JP2012167632A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device of an internal combustion engine that accurately controls the amount of additional fuel to be injected from an injector in a cylinder during combustion.SOLUTION: The control device of an internal combustion engine includes a calculation means of an effective injection pressure to calculate the effective injection pressure in real time based on a pressure in the cylinder detected by a detecting means of the pressure in the cylinder, wherein the effective injection pressure is the difference between the fuel pressure in the injector and the pressure in the cylinder; and a control means of timing to terminate the additional injection which controls the timing to terminate the additional fuel injection during combustion based on the calculated effective injection pressure, when additional fuel injection for injecting additional fuel to a combusting cylinder from an injector is carried out. The control means of timing to terminate the additional injection integrates a fuel injection rate determined by the effective injection pressure calculated by the calculation means of an effective injection pressure and calculates in real time the amount of the fuel that has been injected so far, and terminates the additional fuel injection during combustion when the amount of the injected fuel reaches a target value.

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.

内燃機関において、正常な着火タイミングよりも前に筒内の混合気が着火するプレイグニションと呼ばれる現象が発生することがある。プレイグニションによって燃焼が開始し、筒内の混合気が正常なタイミングより早期に燃焼してしまうと、異常に高い筒内圧力が発生し、機関がダメージを受けるおそれがある。また、プレイグニションによってノッキングが誘発され、騒音を生ずるという問題もある。   In an internal combustion engine, a phenomenon called preignition may occur in which the air-fuel mixture in the cylinder ignites before normal ignition timing. If combustion starts due to pre-ignition and the air-fuel mixture in the cylinder burns earlier than the normal timing, an abnormally high in-cylinder pressure may be generated and the engine may be damaged. There is also a problem that knocking is induced by pre-ignition and noise is generated.

このようなプレイグニションの弊害を回避するための技術として、特許文献1には、物理モデルにより予測された筒内圧力と、筒内圧力センサにより計測された筒内圧力とを比較することによってプレイグニションを検出し、プレイグニションが検出された場合には、その検出されたサイクルにおいて筒内インジェクタから燃料を再噴射することにより、プレイグニションの火炎を消火または減衰させ、筒内圧力の異常上昇を回避することを図った技術が開示されている。   As a technique for avoiding such adverse effects of preignition, Patent Document 1 discloses a pre-processing method by comparing the in-cylinder pressure predicted by the physical model with the in-cylinder pressure measured by the in-cylinder pressure sensor. When ignition is detected and pre-ignition is detected, by re-injecting fuel from the in-cylinder injector in the detected cycle, the pre-ignition flame is extinguished or attenuated, and the in-cylinder pressure rises abnormally. Techniques that attempt to avoid this are disclosed.

特開2010−71284号公報JP 2010-71284 A 特開平11−36956号公報JP-A-11-36956 特開2002−339788号公報JP 2002-339788 A

インジェクタから時間当たりに噴射される燃料の量(以下、「噴射率」と称する)は、燃料圧力と、燃料が噴射される空間の圧力との差圧によって変化する。筒内インジェクタによる通常の燃料噴射は、吸気行程で行われるため、噴射中の筒内の圧力は一定であり、燃料圧力と筒内圧力との差圧も一定であるので、噴射率も一定である。したがって、燃料噴射量は正味の噴射時間に比例するので、噴射時間を制御することにより噴射量を正確に制御することができる。   The amount of fuel injected from the injector per hour (hereinafter referred to as “injection rate”) varies depending on the differential pressure between the fuel pressure and the pressure of the space into which the fuel is injected. Since normal fuel injection by the in-cylinder injector is performed in the intake stroke, the pressure in the cylinder during injection is constant, and the differential pressure between the fuel pressure and in-cylinder pressure is also constant, so the injection rate is also constant. is there. Therefore, since the fuel injection amount is proportional to the net injection time, the injection amount can be accurately controlled by controlling the injection time.

これに対し、プレイグニションによる筒内圧力の異常上昇を回避するための燃料噴射を行う場合のように、燃焼中に筒内インジェクタから追加の燃料噴射(以下、「燃焼中追加噴射」と称する)を行う場合には、噴射率は燃料圧力と筒内圧力との差圧によって決まる。燃焼中の筒内圧力は、短時間の燃焼の中で急激に変化する。したがって、燃焼中追加噴射の場合には、短時間の噴射中に噴射率が急激に変化する。このため、燃焼中追加噴射の噴射量は、噴射時間に比例しなくなる。また、燃焼中の筒内圧力の大きさや波形は機関運転状態によって異なるので、予測することが困難である。特に、プレイグニションが生じた場合の燃焼は異常な燃焼であり、偶然に支配され、バラツキがあるので、燃焼中の筒内圧力の大きさや波形を正確に予測することは極めて困難である。このようなことから、燃焼中追加噴射を行う場合には、その噴射量を正確に制御することが困難であり、実際の噴射量を特定することができない。その結果、次のような問題を招く。   On the other hand, additional fuel injection from the in-cylinder injector during combustion (hereinafter referred to as “in-combustion additional injection”) as in the case of performing fuel injection to avoid an abnormal increase in in-cylinder pressure due to pre-ignition. When performing the above, the injection rate is determined by the differential pressure between the fuel pressure and the in-cylinder pressure. The in-cylinder pressure during combustion changes rapidly during short-time combustion. Therefore, in the case of additional injection during combustion, the injection rate changes rapidly during short-time injection. For this reason, the injection amount of the additional injection during combustion is not proportional to the injection time. Moreover, since the magnitude and waveform of the in-cylinder pressure during combustion vary depending on the engine operating state, it is difficult to predict. In particular, the combustion when pre-ignition occurs is abnormal combustion, is controlled by chance, and varies, so it is extremely difficult to accurately predict the magnitude and waveform of the in-cylinder pressure during combustion. For this reason, when performing additional injection during combustion, it is difficult to accurately control the injection amount, and the actual injection amount cannot be specified. As a result, the following problems are caused.

燃焼中追加噴射の噴射量が目標量より少なかった場合には、その本来の目的、例えばプレイグニションによる筒内圧力の異常上昇を回避することを十分に達成できない。逆に、燃焼中追加噴射の噴射量が目標量より多かった場合には、その分だけ燃料が無駄になるだけでなく、多量の未燃燃料が排気浄化触媒に流入し、その未燃燃料が排気浄化触媒で燃焼することで排気浄化触媒の温度が異常に上昇し、ダメージを受けるおそれもある。また、何れの場合においても、排気ガスの空燃比が目標値からずれるので、排気浄化性能を悪化させる。   When the injection amount of the additional injection during combustion is less than the target amount, it is not possible to sufficiently achieve its original purpose, for example, avoiding an abnormal increase in in-cylinder pressure due to pre-ignition. Conversely, if the amount of additional injection during combustion is greater than the target amount, not only is the fuel wasted, but a large amount of unburned fuel flows into the exhaust purification catalyst, and the unburned fuel Combustion with the exhaust purification catalyst may cause an abnormal increase in the temperature of the exhaust purification catalyst and damage. In any case, since the air-fuel ratio of the exhaust gas deviates from the target value, the exhaust purification performance is deteriorated.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、燃焼中に筒内インジェクタから追加の燃料噴射を行う場合にその噴射量を正確に制御することの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 to solve the above-described problems, and is a control device for an internal combustion engine that can accurately control the injection amount when additional fuel injection is performed from an in-cylinder injector during combustion. The purpose is to provide.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
気筒内に直接に燃料を噴射するインジェクタと、
前記気筒内で燃焼中に筒内圧力をリアルタイムに検出する筒内圧力検出手段と、
燃焼中の前記気筒内に前記インジェクタから追加の燃料を噴射する燃焼中追加噴射を行う場合に、その燃焼中追加噴射の間、前記筒内圧力検出手段により検出された筒内圧力に基づいて、前記インジェクタの燃料圧力と前記筒内圧力との差である実効噴射圧力をリアルタイムに算出する実効噴射圧力算出手段と、
前記燃焼中追加噴射が行われているときに、前記実効噴射圧力算出手段により算出された実効噴射圧力に基づいて、前記燃焼中追加噴射を終了するタイミングを制御する追加噴射終了タイミング制御手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a control device for an internal combustion engine,
An injector that injects fuel directly into the cylinder;
In-cylinder pressure detecting means for detecting in-cylinder pressure in real time during combustion in the cylinder;
Based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means during the additional injection during combustion when performing additional injection during combustion in which additional fuel is injected from the injector into the cylinder during combustion, Effective injection pressure calculating means for calculating in real time an effective injection pressure that is the difference between the fuel pressure of the injector and the in-cylinder pressure;
An additional injection end timing control means for controlling the timing of ending the additional injection during combustion based on the effective injection pressure calculated by the effective injection pressure calculating means when the additional injection during combustion is performed;
It is characterized by providing.

また、第2の発明は、第1の発明において、
前記追加噴射終了タイミング制御手段は、前記実効噴射圧力算出手段により算出された実効噴射圧力により定まる時間当たりの噴射量を積算することにより、現在時点までに噴射された燃料量をリアルタイムに算出し、該算出された現在時点までに噴射された燃料量が目標量に達したときに前記燃焼中追加噴射を終了することを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The additional injection end timing control means calculates the amount of fuel injected up to the present time in real time by integrating the injection amount per time determined by the effective injection pressure calculated by the effective injection pressure calculation means, The additional injection during combustion is terminated when the fuel amount injected up to the calculated current time reaches a target amount.

