JP2010180724A - Control device of cylinder direct injection internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、筒内直噴内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a direct injection internal combustion engine.
気筒内に直接燃料を噴射供給する内燃機関では、吸気行程において燃料噴射を行う場合に、開弁中の吸気弁に噴射燃料が衝突してその一部が吸気弁に付着することがある。吸気弁の温度が低い冷機状態では、吸気弁に付着した燃料が良好に蒸発せず、排気中のPMや未燃燃料成分の量を増大させる原因となる可能性がある。この対策として、例えば以下のような技術が提案されている。 In an internal combustion engine that directly injects fuel into a cylinder, when fuel injection is performed in an intake stroke, the injected fuel may collide with the intake valve that is being opened, and a part of the fuel may adhere to the intake valve. In a cold state where the temperature of the intake valve is low, the fuel adhering to the intake valve does not evaporate well, which may increase the amount of PM and unburned fuel components in the exhaust. As countermeasures, for example, the following techniques have been proposed.
特許文献1には、吸気行程において燃料噴射を行う場合に、吸気弁のリフト量を低くすることが記載されている。
特許文献2には、吸気行程において燃料噴射を行う場合に、2つの吸気弁のうち片方の吸気弁の開弁動作を停止させることが記載されている。 Patent Document 2 describes that when fuel injection is performed in the intake stroke, the valve opening operation of one of the two intake valves is stopped.
特許文献3には、吸気行程において燃料噴射を行う場合に、吸気弁の開弁期間の前記及び後期の少なくとも一方の期間内に燃料噴射を行うことが記載されている。
燃料としてアルコール含有燃料を使用する内燃機関では、アルコール含有燃料がガソリンに比べて気化しにくいために、始動性が良くないという問題がある。この対策として例えば以下のような技術が提案されている。 An internal combustion engine that uses an alcohol-containing fuel as a fuel has a problem that startability is not good because the alcohol-containing fuel is less likely to vaporize than gasoline. For example, the following techniques have been proposed as countermeasures.
特許文献4には、アルコール含有燃料を使用する内燃機関の始動時に、燃料のアルコール濃度が所定値以上の場合には、燃料噴射を停止するとともに所定期間吸気弁又は排気弁のリフト量を最小とすることが記載されている。 In Patent Document 4, when starting an internal combustion engine using an alcohol-containing fuel, if the alcohol concentration of the fuel is a predetermined value or more, the fuel injection is stopped and the lift amount of the intake valve or the exhaust valve is minimized for a predetermined period. It is described to do.
特許文献5には、アルコール含有燃料を使用する内燃機関の始動時に、燃料のアルコール濃度が高いほど、吸気弁のリフト量を低くすることが記載されている。 Patent Document 5 describes that when the internal combustion engine using an alcohol-containing fuel is started, the lift amount of the intake valve is decreased as the alcohol concentration of the fuel is higher.
2つの吸気弁を備えた内燃機関に関連する技術として、例えば以下のような技術が提案されている。 As techniques related to an internal combustion engine having two intake valves, for example, the following techniques have been proposed.
特許文献6には、高回転運転領域では2つの吸気弁を両方とも開弁動作させ、低回転運転領域では2つの吸気弁のうち片方の開弁動作を休止させる内燃機関において、冷機状態においては両方の吸気弁を開弁動作させる運転領域を拡大することが記載されている。
In
上記の技術のように、吸気弁のリフト量を低くしたり、2つの吸気弁のうち片方の開弁動作を停止させたりすると、吸入空気量が制限されることになるので、要求負荷が高くなった場合に内燃機関の出力が不足する可能性がある。 If the lift amount of the intake valve is lowered or the opening operation of one of the two intake valves is stopped as in the above technique, the intake air amount is limited, so the required load is high. If this happens, the output of the internal combustion engine may be insufficient.
また、アルコール含有燃料を使用する内燃機関では、通常の燃料を使用する内燃機関よりも長い燃料噴射期間を確保する必要があるので、燃料噴射期間が吸気弁の開弁期間と重なり易い。そのため、上記の技術によっては、筒内噴射燃料と開弁中の吸気弁との干渉を好適に回避することが難しい場合がある。 In addition, in an internal combustion engine that uses alcohol-containing fuel, it is necessary to ensure a longer fuel injection period than in an internal combustion engine that uses normal fuel, so the fuel injection period tends to overlap with the valve opening period of the intake valve. Therefore, depending on the technique described above, it may be difficult to suitably avoid the interference between the in-cylinder injected fuel and the opened intake valve.
本発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、筒内直噴内燃機関において、内燃機関の出力が不足することを抑制しつつ、筒内噴射燃料と開弁中の吸気弁との干渉に起因する排気性能の悪化を抑制することを目的とする。また、アルコール含有燃料を使用する筒内直噴内燃機関において、筒内直噴燃料と開弁中の吸気弁との干渉に起因する排気性能の悪化を抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of these problems, and in a direct injection internal combustion engine, the interference between the in-cylinder injected fuel and the open intake valve is suppressed while suppressing the shortage of the output of the internal combustion engine. It aims at suppressing the deterioration of the exhaust performance resulting from this. It is another object of the present invention to suppress deterioration in exhaust performance caused by interference between an in-cylinder direct injection fuel and an open intake valve in an in-cylinder direct injection internal combustion engine that uses alcohol-containing fuel.
上記目的を達成するための本発明の筒内直噴内燃機関の制御装置は、
内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
前記気筒に備えられた2つ吸気弁と、
前記2つの吸気弁のうち少なくとも一方の吸気弁のリフト特性を変更可能な可変動弁機構と、
前記内燃機関の冷機時に、前記2つの吸気弁のうち少なくとも一方の吸気弁のリフト特性を、暖機時よりもリフト量の低い低リフト特性に設定するように、前記可変動弁機構を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の冷機時に前記内燃機関が要求負荷が所定の基準より高負荷となった場合、
前記2つの吸気弁のうち一方の吸気弁のリフト特性を低リフト特性としたときの前記内燃機関の吸入空気量が、当該要求負荷に対して不足しない吸入空気量となるように前記低リフト特性を算出し、
当該算出した低リフト特性に従って開弁される吸気弁の開弁期間後期における時期であって、当該吸気弁のリフト量が、前記燃料噴射弁から噴射される燃料が当該吸気弁に衝突しないリフト量となる時期を算出し、
前記2つの吸気弁のうち一方の吸気弁のリフト特性を前記算出した低リフト特性に設定するように前記可変動弁機構を制御し、
前記算出した時期以降において燃料噴射を開始するように前記燃料噴射弁を制御することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a control device for a direct injection internal combustion engine of the present invention is as follows.
A fuel injection valve for directly injecting fuel into the cylinder of the internal combustion engine;
Two intake valves provided in the cylinder;
A variable valve mechanism capable of changing a lift characteristic of at least one of the two intake valves;
When the internal combustion engine is cold, the variable valve mechanism is controlled so that the lift characteristic of at least one of the two intake valves is set to a low lift characteristic having a lift amount lower than that during warm-up. Control means;
With
When the control load of the internal combustion engine is higher than a predetermined reference when the internal combustion engine is cold,
The low lift characteristic so that the intake air amount of the internal combustion engine when the lift characteristic of one of the two intake valves is a low lift characteristic is an intake air amount that is not insufficient with respect to the required load. To calculate
The intake valve is opened in accordance with the calculated low lift characteristic at a later stage of the valve opening period, and the lift amount of the intake valve is determined so that the fuel injected from the fuel injection valve does not collide with the intake valve. Calculate the time when
Controlling the variable valve mechanism so as to set the lift characteristic of one of the two intake valves to the calculated low lift characteristic;
The fuel injection valve is controlled to start fuel injection after the calculated time.
