JP2015010500A - Control device for cylinder injection engine - Google Patents

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Masahiro Yokoi
真浩 横井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve fuel economy and exhaust emission.SOLUTION: An engine 10 is a cylinder injection engine, and includes an injector 21 for directly injecting fuel into a combustion chamber 23, and a variable valve train 31A varying opening and closing timing of an intake valve 31 provided in a suction port. An ECU 40 determines a retarded opening state in which valve opening timing of the intake valve 31 is retarded compared to an intake TDC. Further, the ECU 40 controls driving of the injector 21 so as to start fuel injection in a prescribed time period in which an air flow in the combustion chamber 31 is enhanced by retarded opening of the intake valve 31 when the retarded opening state is determined.

Description

本発明は、筒内噴射エンジンの制御装置に関するものである。   The present invention relates to a control device for an in-cylinder injection engine.

従来、筒内に直接燃料を供給する筒内噴射エンジンにおいて、筒内の混合気形成を均質にしたり、PMや排気エミッションなどの有害物質の排出を抑制したりするために燃料噴射時期の設定が重要であることが知られている。燃料噴射時期の設定に関しては、例えば吸気弁の閉弁タイミングを遅くしたアトキンソンサイクル運転を行う筒内噴射エンジンにおいて、吸気下死点から吸気弁閉弁までの間に吸気弁を介して流出する吸気により加速させられる気筒内のタンブル流をさらに強めるようにした技術が知られている(例えば特許文献1参照)。   Conventionally, in an in-cylinder injection engine that supplies fuel directly into the cylinder, the fuel injection timing has been set in order to make the mixture formation in the cylinder uniform and to suppress the emission of harmful substances such as PM and exhaust emissions. Known to be important. Regarding the setting of the fuel injection timing, for example, in an in-cylinder injection engine that performs an Atkinson cycle operation in which the closing timing of the intake valve is delayed, intake air that flows out from the intake bottom dead center to the intake valve closing via the intake valve There is known a technique that further enhances the tumble flow in the cylinder that is accelerated by (see, for example, Patent Document 1).

特許第4552922号公報Japanese Patent No. 4552922

ところで、ポンプロス低減を図るべくアトキンソンサイクルを活用する場合において、例えば位相調整により吸気弁の開閉時期を遅らせる構成では、吸気弁の閉弁タイミングだけでなく開弁タイミングも遅角され、吸気弁の開弁タイミングが吸気上死点(吸気TDC)よりも遅くなることが考えられる。この場合、吸気弁が開弁するよりも前に燃料噴射が実施されることが生じ得ると考えられる。例えば一般には燃料噴射時期は吸気TDC後40〜60°CAとされるが、吸気弁の開弁タイミングが吸気TDC後60°CA以降になると、吸気弁の開弁前に燃料噴射が実施されることになる。このように吸気弁の開弁前に燃料噴射が実施される場合には、吸気の流れに燃料を乗せることができず混合気形成が悪化し、それに伴い燃焼状態の悪化が生じることが懸念される。   By the way, when utilizing the Atkinson cycle to reduce pump loss, for example, in a configuration in which the opening / closing timing of the intake valve is delayed by phase adjustment, not only the closing timing of the intake valve but also the opening timing of the intake valve is retarded. It is conceivable that the valve timing becomes later than the intake top dead center (intake TDC). In this case, it is considered that fuel injection may be performed before the intake valve is opened. For example, in general, the fuel injection timing is set to 40 to 60 ° CA after the intake TDC. However, when the opening timing of the intake valve is 60 ° CA or more after the intake TDC, fuel injection is performed before the intake valve is opened. It will be. When fuel injection is performed before the intake valve is opened as described above, it is feared that fuel cannot be put on the flow of intake air, the mixture formation deteriorates, and the combustion state deteriorates accordingly. The

本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、燃費や排気エミッションの改善を実現することができる筒内噴射エンジンの制御装置を提供することを主たる目的とするものである。   The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and has as its main object to provide a control device for an in-cylinder injection engine that can improve fuel consumption and exhaust emission.

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。   Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.

本発明は、筒内噴射エンジンの制御装置であって、吸気弁の開弁タイミングが吸気上死点よりも遅くなる遅開き状態であることを判定する判定手段と、前記判定手段により前記遅開き状態であると判定された場合に、前記吸気弁の遅開きにより燃焼室内の気流の強化がなされた所定期間に燃料噴射が開始されるように燃料噴射弁の駆動を制御する燃料噴射制御手段と、を備えることを特徴とする。   The present invention relates to a control apparatus for a direct injection engine, the determining means for determining that the opening timing of the intake valve is in a delayed opening state where the opening timing is later than the intake top dead center, and the delay opening by the determining means A fuel injection control means for controlling the drive of the fuel injection valve so that the fuel injection is started during a predetermined period when the air flow in the combustion chamber is enhanced by the slow opening of the intake valve when it is determined that It is characterized by providing.

上記構成では、吸気弁の開弁タイミングを吸気上死点よりも遅くしたため、吸気上死点後であって吸気弁が開弁する際には燃焼室内(筒内)に負圧が発生し、その負圧を利用して燃焼室内に強力な気流を生じさせることができる。そして、その気流の強化がなされた状態下で燃料噴射を開始することにより、燃焼室内における燃料霧化や混合気の均質化を適正に実現できる。その結果、燃費や排気エミッションの改善を実現できる。   In the above configuration, since the opening timing of the intake valve is made later than the intake top dead center, a negative pressure is generated in the combustion chamber (cylinder) when the intake valve opens after the intake top dead center, The negative pressure can be used to generate a powerful air flow in the combustion chamber. Then, by starting the fuel injection under the state where the airflow is strengthened, the fuel atomization and the homogenization of the air-fuel mixture in the combustion chamber can be appropriately realized. As a result, improvements in fuel consumption and exhaust emissions can be realized.

発明の実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図。The block diagram which shows the outline of the engine control system in embodiment of invention. 吸気弁及び排気弁の開閉時期を示すタイムチャート。The time chart which shows the opening / closing timing of an intake valve and an exhaust valve. 吸気弁の開弁タイミングとエンジン負荷との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the valve opening timing of an intake valve, and an engine load. 吸気弁を遅開きとした場合の筒内圧の変化を示すタイムチャート。The time chart which shows the change of the in-cylinder pressure when letting the intake valve open slowly. 燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence of fuel-injection control. 燃料噴射の回数を求めるための図。The figure for calculating | requiring the frequency | count of fuel injection. 1回目噴射及び2回目噴射の各噴射時期の設定手順を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows the setting procedure of each injection timing of 1st injection and 2nd injection. 噴射時期のガード処理を説明するための図。The figure for demonstrating the guard process of injection timing. 燃圧制御の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence of fuel pressure control. 吸気弁の開弁タイミングと目標燃圧との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the valve opening timing of an intake valve, and target fuel pressure. 燃料噴射時期制御による効果を説明するための図。The figure for demonstrating the effect by fuel injection timing control. 別例において燃料噴射の噴射開始可能時期を示す図。The figure which shows the injection start possible time of fuel injection in another example. 別例において燃料噴射の噴射開始可能時期を示す図。The figure which shows the injection start possible time of fuel injection in another example.