また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記内燃機関は、排気通路に設けられた排気浄化触媒を共用する複数の気筒からなる気筒群を少なくとも1組有し、
前記筒内圧力検出手段により検出された筒内圧力に基づいて1サイクルの燃焼の発熱量を算出する発熱量算出手段と、
前記気筒群に属する1つの気筒において前記燃焼中追加噴射が行われた場合に、前記1つの気筒の全燃料噴射量と前記発熱量算出手段により算出された発熱量とに基づいて、前記1つの気筒から燃焼せずに排出される未燃燃料の量または該量に対応する発熱量を算出する未燃燃料算出手段と、
前記1つの気筒が属する気筒群の中で燃焼順序が前記1つの気筒の次の気筒である次燃焼気筒の燃料噴射量を、前記未燃燃料算出手段により算出された値に基づいて補正する次燃焼気筒補正手段と、
を備えることを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
The internal combustion engine has at least one cylinder group consisting of a plurality of cylinders sharing an exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage,
A calorific value calculating means for calculating a calorific value of combustion in one cycle based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means;
When the additional injection during combustion is performed in one cylinder belonging to the cylinder group, based on the total fuel injection amount of the one cylinder and the heat generation amount calculated by the heat generation amount calculation means, Unburned fuel calculating means for calculating an amount of unburned fuel discharged without burning from the cylinder or a calorific value corresponding to the amount;
Next, the fuel injection amount of the next combustion cylinder whose combustion order is the next cylinder of the one cylinder in the cylinder group to which the one cylinder belongs is corrected based on the value calculated by the unburned fuel calculation means. Combustion cylinder correction means;
It is characterized by providing.

また、第4の発明は、第3の発明において、
前記次燃焼気筒補正手段は、
前記未燃燃料算出手段により算出された値に基づいて前記排気浄化触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、
前記触媒温度推定手段により推定された触媒温度が所定温度より高い場合に、前記次燃焼気筒の燃料噴射量を増量補正する増量補正手段と、
を含むことを特徴とする。
Moreover, 4th invention is set in 3rd invention,
The next combustion cylinder correction means includes:
Catalyst temperature estimating means for estimating the temperature of the exhaust purification catalyst based on the value calculated by the unburned fuel calculating means;
An increase correction means for increasing the fuel injection amount of the next combustion cylinder when the catalyst temperature estimated by the catalyst temperature estimation means is higher than a predetermined temperature;
It is characterized by including.

また、第5の発明は、第3の発明において、
前記次燃焼気筒補正手段は、
前記未燃燃料算出手段により算出された値に基づいて前記排気浄化触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、
前記触媒温度推定手段により推定された触媒温度が所定温度より低い場合に、前記次燃焼気筒の燃料噴射量を減量補正する減量補正手段と、
を含むことを特徴とする。
The fifth invention is the third invention, wherein
The next combustion cylinder correction means includes:
Catalyst temperature estimating means for estimating the temperature of the exhaust purification catalyst based on the value calculated by the unburned fuel calculating means;
A decrease correction means for correcting a decrease in the fuel injection amount of the next combustion cylinder when the catalyst temperature estimated by the catalyst temperature estimation means is lower than a predetermined temperature;
It is characterized by including.

また、第6の発明は、第1乃至第5の発明の何れかにおいて、
プレイグニションを検出するプレイグニション検出手段を備え、
前記プレイグニションが検出された場合に、該検出されたプレイグニションと同じサイクルの燃焼中に前記燃焼中追加噴射を行うことを特徴とする。
According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions,
Pre-ignition detection means for detecting pre-ignition is provided,
When the preignition is detected, the additional injection during combustion is performed during combustion in the same cycle as the detected preignition.

また、第7の発明は、第1乃至第6の発明の何れかにおいて、
前記実効噴射圧力算出手段の演算処理を行う演算装置と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記燃焼中追加噴射を行う場合の前記実効噴射圧力を予測する実効噴射圧力予測手段と、
前記燃焼中追加噴射を行う場合に、前記演算装置の演算負荷が所定の基準値を超える場合には、前記実効噴射圧力算出手段および前記追加噴射終了タイミング制御手段による制御に代えて、前記実効噴射圧力予測手段により予測された実効噴射圧力に基づいて前記燃焼中追加噴射の継続時間を決定する追加噴射時間決定手段と、
を備えることを特徴とする。
According to a seventh invention, in any one of the first to sixth inventions,
An arithmetic device for performing arithmetic processing of the effective injection pressure calculating means;
Effective injection pressure predicting means for predicting the effective injection pressure when performing the additional injection during combustion based on the operating state of the internal combustion engine;
When performing the additional injection during combustion, if the calculation load of the arithmetic unit exceeds a predetermined reference value, the effective injection is replaced with the control by the effective injection pressure calculating means and the additional injection end timing control means. Additional injection time determining means for determining the duration of the additional injection during combustion based on the effective injection pressure predicted by the pressure predicting means;
It is characterized by providing.

第1の発明によれば、燃焼中の気筒内に追加の燃料を噴射する燃焼中追加噴射を行う場合に、その噴射量を正確に制御することができる。このため、燃焼中追加噴射を行う本来の目的を確実に達成することができるとともに、燃料を必要量以上に無駄に噴射することがなく、燃料を節約することができる。また、燃焼中追加噴射の噴射量を正確に特定することができるので、排気空燃比のズレを確実に抑制することができ、排気浄化触媒の浄化能力の低下を確実に回避することができる。   According to the first aspect of the present invention, when performing the additional injection during combustion in which additional fuel is injected into the burning cylinder, the injection amount can be accurately controlled. Therefore, the original purpose of performing the additional injection during combustion can be surely achieved, and fuel can be saved without injecting more fuel than necessary. Further, since the injection amount of the additional injection during combustion can be accurately specified, the deviation of the exhaust air-fuel ratio can be reliably suppressed, and the reduction in the purification ability of the exhaust purification catalyst can be avoided reliably.

第2の発明によれば、燃焼中追加噴射の噴射量を目標量に正確に制御することができる。   According to the second aspect, the injection amount of the additional injection during combustion can be accurately controlled to the target amount.

第3の発明によれば、燃焼中追加噴射が行われた場合に、その気筒から排出される未燃燃料の量または該量に対応する発熱量を正確に算出することができ、次に燃焼する次燃焼気筒の燃料噴射量をその算出値に基づいて補正することができる。これにより、燃焼中追加噴射の実施に伴う弊害を抑制することができる。   According to the third aspect of the present invention, when additional injection is performed during combustion, the amount of unburned fuel discharged from the cylinder or the calorific value corresponding to the amount can be accurately calculated. The fuel injection amount of the next combustion cylinder to be corrected can be corrected based on the calculated value. Thereby, the bad effect accompanying implementation of additional injection during combustion can be controlled.

第4の発明によれば、燃焼中追加噴射の実施に伴う排気浄化触媒の劣化を確実に抑制することができる。   According to the fourth aspect of the invention, it is possible to reliably suppress the deterioration of the exhaust purification catalyst accompanying the execution of the additional injection during combustion.

第5の発明によれば、燃焼中追加噴射の実施に伴う排気空燃比のズレによる排気浄化能力の低下を確実に抑制することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to reliably suppress a decrease in exhaust purification capacity due to an exhaust air / fuel ratio shift accompanying the execution of additional injection during combustion.

第6の発明によれば、プレイグニションが発生した場合の筒内圧力の異常上昇を確実に抑制することができる。   According to the sixth aspect of the invention, it is possible to reliably suppress an abnormal increase in in-cylinder pressure when preignition occurs.

第7の発明によれば、演算装置の演算負荷が大きい場合には、燃焼中追加噴射の制御負荷を軽減することにより、演算負荷が大きくなり過ぎることを防止することができる。   According to the seventh invention, when the calculation load of the calculation device is large, it is possible to prevent the calculation load from becoming too large by reducing the control load of the additional injection during combustion.

本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. クランク角とPVκの値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a crank angle and the value of PV ( kappa ). 内燃機関の圧縮行程および膨張行程での筒内圧力とクランク角との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the cylinder pressure in a compression stroke and an expansion stroke of an internal combustion engine, and a crank angle. 本発明の実施の形態1における燃焼中追加噴射の噴射量制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the injection quantity control of the additional injection during combustion in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態2において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 3 of the present invention.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すように、本発明の実施の形態1のシステムは、火花点火式の内燃機関10を備えている。内燃機関10の気筒数および気筒配置は特に限定されない。図1には、一つの気筒のみが代表して描かれている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the system according to the first embodiment of the present invention includes a spark ignition type internal combustion engine 10. The number of cylinders and the cylinder arrangement of the internal combustion engine 10 are not particularly limited. In FIG. 1, only one cylinder is representatively depicted.

内燃機関10の各気筒には、ピストン12と、吸気弁14と、排気弁16と、点火プラグ18と、筒内(燃焼室内)に直接に燃料を噴射するインジェクタ20とが設けられている。また、各気筒には、吸気通路22と排気通路24とが接続されている。   Each cylinder of the internal combustion engine 10 is provided with a piston 12, an intake valve 14, an exhaust valve 16, a spark plug 18, and an injector 20 that injects fuel directly into the cylinder (combustion chamber). In addition, an intake passage 22 and an exhaust passage 24 are connected to each cylinder.

内燃機関10は、過給機であるターボチャージャ26を有している。ターボチャージャ26は、コンプレッサ26aとタービン26bとを有している。コンプレッサ26aは、吸気通路22の途中に配置されており、タービン26bは、排気通路24の途中に配置されている。   The internal combustion engine 10 has a turbocharger 26 that is a supercharger. The turbocharger 26 has a compressor 26a and a turbine 26b. The compressor 26 a is arranged in the middle of the intake passage 22, and the turbine 26 b is arranged in the middle of the exhaust passage 24.

コンプレッサ26aより上流側の吸気通路22には、エアクリーナ28と、吸入空気量を検出するエアフローメータ30とが設置されている。コンプレッサ26aより下流側の吸気通路22には、インタークーラ32と、スロットル弁34とが設けられている。   An air cleaner 28 and an air flow meter 30 for detecting the amount of intake air are installed in the intake passage 22 upstream of the compressor 26a. An intercooler 32 and a throttle valve 34 are provided in the intake passage 22 on the downstream side of the compressor 26a.

