JP2013133791A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、噴射される直前の燃料濃度を推定する機能を有するものに関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to an apparatus having a function of estimating a fuel concentration immediately before being injected.
例えば特許文献1に開示されたシステムでは、燃料噴射弁から噴射される直前の燃料濃度を、燃料タンクから燃料噴射弁に到達するまでの燃料の移動を考慮したモデルによって推定し、それに応じて燃料噴射量を制御している。このシステムは、燃料性状センサの検出位置からインジェクタの取り付け位置までの燃料通路の容積を等分した領域に対応して、各領域の燃料濃度を記憶するセルを有する。そして領域1つ分の容積の燃料が消費された時に、各セルの燃料濃度を下流側に1つシフトするとともに、燃料性状センサの検出位置に対応する領域のセルには燃料性状センサに基づき検出された燃料濃度を記憶させる。特許文献1のシステムでは、このように各領域に対応するセルのデータをシフトしていくことで燃料濃度の移動を追跡し、最も下流側のセルに記憶された燃料濃度の値を空燃比制御に用いている。
For example, in the system disclosed in
特許文献1のシステムでは更に、燃料通路内を流通する間の領域間の燃料の混合を考慮して、これを反映するための拡散係数を燃料流量に基づいて算出し、算出した拡散係数を用いて燃料濃度を推定している。拡散係数は、燃料流量が小さいほど大に設定されている。これによって、燃料性状センサの検出位置での燃料濃度と、燃料噴射弁から噴射される燃料の燃料濃度との乖離が抑制され、より確実に空燃比制御を行なうことができる。
The system of
しかし、この構成において、アルコール濃度の互いに異なる複数種類の燃料を給油し、給油後にアルコール濃度の切り替わりの途中でエンジンを停止した場合、次回に始動した時には、エンジンの停止中に拡散が進行しているため、停止時点の情報を用いた推定では実際の濃度から乖離してしまう。したがって、このような場合には特許文献1の装置では制御が適切に行えず、始動不良などのドライバビリティ悪化を生じうる余地があった。
However, in this configuration, when a plurality of types of fuel having different alcohol concentrations are supplied and the engine is stopped in the middle of the alcohol concentration change after refueling, when the engine is started next time, the diffusion proceeds while the engine is stopped. Therefore, the estimation using the information at the stop point deviates from the actual concentration. Therefore, in such a case, the apparatus of
本発明は、従来技術の有する課題を解決することを目的とし、燃料通路内の燃料の移動を考慮して、燃料供給位置での燃料濃度を推定するにあたり、エンジンの停止中に拡散が進行した場合であっても、燃料濃度の推定を適切に実行できるよう改良した内燃機関の制御装置を提供するものである。 The present invention aims to solve the problems of the prior art, and diffusion proceeds while the engine is stopped in estimating the fuel concentration at the fuel supply position in consideration of the movement of fuel in the fuel passage. Even in such a case, an improved control device for an internal combustion engine is provided so that estimation of fuel concentration can be appropriately executed.
第1の本発明は、上記の目的を達成するため、
内燃機関の燃料通路に設置された燃料性状センサから燃料噴射弁までの間の燃料通路の容積を区分してなる複数の通路領域のそれぞれに対応づけられた複数の記憶セルを有する記憶手段と、
前記燃料性状センサの出力に応じた燃料濃度のデータを、前記燃料性状センサに最も近い領域に対応する記憶セルに記録すると共に、燃料消費量に応じて、前記記憶セルそれぞれが記憶する燃料濃度の各データを、それぞれ燃料流通方向の先の領域に対応する記憶セルにシフトさせ、前記記憶手段が記憶している燃料濃度のデータと、燃料の拡散係数とに応じて、前記燃料噴射弁から噴射される直前の燃料濃度を推定する濃度推定手段と、
前記濃度推定手段により推定された燃料濃度に応じて、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を制御する噴射量制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の停止と再始動とがあった場合に、停止時と再始動時における前記燃料性状センサの出力に基づいて、前記推定された燃料濃度を補正する補正手段を更に備えたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the first invention provides
Storage means having a plurality of storage cells associated with each of a plurality of passage regions formed by dividing the volume of the fuel passage between the fuel property sensor installed in the fuel passage of the internal combustion engine and the fuel injection valve;
The fuel concentration data according to the output of the fuel property sensor is recorded in the memory cell corresponding to the region closest to the fuel property sensor, and the fuel concentration data stored in each of the memory cells according to the fuel consumption amount is recorded. Each data is shifted to the storage cell corresponding to the previous area in the fuel flow direction, and the fuel injection valve injects the fuel according to the fuel concentration data stored in the storage means and the fuel diffusion coefficient. Concentration estimating means for estimating the fuel concentration immediately before being performed;
An injection amount control means for controlling the fuel injection amount from the fuel injection valve in accordance with the fuel concentration estimated by the concentration estimation means;
An internal combustion engine control device comprising:
And a correction means for correcting the estimated fuel concentration based on the output of the fuel property sensor when the internal combustion engine is stopped and restarted. It is what.
第1の本発明では、補正手段が、内燃機関の停止と再始動があった場合に、停止時と再始動時における燃料性状センサの出力に基づいて、前記推定された燃料濃度を補正するので、エンジンの停止中に拡散が進行した場合にも、燃料濃度の推定を適切に実行できる。 In the first aspect of the present invention, when the internal combustion engine is stopped and restarted, the correcting means corrects the estimated fuel concentration based on the output of the fuel property sensor at the time of stopping and restarting. Even when the diffusion proceeds while the engine is stopped, the fuel concentration can be estimated appropriately.