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、車両に搭載される筒内噴射式の多気筒4サイクルガソリンエンジン(内燃機関)を制御対象とし、当該エンジンにおける各種アクチュエータの電子制御を実施するものとしている。まず、図1によりエンジン制御システムの全体概略構成を説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, an in-cylinder injection type multi-cylinder four-cycle gasoline engine (internal combustion engine) mounted on a vehicle is to be controlled, and electronic control of various actuators in the engine is performed. First, the overall schematic configuration of the engine control system will be described with reference to FIG.

図1に示す筒内噴射エンジン(以下、エンジン10という)において、吸気管11の上流部には吸入空気量を検出するためのエアフロメータ12が設けられている。エアフロメータ12の下流側には、DCモータ等のスロットルアクチュエータ13によって開度調節されるスロットルバルブ14が設けられており、該スロットルバルブ14の開度(スロットル開度)はスロットルアクチュエータ13に内蔵されたスロットル開度センサにより検出される。スロットルバルブ14の下流側にはサージタンク16が設けられ、このサージタンク16には吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ17が設けられている。サージタンク16には、エンジン10の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド18が接続されている。   In the in-cylinder injection engine (hereinafter referred to as the engine 10) shown in FIG. 1, an air flow meter 12 for detecting an intake air amount is provided upstream of the intake pipe 11. A throttle valve 14 whose opening degree is adjusted by a throttle actuator 13 such as a DC motor is provided on the downstream side of the air flow meter 12. The opening degree (throttle opening degree) of the throttle valve 14 is built in the throttle actuator 13. It is detected by the throttle opening sensor. A surge tank 16 is provided downstream of the throttle valve 14, and an intake pipe pressure sensor 17 for detecting the intake pipe pressure is provided in the surge tank 16. An intake manifold 18 for introducing air into each cylinder of the engine 10 is connected to the surge tank 16.

シリンダブロック20には気筒ごとに電磁駆動式のインジェクタ21が設けられており、シリンダ内壁とピストン22の上面(頂部)とにより区画形成される燃焼室23内にはインジェクタ21から燃料が直接噴射される。インジェクタ21が筒内噴射用の燃料噴射弁に相当する。インジェクタ21に対しては、高圧ポンプを有してなる高圧燃料システムから高圧燃料が供給されるようになっている。   The cylinder block 20 is provided with an electromagnetically driven injector 21 for each cylinder, and fuel is directly injected from the injector 21 into a combustion chamber 23 defined by the cylinder inner wall and the upper surface (top) of the piston 22. The The injector 21 corresponds to a fuel injection valve for in-cylinder injection. High pressure fuel is supplied to the injector 21 from a high pressure fuel system having a high pressure pump.

高圧燃料システムについて簡単に説明する。本システムは、主たる構成として、燃料タンク24内の燃料をくみ上げる低圧ポンプ25と、この低圧ポンプ25にてくみ上げられた低圧燃料を高圧化する高圧ポンプ26と、高圧ポンプ26から吐出される高圧燃料を蓄える蓄圧室を構成するデリバリパイプ27とを有しており、デリバリパイプ27に各気筒のインジェクタ21がそれぞれ接続されている。高圧ポンプ26により高圧化されデリバリパイプ27内に蓄えられた高圧燃料はインジェクタ21により燃焼室23内(気筒内)に噴射される。また、高圧ポンプ26とデリバリパイプ27とを接続する高圧燃料配管28、又はデリバリパイプ27には、燃料圧力(燃圧)を検出する燃圧検出手段としての燃圧センサ29が設けられている。   The high pressure fuel system will be briefly described. This system mainly includes a low-pressure pump 25 that pumps up fuel in the fuel tank 24, a high-pressure pump 26 that increases the pressure of the low-pressure fuel pumped up by the low-pressure pump 25, and high-pressure fuel that is discharged from the high-pressure pump 26. And a delivery pipe 27 constituting a pressure accumulating chamber for storing the fuel, and the injector 21 of each cylinder is connected to the delivery pipe 27. The high-pressure fuel that has been increased in pressure by the high-pressure pump 26 and stored in the delivery pipe 27 is injected by the injector 21 into the combustion chamber 23 (inside the cylinder). A fuel pressure sensor 29 as a fuel pressure detecting means for detecting fuel pressure (fuel pressure) is provided in the high pressure fuel pipe 28 connecting the high pressure pump 26 and the delivery pipe 27 or the delivery pipe 27.

高圧ポンプ26は、機械式の燃料ポンプであり、エンジン10のカム軸の回転により駆動される。高圧ポンプ26の燃料吐出量は、同ポンプ26に設けられた燃圧制御弁26aの開度により制御され、デリバリパイプ27内の燃圧が例えば最大20MPa程度に高圧化される。燃圧制御弁26aは、高圧ポンプ26の燃料加圧室に吸入される燃料の量を調整する吸入調量弁、又は燃料加圧室から吐出される燃料の量を調節する吐出調量弁よりなり、燃圧制御弁26aの開度調整によりデリバリパイプ27内の燃圧が可変に制御される。   The high-pressure pump 26 is a mechanical fuel pump and is driven by the rotation of the cam shaft of the engine 10. The fuel discharge amount of the high-pressure pump 26 is controlled by the opening degree of the fuel pressure control valve 26a provided in the pump 26, and the fuel pressure in the delivery pipe 27 is increased to a maximum of about 20 MPa, for example. The fuel pressure control valve 26a is composed of an intake metering valve for adjusting the amount of fuel sucked into the fuel pressurizing chamber of the high pressure pump 26, or a discharge metering valve for adjusting the amount of fuel discharged from the fuel pressurizing chamber. The fuel pressure in the delivery pipe 27 is variably controlled by adjusting the opening of the fuel pressure control valve 26a.

また、エンジン10の吸気ポート及び排気ポートには、それぞれ図示しないカム軸の回転に応じて開閉動作する吸気弁31及び排気弁32が設けられている。吸気弁31の開動作により吸入空気が燃焼室23内に導入され、排気弁32の開動作により燃焼後の排気が排気管33に排出される。吸気弁31及び排気弁32には、それら各弁の開閉タイミングを可変とする可変動弁機構31A,32Aが設けられている。可変動弁機構31A,32Aは、エンジン10のクランク軸と吸気カム軸との相対回転位相を調整するものであり、所定の基準位置に対して進角側及び遅角側への位相調整が可能となっている。可変動弁機構31A,32Aとしては、油圧駆動式又は電動式の可変動弁機構が用いられる。   An intake valve 31 and an exhaust valve 32 that open and close according to the rotation of a camshaft (not shown) are provided at the intake port and the exhaust port of the engine 10, respectively. The intake air is introduced into the combustion chamber 23 by the opening operation of the intake valve 31, and the exhaust gas after combustion is discharged to the exhaust pipe 33 by the opening operation of the exhaust valve 32. The intake valve 31 and the exhaust valve 32 are provided with variable valve mechanisms 31A and 32A that make the opening / closing timing of these valves variable. The variable valve mechanisms 31A and 32A adjust the relative rotational phase between the crankshaft of the engine 10 and the intake camshaft, and can adjust the phase toward the advance side and the retard side with respect to a predetermined reference position. It has become. As the variable valve mechanisms 31A and 32A, hydraulically driven or electric variable valve mechanisms are used.

