JP2013224670A - Fuel injection control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、特に燃焼室から吸気通路へ吹き戻される燃料の量を考慮して燃料噴射制御を行うものに関する。 The present invention relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine, and more particularly to a device that performs fuel injection control in consideration of the amount of fuel blown back from a combustion chamber to an intake passage.
特許文献1には、吸気ポートに燃料を噴射するポートインジェクタと、燃焼室内に燃料を噴射する筒内インジェクタとを備える内燃機関の燃料噴射制御装置が示されている。この装置によれば、前サイクル(k-1)の吸気行程において燃焼室から吸気ポートに吹き返され、現サイクル(k)の吸気行程において再び燃焼室に吸入される吹き返しガス中に含まれる燃料量(吹き返し燃料量)と、排気行程において排出されなかった残留ガス中の燃料とを考慮して、燃料噴射量が算出される。
燃焼室から吸気通路へ吹き返される燃料の量は、燃料噴射時期に依存すると考えられる。したがって、燃料噴射時期を考慮せずに吹き返される燃料量を推定すると、推定燃料量と実際の吹き返し燃料量とに差が生じ、空燃比が所望値からずれて排気特性の悪化を招く。 It is considered that the amount of fuel blown back from the combustion chamber to the intake passage depends on the fuel injection timing. Therefore, if the amount of fuel blown back is estimated without considering the fuel injection timing, a difference occurs between the estimated amount of fuel and the actual amount of blown fuel, and the air-fuel ratio deviates from a desired value, leading to deterioration of exhaust characteristics.
ところが特許文献1には、吹き返し燃料量は、機関運転状態に応じたマップを用いて算出すると記載されるのみであり、その機関運転状態を示すパラメータやマップの詳細は記載されていない。よって、特許文献1に示された装置では、上記課題を解決することはできない。
However,
本発明はこの点に着目してなされたものであり、燃焼室から吸気通路に吹き戻される燃料量をより正確に推定し、推定した吹き戻し燃料量を用いて燃料噴射量の制御を行うことにより、燃焼室内の混合気の空燃比を正確に制御することができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to this point, and more accurately estimates the amount of fuel blown back from the combustion chamber to the intake passage, and controls the fuel injection amount using the estimated amount of blowback fuel. Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel injection control device for an internal combustion engine that can accurately control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber.
上記目的を達成するため請求項1に記載の発明は、内燃機関の吸気弁の閉弁時期を変更する吸気弁閉弁時期変更手段と、前記機関に燃料を供給する燃料噴射弁(6P,6C)とを備える内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記機関の運転状態に応じて要求燃料量(Tcylf)を算出する要求燃料量算出手段と、前記燃焼室内から前記吸気通路へ吹き戻される燃料量である吹き戻し燃料量(Fwg)を算出する吹き戻し燃料量算出手段と、前記要求燃料量(Tcylf)及び吹き戻し燃料量(Fwg)を用いて燃料噴射量(Tout)を算出する燃料噴射量算出手段と、前記燃料噴射弁による燃料噴射時期(INJOBJ)を可変設定する燃料噴射時期設定手段と、前記燃料噴射量(Tout)及び燃料噴射時期(INJOBJ)に応じて前記燃料噴射弁を駆動制御する駆動制御手段とを備え、前記吹き戻し燃料量算出手段は、前記燃料噴射時期(INJOBJ)及び前記吸気弁の閉弁時期(CAIC,CAIN)に応じて、前記吹き戻し燃料量(Fwg)を算出することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射弁は、前記機関の吸気通路に燃料を噴射するポート燃料噴射弁(6P)であり、前記吹き戻し燃料量算出手段は、前記吸気弁の閉弁時期(CAIC)が遅角するほど前記吹き戻し燃料量(Fwg)が増加し、かつ前記燃料噴射時期(INJOBJ)が遅角するほど前記吹き戻し燃料量(Fwg)が増加するように、前記吹き戻し燃料量の算出を行うことを特徴とする。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射弁は、前記機関の燃焼室内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁(6C)であり、前記吹き戻し燃料量算出手段は、前記吸気弁の閉弁時期(CAIC)が遅角するほど前記吹き戻し燃料量(Fwg)が増加し、かつ前記燃料噴射時期(INJOBJ)が当該気筒の吸気行程内の吸気行程終了時期近傍の所定時期(CA1)より進角側にあるときは前記燃料噴射時期(INJOBJ)が遅角するほど前記吹き戻し燃料量(Fwg)が減少し、前記燃料噴射時期(INJOBJ)が前記所定時期(CA1)より遅角側にあるときは前記燃料噴射時期(INJOBJ)が遅角するほど前記吹き戻し燃料量(Fwg)が増加するように、前記吹き戻し燃料量の算出を行うことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the first aspect, the fuel injection valve is an in-cylinder fuel injection valve (6C) for injecting fuel into a combustion chamber of the engine. The blow-back fuel amount calculation means increases the blow-back fuel amount (Fwg) as the intake valve closing timing (CAIC) is retarded, and the fuel injection timing (INJOBB) is the intake air of the cylinder. When the fuel injection timing (INJOBJ) is retarded when the predetermined timing (CA1) near the intake stroke end timing in the stroke is advanced, the blowback fuel amount (Fwg) decreases, and the fuel injection timing When the (INJOBB) is on the retarded side with respect to the predetermined time (CA1), the blowback fuel amount is increased so that the blowback fuel amount (Fwg) increases as the fuel injection timing (INJOBJ) is retarded. Calculating and performing.
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射弁は、前記機関の吸気通路に燃料を噴射するポート燃料噴射弁(6P)及び前記機関の燃焼室内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁(6C)であり、前記ポート燃料噴射弁(6P)及び筒内燃料噴射弁(6C)による燃料噴射量の比率である噴射量比率(RINJD)を算出する噴射量比率算出手段を備え、前記駆動制御手段は、前記噴射量比率(RINJD)に応じて前記ポート燃料噴射弁及び筒内燃料噴射弁の少なくとも一方を駆動制御し、前記吹き戻し燃料量算出手段は、前記燃料噴射時期(INJOBJ)、前記吸気弁の閉弁時期(CAIC)、及び前記噴射量比率(RINJD)に応じて、前記吹き戻し燃料量(Fwg)を算出することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the first aspect, the fuel injection valve includes a port fuel injection valve (6P) for injecting fuel into an intake passage of the engine and the engine. An in-cylinder fuel injection valve (6C) that injects fuel into the combustion chamber of the cylinder, and an injection amount ratio (RINJD) that is a ratio of fuel injection amounts by the port fuel injection valve (6P) and the in-cylinder fuel injection valve (6C) An injection amount ratio calculating means for calculating the fuel injection amount ratio, and the drive control means drives and controls at least one of the port fuel injection valve and the in-cylinder fuel injection valve in accordance with the injection amount ratio (RINJD). The amount calculating means calculates the blowback fuel amount (Fwg) according to the fuel injection timing (INJOBB), the intake valve closing timing (CAIC), and the injection amount ratio (RINJD). The features.
請求項1に記載の発明によれば、機関の運転状態に応じて要求燃料量が算出されるとともに、燃焼室内から吸気通路へ吹き戻される燃料量である吹き戻し燃料量が算出され、要求燃料量及び吹き戻し燃料量を用いて燃料噴射量が算出される。燃料噴射時期が可変設定され、燃料噴射量及び燃料噴射時期に応じて燃料噴射弁が駆動制御される。吹き戻し燃料量は、燃料噴射時期及び吸気弁の閉弁時期に応じて算出される。燃焼室から吸気通路に吹き戻される燃料の量は、燃料噴射時期と吸気弁閉弁時期との相対関係に依存して変化するので、燃料噴射時期及び吸気弁閉弁時期に応じて吹き戻し燃料量を算出することにより、吹き戻し燃料量を精度良く算出し、燃焼室内で実際に燃焼に寄与する燃料量を、吹き戻される燃料の量を考慮して正確に制御することができる。その結果、燃料噴射時期及び吸気弁閉弁時期が変更されても、燃焼室内の混合気の空燃比を正確に制御し、良好な排気特性を維持することができる。 According to the first aspect of the present invention, the required fuel amount is calculated according to the operating state of the engine, and the blowback fuel amount that is the fuel amount blown back from the combustion chamber to the intake passage is calculated. The fuel injection amount is calculated using the amount and the blowback fuel amount. The fuel injection timing is variably set, and the fuel injection valve is driven and controlled according to the fuel injection amount and the fuel injection timing. The blowback fuel amount is calculated according to the fuel injection timing and the intake valve closing timing. Since the amount of fuel blown back from the combustion chamber to the intake passage changes depending on the relative relationship between the fuel injection timing and the intake valve closing timing, the blow-back fuel depends on the fuel injection timing and the intake valve closing timing. By calculating the amount, it is possible to accurately calculate the amount of blowback fuel, and to accurately control the amount of fuel that actually contributes to combustion in the combustion chamber in consideration of the amount of fuel blown back. As a result, even if the fuel injection timing and the intake valve closing timing are changed, it is possible to accurately control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber and maintain good exhaust characteristics.
請求項2に記載の発明によれば、吸気弁閉弁時期が遅角するほど吹き戻し燃料量が増加し、かつ燃料噴射時期が遅角するほど吹き戻し燃料量が増加するように、吹き戻し燃料量の算出が行われる。燃料噴射弁が、機関の吸気通路に燃料を噴射するポート燃料噴射弁であるときは、燃料噴射時期が遅角するほど燃料の燃焼室内への流入が遅れ、空気との混合状態が不均一となり、吸気弁近傍の混合気中の燃料濃度が高くなる。したがって、燃料噴射時期が遅角するほど、また吸気弁閉弁時期が遅角するほど吹き戻し燃料量を増加させることにより、吹き戻し燃料量を正確に推定することができる。 According to the second aspect of the present invention, the blowback fuel amount increases as the intake valve closing timing is retarded, and the blowback fuel amount increases as the fuel injection timing is retarded. A fuel amount is calculated. When the fuel injection valve is a port fuel injection valve that injects fuel into the intake passage of the engine, the delay of the fuel injection timing delays the flow of fuel into the combustion chamber, resulting in uneven mixing with air. The fuel concentration in the mixture near the intake valve becomes high. Therefore, the amount of blowback fuel can be accurately estimated by increasing the amount of blowback fuel as the fuel injection timing is retarded and as the intake valve closing timing is retarded.
