JP2009209860A - Control device for direct fuel injection engine - Google Patents

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Masao Ogami
雅夫 尾上
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent deterioration of combustion by determining deterioration of combustion due to a change of the fuel injection state even in the case wherein the fuel injection quantity is not changed by deposit. <P>SOLUTION: Ignition time is advanced by a set quantity in an operating condition, in which burning condition is determined (S3), and a check whether a knocking margin is reduced or not is done (S4), and in the case wherein the knocking margin is reduced, the deposit eliminating treatment is carried out (S5), and ignition time is advanced again (S6). A check whether the knocking margin is improved or not is done (S7), and in the case wherein the knocking margin is improved, it is determined that the cause of deterioration of combustion is a change of the fuel injection state by deposit (S8), and in the case wherein the knocking margin is not improved, it is determined that the cause of deterioration of combustion is deterioration of particulate characteristics of the injected fuel outside an allowable range by abnormality of an injector (S9). <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、気筒内にインジェクタから燃料を噴射し、火花点火により筒内の混合気を燃焼させる筒内燃料噴射エンジンの制御装置に関する。   The present invention relates to a control apparatus for an in-cylinder fuel injection engine that injects fuel from an injector into a cylinder and burns an air-fuel mixture in the cylinder by spark ignition.

気筒内に燃料を直接噴射する筒内燃料噴射エンジンでは、筒内に燃料を噴射するインジェクタの先端部が燃焼ガスに曝されることから、インジェクタの先端部温度が上昇して燃料噴射孔近傍に、ガソリン等の燃料中の炭化成分がデポジットとして生成され易いという問題がある。   In an in-cylinder fuel injection engine that directly injects fuel into a cylinder, the tip of the injector that injects fuel into the cylinder is exposed to combustion gas, so that the temperature at the tip of the injector rises to the vicinity of the fuel injection hole. There is a problem that carbonized components in fuel such as gasoline are easily generated as deposits.

このデポジットが堆積すると、燃料噴射孔を狭めて噴射量を低下させるばかりでなく、噴霧特性が悪化して筒内の混合気分布が悪化し、燃焼悪化の原因となる。このため、従来から、デポジットの影響による燃焼悪化を防止する技術が種々提案されている。   When this deposit accumulates, not only the fuel injection hole is narrowed and the injection amount is reduced, but also the spray characteristics are deteriorated, the mixture distribution in the cylinder is deteriorated, and the combustion is deteriorated. For this reason, conventionally, various techniques for preventing the deterioration of combustion due to the influence of deposit have been proposed.

例えば、特許文献1には、空燃比フィードバック中の噴射パルス幅が初期設定値に対して予め定めた値を超えた場合に、燃料噴射圧力を上昇させることにより、燃料噴射弁(インジェクタ)の噴口部の燃料の貫通力を大きくし、デポジットを除去する技術が提案されている。   For example, Patent Document 1 discloses a nozzle of a fuel injection valve (injector) by increasing a fuel injection pressure when an injection pulse width during air-fuel ratio feedback exceeds a predetermined value with respect to an initial set value. There has been proposed a technique for increasing the penetration force of the fuel in the part and removing the deposit.

また、特許文献2には、所定の燃焼条件より燃焼安定性の悪い燃焼条件における内燃機関の出力変動と所定の燃焼条件における内燃機関の出力変動との差に基づいて、燃料噴射弁及び/又は筒の内部へのデポジットの付着の有無を検出する技術が提案されている。
特開平10−339196号公報 特開2004−22560号公報
Further, Patent Document 2 discloses that a fuel injection valve and / or a fuel injection valve and / or a fuel injection valve and / or Techniques have been proposed for detecting the presence or absence of deposits on the inside of a cylinder.
JP 10-339196 A Japanese Patent Laid-Open No. 2004-22560

しかしながら、特許文献1では、燃料噴射パルス幅の変化に基づいてデポジットの堆積を検出しているため、デポジットが燃料噴射口を狭めるまで堆積して初めて有効であり、デポジットが燃料噴射口を狭めるに至らずとも噴霧形状が変化し、この噴霧形状の変化によって燃焼が悪化した場合に対応することは困難である。また、特許文献2では、デポジットによる噴霧形状の変化が出力変動に大きく影響するリーンバーンエンジンにのみ有効であり、適用範囲が限定されてしまう。   However, in Patent Document 1, deposit accumulation is detected based on a change in the fuel injection pulse width. Therefore, the deposit is effective only until the deposit is narrowed, and the deposit narrows the fuel injector. It is difficult to cope with the case where the spray shape changes at least, and the combustion deteriorates due to the change in the spray shape. Moreover, in patent document 2, it is effective only for the lean burn engine in which the change of the spray shape due to the deposit greatly affects the output fluctuation, and the application range is limited.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、デポジットにより燃料噴射量が変化しない場合においても、燃料噴霧形状の変化による燃焼悪化を判断し、燃焼悪化を防止することのできる筒内燃料噴射エンジンの制御装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and even in the case where the fuel injection amount does not change due to deposit, the cylinder fuel injection engine that can determine the deterioration of combustion due to the change in fuel spray shape and prevent the deterioration of combustion. It aims to provide a control device.