エンジン10のシリンダヘッドには各気筒に点火プラグ34が取り付けられており、点火プラグ34には、図示しない点火コイル等を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ34の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室23内において燃料が着火されて燃焼に供される。   A spark plug 34 is attached to each cylinder of the cylinder head of the engine 10. A high voltage is applied to the spark plug 34 at a desired ignition timing through an ignition coil (not shown). By applying this high voltage, a spark discharge is generated between the opposing electrodes of each spark plug 34, and the fuel is ignited in the combustion chamber 23 and used for combustion.

排気管33には、排気を浄化するための触媒35が設けられている。触媒35は、例えば排気中のCO,HC,NOxを浄化する三元触媒である。また、排気管33において触媒35の上流側には、排気を検出対象として混合気の空燃比を検出する空燃比センサ36が設けられている。   The exhaust pipe 33 is provided with a catalyst 35 for purifying exhaust gas. The catalyst 35 is a three-way catalyst that purifies CO, HC, NOx in the exhaust gas, for example. In addition, an air-fuel ratio sensor 36 that detects the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is provided upstream of the catalyst 35 in the exhaust pipe 33.

その他に、シリンダブロック20には、エンジン水温(エンジン温度に相当)を検出する水温センサ37や、エンジンの所定クランク角ごとに(例えば10°CA周期で)矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ38が取り付けられている。   In addition, the cylinder block 20 includes a water temperature sensor 37 that detects the engine water temperature (corresponding to the engine temperature), and a crank that outputs a rectangular crank angle signal at every predetermined crank angle of the engine (for example, at a cycle of 10 ° CA). An angle sensor 38 is attached.

上述した各種センサの出力は、エンジン制御を司る電子制御ユニット(以下、ECU40という)に入力される。ECU40は、CPU、ROM、RAM等よりなるマイクロコンピュータを有して構成され、ROMに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じてインジェクタ21の燃料噴射量を制御したり、点火プラグ34の点火時期等を制御したりする。ECU40は、判定手段、燃料噴射制御手段及び燃圧制御手段を構成する。   The outputs of the various sensors described above are input to an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU 40) that controls the engine. The ECU 40 includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and executes various control programs stored in the ROM, thereby controlling the fuel injection amount of the injector 21 according to the engine operating state. Or the ignition timing of the spark plug 34 is controlled. The ECU 40 constitutes determination means, fuel injection control means, and fuel pressure control means.

燃料噴射の基本制御について具体的には、ECU40は、エンジン負荷(例えば吸入空気量)とエンジン回転速度とをパラメータとしてこれらに基づいて基本噴射量を算出するとともに、その基本噴射量に対して水温補正や空燃比補正等を適宜実施して最終の燃料噴射量(全噴射量)を算出する。また、エンジン運転状態に応じて噴射時期を決定するとともに、噴射信号を生成し、その噴射信号によりインジェクタ21を駆動する。   Specifically, regarding the basic control of the fuel injection, the ECU 40 calculates the basic injection amount based on the engine load (for example, the intake air amount) and the engine rotation speed as parameters, and the water temperature with respect to the basic injection amount. The final fuel injection amount (total injection amount) is calculated by appropriately performing correction, air-fuel ratio correction, and the like. Further, the injection timing is determined according to the engine operating state, an injection signal is generated, and the injector 21 is driven by the injection signal.

また、ECU40は、高圧ポンプ26の駆動を制御することで、デリバリパイプ27内の燃圧、すなわち噴射圧を所望の圧力に維持するよう燃圧制御を実施する。具体的には、ECU40は、都度のエンジン運転状態に基づいて目標燃圧を設定するとともに、その目標燃圧と燃圧センサ29により検出される実燃圧との偏差に基づいて燃圧フィードバック制御を実施する。   Further, the ECU 40 controls the driving of the high-pressure pump 26, thereby performing fuel pressure control so as to maintain the fuel pressure in the delivery pipe 27, that is, the injection pressure, at a desired pressure. Specifically, the ECU 40 sets a target fuel pressure based on each engine operating state, and performs fuel pressure feedback control based on a deviation between the target fuel pressure and the actual fuel pressure detected by the fuel pressure sensor 29.

また、ECU40は、エンジン10のポンプロス低減等を図るべく、吸気弁31及び排気弁32について開閉時期の遅角制御を実施する。本実施形態では、エンジン10の中負荷域において可変動弁機構31Aの駆動により吸気弁31の閉弁タイミングを遅くし(吸気弁31を遅閉じとし)、それによりいわゆるアトキンソンサイクルを実現するようにしている。その具体的な構成を以下に説明する。   In addition, the ECU 40 performs retard control of the opening / closing timing of the intake valve 31 and the exhaust valve 32 in order to reduce the pump loss of the engine 10 and the like. In this embodiment, the valve closing timing of the intake valve 31 is delayed by driving the variable valve mechanism 31A in the middle load region of the engine 10 (the intake valve 31 is closed late), thereby realizing a so-called Atkinson cycle. ing. The specific configuration will be described below.

図2は、吸気弁31及び排気弁32の開閉時期を示すタイムチャートであり、これら各弁31,32はエンジン10の排気行程及び吸気行程に合わせて開閉されるようになっている。まず吸気弁31について説明すると、通常状態では吸気弁31は吸気TDC(吸気上死点)直前に開弁し、吸気BDC(吸気下死点)直後に閉弁する。これに対し、遅角制御が行われた状態では、吸気弁31の開弁タイミング及び閉弁タイミングが各々遅角され、吸気弁31は吸気TDC後に開弁し、圧縮TDC前(圧縮行程後半)に閉弁する。このとき、吸気弁31の閉弁タイミングは圧縮TDC前90°CA以降となっている。   FIG. 2 is a time chart showing the opening / closing timing of the intake valve 31 and the exhaust valve 32, and these valves 31, 32 are opened / closed in accordance with the exhaust stroke and the intake stroke of the engine 10. First, the intake valve 31 will be described. In a normal state, the intake valve 31 opens immediately before the intake TDC (intake top dead center), and closes immediately after the intake BDC (intake bottom dead center). On the other hand, in the state in which the retard angle control is performed, the valve opening timing and the valve closing timing of the intake valve 31 are respectively retarded, and the intake valve 31 opens after the intake TDC and before the compression TDC (the second half of the compression stroke) Close the valve. At this time, the closing timing of the intake valve 31 is after 90 ° CA before compression TDC.

