JP2011111921A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device of an internal combustion engine, which enables the stratification combustion and homogeneous combustion, capable of suppressing the deterioration in the operating performance of the internal combustion engine when a knocking is controlled. <P>SOLUTION: An engine system controls the lag amount of ignition timing and the opening timing of an intake valve to a lag side when a knocking is controlled, and controls the injection timing of a cylinder injector to the lag side based on the lag amount. At this time, the fuel pressure of the cylinder injector is regulated to a boost side. Also, the injection ratio of the cylinder injection amount and the injection amount in an intake passage is controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.

内燃機関は、燃焼室内の混合気が自己着火する異常燃焼、いわゆるノッキングが発生することが広く知られている。一般的に、ノッキングが発生した場合には、火花点火式内燃機関の点火時期を遅角させることでノッキングを抑制する制御が行われている。このような点火時期の遅角によるノッキングの抑制は、燃焼開始が適切な時期から遅れることによる燃費の悪化や、排気温度の上昇による浄化触媒等の耐久性の悪化を引き起こすことが知られている。   It is widely known that an internal combustion engine causes abnormal combustion in which the air-fuel mixture in the combustion chamber self-ignites, so-called knocking. Generally, when knocking occurs, control is performed to suppress knocking by retarding the ignition timing of the spark ignition internal combustion engine. It is known that the suppression of knocking by retarding the ignition timing causes deterioration of fuel consumption due to the start of combustion being delayed from an appropriate timing and deterioration of durability of the purification catalyst due to an increase in exhaust temperature. .

このような問題に対して、ノッキングを検出したときに、点火時期を速やかに遅角させてノッキングを抑制すると共に、吸気弁の作動角および中心位相のそれぞれを可変制御してノッキング回避へと置き換えていくことにより、内燃機関のノッキング回避制御に伴う燃費の悪化を抑制する技術が特許文献1に開示されている。   In response to such a problem, when knocking is detected, the ignition timing is retarded quickly to suppress knocking, and the intake valve operating angle and center phase are variably controlled to replace knocking avoidance. Patent Document 1 discloses a technique for suppressing deterioration in fuel consumption associated with knocking avoidance control of an internal combustion engine.

また、吸気ポート内に燃料を噴射することで均質燃焼を実現可能なポート噴射用インジェクタに加えて、燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタを備えた内燃機関が広く知られている。このような内燃機関は、機関の運転状態に応じて各インジェクタからの燃料噴射量の噴き分け比率を制御することで、広い運転領域においてエンジンの高出力・低燃費を達成することができる。
特に、筒内噴射用インジェクタは、内燃機関の圧縮行程に燃料を燃焼室内へ噴射し、点火時期において点火プラグ近傍だけに着火性の良好な混合気を形成させることで、燃焼室全体としては希薄な混合気の燃焼、いわゆる成層燃焼を実現することができる。
In addition to a port injector that can achieve homogeneous combustion by injecting fuel into an intake port, an internal combustion engine that includes an in-cylinder injector that injects fuel into a combustion chamber is widely known. Such an internal combustion engine can achieve high engine output and low fuel consumption in a wide operating range by controlling the injection ratio of the fuel injection amount from each injector according to the operating state of the engine.
In particular, the in-cylinder injector injects fuel into the combustion chamber during the compression stroke of the internal combustion engine, and forms an air-fuel mixture with good ignitability only in the vicinity of the spark plug at the ignition timing. It is possible to realize a simple combustion of the air-fuel mixture, so-called stratified combustion.

このような内燃機関は、ノッキング抑制のために点火時期を遅角させると、筒内噴射用インジェクタから噴射された燃料が点火プラグの近傍を流動するタイミングに対して点火時期がずれる場合がある。その結果、内燃機関の失火や排気エミッションの悪化を招く場合がある。   In such an internal combustion engine, if the ignition timing is retarded in order to suppress knocking, the ignition timing may deviate from the timing at which the fuel injected from the in-cylinder injector flows in the vicinity of the spark plug. As a result, the internal combustion engine may be misfired or exhaust emissions may be deteriorated.

このような問題に対して、成層燃焼モード運転中にノッキングを検出したときに、ノッキングの検出レベルに応じて点火時期を遅角補正すると共に、点火時期の遅角補正量に基づいて筒内噴射用インジェクタの噴射時期を遅角補正することにより、ノッキング回避制御に伴う失火や排気エミッションの悪化を抑制する技術が特許文献2に開示されている。   In response to such a problem, when knocking is detected during the stratified combustion mode operation, the ignition timing is retarded in accordance with the knocking detection level, and in-cylinder injection is performed based on the ignition timing retardation correction amount. Patent Document 2 discloses a technique for suppressing misfire caused by knocking avoidance control and deterioration of exhaust emission by correcting the injection timing of the injector for delay.

また、ノッキング抑制による点火時期の遅角補正に合わせて筒内噴射用インジェクタの噴射時期の遅角補正を実行し、噴射時期の遅角補正量に基づいて筒内噴射用インジェクタに供給する燃料圧力を増大させることで、ノッキングを抑制しつつ、気筒内圧の上昇に伴う筒内噴射用インジェクタの実噴射量の不足を解消する技術が特許文献3に開示されている。   Further, the fuel pressure supplied to the in-cylinder injector is corrected based on the retard correction amount of the in-cylinder injector, and the in-cylinder injector is corrected in accordance with the retard correction of the ignition timing by suppressing knocking. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-133867 discloses a technique for eliminating the shortage of the actual injection amount of the in-cylinder injector accompanying the increase in the cylinder pressure while suppressing knocking.

特開2001−336446号公報JP 2001-336446 A 特開2004−003429号公報JP 2004-003429 A 特開2002−339788号公報JP 2002-339788 A

このようなノッキング回避制御によると、筒内噴射用インジェクタおよびポート噴射用インジェクタを備えることで成層燃焼および均質燃焼を実現可能な内燃機関では、点火時期およびバルブタイミングが遅角されることで、各インジェクタの燃料噴射時期、燃料圧力や噴き分け比率等の燃料噴射制御の要求値が変化する。しかしながら、特許文献1の技術では、成層燃焼および均質燃焼を実現可能な内燃機関におけるノッキング抑制時に各インジェクタの燃料噴射制御を適切に実行するための手段をなんら備えていない。そのため、ノッキング抑制の際に、内燃機関の燃費や排気エミッションの悪化等による運転性能の低下が生じてしまう、といった問題点がある。
また、特許文献2および3の技術では、ノッキング回避制御時の筒内噴射用インジェクタの燃料噴射制御において、それぞれ点火時期の遅角補正量、燃料噴射時期の遅角補正量を考慮しているが、バルブタイミングの遅角補正量は考慮していない。そのため、ノッキング抑制時に各インジェクタの燃料噴射制御を適切に実行するための手段としては、更なる改善の余地がある。
According to such knocking avoidance control, in an internal combustion engine that can realize stratified combustion and homogeneous combustion by including an in-cylinder injector and a port injection injector, the ignition timing and valve timing are retarded, The required values of fuel injection control such as the fuel injection timing of the injector, the fuel pressure and the injection ratio change. However, the technique of Patent Document 1 does not include any means for appropriately executing fuel injection control of each injector when knocking suppression is suppressed in an internal combustion engine capable of realizing stratified combustion and homogeneous combustion. Therefore, there is a problem in that when the knocking is suppressed, the driving performance is deteriorated due to the deterioration of the fuel consumption of the internal combustion engine or the exhaust emission.
In the techniques of Patent Documents 2 and 3, in the fuel injection control of the in-cylinder injector during knocking avoidance control, the ignition timing retardation correction amount and the fuel injection timing retardation correction amount are taken into consideration, respectively. The delay timing correction amount of the valve timing is not taken into consideration. Therefore, there is room for further improvement as means for appropriately executing the fuel injection control of each injector when knocking is suppressed.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、成層燃焼および均質燃焼を実現可能な内燃機関におけるノッキング抑制時の運転性能の低下を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a point, and provides an internal combustion engine control device capable of suppressing a decrease in operating performance when knocking is suppressed in an internal combustion engine capable of realizing stratified combustion and homogeneous combustion. With the goal.