上記の本発明の構成において、内燃機関の冷機時とは、燃料噴射弁から噴射された燃料が開弁中の吸気弁に衝突して付着した場合に、当該付着した燃料が良好に蒸発しにくく、従って排気性能を悪化させる原因となる可能性があるような温度状態を指す。暖機時とは、冷機時よりも高温の温度状態、すなわち、噴射燃料が吸気弁に衝突して付着したとしても、当該付着した燃料は良好に蒸発するので、排気性能を悪化させる原因となりにくいような温度状態を指す。 In the above configuration of the present invention, when the internal combustion engine is cold, when the fuel injected from the fuel injection valve collides with and adheres to the open intake valve, the attached fuel is less likely to evaporate well. Therefore, it refers to a temperature state that may cause the exhaust performance to deteriorate. When warming up, the temperature is higher than when cold, that is, even if the injected fuel collides with the intake valve and adheres, the adhered fuel evaporates well, so it is unlikely to deteriorate exhaust performance. It refers to such a temperature state.
また、要求負荷に関する「所定の基準」とは、2つの吸気弁のうち両方の吸気弁のリフト特性を低リフト特性に設定した場合に、十分な吸入空気量を確保することが可能か否かを判断するための要求負荷の基準値である。要求負荷が当該基準より高負荷である場合、2つの吸気弁を両方とも低リフト特性にすると十分な吸入空気量を確保することが困難と
判断することができる。
The “predetermined standard” for the required load is whether or not a sufficient intake air amount can be secured when the lift characteristics of both of the two intake valves are set to low lift characteristics. Is the reference value of the required load for determining When the required load is higher than the reference, it can be determined that it is difficult to secure a sufficient intake air amount if both of the two intake valves have low lift characteristics.
本発明によれば、内燃機関の冷機時に要求負荷が基準より高負荷である場合には、2つの吸気弁のうちの片方が低リフト特性に設定される。そして、この低リフト特性は、2つの吸気弁のうちの片方を低リフト特性に設定した場合であっても、要求負荷に対して不足しない吸入空気量を確保することが可能なように算出される。2つの吸気弁のうち他方は通常のリフト特性に設定されるので、要求負荷に対して不足しない吸入空気量を好適に確保することができる。 According to the present invention, when the required load is higher than the reference when the internal combustion engine is cold, one of the two intake valves is set to have a low lift characteristic. This low lift characteristic is calculated so as to ensure an intake air amount that is sufficient for the required load even when one of the two intake valves is set to the low lift characteristic. The Since the other of the two intake valves is set to a normal lift characteristic, it is possible to suitably secure an intake air amount that is not insufficient with respect to the required load.
更に、このようにして算出した低リフト特性に基づいて、この低リフト特性に設定される吸気弁に噴射燃料が衝突しないリフト量となる開弁期間後期における時期を算出し、この算出した時期以降に燃料噴射開始時期を設定する。ここで、「開弁期間後期」とは、吸気弁が開弁開始してから閉弁するまでの開弁期間のうち、リフト量がピークになって以降の、閉弁に向かってリフト量が減少していく期間を指す。これにより、低リフト特性に設定される吸気弁に燃料噴射弁から噴射される燃料が衝突することを回避することができる。従って、内燃機関の冷機時においても、噴射燃料が開弁中の吸気弁に衝突することに起因する排気性能の悪化を抑制することが可能となる。 Further, based on the low lift characteristic calculated in this way, a time in the latter period of the valve opening period in which the lift amount is set so that the injected fuel does not collide with the intake valve set to the low lift characteristic is calculated. The fuel injection start time is set at. Here, “the latter period of the valve opening period” means that, during the valve opening period from when the intake valve starts to open until the valve is closed, the lift amount toward the valve closing after the lift amount peaks Refers to the period of decrease. Thereby, it is possible to avoid collision of fuel injected from the fuel injection valve with the intake valve set to the low lift characteristic. Therefore, even when the internal combustion engine is cold, it is possible to suppress the deterioration of the exhaust performance caused by the injected fuel colliding with the opened intake valve.
本発明によれば、2つの吸気弁のうち片方の吸気弁が低リフト特性に設定されるとともに、当該低リフト特性に設定された吸気弁に噴射燃料が衝突しなくなる時期以降に燃料噴射が開始されるので、当該低リフト特性に設定される吸気弁と燃料噴射との干渉が回避される。従って、内燃機関の冷機時においても、噴射燃料が吸気弁に衝突することに起因する排気性能の悪化を好適に抑制することが可能となる。また、2つの吸気弁のうち一方は通常のリフト特性に設定されるとともに、片方のみを低リフト特性に設定した場合に要求負荷に対して不足しない吸入空気量を確保することができるような低リフト特性を算出するので、高負荷条件下においても内燃機関の出力が要求負荷に対して不足することを抑制することも可能となる。 According to the present invention, one of the two intake valves is set to the low lift characteristic, and fuel injection is started after the time when the injected fuel does not collide with the intake valve set to the low lift characteristic. Therefore, the interference between the intake valve set to the low lift characteristic and the fuel injection is avoided. Therefore, even when the internal combustion engine is cold, it is possible to suitably suppress the deterioration of the exhaust performance caused by the injected fuel colliding with the intake valve. In addition, one of the two intake valves is set to a normal lift characteristic, and when only one of the two intake valves is set to a low lift characteristic, a low intake air amount that is sufficient for the required load can be secured. Since the lift characteristics are calculated, it is possible to suppress the output of the internal combustion engine from being insufficient with respect to the required load even under high load conditions.
なお、燃料噴射開始時期は、低リフト特性に設定される吸気弁に噴射燃料が衝突しないリフト量となる開弁期間後期の時期であれば、任意の時期に設定することができる。 The fuel injection start timing can be set to any timing as long as it is a late timing of the valve opening period in which the lift amount is such that the injected fuel does not collide with the intake valve set to the low lift characteristic.
なお、内燃機関の冷機時に要求負荷が基準より高負荷ではない場合には、2つの吸気弁の両方を低リフト特性に設定することにより、噴射燃料と開弁中の吸気弁との干渉をより確実に回避させるようにしてもよい。 If the required load is not higher than the reference load when the internal combustion engine is cold, both the two intake valves are set to low lift characteristics to further prevent interference between the injected fuel and the opened intake valve. You may make it avoid reliably.
アルコール含有燃料を使用する筒内直噴内燃機関において、筒内直噴燃料と開弁中の吸気弁との干渉に起因する排気性能の悪化を抑制するために、本発明は、
内燃機関の気筒内にアルコール含有燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
前記気筒に備えられた2つの吸気弁と、
前記2つの吸気弁のうち少なくとも一方の吸気弁のリフト特性を変更可能な可変動弁機構と、
前記内燃機関の冷機時に、前記2つの吸気弁のうち少なくとも一方の吸気弁のリフト特性を、暖機時よりもリフト量の低い低リフト特性に設定するように、前記可変動弁機構を制御する制御手段と、
アルコール含有燃料のアルコール濃度を取得するアルコール濃度取得手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の冷機時に前記アルコール濃度取得手段によって取得されるアルコール濃度が所定の基準より高濃度である場合、
前記燃料噴射弁からの燃料噴射が所定の噴射終了限界時期までに終了するように燃料噴射開始時期を算出し、
前記算出した燃料噴射開始時期以降におけるリフト量が、前記燃料噴射弁から噴射される燃料が前記吸気弁に衝突しないリフト量となるリフト特性として前記低リフト特性を算出し、
前記2つの吸気弁のうち一方の吸気弁のリフト特性を前記算出した低リフト特性に設定するように前記可変動弁機構を制御し、
前記算出された燃料噴射開始時期において燃料噴射を開始するように前記燃料噴射弁を制御することを特徴とする。
In a direct injection internal combustion engine using an alcohol-containing fuel, in order to suppress deterioration in exhaust performance due to interference between the direct injection fuel in the cylinder and the intake valve being opened, the present invention provides:
A fuel injection valve for directly injecting alcohol-containing fuel into the cylinder of the internal combustion engine;
Two intake valves provided in the cylinder;
A variable valve mechanism capable of changing a lift characteristic of at least one of the two intake valves;
When the internal combustion engine is cold, the variable valve mechanism is controlled so that the lift characteristic of at least one of the two intake valves is set to a low lift characteristic having a lift amount lower than that during warm-up. Control means;
Alcohol concentration acquisition means for acquiring the alcohol concentration of the alcohol-containing fuel;
With
When the alcohol concentration acquired by the alcohol concentration acquisition unit is higher than a predetermined reference when the internal combustion engine is cold,
A fuel injection start timing is calculated so that fuel injection from the fuel injection valve ends by a predetermined injection end limit timing;
The low lift characteristic is calculated as a lift characteristic in which the lift amount after the calculated fuel injection start timing is a lift amount at which the fuel injected from the fuel injection valve does not collide with the intake valve,
Controlling the variable valve mechanism so as to set the lift characteristic of one of the two intake valves to the calculated low lift characteristic;
The fuel injection valve is controlled to start fuel injection at the calculated fuel injection start timing.