上記目的を達成するため、本発明による筒内燃料噴射エンジンの制御装置は、気筒内にインジェクタから燃料を噴射し、火花点火により筒内の混合気を燃焼させる筒内燃料噴射エンジンの制御装置において、運転状態に対応して設定される設定点火時期を所定の運転条件下で進角側に制御し、ノッキングが発生したときの点火時期と上記設定点火時期との差をノック余裕度として算出するノック余裕度算出部と、上記ノック余裕度が減少したとき、上記インジェクタの燃料噴射孔近辺のデポジットを除去する処理を実行するデポジット除去処理部とを有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a control device for an in-cylinder fuel injection engine according to the present invention is a control device for an in-cylinder fuel injection engine that injects fuel from an injector into a cylinder and burns an air-fuel mixture in the cylinder by spark ignition. The set ignition timing set corresponding to the driving state is controlled to the advance side under a predetermined driving condition, and the difference between the ignition timing when knocking occurs and the set ignition timing is calculated as the knock margin A knock margin calculation unit and a deposit removal processing unit that executes a process of removing deposits near the fuel injection holes of the injector when the knock margin decreases.

また、本発明による筒内燃料噴射エンジンの制御装置は、気筒内にインジェクタから燃料を噴射し、火花点火により筒内の混合気を燃焼させる筒内燃料噴射エンジンの制御装置において、ノッキングの検出結果に基づく点火時期のノック学習値を時系列的にモニタするノック学習値モニタ部と、上記ノック学習値のモニタ結果が遅角側に変化しているとき、上記インジェクタの噴射孔近辺のデポジットを除去する処理を実行するデポジット除去処理部とを有することを特徴とする。   Further, the control device for an in-cylinder fuel injection engine according to the present invention is a control device for an in-cylinder fuel injection engine that injects fuel from an injector into a cylinder and burns an air-fuel mixture in the cylinder by spark ignition. A knock learning value monitor unit for monitoring the knock learning value of the ignition timing based on the time series, and when the monitoring result of the knock learning value is changing to the retard side, the deposit near the injection hole of the injector is removed And a deposit removal processing unit for executing the processing.

本発明によれば、デポジットにより燃料噴射量が変化しない場合においても、燃料噴霧形状の変化による燃焼悪化を判断することができ、燃焼悪化を防止することができる。   According to the present invention, even when the fuel injection amount does not change due to deposit, it is possible to determine the deterioration of combustion due to the change of the fuel spray shape, and it is possible to prevent the deterioration of combustion.

ことができる。 be able to.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1〜図3は本発明の実施の第1形態に係り、図1は筒内燃料噴射エンジンの全体構成を示す概略図、図2はデポジット判定処理に係る機能ブロック図、図3はデポジット判定ルーチンのフローチャートである。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 relate to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an in-cylinder fuel injection engine, FIG. 2 is a functional block diagram relating to deposit determination processing, and FIG. It is a flowchart of a routine.

図1において、符号1は、気筒内に燃料を直接噴射して火花点火により混合気を燃焼させる筒内燃料噴射エンジン(以下、単に「エンジン」と記載)である。このエンジン1のシリンダ1a内に、コンロッド2を介してクランクシャフト3に連結されるピストン4が往復自在に配設されている。ピストン4の上部には燃焼室5が形成され、この燃焼室5の傾斜ルーフ面に、吸気バルブ(図示せず)によって開閉される吸気ポート6と、排気バルブ(図示せず)によって開閉される排気ポート7とが形成されている。   In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an in-cylinder fuel injection engine (hereinafter simply referred to as “engine”) in which fuel is directly injected into a cylinder and an air-fuel mixture is burned by spark ignition. In the cylinder 1a of the engine 1, a piston 4 connected to the crankshaft 3 via a connecting rod 2 is disposed so as to reciprocate. A combustion chamber 5 is formed in the upper portion of the piston 4, and an intake port 6 that is opened and closed by an intake valve (not shown) and an exhaust valve (not shown) are opened and closed on the inclined roof surface of the combustion chamber 5. An exhaust port 7 is formed.

燃焼室5の吸気ポート6と排気ポート7との間の略中央のルーフ面には、点火プラグ8が取り付けられ、この点火プラグ8の放電電極が燃焼室5内に臨まされている。また、燃焼室5の吸気側の傾斜ルーフ面には、高圧の燃料を燃焼室5内に直接噴霧するインジェクタ9が配設されている。このインジェクタ9は、高圧燃料ポンプ10から高圧の燃料が供給される燃料デリバリパイプ11に連通されている。   A spark plug 8 is attached to a substantially central roof surface between the intake port 6 and the exhaust port 7 of the combustion chamber 5, and a discharge electrode of the spark plug 8 faces the combustion chamber 5. An injector 9 that sprays high-pressure fuel directly into the combustion chamber 5 is disposed on the inclined roof surface on the intake side of the combustion chamber 5. The injector 9 communicates with a fuel delivery pipe 11 to which high pressure fuel is supplied from a high pressure fuel pump 10.