上記目的を達成するために、本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関の各気筒の吸気弁および排気弁のバルブタイミングを所望するタイミングに変更する可変動弁手段と、前記内燃機関の燃焼室へ燃料を噴射供給する第1燃料噴射手段と、前記内燃機関の吸気ポートへ燃料を噴射供給する第2燃料噴射手段と、を備える内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の各気筒のノッキング発生を検出するノッキング検出手段と、前記ノッキング検出手段の検出結果に基づいて、前記内燃機関の各気筒の点火タイミングを遅角側へ制御する点火時期制御手段と、前記ノッキング検出手段の検出結果に基づいて、前記可変動弁手段によって前記吸気弁の開弁タイミングを遅角側へ制御する可変動弁制御手段と、前記点火時期制御手段による点火タイミングの遅角量、および前記可変動弁制御手段による吸気弁の開弁タイミングの遅角量に基づいて、前記第1燃料噴射手段の燃料噴射タイミングを遅角側へ制御する燃料噴射時期制御手段と、を備えることを特徴とする。
上記の構成により、ノッキングの発生が検出された際に、点火タイミングの遅角量および吸気弁の開弁タイミングの遅角量に基づいて、第1燃料噴射手段の燃料噴射タイミングを適切に遅角側へ制御することができる。よって、成層燃焼および均質燃焼を実現可能な内燃機関におけるノッキング抑制時の運転性能の低下を抑制することができる。
In order to achieve the above object, a control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes variable valve operating means for changing valve timings of intake valves and exhaust valves of each cylinder of the internal combustion engine to desired timings, and combustion of the internal combustion engine. A control device for an internal combustion engine, comprising: a first fuel injection means for injecting and supplying fuel to a chamber; and a second fuel injection means for injecting and supplying fuel to an intake port of the internal combustion engine, wherein each cylinder of the internal combustion engine Knock detection means for detecting the occurrence of knocking, ignition timing control means for controlling the ignition timing of each cylinder of the internal combustion engine to the retard side based on the detection result of the knock detection means, and detection by the knock detection means Based on the result, variable valve control means for controlling the valve opening timing of the intake valve to the retard side by the variable valve means, and ignition timing by the ignition timing control means. Fuel injection timing control means for controlling the fuel injection timing of the first fuel injection means to the retard side based on the retarding amount of the ming and the delay amount of the opening timing of the intake valve by the variable valve control means And.
With the above configuration, when the occurrence of knocking is detected, the fuel injection timing of the first fuel injection means is appropriately retarded based on the retard amount of the ignition timing and the retard amount of the intake valve opening timing. Can be controlled to the side. Therefore, it is possible to suppress a decrease in operating performance when knocking is suppressed in an internal combustion engine that can realize stratified combustion and homogeneous combustion.

特に、本発明の内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記第1燃料噴射手段に供給する燃料の圧力を調整する燃圧調整手段を備え、前記燃圧調整手段が、前記点火時期制御手段による点火タイミングの遅角量、および前記可変動弁制御手段による吸気弁の開弁タイミングの遅角量に基づいて、前記第1燃料噴射手段に供給する燃料の圧力を増圧側へ調整する構成とすることができる。
上記の構成により、ノッキングの発生が検出された際に、点火タイミングの遅角量および吸気弁の開弁タイミングの遅角量に基づいて、第1燃料噴射手段に供給する燃料圧力を適切に増圧側へ調整できる。よって、成層燃焼および均質燃焼を実現可能な内燃機関におけるノッキング抑制時の運転性能の低下を抑制することができる。
In particular, the control device for an internal combustion engine of the present invention includes fuel pressure adjusting means for adjusting a pressure of fuel supplied to the first fuel injection means based on an operating state of the internal combustion engine, and the fuel pressure adjusting means includes the fuel pressure adjusting means, Based on the retard amount of the ignition timing by the ignition timing control means and the retard amount of the opening timing of the intake valve by the variable valve control means, the pressure of the fuel supplied to the first fuel injection means is increased to the pressure increasing side. It can be set as the structure to adjust.
With the above configuration, when the occurrence of knocking is detected, the fuel pressure supplied to the first fuel injection means is appropriately increased based on the retard amount of the ignition timing and the retard amount of the intake valve opening timing. It can be adjusted to the pressure side. Therefore, it is possible to suppress a decrease in operating performance when knocking is suppressed in an internal combustion engine that can realize stratified combustion and homogeneous combustion.

また、本発明の内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記第1燃料噴射手段が噴射供給する燃料量と前記第2燃料噴射手段が噴射供給する燃料量との噴き分け比率を制御する噴き分け比率制御手段を備え、前記噴き分け比率制御手段が、前記点火時期制御手段による点火タイミングの遅角量、および前記可変動弁制御手段による吸気弁の開弁タイミングの遅角量に基づいて、前記第1燃料噴射手段が噴射供給する燃料量と前記第2燃料噴射手段が噴射供給する燃料量との噴き分け比率を制御する構成とすることができる。
上記の構成により、ノッキングの発生が検出された際に、点火タイミングの遅角量および吸気弁の開弁タイミングの遅角量に基づいて、第1燃料噴射手段と第2燃料噴射手段との燃料の噴き分け比率を適切な比率に制御することができる。よって、成層燃焼および均質燃焼を実現可能な内燃機関におけるノッキング抑制時の運転性能の低下を抑制することができる。
The control device for an internal combustion engine according to the present invention is configured to inject a fuel amount injected and supplied by the first fuel injection unit and a fuel amount injected and supplied by the second fuel injection unit based on an operating state of the internal combustion engine. An injection division ratio control means for controlling the division ratio, wherein the injection division ratio control means is a retard amount of the ignition timing by the ignition timing control means and a delay in the opening timing of the intake valve by the variable valve control means. Based on the angular amount, it is possible to control the injection ratio of the fuel amount injected and supplied by the first fuel injection means and the fuel amount supplied and supplied by the second fuel injection means.
With the above configuration, when the occurrence of knocking is detected, the fuel of the first fuel injection means and the second fuel injection means is determined based on the retard amount of the ignition timing and the retard amount of the intake valve opening timing. Can be controlled to an appropriate ratio. Therefore, it is possible to suppress a decrease in operating performance when knocking is suppressed in an internal combustion engine that can realize stratified combustion and homogeneous combustion.

本発明の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関のノッキング抑制時に、筒内噴射用インジェクタおよびポート噴射用インジェクタの燃料噴射制御を適切に実行することができる。よって、成層燃焼および均質燃焼を実現可能な内燃機関におけるノッキング抑制時の運転性能の低下を抑制することができる。   According to the control device for an internal combustion engine of the present invention, fuel injection control of the in-cylinder injector and the port injection injector can be appropriately executed when knocking of the internal combustion engine is suppressed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in operating performance when knocking is suppressed in an internal combustion engine that can realize stratified combustion and homogeneous combustion.

実施例のエンジンシステムの一構成例を示した図である。It is the figure which showed one structural example of the engine system of an Example. 燃焼室近傍の概略構成を示した構成図である。It is the block diagram which showed schematic structure of the combustion chamber vicinity. エンジンECUが実行するノッキング回避制御の一例を示している。An example of knocking avoidance control executed by the engine ECU is shown. 実施例のエンジンECUが行う制御のフローを示している。The flow of control which engine ECU of an example performs is shown.

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明の内燃機関の制御装置を搭載したエンジンシステム1の一構成例を示した図である。なお、図1にはエンジンの一部の構成のみを示している。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an engine system 1 equipped with a control device for an internal combustion engine of the present invention. FIG. 1 shows only a part of the configuration of the engine.

図1に示すエンジンシステム1は、動力源であるエンジン100を備えており、エンジン100の運転動作を総括的に制御するエンジンECU(Electronic Control Unit)10を備えている。また、エンジンシステム1は、燃焼室11aおよび吸気ポート13にそれぞれ筒内インジェクタ25およびポートインジェクタ26を備えている。そして、エンジンシステム1は、吸気弁18および排気弁19のバルブタイミングを変更する電動VVT機構22および油圧VVT機構23を備えている。更に、エンジンシステム1は、エンジン100のノッキング発生を検出するノッキングセンサ42を備えている。   An engine system 1 shown in FIG. 1 includes an engine 100 that is a power source, and includes an engine ECU (Electronic Control Unit) 10 that comprehensively controls the operation of the engine 100. The engine system 1 also includes an in-cylinder injector 25 and a port injector 26 in the combustion chamber 11a and the intake port 13, respectively. The engine system 1 includes an electric VVT mechanism 22 and a hydraulic VVT mechanism 23 that change valve timings of the intake valve 18 and the exhaust valve 19. The engine system 1 further includes a knocking sensor 42 that detects the occurrence of knocking in the engine 100.

エンジン100は、車両に搭載される多気筒エンジンであって、各気筒は燃焼室11aを構成するピストン11を備えている。各燃焼室のピストン11はそれぞれコネクティングロッドを介して出力軸であるクランクシャフト12の軸に連結されており、ピストン11の往復運動がコネクティングロッドによってクランクシャフト12の回転へと変換される。   The engine 100 is a multi-cylinder engine mounted on a vehicle, and each cylinder includes a piston 11 constituting a combustion chamber 11a. The piston 11 of each combustion chamber is connected to the shaft of the crankshaft 12 that is an output shaft via a connecting rod, and the reciprocating motion of the piston 11 is converted into rotation of the crankshaft 12 by the connecting rod.

