JP2009191662A - Fuel injection control device of internal combustion engine - Google Patents
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- F02D41/3094—Controlling 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
Description
本発明は、気筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁と、吸気ポートに燃料を噴射するポート燃料噴射弁を有する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine having an in-cylinder fuel injection valve for injecting fuel into a cylinder and a port fuel injection valve for injecting fuel into an intake port.
従来、この種の内燃機関の燃料噴射制御装置として、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。この内燃機関では、高回転高負荷時に均質燃焼が行われ、低回転低負荷時に成層燃焼が行われる。成層燃焼時には、圧縮行程中に、筒内燃料噴射弁から燃焼室に燃料を噴射する。一方、均質燃焼時には、吸気行程中に、ポート燃料噴射弁から吸気ポートに燃料を噴射する。また、均質燃焼時には、圧縮行程中に、筒内燃料噴射弁から極少量の燃料が補助的に噴射される。それにより、燃料の気化による冷却効果によって、筒内燃料噴射弁の先端部の過熱を防止し、過熱による噴孔部へのデポジットの堆積などを抑制するようにしている。
Conventionally, as a fuel injection control device for this type of internal combustion engine, for example, one disclosed in
筒内燃料噴射弁による筒内噴射とポート燃料噴射弁によるポート噴射を比較した場合、前者は、燃料を気筒内に直接、噴射するため、燃料の無駄が非常に少なく、燃料の充填率が高いとともに、燃料の気化による冷却が、もっぱら気筒内に吸入された吸気に対して行われるため、圧縮行程終了時の混合気の温度が十分に低下することで、高負荷時のノッキングを効果的に抑制できるなどの利点を有する。これに対して、上述した従来の燃料噴射制御装置では、均質燃焼時には、燃料の大部分がポート噴射によって噴射され、筒内噴射は極少量の燃料の供給に用いられるにすぎない。このため、上述した筒内噴射の利点をほとんど得ることができない。特に、この燃料噴射制御装置では、均質燃焼が高負荷高回転時に行われるので、そのときに生じやすいノッキングを十分に抑制することができない。 When in-cylinder injection by the in-cylinder fuel injection valve is compared with port injection by the port fuel injection valve, the former directly injects the fuel into the cylinder, so there is very little fuel waste and a high fuel filling rate. At the same time, the cooling due to the vaporization of the fuel is performed exclusively on the intake air sucked into the cylinder, so that the temperature of the air-fuel mixture at the end of the compression stroke is sufficiently lowered to effectively knock at high loads. It has the advantage that it can be suppressed. On the other hand, in the conventional fuel injection control apparatus described above, during homogeneous combustion, most of the fuel is injected by port injection, and in-cylinder injection is only used to supply a very small amount of fuel. For this reason, the advantages of the above-described in-cylinder injection can hardly be obtained. In particular, in this fuel injection control device, since the homogeneous combustion is performed at the time of high load and high rotation, knocking that tends to occur at that time cannot be sufficiently suppressed.
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、筒内噴射を可能な限り行うことで、燃料の充填率の向上や吸気の冷却によるノッキングの抑制などの筒内噴射による利点を最大限に得ることができるとともに、内燃機関に要求される燃料量を過不足なく供給することができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. By performing in-cylinder injection as much as possible, in-cylinder injection such as improvement in fuel filling rate and suppression of knocking due to intake air cooling is performed. It is an object of the present invention to provide a fuel injection control device for an internal combustion engine that can obtain the maximum advantage of the above and can supply the fuel amount required for the internal combustion engine without excess or deficiency.
上記の目的を達成するため、本願の請求項1に係る発明は、気筒3a内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁6と、吸気ポート3fに燃料を噴射するポート燃料噴射弁8を有する内燃機関3の燃料噴射制御装置1であって、内燃機関3の回転数(実施形態における(以下、本項において同じ)エンジン回転数NE)を検出する回転数検出手段(実施形態における(以下、本項において同じ)クランク角センサ21)と、内燃機関3の負荷(アクセル開度AP)を検出する負荷検出手段(アクセル開度センサ22)と、検出された内燃機関の回転数および負荷に応じて、内燃機関3に要求される要求燃料量GCYLを算出する要求燃料量算出手段(ECU2、図6のステップ21)と、内燃機関3の回転数に応じて、筒内燃料噴射弁6から噴射される筒内噴射量のリミット値(上リミット値GCYLD_LMTH、上リミット値GCYLD_LMTL)を設定するリミット値設定手段(ECU2、図7のステップ31〜34)と、算出された要求燃料量GCYLが設定された筒内噴射量のリミット値以下のときに、噴射モードを、筒内燃料噴射弁6のみから燃料を噴射する筒内噴射モードに設定し、要求燃料量GCYLが筒内噴射量のリミット値よりも大きいときに、噴射モードを、筒内燃料噴射弁6およびポート燃料噴射弁8の双方から燃料を噴射する筒内・ポート噴射モードに設定する噴射モード設定手段(ECU2、図7のステップ40、38)と、要求燃料量GCYLおよび噴射モードに応じて、筒内燃料噴射弁6から噴射される筒内噴射量GCYLD#n、およびポート燃料噴射弁8から噴射されるポート噴射量GCYLP#nを算出する噴射量算出手段(ECU2、図6のステップ24〜27)と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
この内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、筒内燃料噴射弁から噴射される筒内噴射量のリミット値を、内燃機関の回転数に応じて設定する。筒内燃料噴射弁によって噴射可能な時間すなわち筒内噴射量は、内燃機関の回転数に左右され、回転数が高いほど、より短くなる。したがって、上記のような設定により、筒内噴射量のリミット値を、内燃機関の回転数に応じて適切に設定することができる。 According to this fuel injection control device for an internal combustion engine, the limit value of the in-cylinder injection amount injected from the in-cylinder fuel injection valve is set according to the rotational speed of the internal combustion engine. The time that can be injected by the in-cylinder fuel injection valve, that is, the in-cylinder injection amount depends on the rotational speed of the internal combustion engine, and becomes shorter as the rotational speed is higher. Therefore, the limit value of the in-cylinder injection amount can be appropriately set according to the rotational speed of the internal combustion engine by the above setting.