第2の本発明は、
前記内燃機関は、燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射弁とを有し、
前記補正手段による演算終了が吸気弁の閉時期より後の場合に、前記筒内噴射弁からの燃料供給を選択する選択手段を更に備えたことを特徴とする。
The second aspect of the present invention
The internal combustion engine has an in-cylinder injection valve that injects fuel into the combustion chamber, and a port injection valve that injects fuel into the intake port,
The apparatus further comprises selection means for selecting fuel supply from the in-cylinder injection valve when the calculation by the correction means is after the closing timing of the intake valve.
第2の本発明では、内燃機関が筒内噴射弁とポート噴射弁とを有し、選択手段が、補正手段による演算終了が吸気弁の閉時期より後の場合に、筒内噴射弁からの燃料供給を選択する。したがって、補正手段による演算時間を確保しつつ、燃料濃度の推定を適切に実行できる。 In the second aspect of the present invention, the internal combustion engine has an in-cylinder injection valve and a port injection valve, and when the selection means finishes the calculation by the correction means after the closing timing of the intake valve, Select fuel supply. Therefore, it is possible to appropriately estimate the fuel concentration while ensuring the calculation time by the correcting means.
第3の本発明は、
前記選択手段は、前記補正手段による演算終了が吸気弁の閉時期より前の場合に、演算終了から吸気弁の閉時期まではポート噴射弁からの燃料供給を選択し、吸気弁の閉時期より後には筒内噴射弁からの燃料供給を選択することを特徴とする。
The third aspect of the present invention provides
The selection means selects the fuel supply from the port injection valve from the end of the calculation until the closing timing of the intake valve when the end of the calculation by the correction means is before the closing timing of the intake valve, and from the closing timing of the intake valve The fuel supply from the cylinder injection valve is selected later.
第3の本発明では、補正手段による演算終了が吸気弁の閉時期より前の場合に、選択手段が、演算終了から吸気弁の閉時期まではポート噴射弁からの燃料供給を選択し、吸気弁の閉時期より後には筒内噴射弁からの燃料供給を選択する。したがって、アルコール濃度の高い燃料を使用している時であっても、低温始動性に優れたポート噴射を最大限に利用できる。 In the third aspect of the present invention, when the end of the calculation by the correcting means is before the closing timing of the intake valve, the selecting means selects the fuel supply from the port injection valve from the end of the calculation to the closing timing of the intake valve, After the closing timing of the valve, the fuel supply from the cylinder injection valve is selected. Therefore, even when a fuel with a high alcohol concentration is used, port injection excellent in low temperature startability can be utilized to the maximum extent.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
<実施形態1>
図1は本発明の実施形態1における周辺機器を含むシステム全体の構成を示す。図1のシステムは、ガソリン・アルコール混合燃料で運転可能な内燃機関に適用される。図1のシステムは、内燃機関の各気筒に燃料を供給するためのポート噴射弁2と、燃料を貯留する燃料タンク4とを備える。ポート噴射弁2は、不図示の吸気ポート内に燃料を噴射可能である。ポート噴射弁2と燃料タンク4とは、燃料通路6により接続されている。燃料通路6にはフューエルポンプ8が設置され、これにより燃料タンク4内の燃料を所定の流量でポート噴射弁2に配送することができる。フューエルポンプ8の下流には、燃料流量に応じた出力を発する燃料流量センサ10が設置されている。燃料通路6のフューエルポンプ8の下流には、燃料濃度に応じた出力を発する燃料性状センサ12が設置されている。
<
FIG. 1 shows the configuration of the entire system including peripheral devices in
このシステムは、制御装置14を備えている。制御装置14は燃料性状センサ12に電気的に接続され、燃料性状センサ12の出力を受けて燃料濃度を検出する。また制御装置14は、フューエルポンプ8及びポート噴射弁2に電気的に接続されている。制御装置14は、フューエルポンプ8及びポート噴射弁2に制御信号を発し、これにより燃料流量及びポート噴射弁2からの燃料噴射量を制御する。
This system includes a
このシステムは、燃料通路6の燃料性状センサ12からポート噴射弁2手前までの燃料通路の容積V1をn-1個に、かつ燃料流通方向に交差するように分割した容積の等しい領域を仮定する。制御装置14は、これらの領域と、燃料性状センサ12設置位置の領域(入口領域)と、ポート噴射弁2設置位置の領域(出口領域)とからなる、合計n+1個の領域それぞれに対応して、セル(記憶セル)を有する。各セルは、対応する領域の燃料濃度(燃料濃度のデータ)と、その燃料濃度が検出された検出時刻とを記憶する。なお、以下の実施形態においては、各セルは、入口領域に対応するセルが0番目、出口領域に対応するセルがn番目となるように、燃料通路6の燃料流通方向の他前から順にナンバリングされているものとする。
This system assumes a region where the volume V1 of the fuel passage from the
図2は、この発明の実施形態1において、燃料濃度と検出時刻のデータを対応する領域のセルに記憶させる手法について説明するための図である。図2(a)は、ある時点で各セルiに記憶された燃料濃度Es(i)を示し、図2(b)は、その後、ポート噴射弁2から1つの領域の容積(V1/(n-1))分の燃料が消費された時点s+1に、各セルiに書き換えられるべき濃度Es+1(i)を示している。以下、発明の詳細な説明において、1つの領域の容積(V1/(n-1))を「単位容積」と称することとする。 FIG. 2 is a diagram for explaining a method of storing fuel concentration and detection time data in cells in a corresponding region in the first embodiment of the present invention. FIG. 2 (a) shows the fuel concentration E s (i) stored in each cell i at a certain point in time, and FIG. 2 (b) shows that the volume (V1 / ( The concentration E s + 1 (i) to be rewritten in each cell i is shown at the time point s + 1 when the fuel of n-1)) is consumed. Hereinafter, in the detailed description of the invention, the volume (V1 / (n-1)) of one region is referred to as "unit volume".