各気筒の燃焼室11aはそれぞれ点火プラグ27を備えており、点火プラグ27の点火タイミングはイグナイタ28によって調整される。吸気ポート13から流入された吸入空気および混合ガスは気筒内で筒内インジェクタ25から噴射された燃料と混合し、ピストン11の上昇運動により燃焼室11a内で圧縮される。エンジンECU10は、クランク角センサ31からのピストン11の位置、および吸気カム角センサ32からのカム軸回転位相の情報に基づき、点火タイミングを決定しイグナイタ28に信号を送る。イグナイタ28はエンジンECU10の信号に従って、指示された点火タイミングでバッテリからの電力を点火プラグ27に通電する。点火プラグ27はバッテリからの電力により点火し、圧縮混合ガスを着火させて、燃焼室11a内を膨張させピストン11を下降させる。この下降運動がコネクティングロッドを介してクランクシャフト12の軸回転に変更されることにより、エンジン100は動力を得る。   The combustion chamber 11a of each cylinder is provided with an ignition plug 27, and the ignition timing of the ignition plug 27 is adjusted by an igniter 28. The intake air and the mixed gas flowing in from the intake port 13 are mixed with the fuel injected from the in-cylinder injector 25 in the cylinder, and are compressed in the combustion chamber 11 a by the upward movement of the piston 11. The engine ECU 10 determines the ignition timing based on the position of the piston 11 from the crank angle sensor 31 and the cam shaft rotation phase information from the intake cam angle sensor 32 and sends a signal to the igniter 28. The igniter 28 energizes the spark plug 27 with electric power from the battery at the instructed ignition timing in accordance with a signal from the engine ECU 10. The spark plug 27 is ignited by electric power from the battery, ignites the compressed mixed gas, expands the inside of the combustion chamber 11a, and lowers the piston 11. The descending motion is changed to the axial rotation of the crankshaft 12 through the connecting rod, whereby the engine 100 obtains power.

燃焼室11aには、それぞれ燃焼室11aと連通する吸気ポート13と、吸気ポート13に連結し、吸入空気を吸気ポート13から燃焼室11aへと導く吸気通路14とが接続されている。更に、燃焼室11aの各気筒には、それぞれ燃焼室11aと連通する排気ポート15と、燃焼室11aで発生した排気ガスをエンジン外へと導く排気通路16が接続されている。また、各気筒に接続された排気通路16は、下流側で合流して一本の合流排気通路17となる。   Connected to the combustion chamber 11a are an intake port 13 communicating with the combustion chamber 11a and an intake passage 14 connected to the intake port 13 and leading intake air from the intake port 13 to the combustion chamber 11a. Further, each cylinder of the combustion chamber 11a is connected to an exhaust port 15 communicating with the combustion chamber 11a and an exhaust passage 16 for guiding the exhaust gas generated in the combustion chamber 11a to the outside of the engine. Further, the exhaust passages 16 connected to the respective cylinders merge on the downstream side to form one merged exhaust passage 17.

燃焼後の排気ガスは、排気弁19が開いた際に排気ポート15、排気通路16を通って合流排気通路17で合流し、浄化触媒29を通過してエンジン100の外部へと排出される。浄化触媒29は、エンジン100の排ガスを浄化するために用いられるもので、例えば三元触媒やNOx吸蔵還元型触媒などが適用される。浄化触媒29は、エンジン100の排気量、使用地域等の違いによって複数個組み合わせて用いられる場合もある。
合流排気通路17には排気温センサ36、A/Fセンサ37、O2センサ38が設けられており、燃焼室11aから排出される排気ガスの温度、空燃比を検出し、その結果をエンジンECU10へと送信する。また、浄化触媒29には触媒温度センサ40が設けられており、浄化触媒29の温度を検出し、その結果をエンジンECU10へと送信する。
When the exhaust valve 19 is opened, the exhaust gas after combustion merges in the merged exhaust passage 17 through the exhaust port 15 and the exhaust passage 16, passes through the purification catalyst 29, and is discharged to the outside of the engine 100. The purification catalyst 29 is used to purify the exhaust gas of the engine 100. For example, a three-way catalyst or a NOx occlusion reduction type catalyst is applied. A plurality of the purification catalysts 29 may be used in combination depending on the displacement of the engine 100, the use area, and the like.
The combined exhaust passage 17 is provided with an exhaust temperature sensor 36, an A / F sensor 37, and an O2 sensor 38, which detects the temperature and air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 11a, and sends the results to the engine ECU 10. And send. Further, the purification catalyst 29 is provided with a catalyst temperature sensor 40, which detects the temperature of the purification catalyst 29 and transmits the result to the engine ECU 10.

ピストン11は、その頂面にキャビティを有する。キャビティは、筒内インジェクタ25の方向から点火プラグ27の方向へと連続するなだらかな曲面によってその壁面が形成されており、筒内インジェクタ25から噴射された燃料を壁面形状に沿って点火プラグ27近傍へと導く(図2参照)。この場合、ピストン11は、その頂面の中央部分に円環状にキャビティが形成されるリエントラント型燃焼室など、エンジン100の仕様に応じて任意の位置・形状でキャビティを形成することができる。   The piston 11 has a cavity on its top surface. The wall surface of the cavity is formed by a gently curved surface continuous from the direction of the in-cylinder injector 25 to the direction of the spark plug 27, and the fuel injected from the in-cylinder injector 25 is in the vicinity of the spark plug 27 along the wall surface shape. (See FIG. 2). In this case, the piston 11 can form a cavity at an arbitrary position and shape according to the specifications of the engine 100, such as a reentrant combustion chamber in which a cavity is formed in an annular shape at the center of the top surface.

クランクシャフト12の軸の近傍には、クランク角センサ31が設けられている。クランク角センサ31は、クランクシャフト12軸の回転角度を検出するように構成されており、検出結果をエンジンECU10に送信する。それにより、エンジンECU10は、運転時のエンジン回転数や回転角速度など、クランク角に関する情報を取得する。   A crank angle sensor 31 is provided near the axis of the crankshaft 12. The crank angle sensor 31 is configured to detect the rotation angle of the crankshaft 12 axis, and transmits the detection result to the engine ECU 10. Thereby, engine ECU10 acquires the information regarding a crank angle, such as the engine speed at the time of a driving | operation, and rotation angular velocity.

各気筒の燃焼室11aの吸気通路、排気通路に対応して複数の吸気弁、排気弁が設けられている。図1には吸気通路、排気通路と吸気弁、排気弁をそれぞれ1つずつ示している。燃焼室11aの各吸気ポート13には、それぞれ吸気弁18が配置されており、吸気弁18を開閉駆動させるための吸気カムシャフト20が配置されている。更に、燃焼室11aの各排気ポート15には、それぞれ排気弁19が配置されており、排気弁19を開閉駆動させるための排気カムシャフト21が配置されている。   A plurality of intake valves and exhaust valves are provided corresponding to the intake passage and the exhaust passage of the combustion chamber 11a of each cylinder. FIG. 1 shows one intake passage, one exhaust passage, one intake valve, and one exhaust valve. An intake valve 18 is arranged in each intake port 13 of the combustion chamber 11a, and an intake camshaft 20 for opening and closing the intake valve 18 is arranged. Further, an exhaust valve 19 is disposed at each exhaust port 15 of the combustion chamber 11a, and an exhaust camshaft 21 for opening and closing the exhaust valve 19 is disposed.

吸気弁18および排気弁19はクランクシャフト12の回転が連結機構(例えばタイミングベルト、タイミングチェーンなど)により伝達された吸気カムシャフト20および排気カムシャフト21の回転により開閉され、吸気ポート13および排気ポート15と燃焼室11aとを連通・遮断する。なお、吸気弁18、および排気弁19の位相は、クランク角を基準にして表される。   The intake valve 18 and the exhaust valve 19 are opened and closed by the rotation of the intake camshaft 20 and the exhaust camshaft 21 to which the rotation of the crankshaft 12 is transmitted by a coupling mechanism (for example, a timing belt, a timing chain, etc.). 15 and the combustion chamber 11a are communicated and blocked. The phases of the intake valve 18 and the exhaust valve 19 are expressed with reference to the crank angle.

吸気カムシャフト20は可変動弁機構(以下、VVT機構という)である電動VVT機構22を有している。この電動VVT機構22はエンジンECU10の指示により電動モータで吸気カムシャフト20を回転させる。それにより吸気カムシャフト20のクランクシャフト12に対する回転位相が変更されることから、吸気弁18のバルブタイミングが変更される。この場合、吸気カムシャフト20の回転位相は、吸気カム角センサ32にて検出され、エンジンECU10へと出力される。それにより、エンジンECU10は、吸気カムシャフト20の位相を取得することができるとともに、吸気弁18の位相を取得することができる。また、吸気カムシャフト20の位相は、クランク角を基準にして表される。
なお、電動VVT機構22は、本発明の可変動弁手段の一構成例である。
The intake camshaft 20 has an electric VVT mechanism 22 that is a variable valve mechanism (hereinafter referred to as a VVT mechanism). The electric VVT mechanism 22 rotates the intake camshaft 20 with an electric motor in response to an instruction from the engine ECU 10. As a result, the rotational phase of the intake camshaft 20 relative to the crankshaft 12 is changed, so that the valve timing of the intake valve 18 is changed. In this case, the rotation phase of intake camshaft 20 is detected by intake cam angle sensor 32 and output to engine ECU 10. Thereby, the engine ECU 10 can acquire the phase of the intake camshaft 20 and the phase of the intake valve 18. Further, the phase of the intake camshaft 20 is expressed with reference to the crank angle.
The electric VVT mechanism 22 is a configuration example of the variable valve operating means of the present invention.