また、エンジン1の燃焼室5内に空気を吸入する吸気系の構成として、吸気ポート6がインテークマニホールド12に連通され、このインテークマニホールド12に、図示しないエアクリーナを介して吸入される空気の空気量を調整するスロットルバルブ13が介装されている。スロットルバルブ13の下流側には、エアチャンバ14が接続されている。スロットルバルブ13は、電動モータ等のアクチュエータ(図示せず)によって駆動される電子制御スロットル方式のスロットルバルブであり、その開度(スロットル開度)が電子制御ユニット(ECU)50によって制御される。   In addition, as a configuration of an intake system that sucks air into the combustion chamber 5 of the engine 1, an intake port 6 is communicated with an intake manifold 12, and the amount of air sucked into the intake manifold 12 via an air cleaner (not shown). A throttle valve 13 for adjusting the above is interposed. An air chamber 14 is connected to the downstream side of the throttle valve 13. The throttle valve 13 is an electronically controlled throttle valve that is driven by an actuator (not shown) such as an electric motor, and its opening (throttle opening) is controlled by an electronic control unit (ECU) 50.

一方、エンジン1の燃焼室5内に残留する排気ガスを排出する排気系の構成として、排気ポート7がエキゾーストマニホールド15に連通され、このエキゾーストマニホールド15に、排気ガスを浄化する触媒コンバータ16が接続されている。エキゾーストマニホールド15は、EGRバルブ(排気再循環バルブ)17を介してインテークマニホールド12のエアチャンバ14に連通されている。EGRバルブ17は、例えばステップモータ等によって駆動され、その開度(EGR開度)が、スロットルバルブ13と同様に、ECU50によって制御される。   On the other hand, as an exhaust system configuration for exhausting exhaust gas remaining in the combustion chamber 5 of the engine 1, an exhaust port 7 is communicated with an exhaust manifold 15, and a catalytic converter 16 for purifying exhaust gas is connected to the exhaust manifold 15. Has been. The exhaust manifold 15 is communicated with the air chamber 14 of the intake manifold 12 via an EGR valve (exhaust gas recirculation valve) 17. The EGR valve 17 is driven by, for example, a step motor or the like, and its opening degree (EGR opening degree) is controlled by the ECU 50 similarly to the throttle valve 13.

また、エンジン1には、運転状態を検出する各種センサ類が備えられている。代表的には、クランクシャフト3と一体的に回転するクランクロータ3aの外周近傍に配設され、クランクロータ3aの回転からクランク角を検出するクランク角センサ20、吸気バルブを開閉駆動するカム機構18の近傍に配設され、カムの回転変位からカム角度を検出するカム角センサ21、スロットルバルブ13の上流側に接続されるエアクリーナ(図示せず)の直下流に配設され、吸入空気量を検出する吸入空気量センサ22、スロットルバルブ13の近傍に配設され、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ23、燃焼室5の周囲に形成されるウォータージャケット等に配設され、冷却水の温度を検出する水温センサ24がある。   Further, the engine 1 is provided with various sensors for detecting the operating state. Typically, it is disposed in the vicinity of the outer periphery of a crank rotor 3a that rotates integrally with the crankshaft 3, a crank angle sensor 20 that detects the crank angle from the rotation of the crank rotor 3a, and a cam mechanism 18 that drives the intake valve to open and close. The cam angle sensor 21 detects the cam angle from the rotational displacement of the cam, and is disposed immediately downstream of the air cleaner (not shown) connected to the upstream side of the throttle valve 13 to reduce the intake air amount. An intake air amount sensor 22 to be detected, a throttle opening sensor 23 to detect the throttle opening, a water jacket formed around the combustion chamber 5, etc. There is a water temperature sensor 24 for detecting the temperature.

更に、センサ類として、アクセルペダルの近傍に配設され、アクセルペダルの踏み込み量からアクセル開度を検出するアクセル開度センサ25、燃料デリバリパイプ11に配設され、燃料デリバリパイプ11内の燃料圧力(すなわちインジェクタ9からの噴射圧)を検出する噴射圧センサ26、エンジン1のノッキングを検出するノックセンサ27が備えられ、これらの各種センサ類からの信号がECU50に送られて処理され、運転状態が検出される。   Further, as sensors, an accelerator opening sensor 25 that is disposed in the vicinity of the accelerator pedal and detects the accelerator opening from the amount of depression of the accelerator pedal, the fuel delivery pipe 11, and the fuel pressure in the fuel delivery pipe 11 is provided. An injection pressure sensor 26 for detecting (injection pressure from the injector 9) and a knock sensor 27 for detecting knocking of the engine 1 are provided. Signals from these various sensors are sent to the ECU 50 for processing, and the operating state Is detected.

ECU50は、CPU,ROM,RAM,I/Oインターフェイス等からなるマイクロコンピュータを中心として構成され、その他、A/D変換器、タイマ、カウンタ、各種ロジック回路等の周辺回路を備えている。ECU50には、上述の各種センサ類からの検出信号が入力され、また、例えばCAN(Controller Area Network)等の通信プロトコルに基づく車内ネットワーク(図示せず)に接続される他の複数のECU、例えば、変速機を制御するトランスミッションECUやブレーキを制御するブレーキECU等の他の複数のECUとのデータ通信により各種制御情報が入力される。   The ECU 50 is configured around a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, I / O interface, and the like, and includes peripheral circuits such as an A / D converter, a timer, a counter, and various logic circuits. The ECU 50 receives detection signals from the above-described various sensors, and a plurality of other ECUs connected to an in-vehicle network (not shown) based on a communication protocol such as CAN (Controller Area Network), for example, Various control information is input by data communication with a plurality of other ECUs such as a transmission ECU for controlling the transmission and a brake ECU for controlling the brake.

