御装置にあっては、ECU71は、デリバリパイプ46内の燃料圧力が予め設定された所定値まで上昇するとき、燃料噴射量及び空気量を一定として電子スロットル装置34によりスロットル弁33を閉方向に補正して燃焼室18に流入する空気密度を低下させる一方、燃料圧力が所定値から上昇するとき、燃料噴射量及び空気量を一定として電子スロットル装置34によりスロットル弁33を開方向に補正して燃焼室18に流入する空気密度を上昇させるようにしている。
As described above, in the control apparatus for the internal combustion engine of the first embodiment, the
従って、燃料圧力が所定燃圧まで上昇すると、インジェクタ45が高い圧力の燃料を燃焼室18に噴射するため、燃焼室18での気化潜熱効果が大きくなり、空気密度が高くなることから、所定の空気重量を維持するためにスロットル弁33を閉じ側に作動し、スロットル開度を小さくし、サージタンク30の空気密度を低くする。そして、燃料圧力が所定燃圧から更に上昇すると、インジェクタ45が高燃圧の燃料を燃焼室18に噴射するが、燃料圧力が高燃圧すぎると、燃料噴射時間が短くなって燃料噴霧が十分に拡散できず、また、燃料噴射速度が速くなって燃料噴霧温度が上昇し、燃焼効率が低下する。つまり、燃焼室18での気化潜熱効果が小さくなり、空気密度が低くなることから、所定の空気重量を確保するためにスロットル弁33を開き側に作動し、スロットル開度を大きくし、サージタンク30の空気密度を高くする。そのため、燃料圧力の変動に拘らず適正な空気密度を確保することで、燃料噴射重量と空気重量を常時一定に制御することができ、ドライバによる所望の要求トルクを確保することができると共に、高精度な空燃比制御が可能となって燃焼悪化を抑制することができ、その結果、ドライバビリティの向上を図ることができる。
Therefore, when the fuel pressure rises to a predetermined fuel pressure, the
この場合、実施例1の内燃機関の制御装置では、燃料圧力が所定燃圧PF0のとき、スロットル開度補正量KTHPFが最大補正量KTHPFmaxに設定している。即ち、図4のスロットル補正マップは、燃焼室18の形状、燃料性状、高圧燃料ポンプ48の性能などにより変動するものであり、スロットル開度最大補正量KTHPFmaxは、上述したパラメータにより増減すると共に、このスロットル開度最大補正量KTHPFmaxとなる所定燃圧PF0も変動する。
In this case, in the control device for the internal combustion engine of the first embodiment, when the fuel pressure is the predetermined fuel pressure PF 0 , the throttle opening correction amount KTHPF is set to the maximum correction amount KTHPFmax. That is, the throttle correction map of FIG. 4 varies depending on the shape of the
また、実施例1の内燃機関の制御装置では、本発明の空気密度調整手段を電子スロットル装置34(スロットル弁33)とし、燃料圧力が所定燃圧まで上昇するとき、スロットル弁33を閉止方向に補正する一方、燃料圧力が所定燃圧から上昇するとき、スロットル弁33を開放方向に補正している。従って、既存の装置により空気密度を容易に調整することができ、装置の簡素化及び制御の容易化を図ることができる。
In the control apparatus for an internal combustion engine of the first embodiment, the air density adjusting means of the present invention is the electronic throttle device 34 (throttle valve 33), and when the fuel pressure rises to a predetermined fuel pressure, the
図6は、本発明の実施例2に係る内燃機関の制御装置による燃料圧力の変動に応じた空気密度、気化潜熱効果、サージタンク密度、吸気弁閉じ時期を表す説明図、図7は、吸気可変動弁機構による吸気弁の閉じ時期と吸入空気体積を表すグラフである。