この第2の発明の構成において、内燃機関の冷機時及び暖機時は、上述した第1の発明における「燃料」を「アルコール含有燃料」に読み替えて定義することができる。すなわち、内燃機関の冷機時とは、燃料噴射弁から噴射されたアルコール含有燃料が開弁中の吸気弁に衝突して付着した場合に、当該付着したアルコール含有燃料が良好に蒸発しにくく、従って排気性能を悪化させる原因となる可能性があるような温度状態を指す。暖機時とは、冷機時よりも高温の温度状態、すなわち、噴射燃料が吸気弁に衝突して付着したとしても、当該付着したアルコール含有燃料は良好に蒸発するので、排気性能を悪化させる原因となりにくいような温度状態を指す。 In the configuration of the second invention, when the internal combustion engine is cold and warm, it can be defined by replacing "fuel" in the first invention with "alcohol-containing fuel". That is, when the internal combustion engine is cold, when the alcohol-containing fuel injected from the fuel injection valve collides with and adheres to the open intake valve, the attached alcohol-containing fuel does not easily evaporate. It refers to a temperature state that may cause the exhaust performance to deteriorate. When warming up, the temperature is higher than when cold, that is, even if the injected fuel collides with the intake valve and adheres, the adhering alcohol-containing fuel evaporates well, causing the exhaust performance to deteriorate. It refers to a temperature state that is difficult to become.
アルコール含有燃料は通常の燃料と比較して理論空燃比が小さいことと、冷機時に気化しにくいため、通常の燃料を使用する内燃機関よりも長い燃料噴射期間を確保する必要がある。燃料噴射期間が長くなることにより燃料噴射終了時期が過剰に遅い時期になると、排気性能が悪化する原因となる。上記第2の発明における「噴射終了限界時期」とは、排気性能の悪化をもたらさないような燃料噴射終了時期の限界値であり、予め定めることができる。本第2の発明においては、燃料噴射終了時期がこの噴射終了限界時期よりも遅くならないように燃料噴射を行うことを前提とする。 Alcohol-containing fuels have a smaller theoretical air-fuel ratio than ordinary fuels and are less likely to vaporize when cold, so it is necessary to ensure a longer fuel injection period than internal combustion engines that use ordinary fuels. If the fuel injection end time becomes excessively late due to the long fuel injection period, the exhaust performance deteriorates. The “injection end limit time” in the second aspect of the invention is a limit value of the fuel injection end time that does not cause deterioration of exhaust performance, and can be determined in advance. In the second aspect of the invention, it is assumed that the fuel injection is performed so that the fuel injection end timing is not later than the injection end limit timing.
アルコール含有燃料のアルコール濃度が高いほど、要求される燃料噴射期間は長くなる。そのため、アルコール含有燃料のアルコール濃度によっては、要求される燃料噴射期間が、上述した第1の発明に従って算出した燃料噴射開始時期(すなわち、2つの吸気弁のうち片方を低リフト特性に設定した場合に、要求負荷に対して不足しない吸入空気量を確保することができるように算出された低リフト特性において、開弁期間後期に燃料噴射と吸気弁とが干渉しないリフト量となる時期)において燃料噴射を開始した場合に噴射終了限界時期までに燃料噴射を終了させることができないほどの長さになることがあり得る。 The higher the alcohol concentration of the alcohol-containing fuel, the longer the required fuel injection period. Therefore, depending on the alcohol concentration of the alcohol-containing fuel, the required fuel injection period is the fuel injection start timing calculated according to the first invention described above (that is, when one of the two intake valves is set to the low lift characteristic) Furthermore, in the low lift characteristics calculated so as to ensure a sufficient intake air amount with respect to the required load, the fuel is generated at a later time when the lift amount is such that the fuel injection and the intake valve do not interfere with each other. When the injection is started, there is a possibility that the fuel injection cannot be completed by the injection end limit timing.
本第2の発明の構成のアルコール濃度に関する「所定の基準」とは、上述した第1の発明に従って算出した燃料噴射開始時期において燃料噴射を開始した場合に、噴射終了限界時期までに燃料噴射を終了させることが可能か否かを判断するためのアルコール濃度の基準値である。アルコール濃度が当該基準より高い場合、第1の発明に従って算出した燃料噴射開始時期において燃料噴射を開始すると噴射終了限界時期までに燃料噴射を終了させることが困難と判断することができる。 The “predetermined standard” regarding the alcohol concentration in the configuration of the second aspect of the invention is that when fuel injection is started at the fuel injection start time calculated according to the first aspect described above, fuel injection is performed before the injection end limit time. This is a reference value of the alcohol concentration for determining whether or not it can be terminated. When the alcohol concentration is higher than the reference, it can be determined that it is difficult to end the fuel injection by the injection end limit time when the fuel injection is started at the fuel injection start time calculated according to the first invention.
このような場合、本第2の発明では、要求される燃料噴射期間に基づいて、噴射終了限界時期までに燃料噴射が終了するような燃料噴射開始時期を算出し、当該算出した燃料噴射開始時期においてアルコール含有燃料の噴射を開始する。 In such a case, according to the second aspect of the invention, based on the required fuel injection period, a fuel injection start timing is calculated so that the fuel injection ends before the injection end limit timing, and the calculated fuel injection start timing is calculated. The injection of the alcohol-containing fuel is started.
これにより、燃料噴射終了時期が噴射終了限界時期を超えて遅くなることを抑制できるので、燃料噴射の終了時期が遅れることに起因する排気性能の悪化を抑制することが可能となる。 As a result, it is possible to suppress the fuel injection end timing from being delayed beyond the injection end limit timing, and thus it is possible to suppress the deterioration of the exhaust performance due to the delay of the fuel injection end timing.
本第2の発明も、上述した第1の発明と同様、2つの吸気弁のうち片方の吸気弁のリフト特性を低リフト特性に設定することにより噴射燃料と吸気弁との干渉を抑制することを
旨とするが、本第2の発明では、この低リフト特性を、上記のように算出した燃料噴射開始時期に基づいて算出する。
Similarly to the first invention described above, the second invention also suppresses the interference between the injected fuel and the intake valve by setting the lift characteristic of one of the two intake valves to a low lift characteristic. However, in the second invention, the low lift characteristic is calculated based on the fuel injection start timing calculated as described above.
具体的には、上記のように算出した燃料噴射開始時期以降における、低リフト特性に設定される吸気弁のリフト量が、当該吸気弁と噴射燃料とが干渉しないリフト量となるようなリフト特性を算出し、これを低リフト特性として片方の吸気弁に設定する。言い換えると、上記のように算出した燃料噴射開始時期におけるリフト量が、吸気弁と噴射燃料とが干渉しないリフト量の上限値以下であるようなリフト特性を算出し、これを低リフト特性として片方の吸気弁に設定する。 Specifically, the lift characteristic that the lift amount of the intake valve set to the low lift characteristic after the fuel injection start time calculated as described above is a lift amount that does not interfere with the intake valve and the injected fuel. Is set as one of the intake valves as a low lift characteristic. In other words, a lift characteristic is calculated such that the lift amount at the fuel injection start timing calculated as described above is equal to or less than the upper limit value of the lift amount at which the intake valve and the injected fuel do not interfere with each other, and this is used as a low lift characteristic. Set to the intake valve.