ECU50は、エンジン運転状態を検出する各種センサ類からの信号、車内ネットワークを介して入力される各種制御情報に基づいて、燃料噴射制御、点火時期制御、EGR制御等のエンジン制御を実行する。このエンジン制御においては、ECU50は、クランク角センサ20からの信号に基づくエンジン回転数とアクセル開度センサ25からの信号に基づく要求負荷とを基本として、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期等の制御量をマップ参照等により算出し、要求負荷を実現するに最適な吸入空気量,燃料噴射量,点火時期等の制御量を設定する。そして、これらの制御量に対応する駆動信号を出力し、インジェクタ9から筒内に直接燃料を噴射すると共にアクチュエータを介してスロットルバルブ13の開度を制御し、最適なタイミングで点火プラグ8の放電電極に火花放電を発生させて筒内の混合気に着火することで、排気ガスエミッションの低減を図りつつトルクを確保すると共に、ノッキングの発生を回避するようにしている。   The ECU 50 executes engine control such as fuel injection control, ignition timing control, and EGR control based on signals from various sensors that detect the engine operating state and various control information input via the in-vehicle network. In this engine control, the ECU 50 is based on the engine speed based on the signal from the crank angle sensor 20 and the required load based on the signal from the accelerator opening sensor 25, and the fuel injection amount, fuel injection timing, ignition timing, etc. The control amount is calculated by referring to a map or the like, and control amounts such as the intake air amount, fuel injection amount, ignition timing, etc., which are optimum for realizing the required load, are set. Then, a drive signal corresponding to these control amounts is output, fuel is directly injected from the injector 9 into the cylinder, and the opening of the throttle valve 13 is controlled via the actuator, and the spark plug 8 is discharged at an optimal timing. By generating spark discharge at the electrode and igniting the air-fuel mixture in the cylinder, torque is ensured while reducing exhaust gas emission, and occurrence of knocking is avoided.

このとき、ECU50は、インジェクタ9の燃料噴射孔周辺に付着するデポジットの影響による燃焼悪化を防止するため、所定の運転状態下において、デポジットの付着を判断する処理を実行する。このデポジットの付着による燃焼悪化は、デポジットによって噴射燃料量が減少する場合、インジェクタ9の駆動パルス幅の変化、空燃比偏差、出力変動(エンジン回転変動やトルク変動)等のパラメータを監視することで判断することができるが、燃料量の変化を伴わない噴霧形状の変化による燃焼悪化は、これらのパラメータから判断することは困難である。   At this time, the ECU 50 executes a process of determining deposit adhesion under a predetermined operation state in order to prevent combustion deterioration due to the deposit effect around the fuel injection hole of the injector 9. The deterioration of combustion due to the adhesion of the deposit is caused by monitoring parameters such as a change in the drive pulse width of the injector 9, an air-fuel ratio deviation, and output fluctuations (engine revolution fluctuations and torque fluctuations) when the amount of injected fuel decreases due to the deposits. Although it can be determined, it is difficult to determine the deterioration of combustion due to the change in the spray shape without the change in the fuel amount from these parameters.

このため、ECU50は、筒内燃料噴射エンジンの筒内冷却効果の悪化によるノッキング発生を監視することで、デポジットに起因する噴霧形状の変化による燃焼悪化をも防止するようにしている。すなわち、噴射燃料を吸入空気と混合させて燃焼させる内燃エンジンでは、噴射燃料が吸入空気中で蒸発する際に噴射燃料の蒸発潜熱によって吸入空気が冷却され、吸入空気の密度が増加する現象が生じる。特に、筒内燃料噴射エンジンでは、筒内に充填された空気が筒内に噴射された燃料の蒸発潜熱で冷却される筒内冷却効果が大きく、点火時期もこの冷却効果を考慮した値に設定されている。   Therefore, the ECU 50 monitors the occurrence of knocking due to the deterioration of the in-cylinder cooling effect of the in-cylinder fuel injection engine, thereby preventing the deterioration of combustion due to the change in the spray shape caused by the deposit. That is, in an internal combustion engine in which the injected fuel is mixed with the intake air and combusted, when the injected fuel evaporates in the intake air, the intake air is cooled by the latent heat of vaporization of the injected fuel, and the density of the intake air increases. . In particular, in-cylinder fuel injection engines have a large in-cylinder cooling effect in which the air filled in the cylinder is cooled by the latent heat of vaporization of the fuel injected into the cylinder, and the ignition timing is also set to a value that takes this cooling effect into account. Has been.

しかしながら、インジェクタの噴射孔周辺にデポジットが堆積して噴霧形状が変化し、燃料が効率的に筒内に分散しなくなると、空気との混合が不均一となって筒内冷却効果が相対的に小さくなり、デポジットの付着が無い場合の筒内冷却効果を考慮した点火時期では、ノッキングが発生し易くなる。そこで、ECU50は、ノックセンサ27の出力に基づいてデポジットの堆積を推定し、燃焼悪化を確実に防止する処理を実行する。   However, if deposits accumulate around the injection holes of the injector and the spray shape changes and the fuel is not dispersed efficiently in the cylinder, the mixing with the air becomes non-uniform and the cooling effect in the cylinder is relatively Knocking is likely to occur at the ignition timing considering the in-cylinder cooling effect when there is no deposit adherence. Therefore, the ECU 50 estimates the deposit accumulation based on the output of the knock sensor 27 and executes a process for reliably preventing deterioration of combustion.

