JP2010285906A5 - - Google Patents
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Description
本発明は火花点火式の直噴エンジンに関し、特に熱効率の向上のために気筒の圧縮比を高めた高圧縮比仕様のものに好適な温間始動時の燃料噴射制御に係る。
従来より火花点火式の直噴エンジンにおいては、気筒内の燃焼室を燃料噴霧の気化潜熱によって冷却し、混合気の自着火を抑制することができるので、その分、気筒の幾何学的な圧縮比は高めに設定されて、熱効率の向上が図られている。
しかしながら、例えばアイドル時にエンジンを自動で停止するようにしたもの(アイドルストップ)では、停止中にエンジンの気筒内の空気の温度が上昇する上に、その後の始動の際には吸気通路内で暖められた空気が流入して高温のフル充填状態になる。このため、気筒の圧縮行程では温度及び圧力が非常に高くなり、前記したように幾何学的圧縮比が高いことも相俟って自着火が発生しやすい。
そうして気筒の圧縮行程において混合気が自着火すると(プレイグニッション)、大きな異音が発生して、乗員が違和感を感じやすい。また、自着火によって生成される逆転トルクがエンジン始動の妨げになる虞れもある。
この点につき特許文献1には、前記のようなアイドルストップ後の温間再始動時には、気筒の圧縮行程において温度及び圧力が高くなった所定タイミングで燃料を噴射することによって、効果的に燃焼室を冷却するという技術的事項が開示されている。燃料噴射のタイミングは、TDCに近い圧縮行程の終盤(例えばBTDC20〜30°CAくらい)が効果的と考えられる。
ところが、始動時にはエンジン回転の変動がかなり大きいことから、前記のように気筒の圧縮行程の終盤で燃料を噴射するようにした場合、燃料の噴射終了時期が遅角側にずれることによって、点火プラグのくすぶり、失火等を誘発する虞れがある。
すなわち、一般に始動時には燃料の噴射を所定クランク角度で開始し、所要の燃料量に対応する時間の経過後に終了するのであるが、このときに例えばエンジン回転が瞬間的に跳ね上がると、燃料の噴射終了時期が遅角側にずれてしまうことになり、燃料噴霧の一部が点火タイミングまでに十分に気化しなくなるからである。
一方で、そうした回転変動によりエンジン回転数が瞬間的に落ち込むときには、燃料の噴射終了時期が進角側にずれることになる。これは、燃料噴霧が気化して気筒内を冷却するタイミングがやや過早なものになることを意味し、この場合は、気化潜熱によってプレイグニッションを防止する効果の低下が懸念される。
本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、その目的は、火花点火式の直噴エンジンにおける温間始動時の燃料噴射の仕方に工夫を凝らして、点火プラグのくすぶりを誘発することなく、プレイグニッションの発生をより確実に防止することにある。
前記の目的を達成すべく、本願の請求項1の発明は、複数の気筒からなるエンジンの各気筒内の燃焼室に燃料を直接噴射して、点火プラグにより点火するようにした火花点火式直噴エンジンの燃料噴射制御装置を対象とする。そして、前記エンジンの温度を検出する温度検出手段と、前記エンジンのクランク角度を検出するクランク角度検出手段と、
前記エンジンの始動時に、前記クランク角度検出手段により検出されたクランク角度に基づき、前記エンジンの燃料噴射時期を制御する始動時噴射制御手段とを備え、前記始動時噴射制御手段は、前記温度検出手段による前記エンジンの温度状態が所定以上に高いときである温間時には、該エンジンの始動時の所定期間、前記各気筒の圧縮行程において燃料の噴射開始時期及び終了時期の双方を、エンジン回転数の変化に依らず略一定のクランク角度になるように制御するものである。
前記エンジンの始動時に、前記クランク角度検出手段により検出されたクランク角度に基づき、前記エンジンの燃料噴射時期を制御する始動時噴射制御手段とを備え、前記始動時噴射制御手段は、前記温度検出手段による前記エンジンの温度状態が所定以上に高いときである温間時には、該エンジンの始動時の所定期間、前記各気筒の圧縮行程において燃料の噴射開始時期及び終了時期の双方を、エンジン回転数の変化に依らず略一定のクランク角度になるように制御するものである。