タービン26bの近傍には、タービン26bの上流側の排気通路24と下流側の排気通路24とを連通するバイパス通路38と、このバイパス通路38を開閉することのできるバイパス弁40(ウェイストゲート弁)とが設置されている。バイパス弁40が開くと、排気ガスの一部は、タービン26bを通らずにバイパス通路38を通って流れる。タービン26bより下流側の排気通路24には、排気ガスを浄化する排気浄化触媒42が設置されている。排気浄化触媒42は、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比の近傍にあるとき、高い浄化率が得られる。   In the vicinity of the turbine 26b, a bypass passage 38 communicating the upstream exhaust passage 24 and the downstream exhaust passage 24 of the turbine 26b, and a bypass valve 40 (a waste gate valve) capable of opening and closing the bypass passage 38 are provided. And are installed. When the bypass valve 40 is opened, a part of the exhaust gas flows through the bypass passage 38 without passing through the turbine 26b. An exhaust purification catalyst 42 for purifying exhaust gas is installed in the exhaust passage 24 downstream of the turbine 26b. The exhaust purification catalyst 42 can obtain a high purification rate when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio.

本実施形態のシステムは、内燃機関10のクランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ44と、筒内圧力を検出する筒内圧力センサ46と、インジェクタ20に高圧の燃料を供給する燃料ポンプ48と、内燃機関10の運転状態を制御するECU(Electronic Control Unit)50とを更に備えている。ECU50には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータが電気的に接続されている。   The system of this embodiment includes a crank angle sensor 44 that detects the rotation angle of the crankshaft of the internal combustion engine 10, an in-cylinder pressure sensor 46 that detects in-cylinder pressure, and a fuel pump 48 that supplies high-pressure fuel to the injector 20. And an ECU (Electronic Control Unit) 50 for controlling the operating state of the internal combustion engine 10. The ECU 50 is electrically connected to the various sensors and actuators described above.

ECU50は、各センサにより検出した情報に基いて各アクチュエータを駆動することにより、内燃機関10の運転を制御する。例えば、クランク角センサ44により検出される機関回転速度とエアフローメータ30により検出される吸入空気量とに基いて燃料噴射量を算出し、クランク角に基いて燃料噴射時期、点火時期等を決定した後に、インジェクタ20および点火プラグ18を駆動する。本実施形態の内燃機関10では、インジェクタ20からの主たる燃料噴射(通常の燃料噴射)は、吸気行程で行われる。あるいは、吸気行程から圧縮行程前半に渡って行われてもよい。この燃料噴射によって筒内に混合気が形成され、この混合気が点火プラグ18により点火され、燃焼する。   The ECU 50 controls the operation of the internal combustion engine 10 by driving each actuator based on information detected by each sensor. For example, the fuel injection amount is calculated based on the engine speed detected by the crank angle sensor 44 and the intake air amount detected by the air flow meter 30, and the fuel injection timing, ignition timing, etc. are determined based on the crank angle. Later, the injector 20 and the spark plug 18 are driven. In the internal combustion engine 10 of the present embodiment, the main fuel injection (normal fuel injection) from the injector 20 is performed in the intake stroke. Alternatively, it may be performed from the intake stroke to the first half of the compression stroke. This fuel injection forms an air-fuel mixture in the cylinder, and this air-fuel mixture is ignited by the spark plug 18 and burned.

インジェクタ20の燃料圧力、すなわちインジェクタ20から噴射される燃料の圧力(以下、単に「燃料圧力」と称する)は、燃料ポンプ48またはインジェクタ20への燃料経路に設けられた調圧弁により所定圧力に調圧される。また、燃料ポンプ48に燃料圧力切り換え機構を設け、ECU50から燃料ポンプ48への指令により燃料圧力の設定を変更可能になっていてもよい。あるいは、燃料圧力を検出する燃圧センサを設けるようにしてもよい。これら場合において、ECU50は、予め記憶された所定の燃料圧力の情報、または燃料ポンプ48への指令、あるいは燃圧センサの検出結果に基づいて、燃料圧力の値を取得することができる。   The fuel pressure of the injector 20, that is, the pressure of fuel injected from the injector 20 (hereinafter simply referred to as “fuel pressure”) is adjusted to a predetermined pressure by the fuel pump 48 or a pressure regulating valve provided in the fuel path to the injector 20. Pressed. The fuel pump 48 may be provided with a fuel pressure switching mechanism so that the fuel pressure setting can be changed by a command from the ECU 50 to the fuel pump 48. Alternatively, a fuel pressure sensor that detects the fuel pressure may be provided. In these cases, the ECU 50 can acquire the value of the fuel pressure based on information on a predetermined fuel pressure stored in advance, a command to the fuel pump 48, or a detection result of the fuel pressure sensor.

プレイグニションとは、正常な着火タイミングよりも前に筒内の混合気が着火することを言い、本実施形態の内燃機関10の場合には点火プラグ18による点火よりも前に筒内の混合気が着火することを言う。プレイグニションが発生する原理の全容は必ずしも明らかではないが、一例としては、燃焼室の壁に堆積したデポジット(カーボン)が剥離し、その剥離片が火種となってプレイグニションが発生するような場合があると考えられる。プレイグニションは、特定の運転領域(例えば、低回転高負荷域)で発生し易い傾向を持つ場合もある。   Preignition means that the air-fuel mixture in the cylinder ignites before the normal ignition timing. In the case of the internal combustion engine 10 of this embodiment, the air-fuel mixture in the cylinder before ignition by the spark plug 18 is performed. Says to ignite. The whole principle of pre-ignition is not always clear, but as an example, the deposit (carbon) deposited on the wall of the combustion chamber is peeled off, and the peeled piece becomes a fire type and pre-ignition occurs. It is thought that there is. Preignition may have a tendency to occur easily in a specific operation region (for example, a low rotation high load region).

プレイグニションによって燃焼が開始し、本来よりも早期に混合気が燃焼してしまうと、筒内圧力が異常に上昇するので、内燃機関10がダメージを受けるおそれがある。また、プレイグニションによってノッキングが誘発され、騒音を生ずるという問題もある。   If combustion starts due to preignition and the air-fuel mixture burns earlier than originally intended, the in-cylinder pressure will rise abnormally, and the internal combustion engine 10 may be damaged. There is also a problem that knocking is induced by pre-ignition and noise is generated.

本実施形態のECU50は、筒内圧力センサ46で検出される筒内圧力に基づいて、プレイグニションの発生をリアルタイムに検出可能な操作(以下、「プレイグニション検出操作」と称する)を実行することができる。以下、本実施形態でのプレイグニション検出操作について説明する。ECU50は、筒内圧力センサ46で検出される筒内圧力をP、筒内容積をV、筒内ガスの比熱比をκとしたとき、発熱量指標値としてのPVκを演算することができる。なお、筒内容積Vの値は、クランク角θの関数であり、ECU50に予め記憶されている。比熱比κの値もECU50に予め記憶されている。PVκの値は、筒内で発生した熱量と相関する。 The ECU 50 according to the present embodiment executes an operation capable of detecting the occurrence of pre-ignition in real time (hereinafter referred to as “pre-ignition detection operation”) based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 46. Can do. Hereinafter, the pre-ignition detection operation in this embodiment will be described. The ECU 50 can calculate PV κ as a calorific value index value, where P is the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 46, V is the in-cylinder volume, and κ is the specific heat ratio of the in-cylinder gas. . Note that the value of the in-cylinder volume V is a function of the crank angle θ and is stored in the ECU 50 in advance. The value of the specific heat ratio κ is also stored in the ECU 50 in advance. The value of PV κ correlates with the amount of heat generated in the cylinder.

プレイグニション検出操作において、ECU50は、圧縮行程の途中から、PVκの値を単位クランク角毎または単位時間毎に繰り返し演算する。図2は、クランク角とPVκの値との関係を示す図であり、正常燃焼の場合を実線で示し、プレイグニションが発生した場合を一点鎖線で示している。なお、図2以降の各図において、プレイグニションを「プレイグ」と略記する。 In the pre-ignition detection operation, the ECU 50 repeatedly calculates the value of PV κ for each unit crank angle or for each unit time from the middle of the compression stroke. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the crank angle and the value of PV κ . The case of normal combustion is indicated by a solid line, and the case where preignition occurs is indicated by a one-dot chain line. In FIG. 2 and subsequent figures, the preignition is abbreviated as “playgue”.

正常燃焼の場合は、点火タイミングにおいて筒内の混合気に点火され、その火炎が伝播することによって燃焼が開始し、燃焼熱が発生する。このため、図2に示すように、点火タイミングより後でPVκの値が立ち上がる。これに対し、プレイグニションが発生した場合には、正常燃焼の場合より早いタイミングで燃焼が開始するので、正常燃焼の場合より早くPVκの値が立ち上がる。このことに鑑み、ECU50は、PVκの値が所定の閾値を超えるタイミングが正常燃焼の場合より早いことが検出された場合、プレイグニションが発生したと判定する。 In the case of normal combustion, the air-fuel mixture in the cylinder is ignited at the ignition timing, and combustion is started by the propagation of the flame, and combustion heat is generated. For this reason, as shown in FIG. 2, the value of PV κ rises after the ignition timing. On the other hand, when preignition occurs, combustion starts at an earlier timing than in the case of normal combustion, so the value of PV κ rises earlier than in the case of normal combustion. In view of this, the ECU 50 determines that pre-ignition has occurred when it is detected that the timing at which the value of PV κ exceeds the predetermined threshold is earlier than in the case of normal combustion.

上述したPVκのような発熱量指標値は、プレイグニションが発生する前はほぼ一定に維持され、プレイグニションが発生した瞬間から急上昇する。それゆえ、このような発熱量指標値に基づいてプレイグニション検出操作を行うことにより、プレイグニションの発生を早い段階(燃え始めの時点)で精度良く検出することができる。 The calorific value index value such as PV κ described above is maintained substantially constant before pre-ignition occurs, and increases rapidly from the moment when pre-ignition occurs. Therefore, by performing the preignition detection operation based on such a calorific value index value, the occurrence of preignition can be accurately detected at an early stage (at the start of burning).