なお、本実施例の内燃機関の制御装置における全体構成は、上述した実施例1とほぼ同様であり、図1を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing air density, vaporization latent heat effect, surge tank density, intake valve closing timing according to fuel pressure fluctuations by the control device for an internal combustion engine according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. It is a graph showing the closing timing and intake air volume of an intake valve by a variable valve mechanism. The overall configuration of the control apparatus for an internal combustion engine of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment described above, and will be described with reference to FIG. 1 and members having the same functions as those described in this embodiment. Are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
実施例2の内燃機関の制御装置において、図1に示すように、要求トルクに応じた燃料噴射量を燃焼室18に噴射する燃料噴射手段としてインジェクタ45と、要求トルクに応じた空気量を燃焼室18に供給する空気供給手段及び燃焼室18に流入する空気密度を調整する空気密度調整手段として吸気可変動弁機構25と、インジェクタ45による燃料噴射圧力(燃料圧力)を検出する燃料圧力検出手段として燃圧センサ80を設け、ECU71は、燃料圧力が予め設定された所定値まで上昇するとき、燃料噴射量及び空気量を一定として吸気可変動弁機構25により燃焼室18に流入する空気体積を低下させる一方、燃料圧力が所定値から上昇するとき、燃料噴射量及び空気量を一定として吸気可変動弁機構25により燃焼室18に流入する空気体積を上昇させるようにしている。
In the control apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment, as shown in FIG. 1, an
即ち、ECU71は、燃料圧力が予め設定された所定値のとき、吸気可変動弁機構25による燃焼室18に流入する空気体積の低下調整量を最大値に設定するようにしている。ここで、ECU71は、燃料圧力に応じて吸気可変動弁機構25により吸気弁21の閉止時期を補正している。本実施例にて、吸気可変動弁機構25は、吸気弁21の閉止時期を進角または遅角させる制御を実施するが、この場合、2つの作用効果がある。つまり、図7に示すように、吸気途中で吸気弁21を閉じてしまうこと、及び、ピストン14の上昇後も吸気弁21を開いていることにより吸入空気体積が減少する(以下、作用効果Aと称する)。また、吸気弁21の閉止時期を遅くすると、慣性過給効果により燃焼室18に多くの空気を取り入れることができる(以下、作用効果Bと称する)。作用効果A,Bを合わせた実際の吸気弁21の閉じ時期に対する吸入空気体積の作用効果A+Bが最も大きい吸気弁21の閉じ時期Cとした場合、吸気弁21の閉じ時期の動作範囲が気弁21の閉じ時期Cより進角しているときは、図6における制御A、遅角しているときは、図6における吸気制御を用いる。
That is, when the fuel pressure is a predetermined value that is set in advance, the
即ち、図1及び図6に示すように、デリバリパイプ46の燃料の圧力(燃圧)が低い低燃圧のとき、インジェクタ45が低燃圧の燃料を燃焼室18に噴射しても、燃焼室18での気化潜熱効果が小さくて空気密度が低くなることから、制御Aでは、吸気弁33の閉じ時期を遅角し、制御Bでは、吸気弁33の閉じ時期を進角し、吸入空気体積を増加させる。そして、デリバリパイプ46の燃料の圧力(燃圧)が上昇して中燃圧(所定燃圧PF0)になると、インジェクタ45が中燃圧の燃料を燃焼室18に噴射するため、燃焼室18での気化潜熱効果が大きくなって空気密度が高くなることから、制御Aでは、吸気弁33の閉じ時期を進角し、制御Bでは、吸気弁33の閉じ時期を遅角し、吸入空気体積を減少させる。更に、デリバリパイプ46の燃料の圧力(燃圧)が中燃圧(所定燃圧PF0)から上昇して高燃圧になると、インジェクタ45が高燃圧の燃料を燃焼室18に噴射するが、燃焼室18での気化潜熱効果が小さくなって空気密度が低くなることから、制御Aでは、吸気弁33の閉じ時期を遅角し、制御Bでは、吸気弁33の閉じ時期を進角し、吸入空気体積を増加させる。
That is, as shown in FIGS. 1 and 6, when the fuel pressure (fuel pressure) of the
このように実施例2の内燃機関の制御装置にあっては、ECU71は、デリバリパイプ46内の燃料圧力が予め設定された所定値まで上昇するとき、燃料噴射量及び空気量を一定として吸気可変動弁機構25により燃焼室18に流入する空気密度を低下させる一方、燃料圧力が所定値から上昇するとき、燃料噴射量及び空気量を一定として吸気可変動弁機構25により燃焼室18に流入する空気密度を上昇させるようにしている。
Thus, in the control device for the internal combustion engine of the second embodiment, the