また、本発明では、内燃機関の回転数および負荷に応じて算出された要求燃料量が、筒内噴射量のリミット値以下のときに、噴射モードを筒内噴射モードに設定することによって、燃料を筒内燃料噴射弁のみから噴射する。したがって、上記のように設定されたリミット値による限度内で、筒内噴射を可能な限り適切に行うことができる。それにより、燃料の充填率を向上させるとともに、燃料の気化による吸気の冷却によってノッキングを十分に抑制できるなど、筒内噴射による利点を最大限に得ることができる。 Further, in the present invention, when the required fuel amount calculated according to the rotational speed and load of the internal combustion engine is equal to or less than the limit value of the in-cylinder injection amount, the injection mode is set to the in-cylinder injection mode. Is injected only from the cylinder fuel injection valve. Therefore, in-cylinder injection can be performed as appropriately as possible within the limit set by the limit value as described above. Accordingly, the fuel filling rate can be improved, and the advantage of in-cylinder injection can be maximized, for example, knocking can be sufficiently suppressed by cooling the intake air by vaporizing the fuel.
また、要求燃料量が筒内噴射量のリミット値よりも大きいときに、噴射モードを筒内・ポート噴射モードに設定することによって、筒内燃料噴射弁およびポート燃料噴射弁の双方から燃料を噴射する。これにより、筒内噴射だけでは燃料量が不足する場合、その不足分をポート燃料噴射弁によるポート噴射によって適切に補うことができる。 In addition, when the required fuel amount is larger than the limit value of the in-cylinder injection amount, fuel is injected from both the in-cylinder fuel injection valve and the port fuel injection valve by setting the injection mode to the in-cylinder / port injection mode. To do. Thereby, when the amount of fuel is insufficient only by in-cylinder injection, the shortage can be appropriately compensated by port injection by the port fuel injection valve.
さらに、筒内噴射量およびポート噴射量を、要求燃料量および噴射モードに応じて算出するので、内燃機関に要求される燃料量を過不足なく供給することができる。 Furthermore, since the in-cylinder injection amount and the port injection amount are calculated according to the required fuel amount and the injection mode, the fuel amount required for the internal combustion engine can be supplied without excess or deficiency.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の内燃機関3の燃料噴射制御装置1において、噴射量算出手段は、筒内・ポート噴射モードにおいて、ポート噴射量GCYLP#nを、ポート燃料噴射弁8の最小噴射時間に相当する最小噴射量よりも大きな値に設定する(図6のステップ25)ことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the fuel
この構成によれば、筒内・ポート噴射モードにおけるポート燃料噴射弁の噴射時間として、その最小噴射時間よりも大きな噴射時間が確保されるので、算出されたポート噴射量を確実に噴射することができる。 According to this configuration, since the injection time larger than the minimum injection time is secured as the injection time of the port fuel injection valve in the in-cylinder / port injection mode, the calculated port injection amount can be reliably injected. it can.
請求項3に係る発明は、請求項2に記載の内燃機関3の燃料噴射制御装置1において、筒内噴射量のリミット値は、内燃機関3の回転数に応じて設定された上リミット値GCYLD_LMTHと、上リミット値GCYLD_LMTHよりも少なくともポート燃料噴射弁8の最小噴射量だけ小さな下リミット値GCYLD_LMTLとから、ヒステリシス域を有するように設定され(図9)、噴射モード設定手段は、要求燃料量GCYLが上リミット値GCYLD_LMTHよりも大きいときに、噴射モードを筒内・ポート噴射モードに設定し(図7のステップ38)、噴射量算出手段は、筒内・ポート噴射モードにおいて、筒内噴射量GCYLD#nを下リミット値GCYLD_LMTL以下の値(筒内噴射量の最大値CYLD_MAX)に設定するとともに、ポート噴射量GCYLP#nを、要求燃料量GCYLから筒内噴射量GCYLD#nを差し引いた値に設定する(図6のステップ23〜25)ことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the fuel
この構成によれば、筒内噴射量のリミット値が上リミット値と下リミット値からヒステリシス域を有するように設定され、上リミット値と下リミット値との差、すなわちヒステリシス域の幅は、ポート燃料噴射弁の最小噴射量以上に設定される。また、要求燃料量が上リミット値よりも大きいときに、噴射モードを筒内・ポート噴射モードに設定するとともに、そのときの筒内噴射量は下リミット値以下の値に、ポート噴射量は、要求燃料量から筒内噴射量を差し引いた値に設定される。以上の関係から、筒内・ポート噴射モードでのポート噴射量は、ヒステリシス域の幅、すなわちポート燃料噴射弁の最小噴射量よりも常に大きくなる。これにより、最小噴射時間を上回るポート燃料噴射弁の噴射時間を確保でき、設定したポート噴射量を確実に供給することができる。また、それぞれの噴射モードにおいて要求燃料量が過不足なく供給されるので、噴射モードの切換時におけるトルク段差がなくなり、トルクショックなどを抑制することができる。さらに、要求燃料量がヒステリシス域に移行したときに噴射モードを維持することによって、噴射モードのハンチングを防止することができる。 According to this configuration, the limit value of the in-cylinder injection amount is set so as to have a hysteresis range from the upper limit value and the lower limit value, and the difference between the upper limit value and the lower limit value, that is, the width of the hysteresis range is It is set above the minimum injection amount of the fuel injection valve. In addition, when the required fuel amount is larger than the upper limit value, the injection mode is set to the in-cylinder / port injection mode, the in-cylinder injection amount at that time is set to a value less than the lower limit value, and the port injection amount is It is set to a value obtained by subtracting the in-cylinder injection amount from the required fuel amount. From the above relationship, the port injection amount in the in-cylinder / port injection mode is always larger than the width of the hysteresis region, that is, the minimum injection amount of the port fuel injection valve. Thereby, the injection time of the port fuel injection valve exceeding the minimum injection time can be ensured, and the set port injection amount can be reliably supplied. Further, since the required fuel amount is supplied without excess or deficiency in each injection mode, there is no torque step at the time of switching the injection mode, and a torque shock or the like can be suppressed. Furthermore, hunting in the injection mode can be prevented by maintaining the injection mode when the required fuel amount shifts to the hysteresis range.