これにより、低リフト特性に設定された吸気弁と燃料噴射弁から噴射される燃料が衝突することを回避することができる。従って、内燃機関の冷機条件下においても、噴射燃料が吸気弁に衝突することに起因して排気性能が悪化することを抑制することが可能となる。 Thereby, it is possible to avoid collision between the intake valve set to the low lift characteristic and the fuel injected from the fuel injection valve. Accordingly, it is possible to suppress the deterioration of the exhaust performance due to the injected fuel colliding with the intake valve even under the cold condition of the internal combustion engine.
本第2の発明によれば、アルコール含有燃料を使用する内燃機関において燃料噴射終了時期が過剰に遅くなることに起因する排気性能の悪化を抑制しつつ、筒内噴射燃料と開弁中の吸気弁との干渉に起因して排気性能が悪化することを抑制することが可能となる。 According to the second aspect of the present invention, in-cylinder injected fuel and intake air during valve opening are suppressed while suppressing deterioration in exhaust performance due to excessively late fuel injection end timing in an internal combustion engine using alcohol-containing fuel. It is possible to suppress the deterioration of the exhaust performance due to the interference with the valve.
なお、アルコール含有燃料を使用する内燃機関においても、アルコール濃度が基準以下であって、第1の発明のように要求負荷に対して十分な吸入空気量を確保できるように算出された低リフト特性に基づいて燃料噴射開始時期を設定しても、燃料噴射終了時期が噴射終了限界時期を超えないと判断できる場合には、第1の発明に従って算出した低リフト特性を片方の吸気弁に設定するようにしても良い。 Note that even in an internal combustion engine using an alcohol-containing fuel, the low-lift characteristic calculated so that the alcohol concentration is below the standard and a sufficient intake air amount can be secured for the required load as in the first invention. If it is determined that the fuel injection end timing does not exceed the injection end limit timing even if the fuel injection start timing is set based on the above, the low lift characteristic calculated according to the first invention is set for one intake valve. You may do it.
以上説明したように、第1の発明及び第2の発明のいずれにおいても、低リフト特性に設定される吸気弁に燃料噴射弁から噴射される燃料が衝突することが回避されるので、内燃機関の冷機条件下においても、噴射燃料が吸気弁に衝突することによる排気性能の悪化を好適に抑制することが可能となる。 As described above, in both the first invention and the second invention, it is avoided that the fuel injected from the fuel injection valve collides with the intake valve set to the low lift characteristic. Even under the cold machine conditions, it is possible to suitably suppress the deterioration of the exhaust performance due to the injected fuel colliding with the intake valve.
また、第1の発明においては、要求負荷が高い場合においても、要求負荷に対して十分な吸入空気量を確保することが可能となるので、内燃機関が出力不足となることも抑制できる。 Further, in the first invention, even when the required load is high, it is possible to secure a sufficient intake air amount with respect to the required load, so that it is possible to prevent the output of the internal combustion engine from being insufficient.
また、第2の発明においては、アルコール濃度が高い場合においても、燃料噴射終了時期が過剰に遅くなることが回避されるので、燃料噴射終了時期が遅くなることに起因する排気性能の悪化も抑制することができる。 In the second aspect of the invention, even when the alcohol concentration is high, it is avoided that the fuel injection end timing is excessively delayed, so that deterioration of exhaust performance due to the fuel injection end timing being delayed is also suppressed. can do.
なお、第2の発明においては、アルコールが気筒内で蒸発する際の潜熱の効果により吸入空気量を補うことができるので、吸入空気量が不足することによる内燃機関の出力不足は抑制される。 In the second aspect of the invention, the intake air amount can be supplemented by the effect of latent heat when alcohol evaporates in the cylinder, so that the output shortage of the internal combustion engine due to the insufficient intake air amount is suppressed.
本発明により、筒内直噴内燃機関において、内燃機関が出力不足となることを抑制しつつ、筒内噴射燃料と開弁中の吸気弁との干渉に起因する排気性能の悪化を抑制することができる。また、アルコール含有燃料を使用する筒内直噴内燃機関において、筒内噴射燃料と開弁中の吸気弁との干渉に起因する排気性能の悪化を抑制することができる。 According to the present invention, in an in-cylinder direct injection internal combustion engine, it is possible to suppress deterioration of exhaust performance due to interference between in-cylinder injected fuel and an open intake valve while suppressing the output of the internal combustion engine from being insufficient. Can do. Further, in a direct injection internal combustion engine that uses an alcohol-containing fuel, it is possible to suppress deterioration in exhaust performance caused by interference between the in-cylinder injected fuel and the intake valve that is being opened.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 DETAILED DESCRIPTION Exemplary embodiments for carrying out the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention only to those unless otherwise specified.
図1は、本実施例に係る内燃機関の概略構成を模式的に示す図である。 FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine according to the present embodiment.
図1に示す内燃機関1は、4つの気筒2を備えた筒内直噴火花点火式ガソリンエンジンである。気筒2にはピストン3が摺動自在に挿入されている。気筒2の上部とピストン3の頂部との間に燃焼室12が形成される。気筒2には燃焼室12と図示しない吸気通路とを連通させる吸気ポート4が接続されている。吸気ポート4には、吸気ポート4を介して燃焼室12内に吸入される空気の温度を測定する吸気温センサ13が備えられている。気筒2には燃焼室12と図示しない排気通路とを連通させる排気ポート5が接続されている。気筒2における吸気ポート4の接続箇所近傍には、気筒2の内部に燃料を直接噴射供給する燃料噴射弁6が備えられている。符号11は燃料噴射弁6から燃焼室12内に噴射される燃料を示す。気筒2の頂部には、燃料噴射弁6から噴射された燃料と吸気ポート4から燃焼室12内に吸入される空気とにより形成される混合気に点火するための点火プラグ7が備えられている。
An
内燃機関1には、吸気ポート4を開閉する2つの吸気弁8A、8Bが備えられている。なお、排気ポート5を開閉する排気弁も備えられているが、図面の煩雑さを避けるために図1には図示していない。内燃機関1には、吸気弁8A、8Bのリフト特性を可変とする可変動弁機構9が備えられている。
The
内燃機関1には、上述した燃料噴射弁6、点火プラグ7及び可変動弁機構9の動作を制御することにより内燃機関1の運転を制御する処理ユニットであるECU10が併設されている。ECU10による燃料噴射弁6、点火プラグ7及び可変動弁機構9への動作指令信号は、ECU10とこれらの各種機器とを接続する電気配線を介して伝達される。また、ECU10は、ECU10と吸気温センサ13とを接続する電気配線を介して、吸気温センサ13による測定データを取得する。
The
内燃機関1は吸気行程において燃料噴射弁6から燃料噴射を行うことにより、燃焼室12内に可燃混合気を形成する。従って、吸気弁8A、8Bが開弁している期間と、燃料噴射弁6から燃料噴射が行われる期間と、の間に重複が生じることがある。そのため、燃料噴射弁6から燃料噴射が行われる時の吸気弁8A、8Bのリフト量によっては、燃料噴射弁6から噴射される燃料11と吸気弁8A、8Bとが干渉し、噴射燃料の一部が吸気弁8
A、8Bに衝突する場合がある。
The
A or 8B may collide.