排気カムシャフト21は油圧VVT機構23を有している。この油圧VVT機構23はエンジンECU10の指示によりオイルコントロールバルブ(以下、OCVという)で排気カムシャフト21を回転させる。それにより排気カムシャフト21のクランクシャフト12に対する回転位相が変更されることから、排気弁19のバルブタイミングが変更される。この場合、排気カムシャフト21の回転位相は、排気カム角センサ33にて検出され、エンジンECU10へと出力される。それにより、エンジンECU10は、排気カムシャフト21の位相を取得することができるとともに、排気弁19の位相を取得することができる。また、排気カムシャフト21の位相は、クランク角を基準にして表される。
なお、油圧VVT機構23は、本発明の可変動弁手段の一構成例である。
The exhaust camshaft 21 has a hydraulic VVT mechanism 23. The hydraulic VVT mechanism 23 rotates the exhaust camshaft 21 with an oil control valve (hereinafter referred to as OCV) according to an instruction from the engine ECU 10. As a result, the rotational phase of the exhaust camshaft 21 relative to the crankshaft 12 is changed, so that the valve timing of the exhaust valve 19 is changed. In this case, the rotational phase of the exhaust camshaft 21 is detected by the exhaust cam angle sensor 33 and output to the engine ECU 10. Accordingly, the engine ECU 10 can acquire the phase of the exhaust camshaft 21 and can acquire the phase of the exhaust valve 19. Further, the phase of the exhaust camshaft 21 is expressed with reference to the crank angle.
The hydraulic VVT mechanism 23 is a configuration example of the variable valve operating means of the present invention.

エンジン100の吸気通路14にはエアフロメータ34、スロットルバルブ24およびスロットルポジションセンサ35が設置されている。エアフロメータ34およびスロットルポジションセンサ35は、それぞれ吸気通路14を通過する吸入空気量、およびスロットルバルブ24の開度を検出し、検出結果をエンジンECU10に送信する。エンジンECU10は、送信された検出結果に基づいて吸気ポート13および燃焼室11aへ導入される吸入空気量を認識し、スロットルバルブ24の開度を調整することでエンジン100の運転に必要な吸入空気を燃焼室11aへ取り込む。
スロットルバルブ24は、ステップモータを用いたスロットルバイワイヤ方式を適用することが好ましいが、例えばステップモータの代わりにワイヤなどを介してアクセルペダル(図示しない)と連動し、スロットルバルブ24の開度が変更されるような機械式スロットル機構を適用することもできる。
An air flow meter 34, a throttle valve 24, and a throttle position sensor 35 are installed in the intake passage 14 of the engine 100. The air flow meter 34 and the throttle position sensor 35 detect the amount of intake air passing through the intake passage 14 and the opening of the throttle valve 24, respectively, and transmit the detection results to the engine ECU 10. The engine ECU 10 recognizes the amount of intake air introduced into the intake port 13 and the combustion chamber 11a based on the transmitted detection result, and adjusts the opening of the throttle valve 24 to thereby adjust the intake air necessary for the operation of the engine 100. Is taken into the combustion chamber 11a.
The throttle valve 24 preferably employs a throttle-by-wire system using a step motor. For example, the opening of the throttle valve 24 is changed in conjunction with an accelerator pedal (not shown) via a wire instead of a step motor. A mechanical throttle mechanism as described above can also be applied.

燃焼室11aおよび吸気ポート13には、筒内インジェクタ25およびポートインジェクタ26が装着されている(図2参照)。高圧燃料ポンプ30より燃料配管を通じて供給された燃料は、エンジンECU10の指示により筒内インジェクタ25にてエンジン気筒内の燃焼室11aに噴射供給される。また、低圧燃料ポンプ(図示しない)より燃料配管を通じて供給された燃料は、エンジンECU10の指示によりポートインジェクタ26にて吸気ポート13に噴射供給される。エンジンECU10は、エアフロメータ34およびスロットルポジションセンサ35からの吸入空気量、および吸気カム角センサ32からのカム軸回転位相の情報に基づき、燃料噴射量と噴射タイミングを決定し筒内インジェクタ25、ポートインジェクタ26に信号を送る。筒内インジェクタ25、ポートインジェクタ26はエンジンECU10の信号に従って、指示された燃料噴射量・噴射タイミングにて燃焼室11a、吸気ポート13へ燃料を高圧噴射する。筒内インジェクタ25およびポートインジェクタ26のリーク燃料は、リリーフ配管を通じて燃料タンク(図示しない)へと戻される。この場合、高圧燃料ポンプ30と筒内インジェクタ25との間に蓄圧室を設けることで、筒内インジェクタ25へ高圧の燃料を供給する構成としてもよい。また、同じ燃料ポンプから筒内インジェクタ25とポートインジェクタ26に燃料を供給する構成としてもよい。   An in-cylinder injector 25 and a port injector 26 are attached to the combustion chamber 11a and the intake port 13 (see FIG. 2). The fuel supplied from the high-pressure fuel pump 30 through the fuel pipe is injected and supplied to the combustion chamber 11a in the engine cylinder by the in-cylinder injector 25 according to an instruction from the engine ECU 10. Further, fuel supplied from a low-pressure fuel pump (not shown) through the fuel pipe is injected and supplied to the intake port 13 by the port injector 26 according to an instruction from the engine ECU 10. The engine ECU 10 determines the fuel injection amount and the injection timing based on the intake air amount from the air flow meter 34 and the throttle position sensor 35 and the cam shaft rotation phase information from the intake cam angle sensor 32, and determines the in-cylinder injector 25, port A signal is sent to the injector 26. In-cylinder injector 25 and port injector 26 inject high-pressure fuel into combustion chamber 11a and intake port 13 at the instructed fuel injection amount / injection timing in accordance with a signal from engine ECU 10. The leaked fuel from the in-cylinder injector 25 and the port injector 26 is returned to a fuel tank (not shown) through a relief pipe. In this case, a configuration may be adopted in which a high-pressure fuel is supplied to the in-cylinder injector 25 by providing a pressure accumulating chamber between the high-pressure fuel pump 30 and the in-cylinder injector 25. Further, the fuel may be supplied to the in-cylinder injector 25 and the port injector 26 from the same fuel pump.

高圧燃料ポンプ30は、その内部にシリンダと、シリンダ内を往復運動するプランジャとを備えている。高圧燃料ポンプ30は、エンジン100の回転と同期した吸気カムシャフト20と駆動連結され、吸気カムシャフト20の回転駆動によって内部のプランジャが往復運動することで高圧の燃料を吐出する。高圧燃料ポンプ30は、エンジンECU10の指示に基づいて燃料の吐出圧力を調整することで、筒内インジェクタ25へ供給される燃料の圧力を所望する圧力に調整する。この場合、筒内インジェクタ25と連通するリリーフ配管の途中に、ソレノイド式等の既知の圧力調整弁(リリーフ弁)を設けることで、筒内インジェクタ25へ供給される燃料の圧力を調整する構成としてもよい。
なお、高圧燃料ポンプ30は、本発明の燃圧調整手段の一構成例である。
The high-pressure fuel pump 30 includes a cylinder and a plunger that reciprocates within the cylinder. The high-pressure fuel pump 30 is drivingly connected to the intake camshaft 20 synchronized with the rotation of the engine 100, and the internal plunger reciprocates by the rotational drive of the intake camshaft 20, thereby discharging high-pressure fuel. The high-pressure fuel pump 30 adjusts the pressure of the fuel supplied to the in-cylinder injector 25 to a desired pressure by adjusting the fuel discharge pressure based on an instruction from the engine ECU 10. In this case, by providing a known pressure regulating valve (relief valve) such as a solenoid type in the middle of the relief pipe communicating with the in-cylinder injector 25, the pressure of the fuel supplied to the in-cylinder injector 25 is adjusted. Also good.
The high-pressure fuel pump 30 is a configuration example of the fuel pressure adjusting means of the present invention.