また、排気弁32は、吸気弁31が開弁状態となる開弁時期と一部重複するように、すなわちバルブオーバーラップ期間が存在するようにして開閉する。つまり、通常状態では排気弁32は排気BDC直前に開弁し、吸気TDC直後に閉弁する。これに対し、遅角制御が行われた状態では、排気弁32の開弁タイミング及び閉弁タイミングが各々遅角され、排気弁32は排気BDC後に開弁し、吸気行程において吸気弁31の開弁直後に閉弁する。   Further, the exhaust valve 32 opens and closes so that it partially overlaps with the valve opening timing when the intake valve 31 is opened, that is, the valve overlap period exists. That is, in the normal state, the exhaust valve 32 opens immediately before the exhaust BDC and closes immediately after the intake TDC. On the other hand, in the state where the retard angle control is performed, the valve opening timing and the valve closing timing of the exhaust valve 32 are respectively retarded, the exhaust valve 32 opens after the exhaust BDC, and the intake valve 31 opens during the intake stroke. Close immediately after the valve.

図3は、吸気弁31の開弁タイミングとエンジン負荷との関係を示す図である。エンジン負荷はアイドル運転状態を含む低負荷領域(負荷0〜20%)と、中負荷領域(負荷20〜60%)と、高負荷領域(負荷60〜100%)とに大別でき、図3には低負荷領域での吸気弁31の開弁タイミングを基準(進角/遅角量=0)として、その基準タイミングからの遅角量及び進角量を示している。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the opening timing of the intake valve 31 and the engine load. The engine load can be roughly divided into a low load region (load 0 to 20%) including an idle operation state, a medium load region (load 20 to 60%), and a high load region (load 60 to 100%). In FIG. 8, the valve opening timing of the intake valve 31 in the low load region is set as a reference (advance angle / retard angle amount = 0), and the retard amount and advance angle amount from the reference timing are shown.

図3において、中負荷領域では、吸気弁31の開弁タイミングを遅角側にシフトさせるようにしている。つまり、吸気弁31の開弁タイミング及び閉弁タイミングの両方が遅角側にシフトすることで、吸気弁31が遅開き及び遅閉じで制御される。なお、吸気弁31の開弁タイミングを遅角させる遅角量は、エンジン回転速度に応じて可変であるとよく、高回転であるほど遅角量を小さくするとよい。また、高負荷領域では、全負荷(負荷100%)及びその付近で吸気弁31の開弁タイミングを進角側にシフトさせるようにしている。つまり、吸気弁31の開弁タイミング及び閉弁タイミングの両方が進角側にシフトすることで、吸気弁31が早開き及び早閉じで制御される。   In FIG. 3, in the middle load region, the valve opening timing of the intake valve 31 is shifted to the retard side. That is, both the valve opening timing and the valve closing timing of the intake valve 31 are shifted to the retard side, so that the intake valve 31 is controlled to be opened and closed slowly. The retard amount for retarding the opening timing of the intake valve 31 may be variable according to the engine speed, and the retard amount may be decreased as the engine speed increases. In the high load region, the valve opening timing of the intake valve 31 is shifted to the advance side at or near the full load (load 100%). That is, both the valve opening timing and the valve closing timing of the intake valve 31 are shifted to the advance side, whereby the intake valve 31 is controlled to be quickly opened and closed.

ここで、本発明者によれば、吸気弁31が遅開きで制御される場合には、吸気弁31の開弁直前に筒内に負圧が発生し、吸気弁31が開弁した直後には吸気ポートに強力な気流が発生することが確認された。そこで本実施形態では、吸気弁31が遅開きで制御される場合にその開弁タイミング以後に燃料噴射を行うことで、筒内における燃料の霧化(蒸発)や燃料と空気との混合を促し、燃費や排気エミッションの改善を図るようにしている。   Here, according to the present inventor, when the intake valve 31 is controlled to be opened slowly, negative pressure is generated in the cylinder immediately before the intake valve 31 is opened, and immediately after the intake valve 31 is opened. Was confirmed to generate a strong airflow at the intake port. Therefore, in the present embodiment, when the intake valve 31 is controlled to open slowly, fuel injection is performed after the valve opening timing, thereby promoting fuel atomization (evaporation) and mixing of fuel and air in the cylinder. , Trying to improve fuel economy and exhaust emissions.

また、吸気弁31の開弁時における強力な気流を有効に活用するには、気流の勢いが減衰する前に多くの燃料を噴射することが望ましく、つまり噴射率を高めておくことが望ましいと考えられる。そこで、吸気弁31が遅開きで制御される際にはデリバリパイプ27内の燃圧を高圧にし、その状態で燃料噴射を実施するようにしている。   Further, in order to effectively use the powerful air flow when the intake valve 31 is opened, it is desirable to inject a large amount of fuel before the momentum of the air flow attenuates, that is, to increase the injection rate. Conceivable. Therefore, when the intake valve 31 is controlled to open slowly, the fuel pressure in the delivery pipe 27 is increased and fuel injection is performed in this state.

図4は、吸気弁31を遅開きとした場合の筒内圧の変化を示すタイムチャートであり、例えば吸気弁31の開弁タイミングを吸気TDC後60°CA付近としている。筒内圧は、吸気TDC後において排気弁32の開度が微小になった時点で負圧側に変化し始め、その負圧発生の状況下で吸気弁31が開弁する。その後、筒内容積の拡大に伴い負圧レベルが更に大きくなるが、吸気弁31の開度が大きくなることに伴い筒内圧の負圧レベルが次第に小さくなる。そして、吸気BDCを超えることで負圧が小さくなり、その後、吸気弁31の開度が微小となりさらに閉弁することで筒内圧が正圧に変化する。図4では、吸気弁31の開弁から開弁後60°CAまでの期間で、筒内の負圧レベルが特に大きくなり、同期間で筒内気流の強化がなされるようになっている。   FIG. 4 is a time chart showing the change in the in-cylinder pressure when the intake valve 31 is opened slowly. For example, the opening timing of the intake valve 31 is set to around 60 ° CA after the intake TDC. The in-cylinder pressure starts to change to the negative pressure side when the opening degree of the exhaust valve 32 becomes minute after the intake TDC, and the intake valve 31 opens under the condition of the negative pressure generation. Thereafter, the negative pressure level further increases as the in-cylinder volume increases, but as the opening degree of the intake valve 31 increases, the negative pressure level of the in-cylinder pressure gradually decreases. Then, when the intake BDC is exceeded, the negative pressure decreases, and thereafter, the opening degree of the intake valve 31 becomes minute, and further, the in-cylinder pressure changes to a positive pressure. In FIG. 4, the negative pressure level in the cylinder becomes particularly large during the period from the opening of the intake valve 31 to 60 ° CA after the valve opening, and the in-cylinder airflow is strengthened during the same period.