なお、本発明では、プレイグニション検出操作での発熱量指標値として用いる値はPVκに限定されるものではない。例えば、PVκをクランク角θで微分した値であるd(PVκ)/dθを発熱量指標値として用いてもよい。この場合、ECU50は、PVκの変化量をクランク角θの変化量で除することにより、d(PVκ)/dθを算出することができる。そして、ECU50は、d(PVκ)/dθの値を単位クランク角毎または単位時間毎に繰り返し演算する。その算出されたd(PVκ)/dθの値が所定の閾値を超えるタイミングが正常燃焼の場合より早いことが検出された場合には、プレイグニションが発生したと判定する。 In the present invention, the value used as the calorific value index value in the pre-ignition detection operation is not limited to PV κ . For example, d (PV κ ) / dθ, which is a value obtained by differentiating PV κ with respect to the crank angle θ, may be used as the calorific value index value. In this case, the ECU 50 can calculate d (PV κ ) / dθ by dividing the change amount of PV κ by the change amount of the crank angle θ. Then, the ECU 50 repeatedly calculates the value of d (PV κ ) / dθ every unit crank angle or every unit time. When it is detected that the calculated timing at which the value of d (PV κ ) / dθ exceeds a predetermined threshold is earlier than in the case of normal combustion, it is determined that preignition has occurred.

図3は、内燃機関10の圧縮行程および膨張行程での筒内圧力とクランク角との関係を示すグラフである。図3中の実線で示す筒内圧力は、プレイグニションが発生して燃焼が開始し、正常燃焼の場合よりも早期に燃焼(異常燃焼)した場合の筒内圧力である。プレイグニションの原因には、前述したデポジットの剥離のような偶発的な事象が含まれる。このため、プレイグニションが発生するタイミングにはバラツキがあり、燃え広がり方にもバラツキがある。したがって、図3中の実線で示すプレイグニションによる異常燃焼の場合の筒内圧力の大きさや波形は、一例であり、実際にはバラツキを含むものである。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the in-cylinder pressure and the crank angle in the compression stroke and the expansion stroke of the internal combustion engine 10. The in-cylinder pressure shown by the solid line in FIG. 3 is the in-cylinder pressure when preignition occurs and combustion starts, and combustion (abnormal combustion) occurs earlier than normal combustion. The cause of pre-ignition includes accidental events such as deposit peeling as described above. For this reason, there is a variation in the timing at which pre-ignition occurs, and there is also a variation in how the flame spreads. Therefore, the magnitude and waveform of the in-cylinder pressure in the case of abnormal combustion due to preignition indicated by a solid line in FIG. 3 are examples, and actually include variations.

一方、図3中の破線で示す筒内圧力は、正常燃焼の場合、すなわち点火プラグ18での点火によって燃焼が始まった場合の筒内圧力である。図3に示す正常燃焼の筒内圧力は、点火時期が圧縮上死点より後であるときのものである。この場合、圧縮行程での圧縮により筒内圧力が上昇し、圧縮上死点を過ぎて筒内圧力が低下に転じた後、燃焼が開始して、筒内圧力が再上昇する。   On the other hand, the in-cylinder pressure indicated by the broken line in FIG. 3 is the in-cylinder pressure in the case of normal combustion, that is, when combustion starts by ignition at the spark plug 18. The in-cylinder pressure of normal combustion shown in FIG. 3 is when the ignition timing is after the compression top dead center. In this case, the in-cylinder pressure increases due to compression in the compression stroke, and after the compression top dead center has passed and the in-cylinder pressure has started to decrease, combustion starts and the in-cylinder pressure rises again.

図3から分かるように、プレイグニションによって燃焼が開始し、本来よりも早期に混合気が燃焼してしまうと、正常燃焼の場合と比べ、筒内圧力が異常に高く上昇するので、筒内圧力が内燃機関10の設計保証筒内圧力を超えて上昇する場合がある。この場合、内燃機関10がダメージを受けるおそれがある。内燃機関10のダメージを確実に防止するためには、筒内圧力が設計保証筒内圧力を超えることは、1サイクルたりとも、できる限り回避することが望まれる。したがって、プレイグニションの発生をリアルタイムに検出した場合、その検出したサイクルと同じサイクルにおいて、筒内圧力の異常上昇を回避できるようにすることが理想である。この理想を実現するためには、プレイグニションを検出した場合、燃焼が広がって筒内圧力が急上昇する前に、燃焼を抑制すればよい。すなわち、プレイグニションによって生じた火炎の燃え広がりを抑制することができれば、筒内圧力の異常上昇を回避することができる。プレイグニションの火炎の燃え広がりを抑制するには、インジェクタ20から燃料を追加的に噴射すること(以下、「燃焼中追加噴射」と称する。)が有効である。燃焼中追加噴射を行い、火炎の周囲を、燃料が濃過ぎて燃焼できない状態とすることにより、火炎の燃え広がりを抑制することができる。図3中の一点鎖線で示す筒内圧力は、プレイグニションが発生した場合に燃焼中追加噴射を行った場合の筒内圧力である。このように、燃焼中追加噴射を行わなかった場合(実線)と比べて、筒内圧力の異常上昇を抑制することができる。このため、内燃機関10へのダメージを回避することができる。   As can be seen from FIG. 3, when the combustion starts by preignition and the air-fuel mixture burns earlier than originally intended, the in-cylinder pressure rises abnormally higher than in the case of normal combustion. May increase beyond the design guarantee in-cylinder pressure of the internal combustion engine 10. In this case, the internal combustion engine 10 may be damaged. In order to prevent damage to the internal combustion engine 10 with certainty, it is desirable to avoid the in-cylinder pressure exceeding the design-guaranteed in-cylinder pressure as much as possible in one cycle. Therefore, when the occurrence of pre-ignition is detected in real time, it is ideal to avoid an abnormal increase in in-cylinder pressure in the same cycle as the detected cycle. In order to realize this ideal, when preignition is detected, the combustion may be suppressed before the combustion spreads and the in-cylinder pressure rapidly increases. That is, if the spread of the flame caused by preignition can be suppressed, an abnormal increase in in-cylinder pressure can be avoided. In order to suppress the spread of the preignition flame, it is effective to inject fuel from the injector 20 (hereinafter referred to as “additional injection during combustion”). By performing additional injection during combustion and making the surroundings of the flame in a state where the fuel is too rich to burn, the spread of the flame can be suppressed. The in-cylinder pressure indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 3 is the in-cylinder pressure when additional injection during combustion is performed when preignition occurs. In this manner, an abnormal increase in the in-cylinder pressure can be suppressed as compared with the case where the additional injection during combustion is not performed (solid line). For this reason, damage to the internal combustion engine 10 can be avoided.

インジェクタ20から時間当たりに噴射される燃料の量(以下、「噴射率」と称する)は、燃料圧力と筒内圧力との差圧によって変化する。燃料圧力は、ECU50および燃料ポンプ48により制御され、所定の圧力に一定に保たれる。図3に示すように、通常の燃料噴射は、吸気行程で行われるため、噴射中の筒内圧力は一定であり、燃料圧力と筒内圧力との差圧も一定であるので、噴射率も一定である。したがって、燃料噴射量は正味の噴射時間に比例するので、噴射時間を制御することにより噴射量を正確に制御することができる。   The amount of fuel injected per hour from the injector 20 (hereinafter referred to as “injection rate”) varies depending on the differential pressure between the fuel pressure and the in-cylinder pressure. The fuel pressure is controlled by the ECU 50 and the fuel pump 48, and is kept constant at a predetermined pressure. As shown in FIG. 3, since normal fuel injection is performed in the intake stroke, the in-cylinder pressure during injection is constant, and the differential pressure between the fuel pressure and in-cylinder pressure is also constant, so the injection rate is also high. It is constant. Therefore, since the fuel injection amount is proportional to the net injection time, the injection amount can be accurately controlled by controlling the injection time.

これに対し、燃焼中の筒内圧力は、短時間の燃焼の中で急激に変化する。したがって、燃焼中追加噴射の場合には、燃料圧力と筒内圧力との差圧(以下、「実効噴射圧力」と称する)によって決まる噴射率も、短時間の噴射中に急激に変化する。このため、燃焼中追加噴射の噴射量は、噴射時間に比例しなくなる。また、燃焼中の筒内圧力の大きさや波形は機関運転状態によって異なるので、予測することが困難である。特に、プレイグニションが生じた場合の筒内圧力の大きさや波形には前述したようにバラツキがあるので、燃焼中の筒内圧力の大きさや波形を正確に予測することは極めて困難である。   On the other hand, the in-cylinder pressure during combustion changes abruptly during short-time combustion. Therefore, in the case of additional injection during combustion, the injection rate determined by the differential pressure between the fuel pressure and the in-cylinder pressure (hereinafter referred to as “effective injection pressure”) also changes abruptly during short-time injection. For this reason, the injection amount of the additional injection during combustion is not proportional to the injection time. Moreover, since the magnitude and waveform of the in-cylinder pressure during combustion vary depending on the engine operating state, it is difficult to predict. Particularly, since the magnitude and waveform of the in-cylinder pressure when pre-ignition occurs vary as described above, it is extremely difficult to accurately predict the magnitude and waveform of the in-cylinder pressure during combustion.