筒内インジェクタ25は、吸気ポート13下部の燃焼室11aに斜め方向に装着されている。筒内インジェクタ25は、エンジンECU10の指示に基づいて、エンジン100の圧縮行程の所定タイミングに燃料を燃焼室11aへ噴射する。高圧噴射された燃料は霧化してピストン11のキャビティ内へ進入し、キャビティの形状に沿って点火プラグ27近傍へと導かれる。そして、飛行中に吸気弁18の開弁時に供給された吸入空気と混合され、点火タイミングにおいて点火プラグ27近傍だけにエンジン100の燃焼に適した混合ガスが形成されることで、燃焼室全体としては希薄な混合気の燃焼、いわゆる成層燃焼を実現させる(図2参照)。この場合、筒内インジェクタ25は、吸気ポート13下部に限られず、成層燃焼を実現できる任意の位置に装着することができる。
なお、筒内インジェクタ25は、本発明の第1燃料噴射手段の一構成例である。
The in-cylinder injector 25 is attached to the combustion chamber 11a below the intake port 13 in an oblique direction. In-cylinder injector 25 injects fuel into combustion chamber 11a at a predetermined timing in the compression stroke of engine 100 based on an instruction from engine ECU 10. The fuel injected at high pressure atomizes and enters the cavity of the piston 11 and is guided to the vicinity of the spark plug 27 along the shape of the cavity. Then, it is mixed with the intake air supplied when the intake valve 18 is opened during flight, and a mixed gas suitable for combustion of the engine 100 is formed only in the vicinity of the ignition plug 27 at the ignition timing. Realizes combustion of a lean air-fuel mixture, so-called stratified combustion (see FIG. 2). In this case, the in-cylinder injector 25 is not limited to the lower portion of the intake port 13 and can be mounted at any position where stratified combustion can be realized.
The in-cylinder injector 25 is a structural example of the first fuel injection means of the present invention.

筒内インジェクタ25の燃料配管には燃圧センサ41が設けられている。燃圧センサ41は、筒内インジェクタ25に供給される燃料の圧力を検出し、検出結果をエンジンECU10に送信する。エンジンECU10は、送信された検出結果に基づいて筒内インジェクタ25に供給される燃料の圧力を認識する。燃圧センサ41は、燃料配管に関わらず、筒内インジェクタ25に供給される燃料の圧力を検出できる任意の部位に設けることができる。   A fuel pressure sensor 41 is provided in the fuel piping of the in-cylinder injector 25. The fuel pressure sensor 41 detects the pressure of the fuel supplied to the in-cylinder injector 25 and transmits the detection result to the engine ECU 10. The engine ECU 10 recognizes the pressure of the fuel supplied to the in-cylinder injector 25 based on the transmitted detection result. The fuel pressure sensor 41 can be provided at any part capable of detecting the pressure of the fuel supplied to the in-cylinder injector 25 regardless of the fuel piping.

ポートインジェクタ26は、エンジンECU10の指示に基づいて、エンジン100の吸気行程の所定タイミングに燃料を吸気ポート13へ噴射する。高圧噴射された燃料は霧化して吸入空気と混合され、エンジン100の燃焼に適した混合ガスとなる。そして、混合ガスを吸気弁18の開弁時に燃焼室11aへ供給することで、燃焼室全体を同程度の空燃比として燃焼させる、いわゆる均質燃焼を実現させる(図2参照)。
なお、ポートインジェクタ26は、本発明の第2燃料噴射手段の一構成例である。
The port injector 26 injects fuel into the intake port 13 at a predetermined timing in the intake stroke of the engine 100 based on an instruction from the engine ECU 10. The high pressure injected fuel is atomized and mixed with the intake air, and becomes a mixed gas suitable for combustion of the engine 100. Then, by supplying the mixed gas to the combustion chamber 11a when the intake valve 18 is opened, so-called homogeneous combustion is realized in which the entire combustion chamber is combusted with the same air-fuel ratio (see FIG. 2).
The port injector 26 is a structural example of the second fuel injection means of the present invention.

エンジン100の各気筒にはノッキングセンサ42が設けられている。ノッキングセンサ42は、燃焼室内の圧力変化やノッキングの振動周波数に感応して起電力を発生し、その信号をエンジンECU10へと送信する。エンジンECU10は、ノッキングセンサ42からの信号に基づいて、エンジン100にノッキングが発生したか否かを判断する。この場合、振動型の角速度センサ等の振動センサを設けることで、エンジン100のノッキング発生を検出する構成としてもよい。
なお、ノッキングセンサ42は、本発明のノッキング検出手段の一構成例である。
A knocking sensor 42 is provided in each cylinder of the engine 100. The knocking sensor 42 generates an electromotive force in response to a pressure change in the combustion chamber and a knocking vibration frequency, and transmits the signal to the engine ECU 10. Engine ECU 10 determines whether or not knocking has occurred in engine 100 based on a signal from knocking sensor 42. In this case, a configuration may be adopted in which knocking of engine 100 is detected by providing a vibration sensor such as a vibration-type angular velocity sensor.
The knocking sensor 42 is a configuration example of the knocking detection unit of the present invention.

エンジンECU10は、演算処理を行うCPU(Central Processing Unit)と、プログラム等を記憶するROM(Read Only Memory)と、データ等を記憶するRAM(Random Access Memory)やNVRAM(Non Volatile RAM)と、を備えるコンピュータである。エンジンECU10は、クランク角センサ31、吸気カム角センサ32、エアフロメータ34、スロットルポジションセンサ35、排気温センサ36、水温センサ39等の検出結果を読み込み、スロットルバルブ24の動作、吸気弁18、排気弁19の動作、筒内インジェクタ25およびポートインジェクタ26の動作、点火プラグ27の点火時期など、エンジン100の運転動作を統合的に制御する。   The engine ECU 10 includes a CPU (Central Processing Unit) that performs arithmetic processing, a ROM (Read Only Memory) that stores programs, a RAM (Random Access Memory) and NVRAM (Non Volatile RAM) that store data and the like. Computer. The engine ECU 10 reads the detection results of the crank angle sensor 31, the intake cam angle sensor 32, the air flow meter 34, the throttle position sensor 35, the exhaust temperature sensor 36, the water temperature sensor 39, etc., and operates the throttle valve 24, the intake valve 18, and the exhaust gas. The operation operation of the engine 100 such as the operation of the valve 19, the operation of the in-cylinder injector 25 and the port injector 26, the ignition timing of the spark plug 27, etc. are integratedly controlled.

また、エンジンECU10は、エンジン100の運転状態に基づいて筒内インジェクタ25が噴射供給する燃料量とポートインジェクタ26が噴射供給する燃料量との噴き分け比率を制御し、筒内インジェクタ25へ供給される燃料の圧力を調整する。
エンジンECU10は、例えば、エンジン100が低回転・低負荷運転の時に、筒内インジェクタ25に燃料噴射を指示して燃焼室11a内に燃料を直接噴射させて成層燃焼を実行する。また、エンジンECU10は、例えば、エンジン回転数が所定値を超えた場合に、ポートインジェクタ26に燃料噴射を指示して吸気ポート13内に燃料を噴射させて均質燃焼を実行するか、または直噴とポート噴射とを併用する弱成層燃焼を実行する。筒内インジェクタ25とポートインジェクタ26との噴き分け比率は、台上試験等によって求められた適切な値に設定され、エンジンECU10のROMに予め記憶される。
この場合、エンジンECU10は、エンジン100の運転状態および燃圧センサ41からの信号に基づいて、高圧燃料ポンプ30に指示し、筒内インジェクタ25に供給する燃料圧力を目標燃圧へと調整する。
Further, the engine ECU 10 controls the injection ratio between the amount of fuel injected and supplied by the in-cylinder injector 25 and the amount of fuel supplied and supplied by the port injector 26 based on the operating state of the engine 100, and is supplied to the in-cylinder injector 25. Adjust the fuel pressure.
For example, when the engine 100 is operating at a low speed and a low load, the engine ECU 10 instructs the in-cylinder injector 25 to inject fuel and directly injects fuel into the combustion chamber 11a to execute stratified combustion. Further, for example, when the engine speed exceeds a predetermined value, the engine ECU 10 instructs the port injector 26 to inject fuel and injects fuel into the intake port 13 to execute homogeneous combustion or direct injection. And weakly stratified combustion using both port injection. The injection ratio between the in-cylinder injector 25 and the port injector 26 is set to an appropriate value obtained by a bench test or the like and stored in advance in the ROM of the engine ECU 10.
In this case, the engine ECU 10 instructs the high-pressure fuel pump 30 based on the operating state of the engine 100 and the signal from the fuel pressure sensor 41 to adjust the fuel pressure supplied to the in-cylinder injector 25 to the target fuel pressure.

そして、エンジンECU10は、エンジン100のノッキング抑制の際に、ノッキング回避制御に基づいて筒内インジェクタ25の燃料噴射タイミングを適切な噴射タイミングに制御し、筒内インジェクタ25に供給する燃料圧力を適切な圧力に調整する。更に、エンジンECU10は、筒内インジェクタ25とポートインジェクタ26との燃料の噴き分け比率を適切な比率に制御する。   The engine ECU 10 controls the fuel injection timing of the in-cylinder injector 25 to an appropriate injection timing based on knocking avoidance control when knocking suppression of the engine 100 is suppressed, and the fuel pressure supplied to the in-cylinder injector 25 is appropriately set. Adjust to pressure. Further, the engine ECU 10 controls the fuel injection ratio of the in-cylinder injector 25 and the port injector 26 to an appropriate ratio.