具体的に、図2(a)のように、ある時点sにおいて、各セルに濃度Es(i)が記録された後、再び燃料が単位容積分移動すると、図2(b)で示す時点s+1において、各セルに記録されていた燃料濃度及びその検出時刻が一つ下流側の領域に対応するセルにシフトされる。即ち、時点s+1におけるi番目のセルの濃度Es+1(i)は、時点sにおいて1つ手前のi-1番目のセルに記録されていた燃料濃度Es(i-1)となる。同様に、時点s+1においてi番目のセルに記憶される検出時刻Ts+1(i)は、前の時点sにおいて1つ手前のi-1番目のセルに記録されていた時刻Ts(i-1)とされる。 Specifically, as shown in FIG. 2 (a), after the concentration E s (i) is recorded in each cell at a certain time s, when the fuel moves again by the unit volume, the time shown in FIG. 2 (b). At s + 1, the fuel concentration recorded in each cell and its detection time are shifted to a cell corresponding to one downstream area. That is, the concentration E s + 1 (i) of the i-th cell at the time point s + 1 is equal to the fuel concentration E s (i-1) recorded in the previous i-1th cell at the time point s. Become. Similarly, the detection time is stored at time s + 1 to i-th cell T s + 1 (i), the time T s which has been recorded in the immediately preceding the i-1 th cell at a previous point in time s (i-1).
また、燃料性状センサ12の出力が定期的に読み取られ、燃料濃度が繰り返し検出される。ここで検出された濃度の平均値は、上述のデータシフトの際、燃料性状センサ12が設置された領域の燃料の濃度として記憶される。即ち、上述のデータをシフトする時点s+1において、燃料濃度は燃料性状センサ12の設置位置の領域に対応する0番のセルに、燃料濃度Es+1(0)として記録される。
Further, the output of the
この実施形態1では、データシフトの際、即ち燃料が単位容積分移動した際、出口領域に対応するi番目のセルに記憶させる燃料濃度Es+1(i)は、燃料の拡散係数をk1、エンジン停止中の拡散に係る補正係数をk2とすると、次式(1)に従って演算される。 In the first embodiment, when the data shift, that is, when the fuel moves by the unit volume, the fuel concentration E s + 1 (i) stored in the i-th cell corresponding to the outlet region is the fuel diffusion coefficient k. 1 , where k 2 is a correction coefficient related to diffusion while the engine is stopped, the calculation is performed according to the following equation (1).
なお、各セルのデータは単位容積分の燃料が移動した場合に、シフトされるものであるが、どの時点でシフトされたかは問題とならないため、以下、必要な場合を除き、シフトする時点s、s+1については表記せず、単にセル番号iのみを表示し燃料濃度E(i)、濃度検出時刻T(i)と表すものとする。 The data of each cell is shifted when the fuel of the unit volume moves, but it does not matter at which point it is shifted. , S + 1 is not described, and only the cell number i is displayed and is expressed as fuel concentration E (i) and concentration detection time T (i).
ここで、上記式(1)において、n-1番目のセルに記憶されていた燃料濃度は、n-1番目の燃料が燃料性状センサ12を通過する際に検出された値と推定される。つまり、この燃料が燃料性状センサ12設置位置の領域からポート噴射弁2直前の領域に移動するまでの間、セルのデータを順次シフトしていくことで、燃料の燃料通路6の移動を追跡した値となっている。
Here, in the above formula (1), the fuel concentration stored in the (n−1) th cell is estimated to be a value detected when the n−1th fuel passes through the
しかし、燃料は燃料通路6を通過する間、濃度拡散により周囲の燃料と混合するため、実際の燃料濃度はセルに記憶された燃料濃度から乖離したものとなっていると考えられる。従って、実施形態1では燃料の濃度拡散を考慮し、上記式(1)のように拡散係数k1をかけることで、濃度変化に遅れを持たせて、燃料濃度を算出している。
However, since the fuel is mixed with the surrounding fuel by concentration diffusion while passing through the
上記式(1)における拡散係数k1は、燃料流量との関係で設定される。図3はこの発明の実施形態1において用いられる拡散係数k1と燃料流量との関係を説明するための図である。図3において横軸は燃料の平均流量[l/h]、縦軸は拡散係数k1を示している。拡散係数は正の値であり、概ね0から25までの間に設定される。図3に示されるように、燃料流量が大きくなるにつれて燃料の拡散が少なくなるため、拡散係数k1も小さな値に設定される。また、燃料流量が極少ないうちは燃料の濃度拡散が大きくなるため、拡散係数k1も大きな値に設定される。なお拡散係数k1は百分率比であるため、式(1)ではこれを100で除している。
The diffusion coefficient k 1 in the above equation (1) is set in relation to the fuel flow rate. FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the diffusion coefficient k 1 and the fuel flow rate used in
なお、このような燃料流量と濃度拡散との関係は、燃料通路の径、長さ等によっても異なるものであるため、システムごとに予め実験等によって求め、制御装置14に燃料流量と拡散係数k1とを関係付けるマップとして記憶しておく。 Since the relationship between the fuel flow rate and the concentration diffusion differs depending on the diameter, length, etc. of the fuel passage, the relationship between the fuel flow rate and the diffusion coefficient is obtained by experiments in advance for each system, Are stored as a map that relates to each other.