前記の構成により、例えば温間時の再始動時のようにエンジンの温度状態が所定以上であれば、その始動初期の所定期間は各気筒の圧縮行程において燃焼室の冷却に効果的なタイミングで燃料が噴射され、その気化潜熱によって各気筒内の燃焼室が効果的に冷却される。この際、燃料の噴射開始時期及び終了時期の双方が、エンジン回転数の変化に依らず略一定のクランク角度になるよう、例えばクランク角センサからの信号に基づいて制御される。
そのため、エンジンの回転変動が大きな始動時において、例えばエンジン回転数が瞬間的に跳ね上がるときにも、燃料噴射の終了時期が遅角側にずれることはなくなり、点火プラグのくすぶりを誘発することがない。同様にエンジン回転数が瞬間的に落ち込むときにも燃料噴射の終了時期が進角側にずれることはなく、気化潜熱による冷却効果が十分に得られて、自着火をより確実に防止することができる。
前記のような温間時の始動時の燃料噴射制御は、例えば各気筒の幾何学的な圧縮比が12以上の高圧縮比仕様のエンジンにおいて特に有効なものである(請求項5)。また、そのような温間時の始動時の燃料噴射制御を、例えば吸気温度が所定以上のときのように、特に混合気の自着火しやすい状況下でのみ行うようにしてもよい(請求項2)。
すなわち、吸気温度の低いときほど各気筒の圧縮行程で自着火の起きる確率は低くなるので、このときには、所定クランク角度で開始した燃料の噴射を、所要の燃料量に対応する時間の経過後に終了する、という一般的な噴射制御を行えばよい。こうすれば、エンジンの始動に要求されるトルクに応じて燃料噴射量を精度良く調量することができ、空燃比の制御性が高くなってエミッションの低減に有利になる。
また、前記のような温間時の始動時の燃料噴射制御を行う期間は、クランキングの開始後にエンジン回転が吹け上がって、始動が完了するまでとしてもよいが、エンジン回転の上昇に連れて回転変動が小さくなることを考慮すれば、予め設定したエンジン回転数(例えば500〜800rpmくらい)以上になるまで、としてもよい(請求項3)。
また、吸気通路の負圧が大きくなれば各気筒への充填効率が低下して、圧縮行程における温度及び圧力の上昇が抑えられるようになるので、前記温間時の始動時の燃料噴射制御は、吸気負圧が所定値(例えば−100〜−200MPaくらい)以上になるまで、としてもよい(請求項4)。さらに、そのような期間の判定は、クランキングによってクランク軸の回転した回数に基づいて行うことも可能である。
以上、説明したように本発明に係る火花点火式エンジンの燃料噴射制御装置によると、比較的各気筒の圧縮比が高い直噴タイプのものにおいて、エンジンの温度状態が所定以上に高いときである温間時には、該エンジンの始動時の所定期間、各気筒の圧縮行程で燃料を噴射するとともに、その噴射の開始及び終了時期の双方を、エンジン回転数の変化に依らず略一定のクランク角度になるように制御することにより、始動時にエンジンの回転が大きく変動しても燃料噴射時期がずれないようになって、点火プラグのくすぶりを誘発することなく、プレイグニッションの発生を防止できる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
−エンジンの概略構成−
図1は、本発明に係る火花点火式直噴エンジンEの概略図である。このエンジンEは、複数のシリンダC,C,…(気筒:図1には1つのみ示す)が形成されたシリンダブロック1と、その上に組み付けられたシリンダヘッド2とを備えている。個々のシリンダCには、その軸線c1(図2参照)に沿って上下に往復動するようにピストン3が収容されている。ピストン3はコネクティングロッドによって、シリンダブロック1の下部に回転自在に収容されているクランク軸4に連結されている。
図1は、本発明に係る火花点火式直噴エンジンEの概略図である。このエンジンEは、複数のシリンダC,C,…(気筒:図1には1つのみ示す)が形成されたシリンダブロック1と、その上に組み付けられたシリンダヘッド2とを備えている。個々のシリンダCには、その軸線c1(図2参照)に沿って上下に往復動するようにピストン3が収容されている。ピストン3はコネクティングロッドによって、シリンダブロック1の下部に回転自在に収容されているクランク軸4に連結されている。
より詳しくは図2に示すように、各シリンダC毎に往復動するピストン3の上方に燃焼室5が形成されている。燃焼室5の天井部5aは、シリンダヘッド2の下面に各シリンダC毎に形成された窪みであり、図の例では、吸気側及び排気側の2つの傾斜面からなる浅い三角屋根形状とされている。つまり、この例では燃焼室5は所謂ペントルーフ型のものである。