上述した事項に鑑み、本実施形態では、燃焼中追加噴射を行う場合、その噴射量を正確に制御するために、次のような制御を行うこととした。図4は、本実施形態において燃焼中追加噴射の噴射量を制御する方法を説明するための図である。図4中の3つのグラフのうち、上段のグラフは、図3のグラフから、燃焼中追加噴射が行われた場合の筒内圧力および燃料圧力を抜き出して示すグラフである。中段のグラフは、上段のグラフの燃料圧力から筒内圧力を差し引いた圧力を示すグラフである。すなわち、この中段のグラフは、実効噴射圧力に相当している。下段のグラフは、噴射率のグラフである。噴射率は、実行噴射圧力によって決まり、実行噴射圧力が高いほど噴射率も高くなる。このため、噴射率のグラフの波形は、実効噴射圧力のグラフの波形とほぼ相似となる。この噴射率のグラフを噴射開始から噴射終了まで積分すれば、正確な噴射量を求めることができる。すなわち、図中の斜線部分の面積を算出することにより、正確な噴射量を求めることができる。   In view of the above-described matters, in the present embodiment, when performing additional injection during combustion, the following control is performed in order to accurately control the injection amount. FIG. 4 is a diagram for explaining a method of controlling the injection amount of the additional injection during combustion in the present embodiment. Among the three graphs in FIG. 4, the upper graph is a graph obtained by extracting the in-cylinder pressure and the fuel pressure when additional injection during combustion is performed from the graph of FIG. 3. The middle graph is a graph showing the pressure obtained by subtracting the in-cylinder pressure from the fuel pressure in the upper graph. That is, the middle graph corresponds to the effective injection pressure. The lower graph is a graph of the injection rate. The injection rate is determined by the effective injection pressure. The higher the effective injection pressure, the higher the injection rate. Therefore, the waveform of the injection rate graph is substantially similar to the waveform of the effective injection pressure graph. By integrating this injection rate graph from the start of injection to the end of injection, an accurate injection amount can be obtained. That is, an accurate injection amount can be obtained by calculating the area of the hatched portion in the figure.

本実施形態では、以上の原理に基づいて、燃焼中追加噴射の噴射量を制御する。すなわち、燃焼中追加噴射を行う場合、ECU50は、筒内圧力センサ46により筒内圧力をリアルタイムに検出し、燃料圧力から筒内圧力を差し引くことにより実効噴射圧力をリアルタイムに算出する。ECU50には、実効噴射圧力と噴射率との関係を定めたマップが予め記憶されており、実行噴射圧力から噴射率をリアルタイムに算出することができる。ECU50は、燃焼中追加噴射の開始時から、上記噴射率を積算することにより、現在時点までに噴射された燃料量をリアルタイムに算出する。そして、現在時点までに噴射された燃料量が目標量に達したときに、燃焼中追加噴射を終了する。以上の処理によれば、燃焼中追加噴射の噴射量を目標量に正確に制御することができる。   In the present embodiment, the injection amount of the additional injection during combustion is controlled based on the above principle. That is, when performing the additional injection during combustion, the ECU 50 detects the in-cylinder pressure in real time by the in-cylinder pressure sensor 46, and calculates the effective injection pressure in real time by subtracting the in-cylinder pressure from the fuel pressure. The ECU 50 stores in advance a map that defines the relationship between the effective injection pressure and the injection rate, and the injection rate can be calculated in real time from the effective injection pressure. The ECU 50 calculates the amount of fuel injected up to the current time in real time by integrating the injection rate from the start of additional injection during combustion. When the amount of fuel injected up to the current time reaches the target amount, the additional injection during combustion is terminated. According to the above process, the injection amount of the additional injection during combustion can be accurately controlled to the target amount.

図5は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、所定クランク角毎または所定時間毎に繰り返し実行される。ただし、本ルーチンは、1サイクル中でプレイグニションが発生する可能性のある期間に実行されればよく、1サイクル中で本ルーチンが実行されない期間があってもよい。また、プレイグニションが発生する可能性のある運転領域においてのみ本ルーチンを実行し、それ以外の運転領域では実行しなくてもよい。   FIG. 5 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in the present embodiment in order to realize the above function. This routine is repeatedly executed every predetermined crank angle or every predetermined time. However, this routine may be executed in a period during which preignition may occur in one cycle, and there may be a period in which this routine is not executed in one cycle. Further, this routine may be executed only in an operation region where pre-ignition may occur, and may not be executed in other operation regions.

図5に示すルーチンによれば、まず、前述したプレイグニション検出操作においてプレイグニションの発生が検出されたか否かが判断される(ステップ100)。プレイグニションが検出されていない場合には、通常の制御が継続される(ステップ102)。通常の制御においては、燃焼中追加噴射を行う必要はないので、燃焼中追加噴射は行われない。   According to the routine shown in FIG. 5, it is first determined whether or not the occurrence of pre-ignition is detected in the above-described pre-ignition detection operation (step 100). If pre-ignition is not detected, normal control is continued (step 102). In normal control, since it is not necessary to perform additional injection during combustion, additional injection during combustion is not performed.

一方、ステップ100でプレイグニションが検出されたと判断された場合には、燃焼中追加噴射を実行すべきであると判定される(ステップ104)。この場合には、直ちにインジェクタ20に対して噴射指令が出され(ステップ106)、燃焼中追加噴射が開始される。燃焼中追加噴射の実行中は、所定の短い時間毎または所定の小さいクランク角毎に、筒内圧力センサ46により筒内圧力が検出されるとともに、燃料圧力からその筒内圧力を差し引くことにより実効噴射圧力が算出され、更にその実効噴射圧力により定まる噴射率を積算することにより、噴射開始から現在時点までに噴射された燃料量(以下、「積算噴射量」と称する)がリアルタイムに算出される。そして、その積算噴射量が目標噴射量に達したかどうかが判断される(ステップ108)。この目標噴射量は、プレイグニションにより生じた火炎が燃え広がることを抑制して筒内圧力の異常上昇を回避するために必要且つ十分な量として、予め設定された量である。   On the other hand, if it is determined in step 100 that preignition has been detected, it is determined that additional injection during combustion should be executed (step 104). In this case, an injection command is immediately issued to the injector 20 (step 106), and additional injection during combustion is started. During execution of the additional injection during combustion, the in-cylinder pressure is detected by the in-cylinder pressure sensor 46 at every predetermined short time or every predetermined small crank angle, and effective by subtracting the in-cylinder pressure from the fuel pressure. By calculating the injection pressure and further integrating the injection rate determined by the effective injection pressure, the amount of fuel injected from the start of injection to the current time (hereinafter referred to as “integrated injection amount”) is calculated in real time. . Then, it is determined whether or not the integrated injection amount has reached the target injection amount (step 108). This target injection amount is an amount that is set in advance as an amount necessary and sufficient to prevent the flame generated by preignition from burning and spreading to avoid an abnormal increase in the in-cylinder pressure.

上記ステップ108の判断において、積算噴射量がまだ目標噴射量に達していないと判断された場合には、上記ステップ106に戻り、燃焼中追加噴射を継続する。一方、積算噴射量が目標噴射量に達したと判断された場合には、燃焼中追加噴射を終了する(ステップ110)。   If it is determined in step 108 that the integrated injection amount has not yet reached the target injection amount, the process returns to step 106 to continue the additional injection during combustion. On the other hand, if it is determined that the integrated injection amount has reached the target injection amount, the additional injection during combustion is terminated (step 110).

以上説明した制御によれば、燃焼中追加噴射の噴射量が目標噴射量となるように、正確に制御することができる。これにより、燃焼中追加噴射の噴射量が目標噴射量に対して不足するようなことがないので、プレイグニションにより生じた火炎が燃え広がることを確実に抑制し、筒内圧力の異常上昇を抑制して内燃機関10を確実に保護することができる。また、燃焼中追加噴射の噴射量が目標噴射量に対して過剰になるようなことがないので、燃料の無駄を防止することができる。また、燃焼中追加噴射の噴射量を正確に特定することができるので、排気浄化触媒42に流入する空燃比(排気空燃比)を制御する上で、制御を正確に行うことができる。このため、排気空燃比のズレによる排気浄化性能の悪化を回避することができる。   According to the control described above, it is possible to accurately control so that the injection amount of the additional injection during combustion becomes the target injection amount. As a result, the amount of additional injection during combustion does not become insufficient relative to the target injection amount, so that the flame generated by preignition is reliably suppressed from spreading and the abnormal increase in in-cylinder pressure is suppressed. Thus, the internal combustion engine 10 can be reliably protected. In addition, since the injection amount of the additional injection during combustion does not become excessive with respect to the target injection amount, fuel waste can be prevented. Further, since the injection amount of the additional injection during combustion can be accurately specified, the control can be accurately performed in controlling the air-fuel ratio (exhaust air-fuel ratio) flowing into the exhaust purification catalyst 42. For this reason, it is possible to avoid the deterioration of the exhaust purification performance due to the deviation of the exhaust air-fuel ratio.

以上、本発明の実施の形態1について説明したが、本発明は、実施の形態に限定されるものではない。例えば、本発明におけるプレイグニション検出操作は、発熱量指標値に基づいてプレイグニションを検出するものに限定されず、筒内圧力センサ46で検出される筒内圧力自体の値に基づいてプレイグニションを検出するものや、点火プラグの電極間に流れるイオン電流を検出することによってプレイグニションを検出するものなどであってもよい。   Although the first embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the embodiment. For example, the preignition detection operation in the present invention is not limited to detecting preignition based on the calorific value index value, and the preignition is detected based on the value of the in-cylinder pressure itself detected by the in-cylinder pressure sensor 46. What detects may be what detects pre-ignition by detecting the ionic current which flows between the electrodes of a spark plug.

また、本実施形態では、火花点火内燃機関に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、火花点火内燃機関以外の内燃機関、例えば予混合圧縮着火内燃機関や、予混合圧縮着火と火花点火とを併用する内燃機関などにも適用可能である。   In the present embodiment, the case where the present invention is applied to a spark ignition internal combustion engine has been described. However, the present invention is not limited to a spark ignition internal combustion engine, such as a premixed compression ignition internal combustion engine, a premixed compression ignition, The present invention can also be applied to an internal combustion engine that uses spark ignition together.

また、本発明は、プレイグニションによる筒内圧力の異常上昇を抑制することを目的として燃焼中追加噴射を行う場合に限らず、他の目的で燃焼中追加噴射を行う場合にも同様に適用可能である。   Further, the present invention is not limited to the case of performing the additional injection during combustion for the purpose of suppressing the abnormal increase in the in-cylinder pressure due to the pre-ignition, and is similarly applicable to the case of performing the additional injection during the combustion for other purposes It is.