請求項3に記載の発明によれば、吸気弁の閉弁時期が遅角するほど吹き戻し燃料量が増加し、かつ燃料噴射時期が吸気行程終了時期近傍の所定時期より進角側にあるときは燃料噴射時期が遅角するほど吹き戻し燃料量が減少し、燃料噴射時期が所定時期より遅角側にあるときは燃料噴射時期が遅角するほど吹き戻し燃料量が増加するように、吹き戻し燃料量の算出が行われる。燃料噴射弁が機関の燃焼室内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁であるときは、吸気行程では燃料噴射時期が遅角するほど、燃料噴射時期における燃焼室内の空気の流動が小さくなり、噴射された燃料と空気の混合状態が不均一となる傾向がある。すなわち、ピストンの頂部付近において燃料濃度が高くなる一方、吸気弁付近では燃料濃度が低下する。また圧縮行程では、燃料噴射時期が遅角するほど吹き戻される燃料量は増加する傾向がある。したがって、上述したように吹き戻し燃料量を算出することにより、吹き戻し燃料量を正確に推定することができる。 According to the third aspect of the present invention, when the intake valve closing timing is retarded, the blowback fuel amount increases, and the fuel injection timing is advanced from a predetermined timing near the intake stroke end timing. The amount of blown-back fuel decreases as the fuel injection timing retards, and when the fuel injection timing is retarded from the predetermined time, the blow-back fuel amount increases as the fuel injection timing retards. The return fuel amount is calculated. When the fuel injection valve is an in-cylinder fuel injection valve that injects fuel into the combustion chamber of the engine, the flow of air in the combustion chamber at the fuel injection timing becomes smaller as the fuel injection timing is retarded in the intake stroke. The mixed state of fuel and air tends to be non-uniform. That is, the fuel concentration increases near the top of the piston, while the fuel concentration decreases near the intake valve. In the compression stroke, the amount of fuel blown back tends to increase as the fuel injection timing is retarded. Therefore, the amount of blowback fuel can be accurately estimated by calculating the amount of blowback fuel as described above.
請求項4に記載の発明によれば、ポート燃料噴射弁及び筒内燃料噴射弁による燃料噴射量の比率である噴射量比率が算出され、噴射量比率に応じてポート燃料噴射弁及び筒内燃料噴射弁の少なくとも一方が駆動される。そして吹き戻し燃料量は、燃料噴射時期、吸気弁の閉弁時期、及び噴射量比率に応じて算出される。使用する燃料噴射弁に依存して、吹き戻される燃料量が変化するので、2つの燃料噴射弁を使用する場合には、燃料噴射時期及び吸気弁の閉弁時期に加えて、噴射量比率を考慮することにより、吹き戻し燃料量を正確に推定することができる。
According to the invention of
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関とその制御装置の構成を示す図である。図1において、例えば4気筒を有する内燃機関(以下単に「エンジン」という)1は、吸気弁及び排気弁と、これらを駆動するカムを備えるとともに、弁作動位相可変機構40を備えている。弁作動位相可変機構40は、吸気弁を駆動するカムの、クランク軸回転角度を基準とした作動位相を連続的に変更するカム位相可変機構である。弁作動位相可変機構40により吸気弁を駆動するカムの作動位相が変更され、吸気弁の作動位相が変更される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an internal combustion engine and its control device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, for example, an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “engine”) 1 having four cylinders includes an intake valve and an exhaust valve, a cam for driving them, and a valve operation phase
エンジン1の吸気通路2の途中にはスロットル弁3が配されている。また、スロットル弁3にはスロットル弁開度(TH)センサ4が連結されており、当該スロットル弁3の開度に応じた電気信号を出力して電子制御ユニット(以下(ECU)という)5に供給する。スロットル弁3には、スロットル弁3を駆動するアクチュエータ7が接続されており、アクチュエータ7は、ECU5によりその作動が制御される。吸気通路2のスロットル弁3の上流側には、吸入空気量GAIR[g/sec]を検出する吸入空気量センサ13が設けられており、その検出信号はECU5に供給される。
A throttle valve 3 is arranged in the
エンジン1は、各気筒の吸気弁の少し上流側に気筒毎に設けられ、吸気通路2(吸気ポート)内に燃料を噴射するポート燃料噴射弁6Pと、各気筒の燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁6Cとを備えている。各噴射弁6P,6Cは図示しない燃料ポンプに接続されていると共にECU5に電気的に接続されて当該ECU5からの信号により開弁時期(燃料噴射時期)及び開弁時間(燃料噴射時間)が制御される。エンジン1の各気筒の点火プラグ15は、ECU5に接続されており、ECU5は点火プラグ15に点火信号を供給し、点火時期制御を行う。
The
スロットル弁3の下流には吸気圧PBAを検出する吸気圧センサ8及び吸気温TAを検出する吸気温センサ9が取付けられている。またエンジン1の本体には、エンジン冷却水温TWを検出するエンジン冷却水温センサ10が取り付けられている。これらのセンサの検出信号は、ECU5に供給される。
An
ECU5には、エンジン1のクランク軸(図示せず)の回転角度を検出するクランク角度位置センサ11及び、エンジン1の吸気弁を駆動するカムが固定されたカム軸の回転角度を検出するカム角度位置センサ12が接続されており、クランク軸の回転角度及びカム軸の回転角度に応じた信号がECU5に供給される。クランク角度位置センサ11は、一定クランク角周期毎(例えば6度周期)に1パルス(以下「CRKパルス」という)と、クランク軸の所定角度位置を特定するパルスを発生する。また、カム角度位置センサ12は、エンジン1の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス(以下「CYLパルス」という)と、各気筒の吸入行程開始時の上死点(TDC)でパルス(以下「TDCパルス」という)を発生する。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数(エンジン回転速度)NEの検出に使用される。なお、カム角度位置センサ12より出力されるTDCパルスと、クランク角度位置センサ11より出力されるCRKパルスとの相対関係からカム軸の実際の作動位相CAINが検出される。
The
ECU5には、エンジン1によって駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量(以下「アクセルペダル操作量」という)APを検出するアクセルセンサ31、当該車両の走行速度(車速)VPを検出する車速センサ32、及び大気圧PAを検出する大気圧センサ33が接続されている。これらのセンサの検出信号は、ECU5に供給される。
The
弁作動位相可変機構40は、吸気弁の作動位相を連続的に変更するために、その開度が連続的に変更可能な電磁弁を備えており、その電磁弁の開度がECU5により制御される。弁作動位相可変機構40の具体的な構成は、例えば特開2000−227013号公報に示されている。図2は吸気弁のリフトカーブを示す図であり(縦軸はリフト量LFT)、弁作動位相可変機構40により、吸気弁は、図2に実線L3及びL4で示す特性を中心として、カムの作動位相CAIN(以下「吸気弁作動位相」という)の変化に伴って破線L1,L2で示す最進角位相から、一点鎖線L5,L6で示す最遅角位相までの間の位相で駆動される。本実施形態では、吸気弁作動位相CAINは、吸気弁の閉弁時期CAICが圧縮行程の開始後となるように設定され、ミラーサイクル(アトキンソンサイクル)運転が行われる。また本実施形態では、吸気弁作動位相CAINは最遅角位相を「0」として、進角するほど値が増加するように定義されている。
The valve operation phase
ECU5は各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット(以下「CPU」という)、CPUで実行される演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路のほか、アクチュエータ7、燃料噴射弁6P,6C、弁作動位相可変機構の電磁弁に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。
The
ECU5のCPUは、上記センサの検出信号に応じて、スロットル弁3の開度制御、燃料噴射制御(燃料噴射弁6P,6Cによる燃料噴射時期及び燃料噴射時間の制御)、及び吸気弁作動位相の制御を行う。
The CPU of the
図3は、燃料噴射制御に適用される燃料輸送遅れモデルを説明するための図である。本実施形態では、圧縮行程開始後において吸気弁が閉弁されることを考慮し、燃焼室から吸気ポートへ吹き戻される燃料の量である吹き戻し燃料量Fwgを算出し、吹き戻し燃料量Fwgを用いて燃料噴射量Toutを算出する。本実施形態では、エンジン運転状態に応じてポート燃料噴射弁6Pまたは筒内燃料噴射弁6Cの何れか一方が選択され、燃料噴射が行われる。
FIG. 3 is a diagram for explaining a fuel transport delay model applied to fuel injection control. In the present embodiment, taking into account that the intake valve is closed after the start of the compression stroke, the blowback fuel amount Fwg, which is the amount of fuel blown back from the combustion chamber to the intake port, is calculated, and the blowback fuel amount Fwg is calculated. Is used to calculate the fuel injection amount Tout. In the present embodiment, either the port
燃料噴射量Toutは、燃料噴射弁6Pまたは6Cによる燃料噴射量(実際には燃料噴射時間であるが、噴射される燃料量は燃料噴射時間にほぼ比例するので燃料噴射量という)である。「Fw」は、吸気ポート内壁または燃焼室内壁(ピストン頂部を含む)に付着している燃料の量であり、以下「付着燃料量Fw」という。「Tcyl」は燃焼室内に存在する付着燃料以外の燃料の量であって吸気ポートへの吹き戻し前の燃料量であり、以下「筒内燃料量Tcyl」という。「Tcylf」は燃焼に使用される燃料の量であり、以下「燃焼燃料量Tcylf」という。また「Afw」は、噴射された燃料のうち吸気ポート内壁に付着せずに直接燃焼室に流入する燃料、または燃焼室内壁に付着せず燃焼室内に存在する燃料の割合を示すパラメータであり、以下「直接率Afw」という。したがって(1−Afw)が付着率に相当する。「Bfw」は、吸気ポート内壁に付着している燃料のうち燃焼室内に吸入される燃料、または燃焼室内壁に付着している燃料のうち気化する燃料の割合を示すパラメータであり、以下「持ち去り率Bfw」という。「Cfw」は、燃焼室内に存在する付着燃料以外の燃料のうち、吸気ポートに吹き戻されずに残留する燃料の割合を示すパラメータであり、以下「残留率Cfw」という。したがって、(1−Cfw)が、筒内燃料のうち吸気ポートの吹き戻される燃料の割合を示す吹き戻し率に相当する。
The fuel injection amount Tout is the fuel injection amount by the
図3に示される燃料輸送遅れモデルは、下記式(1)〜(4)で表すことができる。(k)及び(k−1)は燃料噴射量の演算が行われる離散化時刻を示すパラメータであり、それぞれ今回値及び前回値を示す。このモデルを定義する数式では、前回吹き戻された燃料(Fw(k-1))は、全量が今回燃焼室に吸入され、残留率Cfwを乗算した量の燃料が燃焼室内に残留し、燃焼に使用されるという条件が適用されている(式(4)参照)。 The fuel transport delay model shown in FIG. 3 can be expressed by the following formulas (1) to (4). (K) and (k-1) are parameters indicating the discretization time at which the fuel injection amount is calculated, and indicate the current value and the previous value, respectively. In the mathematical formula defining this model, the amount of fuel blown back last time (Fw (k-1)) is all sucked into the combustion chamber this time, and the amount of fuel multiplied by the residual rate Cfw remains in the combustion chamber, and combustion Is used (see equation (4)).
Fw(k)=(1−Afw)×Tout(k)
+(1−Bfw)×Fw(k-1) (1)
Fwg(k)=(1−Cfw)×Tcyl(k)
+(1−Cfw)×Fwg(k-1) (2)
Tcyl(k)=Afw×Tout(k)+Bfw×Fw(k-1) (3)
Tcylf(k)=Cfw×(Tcyl(k)+Fwg(k-1)) (4)
Fw (k) = (1-Afw) × Tout (k)
+ (1-Bfw) × Fw (k-1) (1)
Fwg (k) = (1-Cfw) × Tcyl (k)
+ (1-Cfw) × Fwg (k-1) (2)
Tcyl (k) = Afw × Tout (k) + Bfw × Fw (k−1) (3)
Tcylf (k) = Cfw × (Tcyl (k) + Fwg (k−1)) (4)
式(3)を式(2)及び(4)に適用することにより、下記式(5)及び(6)が得られる。
Fwg(k)=(1−Cfw)×(Afw×Tout(k)+Bfw×Fw(k-1))
+(1−Cfw)×Fwg(k-1) (5)
Tcylf(k)=Cfw×
(Afw×Tout(k)+Bfw×Fw(k-1)+Fwg(k-1)) (6)
By applying the formula (3) to the formulas (2) and (4), the following formulas (5) and (6) are obtained.