一方、燃焼室5の床部であるピストン3の頂面は、前記の天井部5aの形状に対応するように中央部が隆起する略台形状とされていて、シリンダCの幾何学的圧縮比が、かなり高い値(一例として12以上に)に設定されている。また、その隆起部において、後述するセンタープラグ16の電極に対応するように半球状のキャビティ3aが形成されており、その電極付近からの火炎の伝播をできるだけ阻害しないようになっている。
前記燃焼室天井部5aの吸気側の傾斜面、即ち図2において奥側の傾斜面には、第1、第2の2つの吸気ポート6a,6bが横並びに、即ちクランク軸方向に並んで開口している。一方、同図には手前側に開口部のみを示すが、燃焼室天井部5aの排気側傾斜面にも同様に2つの排気ポート7,7が横並びに開口している。
そうして燃焼室5に臨む吸気ポート6a,6bの開口部にはそれぞれ吸気弁8,8が配設されており、そこから斜め上向きに延びた吸気ポート6a,6bがシリンダヘッド2の側面に個別に開口して、図1にも示すように吸気通路10に接続されている。すなわち、サージタンク11よりも下流側の吸気通路10は、シリンダC毎の独立通路からなる吸気マニホルドとされ、その各独立通路がさらに2つの分岐通路10a,10bに分かれて、それぞれ吸気ポート6a,6bに個別に連通している。
そして、それら分岐通路10a,10bのうちの一方(図2では左側の第1吸気ポート6aに連通する分岐通路10a)には、シリンダC内の流動を制御するための制御弁12(Tumble Swirl Control Valve:以下、TSCVと略称する)が配設されている。このTSCV12が閉じられると吸気は第2吸気ポート6bのみから燃焼室5に流入して、スワール流を生成するようになる。
そうして2つの吸気ポート6a,6bが独立に設けられているのに対し、各シリンダC毎の排気ポート7,7は下流側で一つに合流して、シリンダヘッド2の排気側の側面に開口し、図1に示すように排気通路13に接続されている。この排気通路13は、各シリンダC毎の排気ポート7に連通する独立通路の集合した排気マニホルドを有し、その集合部よりも下流側には、排気ガスを浄化するための触媒(図示省略)が配設されている。
また、各シリンダC毎の2つの吸気ポート6a,6bの下方には、それらの開口部の中間に噴口を臨ませて、そこから燃焼室5の中央付近に向かって燃料を噴射するようにインジェクタ14(燃料噴射弁)が配設されている。このインジェクタ14の基端部には4つのシリンダC,C,…に共通の燃料分配管15(図1にのみ示す)が接続されていて、図示しない高圧燃料ポンプ等から送給される燃料が分配されるようになっている。
さらに、各シリンダC毎にシリンダヘッド2には、シリンダ軸線c1に沿って延びるように点火プラグ16(以下、センタープラグと略称)が配設され、その先端の電極は、燃焼室天井部5aの中央付近で燃焼室5に臨んでいる。一方、センタープラグ16の基端側には、図1にのみ示すが点火コイルユニット17が接続されて、各シリンダC毎に所定のタイミングで通電するようになっている。
そうしてセンタープラグ16を燃焼室5の中央寄りに配置して、ここで混合気に点火するのは、火炎面の燃焼室壁との接触による損失を減らして、良好な火炎の伝播を実現する上で好ましい。加えて図の例では、燃焼室5の周縁部に別の点火プラグ18(以下、サイドプラグと略称)が配設されており、2点点火による燃焼性のさらなる向上が図られている。
斯かる構成の火花点火式エンジンEにおいて、TSCV12の開閉作動、インジェクタ14の噴射作動、センター及びサイドプラグ16,18の点火作動等は、エンジン・コントロールユニット(ECU)20によって制御される。このECU20には、図1に模式的に示すように、少なくとも、エンジン水温センサ21、クランク角センサ22に加えて、エアフローセンサ23、アクセル開度センサ24、車速センサ25等からの信号が入力される。
また、図の例ではサージタンク11の下流側(吸気マニホルド)に吸気温センサ26が、一方、そのすぐ上流には吸気圧センサ27がそれぞれ配設され、さらに、公知のイオン電流センサ28も設けられている。このイオン電流センサ28は、例えば点火コイルユニット17に内蔵されていて、センタープラグ16の電極間を流れるイオン電流に基づきプレイグニッションを検出するために用いられる。