請求項4に係る発明は、請求項3に記載の内燃機関3の燃料噴射制御装置1において、噴射量算出手段は、筒内・ポート噴射モードにおいて、筒内噴射量GCYLD#nを下リミット値GCYLD_LMTLよりも少なくともポート燃料噴射弁8の最小噴射量だけ小さな値(筒内噴射量の最大値GCYLD_MAX)に設定するとともに、ポート噴射量GCYLP#nを、要求燃料量GCYLから筒内噴射量GCYLD#nを差し引いた値に設定する(図6のステップ23〜25)ことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the fuel
この構成によれば、筒内・ポート噴射モードにおいて、筒内噴射量は、下リミット値よりも少なくともポート燃料噴射弁の最小噴射量だけ小さな値に設定される。このため、要求燃料量が上リミット値よりも大きな領域からヒステリシス域に移行したことによって、噴射モードが筒内・ポート噴射モードに維持されている状態においても、最小噴射時間を上回るポート燃料噴射弁の噴射時間を確保でき、設定したポート噴射量を確実に供給することができる。 According to this configuration, in the in-cylinder / port injection mode, the in-cylinder injection amount is set to a value that is smaller than the lower limit value by at least the minimum injection amount of the port fuel injection valve. Therefore, the port fuel injection valve that exceeds the minimum injection time even when the injection mode is maintained in the in-cylinder / port injection mode due to the shift of the required fuel amount from the region larger than the upper limit value to the hysteresis region Can be ensured, and the set port injection amount can be reliably supplied.
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図1は、本実施形態による燃料噴射制御装置1を適用した内燃機関3を概略的に示している。内燃機関(以下「エンジン」という)3は、車両(図示せず)に搭載された、例えば直列4気筒の4サイクルガソリンエンジンである。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows an
エンジン3のシリンダヘッド3cには、吸気管4および排気管5が接続されるとともに、気筒3aごとに、筒内燃料噴射弁6および点火プラグ7(図2参照)が、燃焼室3dに臨むように取り付けられている(いずれも1つのみ図示)。この筒内燃料噴射弁6は、第1燃料ポンプ(図示せず)で高圧に昇圧された燃料を、燃焼室3d内の点火プラグ7の付近に噴射する。また、筒内燃料噴射弁6の開弁時間および開弁時期と点火プラグ7の点火時期は、制御装置1の後述するECU2によって制御される。
An intake pipe 4 and an
エンジン3には、クランク角センサ21が設けられている。クランク角センサ21は、マグネットロータおよびMREピックアップ(いずれも図示せず)で構成されており、クランクシャフト3eの回転に伴い、パルス信号であるCRK信号およびTDC信号(図10参照)をECU2に出力する。
The
CRK信号は、所定のクランク角(例えば30゜)ごとに出力される。ECU2は、CRK信号に基づき、エンジン3の回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを算出する。また、TDC信号は、いずれかの気筒3aにおいて、ピストン3bが吸気行程開始時のTDC(上死点)付近の所定のクランク角度位置にあることを表す信号であり、本実施形態のように4気筒の場合には、クランク角180゜ごとに出力される。
The CRK signal is output every predetermined crank angle (for example, 30 °). The
また、CRK信号およびTDC信号には、所定のクランク角度位置に、気筒3aを判別するためのパルス信号である気筒判別信号が含まれている。ECU2は、これらの3つの信号に基づいて、燃料噴射制御用のクランク角ステージFISTG#nを気筒3aごとに算出する。このクランク角ステージFISTG#nは、各気筒3aにおいて、所定のクランク角(例えばTDC信号の発生クランク角)を基準として、1燃焼サイクルに相当する720°のクランク角を30゜ごとに区分し、順にステージ番号0〜23を割り当てたものである。なお、このFISTG#nの添え字「#n」は、そのパラメータが気筒3aごとに設定されることを表しており(n=1〜4)、このことは該当する他のパラメータについても同様である。
Further, the CRK signal and the TDC signal include a cylinder discrimination signal that is a pulse signal for discriminating the cylinder 3a at a predetermined crank angle position. The
吸気管4の吸気マニホルドには、ポート燃料噴射弁8が、気筒3aごとに、吸気ポート3fに臨むように設けられている。ポート燃料噴射弁8は、第2燃料ポンプ(図示せず)で昇圧された燃料を吸気ポート3fに噴射する。ポート燃料噴射弁8の開弁時間および開弁時期は、ECU2によって制御される。
A port
また、吸気管4には、スロットル弁機構9が設けられている。スロットル弁機構9は、吸気管4内に配置された回動自在のスロットル弁9aと、これを駆動するTHアクチュエータ9bを有している。THアクチュエータ9bは、モータとギヤ機構(いずれも図示せず)を組み合わせたものであり、ECU2からの制御信号で駆動され、それにより、スロットル弁9aの開度が変化することで、吸入空気量が制御される。
The intake pipe 4 is provided with a
ECU2にはさらに、アクセル開度センサ22から、アクセルペダルの操作量(以下「アクセル開度」という)APを表す検出信号が、エンジン水温センサ23から、エンジン3の本体内を循環する冷却水の温度(以下「エンジン水温」という)TWを表す検出信号が、それぞれ出力される。
The
ECU2は、I/Oインターフェース、CPU、RAMおよびROMなどから成るマイクロコンピュータで構成されている。ECU2は、前述したセンサ21〜23からの検出信号に応じて、エンジン3の運転状態を判別し、エンジン3の燃焼モードを決定する。また、決定した燃焼モードに従って、筒内燃料噴射弁6およびポート燃料噴射弁8を制御する燃料噴射制御や、スロットル弁機構9を制御する吸入空気量制御などを実行する。
The
なお、本実施形態では、ECU2が、要求燃料量算出手段、リミット値設定手段、噴射モード設定手段および噴射量算出手段に相当する。
In the present embodiment, the
上記の燃焼モードは、次の成層自己着火燃焼モード、成層火炎伝播燃焼モード、および均質火炎伝播燃焼モードで構成されている。 The combustion mode is composed of the following stratified self-ignition combustion mode, stratified flame propagation combustion mode, and homogeneous flame propagation combustion mode.