Fwg (k) = (1-Cfw) × (Afw × Tout (k) + Bfw × Fw (k−1))
+ (1-Cfw) × Fwg (k-1) (5)
Tcylf (k) = Cfw ×
(Afw × Tout (k) + Bfw × Fw (k−1) + Fwg (k−1)) (6)
式(6)を変形することにより下記式(7)が得られ、式(7)により、燃料の付着及び吹き戻しによる輸送遅れを考慮した燃料噴射量Tout(k)を算出することができる。なお、付着燃料量Fw及び吹き戻し燃料量Fwgの初期値は「0」である。
図4及び図5は、吹き戻し燃料量Fwgと燃料噴射時期との関係を説明するための図であり、図4は筒内燃料噴射弁6Cを用いる場合を示し、図5はポート燃料噴射弁6Pを用いる場合を示す。これらの図において斜線のハッチングを付した領域は新気が存在する新気領域を示し、水平線のハッチングを付した領域は空気と燃料の混合気が存在する混合気領域を示す。
4 and 5 are diagrams for explaining the relationship between the blowback fuel amount Fwg and the fuel injection timing. FIG. 4 shows the case where the in-cylinder
図4(a)は、燃料噴射が吸気行程で行われる場合に対応し、新気が吸入される過程で燃料が噴射される(t1)。圧縮行程の開始時点(t2)では、噴射された燃料は、燃焼室下部に滞留する量が多くなるため、燃焼室上部の燃料濃度は比較的低くなる。したがって、燃料濃度の低い混合気が吸気通路に吹き戻され(t3)、吹き戻し燃料量Fwgは比較的少なくなる。 FIG. 4A corresponds to the case where fuel injection is performed in the intake stroke, and fuel is injected in the process of intake of fresh air (t1). At the start point (t2) of the compression stroke, the amount of injected fuel stays in the lower part of the combustion chamber, so the fuel concentration in the upper part of the combustion chamber becomes relatively low. Therefore, the air-fuel mixture having a low fuel concentration is blown back into the intake passage (t3), and the blow-back fuel amount Fwg is relatively small.
図4(b)は、燃料噴射が圧縮行程で行われる場合に対応し、吸気行程では新気が吸入される(t1)。圧縮行程中に燃料が噴射されると(t2’)、ピストンの上昇によって燃焼室上部の燃料濃度が高くなる。したがって、燃料濃度の比較的高い混合気が吸気通路に吹き戻され(t3)、吹き戻し燃料量Fwgは比較的多くなる。 FIG. 4B corresponds to the case where fuel injection is performed in the compression stroke, and fresh air is sucked in the intake stroke (t1). When fuel is injected during the compression stroke (t2 '), the fuel concentration in the upper part of the combustion chamber increases due to the piston rising. Therefore, the air-fuel mixture having a relatively high fuel concentration is blown back into the intake passage (t3), and the blow-back fuel amount Fwg is relatively large.
ポート燃料噴射弁6Pを使用するときは、燃料噴射は吸気行程で行われる。図5(a)は、燃料噴射時期が比較的早い場合に対応し、空気と燃料の混合状態が均一化された混合気が燃焼室内に吸入される(t1)。したがって、圧縮行程の開始時点(t2)における燃焼室内の混合気の燃料濃度は均一化されており、その混合気が吹き戻される(t3)。したがって、吹き戻される混合気量に対応した標準的な量の燃料が吹き戻される。
When the port
図5(b)は、燃料噴射時期が比較的遅い場合に対応し、この場合も吸気ポートで燃料が噴射されることから、空気と燃料とが均一化された混合気が燃焼室内に吸入される(t1)。ただし、燃料噴射時期が遅いので燃焼室内には先に空気のみが吸入され、次いで混合気が吸入される。したがって、圧縮行程の開始時点(t2)においては、吸気弁近傍の混合気の燃料濃度が比較的高くなり、その混合気が吹き戻される(t3)。したがって、吹き戻し燃料量Fwgは、燃料噴射時期が早い場合(図5(a))と比べて多くなる。 FIG. 5B corresponds to the case where the fuel injection timing is relatively late. In this case as well, since fuel is injected at the intake port, the air-fuel mixture in which air and fuel are made uniform is sucked into the combustion chamber. (T1). However, since the fuel injection timing is late, only air is first sucked into the combustion chamber and then the air-fuel mixture is sucked. Therefore, at the start time (t2) of the compression stroke, the fuel concentration of the air-fuel mixture in the vicinity of the intake valve becomes relatively high, and the air-fuel mixture is blown back (t3). Therefore, the blowback fuel amount Fwg is larger than that when the fuel injection timing is early (FIG. 5A).
以上説明した点を考慮して、本実施形態における燃料噴射制御で使用するマップ(若しくはテーブル)の設定が行われている。 Considering the points described above, a map (or table) used in the fuel injection control in the present embodiment is set.
図6は燃料噴射制御処理のフローチャートであり、この処理はTDCパルスの発生に同期してECU5のCPUで実行される。
ステップS11では、エンジン回転数NE及び吸気圧PBAに応じてAfwマップ(図示せず)を検索し、直接率Afwを算出する。ステップS12では、エンジン回転数NE及び吸気圧PBAに応じてBfwマップ(図示せず)を検索し、持ち去り率Bfwを算出する。
FIG. 6 is a flowchart of the fuel injection control process, and this process is executed by the CPU of the
In step S11, an Afw map (not shown) is searched according to the engine speed NE and the intake pressure PBA, and the direct rate Afw is calculated. In step S12, a Bfw map (not shown) is searched according to the engine speed NE and the intake pressure PBA, and a carry-off rate Bfw is calculated.
ステップS13では、図7に示す残留率算出処理を実行し、残留率Cfwを算出する。ステップS14では、図10に示す燃料噴射量算出処理を実行し、ステップS11〜S13で算出される直接率Afw,持ち去り率Bfw,及び残留率Cfwを用いて、燃料噴射量Toutを算出する。 In step S13, a residual rate calculation process shown in FIG. 7 is executed to calculate a residual rate Cfw. In step S14, the fuel injection amount calculation process shown in FIG. 10 is executed, and the fuel injection amount Tout is calculated using the direct rate Afw, the carry-off rate Bfw, and the residual rate Cfw calculated in steps S11 to S13.
算出された燃料噴射量Toutに応じてポート燃料噴射弁6Pまたは筒内燃料噴射弁6Cを開弁駆動することにより、燃料噴射が実行される。
The fuel injection is executed by opening the port
図7は、図6のステップS13で実行される残留率算出処理のフローチャートである。
ステップS21では直噴、すなわち筒内燃料噴射弁6Cが選択されているか否かを判別し、その答が肯定(YES)であるときは直噴フラグFINJを「1」に設定する(ステップS22)一方、ポート燃料噴射弁6Pが選択されているときは、直噴フラグFINJを「0」に設定する(ステップS23)。
FIG. 7 is a flowchart of the residual ratio calculation process executed in step S13 of FIG.
In step S21, it is determined whether or not the direct injection, that is, the in-cylinder
ステップS24では、図8に示す噴射時期算出処理を実行し、燃料噴射時期INJOBJを算出する。 In step S24, the injection timing calculation process shown in FIG. 8 is executed to calculate the fuel injection timing INJOBJ.
図8のステップS31では、直噴フラグFINJが「1」であるか否かを判別し、その答が否定(NO)であってポート燃料噴射弁6Pが選択されているときは、エンジン冷却水温TW及び吸気圧PBAに応じてINJOBJPIマップ(図示せず)を検索し、ポート燃料噴射時期INJOBJPIを算出する(ステップS34)。ステップS35では、燃料噴射時期INJOBJをポート燃料噴射時期INJOBJPIに設定する。
In step S31 of FIG. 8, it is determined whether or not the direct injection flag FINJ is “1”. If the answer to step S31 is negative (NO) and the port
ステップS31の答が肯定(YES)であって筒内燃料噴射弁6Cが選択されているときは、エンジン冷却水温TW及び吸気圧PBAに応じてINJOBJDIマップ(図示せず)を検索し、筒内燃料噴射時期INJOBJDIを算出する(ステップS32)。ステップS33では、燃料噴射時期INJOBJを筒内燃料噴射時期INJOBJDIに設定する。
If the answer to step S31 is affirmative (YES) and the in-cylinder
図7に戻り、ステップS25では直噴フラグFINJが「1」であるか否かを判別し、その答が否定(NO)であってポート燃料噴射弁6Pが選択されているときは、吸気弁作動位相CAIN及び燃料噴射時期INJOBJに応じてCfw0マップを検索し、ポート噴射残留率Cfw0を算出する(ステップS28)。ステップS29では、残留率Cfwをポート噴射残留率Cfw0に設定する。
Returning to FIG. 7, in step S25, it is determined whether or not the direct injection flag FINJ is "1". If the answer is negative (NO) and the port
Cfw0マップは、図9(a)に示すように吸気弁作動位相CAINが増加(進角)するほど、ポート噴射残留率Cfw0が増加するように設定され、かつ燃料噴射時期INJOBJに応じて図9(b)に示すように設定されている。すなわち、図9(b)に示す所定ポート噴射時期CA0より進角側で、ポート噴射残留率Cfw0は所定値CfwRに設定され、所定ポート噴射時期CA0より遅角側では燃料噴射時期INJOBJが遅角するほど、ポート噴射残留率Cfw0が減少する(吹き戻し率が増加する)ように設定されている。図5を参照して説明したように、ポート燃料噴射弁6Pを使用するときは、燃料噴射時期INJOBJが遅れると、吹き戻し燃料量Fgwが増加する傾向があることを考慮したものである。
The Cfw0 map is set so that the port injection residual rate Cfw0 increases as the intake valve operating phase CAIN increases (advance) as shown in FIG. 9A, and the Cfw0 map is set according to the fuel injection timing INJOBJ. It is set as shown in (b). That is, the port injection residual rate Cfw0 is set to a predetermined value CfwR on the advance side from the predetermined port injection timing CA0 shown in FIG. 9B, and the fuel injection timing INJOBJ is retarded on the delay side from the predetermined port injection timing CA0. It is set so that the port injection residual rate Cfw0 decreases (the blowback rate increases) as the value increases. As described with reference to FIG. 5, when the port
なお、所定値CfwRは、混合気の燃料濃度(混合状態)が均一化した状態に対応する残留率であり、エンジン諸元(吸気口、吸気ポート、及び吸気弁の形状、吸気弁の最大リフト量など)に応じて予め算出されるものである。また、図9(b)には、燃料噴射時期INJOBJが圧縮行程にある範囲も示されているが、実際には吸気行程の範囲のみが使用される。 The predetermined value CfwR is a residual rate corresponding to a state where the fuel concentration (mixed state) of the air-fuel mixture is uniform, and the engine specifications (the shape of the intake port, the intake port and the intake valve, the maximum lift of the intake valve) The amount is calculated in advance according to the amount. FIG. 9B also shows a range where the fuel injection timing INJOBJ is in the compression stroke, but only the range of the intake stroke is actually used.