上記のような筒内圧の変化を想定し、吸気弁31の開弁直後に燃料噴射を行うことで吸気ポートにおける強力な気流を利用する。これにより、燃料霧化の促進や混合促進を図ることが可能となる。   Assuming such a change in the in-cylinder pressure, a powerful air flow in the intake port is utilized by performing fuel injection immediately after the intake valve 31 is opened. This makes it possible to promote fuel atomization and mixing.

次に、ECU40により実施される燃料噴射制御と燃圧制御とについて詳しく説明する。図5は、燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理はECU40により所定周期で繰り返し実施される。   Next, fuel injection control and fuel pressure control performed by the ECU 40 will be described in detail. FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of fuel injection control, and this processing is repeatedly performed by the ECU 40 at a predetermined cycle.

図5において、ステップS11では、各種センサの検出や演算により求められたエンジン運転状態(エンジン回転速度、エンジン負荷、水温、吸排気弁の開弁タイミング等)を読み込む。なお、吸排気弁の開弁タイミングは、可変動弁機構31A,32Aに対する制御指令値を取得してもよいし、可変動弁機構31A,32Aにタイミング検出手段(位置検出センサ)を設けておき、その検出値を取得してもよい。   In FIG. 5, in step S11, the engine operating state (engine speed, engine load, water temperature, intake / exhaust valve opening timing, etc.) obtained by detection and calculation of various sensors is read. As for the opening timing of the intake / exhaust valves, control command values for the variable valve mechanisms 31A, 32A may be acquired, or timing detection means (position detection sensors) are provided in the variable valve mechanisms 31A, 32A. The detected value may be acquired.

その後、ステップS12では、エンジン運転状態(エンジン回転速度やエンジン負荷等)に基づいて今回の燃料噴射での全噴射量を算出する。続くステップS13では、今現在の吸気弁31の開弁タイミングが吸気TDC以後になっているか否か、すなわち吸気遅開き状態であるか否かを判定する。そして、ステップS13がNOであればステップS14に進み、YESであればステップS15に進む。ステップS14では、燃料噴射時期の制御として通常処理を実施する。このとき、エンジン運転状態(エンジン回転速度やエンジン負荷等)に基づいて、燃料噴射を開始する時期である噴射時期を設定する。   Thereafter, in step S12, the total injection amount in the current fuel injection is calculated based on the engine operating state (engine speed, engine load, etc.). In the subsequent step S13, it is determined whether or not the current valve opening timing of the intake valve 31 is after the intake TDC, that is, whether or not the intake valve is in the delayed intake opening state. If step S13 is NO, the process proceeds to step S14, and if YES, the process proceeds to step S15. In step S14, normal processing is performed as control of the fuel injection timing. At this time, an injection timing that is a timing for starting fuel injection is set based on the engine operating state (engine speed, engine load, etc.).

また、ステップS15では、エンジン回転速度やエンジン負荷に基づいて分割噴射を実施するか否かを判定する。このとき、例えば図6の関係を用いて燃料噴射の回数を求めるとよい。図6の関係によれば、中高負荷かつ所定回転速度以下のエンジン運転状態で分割噴射(噴射回数=2回)が実施されるようになっている。   In step S15, it is determined whether or not to perform split injection based on the engine speed and the engine load. At this time, for example, the number of fuel injections may be obtained using the relationship shown in FIG. According to the relationship of FIG. 6, divided injection (number of injections = 2 times) is performed in an engine operating state with a medium to high load and a predetermined rotational speed or less.

分割噴射を実施する場合、ステップS16では、ステップS12で算出した全噴射量から分割の各噴射量(例えば1回目噴射量及び2回目噴射量)を算出する。例えば、全噴射量をあらかじめ定めた所定比率で分割し、1回目噴射量及び2回目噴射量を算出するとよい。   When performing divided injection, in step S16, each divided injection amount (for example, the first injection amount and the second injection amount) is calculated from the total injection amount calculated in step S12. For example, the total injection amount may be divided at a predetermined ratio, and the first injection amount and the second injection amount may be calculated.

その後、ステップS17では、1回目噴射の噴射時期について設定処理を実施し、続くステップS18では、2回目噴射の噴射時期について設定処理を実施する。ここで、1回目噴射及び2回目噴射の各噴射時期の設定手順を図7の機能ブロック図を用いて説明する。図7に示す各機能はECU40の演算機能として実現される。   Thereafter, in step S17, setting processing is performed for the injection timing of the first injection, and in subsequent step S18, setting processing is performed for the injection timing of the second injection. Here, the procedure for setting each injection timing of the first injection and the second injection will be described with reference to the functional block diagram of FIG. Each function shown in FIG. 7 is realized as an arithmetic function of the ECU 40.

図7においては、1回目噴射用の噴射時期設定部M10と、2回目噴射用の噴射時期設定部M20とが設けられている。1回目噴射用の噴射時期設定部M10では、基本噴射時期設定部M11で、エンジン回転速度NEとエンジン負荷とに基づいて1回目噴射の基本噴射時期が算出され、補正部M12で、エンジン水温に基づいて基本噴射時期が補正される。具体的には、基本噴射時期設定部M11では、例えば、適合により定められたマップを用い、高回転、高負荷であるほど基本噴射時期が進角側の時期として算出される。また、補正部M12では、エンジン水温が低いほど基本噴射時期が進角側に移行するよう補正が行われる。なお水温補正によれば、低温時において燃料霧化に要する時間が拡張される。   In FIG. 7, an injection timing setting unit M10 for the first injection and an injection timing setting unit M20 for the second injection are provided. In the injection timing setting unit M10 for the first injection, the basic injection timing setting unit M11 calculates the basic injection timing of the first injection based on the engine speed NE and the engine load, and the correction unit M12 sets the engine water temperature. Based on this, the basic injection timing is corrected. Specifically, in the basic injection timing setting unit M11, for example, using a map determined by adaptation, the basic injection timing is calculated as the advanced timing as the rotation speed is higher and the load is higher. Further, the correction unit M12 performs correction so that the basic injection timing shifts to the advance side as the engine water temperature decreases. According to the water temperature correction, the time required for fuel atomization at a low temperature is extended.