燃料噴射弁6からの噴射燃料11が吸気弁8A、8Bに衝突すると、噴射燃料の一部は吸気弁8A、8Bに付着する。吸気弁8A、8Bの温度が低い冷機条件下では、吸気弁8A、8Bに付着した燃料が良好に蒸発しにくいので、燃料噴射弁6からの噴射燃料11と吸気弁8A、8Bとが干渉した場合には、排気中の未燃燃料成分やPMの量が増加する原因となる虞がある。
When the injected
そこで、本実施例の内燃機関1では、内燃機関1の冷機時には、可変動弁機構9により吸気弁8Bのリフト特性をリフト量の低い低リフト特性に設定するようにした。図2は、可変動弁機構9により吸気弁8Bのリフト特性を低リフト特性に設定した場合の、吸気弁8A、8Bのリフト特性を示す図である。図2の横軸はクランク角度を表し、縦軸は吸気弁8A、8Bのリフト量を表す。図2のグラフAは吸気弁8Aのリフト特性を表し、グラフBは吸気弁8Bのリフト特性を表す。可変動弁機構9により、吸気弁8Bのリフト特性は、図2のグラフAで示されるような通常のリフト特性の他、当該通常のリフト特性よりもリフト量が低い種々の低リフト特性に設定することが可能である。グラフBは、吸気弁8Bに設定可能な低リフト特性の一例を示したものである。
Therefore, in the
このように吸気弁8Bを低リフト特性に設定することにより、燃料噴射弁6からの燃料噴射が行われる期間と吸気弁8A、8Bが開弁される期間とが重複する場合においても、図1に示すように、少なくとも吸気弁8Bに燃料噴射弁6からの噴射燃料11が衝突することを抑制できる。これにより、吸気弁に付着する燃料量を低減することができるので、冷機条件下においても排気性能が悪化することを好適に抑制可能となる。また、このとき吸気弁8Aは図2に示すように通常のリフト特性で開閉動作するので、吸入空気量が過度に制限されて内燃機関1の出力が不足することも抑制可能である。
Even when the period during which the fuel injection from the
本実施例における燃料噴射制御及び可変動弁制御の詳細について、図3を基づいて説明する。図3は、本実施例の燃料噴射制御及び可変動弁制御の処理内容を表すフローチャートである。図3のフローチャートで表される処理は、内燃機関1の動作中、ECU10によって繰り返し実行される。
Details of the fuel injection control and variable valve control in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing the processing contents of the fuel injection control and the variable valve control according to this embodiment. The processing represented by the flowchart of FIG. 3 is repeatedly executed by the
図3のフローチャートの処理が開始されると、まずステップS101において、ECU10は、吸気温センサ13により取得した吸気温度Taが所定の閾値Ta0より低いか否かを判定する。このステップは、吸気弁8A、8Bに噴射燃料が付着した場合に当該燃料が良好に蒸発可能であるか否かを判定するためのステップである。この吸気温度の閾値Ta0は、吸気弁8A、8Bに付着した燃料が良好に蒸発可能な温度条件を燃焼室12内に現出させることが可能な吸気温度の下限値に基づいて定める基準値であり、予め実験や計算等により求める。
When the process of the flowchart of FIG. 3 is started, first in step S101, the
吸気温度Taが閾値Ta0より低くない場合(Ta≧Ta0、ステップS101:No)、噴射燃料が吸気弁8A、8Bに衝突してその一部が吸気弁8A、8Bに付着したとしても、当該付着した燃料は良好に蒸発して燃焼に関与することになるので、噴射燃料と吸気弁8A、8Bとの干渉は排気性能の悪化の原因となる可能性は低い。よって、この場合ECU10は、吸気弁8A及び8Bの両方を図2のグラフAで示されるような通常のリフト特性に設定するべく、可変動弁機構9を制御する処理を行う(ステップS106)。
If the intake air temperature Ta is not lower than the threshold Ta0 (Ta ≧ Ta0, step S101: No), even if the injected fuel collides with the
一方、吸気温度Taが閾値Ta0より低い場合(Ta<Ta0、ステップS101:Yes)、噴射燃料が吸気弁8A、8Bに衝突してその一部が吸気弁8A、8Bに付着すると、上述したような排気性能の悪化の原因となる虞がある。よって、この場合ECU10は、吸気弁を低リフト特性に設定して噴射燃料と吸気弁との干渉を回避させる処理を行う
(ステップS102以降)。
On the other hand, when the intake air temperature Ta is lower than the threshold Ta0 (Ta <Ta0, step S101: Yes), the injected fuel collides with the
ステップS102において、ECU10は、内燃機関1の要求負荷Lが所定の閾値L0より高いか否かを判定する。このステップは、吸気弁8A及び8Bの両方を低リフト特性に設定することが可能か否かを判定するためのステップである。この要求負荷の閾値L0は、吸気弁8A及び8Bの両方を低リフト特性に設定した場合においても、要求負荷に対して不足しない吸入空気量を確保することが可能であるような要求負荷の上限値に基づいて定める基準値であり、予め実験や計算等により求める。
In step S102, the
要求負荷Lが閾値L0より高い場合(L>L0、ステップS102:Yes)、吸気弁8A及び8Bの両方を低リフト特性に設定すると、要求負荷に対して十分な吸入空気量を確保することが困難と判断できるので、吸気弁8Bのみを低リフト特性に設定するべく、可変動弁機構9を制御する処理を行う(ステップS103)。
When the required load L is higher than the threshold value L0 (L> L0, step S102: Yes), setting both
ステップS103において、ECU10は、吸気弁8Aを通常のリフト特性に設定し、吸気弁8Bを低リフト特性に設定した場合に、要求負荷に対して不足しない吸入空気量を確保することができるような低リフト特性を算出する。そして、吸気弁8Bのリフト特性を当該算出した低リフト特性に設定するべく、可変動弁機構9を制御する。
In step S103, when the
更に、続くステップS104において、ECU10は、低リフト特性に設定された吸気弁8Bと噴射燃料とが干渉することなく燃料噴射を実行することができるような燃料噴射開始時期を算出する。本ステップS104における燃料噴射開始時期の算出について、図4に基づいて説明する。
Further, in the subsequent step S104, the
図4は、吸気弁8A及び8Bのリフト特性を示した図である。グラフAは吸気弁8Aに設定される通常のリフト特性を表し、グラフBはステップS103において吸気弁8Bに設定された低リフト特性を表す。破線の直線は噴射燃料と吸気弁8A、8Bとが干渉しないリフト量の上限値h0を示す。吸気弁8A、8Bのリフト量がこの上限値h0以下の時には、噴射燃料は吸気弁8A、8Bに衝突しない。
FIG. 4 is a graph showing the lift characteristics of the
ステップS104では、ステップS103で算出した低リフト特性Bに基づいて、当該低リフト特性Bに設定される吸気弁の開弁期間後期ΔTBの時期であって、当該低リフト特性Bに設定される吸気弁のリフト量が前記上限値h0以下となる時期以降の時期を、燃料噴射開始時期θFSに設定する。なお、吸気弁の「開弁期間後期」とは、吸気弁が開弁開始してから閉弁するまでの開弁期間のうち、リフト量がピークになって以降の、閉弁に向かってリフト量が減少していく期間を指す。図4では、低リフト特性Bに設定される吸気弁のリフト量が前記上限値h0に等しくなる時期を燃料噴射開始時期θFSに設定した例を示している。 In step S104, based on the low lift characteristic B calculated in step S103, the intake valve is set to the low lift characteristic B at the time of the late valve opening period ΔTB of the intake valve set to the low lift characteristic B. The time after the time when the valve lift amount becomes equal to or less than the upper limit value h0 is set as the fuel injection start time θFS. The “late period of the valve opening period” of the intake valve refers to the lift toward the valve closing after the lift amount reaches a peak during the valve opening period from when the intake valve starts to open until it closes. It refers to the period during which the amount decreases. FIG. 4 shows an example in which the fuel injection start timing θFS is set to the time when the lift amount of the intake valve set to the low lift characteristic B becomes equal to the upper limit value h0.