エンジンECU10は、ノッキングセンサ42の検出結果に基づき、エンジン100にノッキングが発生していると判断するとノッキング回避制御を実行する。具体的には、エンジンECU10は、ノッキングセンサ42の信号から、エンジン100のノッキングの検出レベルを認識する。そして、エンジンECU10は、認識したノッキングの検出レベルに基づき(1)点火時期の遅角量(図3(a)参照)、および(2)吸気弁18の開弁タイミングの遅角量(図3(b)参照)、を算出する。エンジンECU10は、算出した(1)および(2)に基づき、イグナイタ28、および電動VVT機構22に指示して、点火プラグ27の点火時期、および吸気弁18の開弁タイミングを遅角させる。この場合、(1)(2)のノッキング回避制御としては、従来の内燃機関のノッキング回避制御方法と同等の技術を適用することができる。   When engine ECU 10 determines that knocking has occurred in engine 100 based on the detection result of knocking sensor 42, engine ECU 10 executes knocking avoidance control. Specifically, engine ECU 10 recognizes the detection level of knocking of engine 100 from the signal of knocking sensor 42. Based on the recognized knocking detection level, the engine ECU 10 (1) retards the ignition timing (see FIG. 3A), and (2) retards the valve opening timing of the intake valve 18 (FIG. 3). (See (b)). Based on the calculated (1) and (2), the engine ECU 10 instructs the igniter 28 and the electric VVT mechanism 22 to retard the ignition timing of the spark plug 27 and the opening timing of the intake valve 18. In this case, as the knocking avoidance control of (1) and (2), a technique equivalent to the conventional knocking avoidance control method of the internal combustion engine can be applied.

エンジンECU10は、ノッキング回避制御の開始に伴い、算出した(1)点火時期の遅角量、および(2)吸気弁18の開弁タイミングの遅角量に基づいて、以下の(3)式から筒内インジェクタ25の燃料噴射タイミングの遅角量を算出する。
Δainjd=ΔSA+ΔinVVT ・・・(3)
(Δainjd:燃料噴射タイミングの遅角量,ΔSA:点火時期の遅角量,ΔinVVT:吸気弁の開弁タイミングの遅角量)
つづいて、エンジンECU10は、以下の(4)式に基づいて筒内インジェクタ25の目標噴射タイミングを算出し、筒内インジェクタ25に指示して燃料噴射タイミングを目標噴射タイミングへ制御する。
ainjd´=ainjd+Δainjd ・・・(4)
(ainjd´:目標噴射タイミング,ainjd:制御前の燃料噴射タイミング)
Based on the calculated (1) retard amount of the ignition timing and (2) retard amount of the valve opening timing of the intake valve 18 with the start of knocking avoidance control, the engine ECU 10 obtains the following equation (3): The retardation amount of the fuel injection timing of the in-cylinder injector 25 is calculated.
Δainjd = ΔSA + ΔinVVT (3)
(Δainjd: retard amount of fuel injection timing, ΔSA: retard amount of ignition timing, ΔinVVT: retard amount of intake valve opening timing)
Subsequently, the engine ECU 10 calculates the target injection timing of the in-cylinder injector 25 based on the following equation (4), and instructs the in-cylinder injector 25 to control the fuel injection timing to the target injection timing.
ainjd ′ = ainjd + Δainjd (4)
(Ainjd ′: target injection timing, ainjd: fuel injection timing before control)

ノッキング回避制御に伴って点火時期、および吸気弁の開弁タイミングを遅角させると、筒内インジェクタは、燃焼室内へ噴射する燃料を適切に燃焼させるために、より圧縮行程の後期に燃料を噴射することが要求される。すなわち、目標とする燃焼室内への燃料噴射タイミングが遅角側へ変化することになる。そのため、ノッキング抑制時に、筒内インジェクタの燃料噴射タイミングが目標噴射タイミングと異なることで、内燃機関の運転性能の低下が生じてしまう場合がある。そこで、上記の制御を実行することにより、ノッキング抑制時の点火時期および吸気弁の開弁タイミングの遅角量から目標噴射タイミングを算出し、算出した目標噴射タイミングに基づいて筒内インジェクタ25の燃料噴射タイミングを適切に制御することができる。よって、ノッキング抑制時に内燃機関の運転性能の低下が生じることを抑制することができる。   When the ignition timing and intake valve opening timing are retarded in accordance with knocking avoidance control, the in-cylinder injector injects fuel later in the compression stroke in order to properly burn the fuel injected into the combustion chamber. It is required to do. That is, the target fuel injection timing into the combustion chamber changes to the retard side. For this reason, when knocking is suppressed, the fuel injection timing of the in-cylinder injector is different from the target injection timing, which may cause a decrease in the operating performance of the internal combustion engine. Therefore, by executing the above control, the target injection timing is calculated from the retard amount of the ignition timing at the time of knocking suppression and the valve opening timing of the intake valve, and the fuel of the in-cylinder injector 25 is based on the calculated target injection timing. The injection timing can be appropriately controlled. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the operating performance of the internal combustion engine when knocking is suppressed.

また、エンジンECU10は、ノッキング回避制御の開始に伴い、算出した(1)点火時期の遅角量、および(2)吸気弁18の開弁タイミングの遅角量に基づいて、以下の(5)式から筒内インジェクタ25の燃料圧力の調整量を算出する。
Δepr=(ΔSA+ΔinVVT)×Kepr ・・・(5)
(Δepr:燃料圧力の調整量,ΔSA:点火時期の遅角量,ΔinVVT:吸気弁の開弁タイミングの遅角量,Kepr:燃料圧力への変換係数)
ここで、燃料圧力への変換係数(Kepr)は、エンジン100の型式等で決定される係数であり、台上試験等によって求められた適切な値に設定され、エンジンECU10のROMに予め記憶される。
つづいて、エンジンECU10は、以下の(6)式に基づいて筒内インジェクタ25に供給する燃料の目標燃圧を算出し、高圧燃料ポンプ30に指示して燃料圧力を目標燃圧へ調整する。
epr´=epr+Δepr ・・・(6)
(epr´:目標燃圧,epr:調整前の燃料圧力)
Further, the engine ECU 10 performs the following (5) based on the calculated (1) retard amount of the ignition timing and (2) retard amount of the valve opening timing of the intake valve 18 with the start of the knocking avoidance control. The adjustment amount of the fuel pressure of the in-cylinder injector 25 is calculated from the equation.
Δepr = (ΔSA + ΔinVVT) × Kepr (5)
(Δepr: fuel pressure adjustment amount, ΔSA: ignition timing retardation amount, ΔinVVT: intake valve opening timing retardation amount, Kepr: conversion coefficient to fuel pressure)
Here, the fuel pressure conversion coefficient (Kepr) is a coefficient determined by the model of the engine 100 and the like, is set to an appropriate value obtained by a bench test or the like, and is stored in advance in the ROM of the engine ECU 10. The
Subsequently, the engine ECU 10 calculates the target fuel pressure of the fuel supplied to the in-cylinder injector 25 based on the following equation (6), and instructs the high-pressure fuel pump 30 to adjust the fuel pressure to the target fuel pressure.
epr ′ = epr + Δepr (6)
(Epr ': target fuel pressure, epr: fuel pressure before adjustment)

ノッキング回避制御に伴って点火時期、および吸気弁の開弁タイミングを遅角させると、筒内インジェクタは、より圧縮行程の後期に燃焼室内へ燃料を噴射することが要求される。すなわち、より高い筒内圧に抗して燃焼室内へ燃料噴射を行うことになり、筒内インジェクタに供給される燃圧と筒内圧との差圧がより縮小することになる。そのため、ノッキング抑制時に、筒内インジェクタに供給される燃料の圧力が充分でないために、筒内インジェクタの単位時間当たりの燃料噴射量が減少することで内燃機関の運転性能の低下が生じてしまう場合がある。そこで、上記の制御を実行することにより、ノッキング抑制時の点火時期および吸気弁の開弁タイミングの遅角量から筒内圧を認識し、認識した筒内圧に基づいて筒内インジェクタ25に供給する燃料の圧力を適切な燃圧に増圧調整することができる。よって、ノッキング抑制時に内燃機関の運転性能の低下が生じることを抑制することができる。   When the ignition timing and the intake valve opening timing are retarded in accordance with the knocking avoidance control, the in-cylinder injector is required to inject fuel into the combustion chamber later in the compression stroke. That is, fuel is injected into the combustion chamber against a higher in-cylinder pressure, and the differential pressure between the fuel pressure supplied to the in-cylinder injector and the in-cylinder pressure is further reduced. Therefore, when the knocking is suppressed, the pressure of the fuel supplied to the in-cylinder injector is not sufficient, so that the fuel injection amount per unit time of the in-cylinder injector decreases, resulting in a decrease in the operating performance of the internal combustion engine. There is. Therefore, by executing the above-described control, the cylinder pressure is recognized from the retard amount of the ignition timing at the time of knocking suppression and the valve opening timing of the intake valve, and the fuel supplied to the cylinder injector 25 based on the recognized cylinder pressure. Can be increased and adjusted to an appropriate fuel pressure. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the operating performance of the internal combustion engine when knocking is suppressed.