このため、ECU50には、デポジット判定に係る各手段の機能として、図2に示すように、ノック余裕度算出部51,デポジット除去処理部52,異常診断部53を有している。   For this reason, the ECU 50 includes a knock margin calculation unit 51, a deposit removal processing unit 52, and an abnormality diagnosis unit 53 as functions of each means related to deposit determination, as shown in FIG.

ノック余裕度算出部51は、エンジン回転数と燃料噴射量や吸入空気量等の負荷とに基づいて運転状態に対応して設定される設定点火時期を、所定の運転条件下で進角させ、ノッキングの検出結果に基づいてノック余裕度を算出する。ノック余裕度は、ノッキングが発生したときの点火時期と運転状態に対応した設定点火時期との差であり、現在の燃焼状態がノッキングが発生する燃焼状態までにどの程度余裕があるかを示す指標となる。   The knock margin calculation unit 51 advances the set ignition timing set corresponding to the operation state based on the engine speed and the load such as the fuel injection amount and the intake air amount under a predetermined operation condition, A knock margin is calculated based on the detection result of knocking. The knock margin is the difference between the ignition timing when knocking occurs and the set ignition timing corresponding to the operating state, and is an index showing how much margin the current combustion state has before the combustion state where knocking occurs It becomes.

デポジット除去処理部52は、ノック余裕度算出部51で算出されたノック余裕度を読み込み、所定の運転条件下での点火時期進角によってノック余裕度が減少したとき、インジェクタ9からの噴射燃料の噴霧形状が悪化して燃焼が悪化しているとの判断の基にインジェクタ9の燃料噴射孔近辺のデポジットを除去する処理を実行する。このデポジット除去処理は、例えば、インジェクタ9の燃料噴射圧を上昇させる、燃料噴射量を増量する、燃料噴射時期を変更する等の条件を単独或いは組み合わせて実行する。   The deposit removal processing unit 52 reads the knock margin calculated by the knock margin calculation unit 51, and when the knock margin decreases due to the ignition timing advance under a predetermined operating condition, the deposit removal processing unit 52 reads the injected fuel from the injector 9. A process of removing deposits in the vicinity of the fuel injection hole of the injector 9 is executed based on the judgment that the spray shape is deteriorated and the combustion is deteriorated. This deposit removal process is executed, for example, alone or in combination with conditions such as increasing the fuel injection pressure of the injector 9, increasing the fuel injection amount, and changing the fuel injection timing.

異常診断部53は、デポジットの除去処理前後のノック余裕度の変化を調べ、点火時期進角によって減少したノック余裕度がデポジット除去処理を実行しても増加しないとき、インジェクタ9にバルブ油密不良等の異常が発生していると判断する。   The abnormality diagnosis unit 53 examines the change in the knock margin before and after the deposit removal process, and when the knock margin decreased due to the ignition timing advance does not increase even after the deposit removal process is executed, the valve oil tightness of the injector 9 is poor. It is determined that an abnormality such as

以上のデポジット判定に係る処理は、具体的には、図3のフローチャートに示すデポジット判定ルーチンによって実行される。以下、図3のデポジット判定ルーチンについて説明する。   More specifically, the processing related to deposit determination is executed by a deposit determination routine shown in the flowchart of FIG. Hereinafter, the deposit determination routine of FIG. 3 will be described.

先ず、最初のステップS1において、現在の運転状態が燃焼状態を判定する運転条件下にあるか否かを調べる。この燃焼状態判定の運転条件は、運転状態に対応した通常の点火時期を漸次的に進角させてゆき、ノッキングが発生したときの点火時期と通常の点火時期との差であるノック余裕度を調べる運転条件であり、ドライブフィールを悪化させることのない運転時、例えば中負荷域の定常運転時等に設定される条件である。そして、既に燃焼状態判定の運転条件下にある場合には、ステップS1からステップS3へジャンプし、燃焼状態判定の運転条件下でない場合、ステップS2で、点火時期進角量等の運転条件を設定してステップS3へ進む。   First, in the first step S1, it is checked whether or not the current operation state is under the operation condition for determining the combustion state. The operating condition for determining the combustion state is that the normal ignition timing corresponding to the operating state is gradually advanced, and the knock margin, which is the difference between the ignition timing when knocking occurs and the normal ignition timing, is determined. This is an operating condition to be examined, and is a condition that is set at the time of driving without deteriorating the drive feel, for example, at the time of steady driving in the middle load range. If the combustion condition determination is already in the operating condition, the process jumps from step S1 to step S3. If the combustion condition determination is not in the operating condition, the operation condition such as the ignition timing advance amount is set in step S2. Then, the process proceeds to step S3.