他方、アルコール濃度の互いに異なる複数種類の燃料を給油し、給油後にアルコール濃度の切り替わりの途中で(すなわち、給油前の燃料が全て噴射されて燃料通路6に存在しなくなるまでの間に)エンジンを停止した場合、次回に始動した時には、エンジンの停止中に拡散が進行しているため、停止時点の情報を用いた推定では実際の濃度から乖離してしまう。このような場合には制御が適切に行えず、始動不良などのドライバビリティ悪化を生じうる。従って、実施形態1ではエンジン停止中の燃料の濃度拡散を考慮し、補正係数k2を乗ずることで、推定された燃料濃度を補正している。 On the other hand, a plurality of types of fuels having different alcohol concentrations are refueled, and the engine is operated in the middle of the alcohol concentration switching after refueling (that is, until all the fuel before refueling is injected and no longer exists in the fuel passage 6). When the engine is stopped, when the engine is started next time, the diffusion proceeds while the engine is stopped. Therefore, the estimation using the information at the time of stopping deviates from the actual concentration. In such a case, control cannot be performed properly, and drivability deterioration such as start-up failure may occur. Therefore, in the first embodiment, the estimated fuel concentration is corrected by multiplying the correction coefficient k 2 in consideration of the fuel concentration diffusion while the engine is stopped.
本実施形態では燃料通路6内における液層の燃料拡散が対象現象となるため、フィックの拡散則の適用が適切と考えられる。フィックの拡散則は次の式(2)で表される。
In this embodiment, fuel diffusion in the liquid layer in the
ここでDは拡散係数であり、ガソリン中でアルコールが拡散してゆく割合を示すアルコール固有の物性値である。xは位置であり、燃料性状センサ12の位置からポート噴射弁2の位置に向かう距離であって、燃料系の設計に依存する。Jは拡散束であり、単位時間あたりに拡散する溶質の量である。拡散束Jは、燃料性状センサ12の位置におけるアルコール濃度変化(前トリップのエンジン停止時と現トリップのエンジン始動時との濃度差)、前トリップのエンジン停止時における燃料通路6内の濃度分布、及びエンジン停止から始動までの経過時間(すなわちソーク時間)と相関があり、予め試験によってマッピングしておく。上記式(2)は一般的に、例えば燃料性状センサ12の位置のアルコール濃度が高く、且つ燃料性状センサ12の位置で燃料の切り替わりがあり、これより下流側からポート噴射弁2にかけてアルコール濃度がステップ的に低い状態から、ソーク時間が経過して拡散が進行した場合には、図4に示されるように、距離が燃料性状センサ12の位置から離れるほど濃度が連続的に減衰する曲線となる。
Here, D is a diffusion coefficient, which is a physical property value specific to alcohol indicating the rate at which alcohol diffuses in gasoline. x is a position, which is a distance from the position of the
他方、図5に示されるように、燃料の切り替わりの途中でエンジンを停止し次回に始動した時の燃料濃度は、前トリップのエンジン停止時における燃料通路6内の濃度分布が、燃料性状センサ12の位置から下流に向かうに従って連続的に変化したものになっている。そこで本実施形態では、前トリップのエンジン停止時と現トリップのエンジン始動時との濃度差、前トリップのエンジン停止時における燃料通路6内の濃度分布、及びエンジン停止から始動までの経過時間(すなわちソーク時間)に基づいて、所定の関数によって各セルの拡散束Jを求め、そして上記式(2)を燃料通路6の全長にわたって位置xで積分することで、ポート噴射弁2の位置でのアルコール濃度を推定するための補正係数k2を算出することができる。本実施形態では、内燃機関の停止と再始動があった場合に、停止時と再始動時における燃料性状センサの出力に基づいて推定燃料濃度を補正するので、エンジンの停止中に拡散が進行した場合にも、推定を適切に実行できる。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the fuel concentration when the engine is stopped and started next time during the changeover of the fuel is the concentration distribution in the
図6はこの発明の実施形態1において制御装置14が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図6のルーチンでは、積算燃料移動量Q1が演算される(S102)。積算燃料移動量Q1は、燃料流量センサ10の出力に応じて検出される燃料流量q1[l/h]により求められる。
FIG. 6 is a flowchart for explaining a control routine executed by the
次に、燃料濃度xが検出される(S104)。燃料濃度xは、燃料性状センサ12の出力に基づき検出される。次に、濃度積算値X1が演算される(S106)。濃度積算値X1は、このルーチンが実行されるごとにステップS104において検出される燃料濃度xを、現在記憶されている濃度積算値X1に加算することにより求められる。濃度積算値X1は、燃料が単位容積分移動するまでの間、このルーチンが実行されるごとに検出される燃料濃度xを積算するものであり、単位容積分の燃料が移動したとき、その移動した燃料の平均濃度を演算するために用いられる値である。
Next, the fuel concentration x is detected (S104). The fuel concentration x is detected based on the output of the
次に、積算回数カウンタc1に1が加算される(S108)。この積算回数カウンタc1は、初期値においてゼロに設定され、単位容積分の燃料が通過するまでの間に実行されたルーチンの回数を記憶する。 Next, 1 is added to the integration number counter c1 (S108). The cumulative number counter c1 is set to zero as an initial value, and stores the number of routines executed until the fuel for the unit volume passes.
次に、積算燃料移動量Q1が、単位容積分の燃料(V1/(n-1))以上となったか否かが判別される(S110)。ここで積算燃料移動量Q1≧単位容積(V1/(n-1))の成立が認められない場合、現在記録されている時点sにおける出口領域の燃料濃度Es(n)に基づき燃料噴射量の制御が実行される(S112)。 Next, it is determined whether or not the integrated fuel movement amount Q1 is equal to or greater than the unit volume of fuel (V1 / (n-1)) (S110). Here, if the cumulative fuel movement amount Q1 ≧ unit volume (V1 / (n-1)) is not established, the fuel injection amount is calculated based on the fuel concentration Es (n) in the outlet region at the currently recorded time point s. Control is executed (S112).
一方、ステップS110において積算燃料移動量Q1≧単位容積(V1/(n-1))の成立が認められると、次に、平均流量S1が演算される(S114)。平均流量S1は、次式(3)に従って算出される。 On the other hand, if it is confirmed in step S110 that the accumulated fuel movement amount Q1 ≧ unit volume (V1 / (n−1)), then the average flow rate S1 is calculated (S114). The average flow rate S1 is calculated according to the following equation (3).