このようにして設定された燃料噴射開始時期θFSにおいて燃料噴射が開始されることにより、図4に示すように、燃料噴射期間ΔTFの全域に亘って、低リフト特性Bに設定された吸気弁8Bのリフト量は、噴射燃料と干渉しないリフト量となる。よって、低リフト特性Bに設定された吸気弁8Bに噴射燃料が衝突することを抑制することが可能となる。これにより、内燃機関1の冷機条件の成立下にあっても、噴射燃料と吸気弁8Bとの干渉に起因する排気性能の悪化を好適に抑制することが可能となる。
By starting the fuel injection at the fuel injection start timing θFS set in this way, the
また、2つの吸気弁8A及び8Bのうち一方の吸気弁8Aは通常のリフト特性に設定されるので、内燃機関1の高負荷運転条件の成立下にあっても、要求負荷に対して内燃機関1の出力が不足することを抑制することも可能となる。従って、ステップS103及び104を実行することにより、内燃機関1が出力不足となることを抑制しつつ、噴射燃料と
吸気弁との干渉に起因する排気性能の悪化を抑制することが可能となる。
In addition, since one of the two
要求負荷Lが閾値L0より高くない場合(L≦L0、ステップS102:No)、吸気弁8A及び8Bの両方を低リフト特性に設定しても要求負荷に対して十分な吸入空気量を確保することができると判断できるので、吸気弁8A及び8Bの両方を低リフト特性に設定するべく、可変動弁機構9を制御する処理を行う(ステップS105)。なお、この時の低リフト特性は、要求負荷に基づいて算出される燃料噴射量及び燃料噴射開始時期に基づいて、当該燃料噴射開始時期以降における吸気弁8A及び8Bのリフト量が上述した噴射燃料と吸気弁とが干渉しないリフト量の上限値h0以下となるようなリフト特性として算出することができる。或いは、要求負荷Lが閾値L0より高い場合に実行されるステップS104と同様に、まず、吸気弁8A及び8Bの両方を低リフト特性に設定した場合に要求負荷に対して不足しない吸入空気量を確保することが可能な低リフト特性を算出し、当該算出した低リフト特性に基づいて、当該低リフト特性における開弁期間後期の時期であって、リフト量が前記上限値h0以下となる時期以降の時期を、燃料噴射開始時期に設定しても良い。
When the required load L is not higher than the threshold value L0 (L ≦ L0, step S102: No), a sufficient intake air amount is ensured with respect to the required load even if both
吸気弁8A及び8Bの両方が低リフト特性に設定されることにより、吸気弁8A及び8Bの両方について噴射燃料との干渉を回避できるので、冷機条件下においても、噴射燃料と吸気弁8A、8Bが干渉することに起因する排気性能の悪化を好適に抑制できる。
Since both the
本実施例においては、ステップS101〜104の処理を実行するECU10が、本発明における制御手段に相当する。
In the present embodiment, the
次に、燃料としてエタノール含有燃料を使用する筒内直噴火花点火式内燃機関に本発明を適用した実施例について説明する。 Next, an embodiment in which the present invention is applied to an in-cylinder direct-injection spark-ignition internal combustion engine that uses ethanol-containing fuel as the fuel will be described.
図5は、本実施例に係る内燃機関の概略構成を模式的に示す図である。 FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a schematic configuration of the internal combustion engine according to the present embodiment.
図5に示す内燃機関1’は、燃料としてエタノール含有燃料を使用する点以外は、実施例1で説明した筒内直噴火花点火式ガソリンエンジンの構成と略同一であるので、実施例1と同一の符号及び名称を用いて詳細な説明を省略する。実施例1で説明した内燃機関1との相違する点として、更に、本実施例の内燃機関1’は、エタノール含有燃料のエタノール濃度を測定する濃度センサ14を備えている。濃度センサ14による測定データは電気配線を介してECU10に提供される。
The
エタノール含有燃料を使用するエンジンでは、通常のガソリンエンジンと比較して、理論空燃比が小さく、また気化しにくいため、ガソリンエンジンよりも長い燃料噴射期間を確保する必要がある。図6は、等しい要求負荷に対応するエタノール含有燃料を使用するエンジンの燃料噴射期間とガソリンエンジンの燃料噴射期間とを比較のために例示した図である。図6に示すように、ガソリンの噴射期間ΔTFGと比較して、エタノール含有燃料の噴射期間ΔTFAは長い。図6に示す「噴射終了限界時期θFE0」は、排気性能の悪化をもたらさないような燃料噴射終了時期の限界値である。燃料噴射終了時期が過度に遅い時期になると排気性能が悪化する原因となるので、本実施例では、燃料噴射終了時期θFEがこの噴射終了限界時期θFE0よりも遅くならないように燃料噴射開始時期θFSを設定することを前提とする。 An engine using an ethanol-containing fuel has a smaller stoichiometric air-fuel ratio than a normal gasoline engine and is difficult to vaporize. Therefore, it is necessary to ensure a longer fuel injection period than a gasoline engine. FIG. 6 is a diagram illustrating, for comparison, a fuel injection period of an engine using an ethanol-containing fuel corresponding to an equal required load and a fuel injection period of a gasoline engine. As shown in FIG. 6, the ethanol-containing fuel injection period ΔTFA is longer than the gasoline injection period ΔTFG. The “injection end limit time θFE0” shown in FIG. 6 is a limit value of the fuel injection end time that does not cause deterioration in exhaust performance. In this embodiment, the fuel injection start timing θFS is set so that the fuel injection end timing θFE is not later than the injection end limit timing θFE0. It is assumed that it is set.
このように燃料噴射終了時期θFEについての拘束条件を満たし、且つエタノール含有燃料の長い燃料噴射期間を確保するためには、図6に示すように、エタノール含有燃料の燃料噴射開始時期θFSAを吸気行程のかなり早い時期に設定する必要がある。そして、
エタノール含有燃料のエタノール濃度が高いほど、必要な燃料噴射期間は長くなる傾向がある。そのため、実施例1で説明したように、要求負荷に対して不足しない吸入空気量を確保可能な低リフト特性を算出し、当該低リフト特性に基づいて算出した燃料噴射開始時期では、エタノール濃度によっては、噴射終了限界時期θFE0までに燃料噴射を終了させることが困難な場合がある。
In order to satisfy the constraint condition regarding the fuel injection end timing θFE and to ensure a long fuel injection period of the ethanol-containing fuel in this way, as shown in FIG. 6, the fuel injection start timing θFSA of the ethanol-containing fuel is set to the intake stroke. It needs to be set at a fairly early time. And
The higher the ethanol concentration of the ethanol-containing fuel, the longer the required fuel injection period. Therefore, as described in the first embodiment, a low lift characteristic that can secure an intake air amount that is not insufficient with respect to the required load is calculated, and at the fuel injection start timing calculated based on the low lift characteristic, the ethanol concentration depends on the ethanol concentration. In some cases, it is difficult to end the fuel injection by the injection end limit timing θFE0.