そして、ガード処理部M13では、水温補正後の基本噴射時期が所定範囲でガードされ、そのガード処理により本噴射での噴射時期が算出される。具体的には、図8(a)に示す関係を用い、吸気弁31の開弁タイミングに基づいて噴射時期のガード処理が行われる。図8(a)では、進角側ガード値と遅角側ガード値とが定められ、その間が噴射開始可能時期(燃料噴射の開始を可能とする期間)となっている。本実施形態は、その都度の吸気弁31の開弁タイミングを進角側ガード値とし、開弁タイミング+60°CAを遅角側ガード値としている。これにより、1回目の噴射時期は、吸気弁31の開弁後の0〜60°CAの範囲内で設定されるようになっている。このとき、噴射開始可能時期は、吸気弁31の開弁後であって当該吸気弁31の遅開きにより筒内負圧が大きくなっている所定の負圧発生期間として定められている。   In the guard processing unit M13, the basic injection timing after the water temperature correction is guarded within a predetermined range, and the injection timing in the main injection is calculated by the guard processing. Specifically, a guard process for the injection timing is performed based on the opening timing of the intake valve 31 using the relationship shown in FIG. In FIG. 8A, the advance side guard value and the retard side guard value are determined, and the time between them is the injection startable time (a period during which fuel injection can be started). In the present embodiment, the valve opening timing of each intake valve 31 is set as the advance side guard value, and the valve opening timing + 60 ° CA is set as the retard side guard value. Thus, the first injection timing is set within a range of 0 to 60 ° CA after the intake valve 31 is opened. At this time, the injection startable time is set as a predetermined negative pressure generation period after the intake valve 31 is opened and the in-cylinder negative pressure is increased by the slow opening of the intake valve 31.

また、2回目噴射用の噴射時期設定部M20では、基本噴射時期設定部M21で、エンジン回転速度NEとエンジン負荷とに基づいて2回目噴射の基本噴射時期が算出され、補正部M22で、エンジン水温に基づいて基本噴射時期が補正される。具体的には、基本噴射時期設定部M21では、例えば、適合により定められたマップを用い、高回転、高負荷であるほど基本噴射時期が進角側の時期として算出される。また、補正部M22では、エンジン水温が低いほど基本噴射時期が進角側に移行するよう補正が行われる。   Also, in the injection timing setting unit M20 for the second injection, the basic injection timing setting unit M21 calculates the basic injection timing of the second injection based on the engine speed NE and the engine load, and the correction unit M22 The basic injection timing is corrected based on the water temperature. Specifically, in the basic injection timing setting unit M21, for example, using a map determined by adaptation, the basic injection timing is calculated as the advanced timing as the rotation speed is higher and the load is higher. Moreover, in the correction | amendment part M22, correction | amendment is performed so that basic injection timing may transfer to an advance side, so that engine water temperature is low.

そして、ガード処理部M23では、水温補正後の基本噴射時期が所定範囲でガードされ、そのガード処理により本噴射での噴射時期が算出される。具体的には、図8(b)に示す関係を用いて噴射時期のガード処理が行われる。図8(b)では、進角側ガード値と遅角側ガード値とが定められ、その間が噴射開始可能時期となっている。本実施形態は、1回目噴射の噴射終了時期を進角側ガード値とし、吸気BDC(吸気TDC後180°CA)に対して噴射期間分を進角させた角度位置を遅角側ガード値としている。これにより、2回目の燃料噴射は、1回目噴射の噴射終了時期以降に開始され、吸気TDC以前に終了するようになっている。   In the guard processing unit M23, the basic injection timing after the water temperature correction is guarded within a predetermined range, and the injection timing in the main injection is calculated by the guard processing. Specifically, the injection timing guard process is performed using the relationship shown in FIG. In FIG. 8B, the advance side guard value and the retard side guard value are determined, and the time between them is the injection startable time. In this embodiment, the injection end timing of the first injection is set as the advance side guard value, and the angular position obtained by advancing the injection period with respect to the intake BDC (180 ° CA after intake TDC) is set as the retard side guard value. Yes. Thereby, the second fuel injection is started after the injection end timing of the first injection, and is ended before the intake TDC.

上記は分割噴射の回数を2回とした例を説明したが、分割噴射の回数は3回以上であってもよい。ただし、いずれにしても分割噴射の最後となる燃料噴射は吸気TDCまでに燃料を噴き終えるものとなっている。なお、分割噴射の回数を3回以上にする場合には、最初の燃料噴射について、吸気弁31の開弁後の気流強化された期間に燃料噴射が開始されるように噴射時期を設定し、最後の燃料噴射について、吸気TDCまでに燃料を噴き終えるように噴射時期を設定する。また、中間の燃料噴射についてはその前後の燃料噴射の期間に重複しないように噴射時期を設定するとよい。   Although the above demonstrated the example which performed the frequency | count of division | segmentation injection twice, the frequency | count of division | segmentation injection may be 3 times or more. However, in any case, the fuel injection that is the last of the divided injections ends the fuel injection by the intake TDC. When the number of divided injections is set to 3 or more, for the first fuel injection, the injection timing is set so that the fuel injection is started in a period in which the airflow is enhanced after the intake valve 31 is opened, For the last fuel injection, the injection timing is set so that the fuel has been injected by the intake TDC. For intermediate fuel injection, the injection timing may be set so as not to overlap with the preceding and subsequent fuel injection periods.

一方、分割噴射を実施しない場合、ステップS19に進み、燃料噴射時期の設定処理を実施する。当該設定は、分割噴射での1回目噴射用の設定処理に準じて行われるとよく、その具体的内容は図7の「1回目噴射用の噴射時期設定部M10」を参照されたい。この場合、燃料噴射の開始時期は、吸気弁31の開弁タイミングに基づき定められる所定範囲で制限される。   On the other hand, when the divided injection is not performed, the process proceeds to step S19, and the fuel injection timing setting process is performed. The setting may be performed in accordance with the setting process for the first injection in the divided injection, and refer to the “injection timing setting unit M10 for the first injection” in FIG. In this case, the fuel injection start timing is limited within a predetermined range determined based on the valve opening timing of the intake valve 31.

ステップS14,S17,S18,S19で噴射時期が設定された後は、その噴射時期に応じて生成された噴射信号をセットする(ステップS20)。これにより、所望のタイミングでインジェクタ21が駆動されて燃料噴射が実施される。   After the injection timing is set in steps S14, S17, S18, and S19, an injection signal generated according to the injection timing is set (step S20). Thereby, the injector 21 is driven at a desired timing, and fuel injection is performed.

図9は、燃圧制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理はECU40により所定周期で繰り返し実施される。   FIG. 9 is a flowchart showing a processing procedure of fuel pressure control, and this processing is repeatedly performed by the ECU 40 at a predetermined cycle.

図9において、ステップS31では、エンジン運転状態(エンジン回転速度やエンジン負荷)に基づいて目標燃圧を設定する。続くステップS32では、今現在の吸気弁31の開弁タイミングが吸気TDC以後になっているか否か、すなわち吸気遅開き状態であるか否かを判定する。そして、ステップS32がYESであればステップS33に進む。ステップS33では、目標燃圧を高圧側に補正する。この補正は、例えば図10の関係を用い、吸気弁31の開弁タイミングに基づいて実施されるとよい。図10では、吸気弁31の開弁タイミングが遅くなるほど、目標燃圧を大きくしている。ただし、吸気遅開き状態である場合に、目標燃圧を一定圧力だけ大きくして補正を行う構成であってもよい。   In FIG. 9, in step S31, the target fuel pressure is set based on the engine operating state (engine rotational speed and engine load). In the subsequent step S32, it is determined whether or not the current valve opening timing of the intake valve 31 is after the intake TDC, that is, whether or not the intake valve is in the delayed intake opening state. If step S32 is YES, the process proceeds to step S33. In step S33, the target fuel pressure is corrected to the high pressure side. This correction may be performed based on the valve opening timing of the intake valve 31, for example, using the relationship of FIG. In FIG. 10, the target fuel pressure is increased as the opening timing of the intake valve 31 is delayed. However, when the intake air is slowly opened, the target fuel pressure may be increased by a certain pressure for correction.