平均流量S1=容積V1/{t−T(n-1)} ・・・・(3)
式(3)においてT(n-1)は、現在記録されている時点において、n-1番目のセル、即ち出口領域1つ手前の領域に対応するセルに記憶された燃料濃度が検出された時刻であり、tは現在の時刻を表している。即ち、容積V1を、出口領域1つ手前の領域の燃料濃度が検出されてから現在の時刻tまで経過時間で除算することにより、出口領域1つ手前の燃料が燃料性状センサ12からポート噴射弁2直前の領域に至るまでの間の平均流量S1を算出している。
Average flow rate S1 = Volume V1 / {t-T (n-1)} (3)
In formula (3), T (n-1) is the current concentration, and the fuel concentration stored in the n-1st cell, that is, the cell corresponding to the area immediately before the exit area is detected. Time, and t represents the current time. That is, by dividing the volume V1 by the elapsed time from the detection of the fuel concentration in the region immediately before the outlet region to the current time t, the fuel in the region immediately before the outlet region is transferred from the
次に、拡散係数k1が演算される(S116)。上記のように、拡散係数k1は、ステップS114において算出された平均流量S1に応じて決定される値であり、制御装置14に記憶されたマップに従って演算される。
Next, the diffusion coefficient k 1 is calculated (S116). As described above, the diffusion coefficient k 1 is a value determined according to the average
次に、出口領域に対応するn番目のセルに記憶されている燃料濃度E(n)と、その1つ手前のセルの燃料濃度E(n-1)と、ステップS116において求められた拡散係数k1に応じて、燃料濃度が上記式(1)により演算される。この値がn番目のセルの燃料濃度E(n)として記憶される(S118)。なお、式(1)は補正係数k2を含んでおり、且つこの補正係数k2は後述する図7の処理ルーチンによって、エンジンを停止してから再始動するまでの時間に応じて異なる値にされることになる。 Next, the fuel concentration E (n) stored in the nth cell corresponding to the exit area, the fuel concentration E (n-1) of the cell immediately before it, and the diffusion coefficient obtained in step S116 According to k1, the fuel concentration is calculated by the above equation (1). This value is stored as the fuel concentration E (n) of the nth cell (S118). Equation (1) includes a correction coefficient k 2 , and this correction coefficient k 2 is set to a different value depending on the time from when the engine is stopped to when it is restarted by the processing routine of FIG. 7 described later. Will be.
次に、0番目からn-2番目までの各セルが記憶する燃料濃度のデータが、1つ先のセルにシフトされ、記録される(ステップS120)。即ち、0番からn-2番目までに記録されていた燃料濃度が、1番目からn-1番目までのセルの燃料濃度データとしてシフトして記録される。 Next, the fuel concentration data stored in each cell from the 0th cell to the (n-2) th cell is shifted to the next cell and recorded (step S120). That is, the fuel concentration recorded from the 0th to the (n-2) th is shifted and recorded as the fuel concentration data of the 1st to the (n-1) th cells.
次に、入口領域に対応する0番目のセルに、濃度の平均値が記憶される(S122)。即ち、燃料濃度E(0)=X1/c1とされる。つまり、燃料濃度E(0)には、単位容積分の燃料が移動する間に検出された燃料濃度の積算値X1を、燃料濃度の検出回数のカウンタc1で除算した燃料濃度の平均値が記録される。 Next, the average density value is stored in the 0th cell corresponding to the entrance area (S122). That is, the fuel concentration E (0) = X1 / c1. In other words, the fuel concentration E (0) is recorded as an average value of the fuel concentration obtained by dividing the integrated value X1 of the fuel concentration detected while the fuel for the unit volume moves by the counter c1 of the number of times of detecting the fuel concentration. Is done.
次に、0番目からn-1番目までの各セルに記憶された時刻データが、1つ先のセルにシフトされ、記録される(S124)。即ち、0番目からn-1番目までに記録されている検出時刻データが、1番目からn番目までのセルの時刻データとしてシフトされ記録される。次に、現在の時刻tが、0番目のセルに、時刻データT(0)として記録される(S126)。 Next, the time data stored in each cell from the 0th cell to the (n-1) th cell is shifted to the next cell and recorded (S124). That is, the detection time data recorded from the 0th to the (n-1) th is shifted and recorded as the time data of the 1st to nth cells. Next, the current time t is recorded as time data T (0) in the 0th cell (S126).
次に積算燃料移動量Q1及び積算回数カウンタC1が初期化され共にゼロとされる(S128、S130)。次に、n番目のセルに記録された燃料濃度E(n)に応じて、燃料噴射量が設定される(S112)。この後、このルーチンが繰り返され、新たに燃料積算移動量が単位容積分となるまでの間、現在のセルの燃料濃度E(n)の値が維持され、この濃度に基づき設定された燃料噴射量により空燃比制御が実行され、単位容積分の燃料の移動が確認されると、再び、燃料濃度E(n)が再演算されると共に、データのシフト、及び入口領域のセルに、検出された燃料濃度の平均値が記憶される。 Next, the accumulated fuel movement amount Q1 and the accumulated number counter C1 are initialized to both zero (S128, S130). Next, the fuel injection amount is set according to the fuel concentration E (n) recorded in the nth cell (S112). Thereafter, this routine is repeated, and the current value of the fuel concentration E (n) of the cell is maintained until the newly accumulated fuel movement amount becomes the unit volume, and the fuel injection set based on this concentration is maintained. When the air-fuel ratio control is executed according to the amount and the movement of the fuel for the unit volume is confirmed, the fuel concentration E (n) is again calculated and detected in the cell of the data shift and the inlet region. The average value of the fuel concentration is stored.