(1)成層自己着火燃焼モード
圧縮行程中に筒内燃料噴射弁6から燃料を噴射することにより、成層混合気を生成し、これを自己着火燃焼させる燃焼モード
(2)成層火炎伝播燃焼モード
圧縮行程中に筒内燃料噴射弁6から燃料を噴射することにより、成層混合気を生成し、これを点火プラグ7による火花点火により火炎伝播燃焼させる燃焼モード
(3)均質燃焼モード
吸気行程中に筒内燃料噴射弁6から燃料を噴射することにより、均質混合気を生成し、これを火花点火により火炎伝播燃焼させる燃焼モード。また、エンジン3に要求される要求燃料量GCYLに対して、筒内燃料噴射弁6による筒内噴射だけでは燃料量が不足する場合には、これを補うために、排気行程の終期から吸気行程にかけて、ポート燃料噴射弁8によるポート噴射が併せて実行される。
(1) Stratified self-ignition combustion mode Combustion mode in which fuel is injected from the in-cylinder
また、上記の燃焼モードは、次のようにして決定される。まず、図3の要求トルク算出処理により、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じ、所定のマップ(図示せず)を検索することによって、エンジン3に要求される要求トルクPMCMDを算出する(ステップ1)。
The combustion mode is determined as follows. First, the required torque PMCMD required for the
次に、図4の燃焼モード決定処理により、エンジン回転数NEと算出した要求トルクPMCMDに応じて、燃焼モードを決定する。まず、そのステップ11では、図5のマップを参照することによって、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDが、低中回転・中負荷域に相当する第1運転域にあるか否かを判別する。この判別結果がYESのときには、燃焼モードを成層自己着火燃焼モードに決定するとともに、燃焼モード値STS_BURNCMDを「1」にセットする(ステップ12)。
Next, the combustion mode is determined according to the engine speed NE and the calculated required torque PMCMD by the combustion mode determination process of FIG. First, in
ステップ11の判別結果がNOのときには、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDが、低中回転・低負荷域に相当する第2運転域にあるか否かを判別する(ステップ13)。この判別結果がYESのときには、燃焼モードを成層火炎伝播燃焼モードに決定するとともに、燃焼モード値STS_BURNCMDを「2」にセットする(ステップ14)。
When the determination result in
ステップ13の判別結果がNOで、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDが第1および第2運転域以外の第3運転域にあるときには、燃焼モードを均質火炎伝播燃焼モードに決定するとともに、燃焼モード値STS_BURNCMDを「3」にセットする(ステップ15)、本処理を終了する。
When the determination result of
次に、上記の燃焼モードのうち、均質燃焼モード用の燃料噴射制御処理を、図6を参照しながら説明する。本処理は、CRK信号が発生するごとに、これに同期して実行される。 Next, fuel injection control processing for the homogeneous combustion mode among the above combustion modes will be described with reference to FIG. This process is executed in synchronism with the generation of the CRK signal.
まず、ステップ21では、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDに応じ、所定のマップ(図示せず)を検索することによって、エンジン3の各気筒3aに要求される要求燃料量GCYLを算出する。
First, in
次に、筒内噴射量GCYLDのリミット処理を実行する(ステップ22)。このリミット処理は、筒内噴射量GCYLDの最大値を算出するとともに、噴射モードを、筒内燃料噴射弁6による筒内噴射のみを実行する筒内噴射モード(以下「DIモード」という)と、筒内噴射とポート燃料噴射弁8によるポート噴射を併用する筒内・ポート噴射モード(以下「DI・PIモード」という)に、気筒3aごとに切り換えて設定するものである。
Next, limit processing of the in-cylinder injection amount GCYLD is executed (step 22). This limit process calculates the maximum value of the in-cylinder injection amount GCYLD, and the injection mode is an in-cylinder injection mode (hereinafter referred to as “DI mode”) in which only in-cylinder injection by the in-cylinder
図7はそのサブルーチンを示している。まず、ステップ31において、エンジン回転数NEおよびエンジン水温TWに応じ、図8のマップを検索することによって、筒内燃料噴射弁6の噴射時間(以下「筒内噴射時間」という)の上リミット値TCYLD_LMTHを算出する。このマップでは、上リミット値TCYLD_LMTHは、エンジン回転数NEが高いほど、筒内燃料噴射弁6で噴射可能な時間が短くなるため、より小さな値に設定されている。また、上リミット値TCYLD_LMTHは、エンジン水温TWが低いほど、筒内噴射による吸気の冷却の必要性が低くなるため、より小さな値に設定されている。
FIG. 7 shows the subroutine. First, in
次に、算出した上リミット値TCYLD_LMTHを用い、次式(1)によって、筒内噴射時間の下リミット値TCYLD_LMTLを算出する(ステップ32)。
TCYLD_LMTL
= TCYLD_LMTH−DTCYLD_LMT ……(1)
ここで、DTCYLD_LMTは、所定のヒステリシス量であり、ポート燃料噴射弁8の最小噴射時間よりも若干大きな値に設定されている。以上のように、筒内噴射時間のリミット値は、上下のリミット値TCYLD_LMTH/Lから、所定のヒステリシス量DTCYLD_LMTを有するように設定される。
Next, using the calculated upper limit value TCYLD_LMTH, the lower limit value TCYLD_LMTL for the in-cylinder injection time is calculated by the following equation (1) (step 32).