一方ステップS25の答が肯定(YES)であって筒内燃料噴射弁6Cが選択されているときは、吸気弁作動位相CAIN及び燃料噴射時期INJOBJに応じてCfw1マップを検索し、筒内噴射残留率Cfw1を算出する(ステップS26)。ステップS27では、残留率Cfwを筒内噴射残留率Cfw1に設定する。
On the other hand, if the answer to step S25 is affirmative (YES) and the in-cylinder
Cfw1マップは、図9(a)に示すように吸気弁作動位相CAINが増加(進角)するほど、筒内噴射残留率Cfw1が増加するように設定され、かつ燃料噴射時期INJOBJに応じて図9(c)に示すように設定されている。すなわち、燃料噴射時期INJOBJが吸気行程にあるときは、燃料噴射時期INJOBJが遅角するほど筒内噴射残留率Cfw1が減少する(吹き戻し率が増加する)ように設定され、燃料噴射時期INJOBJが圧縮行程にあるときは、燃料噴射時期INJOBJが遅角するほど筒内噴射残留率Cfw1が増加する(吹き戻し率が減少する)ように設定されている。 The Cfw1 map is set so that the in-cylinder injection residual rate Cfw1 increases as the intake valve operating phase CAIN increases (advance) as shown in FIG. 9A, and the Cfw1 map is shown according to the fuel injection timing INJOBJ. It is set as shown in 9 (c). That is, when the fuel injection timing INJOBJ is in the intake stroke, the in-cylinder injection residual rate Cfw1 is set to decrease (the blowback rate increases) as the fuel injection timing INJOBJ is retarded, and the fuel injection timing INJOBJ is set to During the compression stroke, the in-cylinder injection residual rate Cfw1 is set to increase (the blowback rate decreases) as the fuel injection timing INJOBJ is retarded.
図9(c)に示す特性は、以下の点を考慮して設定されたものである。すなわち筒内燃料噴射弁6Cを使用するときは、筒内噴射残留率Cfw1は所定値CfwRより大きくなり、また燃料噴射時期INJOBJが進角するほど、燃料と空気の混合状態が均一化して所定値CfwRに近づく(吹き戻し燃料量Fgwが増加する)傾向があること、及び燃料噴射時期INJOBJが吸気行程終了時期に近づくほど、燃料と空気の混合状態は不均一なものとなり、吸気弁近傍の燃料濃度が低下し、吹き戻し燃料量Fgwは減少することが考慮されている。
The characteristics shown in FIG. 9C are set in consideration of the following points. That is, when the in-cylinder
また圧縮行程では逆に燃料噴射時期INJOBJが遅角するほど、ピストンの上昇によって吸気弁近傍の燃料濃度が高くなり、吹き戻し燃料量Fgwが増加する傾向があることが考慮されている。 In contrast, in the compression stroke, it is considered that as the fuel injection timing INJOBJ is retarded, the fuel concentration near the intake valve increases due to the piston rise, and the blowback fuel amount Fgw tends to increase.
図10は、図6のステップS14で実行される燃料噴射量算出処理のフローチャートである。
ステップS41では、下記式(5a)により、吹き戻し燃料量の前回値Fwg(k-1)を算出する。式(5a)は、式(5)の「k」を「k−1」に置換したものである。
Fwg(k-1)=(1−Cfw)
×(Afw×Tout(k-1)+Bfw×Fw(k-2))
+(1−Cfw)×Fwg(k-2) (5a)
FIG. 10 is a flowchart of the fuel injection amount calculation process executed in step S14 of FIG.
In step S41, the previous value Fwg (k-1) of the blowback fuel amount is calculated by the following equation (5a). Formula (5a) is obtained by replacing “k” in Formula (5) with “k−1”.
Fwg (k-1) = (1-Cfw)
× (Afw × Tout (k-1) + Bfw × Fw (k-2))
+ (1-Cfw) × Fwg (k-2) (5a)
ステップS42では、下記式(1a)により、付着燃料量の前回値Fw(k-1)を算出する。式(1a)は、式(1)の「k」を「k−1」に置換したものである。
Fw(k-1)=(1−Afw)×Tout(k-1)
+(1−Bfw)×Fw(k-2) (1a)
In step S42, the previous value Fw (k-1) of the attached fuel amount is calculated by the following equation (1a). Formula (1a) is obtained by replacing “k” in Formula (1) with “k−1”.
Fw (k-1) = (1-Afw) × Tout (k-1)
+ (1-Bfw) × Fw (k-2) (1a)
ステップS43では、エンジン回転数NE、吸気圧PBA、エンジン冷却水温TW、吸気温TAなどに応じて、燃焼室内の混合気の空燃比が目標空燃比(通常は理論空燃比)となるように燃焼燃料量(要求燃料量)Tcylfを算出する。より具体的には、エンジン回転数NE及び吸気圧PBAに応じて基本燃料量TIを算出するとともに、エンジン冷却水温TW、吸気温TAなどに応じて補正係数KCRを算出し、基本燃料量TIを補正係数KCRで補正することにより、燃焼燃料量Tcylfが算出される。 In step S43, combustion is performed so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber becomes the target air-fuel ratio (usually the stoichiometric air-fuel ratio) according to the engine speed NE, the intake pressure PBA, the engine coolant temperature TW, the intake air temperature TA, and the like. A fuel amount (required fuel amount) Tcylf is calculated. More specifically, the basic fuel amount TI is calculated according to the engine speed NE and the intake pressure PBA, and the correction coefficient KCR is calculated according to the engine coolant temperature TW, the intake air temperature TA, etc., and the basic fuel amount TI is calculated. By correcting with the correction coefficient KCR, the combustion fuel amount Tcylf is calculated.
ステップS44では、ステップS41〜S43で算出した、吹き戻し燃料量の前回値Fwg(k-1)、付着燃料量の前回値Fw(k-1)及び燃焼燃料量Tcylf(k)を前記式(7)に適用し、燃料噴射量Tout(k)を算出する。 In step S44, the previous value Fwg (k-1) of the blowback fuel amount, the previous value Fw (k-1) of the attached fuel amount, and the combustion fuel amount Tcylf (k) calculated in steps S41 to S43 are expressed by the above formula ( 7), the fuel injection amount Tout (k) is calculated.
以上のように本実施形態では、エンジン運転状態に応じて要求燃料量に相当する燃焼燃料量Tcylfが算出され、燃焼室から吸気ポートへ吹き戻される吹き戻し燃料量Fwgが算出され、燃焼燃料量Tcylf及び吹き戻し燃料量Fwgを用いて燃料噴射量Toutが算出される。さらに燃料噴射時期INJOBJが冷却水温TW及び吸気圧PBAに応じて設定され、燃料噴射量Tout及び燃料噴射時期INJOBJに応じてポート燃料噴射弁6Pまたは筒内燃料噴射弁6Cを駆動することにより、燃料噴射が行われる。吹き戻し燃料量Fwgは、燃料噴射時期INJOBJ及び吸気弁作動位相CAINに応じて算出される。燃焼室から吸気通路2に吹き戻される燃料の量は、燃料噴射時期INJOBJと吸気弁閉弁時期との相対関係に依存して変化するので、燃料噴射時期INJOBJ、及び吸気弁閉弁時期を示すパラメータとしての吸気弁作動位相CAINに応じて吹き戻し燃料量Fwgを算出することにより、吹き戻し燃料量Fwgを精度良く算出し、燃焼室内で実際に燃焼に寄与する燃焼燃料量Tcylfを、吹き戻される燃料の量を考慮して正確に制御することができる。その結果、燃料噴射時期INJOBJ及び吸気作動位相CAINが変更されても、燃焼室内の混合気の空燃比を正確に制御し、良好な排気特性を維持することができる。
As described above, in this embodiment, the combustion fuel amount Tcylf corresponding to the required fuel amount is calculated according to the engine operating state, the blowback fuel amount Fwg blown back from the combustion chamber to the intake port is calculated, and the combustion fuel amount is calculated. The fuel injection amount Tout is calculated using Tcylf and the blowback fuel amount Fwg. Further, the fuel injection timing INJOBJ is set according to the cooling water temperature TW and the intake pressure PBA, and the port
またポート燃料噴射弁6Pが使用されるときは、吸気弁作動位相CAINが遅角する(減少する)ほど吹き戻し燃料量Fwgが増加し、かつ所定ポート噴射時期CA0より遅角側では、燃料噴射時期INJOBJが遅角するほど吹き戻し燃料量Fwgが増加するように、吹き戻し燃料量Fwgの算出が行われる。ポート燃料噴射弁6Pを使用するときは、燃料噴射時期INJOBJが遅角するほど燃料の燃焼室内への流入が遅れ、空気との混合状態が不均一となり、吸気弁近傍の混合気中の燃料濃度が高くなる。したがって、燃料噴射時期INJOBJが遅角するほど、また吸気弁作動位相CAINが遅角するほど吹き戻し燃料量Fwgを増加させることにより、吹き戻し燃料量Fwgを正確に算出することができる。
When the port
また筒内燃料噴射弁6Cが使用されるときは、吸気弁作動位相CAINが遅角する(減少する)ほど吹き戻し燃料量Fwgが増加し、かつ燃料噴射時期INJOBJが吸気行程終了時期より進角側(吸気行程)にあるときは燃料噴射時期INJOBJが遅角するほど吹き戻し燃料量Fwgが減少し、燃料噴射時期INJOBJが吸気行程終了時期より遅角側(圧縮行程)にあるときは燃料噴射時期INJOBJが遅角するほど吹き戻し燃料量Fwgが増加するように、吹き戻し燃料量Fwgの算出が行われる。筒内燃料噴射弁6Cを使用するときは、吸気行程では燃料噴射時期INJOBJが遅角するほど、燃料噴射時期における燃焼室内の空気の流動が減少し、燃料と空気の混合状態が不均一となる。すなわち、ピストンの頂部付近において燃料濃度が高くなる一方、吸気弁付近では燃料濃度が低下する。また圧縮行程では、燃料噴射時期INJOBJが遅角するほど吹き戻し燃料量Fwgは増加する傾向がある。したがって、上述したように吹き戻し燃料量Fwgを算出することにより、吹き戻し燃料量Fwgを正確に算出することができる。
When the in-cylinder
本実施形態では、弁作動位相可変機構40が吸気弁閉弁時期変更手段を構成し、ECU5が、要求燃料量算出手段、吹き戻し燃料量算出手段、燃料噴射量算出手段、燃料噴射時期設定手段、及び駆動制御手段を構成する。具体的には、図10のステップS43が要求燃料量算出手段に相当し、ステップS41が吹き戻し燃料量算出手段に相当し、ステップS44が燃料噴射量算出手段に相当し、図8の処理が燃料噴射時期設定手段に相当する。
In the present embodiment, the valve operation
[変形例]
図11は、図7に示す残留率算出処理の変形例を示すフローチャートである。この変形例は、吸気弁作動位相CAINに応じて基本残留率CfwBSを算出するとともに、ポート燃料噴射弁6Pに対応するポート噴射補正係数Gcfw0または筒内燃料噴射弁6Cに対応する筒内噴射補正係数Gcfw1を燃料噴射時期INJOBJに応じて算出し、ポート噴射補正係数Gcfw0または筒内噴射補正係数Gcfw1を基本残留率CfwBSに乗算するようにしたものである。
[Modification]
FIG. 11 is a flowchart showing a modification of the residual rate calculation process shown in FIG. In this modification, the basic residual ratio CfwBS is calculated according to the intake valve operating phase CAIN, and the port injection correction coefficient Gcfw0 corresponding to the port
図11のステップS51では、吸気弁作動位相CAINに応じて図12(a)に示すCfwBSテーブルを検索し、基本残留率CfwBSを算出する。CfwBSテーブルは、図9(a)に示すマップ設定特性と同様に設定されている。 In step S51 of FIG. 11, the CfwBS table shown in FIG. 12A is searched according to the intake valve operating phase CAIN to calculate the basic residual rate CfwBS. The CfwBS table is set similarly to the map setting characteristic shown in FIG.