そして、それらのセンサ21〜28からの信号を入力してECU20は、図3のような制御マップを参照し、TSCV12、インジェクタ14、点火回路17等の制御を行う。一例としてこのエンジンEは、概ね全ての運転領域においてシリンダCの吸気行程で燃料を噴射し、均一燃焼状態とするものであり、図に破線で示す低負荷低回転側においてはTSCV12を閉じて、スワール流を生成する。
また、図の例では5500未満の低ないし中回転域においてセンター及びサイドプラグ16,18の双方によって混合気に点火するようにし(2点点火)、燃焼期間の短縮によって出力の向上や燃費の低減を図っている。尚、5500rpm以上の高回転域では、サイドプラグ18の過熱に起因するノッキングやプレイグニッションの発生を阻止するために、センタープラグ16のみの1点点火とする。
−温間再始動時の燃料噴射制御−
ところで、上述の如きエンジンEを暖機後に一旦、停止した後に再び始動するとき、即ち所定以上に高い温度状態である温間再始動時には、シリンダCの圧縮行程において点火前に混合気が自着火することがある(プレイグニッション)。これは、エンジンEの停止中にシリンダC内の空気の温度がかなり高くなる上に、その後の再始動の際に吸気通路10やサージタンク11内で暖められた高温の空気が流入して、高温のフル充填状態になるからである。
ところで、上述の如きエンジンEを暖機後に一旦、停止した後に再び始動するとき、即ち所定以上に高い温度状態である温間再始動時には、シリンダCの圧縮行程において点火前に混合気が自着火することがある(プレイグニッション)。これは、エンジンEの停止中にシリンダC内の空気の温度がかなり高くなる上に、その後の再始動の際に吸気通路10やサージタンク11内で暖められた高温の空気が流入して、高温のフル充填状態になるからである。
そうして高温のフル充填状態になったシリンダCの圧縮行程では温度及び圧力が非常に高くなって、混合気の着火温度に達すると急激に燃焼するようになり、このときに大きな異音が発生して、乗員に違和感を感じさせる。また、そうして圧縮行程で発生する急激な燃焼によって逆転トルクが大きくなり、エンジン始動の妨げになる虞れもある。
そこで、この実施形態では、前記のようなエンジンEの温間再始動時にはシリンダCの圧縮行程における所定のタイミングで燃料を噴射し、その気化潜熱によって効果的に燃焼室5を冷却するようにしている。すなわち、シリンダCの圧縮行程ではピストン3の上昇に連れて燃焼室5の温度が上昇し、前記のように高温の空気がフル充填されている状態であればTDCよりも進角側で混合気の着火温度に達する。よって、その少し手前が、気化潜熱による冷却効果を高める上での燃料噴射のベストタイミングと言える。
仮に、前記のベストタイミングよりも進角側で燃料を噴射すれば、その燃料の気化によって混合気の体積が増加してしまい、その圧縮による温度及び圧力の上昇を助長する虞れがある。反対にベストタイミングよりも遅角側で燃料を噴射すると、冷却が間に合わない可能性があるし、一部の燃料噴霧が点火までに十分に気化せず、点火プラグ16,18のくすぶりや失火等を引き起こす虞れもある。
斯かる点を考慮してこの実施形態では、前記のようにエンジンEの温間始動時にシリンダCの圧縮行程で行う燃料噴射のベストタイミング、即ち、これに対応する噴射終了時期のクランク角度(End of Injection:EOI)を予め実験等によって特定し、これを、エンジン水温や吸気温度等に対応付けて温間始動時の燃料噴射時期マップとして設定しておく。そして、この噴射時期マップをECU20のメモリに記憶させて、始動制御に用いるようにしている。
以下に、エンジンEの始動時の燃料噴射制御の手順を図4のフローチャートに基づいて説明する。このフローは、例えばエンジンEのクランキング開始と共にスタートし、ステップS1では、クランク角センサ22からの信号に基づいて燃料噴射の演算を行うタイミングかどうか判定する。この噴射演算タイミングは、燃料をシリンダCの吸気行程で噴射する場合と圧縮行程で噴射する場合とについて、各々吸気行程のTDC、BDCよりも所定クランク角度進角側に設定されている(圧縮行程噴射の場合は図5の●を参照)。
そして、前記の噴射演算タイミングになるまでは待機する一方(NO)、噴射演算タイミングになればステップS2に進んで、少なくとも、エンジン水温センサ21、クランク角センサ22、エアフローセンサ23、吸気温センサ26、吸気圧センサ27等により計測された各種計測値を読み込む。