そこで、本実施例は、内燃機関1’の冷機時に2つの吸気弁8A及び8Bのうち一方の吸気弁8Bのみを低リフト特性に設定することにより噴射燃料と吸気弁8Bとの干渉を回避する点は実施例1と同様だが、その場合の吸気弁8Bに設定する低リフト特性の算出を、本実施例では、噴射終了限界時期θFE0までにエタノール含有燃料の燃料噴射を終了させることが可能なように算出する燃料噴射開始時期に基づいて行うようにした。
Therefore, in this embodiment, when the
これにより、エタノール含有燃料を使用する内燃機関1’において、噴射終了限界時期までに燃料噴射を終了させるという燃料噴射制御の前提条件を満たしつつ、噴射燃料と吸気弁との干渉に起因する排気性能の悪化を抑制することが可能となる。
Thereby, in the
本実施例における燃料噴射制御及び可変動弁制御の詳細について、図7に基づいて説明する。図7は、本実施例の燃料噴射制御及び可変動弁制御の処理内容を表すフローチャートである。図7のフローチャートで表される処理は、内燃機関1’の動作中、ECU10によって繰り返し実行される。
Details of the fuel injection control and variable valve control in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing the processing contents of the fuel injection control and the variable valve control according to this embodiment. 7 is repeatedly executed by the
図7のフローチャートの処理が開始されると、まずステップS201において、ECU10は、吸気温センサ13により取得した吸気温度Taが所定の閾値Ta0’より低いか否かを判定する。このステップは、吸気弁8A、8Bにエタノール含有燃料が付着した場合に当該エタノール含有燃料が良好に蒸発可能であるか否かを判定するためのステップである。この吸気温度の閾値Ta0’は、吸気弁8A、8Bに付着したエタノール含有燃料が良好に蒸発可能な温度条件を燃焼室12内に現出させることが可能な吸気温度の下限値に基づいて定める基準値であり、予め実験や計算などにより求める。本ステップS201の処理は、実施例1において図3で示したガソリンエンジンの場合のフローチャートのステップS101の処理に相当する。
When the processing of the flowchart of FIG. 7 is started, first in step S201, the
吸気温度Taが閾値Ta0’より低くない場合(Ta≧Ta0’、ステップS201:No)、噴射されたエタノール含有燃料が吸気弁8A、8Bに衝突してその一部が吸気弁8A、8Bに付着したとしても、当該付着したエタノール含有燃料は良好に蒸発して燃焼に関与することになるので、エタノール含有燃料の噴射と吸気弁8A、8Bとの干渉は排気性能の悪化の原因となる可能性は低い。よって、この場合ECU10は、吸気弁8A及び8Bの両方を図2のグラフAで示されるような通常のリフト特性に設定するべく、可変動弁機構9を制御する処理を行う(ステップS207)。ステップS207の処理は、実施例1において図3で示したガソリンエンジンの場合のフローチャートのステップS106の処理に相当する。
When the intake air temperature Ta is not lower than the threshold Ta0 ′ (Ta ≧ Ta0 ′, Step S201: No), the injected ethanol-containing fuel collides with the
一方、吸気温度Taが閾値Ta0’より低い場合(Ta<Ta0’、ステップS201:Yes)、噴射されたエタノール含有燃料が吸気弁8A、8Bに衝突してその一部が吸気弁8A、8Bに付着すると、上述したような排気性能の悪化の原因となる虞がある。よって、この場合ECU10は、吸気弁を低リフト特性に設定して噴射燃料と吸気弁との干渉を回避させる処理を行う(ステップS202以降)。
On the other hand, when the intake air temperature Ta is lower than the threshold Ta0 ′ (Ta <Ta0 ′, Step S201: Yes), the injected ethanol-containing fuel collides with the
ステップS202において、ECU10は、濃度センサ14により取得したエタノール含有燃料のエタノール濃度Dが所定の閾値D0より高いか否かを判定する。このステップは、実施例1で説明した方法で算出した燃料噴射開始時期においてエタノール含有燃料の
噴射を開始した場合に、上述した噴射終了限界時期θFE0までに燃料噴射を終了することが可能か否かを判定するためのステップである。このエタノール濃度の閾値D0は、実施例1で説明した方法によって、噴射終了限界時期θFE0までにエタノール含有燃料の噴射を終了させることが可能な最も遅い燃料噴射開始時期以前の時期に燃料噴射開始時期を設定可能であるようなエタノール濃度の上限値に基づいて定める基準値であり、予め実験や計算等により求める。
In step S202, the
エタノール濃度Dが閾値D0より高い場合(D>D0、ステップS202:Yes)、実施例1で説明した方法によって設定可能な最も早い燃料噴射開始時期に燃料噴射を開始しても、噴射終了限界時期までにエタノール含有燃料の噴射を終了させることは困難と判断できるので、本実施例で説明した方法によって燃料噴射開始時期の算出及び低リフト特性の算出を行う(ステップS203〜205)。 When the ethanol concentration D is higher than the threshold D0 (D> D0, Step S202: Yes), even if the fuel injection is started at the earliest fuel injection start time that can be set by the method described in the first embodiment, the injection end limit timing Since it can be determined that it is difficult to finish the injection of the ethanol-containing fuel by the time, the fuel injection start timing and the low lift characteristic are calculated by the method described in this embodiment (steps S203 to 205).
ステップS203〜205における燃料噴射開始時期及び低リフト特性の算出について、図8に基づいて説明する。 Calculation of fuel injection start timing and low lift characteristics in steps S203 to 205 will be described with reference to FIG.
図8は、吸気弁8A及び8Bのリフト特性を示した図である。グラフAは吸気弁8Aに設定される通常のリフト特性を表し、グラフBは後述するステップS205において吸気弁8Bに設定される低リフト特性を表す。破線の直線は噴射燃料と吸気弁8A、8Bとが干渉しないリフト量の上限値h0を示す。吸気弁8A、8Bのリフト量がこの上限値h0以下の時には、噴射燃料は吸気弁8A、8Bに衝突しない。
FIG. 8 is a diagram showing the lift characteristics of the
ステップS203において、ECU10は、エタノール含有燃料の燃料噴射期間ΔTFAを算出する。これは要求負荷や濃度センサ14により取得されるエタノール濃度に基づいて算出する。
In step S203, the
続くステップS204において、ECU10は、エタノール含有燃料の燃料噴射開始時期θFSAを算出する。ここでは、燃料噴射終了時期が噴射終了限界時期θFE0より遅くならないという条件を満足する最も遅い燃料噴射開始時期を、エタノール含有燃料の燃料噴射開始時期θFSAとして算出する。すなわち、噴射終了限界時期θFE0から、ステップS203で算出した燃料噴射期間ΔTFAだけさかのぼった時期を燃料噴射開始時期θFSAに設定する。
In subsequent step S204, the
続くステップS205において、ECU10は、ステップS204で算出した燃料噴射開始時期θFSAにおけるリフト量が前記上限値h0となるようなリフト特性を算出し、これを吸気弁8Bと噴射燃料との干渉を回避するべく吸気弁8Bに設定するための低リフト特性とする。そして、吸気弁8Bを当該算出した低リフト特性に設定するべく、可変動弁機構9を制御する。なお、図8に示すように、開弁期間後期においてリフト量が上限値h0となる時期に燃料噴射開始時期θFSAが設定されるような低リフト特性に設定する。
In subsequent step S205, the
このようにして設定された低リフト特性によって吸気弁8Bが開閉動作を行うことにより、図8に示すように、燃料噴射期間ΔTFAの全域に亘って、低リフト特性Bに設定された吸気弁8Bのリフト量は、噴射燃料と干渉しないリフト量となる。よって、低リフト特性Bに設定された吸気弁8Bに噴射燃料が衝突することを抑制することが可能となる。これにより、内燃機関1’の冷機条件の成立下にあっても、噴射燃料と吸気弁8Bとの干渉に起因する排気性能の悪化を好適に抑制することが可能となる。
When the
また、燃料噴射開始時期θFSAにおいてエタノール含有燃料の噴射が開始されることにより、噴射終了限界時期θFE0までにエタノール含有燃料の噴射を終了させることが
できるので、燃料噴射終了時期が過度に遅くなることに起因する排気性能の悪化が生じることを抑制することも可能となる。
In addition, since the injection of the ethanol-containing fuel is started at the fuel injection start timing θFSA, the injection of the ethanol-containing fuel can be ended by the injection end limit timing θFE0, so that the fuel injection end timing is excessively delayed. It is also possible to suppress the deterioration of the exhaust performance caused by.