ステップS52〜S55は、図7のステップS21〜S24と同一の処理である。
ステップS56では、直噴フラグFINJが「1」であるか否かを判別し、その答が否定(NO)であってポート燃料噴射弁6Pが選択されているときは、燃料噴射時期INJOBJに応じて図12(b)に示すGcfw0テーブルを検索し、ポート噴射補正係数Gcfw0を算出する(ステップS59)。Gcfw0テーブルは、図9(b)に示すマップ設定特性と同様に設定されており、「1.0」が所定値CfwRに対応する。ステップS60では、残留率補正係数Gcfwをポート噴射補正係数Gcfw0に設定する。
Steps S52 to S55 are the same processes as steps S21 to S24 in FIG.
In step S56, it is determined whether or not the direct injection flag FINJ is “1”, and if the answer is negative (NO) and the port
ステップS56の答が肯定(YES)であって筒内燃料噴射弁6Cが選択されているときは、燃料噴射時期INJOBJに応じて図12(c)に示すGcfw1テーブルを検索し、筒内噴射補正係数Gcfw0を算出する(ステップS57)。Gcfw1テーブルは、図9(c)に示すマップ設定特性と同様に設定されており、「1.0」が所定値CfwRに対応する。ステップS58では、残留率補正係数Gcfwを筒内噴射補正係数Gcfw1に設定する。
If the answer to step S56 is affirmative (YES) and the in-cylinder
ステップS61では、基本残留率CfwBSに残留率補正係数Gcfwを乗算することにより、残留率Cfwを算出する。
図11の処理により、図7の処理と同様に残留率Cfwを算出することができる。
In step S61, the residual rate Cfw is calculated by multiplying the basic residual rate CfwBS by the residual rate correction coefficient Gcfw.
With the processing in FIG. 11, the residual rate Cfw can be calculated in the same manner as in the processing in FIG.
[第2の実施形態]
本実施形態は、使用する燃料噴射弁に依存して異なる値をとるインジェクタ依存残留率Cfwaと、使用する燃料噴射弁に依存しないインジェクタ非依存残留率Cfwbと用いて吹き戻し燃料量Fwgを算出するようにしたものである。吸気ポートに吹き戻された燃料を含む混合気は、空気と燃料とが混合されてから時間が経過していること、及び混合気の流動により空気と燃料との混合状態が均一化していることから、吹き戻された燃料が再度燃焼室内に流入したときの残留率は、使用された燃料噴射弁に依存しないと考えられるからである。
本実施形態は、以下に説明する点以外は第1の実施形態と同一である。
[Second Embodiment]
In the present embodiment, the blow-back fuel amount Fwg is calculated using an injector-dependent residual rate Cfwa that takes different values depending on the fuel injector used and an injector-independent residual rate Cfwb that does not depend on the fuel injector used. It is what I did. The air-fuel mixture containing the fuel blown back to the intake port has elapsed since the air and fuel were mixed, and the mixture of air and fuel has become uniform due to the flow of the air-fuel mixture This is because the residual rate when the blown back fuel flows into the combustion chamber again is considered not to depend on the used fuel injection valve.
The present embodiment is the same as the first embodiment except for the points described below.
図13は、本実施形態における燃料輸送遅れモデルを説明するための図である。図3に示すモデルと比較すると、筒内燃料量Tcylに適用される残留率がインジェクタ依存残留率Cfwaに変更され、吹き戻し燃料量Fwgに適用される残留率がインジェクタ非依存残留率Cfwbに変更されている。 FIG. 13 is a diagram for explaining a fuel transportation delay model in the present embodiment. Compared with the model shown in FIG. 3, the residual rate applied to the in-cylinder fuel amount Tcyl is changed to the injector-dependent residual rate Cfwa, and the residual rate applied to the blowback fuel amount Fwg is changed to the injector-independent residual rate Cfwb. Has been.
図13に示される燃料輸送遅れモデルは、下記式(11)〜(14)で表すことができる。式(11)及び(13)は第1の実施形態の式(1)及び(3)と同一である。
Fw(k)=(1−Afw)×Tout(k)
+(1−Bfw)×Fw(k-1) (11)
Fwg(k)=(1−Cfwa)×Tcyl(k)
+(1−Cfwb)×Fwg(k-1) (12)
Tcyl(k)=Afw×Tout(k)+Bfw×Fw(k-1) (13)
Tcylf(k)=Cfwa×Tcyl(k)
+Cfwb×Fwg(k-1) (14)
The fuel transport delay model shown in FIG. 13 can be expressed by the following equations (11) to (14). Expressions (11) and (13) are the same as Expressions (1) and (3) in the first embodiment.
Fw (k) = (1-Afw) × Tout (k)
+ (1-Bfw) × Fw (k-1) (11)
Fwg (k) = (1-Cfwa) × Tcyl (k)
+ (1-Cfwb) × Fwg (k-1) (12)
Tcyl (k) = Afw × Tout (k) + Bfw × Fw (k−1) (13)
Tcylf (k) = Cfwa × Tcyl (k)
+ Cfwb × Fwg (k-1) (14)
式(13)を式(12)及び(14)に適用することにより、下記式(15)及び(16)が得られる。
Fwg(k)=(1−Cfwa)
×(Afw×Tout(k)+Bfw×Fw(k-1))
+(1−Cfwb)×Fwg(k-1) (15)
Tcylf(k)=Cfwa×(Afw×Tout(k)+Bfw×Fw(k-1))
+Cfwb×Fwg(k-1)) (16)
By applying the formula (13) to the formulas (12) and (14), the following formulas (15) and (16) are obtained.
Fwg (k) = (1-Cfwa)
× (Afw × Tout (k) + Bfw × Fw (k-1))
+ (1-Cfwb) × Fwg (k-1) (15)
Tcylf (k) = Cfwa × (Afw × Tout (k) + Bfw × Fw (k−1))
+ Cfwb × Fwg (k-1)) (16)
式(16)を変形することにより下記式(17)が得られる。本実施形態では、式(17)により燃料噴射量Tout(k)が算出される。
図14は本実施形態における燃料噴射制御処理のフローチャートであり、この処理はTDCパルスの発生に同期してECU5のCPUで実行される。この処理は図4に示す処理のステップS13及びS14をそれぞれステップS13a及びS14aに変えたものである。
FIG. 14 is a flowchart of the fuel injection control process in this embodiment, and this process is executed by the CPU of the
ステップS13aでは、図15に示す残留率算出処理を実行し、インジェクタ依存残留率Cfwa及びインジェクタ非依存残留率Cfwbを算出する。
ステップS14aでは、図17に示す燃料噴射量算出処理を実行し、上述したようにインジェクタ依存残留率Cfwa及びインジェクタ非依存残留率Cfwbを用いて、燃料噴射量Tout(k)を算出する。
In step S13a, the residual rate calculation process shown in FIG. 15 is executed to calculate the injector-dependent residual rate Cfwa and the injector-independent residual rate Cfwb.
In step S14a, the fuel injection amount calculation process shown in FIG. 17 is executed, and the fuel injection amount Tout (k) is calculated using the injector-dependent residual rate Cfwa and the injector-independent residual rate Cfwb as described above.
図15は、図14のステップS13aで実行される残留率算出処理のフローチャートである。この処理は、図11のステップS51及びS61をそれぞれステップS51a及びS61aに変えたものである。 FIG. 15 is a flowchart of the residual ratio calculation process executed in step S13a of FIG. In this process, steps S51 and S61 in FIG. 11 are changed to steps S51a and S61a, respectively.
ステップS51aでは、吸気弁作動位相CAINに応じて図16に示すCfwbテーブルを検索し、インジェクタ非依存残留率Cfwbを算出する。Cfwbテーブルは、エンジン諸元に基づいて予め設定されるものであり、実質的に図12(a)に示すCfwBSテーブルと同一のものである。 In step S51a, the Cfwb table shown in FIG. 16 is searched according to the intake valve operating phase CAIN to calculate the injector-independent residual rate Cfwb. The Cfwb table is preset based on the engine specifications, and is substantially the same as the CfwBS table shown in FIG.
ステップS61aでは、インジェクタ非依存残留率Cfwbに残留率補正係数Gcfwを乗算することにより、インジェクタ依存残留率Cfwaを算出する。 In step S61a, the injector-dependent residual rate Cfwa is calculated by multiplying the injector-independent residual rate Cfwb by the residual rate correction coefficient Gcfw.
図17は、図14のステップS14aで実行される燃料噴射量算出処理のフローチャートである。この処理は、図10のステップS41及びS44をそれぞれステップS41a及びS44aに変えたものである。 FIG. 17 is a flowchart of the fuel injection amount calculation process executed in step S14a of FIG. In this process, steps S41 and S44 in FIG. 10 are changed to steps S41a and S44a, respectively.
ステップS41aでは、下記式(15a)により、吹き戻し燃料量の前回値Fwg(k-1)を算出する。式(15a)は、式(15)の「k」を「k−1」に置換したものである。
Fwg(k-1)=(1−Cfwa)
×(Afw×Tout(k-1)+Bfw×Fw(k-2))
+(1−Cfwb)×Fwg(k-2) (15a)
In step S41a, the previous value Fwg (k-1) of the blowback fuel amount is calculated by the following equation (15a). Formula (15a) is obtained by replacing “k” in Formula (15) with “k−1”.
Fwg (k-1) = (1-Cfwa)
× (Afw × Tout (k-1) + Bfw × Fw (k-2))
+ (1-Cfwb) × Fwg (k-2) (15a)
ステップS44aでは、上記式(17)により燃料噴射量Tout(k)を算出する。 In step S44a, the fuel injection amount Tout (k) is calculated by the above equation (17).
本実施形態では、インジェクタ依存残留率Cfwaと、インジェクタ非依存残留率Cfwbとを別個に算出して、吹き戻し燃料量Fwgを算出するようにしたので、吹き戻し燃料量Fwgをより正確に算出することができる。 In the present embodiment, the injector-dependent residual rate Cfwa and the injector-independent residual rate Cfwb are separately calculated to calculate the blowback fuel amount Fwg, so that the blowback fuel amount Fwg is calculated more accurately. be able to.