上述した実施の形態1においては、筒内圧力センサ46が前記第1の発明における「筒内圧力検出手段」に相当している。また、ECU50が、上記ステップ108,110の処理を実行することにより前記第1の発明における「実行噴射圧力算出手段」および「追加噴射終了タイミング制御手段」が、上記ステップ100の処理を実行することにより前記第6の発明における「プレイグニション検出手段」が、それぞれ実現されている。   In the first embodiment described above, the in-cylinder pressure sensor 46 corresponds to the “in-cylinder pressure detecting means” in the first invention. Further, when the ECU 50 executes the processing of the above steps 108 and 110, the “executed injection pressure calculating means” and the “additional injection end timing control means” in the first invention execute the processing of the above step 100. Thus, the “preignition detection means” according to the sixth aspect of the present invention is realized.

実施の形態2.
次に、図6を参照して、本発明の実施の形態2について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。本実施形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU50に、前述した図5に示すルーチンに代えて図6に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 2. FIG.
Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6. The description will focus on the differences from the above-described embodiment, and the description of the same matters will be simplified or omitted. To do. The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 50 to execute the routine shown in FIG. 6 instead of the routine shown in FIG. 5 described above, using the hardware configuration shown in FIG.

実施の形態1で説明した燃焼中追加噴射の噴射量の制御では、筒内圧力センサ46により筒内圧力を検出し、実効噴射圧力を算出し、その実効噴射圧力により定まる噴射率を積算した積算噴射量を算出する、という処理をECU50において短時間のうちに繰り返し実行する必要がある。このため、例えば機関回転速度が高いときなど、場合によっては、ECU50にかかる演算負荷が高くなり過ぎることも考えられる。そこで、本実施形態では、ECU50の演算負荷が高くなり過ぎる場合には、実施の形態1で説明したような燃焼中追加噴射の噴射量の制御に代えて、燃焼中追加噴射の噴射量をフィードフォワード的に制御することとした。   In the control of the injection amount of the additional injection during combustion explained in the first embodiment, the in-cylinder pressure sensor 46 detects the in-cylinder pressure, calculates the effective injection pressure, and integrates the injection rate determined by the effective injection pressure. It is necessary to repeatedly execute the process of calculating the injection amount in the ECU 50 in a short time. For this reason, for example, when the engine rotational speed is high, the calculation load on the ECU 50 may be excessively high. Therefore, in this embodiment, when the calculation load of the ECU 50 becomes too high, instead of controlling the injection amount of the additional combustion injection as described in the first embodiment, the injection amount of the additional combustion injection is fed. Control was made forward.

図6は、本実施形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。以下、図6において、図5に示すルーチンのステップと同様のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。   FIG. 6 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in the present embodiment. Hereinafter, in FIG. 6, the same steps as those of the routine shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図6に示すルーチンによれば、ステップ100でプレイグニションが検出され、ステップ104で燃焼中追加噴射を実行すべきであると判定された場合には、次に、ECU50の演算負荷が所定の基準値以下であるかどうかが判断される(ステップ105)。このステップ105では、例えば、ECU50の前回の演算処理での演算負荷が上記基準値と比較され、ECU50の演算負荷が基準値以下であれば、実施の形態1で説明した燃焼中追加噴射の噴射量の制御が実行可能であると判断される。したがって、ステップ105でECU50の演算負荷が基準値以下であった場合には、ステップ106以下の処理が実行され、実施の形態1と同様に燃焼中追加噴射の噴射量が制御される。   According to the routine shown in FIG. 6, when preignition is detected in step 100 and it is determined in step 104 that the additional injection during combustion should be executed, the calculation load of the ECU 50 is set to a predetermined reference. It is determined whether the value is equal to or less than the value (step 105). In this step 105, for example, the calculation load in the previous calculation process of the ECU 50 is compared with the reference value. If the calculation load of the ECU 50 is equal to or less than the reference value, the injection of the additional combustion injection described in the first embodiment is performed. It is determined that quantity control is feasible. Therefore, when the calculation load of the ECU 50 is equal to or less than the reference value in step 105, the processing after step 106 is executed, and the injection amount of the additional injection during combustion is controlled as in the first embodiment.

一方、ステップ105でECU50の演算負荷が基準値を超えている場合には、ECU50の演算負荷を軽減すべきであると判断される。そこで、この場合には、燃焼中追加噴射の噴射量をフィードフォワード的に制御するべく、以下の処理が実行される。ECU50には、燃焼中追加噴射を実施した場合の実行噴射圧力を内燃機関10の運転状態(機関回転数、機関負荷、空燃比、EGR率など)に基づいて予測するためのマップが予め記憶されている。このマップは、燃焼中追加噴射を実施した場合の実行噴射圧力と、内燃機関10の運転状態との関係を実験により調べた結果に基づいて作成されたものである。ステップ112では、このマップに基づいて、実行噴射圧力が予測され、その予測された実行噴射圧力に基づいて、目標噴射量を噴射するために必要な噴射時間が算出される。そして、燃焼中追加噴射が実行される(ステップ114)。このステップ114では、ステップ112で算出された噴射時間だけ燃焼中追加噴射を継続した後、燃焼中追加噴射を終了する。   On the other hand, when the calculation load of the ECU 50 exceeds the reference value in step 105, it is determined that the calculation load of the ECU 50 should be reduced. Therefore, in this case, the following processing is executed to control the injection amount of the additional injection during combustion in a feedforward manner. The ECU 50 stores in advance a map for predicting the effective injection pressure when the additional injection during combustion is performed based on the operating state of the internal combustion engine 10 (engine speed, engine load, air-fuel ratio, EGR rate, etc.). ing. This map is created on the basis of the results of experiments examining the relationship between the effective injection pressure when the additional injection during combustion is performed and the operating state of the internal combustion engine 10. In step 112, the effective injection pressure is predicted based on this map, and the injection time required to inject the target injection amount is calculated based on the predicted effective injection pressure. Then, additional injection is performed during combustion (step 114). In this step 114, after the additional injection during combustion is continued for the injection time calculated in step 112, the additional injection during combustion is terminated.

以上説明した実施の形態2の制御によれば、実施の形態1と同様の効果が得られると共に、機関回転数が高い場合などにECU50の演算負荷が高くなり過ぎることを確実に回避することができる。   According to the control of the second embodiment described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and it is possible to reliably avoid the calculation load of the ECU 50 from becoming too high when the engine speed is high. it can.

なお、上述した実施の形態2においては、ECU50が前記第7の発明における「演算装置」に相当している。また、ECU50が、上記ステップ105,112,114の処理を実行することにより前記第7の発明における「実効噴射圧力予測手段」および「追加噴射時間決定手段」が実現されている。   In the second embodiment described above, the ECU 50 corresponds to the “arithmetic apparatus” in the seventh aspect of the invention. Further, the “effective injection pressure predicting means” and the “additional injection time determining means” according to the seventh aspect of the present invention are realized by the ECU 50 executing the processing of steps 105, 112, and 114 described above.

実施の形態3.
次に、図7を参照して、本発明の実施の形態3について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。本実施形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU50に、前述した図5に示すルーチンに代えて図7に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 3 FIG.
Next, the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7. The description will focus on the differences from the above-described embodiments, and the description of the same matters will be simplified or omitted. To do. The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 50 to execute the routine shown in FIG. 7 instead of the routine shown in FIG. 5 described above, using the hardware configuration shown in FIG.

ただし、本実施形態においては、内燃機関10は、同じ排気浄化触媒42を共用する複数の気筒からなる気筒群を少なくとも1組有しているものとする。例えば、直列型機関では、通常、排気系は一つであり、全気筒が同じ排気浄化触媒42を共用する。この場合、内燃機関10は、排気浄化触媒42を共用する気筒群を1組有する。これに対し、V型機関の場合には、一方のバンクの気筒群と、もう一方のバンクの気筒群とが、それぞれ別個に排気浄化触媒42を有する。この場合、内燃機関10は、排気浄化触媒42を共用する気筒群を2組有する。   However, in the present embodiment, it is assumed that the internal combustion engine 10 has at least one cylinder group including a plurality of cylinders sharing the same exhaust purification catalyst 42. For example, in an in-line engine, there is usually one exhaust system, and all cylinders share the same exhaust purification catalyst 42. In this case, the internal combustion engine 10 has one set of cylinder groups that share the exhaust purification catalyst 42. On the other hand, in the case of the V-type engine, the cylinder group of one bank and the cylinder group of the other bank each have the exhaust purification catalyst 42 separately. In this case, the internal combustion engine 10 has two sets of cylinder groups that share the exhaust purification catalyst 42.

燃焼中追加噴射を実施した場合には、燃料が筒内で余剰となって酸素が不足し、燃料の一部が未燃のまま排気通路24に排出される場合がある。この未燃燃料が排気浄化触媒42に流入して燃焼すると、排気浄化触媒42の温度が異常に高くなり、排気浄化触媒42を劣化させる場合がある。また、未燃燃料の流入によって排気浄化触媒42内の空燃比がリッチとなり、排気浄化能力を低下させる場合もある。本実施形態では、実施の形態1と同様の制御に加えて、これらの影響を抑制するための制御を行う。   When additional injection is performed during combustion, the fuel may be surplus in the cylinder and oxygen may be insufficient, and a portion of the fuel may be discharged into the exhaust passage 24 without being burned. When this unburned fuel flows into the exhaust purification catalyst 42 and burns, the temperature of the exhaust purification catalyst 42 becomes abnormally high, and the exhaust purification catalyst 42 may be deteriorated. Further, the inflow of unburned fuel may cause the air-fuel ratio in the exhaust purification catalyst 42 to become rich and reduce the exhaust purification capability. In the present embodiment, in addition to the control similar to that in the first embodiment, control for suppressing these influences is performed.

図7は、本実施形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。以下、図7において、図5に示すルーチンのステップと同様のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。   FIG. 7 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in the present embodiment. Hereinafter, in FIG. 7, the same steps as those of the routine shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図7に示すルーチンによれば、ステップ100でプレイグニションが検出され、ステップ104で燃焼中追加噴射を実行すべきであると判定された場合には、実施の形態1と同様にステップ106〜110の処理が実行され、燃焼中追加噴射が実施される。   According to the routine shown in FIG. 7, when preignition is detected in step 100 and it is determined in step 104 that additional injection during combustion should be executed, steps 106 to 110 are performed as in the first embodiment. These processes are executed, and additional injection is performed during combustion.