続いてステップS3において始動時のプレイグニッションが発生しやすい状況かどうか判定する(プレイグ発生予測)。一例としてエンジン水温が50〜70°C以上であり、かつ吸気温度が50〜70°C以上であれば、プレイグニッションが発生しやすいと判定できる。また、特にアイドルストップを行うエンジンであれば、それが停止した後の経過時間によってもプレイグニッションの発生を判定することができる。
その判定がNOであればステップS4に進み、吸気流量やエンジン回転数に基づいて、また、必要に応じてエンジン水温も加味して燃料噴射量を決定する。すなわち、基本的にはシリンダCへの吸気の充填効率を計算して、理論空燃比になるように燃料噴射量を決定するものであるが、エンジン水温の低いときには混合気形成が難しく、着火性が低下する虞れがあるので、これに応じて噴射量を増量する。
続いてステップS5において、シリンダCの吸気行程中盤で吸気流速が高くなる時期に対応するように、燃料の噴射時期を設定する。すなわち、予め実験等に基づいて基本的なEOIの適値が設定されており、このEOIとエンジン回転数とから、前記ステップS4にて決定した燃料噴射量に相当する開弁時間となるように、燃料の噴射開始時期のクランク角度(Start of Injection:SOI)を計算する。
そして、ステップS6ではインジェクタ14を駆動し、前記のように決定したSOIに開弁させるとともに、目標とする燃料噴射量に相当する時間の経過後に閉弁させる。続くステップS7では、エンジン回転が吹け上がって設定回転数以上になったかどうか、或いは吸気通路10の負圧が所定値以上になったかどうか等によって、エンジンEの始動完了を判定し、この判定がNOであればリターンする一方、判定がYESであれば始動制御を終了する(エンド)。
つまり、例えば冷間始動の際や或いは温間始動であっても吸気温度等が低くて、プレイグニッションの起きる心配がないときには、主にシリンダCの吸気行程で燃料を噴射し、吸気と十分に混合させた上で点火する。燃料の噴射は、吸気行程において流動の強くなる所定クランク角度で開始し所要の時間経過後に終了することで、エンジンEの始動に要求されるトルクに対応する燃料量を精度良く噴射することができる。
これに対し、温間始動時であってかつ吸気温度が所定以上に高いときには、前記ステップS3においてプレイグニッションが発生しやすい(YES)と判定し、ステップS8に進む。ここでは前記ステップS4と同様に、吸気流量やエンジン回転数に基づいて基本的な燃料噴射量を決定するとともに、吸気温度やエンジン水温の高いときほど、また、エンジン回転数の低いときほど、プレイグニッションが起こりやすいことを考慮して、つまり、予測されるプレイグニッションの強さに応じて、燃料噴射量を増量する。
続いてステップS9において、シリンダCの圧縮行程終盤のベストタイミングになるように燃料の噴射時期を設定する。すなわち、エンジン水温や吸気温度等に基づいて、上述した温間始動時の燃料噴射時期マップからEOIを読み出し、このEOIと、前記ステップS8にて決定した燃料噴射量とエンジン回転数とから、前記ステップS5と同様にしてSOIを計算する。
そうして燃料噴射の開始及び終了時期(SOI,EOI)をそれぞれ決定した上で前記ステップS6に進み、今度はSOIとEOIとの双方に基づいてインジェクタ14を駆動する。すなわち、クランク角センサ22からの信号に基づいてインジェクタ14を制御し、それをSOIにて開弁させるとともにEOIにて閉弁させる。それから前記ステップS7にてエンジンEの始動完了を判定し、NOであればリターンする一方、YESであれば始動制御を終了する(エンド)。
つまり、プレイグニッションの起こりやすい状況下でエンジンEを始動するときには、シリンダCの圧縮行程で燃料を噴射し、その気化潜熱によって燃焼室5を冷却するのであるが、この際に、始動時のエンジン回転数の変動が大きいことを考慮して、燃料の噴射開始時期及び終了時期の双方が、エンジン回転数の変化に依らず略一定のクランク角度(SOI,EOI)になるように制御するのである。