本実施形態では、図17のステップS43が要求燃料量算出手段に相当し、ステップS41aが吹き戻し燃料量算出手段に相当し、ステップS44aが燃料噴射量算出手段に相当する。 In the present embodiment, step S43 in FIG. 17 corresponds to the required fuel amount calculation means, step S41a corresponds to the blowback fuel amount calculation means, and step S44a corresponds to the fuel injection amount calculation means.
[第3の実施形態]
本実施形態は、第1の実施形態においてポート燃料噴射弁6Pと筒内燃料噴射弁6Cとを切り換えて使用することに代えて、ポート燃料噴射弁6P及び筒内燃料噴射弁6Cを同時に使用し、2つの燃料噴射弁によるそれぞれの燃料噴射量の比率を変更して燃料噴射を行うようにしたものである。本実施形態は、以下に説明する点以外は第1の実施形態と同一である。
[Third Embodiment]
This embodiment uses the port
本実施形態では、筒内燃料噴射弁6Cによる燃料噴射量の比率である直噴比率RINJDがエンジン運転状態に応じて「0」から「1」までの値に設定され、算出された燃料噴射量Toutと直噴比率RINJDとを用いて、ポート噴射燃料量Toutp及び筒内噴射燃料量Toutcが下記式(31)及び(32)により算出される。そして、ポート噴射燃料量Toutpに応じてポート燃料噴射弁6Pの燃料噴射制御が行われ、筒内噴射燃料量Toutcに応じて筒内燃料噴射弁6Cの燃料噴射制御が行われる。
Toutp=(1−RINJD)×Tout (31)
Toutc=RINJD×Tout (32)
In the present embodiment, the direct injection ratio RINJD, which is the ratio of the fuel injection amount by the in-cylinder
Toutp = (1-RINJD) × Tout (31)
Toutc = RINJD × Tout (32)
さらに残留率Cfwは図18に示す処理により算出される。
図18のステップS61では、図19に示す噴射時期算出処理を実行する。図19のステップS71及びS72は、それぞれ図8のステップS34及びS32と同一の処理であり、ポート燃料噴射時期INJOBJPI及び筒内燃料噴射時期INJOBJDIが算出される。
Further, the residual rate Cfw is calculated by the process shown in FIG.
In step S61 of FIG. 18, the injection timing calculation process shown in FIG. 19 is executed. Steps S71 and S72 in FIG. 19 are the same processes as steps S34 and S32 in FIG. 8, respectively, and the port fuel injection timing INJOBJPI and the in-cylinder fuel injection timing INJOBJDI are calculated.
図18のステップS62では、吸気弁作動位相CAIN及びポート燃料噴射時期INJOBJPIに応じて、ポート噴射残留率Cfw0が算出され、ステップS63では、吸気弁作動位相CAIN及び筒内燃料噴射時期INJOBJDIに応じて、筒内噴射残留率Cfw1が算出される。 In step S62 of FIG. 18, the port injection residual rate Cfw0 is calculated according to the intake valve operating phase CAIN and the port fuel injection timing INJOBJPI, and in step S63, according to the intake valve operating phase CAIN and the in-cylinder fuel injection timing INJOBJDI. In-cylinder injection residual rate Cfw1 is calculated.
ステップS64では、ポート噴射残留率Cfw0、筒内噴射残留率Cfw1、及び直噴比率RINJDを下記式(33)に適用し、残留率Cfwを算出する。
Cfw=(1−RINJD)×Cfw0+RINJD×Cfw1 (33)
In step S64, the port injection residual rate Cfw0, the in-cylinder injection residual rate Cfw1, and the direct injection ratio RINJD are applied to the following equation (33) to calculate the residual rate Cfw.
Cfw = (1-RINJD) × Cfw0 + RINJD × Cfw1 (33)
式(33)により算出される残留率Cfwを用いて燃料噴射量Toutを算出することにより、2つの燃料噴射弁の使用割合(直噴比率RINJD)に応じて吹き戻し燃料量Fwgを精度良く算出することができる。 By calculating the fuel injection amount Tout using the residual rate Cfw calculated by the equation (33), the blowback fuel amount Fwg is accurately calculated according to the usage ratio (direct injection ratio RINJD) of the two fuel injection valves. can do.
なお、第1の実施形態は、本実施形態における直噴比率RINJDを「1」と「0」とに切り換えるように構成したものに相当する。
本実施形態では、ECU5が噴射量比率算出手段を構成し、図18の処理が吹き戻し燃料量算出手段の一部を構成する。
Note that the first embodiment corresponds to a configuration in which the direct injection ratio RINJD in this embodiment is switched between “1” and “0”.
In the present embodiment, the
[第4の実施形態]
本実施形態は、第2の実施形態においてポート燃料噴射弁6Pと筒内燃料噴射弁6Cとを切り換えて使用することに代えて、ポート燃料噴射弁6P及び筒内燃料噴射弁6Cを同時に使用し、2つの燃料噴射弁によるそれぞれの燃料噴射量の比率を変更して燃料噴射を行うようにしたものである。本実施形態は、以下に説明する点以外は第2の実施形態と同一である。
[Fourth Embodiment]
This embodiment uses the port
ポート噴射燃料量Toutp及び筒内噴射燃料量Toutcは、第3の実施形態と同様に式(31)及び(32)により算出される。
また残留率Cfwa及びCfwbは、図20に示す処理により算出される。ステップS81は、図15のステップS51aと同一の処理であり、インジェクタ非依存残留率Cfwbが算出される。
The port injected fuel amount Toutp and the in-cylinder injected fuel amount Toutc are calculated by the equations (31) and (32) as in the third embodiment.
Further, the residual ratios Cfwa and Cfwb are calculated by the process shown in FIG. Step S81 is the same process as step S51a in FIG. 15, and the injector-independent residual rate Cfwb is calculated.
ステップS82では、図19に示す噴射時期算出処理を実行し、ポート燃料噴射時期INJOBJPI及び筒内燃料噴射時期INJOBJDIを算出する。
ステップS83及びS84は、図15のステップS59及びS57と実質的に同一の処理であり、ポート燃料噴射時期INJOBJPI及び筒内燃料噴射時期INJOBJDIに応じて、ポート噴射補正係数Gcfw0及び筒内噴射補正係数Gcgw1が算出される。
In step S82, the injection timing calculation process shown in FIG. 19 is executed to calculate the port fuel injection timing INJOBJPI and the in-cylinder fuel injection timing INJOBJDI.
Steps S83 and S84 are substantially the same processing as steps S59 and S57 of FIG. 15, and the port injection correction coefficient Gcfw0 and the in-cylinder injection correction coefficient are determined according to the port fuel injection timing INJOBJPI and the in-cylinder fuel injection timing INJOBJDI. Gcgw1 is calculated.
ステップS85では、インジェクタ非依存残留率Cfwb、ポート噴射補正係数Gcfw0、筒内噴射補正係数Gcgw1、及び直噴比率RINJDを下記式(41)に適用し、インジェクタ依存残留率Cfwaを算出する。
Cfwa=Cfwb×{(1−RINJD)×Gcfw0
+RINJD×Gcfw1} (41)
In step S85, the injector-independent residual ratio Cfwb, the port injection correction coefficient Gcfw0, the in-cylinder injection correction coefficient Gcgw1, and the direct injection ratio RINJD are applied to the following equation (41) to calculate the injector-dependent residual ratio Cfwa.
Cfwa = Cfwb × {(1-RINJD) × Gcfw0
+ RINJD × Gcfw1} (41)
図20の処理により、2つの燃料噴射弁の使用比率(直噴比率RINJD)に応じて、正確なインジェクタ依存残留率Cfwaを算出することができる。 By the process of FIG. 20, an accurate injector-dependent residual rate Cfwa can be calculated according to the usage ratio (direct injection ratio RINJD) of the two fuel injection valves.
なお、第2の実施形態は、本実施形態における直噴比率RINJDを「1」と「0」とに切り換えるように構成したものに相当する。
本実施形態、ECU5が噴射量比率算出手段を構成し、図20の処理が吹き戻し燃料量算出手段の一部を構成する。
The second embodiment corresponds to a configuration in which the direct injection ratio RINJD in the present embodiment is switched between “1” and “0”.
In the present embodiment, the
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、筒内噴射補正係数Gcfw1を図12(c)に示すように吸気行程終了時期において最大となるように設定したが、図21に示すように、吸気行程内の吸気行程終了時期近傍の所定筒内噴射時期CA1において最大となるように設定してもよい。所定筒内噴射時期CA1と下死点BDCとの角度差は、例えばCRKパルスの1周期分(6度程度)以下とする。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made. For example, in the embodiment described above, the in-cylinder injection correction coefficient Gcfw1 is set to be maximum at the intake stroke end timing as shown in FIG. 12C, but as shown in FIG. 21, the intake air within the intake stroke is set. You may set so that it may become the maximum in predetermined in-cylinder injection timing CA1 near stroke end time. The angle difference between the predetermined in-cylinder injection timing CA1 and the bottom dead center BDC is, for example, equal to or less than one cycle (about 6 degrees) of the CRK pulse.
また吸気弁作動位相CAINに応じて残留率Cfw0,Cfw1,Cfwa,及びCfwbを算出するようにしたが、吸気弁作動位相CAINは、吸気弁閉弁時期CAICと一定の関係を有するので、吸気弁閉弁時期CAICに応じて算出することと実質的に同一である。 Further, the residual ratios Cfw0, Cfw1, Cfwa, and Cfwb are calculated according to the intake valve operation phase CAIN. However, since the intake valve operation phase CAIN has a fixed relationship with the intake valve closing timing CAIC, the intake valve The calculation is substantially the same as the valve closing timing CAIC.
また上述した実施形態では、エンジンを常にミラーサイクル運転する例を示したが、吸気弁の閉弁時期CAICが、当該気筒の圧縮行程開始時期を含む所定角度範囲で可変される場合には、閉弁時期CAICが、当該気筒の圧縮行程開始時期より後に設定されているときに、上述した吹き戻し燃料量Fwgを考慮した燃料噴射制御を実行し、閉弁時期CAICが、当該気筒の圧縮行程開始時期より前に設定されているときは、吹き戻し燃料量Fwgを「0」として(残留率Cfwを「1」として)燃料噴射制御を実行することが望ましい。 In the above-described embodiment, the example in which the engine is always operated in the mirror cycle is shown. However, when the intake valve closing timing CAIC is varied within a predetermined angle range including the compression stroke start timing of the cylinder, the engine is closed. When the valve timing CAIC is set after the compression stroke start timing of the cylinder, the fuel injection control considering the blow-back fuel amount Fwg is executed, and the valve closing timing CAIC is started of the compression stroke of the cylinder. When it is set before the timing, it is desirable to execute the fuel injection control with the blowback fuel amount Fwg set to “0” (residual rate Cfw set to “1”).
また上述した実施形態では、ポート燃料噴射弁6P及び筒内燃料噴射弁6Cを備えるエンジンに本発明を適用したが、本発明はポート燃料噴射弁6Pまたは筒内燃料噴射弁6Cの何れか一方のみを備えるエンジンにも適用可能である。
Further, in the above-described embodiment, the present invention is applied to an engine including the port
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの燃料噴射制御にも適用が可能である。 The present invention can also be applied to fuel injection control of a marine vessel propulsion engine such as an outboard motor having a vertical crankshaft.