TCYLD_LMTL
= TCYLD_LMTH-DTCYLD_LMT (1)
Here, DTCYLD_LMT is a predetermined hysteresis amount, and is set to a value slightly larger than the minimum injection time of the port
次いで、筒内噴射時間の上リミット値TCYLD_LMTHおよび下リミット値TCYLD_LMTLを、所定の噴射時間−噴射量変換テーブル(図示せず)を検索することによって、筒内噴射量の上リミット値GCYLD_LMTHおよび下リミット値GCYLD_LMTLにそれぞれ変換する(ステップ33、34)。 Next, the upper limit value GCYLD_LMTH and the lower limit of the in-cylinder injection amount are searched for the upper limit value TCYLD_LMTH and the lower limit value TCYLD_LMTL of the in-cylinder injection time by searching a predetermined injection time-injection amount conversion table (not shown). The values are converted into values GCYLD_LMTL, respectively (steps 33 and 34).
次に、筒内噴射時間の最大値TCYLD_MAXを、次式(2)によって算出する(ステップ35)。
TCYLD_MAX
= TCYLD_LMTL−DTCYLD_LMT ……(2)
このように、筒内噴射時間の最大値TCYLD_MAXは、下リミット値TCYLD_LMTLからさらにヒステリシス量DTCYLD_LMTを差し引いた値に設定される。
Next, the maximum value TCYLD_MAX of the in-cylinder injection time is calculated by the following equation (2) (step 35).
TCYLD_MAX
= TCYLD_LMTL-DTCYLD_LMT (2)
Thus, the maximum value TCYLD_MAX of the in-cylinder injection time is set to a value obtained by further subtracting the hysteresis amount DTCYLD_LMT from the lower limit value TCYLD_LMTL.
次いで、算出した筒内噴射時間の最大値TCYLD_MAXを、噴射時間−噴射量変換テーブルを検索することによって、筒内噴射量の最大値GCYLD_MAXに変換する(ステップ36)。 Next, the calculated maximum value TCYLD_MAX of the in-cylinder injection time is converted to the maximum value GCYLD_MAX of the in-cylinder injection amount by searching the injection time-injection amount conversion table (step 36).
次に、図6のステップ21で算出した要求燃料量GCYLが、筒内噴射量の上リミット値GCYLD_LMTHよりも大きいか否かを判別する(ステップ37)。この判別結果がYESで、GCYL>GCYLD_LMTHのときには、要求燃料量GCYLに対して筒内噴射だけでは燃料量が不足するため、噴射モードをDI・PIモードに設定し、ポート噴射を併せて実行するものとして、ポート噴射実行フラグF_DLMTを「1」にセットする(ステップ38)。
Next, it is determined whether or not the required fuel amount GCYL calculated in
一方、ステップ37の判別結果がNOのときには、要求燃料量GCYLが筒内噴射量の下リミット値GCYLD_LMTL以下であるか否かを判別する(ステップ39)。この判別結果がYESで、GCYL≦GCYLD_LMTLのときには、要求燃料量GCYLに対して筒内噴射だけで燃料量が足りるため、噴射モードをDIモードに設定し、ポート噴射を実行しないものとして、ポート噴射実行フラグF_DLMTを「0」にセットする(ステップ40)。 On the other hand, when the determination result of step 37 is NO, it is determined whether or not the required fuel amount GCYL is equal to or less than the lower limit value GCYLD_LMTL of the in-cylinder injection amount (step 39). When the determination result is YES and GCYL ≦ GCYLD_LMTL, the fuel amount is sufficient only by the in-cylinder injection with respect to the required fuel amount GCYL. Therefore, it is assumed that the injection mode is set to the DI mode and the port injection is not performed. The execution flag F_DLMT is set to “0” (step 40).
また、ステップ39の判別結果がNOで、GCYLD_LMTL<GCYL≦GCYLD_LMTHのとき、すなわち要求燃料量GCYLが上下のリミット値GCYLD_LMTH/Lで規定されるヒステリシス域にあるときには、そのまま本処理を終了する。すなわち、この場合には、ポート噴射実行フラグF_DLMTが前回値に維持され、噴射モードの切換は行われない。
Further, when the determination result of
前記ステップ38または40に続くステップ41では、気筒3aごとのクランク角ステージFISTG#nが、所定の下限値PISETSDL(例えば6)以上で、かつ所定の上限値PISETSDH(例えば17)以下であるか否かを判別する。これらの下限値PISETSDLと上限値PISETSDLで規定されるクランク角度区間は、圧縮行程の始期から膨張行程の終期に相当する。
In
このステップ41の判別結果がYESで、エンジン3が圧縮行程または膨張行程にあるときには、その気筒3aの気筒別ポート噴射実行フラグF_DLMT#nを、ステップ38または40でセットされたポート噴射実行フラグF_DLMTの値にセットし(ステップ42)、本処理を終了する。すなわち、この場合には、ポート噴射実行フラグF_DLMTが「0」と「1」の間で切り換えられているとすると、それに応じて、気筒別ポート噴射実行フラグF_DLMT#nも同様に切り換えられ、噴射モードの切換が許可される。
If the determination result in
一方、ステップ41の判別結果がNOで、エンジン3が排気行程または吸気行程にあるときには、気筒別ポート噴射実行フラグF_DLMT#nをその前回値F_DLMT#nzに維持し(ステップ43)、本処理を終了する。すなわち、この場合には、ポート噴射実行フラグF_DLMTが「0」と「1」の間で切り換えられたとしても、気筒別ポート噴射実行フラグF_DLMT#nの切換は行われず、噴射モードの切換が禁止される。
On the other hand, if the determination result in
図6に戻り、上述したステップ22の筒内噴射量リミット処理に続くステップ23では、気筒別ポート噴射実行フラグF_DLMT#nが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、その気筒3aの噴射モードがDI・PIモードのときには、筒内噴射量GCYLD#nを、図7のステップ36で算出した最大値GCYLD_MAXに設定する(ステップ24)。また、ポート噴射量GCYLP#nを、要求燃料量GCYLと最大値GCYLD_MAXとの差(=GCYL−GCYLD_MAX)に設定し(ステップ25)、本処理を終了する。