更に、エンジンECU10は、ノッキング回避制御の開始に伴い、算出した(1)点火時期の遅角量、および(2)吸気弁18の開弁タイミングの遅角量に基づいて、以下の(7)式から筒内インジェクタ25とポートインジェクタ26との燃料の噴き分け比率の調整量を算出する。
Δkpfi=(ΔSA+ΔinVVT)×Kkpfi ・・・(7)
(Δkpfi:噴き分け比率の調整量,ΔSA:点火時期の遅角量,ΔinVVT:吸気弁の開弁タイミングの遅角量,Kkpfi:噴き分け比率への変換係数)
ここで、噴き分け比率への変換係数(Kkpfi)は、エンジン100の型式等で決定される係数であり、台上試験等によって求められた適切な値に設定され、エンジンECU10のROMに予め記憶される。
つづいて、エンジンECU10は、以下の(8)式に基づいて筒内インジェクタ25とポートインジェクタ26との燃料の目標噴き分け比率を算出し、筒内インジェクタ25とポートインジェクタ26に指示して噴き分け比率を目標比率へ制御する。
kpfi´=kpfi+Δkpfi ・・・(8)
(kpfi´:目標噴き分け比率,kpfi:制御前の噴き分け比率)
Furthermore, the engine ECU 10 performs the following (7) based on the calculated (1) retard amount of the ignition timing and (2) the retard amount of the valve opening timing of the intake valve 18 with the start of the knocking avoidance control. The adjustment amount of the fuel injection ratio of the in-cylinder injector 25 and the port injector 26 is calculated from the equation.
Δkpfi = (ΔSA + ΔinVVT) × Kkpfi (7)
(Δkpfi: adjustment amount of injection division ratio, ΔSA: retardation amount of ignition timing, ΔinVVT: retardation amount of opening timing of intake valve, Kkpfi: conversion coefficient to injection division ratio)
Here, the conversion coefficient (Kkpfi) to the injection ratio is a coefficient determined by the model of the engine 100 and the like, set to an appropriate value obtained by a bench test or the like, and stored in advance in the ROM of the engine ECU 10. Is done.
Subsequently, the engine ECU 10 calculates a target fuel injection ratio between the in-cylinder injector 25 and the port injector 26 based on the following equation (8), and instructs the in-cylinder injector 25 and the port injector 26 to perform the injection separation. Control the ratio to the target ratio.
kpfi ′ = kpfi + Δkpfi (8)
(Kpfi ': target injection ratio, kpfi: injection ratio before control)

ノッキング回避制御に伴って点火時期、および吸気弁の開弁タイミングを遅角させると、筒内インジェクタおよびポートインジェクタは、より圧縮行程の後期に燃料を噴射することが要求される。すなわち、燃焼室内および吸気ポート内への燃料噴射タイミングが変化するために、それに伴って目標とするインジェクタの燃料の噴き分け比率も変化することになる。そのため、ノッキング抑制時に、筒内インジェクタおよびポートインジェクタの燃料の噴き分け比率が目標比率と異なることで、内燃機関の燃費や排気エミッションの悪化等による運転性能の低下が生じてしまう場合がある。そこで、上記の制御を実行することにより、ノッキング抑制時の点火時期および吸気弁の開弁タイミングの遅角量から燃料の目標噴き分け比率を算出し、算出した目標比率に基づいて筒内インジェクタ25とポートインジェクタ26との噴き分け比率を適切に制御することができる。よって、ノッキング抑制時に内燃機関の運転性能の低下が生じることを抑制することができる。   If the ignition timing and the intake valve opening timing are retarded in accordance with the knocking avoidance control, the in-cylinder injector and the port injector are required to inject fuel at the later stage of the compression stroke. That is, since the fuel injection timing into the combustion chamber and the intake port changes, the fuel injection ratio of the target injector also changes accordingly. For this reason, when knocking is suppressed, the fuel injection ratio of the in-cylinder injector and the port injector is different from the target ratio, which may cause a decrease in operating performance due to deterioration of fuel consumption or exhaust emission of the internal combustion engine. Therefore, by executing the above control, the fuel target injection ratio is calculated from the retard amount of the ignition timing at the time of knocking suppression and the valve opening timing of the intake valve, and the in-cylinder injector 25 is based on the calculated target ratio. And the port injector 26 can be appropriately controlled. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the operating performance of the internal combustion engine when knocking is suppressed.

この場合、エンジンECU10は、エンジン100の運転状態に基づいて、筒内インジェクタ25の燃料噴射タイミングの制御、筒内インジェクタ25の燃料圧力の調整、筒内インジェクタ25とポートインジェクタ26との噴き分け比率の制御、の少なくとも1つを実行することもできる。また、エンジンECU10は、(1)点火時期の遅角量、に代えて(3)式から算出する筒内インジェクタ25の燃料噴射時期の遅角量、を用いて筒内インジェクタ25の燃料圧力の調整量、および筒内インジェクタ25とポートインジェクタ26との噴き分け比率の調整量を算出する構成としてもよい。
なお、エンジンECU10は、本発明の燃圧調整手段および噴き分け比率制御手段の一構成例である。
In this case, the engine ECU 10 controls the fuel injection timing of the in-cylinder injector 25, adjusts the fuel pressure of the in-cylinder injector 25, and the injection ratio between the in-cylinder injector 25 and the port injector 26 based on the operating state of the engine 100. It is also possible to execute at least one of the following controls. Further, the engine ECU 10 determines the fuel pressure of the in-cylinder injector 25 using the retard amount of the fuel injection timing of the in-cylinder injector 25 calculated from the equation (3) instead of (1) the retard amount of the ignition timing. The adjustment amount and the adjustment amount of the injection ratio of the in-cylinder injector 25 and the port injector 26 may be calculated.
The engine ECU 10 is a configuration example of the fuel pressure adjusting unit and the injection ratio control unit of the present invention.

つづいて、エンジンECU10の制御の流れに沿って、エンジンシステム1の動作を説明する。図4はエンジンECU10の処理の一例を示すフローチャートである。本実施例のエンジンシステム1は、可変動弁手段と、第1燃料噴射手段と、第2燃料噴射手段と、ノッキング検出手段と、燃圧調整手段と、噴き分け比率制御手段とを備えることで、エンジン100のノッキング抑制時に、筒内インジェクタ25の燃料噴射タイミングの制御、筒内インジェクタ25の燃料圧力の調整および筒内インジェクタ25とポートインジェクタ26との噴き分け比率の制御を実行する。   Next, the operation of the engine system 1 will be described along the control flow of the engine ECU 10. FIG. 4 is a flowchart showing an example of processing of the engine ECU 10. The engine system 1 of the present embodiment includes variable valve means, first fuel injection means, second fuel injection means, knocking detection means, fuel pressure adjustment means, and injection ratio control means. At the time of suppressing knocking of the engine 100, control of the fuel injection timing of the in-cylinder injector 25, adjustment of the fuel pressure of the in-cylinder injector 25, and control of the injection ratio between the in-cylinder injector 25 and the port injector 26 are executed.

エンジンECU10の制御は、エンジン100の始動要求がされると、すなわちイグニッションスイッチがONにされると開始し、エンジン100の停止要求がされるまで以下の制御を繰り返す。まず、エンジンECU10はステップS1で、ノッキングセンサ42の検出結果に基づき、エンジン100にノッキングが発生しているか否かを判断する。ノッキングが発生していない場合(ステップS1/NO)、エンジンECU10は制御の処理を終了する。ノッキングが発生している場合(ステップS1/YES)は、エンジンECU10は次のステップS2へ進む。   The control of the engine ECU 10 starts when the engine 100 is requested to start, that is, when the ignition switch is turned on, and the following control is repeated until the engine 100 is requested to stop. First, in step S1, the engine ECU 10 determines whether or not knocking has occurred in the engine 100 based on the detection result of the knocking sensor 42. If knocking has not occurred (step S1 / NO), the engine ECU 10 ends the control process. If knocking has occurred (step S1 / YES), the engine ECU 10 proceeds to the next step S2.

ステップS2で、エンジンECU10は、ステップS1で検出されたノッキングセンサ42の信号からエンジン100のノッキングの検出レベルを認識する。そして、エンジンECU10は、認識したノッキングの検出レベルに基づき点火時期の遅角量(図3(a)参照)、および吸気弁18の開弁タイミングの遅角量(図3(b)参照)、を算出する。エンジンECU10は、ステップS2の処理を終えると、次のステップS3へ進む。   In step S2, engine ECU 10 recognizes the detection level of knocking of engine 100 from the signal of knocking sensor 42 detected in step S1. Then, the engine ECU 10 determines the retard amount of the ignition timing (see FIG. 3A) and the retard amount of the opening timing of the intake valve 18 based on the recognized knocking detection level (see FIG. 3B). Is calculated. When the engine ECU 10 finishes the process of step S2, the process proceeds to the next step S3.