1 内燃機関
2 吸気通路
5 電子制御ユニット(要求燃料量算出手段、吹き戻し燃料量算出手段、燃料噴射量算出手段、燃料噴射時期設定手段、噴射量比率算出手段、駆動制御手段)
6P ポート燃料噴射弁
6C 筒内燃料噴射弁
40 弁作動位相可変機構(吸気弁閉弁時期変更手段)
DESCRIPTION OF
6P Port
本発明はこの点に着目してなされたものであり、燃焼室から吸気通路に吹き戻される燃料量を考慮し、実際に燃焼に寄与する燃料量を用いて燃料噴射量の制御を行うことにより、燃焼室内の混合気の空燃比を正確に制御することができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to this point, and considers the amount of fuel blown back from the combustion chamber into the intake passage, and controls the fuel injection amount using the amount of fuel that actually contributes to combustion. Another object of the present invention is to provide a fuel injection control device for an internal combustion engine that can accurately control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber.
上記目的を達成するため請求項1に記載の発明は、内燃機関の吸気弁の閉弁時期を変更する吸気弁閉弁時期変更手段と、前記機関に燃料を供給する燃料噴射弁(6P,6C)とを備える内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記機関の運転状態に応じて要求燃料量(Tcylf)を算出する要求燃料量算出手段と、前記機関の燃焼室内に存在する燃料のうち前記機関の吸気通路に吹き戻されずに残留する燃料の割合に相関する残留燃料相関パラメータ(Cfw)を算出する残留燃料相関パラメータ算出手段と、前記要求燃料量(Tcylf)及び前記残留燃料相関パラメータ(Cfw)を用いて燃料噴射量(Tout)を算出する燃料噴射量算出手段と、前記燃料噴射弁による燃料噴射時期(INJOBJ)を可変設定する燃料噴射時期設定手段と、前記燃料噴射量(Tout)及び燃料噴射時期(INJOBJ)に応じて前記燃料噴射弁を駆動制御する駆動制御手段とを備え、前記残留燃料相関パラメータ算出手段は、前記燃料噴射時期(INJOBJ)及び前記吸気弁の閉弁時期(CAIC,CAIN)に応じて、前記残留燃料相関パラメータ(Cfw)を算出することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記残留燃料相関パラメータ算出手段は、前記燃料噴射時期(INJOBJ)及び前記吸気弁の閉弁時期(CAIC,CAIN)に応じた、前記燃焼室内の燃料と空気の混合状態の傾向に基づいて、前記残留燃料相関パラメータ(Cfw)を算出することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the fuel injection control apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect, the residual fuel correlation parameter calculating means includes the fuel injection timing (INJOBJ) and the intake valve closing timing (CAIC). , CAIN), the residual fuel correlation parameter (Cfw) is calculated based on the tendency of the mixed state of fuel and air in the combustion chamber .
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃焼室内から前記吸気通路へ吹き戻される燃料量である吹き戻し燃料量(Fwg)を、前記残留燃料相関パラメータ(Cfw)に基づいて算出する吹き戻し燃料量算出手段をさらに備え、前記燃料噴射量算出手段は、前記要求燃料量(Tcylf)及び前記残留燃料相関パラメータ(Cfw)に加えて、前回の燃焼サイクルにて吹き戻された吹き戻し燃料量(Fwg(k-1))を考慮して前記燃料噴射量(Tout)を算出することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the first or second aspect , a blowback fuel amount (Fwg), which is a fuel amount blown back from the combustion chamber to the intake passage, Blow-back fuel amount calculation means for calculating based on the residual fuel correlation parameter (Cfw) is further provided, wherein the fuel injection amount calculation means is added to the required fuel amount (Tcylf) and the residual fuel correlation parameter (Cfw). The fuel injection amount (Tout) is calculated in consideration of the amount of blowback fuel (Fwg (k-1)) blown back in the previous combustion cycle .
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射量算出手段は、前記燃料噴射弁により噴射された燃料のうち前記吸気通路内壁に付着せずに直接前記燃焼室に流入する燃料量または前記燃焼室内壁に付着せずに前記燃焼室内に存在している燃料量(Afw×Tout)、前記吸気通路内壁に付着している燃料のうち前記燃焼室内に吸入される燃料量または前記燃焼室内壁に付着している燃料のうち気化する燃料量(Bfw×Fw(k-1))、前回の燃焼サイクルにて吹き戻された吹き戻し燃料量(Fwg(k-1))、及び前記残留燃料相関パラメータ(Cfw)を用いて、燃焼に使用される燃料量であって前記要求燃料量に相当する燃焼燃料量(Tcylf)を算出するモデル式(式(6))を変形することによって得られる算出式(式(7))を用いて、前記燃料噴射量(Tout)を算出することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the third aspect , the fuel injection amount calculating means is attached to the inner wall of the intake passage of the fuel injected by the fuel injection valve. Of the amount of fuel directly flowing into the combustion chamber without adhering to the combustion chamber wall or the amount of fuel existing in the combustion chamber without adhering to the combustion chamber wall (Afw × Tout), of the fuel adhering to the inner wall of the intake passage The amount of fuel sucked into the combustion chamber or the amount of fuel vaporized out of the fuel adhering to the wall of the combustion chamber (Bfw × Fw (k-1)), the amount of blowback fuel blown back in the previous combustion cycle (Fwg (k-1)) and the residual fuel correlation parameter (Cfw), a model equation for calculating the amount of fuel used for combustion and corresponding to the required fuel amount (Tcylf) Transform (Expression (6)) Using a calculation formula obtained by the (Equation (7)), and calculates the fuel injection quantity (Tout).
請求項1に記載の発明によれば、機関の運転状態に応じて要求燃料量が算出されるとともに、燃焼室内に存在する燃料のうち吸気通路に吹き戻されずに残留する燃料の割合に相関する残留燃料相関パラメータが算出され、要求燃料量及び残留燃料相関パラメータを用いて燃料噴射量が算出される。燃料噴射時期が可変設定され、燃料噴射量及び燃料噴射時期に応じて燃料噴射弁が駆動制御される。残留燃料相関パラメータは、燃料噴射時期及び吸気弁の閉弁時期に応じて算出される。燃焼室から吸気通路に吹き戻されずに残留する燃料の量は、燃料噴射時期と吸気弁閉弁時期との相対関係に依存して変化するので、燃料噴射時期及び吸気弁閉弁時期に応じて残留燃料相関パラメータを算出することにより、燃焼室内で実際に燃焼に寄与する燃料量を、吹き戻されずに残留する燃料の量を考慮して正確に制御することができる。その結果、燃料噴射時期及び吸気弁閉弁時期が変更されても、燃焼室内の混合気の空燃比を正確に制御し、良好な排気特性を維持することができる。 According to the first aspect of the present invention, the required fuel amount is calculated according to the operating state of the engine, and is correlated with the proportion of the fuel remaining in the combustion chamber without being blown back into the intake passage. A residual fuel correlation parameter is calculated, and a fuel injection amount is calculated using the required fuel amount and the residual fuel correlation parameter . The fuel injection timing is variably set, and the fuel injection valve is driven and controlled according to the fuel injection amount and the fuel injection timing. The residual fuel correlation parameter is calculated according to the fuel injection timing and the intake valve closing timing. The amount of fuel you remain without being blown back to the intake passage from the combustion chamber, changes depending on the relationship between the intake valve closing timing and the fuel injection timing, fuel injection timing and the intake valve closing timing depending by calculating the residual fuel correlation parameters, contribute fuel quantity actually burned in the combustion chamber can be accurately controlled in consideration of the amount of fuel you remain without blown back. As a result, even if the fuel injection timing and the intake valve closing timing are changed, it is possible to accurately control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber and maintain good exhaust characteristics.
請求項2に記載の発明によれば、燃料噴射時期及び吸気弁の閉弁時期に応じた、燃焼室内の燃料と空気の混合状態の傾向に基づいて、残留燃料相関パラメータが算出される。燃焼室から吸気通路に吹き戻されずに残留する燃料の量は、燃料噴射時期及び吸気弁閉弁時期との相対関係に依存する燃焼室内の燃料と空気の混合状態に対応して変化するので、燃料噴射時期及び吸気弁の閉弁時期に応じた、燃焼室内の燃料と空気の混合状態の傾向に基づいて、残留燃料相関パラメータを算出することにより、燃焼室内で実際に燃焼に寄与する燃料量を正確に制御することができる。 According to the second aspect of the invention , the residual fuel correlation parameter is calculated based on the tendency of the mixed state of the fuel and air in the combustion chamber according to the fuel injection timing and the intake valve closing timing. Since the amount of fuel remaining without being blown back from the combustion chamber to the intake passage changes in accordance with the mixed state of fuel and air in the combustion chamber depending on the relative relationship between the fuel injection timing and the intake valve closing timing, The amount of fuel that actually contributes to combustion in the combustion chamber by calculating the residual fuel correlation parameter based on the tendency of the mixed state of fuel and air in the combustion chamber according to the fuel injection timing and the intake valve closing timing Can be controlled accurately .
請求項3に記載の発明によれば、残留燃料相関パラメータに基づいて燃焼室内から吸気通路へ吹き戻される燃料量である吹き戻し燃料量が算出され、要求燃料量及び残留燃料相関パラメータに加えて、前回の燃焼サイクルにて吹き戻された吹き戻し燃料量を考慮して燃料噴射量が算出されるので、燃焼室内で実際に燃焼に寄与する燃料量を正確に制御することができる。 According to the third aspect of the present invention, the amount of blowback fuel that is the amount of fuel blown back from the combustion chamber to the intake passage is calculated based on the residual fuel correlation parameter, and is added to the required fuel amount and the residual fuel correlation parameter. Since the fuel injection amount is calculated in consideration of the amount of blowback fuel blown back in the previous combustion cycle, the amount of fuel that actually contributes to combustion in the combustion chamber can be accurately controlled .
請求項4に記載の発明によれば、燃料噴射弁により噴射された燃料のうち吸気通路内壁に付着せずに直接前記燃焼室に流入する燃料量または燃焼室内壁に付着せずに燃焼室内に存在している燃料量、吸気通路内壁に付着している燃料のうち燃焼室内に吸入される燃料量または燃焼室内壁に付着している燃料のうち気化する燃料量、前回の燃焼サイクルにて吹き戻された吹き戻し燃料量、及び残留燃料相関パラメータを用いて、燃焼に使用される燃料量であって要求燃料量に相当する燃焼燃料量を算出するモデル式を変形することによって得られる算出式を用いて、燃料噴射量が算出されるので、燃焼室内で実際に燃焼に寄与する燃料量を正確に制御することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the amount of fuel directly injected into the combustion chamber without adhering to the inner wall of the intake passage of the fuel injected by the fuel injection valve or adhering to the combustion chamber wall without adhering to the inner wall of the combustion chamber The amount of fuel present, of the fuel adhering to the inner wall of the intake passage, the amount of fuel sucked into the combustion chamber or the amount of fuel vaporizing of the fuel adhering to the wall of the combustion chamber, blown in the previous combustion cycle A calculation formula obtained by modifying the model formula for calculating the amount of fuel used for combustion and corresponding to the required fuel amount using the returned blow-back fuel amount and the residual fuel correlation parameter Since the fuel injection amount is calculated using, the amount of fuel that actually contributes to combustion in the combustion chamber can be accurately controlled .