Returning to FIG. 6, in
一方、前記ステップ23の判別結果がNOで、その気筒3aの噴射モードがDIモードのときには、筒内噴射量GCYLD#nを要求燃料量GCYLに設定する(ステップ26)。また、ポート噴射量GCYLP#nを値0に設定し(ステップ27)、本処理を終了する。
On the other hand, if the determination result in
以下、図9を参照しながら、上述した燃料噴射制御によって得られる動作をとりまとめて説明する。まず、エンジン回転数NEおよびエンジン水温TWに応じて、筒内噴射時間の上リミット値TCYLD_LMTHが算出され(ステップ31)、この上リミット値TCYLD_LMTHから所定のヒステリシス量をDTCYLD_LMTを順次、差し引くことによって、筒内噴射時間の下リミット値TCYLD_LMTLおよび最大値TCYLD_MAXが算出される(ステップ32、35)。さらに、これら3つの値が、噴射時間−噴射量変換テーブルを用いて噴射量に変換され、筒内噴射量の上リミット値GCYLD_LMTH、下リミット値GCYLD_LMTLおよび最大値GCYLD_MAXが求められる(ステップ33、34、36)。
Hereinafter, the operations obtained by the above-described fuel injection control will be collectively described with reference to FIG. First, the upper limit value TCYLD_LMTH of the in-cylinder injection time is calculated according to the engine speed NE and the engine water temperature TW (step 31), and a predetermined hysteresis amount is subtracted from the upper limit value TCYLD_LMTH sequentially from the DTCYLD_LMT. A lower limit value TCYLD_LMTL and a maximum value TCYLD_MAX are calculated (
次に、要求燃料量GCYLと上記の筒内噴射量の3つのパラメータとの関係から、以下のケースA〜Dに応じて、噴射モードが設定されるとともに、筒内噴射量GCYLD#nおよびポート噴射量GCYLP#nが算出される。 Next, from the relationship between the required fuel amount GCYL and the above three parameters of the in-cylinder injection amount, the injection mode is set according to the following cases A to D, the in-cylinder injection amount GCYLD # n, and the port An injection amount GCYLP # n is calculated.
・ケースA(GCYL≦GCYLD_LMTL)
要求燃料量GCYLが下リミット値GCYLD_LMTL以下のときには、ポート噴射実行フラグF_DLMTが「0」にセットされ(ステップ40)、噴射モードがDIモードに設定される。これに伴い、筒内噴射量GCYLD#nが要求燃料量GCYLに設定される(ステップ26)とともに、ポート噴射量GCYLP#nは値0に設定される(ステップ27)。
・ Case A (GCYL ≦ GCYLD_LMTL)
When the required fuel amount GCYL is equal to or lower than the lower limit value GCYLD_LMTL, the port injection execution flag F_DLMT is set to “0” (step 40), and the injection mode is set to the DI mode. Accordingly, the in-cylinder injection amount GCYLD # n is set to the required fuel amount GCYL (step 26), and the port injection amount GCYLP # n is set to the value 0 (step 27).
・ケースB(GCYL:ケースAからのヒステリシス域)
上記のケースAから要求燃料量GCYLが増大し、上下のリミット値GCYLD_LMTH/L間のヒステリシス域に移行したときには(ステップ39:NO)、噴射モードはDIモードに維持される。その結果、ケースAと同様、筒内噴射量GCYLD#nは要求燃料量GCYLに、ポート噴射量GCYLP#nは値0に、それぞれ設定される。この場合、要求燃料量GCYLは上リミット値GCYLD_LMTHよりも小さいので、筒内噴射のみで要求燃料量GCYLを供給することができる。
Case B (GCYL: Hysteresis range from case A)
When the required fuel amount GCYL increases from the above case A and shifts to the hysteresis range between the upper and lower limit values GCYLD_LMTH / L (step 39: NO), the injection mode is maintained in the DI mode. As a result, as in case A, the in-cylinder injection amount GCYLD # n is set to the required fuel amount GCYL, and the port injection amount GCYLP # n is set to the
・ケースC(GCYL>GCYLD_LMTH)
上記のケースBから要求燃料量GCYLがさらに増大し、上リミット値GCYLD_LMTHを上回ると、ポート噴射実行フラグF_DLMTが「1」にセットされ(ステップ38)、噴射モードがDI・PIモードに切り換えられる。これに伴い、筒内噴射量GCYLD#nは最大値GCYLD_MAXに設定される(ステップ24)とともに、ポート噴射量GCYLP#nは、要求燃料量GCYLから最大値GCYLD_MAXを差し引いた値(=GCYL−GCYLD_MAX)に設定される(ステップ25)。
・ Case C (GCYL> GCYLD_LMTH)
When the required fuel amount GCYL further increases from the case B and exceeds the upper limit value GCYLD_LMTH, the port injection execution flag F_DLMT is set to “1” (step 38), and the injection mode is switched to the DI / PI mode. Accordingly, the in-cylinder injection amount GCYLD # n is set to the maximum value GCYLD_MAX (step 24), and the port injection amount GCYLP # n is a value obtained by subtracting the maximum value GCYLD_MAX from the required fuel amount GCYL (= GCYL-GCYLD_MAX). ) Is set (step 25).