以上の図6の処理と並行して、制御装置14では、図7に示される補正係数算出ルーチンが実行される。この図7のルーチンは、始動要求があり且つ燃料の切り替わり中の場合に、エンジン始動前後の濃度差、前トリップのエンジン停止時における燃料通路6内の濃度分布、及び経過時間に基づいて補正係数k2を算出し、その他の場合に補正係数k2を1とするものである。
In parallel with the processing of FIG. 6 described above, the
図7において、制御装置14ではまず、現在のトリップにおける始動要求がされたかを算出し(S202)、否定の場合には処理がリターンされる。始動要求があった場合には、次に燃料が切り替わり中であるかが判断される(S204)。この判断は、前回の給油からの積算燃料消費量が、燃料通路6の容積V1を上回ったかによって行われる。
In FIG. 7, the
肯定、すなわち燃料が切り替わり中である場合には、始動時アルコール濃度ekalcと、エンジン水温ethwが取得される(S206)。次に、取得した始動時アルコール濃度ekalcと、前回停止時の濃度学習値EGとの差分が、所定の基準値より大であるかが判断される(S208)。そして、差分が基準値より大である場合には、補正係数k2が、上述のとおり、前トリップのエンジン停止時と現トリップのエンジン始動時との濃度差、前トリップのエンジン停止時における燃料通路6内の濃度分布、及びエンジン停止から始動までの経過時間(すなわちソーク時間)に基づいて、制御装置14に記憶されたマップに従って演算される(S210)。
If the determination is affirmative, that is, the fuel is being switched, the starting alcohol concentration ekalc and the engine water temperature ethw are acquired (S206). Next, it is determined whether the difference between the acquired starting alcohol concentration ekalc and the concentration learning value EG at the previous stop is larger than a predetermined reference value (S208). If the difference is larger than the reference value, the correction coefficient k 2 is the difference in concentration between the previous trip when the engine is stopped and the current trip when the engine is started, and the fuel when the previous trip is stopped. Based on the concentration distribution in the
他方、差分が基準値以下であった場合には、補正係数k2は1とされ(S122)、したがって図6の処理で算出される燃料濃度E(n)は、エンジンの停止及び再始動がない場合と変わりはない。また、ステップS204において燃料が切り替わり中でない場合にも、補正係数k2は1とされる。 On the other hand, if the difference is equal to or smaller than the reference value, the correction coefficient k 2 is set to 1 (S122), the fuel concentration E (n) calculated in the process of FIG. 6 therefore, the engine is stopped and restarted It is no different from the case without it. Further, even if not in a fuel switch in step S204, the correction coefficient k 2 is set to 1.
以上の処理の結果、この実施形態1では、エンジンの停止と再始動があった場合に、停止時と再始動時における燃料性状センサの出力に基づいて、推定された燃料濃度を補正する。したがって、エンジンの停止中に拡散が進行した場合にも、燃料濃度の推定を適切に実行できる。 As a result of the above processing, in the first embodiment, when the engine is stopped and restarted, the estimated fuel concentration is corrected based on the output of the fuel property sensor at the time of stopping and restarting. Therefore, even when the diffusion proceeds while the engine is stopped, the fuel concentration can be estimated appropriately.
<実施形態2>
本発明の実施形態2について説明する。実施形態2は、ポート噴射弁と筒内噴射弁とを有するシステムにおいて、燃料濃度の補正に係る演算終了が吸気弁の閉時期より後の場合に、筒内噴射弁からの燃料供給を選択するものである。また、補正に係る演算終了が吸気弁の閉時期より前の場合に、演算終了から吸気弁の閉時期まではポート噴射弁からの燃料供給を選択し、吸気弁の閉時期より後には筒内噴射弁からの燃料供給を選択する。
<
A second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, in a system having a port injection valve and an in-cylinder injection valve, the fuel supply from the in-cylinder injection valve is selected when the calculation end related to the correction of the fuel concentration is after the closing timing of the intake valve. Is. In addition, when the calculation related to the correction is completed before the intake valve closing timing, the fuel supply from the port injection valve is selected from the calculation completion to the intake valve closing timing, and after the intake valve closing timing, the in-cylinder is selected. Select the fuel supply from the injector.
図8は、この発明の実施形態2のシステムの全体構成を説明するための模式図である。図8に示されるように、このシステムは各気筒につき、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射弁2と、燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射弁52の2つの燃料噴射弁を有する。ポート噴射弁2に通じる第1燃料通路6と、筒内噴射弁52に通じる第2燃料通路56とがそれぞれ設けられている。これら第1燃料通路6及び第2燃料通路56は、燃料ポンプ8の出口の近傍で分岐して、互いに並列に接続されている。第2燃料通路56には、高圧ポンプ58が設けられている。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the overall configuration of the system according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, this system has two fuel injection valves for each cylinder: a
第1燃料通路6には、燃料流量センサ10及び燃料性状センサ12が設けられ、第2燃料通路56には、燃料流量センサ60及び燃料性状センサ62が設けられている。これら各センサによって、各燃料通路6,56につき個別の流量検出及び濃度推定を行なうことが可能にされている。実施形態2の残余の機械的構成は上記実施形態1と同様である。
A
実施形態2の制御装置14によって行われる制御について説明する。図9において、制御装置14はまず現在のトリップにおける始動要求がされたかを算出し(S302)、否定の場合には処理がリターンされる。始動要求があった場合には、始動時アルコール濃度ekalcと、エンジン水温ethwが取得される(S304)。次に、取得した始動時アルコール濃度ekalcと、前回停止時の濃度学習値EGとの差分が、所定の基準値より大であるかが判断される(S306)。なお、始動時アルコール濃度ekalcと濃度学習値EGとの差分は、各燃料通路6,56のいずれか一方のものでもよく、また両者について基準値と比較すると共にいずれかが基準値より大である場合にステップS306で肯定されるように構成してもよい。そして、差分が基準値より大である場合には、図10に示される補正演算要求フラグがセット(=1)され、これに応答して、補正係数k2の算出を含む濃度補正演算が開始される(S308)。この演算は、上述のとおり、前トリップのエンジン停止時と現トリップのエンジン始動時との濃度差、及びエンジン停止から始動までの経過時間(すなわちソーク時間)に基づいて、制御装置14に記憶されたマップに従って演算される。また、ここでの濃度補正演算は、第1燃料通路6と第2燃料通路56の両者について行われる。
The control performed by the
次に、補正演算が未完了かが判断され(S310)、始動要求があった初回のサイクルではここで肯定される結果、ポート噴射の実行が一旦中止される(S312)。そして、補正演算が完了するまで処理がループされる(S314)。 Next, it is determined whether or not the correction calculation is incomplete (S310). In the first cycle in which the start request is made, the result is affirmed here, and the execution of the port injection is temporarily stopped (S312). Then, the process is looped until the correction calculation is completed (S314).