ステップS3では、現在の点火時期を設定量だけ進角させ、ステップS4でノックセンサ27からの信号に基づいてノック余裕度が減少したか否かを調べる。その結果、ノック余裕度が減少していない場合には、ルーチンを抜け、ノック余裕度が減少した場合、ノッキングが発生し易い燃焼状態へ悪化していると判断し、ステップS5でデポジット除去処理を実行する。   In step S3, the current ignition timing is advanced by a set amount, and in step S4, it is checked whether or not the knock margin is reduced based on the signal from the knock sensor 27. As a result, if the knock margin has not decreased, the routine is exited. If the knock margin has decreased, it is determined that the combustion state is likely to be knocking, and the deposit removal process is performed in step S5. Execute.

このデポジット除去処理は、燃焼悪化の原因としてインジェクタ9の噴射孔周辺にデポジットが付着している場合に備えて実行される処理であり、例えば、燃料デリバリパイプ11内の燃料圧力や噴射時期を変更してインジェクタ9からの噴射圧を上昇させたり、燃料噴射量の増量や噴射時期を変更して筒内燃焼温度を上昇させる等の処理を行う。このデポジット除去処理により、インジェクタ9にデポジットが付着している場合、デポジットを高圧で吹き飛ばしたり噴射孔近辺の混合気の燃焼温度を上昇させてデポジットを焼却する等して、デポジットを効果的に除去することができる。   This deposit removal process is a process executed in preparation for the case where deposits are attached around the injection hole of the injector 9 as a cause of combustion deterioration. For example, the fuel pressure and the injection timing in the fuel delivery pipe 11 are changed. Then, processing such as increasing the injection pressure from the injector 9 or increasing the in-cylinder combustion temperature by increasing the fuel injection amount or changing the injection timing is performed. By this deposit removal process, when deposits are attached to the injector 9, the deposits are effectively removed by blowing the deposits at high pressure or incinerating the deposits by raising the combustion temperature of the air-fuel mixture in the vicinity of the injection holes. can do.

ステップS5でのデポジット除去処理を実行した後は、ステップS6へ進み、再度、点火時期を進角させる。次に、ステップS7でデポジット除去処理によってノック余裕度が改善されたか否か(減少したノック余裕度が増加したか否か)を調べる。そして、デポジット除去処理により、ノック余裕度が改善された場合には、ステップS8で燃焼悪化の原因がデポジットによる噴射燃料の噴霧形状の変化であると判断してルーチンを抜ける。   After performing the deposit removal process in step S5, the process proceeds to step S6, and the ignition timing is advanced again. Next, it is checked in step S7 whether or not the knock margin has been improved by the deposit removal process (whether or not the reduced knock margin has increased). If the knock margin is improved by the deposit removal process, it is determined in step S8 that the cause of the deterioration of combustion is a change in the spray shape of the injected fuel due to the deposit, and the routine is exited.

一方、デポジット除去処理を実行してもノック余裕度が改善されなかった場合には、ステッププS7からステップS9へ進む。ステップS9では、燃焼悪化の原因は、インジェクタ9へのデポジット付着によるものではなく、インジェクタ9自体のバルブ油密不良により、インジェクタ9から粗大粒径の燃料が筒内に噴射されて液滴となり、噴射燃料の微粒化特性が許容外に悪化したことが原因であると判断し、ルーチンを抜ける。   On the other hand, if the knock margin is not improved even after the deposit removal process is executed, the process proceeds from step S7 to step S9. In step S9, the cause of the deterioration of combustion is not due to deposit adhesion to the injector 9, but due to poor valve oil tightness of the injector 9 itself, a coarse particle size fuel is injected into the cylinder from the injector 9 into droplets, It is determined that the cause is that the atomization characteristics of the injected fuel deteriorated unacceptably, and the routine is exited.

尚、このインジェクタのバルブ油密状態が設定回数不良であると判断された場合には、バルブ油密不良がゴミ等の付着による一時的なものではなく回復しない故障であると判断し、チェックエンジンランプを点灯する等の異常処理を行う。   If it is determined that the valve oil-tight state of this injector is set poorly, it is determined that the valve oil-tightness is not a temporary failure due to the adhering of dust or the like and is a failure that does not recover. Abnormal processing such as turning on the lamp is performed.

このように、本実施の形態においては、デポジットの堆積量がインジェクタの燃料噴射孔を狭める程でない場合においても、燃料噴霧形状の変化による燃焼悪化を判断してデポジットを除去することができ、エンジンの燃焼状態を常に良好に維持して排気エミッションの向上に寄与することができる。   As described above, in the present embodiment, even when the deposit amount is not so small as to narrow the fuel injection hole of the injector, it is possible to determine the combustion deterioration due to the change in the fuel spray shape and remove the deposit. Thus, it is possible to always maintain a good combustion state and to contribute to the improvement of exhaust emission.

次に、本発明の実施の第2形態について説明する。図4及び図5は本発明の実施の第2形態に係り、図4はデポジット判定処理に係る機能ブロック図、図5はデポジット判定ルーチンのフローチャートである。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. 4 and 5 relate to a second embodiment of the present invention, FIG. 4 is a functional block diagram relating to deposit determination processing, and FIG. 5 is a flowchart of a deposit determination routine.