ステップS3で、エンジンECU10は、ステップS3で算出したそれぞれの遅角量に基づいて、(3)(4)式より筒内インジェクタ25の目標噴射タイミングを算出する。また、エンジンECU10は、ステップS3で算出したそれぞれの遅角量に基づいて、(5)(6)式より筒内インジェクタ25の目標燃圧を算出する。更に、エンジンECU10は、ステップS3で算出したそれぞれの遅角量に基づいて、(7)(8)式より筒内インジェクタ25とポートインジェクタ26との燃料の目標噴き分け比率を算出する。エンジンECU10は、ステップS3の処理を終えると、次のステップS4へ進む。   In step S3, the engine ECU 10 calculates the target injection timing of the in-cylinder injector 25 from the equations (3) and (4) based on the respective retard amounts calculated in step S3. Further, the engine ECU 10 calculates the target fuel pressure of the in-cylinder injector 25 from the equations (5) and (6) based on the respective retard amounts calculated in step S3. Further, the engine ECU 10 calculates the target fuel injection ratio of the in-cylinder injector 25 and the port injector 26 from the equations (7) and (8) based on the respective retard amounts calculated in step S3. After finishing the process of step S3, the engine ECU 10 proceeds to the next step S4.

ステップS4で、エンジンECU10は、ステップS3で算出した目標噴射タイミングに基づいて、筒内インジェクタ25に指示して燃料噴射タイミングを目標噴射タイミングへ制御する。また、エンジンECU10は、ステップS3で算出した目標燃圧に基づいて、高圧燃料ポンプ30に指示して燃料圧力を目標燃圧へ調整する。更に、エンジンECU10は、ステップS3で算出した燃料の目標噴き分け比率に基づいて、筒内インジェクタ25とポートインジェクタ26に指示して噴き分け比率を目標比率へ制御する。
この制御を実行することにより、エンジン100のノッキング抑制時に筒内インジェクタ25とポートインジェクタ26の燃料噴射制御を適切に実行することができる。よって、成層燃焼および均質燃焼を実現可能な内燃機関におけるノッキング抑制時の運転性能の低下を抑制することができる。
エンジンECU10は、ステップS4の処理を終えると、制御の処理を終了する。
In step S4, the engine ECU 10 instructs the in-cylinder injector 25 to control the fuel injection timing to the target injection timing based on the target injection timing calculated in step S3. Further, the engine ECU 10 instructs the high-pressure fuel pump 30 to adjust the fuel pressure to the target fuel pressure based on the target fuel pressure calculated in step S3. Further, the engine ECU 10 instructs the in-cylinder injector 25 and the port injector 26 based on the fuel target injection ratio calculated in step S3 to control the injection ratio to the target ratio.
By executing this control, the fuel injection control of the in-cylinder injector 25 and the port injector 26 can be appropriately executed when knocking of the engine 100 is suppressed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in operating performance when knocking is suppressed in an internal combustion engine that can realize stratified combustion and homogeneous combustion.
The engine ECU 10 ends the control process when the process of step S4 is completed.

以上のように、本実施例のエンジンシステムは、エンジンのノッキング抑制時に、点火タイミングの遅角量および吸気弁の開弁タイミングの遅角量に基づいて、筒内インジェクタの燃料噴射タイミングを遅角側へ制御し、筒内インジェクタに供給する燃料の圧力を増圧側へ調整し、筒内インジェクタとポートインジェクタとの噴き分け比率を適切に制御することで、内燃機関のノッキング抑制時に、筒内インジェクタおよびポートインジェクタの燃料噴射制御を適切に実行することができる。よって、成層燃焼および均質燃焼を実現可能な内燃機関におけるノッキング抑制時の運転性能の低下を抑制することができる。   As described above, the engine system of the present embodiment retards the fuel injection timing of the in-cylinder injector based on the retard amount of the ignition timing and the retard amount of the intake valve opening timing when suppressing engine knocking. In-cylinder injector when controlling the knocking of the internal combustion engine by adjusting the pressure of the fuel supplied to the in-cylinder injector to the pressure increasing side and appropriately controlling the injection ratio between the in-cylinder injector and the port injector In addition, the fuel injection control of the port injector can be appropriately executed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in operating performance when knocking is suppressed in an internal combustion engine that can realize stratified combustion and homogeneous combustion.

上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   The above embodiments are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to these, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims.

1 エンジンシステム
10 エンジンECU(燃圧調整手段,噴き分け比率制御手段)
11 ピストン
11a 燃焼室
13 吸気ポート
18 吸気弁
22 電動VVT機構(可変動弁手段)
23 油圧VVT機構(可変動弁手段)
25 筒内インジェクタ(第1燃料噴射手段)
26 ポートインジェクタ(第2燃料噴射手段)
27 点火プラグ
30 高圧燃料ポンプ(燃圧調整手段)
41 燃圧センサ
42 ノッキングセンサ(ノッキング検出手段)
100 エンジン

1 Engine system 10 Engine ECU (fuel pressure adjusting means, injection ratio control means)
11 Piston 11a Combustion chamber 13 Intake port 18 Intake valve 22 Electric VVT mechanism (variable valve operating means)
23 Hydraulic VVT mechanism (variable valve operating means)
25 In-cylinder injector (first fuel injection means)
26 Port injector (second fuel injection means)
27 Spark plug 30 High-pressure fuel pump (fuel pressure adjusting means)
41 Fuel pressure sensor 42 Knocking sensor (knocking detection means)
100 engine

Claims (3)

内燃機関の各気筒の吸気弁および排気弁のバルブタイミングを所望するタイミングに変更する可変動弁手段と、前記内燃機関の燃焼室へ燃料を噴射供給する第1燃料噴射手段と、前記内燃機関の吸気ポートへ燃料を噴射供給する第2燃料噴射手段と、を備える内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の各気筒のノッキング発生を検出するノッキング検出手段と、
前記ノッキング検出手段の検出結果に基づいて、前記内燃機関の各気筒の点火タイミングを遅角側へ制御する点火時期制御手段と、
前記ノッキング検出手段の検出結果に基づいて、前記可変動弁手段によって前記吸気弁の開弁タイミングを遅角側へ制御する可変動弁制御手段と、
前記点火時期制御手段による点火タイミングの遅角量、および前記可変動弁制御手段による吸気弁の開弁タイミングの遅角量に基づいて、前記第1燃料噴射手段の燃料噴射タイミングを遅角側へ制御する燃料噴射時期制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
Variable valve means for changing the valve timings of the intake and exhaust valves of each cylinder of the internal combustion engine to desired timings; first fuel injection means for injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine; and A second fuel injection means for injecting and supplying fuel to the intake port,
Knocking detecting means for detecting occurrence of knocking in each cylinder of the internal combustion engine;
Ignition timing control means for controlling the ignition timing of each cylinder of the internal combustion engine to the retard side based on the detection result of the knocking detection means;
Variable valve control means for controlling the valve opening timing of the intake valve to the retard side by the variable valve means based on the detection result of the knocking detection means;
Based on the retard amount of the ignition timing by the ignition timing control means and the retard amount of the opening timing of the intake valve by the variable valve control means, the fuel injection timing of the first fuel injection means is retarded. Fuel injection timing control means to control;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記第1燃料噴射手段に供給する燃料の圧力を調整する燃圧調整手段を備え、
前記燃圧調整手段は、前記点火時期制御手段による点火タイミングの遅角量、および前記可変動弁制御手段による吸気弁の開弁タイミングの遅角量に基づいて、前記第1燃料噴射手段に供給する燃料の圧力を増圧側へ調整することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
Fuel pressure adjusting means for adjusting the pressure of the fuel supplied to the first fuel injection means based on the operating state of the internal combustion engine;
The fuel pressure adjusting means supplies to the first fuel injection means based on the retard amount of the ignition timing by the ignition timing control means and the retard amount of the opening timing of the intake valve by the variable valve control means. 2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the pressure of the fuel is adjusted to the pressure increasing side.
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記第1燃料噴射手段が噴射供給する燃料量と前記第2燃料噴射手段が噴射供給する燃料量との噴き分け比率を制御する噴き分け比率制御手段を備え、
前記噴き分け比率制御手段は、前記点火時期制御手段による点火タイミングの遅角量、および前記可変動弁制御手段による吸気弁の開弁タイミングの遅角量に基づいて、前記第1燃料噴射手段が噴射供給する燃料量と前記第2燃料噴射手段が噴射供給する燃料量との噴き分け比率を制御することを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。

There is provided an injection ratio control means for controlling an injection ratio between the amount of fuel injected and supplied by the first fuel injection means and the amount of fuel supplied and supplied by the second fuel injection means based on the operating state of the internal combustion engine. ,
The injection split ratio control means is configured such that the first fuel injection means is based on a retard amount of the ignition timing by the ignition timing control means and a retard amount of the opening timing of the intake valve by the variable valve control means. 3. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein an injection ratio between a fuel amount to be injected and a fuel amount to be injected and supplied by the second fuel injection means is controlled.

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