この点について図5のタイムチャート図を参照して説明すると、まず、始動時にはエンジン回転数が低いことから、同図(a)に模式的に示すようにシリンダC毎の燃焼状態に応じてエンジン回転数が大きく変動する。このため、前記吸気行程噴射の場合と同じく燃料の噴射を所定クランク角度(SOI)で開始し、所要の燃料量に対応する時間の経過後に終了する、という従来一般的な制御を行うと、同図(b)の如く噴射終了時期(EOI)がベストタイミングからずれてしまう。
すなわち、同図(b)において最も左に示すように、#1シリンダについては、その噴射演算タイミング(●)で決定したSOIにおいて燃料噴射を開始し所要時間の経過後に終了すると、始動時のエンジン回転数の上昇に伴い僅かに進角するものの概ねベストタイミングのEOIにて噴射終了することになる。同様に、左から2番目に示す#3シリンダについても概ねベストタイミングのSOI、EOIにて燃料の噴射が行われる。
しかし、その#3シリンダで例えば失火が起きると、#4シリンダの噴射演算タイミング(図の左から3番目に示す)の後にエンジン回転数が瞬間的に落ち込むようになり、#4シリンダについては燃料噴射の終了時期が進角側にずれてしまう。こうなると、燃料噴霧が気化してシリンダC内を冷却するタイミングがやや過早なものになってしまい、その分は気化潜熱による冷却効果が低下することになる。
そして、その結果として#4シリンダの圧縮行程でプレイグニッションが発生すると、図示のように、#2シリンダの噴射演算タイミングの後にエンジン回転が瞬間的に跳ね上がり(エンジン回転の急上昇)、今度は#2シリンダの圧縮行程で行われる燃料噴射の終了時期が遅角側にずれてしまう。こうなると燃料噴霧が点火までに十分に気化しなくなって、センタープラグ16のくすぶりや失火等を誘発することになる。
これに対し、この実施形態のようにクランク角信号に基づいてインジェクタ14を駆動し、SOIにて開弁させるとともにEOIにて閉弁させるようにすれば、同図(c)に示すように燃料の噴射開始及び終了時期は殆どずれることがなく、前記のようにエンジン回転数が大きく変動しても略一定のクランク角度(SOI,EOI)になる。よって、前記したシリンダC内の冷却効果の低下も点火プラグのくすぶりも発生しないのである。
前記図4のフローにおいてステップS3,S6〜S9は、エンジンEの温度状態が所定以上に高く、かつ吸気温度が所定以上の温間再始動時に、シリンダCの圧縮行程において燃料を噴射するとともに、その噴射開始時期及び終了時期の双方をエンジン回転数の変化に依らず略一定のクランク角度(SOI,EOI)になるように制御する、という温間始動時の噴射制御手順を表している。
そして、その噴射制御手順を実行するECU20が特許請求の範囲に記載の始動時噴射制御手段を構成し、この実施形態において始動時噴射制御手段は、温間再始動時のクランキングの開始から始動完了までの間、前記のような圧縮行程噴射による始動時の制御を行うように構成されている。
したがって、この実施形態に係る火花点火式直噴エンジンEの燃料噴射制御装置によると、例えばアイドルストップ後の再始動時のようにエンジンの温度状態が高く、かつ吸気温度が所定以上に高いときには、クランキングの開始から完爆までの始動期間においてシリンダCの圧縮行程で燃料を噴射し、その気化潜熱によりシリンダC内の燃焼室5を冷却して、プレイグニッションの発生を効果的に抑制することができる。
しかも、その圧縮行程噴射の開始及び終了時期をいずれも略一定のクランク角度(SOI,EOI)になるように制御するようにしているので、エンジンEの回転変動が大きな始動時においても燃料噴射の終了時期が進角ないし遅角側にずれることがない。よって、点火プラグ16,18のくすぶりを誘発することなく、プレイグニッションの発生を防止することができる。
一方、冷間始動や或いは温間始動であっても吸気温度等が低くてプレイグニッションの起きる心配がないときには、シリンダCの吸気行程で従来一般的な燃料噴射制御を行うことで、エンジンEの始動性を担保しつつ、エミッションの低減にも有利になる。
−その他の実施形態−
本発明の構成は前記実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。例えば前記の実施形態においては、温間再始動時にクランキングの開始からエンジン回転が吹け上がって始動完了するまでの間、シリンダCの圧縮行程で燃料を噴射するようにしているが、このような燃料噴射制御は、始動完了までではなく、始動の初期に特にプレイグニッションの起こりやすい所定期間だけ行うようにしてもよい。