第2形態は、ノッキングの検出結果に基づく点火時期のノック学習値を時系列的にモニタし、燃焼状態の変化を調べるものである。このため、第2形態では、第1形態に対して、図4に示すように、ノッキングの検出結果に基づく点火時期のノック学習値を時系列的にモニタするノック学習値モニタ部55を追加し、機能を若干変更したデポジット除去処理部52Aと異常診断部53Aとを有している。   In the second mode, the knock learning value of the ignition timing based on the detection result of knocking is monitored in time series to check the change in the combustion state. For this reason, in the second embodiment, as shown in FIG. 4, a knock learning value monitoring unit 55 for monitoring the knock learning value of the ignition timing based on the detection result of knocking in time series is added to the first embodiment. The deposit removal processing unit 52A and the abnormality diagnosing unit 53A are slightly changed in function.

周知のように、エンジンの点火時期制御においては、ノッキングが発生した場合、点火時期を遅角させてエンジンの出力を抑制することでノッキングを回避するようにしており、ノッキングの発生の有無に応じて点火時期の進角や遅角量を学習する学習制御を取入れることが一般的である。従って、このノッキングに基づく点火時期の学習値(ノック学習値)の時系列的な変化をモニタすることにより、現在の燃焼状態を把握することができ、ノック学習値が時系列的に遅角側に変化しているときには、ノッキングが発生し易い燃焼状態にあると判断することができる。   As is well known, in engine ignition timing control, when knocking occurs, knocking is avoided by retarding the ignition timing and suppressing engine output, depending on whether knocking occurs or not. In general, learning control for learning the advance angle and retard angle amount of the ignition timing is adopted. Therefore, by monitoring the time-series change of the ignition timing learning value (knock learning value) based on this knocking, the current combustion state can be grasped, and the knock learning value is retarded in time series. It can be determined that the combustion state is likely to cause knocking.

従って、デポジット除去処理部52Aは、ノック学習値のモニタ結果に基づいて、ノック学習値が時系列的に遅角側に変化しているとき、燃焼状態が悪化していると判断し、第1形態と同様のデポジット除去処理を実行する。   Therefore, the deposit removal processing unit 52A determines that the combustion state has deteriorated when the knock learning value changes to the retard side in time series based on the monitoring result of the knock learning value, and the first A deposit removal process similar to that of the embodiment is executed.

異常診断部53Aは、遅角側に変化したノック学習値がデポジット除去処理によって進角側に変化して改善されるか否かを調べ、ノック学習値が改善されるときには、燃焼悪化の原因は、デポジットによるものであると判断し、ノック学習値が改善されないとき、インジェクタ9にバルブ油密不良等の異常が発生していると破断する。   Abnormality diagnosis unit 53A checks whether or not the knock learning value that has changed to the retard side changes to the advance side by the deposit removal process and is improved, and when the knock learning value is improved, the cause of the combustion deterioration is When the knock learning value is not improved when it is determined that it is due to deposit, the injector 9 is broken if an abnormality such as a defective valve oil tightness occurs.

具体的には、図5のデポジット判定ルーチンの最初のステップS11において、ノック学習値をモニタし、ステップS12でノック学習値のモニタ結果が時系列的に遅角側に変化しているか否かを調べる。ノック学習値の遅角側への変化がない場合には、ステップS12からルーチンを抜け、ノック学習値が遅角側に変化しているとき、燃焼状態が悪化してノッキングが発生し易くなっていると判断し、ステップS13へ進む。   Specifically, in the first step S11 of the deposit determination routine of FIG. 5, the knock learning value is monitored, and in step S12, it is determined whether or not the monitoring result of the knock learning value changes to the retard side in time series. Investigate. When the knock learning value does not change to the retard angle side, the routine exits from step S12, and when the knock learning value changes to the retard angle side, the combustion state deteriorates and knocking is likely to occur. The process proceeds to step S13.

ステップS13では、第1形態と同様、燃焼悪化の原因がインジェクタ9へのデポジット付着による噴霧形状の悪化であるとして、デポジットを除去する処理を実行する。そして、ステップS14で、再度、ノック学習値をモニタし、ステップS15でデポジット除去処理によってノック学習値が改善されたか否か(遅角側に変化していたノック学習値がデポジット除去処理によって進角側に変化したか否か)を調べる。   In step S13, as in the first embodiment, it is assumed that the cause of the deterioration of combustion is the deterioration of the spray shape due to the deposit adhering to the injector 9, and a process of removing the deposit is executed. Then, in step S14, the knock learning value is monitored again, and in step S15, whether or not the knock learning value has been improved by the deposit removal process (the knock learning value that has been changed to the retard side is advanced by the deposit removal process). To see if it has changed to the side).

その結果、デポジット除去処理により、ノック学習値が改善された場合には、ステップS16で燃焼悪化の原因がデポジットによる噴射燃料の噴霧形状の変化であると判断してルーチンを抜ける。一方、デポジット除去処理を実行してもノック学習値が改善されなかった場合には、ステッププS15からステップS17へ進み、燃焼悪化の原因は、インジェクタ9へのデポジット付着によるものではなく、インジェクタ9自体のバルブ油密不良により、インジェクタ9から粗大粒径の燃料が筒内に噴射されて液滴となり、噴射燃料の微粒化特性が許容外に悪化したことが原因である判断し、ルーチンを抜ける。   As a result, if the knock learning value is improved by the deposit removal process, it is determined in step S16 that the cause of the combustion deterioration is the change in the spray shape of the injected fuel due to the deposit, and the routine is exited. On the other hand, if the knock learning value is not improved even after the deposit removal process is executed, the process proceeds from step S15 to step S17, and the cause of the combustion deterioration is not due to deposit adhesion on the injector 9, but the injector 9 itself. Due to the poor valve oil tightness, it is determined that the fuel having a coarse particle diameter is injected into the cylinder from the injector 9 into droplets, and the atomization characteristics of the injected fuel are deteriorated unacceptably, and the routine is exited.