その後、ステップS34では、目標燃圧と燃圧センサ29により検出される実燃圧との偏差に基づいて燃圧フィードバック制御を実施する。本燃圧制御によれば、吸気遅開き状態において、遅開き状態でない状態(吸気弁31の開弁タイミングが吸気TDC以前となる状態)に比べて燃圧が高い圧力で制御される。   Thereafter, in step S34, fuel pressure feedback control is performed based on the deviation between the target fuel pressure and the actual fuel pressure detected by the fuel pressure sensor 29. According to the present fuel pressure control, the fuel pressure is controlled to be higher in the intake slow-open state than in the non-slow-open state (the state where the opening timing of the intake valve 31 is before the intake TDC).

なお、吸気弁31が遅開きで制御される際にデリバリパイプ27内の燃圧を高圧にする手段としては、上記のごとく目標燃圧を補正する以外に、一時的に燃圧フィードバック制御を停止して高圧ポンプ26の燃料吐出量を増やす(燃圧制御弁26aの制御デューティ比を大きくする)ようにしてもよい。   As a means for increasing the fuel pressure in the delivery pipe 27 when the intake valve 31 is controlled to open slowly, in addition to correcting the target fuel pressure as described above, the fuel pressure feedback control is temporarily stopped to increase the fuel pressure. The fuel discharge amount of the pump 26 may be increased (the control duty ratio of the fuel pressure control valve 26a is increased).

図11は、本実施形態の燃料噴射時期制御により得られる効果を燃費を指標として示す図である。図11には、燃料噴射の開始時期をATDC20°CA〜ATDC160°CAの範囲内で変更した場合における燃費を示している。図中の実線は吸気弁31を遅開きとした場合(吸気弁31の開弁タイミング=ATDC40°CAとした場合)の結果を、一点鎖線は吸気弁31を遅開きとしない場合(吸気弁31の開弁タイミング=吸気TDC前とした場合)の結果を、それぞれ示している。   FIG. 11 is a diagram showing the effect obtained by the fuel injection timing control of the present embodiment using fuel efficiency as an index. FIG. 11 shows the fuel consumption when the fuel injection start timing is changed within the range of ATDC 20 ° CA to ATDC 160 ° CA. The solid line in the figure shows the result when the intake valve 31 is opened slowly (when the opening timing of the intake valve 31 is set to ATDC 40 ° CA), and the alternate long and short dash line shows the case where the intake valve 31 is not opened slowly (the intake valve 31). (When valve opening timing = before intake TDC) is shown.

吸気遅開きでない場合(一点鎖線)、ATDC60°CAで燃費が最良となり(図のA1)、吸気遅開きとした場合(実線)、ATDC80°CAで燃費が最良となっている(図のA2)。これら両者を比較すると、後者の場合の方が燃費が良好であることが分かる。これは、アトキンソンサイクルの活用と燃料噴射時期の適正化との双方によるものだと推測される。   When the intake is not slowly opened (dashed line), the fuel efficiency is best at ATDC 60 ° CA (A1 in the figure), and when the intake is slowly opened (solid line), the fuel efficiency is best at ATDC 80 ° CA (A2 in the figure). . Comparing these two, it can be seen that the fuel consumption is better in the latter case. This is presumably due to the utilization of the Atkinson cycle and the optimization of the fuel injection timing.

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。   According to the embodiment described in detail above, the following excellent effects can be obtained.

上記構成では、吸気弁31の開弁タイミングを吸気TDCよりも遅くしたため、吸気TDC後であって吸気弁31が開弁する際には筒内に負圧が発生し、その負圧を利用して筒内に強力な気流を生じさせることができる。そして、その気流の強化がなされた状態下で燃料噴射を開始することにより、筒内における燃料霧化や混合気の均質化を適正に実現できる。その結果、燃費や排気エミッションの改善を実現できる。   In the above configuration, since the opening timing of the intake valve 31 is made later than the intake TDC, a negative pressure is generated in the cylinder after the intake TDC and the intake valve 31 is opened, and the negative pressure is used. This can generate a powerful air flow in the cylinder. And fuel atomization in the cylinder and homogenization of the air-fuel mixture can be appropriately realized by starting fuel injection under the state where the airflow is strengthened. As a result, improvements in fuel consumption and exhaust emissions can be realized.

吸気遅開き状態である場合に吸気弁31の開弁後であって当該吸気弁31の遅開きにより筒内負圧が大きくなっている所定の負圧発生期間を噴射開始可能時期としたため、吸気弁31の開弁後において気流が最も強くなる時期に燃料噴射を実施することができる。これにより、燃焼状態の改善を実現できる。   Since the predetermined negative pressure generation period in which the in-cylinder negative pressure is increased due to the slow opening of the intake valve 31 when the intake valve 31 is opened in the case of the intake slow opening state is set as the injection startable timing, Fuel injection can be performed at a time when the airflow is strongest after the valve 31 is opened. Thereby, the improvement of a combustion state is realizable.

ピストン位置が吸気TDCになる前にインジェクタ21が燃料(次の燃焼用に供給される燃料)を噴き終える構成としたため、筒内圧力が正圧に転じる前、すなわち負圧状態で燃料噴射が行われる。この場合、燃料の霧化や混合気形成を促進する上で有利な構成を実現できる。   Since the injector 21 finishes injecting fuel (fuel supplied for the next combustion) before the piston position becomes the intake TDC, fuel injection is performed before the in-cylinder pressure changes to a positive pressure, that is, in a negative pressure state. Is called. In this case, it is possible to realize an advantageous configuration for promoting fuel atomization and air-fuel mixture formation.

吸気遅開き状態において、遅開き状態でない状態に比べて燃圧を高い圧力で制御する構成としたため、吸気弁31の開弁後に生じた強い気流が減衰する前に、貫徹力の強い燃料噴射を実施でき、燃焼状態を改善する上で有利な構成を実現できる。   Since the fuel pressure is controlled at a higher pressure in the intake slow-open state than in the state not in the slow-open state, fuel injection with strong penetration is performed before the strong airflow generated after the intake valve 31 opens is attenuated It is possible to realize an advantageous configuration for improving the combustion state.

(他の実施形態)
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。
(Other embodiments)
You may change the said embodiment as follows, for example.