Cfw1マップは、図9(a)に示すように吸気弁作動位相CAINが増加(進角)するほど、筒内噴射残留率Cfw1が増加するように設定され、かつ燃料噴射時期INJOBJに応じて図9(c)に示すように設定されている。すなわち、燃料噴射時期INJOBJが吸気行程にあるときは、燃料噴射時期INJOBJが進角するほど筒内噴射残留率Cfw1が減少する(吹き戻し率が増加する)ように設定され、燃料噴射時期INJOBJが圧縮行程にあるときは、燃料噴射時期INJOBJが進角するほど筒内噴射残留率Cfw1が増加する(吹き戻し率が減少する)ように設定されている。 The Cfw1 map is set so that the in-cylinder injection residual rate Cfw1 increases as the intake valve operating phase CAIN increases (advance) as shown in FIG. 9A, and the Cfw1 map is shown according to the fuel injection timing INJOBJ. It is set as shown in 9 (c). That is, when the fuel injection timing INJOBJ is in the intake stroke, fuel injection timing INJOBJ advances cylinder injection ratio of residual Cfw1 decreases (the backflow rate increases), the more corners are set as the fuel injection timing INJOBJ is During the compression stroke, the in-cylinder injection residual rate Cfw1 is set to increase (the blowback rate decreases) as the fuel injection timing INJOBJ advances .
以上のように本実施形態では、エンジン運転状態に応じて要求燃料量に相当する燃焼燃料量Tcylfが算出され、燃焼室から吸気ポートへ吹き戻されずに残留する燃料の割合を示す残留率Cfwが算出され、燃焼燃料量Tcylf及び残留率Cfwを用いて燃料噴射量Toutが算出される。さらに燃料噴射時期INJOBJが冷却水温TW及び吸気圧PBAに応じて設定され、燃料噴射量Tout及び燃料噴射時期INJOBJに応じてポート燃料噴射弁6Pまたは筒内燃料噴射弁6Cを駆動することにより、燃料噴射が行われる。残留率Cfwは、燃料噴射時期INJOBJ及び吸気弁作動位相CAINに応じて算出される。燃焼室から吸気通路2に吹き戻されずに残留する燃料の量は、燃料噴射時期INJOBJと吸気弁閉弁時期との相対関係に依存して変化するので、燃料噴射時期INJOBJ、及び吸気弁閉弁時期を示すパラメータとしての吸気弁作動位相CAINに応じて残留率Cfwを算出することにより、燃焼室内で実際に燃焼に寄与する燃焼燃料量Tcylfを、吹き戻されずに残留する燃料の量を考慮して正確に制御することができる。その結果、燃料噴射時期INJOBJ及び吸気作動位相CAINが変更されても、燃焼室内の混合気の空燃比を正確に制御し、良好な排気特性を維持することができる。
As described above, in the present embodiment, the combustion fuel amount Tcylf corresponding to the required fuel amount is calculated according to the engine operating state, and the residual rate Cfw indicating the ratio of the fuel remaining without being blown back from the combustion chamber to the intake port Is calculated, and the fuel injection amount Tout is calculated using the combustion fuel amount Tcylf and the residual rate Cfw . Further, the fuel injection timing INJOBJ is set according to the cooling water temperature TW and the intake pressure PBA, and the port
また燃料噴射時期INJOBJ及び吸気弁作動位相CAINに応じた、燃焼室内の燃料と空気の混合状態の傾向に基づいて、残留率Cfwが算出される。燃焼室から吸気ポートに吹き戻される燃料の量は、図4及び図5を参照して説明したように、燃料噴射時期INJOBJ及び吸気弁作動位相CAINとの相対関係に依存する燃焼室内の燃料と空気の混合状態に対応して変化するので、吸気ポートに吹き戻されずに燃焼室内に残留する燃料量も燃料噴射時期INJOBJ及び吸気弁作動位相CAINとの相対関係に依存する燃焼室内の燃料と空気の混合状態に対応して変化する。したがって、燃料噴射時期INJOBJ及び吸気弁作動位相CAINに応じた、燃焼室内の燃料と空気の混合状態の傾向に基づいて、残留率Cfwを算出することにより、燃焼室内で実際に燃焼に寄与する燃料量を正確に制御することができる。 Further , the residual ratio Cfw is calculated based on the tendency of the mixed state of the fuel and air in the combustion chamber according to the fuel injection timing INJOBJ and the intake valve operating phase CAIN. As described with reference to FIGS. 4 and 5, the amount of fuel blown back from the combustion chamber to the intake port depends on the fuel in the combustion chamber that depends on the relative relationship between the fuel injection timing INJOBJ and the intake valve operating phase CAIN. The amount of fuel remaining in the combustion chamber without being blown back to the intake port depends on the relative relationship between the fuel injection timing INJOBJ and the intake valve operating phase CAIN. It changes corresponding to the mixed state. Therefore, the fuel that actually contributes to combustion in the combustion chamber by calculating the residual rate Cfw based on the tendency of the mixed state of fuel and air in the combustion chamber according to the fuel injection timing INJOBJ and the intake valve operating phase CAIN. The amount can be controlled accurately .
また残留率Cfwに基づいて燃焼室内から吸気ポートへ吹き戻される燃料量である吹き戻し燃料量Fwgが算出され、要求燃料量に相当する燃焼燃料量Tcylf及び残留率Cfwに加えて、前回の燃焼サイクルにて吹き戻された吹き戻し燃料量Fwg(k-1)を考慮して燃料噴射量Toutが算出されるので、燃焼室内で実際に燃焼に寄与する燃料量を正確に制御することができる。 Also , a blowback fuel amount Fwg, which is a fuel amount blown back from the combustion chamber to the intake port, is calculated based on the residual rate Cfw, and in addition to the combustion fuel amount Tcylf and the residual rate Cfw corresponding to the required fuel amount, the previous combustion Since the fuel injection amount Tout is calculated in consideration of the blowback fuel amount Fwg (k-1) blown back in the cycle, the amount of fuel that actually contributes to combustion in the combustion chamber can be accurately controlled. .
本実施形態では、弁作動位相可変機構40が吸気弁閉弁時期変更手段を構成し、ECU5が、要求燃料量算出手段、残留燃料相関パラメータ算出手段、吹き戻し燃料量算出手段、燃料噴射量算出手段、燃料噴射時期設定手段、及び駆動制御手段を構成する。具体的には、図10のステップS43が要求燃料量算出手段に相当し、図11の処理が残留燃料相関パラメータ算出手段に相当し、ステップS41が吹き戻し燃料量算出手段に相当し、ステップS44が燃料噴射量算出手段に相当し、図8の処理が燃料噴射時期設定手段に相当する。
In this embodiment, the valve operation
本実施形態では、図15の処理が残留燃料相関パラメータ算出手段に相当し、図17のステップS43が要求燃料量算出手段に相当し、ステップS41aが吹き戻し燃料量算出手段に相当し、ステップS44aが燃料噴射量算出手段に相当する。 In the present embodiment, the process of FIG. 15 corresponds to the residual fuel correlation parameter calculation means, step S43 of FIG. 17 corresponds to the required fuel amount calculation means, step S41a corresponds to the blowback fuel amount calculation means, and step S44a. Corresponds to the fuel injection amount calculating means.
なお、第1の実施形態は、本実施形態における直噴比率RINJDを「1」と「0」とに切り換えるように構成したものに相当する。
本実施形態では、図18の処理が残留燃料相関パラメータ算出手段を構成する。
Note that the first embodiment corresponds to a configuration in which the direct injection ratio RINJD in this embodiment is switched between “1” and “0”.
In the present embodiment, the process of FIG. 18 constitutes a residual fuel correlation parameter calculation unit .
なお、第2の実施形態は、本実施形態における直噴比率RINJDを「1」と「0」とに切り換えるように構成したものに相当する。
本実施形態では、図20の処理が残留燃料相関パラメータ算出手段を構成する。
The second embodiment corresponds to a configuration in which the direct injection ratio RINJD in the present embodiment is switched between “1” and “0”.
In the present embodiment , the process of FIG. 20 constitutes a residual fuel correlation parameter calculation unit .
1 内燃機関
2 吸気通路
5 電子制御ユニット(要求燃料量算出手段、残留燃料相関パラメータ算出手段、吹き戻し燃料量算出手段、燃料噴射量算出手段、燃料噴射時期設定手段、駆動制御手段)
6P ポート燃料噴射弁
6C 筒内燃料噴射弁
40 弁作動位相可変機構(吸気弁閉弁時期変更手段)
1 an
6P Port
Claims (4)
前記機関の運転状態に応じて要求燃料量を算出する要求燃料量算出手段と、
前記機関の燃焼室内に存在する燃料のうち前記機関の吸気通路に吹き戻されずに残留する燃料の割合に相関する残留燃料相関パラメータを算出する残留燃料相関パラメータ算出手段と、
前記要求燃料量及び前記残留燃料相関パラメータを用いて燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、
前記燃料噴射弁による燃料噴射時期を可変設定する燃料噴射時期設定手段と、
前記燃料噴射量及び燃料噴射時期に応じて前記燃料噴射弁を駆動制御する駆動制御手段とを備え、
前記残留燃料相関パラメータ算出手段は、前記燃料噴射時期及び前記吸気弁の閉弁時期に応じて、前記残留燃料相関パラメータを算出することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 In a fuel injection control device for an internal combustion engine, comprising: an intake valve closing timing changing means for changing a closing timing of an intake valve of the internal combustion engine; and a fuel injection valve for supplying fuel to the engine.
A required fuel amount calculating means for calculating a required fuel amount according to the operating state of the engine;
A residual fuel correlation parameter calculating means for calculating a residual fuel correlation parameter that correlates with a ratio of fuel remaining in the engine intake chamber without being blown back into the intake passage of the engine;
Fuel injection amount calculation means for calculating a fuel injection amount using the required fuel amount and the residual fuel correlation parameter;
Fuel injection timing setting means for variably setting fuel injection timing by the fuel injection valve;
Drive control means for drivingly controlling the fuel injection valve according to the fuel injection amount and fuel injection timing;
The fuel injection control device for an internal combustion engine, wherein the residual fuel correlation parameter calculating means calculates the residual fuel correlation parameter according to the fuel injection timing and the closing timing of the intake valve.
前記燃料噴射量算出手段は、前記要求燃料量及び前記残留燃料相関パラメータに加えて、前回の燃焼サイクルにて吹き戻された吹き戻し燃料量を考慮して前記燃料噴射量を算出することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。 A blowback fuel amount calculating means for calculating a blowback fuel amount that is a fuel amount blown back from the combustion chamber into the intake passage based on the residual fuel correlation parameter;
The fuel injection amount calculation means calculates the fuel injection amount in consideration of the blowback fuel amount blown back in the previous combustion cycle in addition to the required fuel amount and the residual fuel correlation parameter. The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2.
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