本発明の構成は前記実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。例えば前記の実施形態においては、温間再始動時にクランキングの開始からエンジン回転が吹け上がって始動完了するまでの間、シリンダCの圧縮行程で燃料を噴射するようにしているが、このような燃料噴射制御は、始動完了までではなく、始動の初期に特にプレイグニッションの起こりやすい所定期間だけ行うようにしてもよい。
また、前記の実施形態においては、エンジン水温や吸気温度の高いときに、前記のような温間始動時の燃料噴射制御を行うようにしているが、これに限らず、或いはこれに加えて燃料性状を考慮することも好ましい。
すなわち、例えば公知のノック制御によってエンジンEの点火時期を進角ないし遅角制御する場合には、現在の点火時期に基づいて燃料のオクタン価を推定することができる。よって、例えばその推定値が所謂レギュラーガソリンに相当する91ron未満であれば、吸気温度に依らず前記のような燃料噴射制御を行うようにしてもよいし、或いは、推定したオクタン価に応じて、それが低いほど前記のような燃料噴射制御を行うときの吸気温度の閾値を下げるようにしてもよい。
さらに、本発明を適用するエンジンは、前記実施形態のようなツインプラグのものに限らず、一般的なセンタープラグ16のみのものであってもよいし、センタープラグ16の他に2本のサイドプラグを備えたものであってもよい。また、4バルブエンジンにも限定されず、例えばシリンダC毎に排気ポートが1つの3バルブエンジンであってもよい。
以上、説明したように本発明に係る燃料噴射制御装置は、火花点火式直噴エンジンの温間始動時におけるプレイグニッションの防止に効果があり、一例としてアイドルストップする自動車用エンジンに好適である。
E 火花点火式直噴エンジン
C シリンダ(気筒)
5 燃焼室
14 インジェクタ(燃料噴射弁)
16 センター点火プラグ
18 サイド点火プラグ
20 ECU(始動時噴射制御手段)
C シリンダ(気筒)
5 燃焼室
14 インジェクタ(燃料噴射弁)
16 センター点火プラグ
18 サイド点火プラグ
20 ECU(始動時噴射制御手段)
Claims (5)
- 複数の気筒からなるエンジンの各気筒内の燃焼室に燃料を直接噴射して、点火プラグにより点火するようにした、火花点火式直噴エンジンの燃料噴射制御装置であって、
前記エンジンの温度を検出する温度検出手段と、
前記エンジンのクランク角度を検出するクランク角度検出手段と、
前記エンジンの始動時に、前記クランク角度検出手段により検出されたクランク角度に基づき、前記エンジンの燃料噴射時期を制御する始動時噴射制御手段とを備え、
前記始動時噴射制御手段は、前記温度検出手段による前記エンジンの温度状態が所定以上に高いときである温間時には、該エンジンの始動時の所定期間、前記各気筒の圧縮行程において燃料の噴射開始時期及び終了時期を、エンジン回転数の変化に依らず略一定のクランク角度になるように制御する、
ことを特徴とする火花点火式直噴エンジンの燃料噴射制御装置。 - 前記エンジンの吸気温度を検出する吸気温度検出手段を更に備え、
前記始動時噴射制御手段は、前記吸気温度検出手段により検出された吸気温度が所定以上のときに前記温間時の始動時の燃料噴射制御を行う、ことを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射制御装置。 - 前記始動時噴射制御手段は、クランキングの開始後にエンジン回転数が設定値以上になるまで、前記温間時の始動時の燃料噴射制御を行う、請求項1又は2のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。
- 前記エンジンの吸気負圧を検出する吸気負圧検出手段を更に備え、
前記始動時噴射制御手段は、クランキングの開始後に前記吸気負圧検出手段により検出された吸気負圧が所定値以上になるまで、前記温間時の始動時の燃料噴射制御を行う、請求項1又は2のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。 - 前記エンジンは、前記各気筒の幾何学的な圧縮比が12以上の高圧縮比仕様のものである、請求項1〜4のいずれか1つに記載の燃料噴射制御装置。
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