第2形態では、第1形態と同様の効果を得られるばかりでなく、点火時期を進角させて燃焼状態を調べる第1形態の能動的な判定制御に比較し、ノック学習値の時系列変化をモニタするという受動的な判定を行うため、判定処理を簡素化できると共に、運転状態に依存することなく判定を実施することができる。   In the second mode, not only the same effect as in the first mode is obtained, but also the time series change of the knock learning value is compared with the active determination control of the first mode in which the ignition timing is advanced to check the combustion state. Therefore, the determination process can be simplified and the determination can be performed without depending on the driving state.

本発明の実施の第1形態に係り、筒内燃料噴射エンジンの全体構成を示す概略The outline which shows the whole structure of the cylinder fuel-injection engine which concerns on 1st Embodiment of this invention. 同上、デポジット判定処理に係る機能ブロック図Same as above, functional block diagram related to deposit determination processing 同上、デポジット判定ルーチンのフローチャートSame as above, deposit determination routine flow chart 本発明の実施の第2形態に係り、デポジット判定処理に係る機能ブロック図The functional block diagram which concerns on the 2nd Embodiment of this invention and which concerns on the deposit determination process 同上、デポジット判定ルーチンのフローチャートSame as above, deposit determination routine flow chart

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
9 インジェクタ
27 ノックセンサ
50 電子制御ユニット
51 ノック余裕度算出部
52,52A デポジット除去処理部
53,53A 異常診断部
55 ノック学習値モニタ部
1 Engine 9 Injector 27 Knock Sensor 50 Electronic Control Unit 51 Knock Margin Calculation Unit 52, 52A Deposit Removal Processing Unit 53, 53A Abnormality Diagnosis Unit 55 Knock Learning Value Monitor Unit

Claims (4)

気筒内にインジェクタから燃料を噴射し、火花点火により筒内の混合気を燃焼させる筒内燃料噴射エンジンの制御装置において、
運転状態に対応して設定される設定点火時期を所定の運転条件下で進角側に制御し、ノッキングが発生したときの点火時期と上記設定点火時期との差をノック余裕度として算出するノック余裕度算出部と、
上記ノック余裕度が減少したとき、上記インジェクタの燃料噴射孔近辺のデポジットを除去する処理を実行するデポジット除去処理部と
を有することを特徴とする筒内燃料噴射エンジンの制御装置。
In a control apparatus for an in-cylinder fuel injection engine that injects fuel from an injector into a cylinder and burns an air-fuel mixture in the cylinder by spark ignition,
A knock that calculates the difference between the ignition timing when knocking occurs and the set ignition timing as a knock margin by controlling the set ignition timing that is set according to the operating condition to the advanced side under predetermined operating conditions A margin calculation unit;
A control device for a cylinder fuel injection engine, comprising: a deposit removal processing unit that executes a process of removing deposits in the vicinity of the fuel injection hole of the injector when the knock margin decreases.
上記デポジットの除去処理後に上記ノック余裕度が増加しないとき、上記インジェクタが異常であると診断する異常診断部を更に有することを特徴とする請求項1記載の筒内燃料噴射エンジンの制御装置。   2. The control apparatus for an in-cylinder fuel injection engine according to claim 1, further comprising an abnormality diagnosing unit that diagnoses that the injector is abnormal when the knock margin does not increase after the deposit removal process. 気筒内にインジェクタから燃料を噴射し、火花点火により筒内の混合気を燃焼させる筒内燃料噴射エンジンの制御装置において、
ノッキングの検出結果に基づく点火時期のノック学習値を時系列的にモニタするノック学習値モニタ部と、
上記ノック学習値のモニタ結果が遅角側に変化しているとき、上記インジェクタの噴射孔近辺のデポジットを除去する処理を実行するデポジット除去処理部と
を有することを特徴とする筒内燃料噴射エンジンの制御装置。
In a control apparatus for an in-cylinder fuel injection engine that injects fuel from an injector into a cylinder and burns an air-fuel mixture in the cylinder by spark ignition,
A knock learning value monitor unit for monitoring the knock learning value of the ignition timing based on the detection result of knocking in time series;
A cylinder removal fuel injection engine comprising: a deposit removal processing unit that performs a process of removing deposits in the vicinity of the injection hole of the injector when the monitoring result of the knock learning value changes to the retard side. Control device.
上記デポジットの除去処理後に上記ノック学習値が進角側に変化しないとき、上記インジェクタが異常であると診断する異常診断部を更に有することを特徴とする請求項3記載の筒内燃料噴射エンジンの制御装置。   The in-cylinder fuel injection engine according to claim 3, further comprising an abnormality diagnosing unit that diagnoses that the injector is abnormal when the knock learning value does not change to the advance side after the deposit removal process. Control device.
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