燃焼中追加噴射が実施された場合には、次に、その燃焼中追加噴射が実施された気筒の今回のサイクルにおける燃焼の総発熱量Qtotalが算出される(ステップ116)。熱力学によれば、発熱量をQ、筒内圧力をP、筒内容積をV、クランク角をθ、筒内ガスの比熱比をκとすると、熱発生率dQ/dθは、次式により算出することができる。 When the additional injection during combustion is performed, next, the total calorific value Q total of combustion in the current cycle of the cylinder in which the additional injection during combustion is performed is calculated (step 116). According to thermodynamics, assuming that the heat generation amount is Q, the in-cylinder pressure is P, the in-cylinder volume is V, the crank angle is θ, and the specific heat ratio of the in-cylinder gas is κ, the heat generation rate dQ / dθ is given by Can be calculated.

Figure 2012167632
Figure 2012167632

ECU50は、筒内圧力センサ46で検出される筒内圧力Pに基づいて上記(1)式で表される熱発生率dQ/dθを所定クランク角毎に算出するとともに、その算出された熱発生率dQ/dθを燃焼終了まで積算した積算値を算出している。その積算値が、上記ステップ116で算出される発熱量Qtotalに相当する。 The ECU 50 calculates the heat generation rate dQ / dθ expressed by the above equation (1) for each predetermined crank angle based on the in-cylinder pressure P detected by the in-cylinder pressure sensor 46, and the calculated heat generation. An integrated value obtained by integrating the rate dQ / dθ until the end of combustion is calculated. The integrated value corresponds to the calorific value Q total calculated in step 116.

続いて、燃焼中追加噴射が実施された気筒から今回のサイクルにおいて排気通路24へ排出される未燃燃料の量Fm[g]と、その未燃燃料が持つ発熱量Qmとが次のようにして算出される(ステップ118)。未燃燃料が持つ発熱量Qmは、上記ステップ116で算出されたQtotalに基づき、次式により算出される。
m=F×qF−Qtotal …(2)
Subsequently, the amount of unburned fuel F m [g] discharged from the cylinder where the additional injection during combustion is performed to the exhaust passage 24 in this cycle and the calorific value Q m of the unburned fuel are as follows. In this way, it is calculated (step 118). The calorific value Q m of the unburned fuel is calculated by the following equation based on Q total calculated in step 116 above.
Q m = F × q F −Q total (2)

上記(2)式中、F[g]は、燃焼中追加噴射が実施された気筒の今回のサイクルの全燃料噴射量である。この全燃料噴射量Fの値は、通常噴射の噴射量と燃焼中追加噴射の噴射量とを加算することにより求めることができる。qF[J/g]は、燃料の物性値である低位発熱量である。低位発熱量qFの値は予めECU50に記憶されている。F×qFの値は、全燃料噴射量Fがすべて燃焼した場合の発熱量に相当する。したがって、F×qFの値と、今回のサイクルの実際の発熱量Qtotalとの差は、燃焼していない燃料の発熱量に相当しているとみなせる。このため、上記(2)式により、未燃燃料が持つ発熱量Qmを求めることができる。 In the above equation (2), F [g] is the total fuel injection amount of the current cycle of the cylinder in which the additional injection during combustion is performed. The value of the total fuel injection amount F can be obtained by adding the injection amount of normal injection and the injection amount of additional injection during combustion. q F [J / g] is a lower calorific value that is a physical property value of the fuel. The value of the lower heating value q F is stored in the ECU 50 in advance. The value of F × q F corresponds to the heat generation amount when all the fuel injection amounts F are burned. Therefore, it can be considered that the difference between the value of F × q F and the actual calorific value Q total of the current cycle corresponds to the calorific value of unburned fuel. Therefore, the above equation (2) can be obtained calorific value Q m unburned fuel has.

未燃燃料の量Fmは、未燃燃料が持つ発熱量Qmを低位発熱量qFで除することにより求めることができる。すなわち、次式により算出される。
m=Qm/qF …(3)
The amount F m of unburned fuel can be determined by dividing the calorific value Q m unburned fuel having at the lower heating value q F. That is, it is calculated by the following formula.
F m = Q m / q F (3)

本実施形態では、燃焼中追加噴射を実施した場合、以上のようにして、燃焼中追加噴射が実施された気筒から排出される未燃燃料の量Fmおよびその発熱量Qmを算出することができる。続いて、排気浄化触媒42の推定温度を算出し、その推定温度と所定温度とを比較する処理が次のようにして行われる(ステップ120)。ECU50には、排気浄化触媒42の温度(床温)を内燃機関10の運転状態(機関回転速度、機関負荷等)に基づいて算出するための触媒温度マップが予め記憶されており、この触媒温度マップに基づいて排気浄化触媒42の温度を算出することができる。この触媒温度マップに基づいて算出される排気浄化触媒42の温度は、燃焼中追加噴射が実施されていない場合の温度である。燃焼中追加噴射が実施された場合には、未燃燃料が排気浄化触媒42で燃焼することにより、排気浄化触媒42の温度を上昇させる。したがって、未燃燃料の量Fmが多いほど排気浄化触媒42の温度が高くなる。ECU50には、未燃燃料の量Fmまたはその発熱量Qmと、未燃燃料の燃焼による排気浄化触媒42の温度上昇幅との関係を予め調べて作成された温度上昇幅マップが記憶されている。この温度上昇幅マップと、上記ステップ118で算出された未燃燃料の量Fmまたはその発熱量Qmの値とに基づいて、未燃燃料の燃焼による排気浄化触媒42の温度上昇幅ΔTが算出される。そして、上記触媒温度マップに基づいて算出された温度にこの温度上昇幅ΔTを加算することにより、排気浄化触媒42の推定温度が算出され、その推定触媒温度と所定温度とが比較される。この所定温度とは、排気浄化触媒42が劣化するか否かを判断するために予め設定された温度である。 In the present embodiment, it is calculated when carrying out the additional combustion injection, as described above, the amount F m and its calorific value Q m of the unburned fuel added during fuel injection is discharged from the performed cylinder Can do. Subsequently, a process for calculating the estimated temperature of the exhaust purification catalyst 42 and comparing the estimated temperature with a predetermined temperature is performed as follows (step 120). The ECU 50 stores in advance a catalyst temperature map for calculating the temperature (floor temperature) of the exhaust purification catalyst 42 based on the operating state of the internal combustion engine 10 (engine speed, engine load, etc.). Based on the map, the temperature of the exhaust purification catalyst 42 can be calculated. The temperature of the exhaust purification catalyst 42 calculated based on this catalyst temperature map is the temperature when the additional injection during combustion is not performed. When additional injection is performed during combustion, unburned fuel is burned by the exhaust purification catalyst 42 to raise the temperature of the exhaust purification catalyst 42. Accordingly, the temperature of the exhaust purification catalyst 42 becomes higher as the amount F m of unburned fuel is large. The ECU 50 stores a temperature increase range map created by examining in advance the relationship between the amount F m of unburned fuel or the calorific value Q m thereof and the temperature increase range of the exhaust purification catalyst 42 due to combustion of unburned fuel. ing. And this temperature rise map, based on the value of the quantity F m or the calorific value Q m of unburned fuel calculated in step 118, the temperature rise ΔT of the exhaust purification catalyst 42 by burning of unburned fuel Calculated. Then, the estimated temperature of the exhaust purification catalyst 42 is calculated by adding the temperature increase width ΔT to the temperature calculated based on the catalyst temperature map, and the estimated catalyst temperature is compared with a predetermined temperature. The predetermined temperature is a temperature set in advance to determine whether or not the exhaust purification catalyst 42 is deteriorated.

上記ステップ120で、推定触媒温度が所定温度以下であった場合には、排気浄化触媒42の温度は、排気浄化触媒42を劣化させる温度には達していないとみなすことができる。この場合には、燃焼中追加噴射が実施された気筒が属する気筒群の中で当該気筒の次に燃焼する気筒(以下、「次燃焼気筒」と称する)の燃料噴射量を減量補正する処理が実行される(ステップ122)。通常、燃料噴射量は、空燃比(A/F)が理論空燃比となるように制御されている。このため、ステップ122で燃料噴射量が減量補正されることにより、次燃焼気筒の空燃比は理論空燃比よりリーンとなる。一方、燃焼中追加噴射が実施された気筒は、未燃燃料を含んだリッチ空燃比の排気ガスを排出する。ステップ122の処理によれば、燃焼中追加噴射が実施された気筒から排出されるリッチ空燃比の排気ガスと、次燃焼気筒から排出されるリーン空燃比の排気ガスとが混合することにより、排気浄化触媒42に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比の近傍に調整することができる。このため、排気浄化触媒42の浄化能力の低下を回避することができ、エミッションを低減することができる。   When the estimated catalyst temperature is equal to or lower than the predetermined temperature in step 120, it can be considered that the temperature of the exhaust purification catalyst 42 has not reached the temperature at which the exhaust purification catalyst 42 is deteriorated. In this case, there is a process for reducing the fuel injection amount of a cylinder (hereinafter referred to as “next combustion cylinder”) that burns next to the cylinder group to which the cylinder that has undergone additional injection during combustion belongs. It is executed (step 122). Usually, the fuel injection amount is controlled so that the air-fuel ratio (A / F) becomes the stoichiometric air-fuel ratio. For this reason, the fuel injection amount is corrected to decrease in step 122, so that the air-fuel ratio of the next combustion cylinder becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, the cylinder in which the additional injection during combustion is performed discharges the rich air-fuel ratio exhaust gas containing unburned fuel. According to the processing of step 122, the rich air-fuel ratio exhaust gas discharged from the cylinder where the additional injection during combustion is mixed with the lean air-fuel ratio exhaust gas discharged from the next combustion cylinder, so that the exhaust gas is exhausted. The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the purification catalyst 42 can be adjusted to the vicinity of the theoretical air-fuel ratio. For this reason, it is possible to avoid a decrease in the purification capability of the exhaust purification catalyst 42 and to reduce emissions.