なお、上記のように算出される低リフト特性は、実施例1の方法で算出した低リフト特性よりもリフト量の低いリフト特性となる場合が考えられるが、エタノールが燃焼室12内で蒸発する際の潜熱の効果により吸入空気量を補うことができるので、吸入空気量の不足に起因して内燃機関1’が出力不足となることは抑制可能である。
The low lift characteristic calculated as described above may be a lift characteristic having a lower lift amount than the low lift characteristic calculated by the method of the first embodiment, but ethanol evaporates in the
エタノール濃度Dが閾値D0より高くない場合(D≦D0、ステップS202:No)、噴射終了限界時期θFE0までにエタノール含有燃料の噴射を終了させることが可能な燃料噴射開始時期を、実施例1で説明した方法によって算出することができると判断できるので、ECU10は、実施例1で説明した方法によって低リフト特性及び燃料噴射開始時期の算出を行う(ステップS206)。すなわち、エタノール含有燃料を使用する内燃機関においても、エタノール濃度がそれほど高くない場合には、吸気弁8Bのみを低リフト特性に設定した場合に、要求負荷に対して不足しない吸入空気量を確保することができるようなリフト特性として低リフト特性を算出し、当該低リフト特性の開弁期間後期の時期であって、リフト量が前記上限値h0以下となる時期以降の時期に、燃料噴射開始時期を設定する。これにより、実施例1で説明したのと同様に、排気性能の悪化を抑制する効果を得ることが可能である。
When the ethanol concentration D is not higher than the threshold value D0 (D ≦ D0, step S202: No), the fuel injection start timing at which the injection of the ethanol-containing fuel can be ended by the injection end limit timing θFE0 is described in the first embodiment. Since it can be determined that it can be calculated by the described method, the
本実施例においては、ステップS201〜205の処理を実行するECU10が、本発明における制御手段に相当する。
In the present embodiment, the
なお、以上述べた実施例は本発明を説明するための一例であって、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において上記の実施例には種々の変更を加え得る。例えば、上記実施例1では、可変動弁機構9は吸気弁8A及び8Bの両方のリフト特性を変更可能であり、要求負荷が閾値より高くない場合には吸気弁8A及び8Bの両方を低リフト特性に設定する旨の説明をしたが、本発明を実施するためには、少なくとも一方の吸気弁のリフト特性のみを低リフト特性に設定可能な可変動弁機構であれば十分である。そのような可変動弁機構を備えた構成では、図3のステップS102において否定判定された場合にも、ステップS103及び104と同様の処理を行うようにすれば良い。
The above-described embodiment is an example for explaining the present invention, and various modifications can be made to the above-described embodiment without departing from the gist of the present invention. For example, in the first embodiment, the variable valve mechanism 9 can change the lift characteristics of both the
1 内燃機関
1’ 内燃機関
2 気筒
3 ピストン
4 吸気ポート
5 排気ポート
6 燃料噴射弁
7 点火プラグ
8A 吸気弁
8B 吸気弁
9 可変動弁機構
10 ECU
11 噴射燃料
12 燃焼室
13 吸気温センサ
14 濃度センサ
DESCRIPTION OF
11 Injected
Claims (2)
前記気筒に備えられた2つの吸気弁と、
前記2つの吸気弁のうち少なくとも一方の吸気弁のリフト特性を変更可能な可変動弁機構と、
前記内燃機関の冷機時に、前記2つの吸気弁のうち少なくとも一方の吸気弁のリフト特性を、暖機時よりもリフト量の低い低リフト特性に設定するように、前記可変動弁機構を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の冷機時に前記内燃機関が要求負荷が所定の基準より高負荷となった場合、
前記2つの吸気弁のうち一方の吸気弁のリフト特性を低リフト特性としたときの前記内燃機関の吸入空気量が、当該要求負荷に対して不足しない吸入空気量となるように前記低リフト特性を算出し、
当該算出した低リフト特性に従って開弁される吸気弁の開弁期間後期における時期であって、当該吸気弁のリフト量が、前記燃料噴射弁から噴射される燃料が当該吸気弁に衝突しないリフト量となる時期を算出し、
前記2つの吸気弁のうち一方の吸気弁のリフト特性を前記算出した低リフト特性に設定するように前記可変動弁機構を制御し、
前記算出した時期以降において燃料噴射を開始するように前記燃料噴射弁を制御することを特徴とする筒内直噴内燃機関の制御装置。 A fuel injection valve for directly injecting fuel into the cylinder of the internal combustion engine;
Two intake valves provided in the cylinder;
A variable valve mechanism capable of changing a lift characteristic of at least one of the two intake valves;
When the internal combustion engine is cold, the variable valve mechanism is controlled so that the lift characteristic of at least one of the two intake valves is set to a low lift characteristic having a lift amount lower than that during warm-up. Control means;
With
When the control load of the internal combustion engine is higher than a predetermined reference when the internal combustion engine is cold,
The low lift characteristic so that the intake air amount of the internal combustion engine when the lift characteristic of one of the two intake valves is a low lift characteristic is an intake air amount that is not insufficient with respect to the required load. To calculate
The intake valve is opened in accordance with the calculated low lift characteristic at a later stage of the valve opening period, and the lift amount of the intake valve is such that the fuel injected from the fuel injection valve does not collide with the intake valve. Calculate the time when
Controlling the variable valve mechanism so as to set the lift characteristic of one of the two intake valves to the calculated low lift characteristic;
A control apparatus for an in-cylinder direct injection internal combustion engine, wherein the fuel injection valve is controlled to start fuel injection after the calculated time.
前記気筒に備えられた2つの吸気弁と、
前記2つの吸気弁のうち少なくとも一方の吸気弁のリフト特性を変更可能な可変動弁機構と、
前記内燃機関の冷機時に、前記2つの吸気弁のうち少なくとも一方の吸気弁のリフト特性を、暖機時よりもリフト量の低い低リフト特性に設定するように、前記可変動弁機構を制御する制御手段と、
アルコール含有燃料のアルコール濃度を取得するアルコール濃度取得手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の冷機時に前記アルコール濃度取得手段によって取得されるアルコール濃度が所定の基準より高濃度である場合、
前記燃料噴射弁からの燃料噴射が所定の噴射終了限界時期までに終了するように燃料噴射開始時期を算出し、
前記算出した燃料噴射開始時期以降におけるリフト量が、前記燃料噴射弁から噴射される燃料が前記吸気弁に衝突しないリフト量となるリフト特性として前記低リフト特性を算出し、
前記2つの吸気弁のうち一方の吸気弁のリフト特性を前記算出した低リフト特性に設定するように前記可変動弁機構を制御し、
前記算出された燃料噴射開始時期において燃料噴射を開始するように前記燃料噴射弁を制御する
ことを特徴とする筒内直噴内燃機関の制御装置。 A fuel injection valve for directly injecting alcohol-containing fuel into the cylinder of the internal combustion engine;
Two intake valves provided in the cylinder;
A variable valve mechanism capable of changing a lift characteristic of at least one of the two intake valves;
When the internal combustion engine is cold, the variable valve mechanism is controlled so that the lift characteristic of at least one of the two intake valves is set to a low lift characteristic having a lift amount lower than that during warm-up. Control means;
Alcohol concentration acquisition means for acquiring the alcohol concentration of the alcohol-containing fuel;
With
When the alcohol concentration acquired by the alcohol concentration acquisition unit is higher than a predetermined reference when the internal combustion engine is cold,
A fuel injection start timing is calculated so that fuel injection from the fuel injection valve ends by a predetermined injection end limit timing;
The low lift characteristic is calculated as a lift characteristic in which the lift amount after the calculated fuel injection start timing is a lift amount at which the fuel injected from the fuel injection valve does not collide with the intake valve,
Controlling the variable valve mechanism so as to set the lift characteristic of one of the two intake valves to the calculated low lift characteristic;
A control apparatus for a direct injection internal combustion engine, wherein the fuel injection valve is controlled to start fuel injection at the calculated fuel injection start timing.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009022983A JP2010180724A (en) | 2009-02-03 | 2009-02-03 | Control device of cylinder direct injection internal combustion engine |
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JP (1) | JP2010180724A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013002396A (en) * | 2011-06-17 | 2013-01-07 | Daihatsu Motor Co Ltd | Internal combustion engine |
JP2014227981A (en) * | 2013-05-27 | 2014-12-08 | マツダ株式会社 | Control device for spark ignition type engine |
-
2009
- 2009-02-03 JP JP2009022983A patent/JP2010180724A/en not_active Withdrawn
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