従って、燃料圧力が所定燃圧から更に上昇すると、インジェクタ45が高燃圧の燃料を燃焼室18に噴射するが、燃料圧力が高燃圧すぎると、燃料噴射時間が短くなって燃料噴霧が十分に拡散できず、また、燃料噴射速度が速くなって燃料噴霧温度が上昇し、燃焼効率が低下する。つまり、燃焼室18での気化潜熱効果が小さくなり、空気密度が低くなることから、所定の空気重量を確保するために吸気可変動弁機構25により吸気弁の閉止時期を補正し、サージタンク30の空気密度を高くする。そのため、燃料圧力の変動に拘らず適正な空気密度を確保することで、燃料噴射重量と空気重量を常時一定に制御することができ、ドライバによる所望の要求トルクを確保することができると共に、高精度な空燃比制御が可能となって燃焼悪化を抑制することができ、その結果、ドライバビリティの向上を図ることができる。
Therefore, when the fuel pressure further rises from the predetermined fuel pressure, the
以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置は、燃料圧力の変動に応じて適正な空気密度を確保することで燃焼の悪化を抑制してドライバビリティの向上を図るものであり、いずれの内燃機関にも有用である。 As described above, the control device for an internal combustion engine according to the present invention is intended to improve the drivability by suppressing the deterioration of combustion by securing an appropriate air density according to the fluctuation of the fuel pressure. It is also useful for internal combustion engines.
18 燃焼室
19 吸気ポート
20 排気ポート
25 吸気可変動弁機構(空気供給手段、空気密度調整手段)
30 サージタンク
31 吸気管
33 スロットル弁
34 電子スロットル装置(空気供給手段、空気密度調整手段)
38 排気管
45 インジェクタ(燃料噴射手段)
46 デリバリパイプ
52 点火プラグ
71 電子制御ユニット、ECU
72 エアフローセンサ
74 スロットルポジションセンサ
75 アクセルポジションセンサ
76 クランク角センサ
77 水温センサ
80 燃圧センサ(燃料圧力検出手段)
18
30
38
46
72
Claims (4)
要求トルクに応じた空気量を前記燃焼室に供給する空気供給手段と、
前記燃料噴射手段による燃料圧力を検出する燃料圧力検出手段と、
前記燃焼室に流入する空気密度を調整する空気密度調整手段と、を備え、
燃料圧力が予め設定された所定値まで上昇するとき、燃料噴射量及び空気量を一定として前記空気密度調整手段により前記燃焼室に流入する空気密度を低下させる一方、燃料圧力が所定値から上昇するとき、燃料噴射量及び空気量を一定として前記空気密度調整手段により前記燃焼室に流入する空気密度を上昇させる、
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 Fuel injection means for injecting a fuel injection amount corresponding to the required torque into the combustion chamber;
Air supply means for supplying an amount of air corresponding to the required torque to the combustion chamber;
Fuel pressure detection means for detecting fuel pressure by the fuel injection means;
An air density adjusting means for adjusting the air density flowing into the combustion chamber,
When the fuel pressure rises to a predetermined value set in advance, the fuel injection amount and the air amount are made constant, the air density adjusting means lowers the air density flowing into the combustion chamber, while the fuel pressure rises from the predetermined value When the fuel injection amount and the air amount are constant, the air density adjusting means increases the air density flowing into the combustion chamber.
A control device for an internal combustion engine.
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