図9から明らかなように、このときのポート噴射量GCYLP#nは、ポート噴射時間のヒステリシス量DTCYLD_LMTに相当する噴射量の2倍よりも大きな値になる。前述したように、このヒステリシス量DTCYLD_LMTは、ポート燃料噴射弁8の最小噴射時間よりも若干大きな値に設定されている。以上の関係から、ポート噴射量GCYLP#nが上記のように設定されることにより、ポート燃料噴射弁8の最小噴射時間の2倍を上回るポート噴射時間が確保されるので、ポート噴射量弁GCYLP#nを余裕をもって確実に供給することができる。
As is apparent from FIG. 9, the port injection amount GCYLP # n at this time is a value larger than twice the injection amount corresponding to the hysteresis amount DTCYLD_LMT of the port injection time. As described above, the hysteresis amount DTCYLD_LMT is set to a value slightly larger than the minimum injection time of the port
・ケースD(GCYL:ケースCからのヒステリシス域)
上記のケースCから要求燃料量GCYLが減少し、上下のリミット値GCYLD_LMTH/L間のヒステリシス域に移行したときには、噴射モードはDI・PIモードに維持される。その結果、ケースCと同様、筒内噴射量GCYLD#nは最大値GCYLD_MAXに、ポート噴射量GCYLP#nは(GCYL−GCYLD_MAX)に、それぞれ設定される。図9に示すように、この場合には、ポート燃料噴射弁8の最小噴射時間を上回るポート噴射時間が確保されるので、ポート噴射量弁GCYLP#nを確実に供給することができる。
・ Case D (GCYL: Hysteresis range from case C)
When the required fuel amount GCYL decreases from the above case C and shifts to the hysteresis range between the upper and lower limit values GCYLD_LMTH / L, the injection mode is maintained in the DI / PI mode. As a result, as in the case C, the in-cylinder injection amount GCYLD # n is set to the maximum value GCYLD_MAX, and the port injection amount GCYLP # n is set to (GCYL-GCYLD_MAX). As shown in FIG. 9, in this case, since the port injection time exceeding the minimum injection time of the port
以上のように、本実施形態によれば、筒内噴射量の上下のリミット値GCYLD_LMTH/Lをエンジン回転数NEに応じて設定するとともに、要求燃料量GCYLが下リミット値GCYLD_LMTL以下のときに、噴射モードをDIモードに設定するので、エンジン回転数NEに応じた限度内で、筒内噴射を可能な限り適切に行うことができる。それにより、燃料の充填率を向上させるとともに、燃料の気化による吸気の冷却によってノッキングを十分に抑制できるなど、筒内噴射による利点を最大限に得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, the upper and lower limit values GCYLD_LMTH / L of the in-cylinder injection amount are set according to the engine speed NE, and the required fuel amount GCYL is equal to or lower than the lower limit value GCYLD_LMTL. Since the injection mode is set to the DI mode, in-cylinder injection can be performed as appropriately as possible within the limit corresponding to the engine speed NE. Accordingly, the fuel filling rate can be improved, and the advantage of in-cylinder injection can be maximized, for example, knocking can be sufficiently suppressed by cooling the intake air by vaporizing the fuel.
また、要求燃料量GCYLが筒内噴射量の上リミット値GCYLD_LMTHよりも大きいときに、噴射モードをDI・PIモードに設定するので、筒内噴射だけでは燃料量が不足する場合、その不足分をポート噴射によって適切に補うことができる。以上により、エンジン3に要求される要求燃料量GCYLを過不足なく供給することができる。さらに、要求燃料量GCYLが上下のリミット値GCYLD_LMTH/Lのヒステリシス域にあるときには、噴射モードが維持されるので、噴射モードのハンチングを防止することができる。
Further, when the required fuel amount GCYL is larger than the upper limit value GCYLD_LMTH of the in-cylinder injection amount, the injection mode is set to the DI / PI mode. It can be properly compensated by port injection. As described above, the required fuel amount GCYL required for the
さらに、このヒステリシス域の幅を、ポート燃料噴射弁8の最小噴射時間に相当する最小噴射量以上に設定し、筒内噴射量の最大値GCYL_MAXを、下リミット値GCYLD_LMTLよりもさらにヒステリシス域の幅だけ小さな値に設定するとともに、DI・PIモードでは、この最大値GCYL_MAXを筒内噴射量GCYLD#nとして設定する。このような設定により、DI・PIモードでのポート噴射量GCYLP#nは、要求燃料量GCYLがヒステリシス域にある場合も含めて、ポート燃料噴射弁8の最小噴射量よりも常に大きくなる。これにより、最小噴射時間を上回るポート燃料噴射弁8の噴射時間を確保でき、したがって、設定したポート噴射量GCYLP#nを確実に供給することができる。
Further, the width of the hysteresis region is set to be equal to or greater than the minimum injection amount corresponding to the minimum injection time of the port
以上により、DIモードおよびDI・PIモードのいずれにおいても、要求燃料量GCYLを過不足なく供給できるので、噴射モードの切換時におけるトルク段差がなくなり、トルクショックなどを抑制することができる。 As described above, since the required fuel amount GCYL can be supplied without excess or deficiency in both the DI mode and the DI / PI mode, there is no torque step when switching the injection mode, and torque shock and the like can be suppressed.
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、筒内噴射時間の上リミット値TCYLD_LMTHを設定する際のエンジンパラメータとして、エンジン回転数NEおよびエンジン水温TWを用いているが、エンジン回転数NEを必須とし、エンジン水温TWに加えて、またはこれに代えて、他の適当なパラメータを用いてもよい。また、実施形態では、筒内噴射時間の上下のリミット値および最大値を求めた後、これらを筒内噴射量のリミット値などに変換しているが、そのような変換を行わずに、筒内噴射量のリミット値などをダイレクトに求めてもよい。 In addition, this invention can be implemented in various aspects, without being limited to the described embodiment. For example, in the embodiment, the engine speed NE and the engine water temperature TW are used as engine parameters when setting the upper limit value TCYLD_LMTH for the in-cylinder injection time. However, the engine speed NE is essential, and the engine water temperature TW In addition or alternatively, other suitable parameters may be used. Further, in the embodiment, after obtaining the upper and lower limit values and the maximum value of the in-cylinder injection time, these are converted into the in-cylinder injection amount limit value, etc., but without such conversion, the cylinder The limit value of the internal injection amount may be obtained directly.