一方、上記ステップ120で、推定触媒温度が所定温度を超えていた場合には、排気浄化触媒42の劣化を抑制するために、排気浄化触媒42の温度上昇を抑制すべきであるとみなすことができる。この場合には、次燃焼気筒の燃料噴射量を増量補正する処理が実行される(ステップ124)。これにより、次燃焼気筒の空燃比は理論空燃比よりリッチとなる。ステップ124の処理によれば、次燃焼気筒の燃料噴射量が増量補正されることにより、噴射された燃料が気化するときに奪う潜熱が大きくなるので、次燃焼気筒から出る排気ガスの温度が低下する。このため、排気浄化触媒42の温度上昇を抑制することができ、排気浄化触媒42が劣化したり損傷したりすることを確実に防止することができる。   On the other hand, when the estimated catalyst temperature exceeds the predetermined temperature in step 120, it is considered that the temperature increase of the exhaust purification catalyst 42 should be suppressed in order to suppress the deterioration of the exhaust purification catalyst 42. it can. In this case, a process for increasing the fuel injection amount of the next combustion cylinder is executed (step 124). As a result, the air-fuel ratio of the next combustion cylinder becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio. According to the processing of step 124, the increase in the fuel injection amount of the next combustion cylinder increases the latent heat that is lost when the injected fuel vaporizes, so the temperature of the exhaust gas that exits from the next combustion cylinder decreases. To do. For this reason, the temperature rise of the exhaust purification catalyst 42 can be suppressed, and the exhaust purification catalyst 42 can be reliably prevented from being deteriorated or damaged.

上述した実施の形態3においては、ECU50が、上記ステップ116の処理を実行することにより前記第3の発明における「発熱量算出手段」が、上記ステップ118の処理を実行することにより前記第3の発明における「未燃燃料算出手段」が、上記ステップ120,122,124の処理を実行することにより前記第3の発明における「次燃焼気筒補正手段」が、上記ステップ120の処理を実行することにより前記第4および第5の発明における「触媒温度推定手段」が、上記ステップ124の処理を実行することにより前記第4の発明における「増量補正手段」が、上記ステップ122の処理を実行することにより前記第5の発明における「減量補正手段」が、それぞれ実現されている。   In the third embodiment described above, the ECU 50 executes the process of step 116, so that the “heat generation amount calculation means” in the third invention executes the process of step 118, thereby executing the third step. When the “unburned fuel calculating means” in the invention executes the processing of steps 120, 122, and 124, the “next combustion cylinder correcting means” in the third invention executes the processing of step 120. The “catalyst temperature estimating means” in the fourth and fifth inventions executes the process of step 124, and the “increase correction means” in the fourth invention executes the process of step 122. The “reduction amount correction means” in the fifth aspect of the invention is realized.

10 内燃機関
12 ピストン
14 吸気弁
16 排気弁
18 点火プラグ
20 インジェクタ
22 吸気通路
24 排気通路
26 ターボチャージャ
34 スロットル弁
42 排気浄化触媒
46 筒内圧力センサ
50 ECU
10 Internal combustion engine 12 Piston 14 Intake valve 16 Exhaust valve 18 Spark plug 20 Injector 22 Intake passage 24 Exhaust passage 26 Turbocharger 34 Throttle valve 42 Exhaust purification catalyst 46 In-cylinder pressure sensor 50 ECU

Claims (7)

気筒内に直接に燃料を噴射するインジェクタと、
前記気筒内で燃焼中に筒内圧力をリアルタイムに検出する筒内圧力検出手段と、
燃焼中の前記気筒内に前記インジェクタから追加の燃料を噴射する燃焼中追加噴射を行う場合に、その燃焼中追加噴射の間、前記筒内圧力検出手段により検出された筒内圧力に基づいて、前記インジェクタの燃料圧力と前記筒内圧力との差である実効噴射圧力をリアルタイムに算出する実効噴射圧力算出手段と、
前記燃焼中追加噴射が行われているときに、前記実効噴射圧力算出手段により算出された実効噴射圧力に基づいて、前記燃焼中追加噴射を終了するタイミングを制御する追加噴射終了タイミング制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
An injector that injects fuel directly into the cylinder;
In-cylinder pressure detecting means for detecting in-cylinder pressure in real time during combustion in the cylinder;
Based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means during the additional injection during combustion when performing additional injection during combustion in which additional fuel is injected from the injector into the cylinder during combustion, Effective injection pressure calculating means for calculating in real time an effective injection pressure that is the difference between the fuel pressure of the injector and the in-cylinder pressure;
An additional injection end timing control means for controlling the timing of ending the additional injection during combustion based on the effective injection pressure calculated by the effective injection pressure calculating means when the additional injection during combustion is performed;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記追加噴射終了タイミング制御手段は、前記実効噴射圧力算出手段により算出された実効噴射圧力により定まる時間当たりの噴射量を積算することにより、現在時点までに噴射された燃料量をリアルタイムに算出し、該算出された現在時点までに噴射された燃料量が目標量に達したときに前記燃焼中追加噴射を終了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。   The additional injection end timing control means calculates the amount of fuel injected up to the present time in real time by integrating the injection amount per time determined by the effective injection pressure calculated by the effective injection pressure calculation means, 2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the additional injection during combustion is terminated when the calculated fuel amount injected up to the present time reaches a target amount. 前記内燃機関は、排気通路に設けられた排気浄化触媒を共用する複数の気筒からなる気筒群を少なくとも1組有し、
前記筒内圧力検出手段により検出された筒内圧力に基づいて1サイクルの燃焼の発熱量を算出する発熱量算出手段と、
前記気筒群に属する1つの気筒において前記燃焼中追加噴射が行われた場合に、前記1つの気筒の全燃料噴射量と前記発熱量算出手段により算出された発熱量とに基づいて、前記1つの気筒から燃焼せずに排出される未燃燃料の量または該量に対応する発熱量を算出する未燃燃料算出手段と、
前記1つの気筒が属する気筒群の中で燃焼順序が前記1つの気筒の次の気筒である次燃焼気筒の燃料噴射量を、前記未燃燃料算出手段により算出された値に基づいて補正する次燃焼気筒補正手段と、
を備え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。
The internal combustion engine has at least one cylinder group consisting of a plurality of cylinders sharing an exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage,
A calorific value calculating means for calculating a calorific value of combustion in one cycle based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means;
When the additional injection during combustion is performed in one cylinder belonging to the cylinder group, based on the total fuel injection amount of the one cylinder and the heat generation amount calculated by the heat generation amount calculation means, Unburned fuel calculating means for calculating an amount of unburned fuel discharged without burning from the cylinder or a calorific value corresponding to the amount;
Next, the fuel injection amount of the next combustion cylinder whose combustion order is the next cylinder of the one cylinder in the cylinder group to which the one cylinder belongs is corrected based on the value calculated by the unburned fuel calculation means. Combustion cylinder correction means;
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, further comprising:
前記次燃焼気筒補正手段は、
前記未燃燃料算出手段により算出された値に基づいて前記排気浄化触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、
前記触媒温度推定手段により推定された触媒温度が所定温度より高い場合に、前記次燃焼気筒の燃料噴射量を増量補正する増量補正手段と、
を含むことを特徴とする請求項3記載の内燃機関の制御装置。
The next combustion cylinder correction means includes:
Catalyst temperature estimating means for estimating the temperature of the exhaust purification catalyst based on the value calculated by the unburned fuel calculating means;
An increase correction means for increasing the fuel injection amount of the next combustion cylinder when the catalyst temperature estimated by the catalyst temperature estimation means is higher than a predetermined temperature;
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, comprising:
前記次燃焼気筒補正手段は、
前記未燃燃料算出手段により算出された値に基づいて前記排気浄化触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、
前記触媒温度推定手段により推定された触媒温度が所定温度より低い場合に、前記次燃焼気筒の燃料噴射量を減量補正する減量補正手段と、
を含むことを特徴とする請求項3記載の内燃機関の制御装置。
The next combustion cylinder correction means includes:
Catalyst temperature estimating means for estimating the temperature of the exhaust purification catalyst based on the value calculated by the unburned fuel calculating means;
A decrease correction means for correcting a decrease in the fuel injection amount of the next combustion cylinder when the catalyst temperature estimated by the catalyst temperature estimation means is lower than a predetermined temperature;
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, comprising:
プレイグニションを検出するプレイグニション検出手段を備え、
前記プレイグニションが検出された場合に、該検出されたプレイグニションと同じサイクルの燃焼中に前記燃焼中追加噴射を行うことを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
Pre-ignition detection means for detecting pre-ignition is provided,
6. The internal combustion engine according to claim 1, wherein when the pre-ignition is detected, the additional injection during the combustion is performed during the combustion in the same cycle as the detected pre-ignition. Control device.
前記実効噴射圧力算出手段の演算処理を行う演算装置と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記燃焼中追加噴射を行う場合の前記実効噴射圧力を予測する実効噴射圧力予測手段と、
前記燃焼中追加噴射を行う場合に、前記演算装置の演算負荷が所定の基準値を超える場合には、前記実効噴射圧力算出手段および前記追加噴射終了タイミング制御手段による制御に代えて、前記実効噴射圧力予測手段により予測された実効噴射圧力に基づいて前記燃焼中追加噴射の継続時間を決定する追加噴射時間決定手段と、
を備えることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
An arithmetic device for performing arithmetic processing of the effective injection pressure calculating means;
Effective injection pressure predicting means for predicting the effective injection pressure when performing the additional injection during combustion based on the operating state of the internal combustion engine;
When performing the additional injection during combustion, if the calculation load of the arithmetic unit exceeds a predetermined reference value, the effective injection is replaced with the control by the effective injection pressure calculating means and the additional injection end timing control means. Additional injection time determining means for determining the duration of the additional injection during combustion based on the effective injection pressure predicted by the pressure predicting means;
The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, further comprising:
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