補正演算が完了すると、図10に示される補正演算完了フラグがセット(=1)され、これに応答して、始動時要求噴射量eqstが取得される(S316)。この始動時要求噴射量eqstは、補正演算によって補正された燃料濃度(アルコール濃度)、及びステップS304で取得された始動時水温ethwに基づいて、マップによって算出される。始動時要求噴射量eqstは、ポート噴射弁2による場合のポート要求噴射量eqst1と、筒内噴射弁52による場合の筒内要求噴射量eqst2との両者について算出される。
When the correction calculation is completed, the correction calculation completion flag shown in FIG. 10 is set (= 1), and in response to this, the starting required injection amount eqst is acquired (S316). This starting required injection amount eqst is calculated by a map based on the fuel concentration (alcohol concentration) corrected by the correction calculation and the starting water temperature ethw acquired in step S304. The startup required injection amount eqst is calculated for both the port required injection amount eqst1 when using the
次に、取得された始動時要求噴射量eqstに基づいて、この始動時要求噴射量eqst(ここでは筒内要求噴射量eqst2)を筒内噴射弁52によって供給するために必要な噴射開始時期の許容限界einj_limitが算出される(S318)。噴射開始時期の許容限界einj_limitは、始動時要求噴射量eqstの全量を筒内噴射弁52によって供給する場合に許容される最も遅い噴射開始時期であり、これよりも遅く噴射を開始すると全量を噴射できないことになる。
Next, based on the acquired required start injection quantity eqst, the required start injection quantity eqst (in-cylinder required injection quantity eqst2 in this case) of the injection start timing required to be supplied by the in-
次に、補正演算完了時期が、噴射開始時期の許容限界einj_limitよりも前かが判断され(S320)、否定の場合には、筒内噴射弁52によっても始動時要求噴射量eqst(すなわち、筒内要求噴射量eqst2)の全量を供給できないため、第1点火がスキップされる(S334)。
Next, it is determined whether the correction calculation completion timing is before the injection start timing allowable limit einj_limit (S320). If the determination is negative, the in-
ステップS320で肯定、すなわち噴射開始時期の許容限界einj_limitよりも前に補正演算が完了した場合には、ポート噴射弁2及び筒内噴射弁52のうち少なくともいずれかによって燃料噴射が行われることになる。まず、補正演算完了時期が吸気弁閉弁時期(IVC)よりも前かが判断され(S322)、否定すなわち補正演算完了が吸気弁閉弁時期以後である場合には、補正された噴射量の情報を利用した燃料供給をポート噴射弁2によって行うことが不可能であるため、始動時要求噴射量eqst(すなわち、筒内要求噴射量eqst2)の全量が、筒内噴射弁52によって供給される(S330)。
When the determination in step S320 is affirmative, that is, when the correction calculation is completed before the injection start timing allowable limit einj_limit, fuel injection is performed by at least one of the
他方、ステップS322において肯定、すなわち補正演算完了が吸気弁閉弁時期より前である場合には、補正された噴射量による燃料供給の少なくとも一部をポート噴射弁2によって行うことが可能である。このため、本実施形態では、演算終了から吸気弁の閉時期まではポート噴射弁2からの燃料供給が選択され、吸気弁の閉時期より後には筒内噴射弁52からの燃料供給が選択される。まず、吸気弁閉弁時期(IVC)までポート噴射弁2による噴射が、ポート要求噴射量eqst1の情報を用いて実行され(S324)、また、その噴射した分の燃料量を減算することで筒内要求噴射量eqst2が補正される(S326)。そして、このようにして補正された筒内要求噴射量eqst2の燃料が、吸気弁の閉弁後に筒内噴射弁52によって供給される(S328)。
On the other hand, when the determination in step S322 is affirmative, that is, when the correction calculation is completed before the intake valve closing timing, at least part of the fuel supply by the corrected injection amount can be performed by the
なお、ステップS310で否定、すなわち補正演算が完了している場合には、ポート噴射と筒内噴射のいずれによっても燃料供給が時間的に可能であるから、通常の制御が行われる(S332)。通常の制御は、要求負荷とエンジン回転数に応じて予め定められた各噴射弁の噴射範囲に応じて行われる。例えば、冷間始動時には触媒の暖機を促進するために弱成層燃焼(膨張〜吸入行程でポート噴射弁2から燃料を噴射すると共に、圧縮行程後半に筒内噴射弁52から燃料を噴射して混合気を成層化し、点火時期を遅角する。これによって、排気ガス温度の上昇によって触媒の暖機が促進され、冷間時のエミッション性能の向上が図られる。また小〜中負荷運転時には、最適な燃焼状態になるように膨張〜吸入行程に噴射するポート噴射弁2と吸入行程前半に噴射する筒内噴射弁52を、両方または個々に使い分けることによって、均質な混合気を作るとともに噴射燃料の気化熱で圧縮された空気を冷却することで充填効率を向上させて高出力化を図る。高負荷運転時や冷間時には、空燃比フィードバック制御は行われず、均質燃焼が行われる。なお、補正演算要求フラグ及び補正演算完了フラグは、例えばエンジンの停止すなわち当該トリップの終了の際にリセットされる。
Note that if negative in step S310, that is, if the correction calculation has been completed, fuel can be supplied temporally by either port injection or in-cylinder injection, so normal control is performed (S332). Normal control is performed according to the injection range of each injection valve determined in advance according to the required load and the engine speed. For example, during cold start, weak stratified combustion (injection of fuel from the
以上の処理の結果、この実施形態2では、図10に示されるように、燃料濃度の補正に係る演算の終了が吸気弁の閉時期(IVC)より後の場合に、筒内噴射弁2からの燃料供給が選択される(S322,S330)。したがって、補正に係る演算時間を確保しつつ、燃料濃度の推定を適切に実行することができる。
As a result of the above processing, in the second embodiment, as shown in FIG. 10, when the end of the calculation related to the correction of the fuel concentration is after the intake valve closing timing (IVC), the in-
また実施形態2では、燃料濃度の補正に係る演算の終了が吸気弁の閉時期(IVC)より前の場合に、演算終了から吸気弁の閉時期まではポート噴射弁2からの燃料供給が選択され、吸気弁の閉時期より後には筒内噴射弁52からの燃料供給が選択される。したがって、アルコール濃度の高い燃料を使用している時であっても、低温始動性に優れたポート噴射を最大限に利用できる。
In the second embodiment, when the calculation related to the correction of the fuel concentration is completed before the intake valve closing timing (IVC), the fuel supply from the