さらに、実施形態は、内燃機関の燃焼モードが均質燃焼モードを含む3つの燃焼モードで構成され、そのうちの均質燃焼モードに本発明を適用した例であるが、筒内噴射モードとポート噴射モードが切り換えられる燃焼モードである限り、本発明を適用してもよいことはもちろんである。 Further, the embodiment is an example in which the combustion mode of the internal combustion engine includes three combustion modes including the homogeneous combustion mode, and the present invention is applied to the homogeneous combustion mode, but the in-cylinder injection mode and the port injection mode are Of course, the present invention may be applied as long as the combustion mode is switched.
また、本実施形態は、本発明を車両用のエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、クランク軸を鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンや他の産業用の内燃機関に適用してもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。 The present embodiment is an example in which the present invention is applied to an engine for a vehicle. However, the present invention is not limited to this, and is used for a marine propulsion device such as an outboard motor having a crankshaft arranged in a vertical direction. The present invention may be applied to engines and other industrial internal combustion engines. In addition, it is possible to appropriately change the detailed configuration within the scope of the gist of the present invention.
1 燃料噴射制御装置
2 ECU(要求燃料量算出手段、リミット値設定手段、噴射モード設定手段、噴射量 算出手段)
3 エンジン
3a 気筒
3f 吸気ポート
6 筒内燃料噴射弁
8 ポート燃料噴射弁
21 クランク角センサ(回転数検出手段)
22 アクセル開度センサ(負荷検出手段)
NE エンジン回転数(内燃機関の回転数)
AP アクセル開度(内燃機関の負荷)
GCYL 要求燃料量
GFPI 要求ポート噴射量
GCYLD_LMTH 筒内噴射量の上リミット値
GCYLD_LMTL 筒内噴射量の下リミット値
GCYLD#n 筒内噴射量
GCYLP#n ポート噴射量
DESCRIPTION OF
3
22 Accelerator opening sensor (load detection means)
NE engine speed (speed of internal combustion engine)
AP accelerator opening (load of internal combustion engine)
GCYL Required fuel amount
GFPI Required port injection amount GCYLD_LMTH Upper limit value GCYLD_LMTL Lower limit value for in-cylinder injection amount GCYLD # n In-cylinder injection amount GCYLP # n Port injection amount
Claims (4)
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、
前記検出された内燃機関の回転数および負荷に応じて、前記内燃機関に要求される要求燃料量を算出する要求燃料量算出手段と、
前記内燃機関の回転数に応じて、前記筒内燃料噴射弁から噴射される筒内噴射量のリミット値を設定するリミット値設定手段と、
前記算出された要求燃料量が前記設定された筒内噴射量のリミット値以下のときに、噴射モードを、前記筒内燃料噴射弁のみから燃料を噴射する筒内噴射モードに設定し、前記要求燃料量が前記筒内噴射量のリミット値よりも大きいときに、前記噴射モードを、前記筒内燃料噴射弁および前記ポート燃料噴射弁の双方から燃料を噴射する筒内・ポート噴射モードに設定する噴射モード設定手段と、
前記要求燃料量および前記噴射モードに応じて、前記筒内燃料噴射弁から噴射される筒内噴射量、および前記ポート燃料噴射弁から噴射されるポート噴射量を算出する噴射量算出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 A fuel injection control device for an internal combustion engine having an in-cylinder fuel injection valve for injecting fuel into a cylinder and a port fuel injection valve for injecting fuel into an intake port,
A rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the internal combustion engine;
Load detecting means for detecting a load of the internal combustion engine;
A required fuel amount calculating means for calculating a required fuel amount required for the internal combustion engine according to the detected rotational speed and load of the internal combustion engine;
Limit value setting means for setting a limit value of the in-cylinder injection amount injected from the in-cylinder fuel injection valve according to the rotational speed of the internal combustion engine;
When the calculated required fuel amount is less than or equal to the set in-cylinder injection amount limit value, the injection mode is set to an in-cylinder injection mode in which fuel is injected only from the in-cylinder fuel injection valve, and the request When the fuel amount is larger than the limit value of the in-cylinder injection amount, the injection mode is set to an in-cylinder / port injection mode in which fuel is injected from both the in-cylinder fuel injection valve and the port fuel injection valve. Injection mode setting means;
An injection amount calculating means for calculating an in-cylinder injection amount injected from the in-cylinder fuel injection valve and a port injection amount injected from the port fuel injection valve according to the required fuel amount and the injection mode;
A fuel injection control device for an internal combustion engine, comprising:
前記噴射モード設定手段は、前記要求燃料量が前記上リミット値よりも大きいときに、前記噴射モードを前記筒内・ポート噴射モードに設定し、
前記噴射量算出手段は、前記筒内・ポート噴射モードにおいて、前記筒内噴射量を前記下リミット値以下の値に設定するとともに、前記ポート噴射量を、前記要求燃料量から前記筒内噴射量を差し引いた値に設定することを特徴とする、請求項2に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。 The limit value of the in-cylinder injection amount is an upper limit value set according to the rotational speed of the internal combustion engine, and a lower limit value that is smaller than the upper limit value by at least the minimum injection amount of the port fuel injection valve. Is set to have a hysteresis range,
The injection mode setting means sets the injection mode to the in-cylinder / port injection mode when the required fuel amount is larger than the upper limit value,
The injection amount calculation means sets the in-cylinder injection amount to a value equal to or lower than the lower limit value in the in-cylinder / port injection mode, and changes the port injection amount from the required fuel amount to the in-cylinder injection amount. The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the value is set to a value obtained by subtracting.
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