本発明の実施形態は前述の各実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 Embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, but include all modifications, applications, and equivalents included in the spirit of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.
例えば、本発明はガソリン・アルコール混合燃料を使用可能なエンジンのほか、性状の異なる複数種類の燃料が使用可能な他のエンジンに好適に適用できる。また本発明は、例えば2つのバンクからなるV型エンジンにも好適に適用でき、燃料通路が分岐する場合には分岐ごとに燃料濃度を推定することができる。 For example, the present invention can be suitably applied not only to an engine that can use a gasoline / alcohol mixed fuel but also to other engines that can use a plurality of types of fuels having different properties. The present invention can also be suitably applied to, for example, a two-bank V-type engine. When the fuel passage is branched, the fuel concentration can be estimated for each branch.
2 ポート噴射弁
4 燃料タンク
6,56 燃料通路
8 フューエルポンプ
10,60 燃料流量センサ
12,62 燃料性状センサ
14 制御装置
52 筒内噴射弁
56 第2燃料通路
2
Claims (3)
前記燃料性状センサの出力に応じた燃料濃度のデータを、前記燃料性状センサに最も近い領域に対応する記憶セルに記録すると共に、燃料消費量に応じて、前記記憶セルそれぞれが記憶する燃料濃度の各データを、それぞれ燃料流通方向の先の領域に対応する記憶セルにシフトさせ、前記記憶手段が記憶している燃料濃度のデータと、燃料の拡散係数とに応じて、前記燃料噴射弁から噴射される直前の燃料濃度を推定する濃度推定手段と、
前記濃度推定手段により推定された燃料濃度に応じて、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を制御する噴射量制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の停止と再始動とがあった場合に、停止時と再始動時における前記燃料性状センサの出力に基づいて、前記推定された燃料濃度を補正する補正手段を更に備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。 Storage means having a plurality of storage cells associated with each of a plurality of passage regions formed by dividing the volume of the fuel passage between the fuel property sensor installed in the fuel passage of the internal combustion engine and the fuel injection valve;
The fuel concentration data according to the output of the fuel property sensor is recorded in the memory cell corresponding to the region closest to the fuel property sensor, and the fuel concentration data stored in each of the memory cells according to the fuel consumption amount is recorded. Each data is shifted to the storage cell corresponding to the previous area in the fuel flow direction, and the fuel injection valve injects the fuel according to the fuel concentration data stored in the storage means and the fuel diffusion coefficient. Concentration estimating means for estimating the fuel concentration immediately before being performed;
An injection amount control means for controlling the fuel injection amount from the fuel injection valve in accordance with the fuel concentration estimated by the concentration estimation means;
An internal combustion engine control device comprising:
And a correction means for correcting the estimated fuel concentration based on the output of the fuel property sensor when the internal combustion engine is stopped and restarted. A control device for an internal combustion engine.
前記内燃機関は、燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射弁とを有し、
前記補正手段による演算終了が吸気弁の閉時期より後の場合に、前記筒内噴射弁からの燃料供給を選択する選択手段を更に備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The internal combustion engine has an in-cylinder injection valve that injects fuel into the combustion chamber, and a port injection valve that injects fuel into the intake port,
The control apparatus for an internal combustion engine, further comprising selection means for selecting fuel supply from the in-cylinder injection valve when the calculation by the correction means is after the closing timing of the intake valve.
前記選択手段は、前記補正手段による演算終了が吸気弁の閉時期より前の場合に、演算終了から吸気弁の閉時期まではポート噴射弁からの燃料供給を選択し、吸気弁の閉時期より後には筒内噴射弁からの燃料供給を選択することを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine according to claim 2,
The selection means selects the fuel supply from the port injection valve from the end of the calculation until the closing timing of the intake valve when the end of the calculation by the correction means is before the closing timing of the intake valve, and from the closing timing of the intake valve A control device for an internal combustion engine, which selects fuel supply from a cylinder injection valve later.
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CN109973225A (en) * | 2017-12-13 | 2019-07-05 | 奥特润株式会社 | The fuel injection control apparatus and method of fuel combination vehicle |
-
2011
- 2011-12-27 JP JP2011286123A patent/JP2013133791A/en active Pending
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