・吸気弁31の開弁直後の燃料噴射(分割噴射の場合は1回目噴射)について、その燃料噴射の噴射開始可能時期を図12のように定めてもよい。図12では、噴射開始可能時期の進角側ガード値を、吸気弁31の開弁タイミングに対して所定角度だけ遅角させるようにしている。   For the fuel injection immediately after the intake valve 31 is opened (first injection in the case of split injection), the injection startable timing of the fuel injection may be determined as shown in FIG. In FIG. 12, the advance side guard value at the timing at which injection can be started is retarded by a predetermined angle with respect to the opening timing of the intake valve 31.

・吸気遅開き状態である場合において筒内負圧の変化の状況は、吸気弁31の開弁タイミングに応じて相違すると考えられる。換言すると、気流強化がなされる期間が変化すると考えられる。そこで、吸気弁31の開弁直後の燃料噴射(分割噴射の場合は1回目噴射)について、その燃料噴射の噴射開始可能時期を、吸気弁31の開弁タイミングに基づいて可変に設定するとよい。   -It is considered that the situation of the change in the in-cylinder negative pressure differs depending on the opening timing of the intake valve 31 in the case of the intake slow opening state. In other words, it is considered that the period during which the airflow is enhanced changes. Therefore, for fuel injection immediately after opening of the intake valve 31 (first injection in the case of split injection), the injection startable timing of the fuel injection may be set variably based on the opening timing of the intake valve 31.

具体的には、図13に示すように噴射開始可能範囲が定められるとよく、同図では吸気弁31の開弁タイミングが遅角側になるほど噴射開始可能時期の幅を大きくしている。特に図13では、吸気弁31の開弁タイミングが遅角側になるほど、遅角側ガード値を吸気弁31の開弁タイミングに対して遠ざけて噴射開始可能時期の幅を大きくしている。また言い換えると、吸気弁31の開弁タイミングが進角側になるほど、遅角側ガード値を吸気弁31の開弁タイミングに対して近づけて噴射開始可能時期の幅を小さくしている。つまり、吸気弁31の開弁タイミングが吸気TDCに近い場合と遠い場合とを比べると、遠い場合(吸気TDCに対して遅角量が大きい場合)の方が筒内負圧が大きくなると考えられる。そしてこの場合には気流強化がなされた期間が比較的長くなると考えられる。そこでこの点を考慮して、図13の関係が定められている。   Specifically, as shown in FIG. 13, it is preferable that the injection startable range is determined. In FIG. 13, the range of the injection startable timing is increased as the opening timing of the intake valve 31 is retarded. In particular, in FIG. 13, as the valve opening timing of the intake valve 31 is retarded, the retard side guard value is further away from the valve opening timing of the intake valve 31 to increase the range of timing at which injection can be started. In other words, as the valve opening timing of the intake valve 31 is advanced, the retard side guard value is made closer to the valve opening timing of the intake valve 31 to reduce the range of the injection startable timing. That is, comparing the case where the opening timing of the intake valve 31 is close to the intake TDC and the case where the intake valve 31 is far, it is considered that the in-cylinder negative pressure becomes larger when the intake valve 31 is far (when the retard amount is larger than the intake TDC). . In this case, it is considered that the period during which the airflow is enhanced is relatively long. In view of this point, the relationship of FIG. 13 is determined.

吸気弁31の開弁タイミングに応じて噴射開始可能時期(詳しくは1回目噴射時期の遅角側ガード値)を可変に設定する構成にすることで、吸気弁31の開弁タイミングに応じて筒内負圧の変化状況が変わっても、それに追従させて適正時期に燃料噴射を行うことができる。   By adopting a configuration in which the injection startable timing (specifically, the retard side guard value of the first injection timing) is variably set according to the opening timing of the intake valve 31, the cylinder is set according to the opening timing of the intake valve 31. Even if the change state of the internal negative pressure changes, the fuel injection can be performed at an appropriate time by following the change.

なお、図13の関係において、図12に示すように噴射開始可能時期の進角側ガード値を、吸気弁31の開弁タイミングに対して所定角度だけ遅角させるようにすることも可能である。   In the relationship of FIG. 13, it is also possible to retard the advance side guard value of the injection startable timing by a predetermined angle with respect to the opening timing of the intake valve 31 as shown in FIG. 12. .

・上記実施形態では、吸気弁31及び排気弁32の両方について開弁時期を可変とする構成としたが、これに代えて、吸気弁31のみについて開弁時期を可変とする構成であってもよい。   In the above embodiment, the valve opening timing is variable for both the intake valve 31 and the exhaust valve 32. Alternatively, the valve opening timing may be variable only for the intake valve 31. Good.

・上記実施形態では、可変動弁手段として位相調整式の可変動弁機構31A,32Aを用いたが、これ以外に、カム切り替え式の可変動弁機構や、電動アクチュエータにより吸排気弁を開閉させる可変動弁機構を用いることも可能である。これらの可変動弁機構では、開閉のタイミングの変更だけでなく、開弁から閉弁までの開弁時期を広角又は狭角に変更することが可能となる。   In the above embodiment, the phase adjustment type variable valve mechanisms 31A and 32A are used as the variable valve means. However, in addition to this, the intake / exhaust valves are opened and closed by a cam switching type variable valve mechanism or an electric actuator. It is also possible to use a variable valve mechanism. In these variable valve mechanisms, it is possible not only to change the opening / closing timing, but also to change the valve opening timing from opening to closing to a wide angle or a narrow angle.

10…エンジン、21…インジェクタ(燃料噴射弁)、23…燃焼室、31…吸気弁、31A…可変動弁機構(可変動弁手段)、40…ECU(判定手段、燃料噴射制御手段)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine, 21 ... Injector (fuel injection valve), 23 ... Combustion chamber, 31 ... Intake valve, 31A ... Variable valve mechanism (variable valve operation means), 40 ... ECU (determination means, fuel injection control means).

Claims (6)

燃焼室(23)内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁(21)と、吸気ポートに設けられた吸気弁(31)の開閉時期を可変にする可変動弁手段(31A)とを備える筒内噴射エンジン(10)の制御装置(40)であって、
前記吸気弁の開弁タイミングが吸気上死点よりも遅くなる遅開き状態であることを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記遅開き状態であると判定された場合に、前記吸気弁の開弁後であって当該吸気弁の遅開きにより前記燃焼室内の気流の強化がなされた所定期間に燃料噴射が開始されるように前記燃料噴射弁の駆動を制御する燃料噴射制御手段と、
を備えることを特徴とする筒内噴射エンジンの制御装置。
In-cylinder provided with a fuel injection valve (21) for directly injecting fuel into the combustion chamber (23) and variable valve operating means (31A) for varying the opening and closing timing of the intake valve (31) provided in the intake port A control device (40) for an injection engine (10),
Determination means for determining that the valve opening timing of the intake valve is in a delayed opening state that is later than the intake top dead center;
When it is determined by the determination means that the valve is in the slow open state, fuel injection is performed during a predetermined period after the intake valve is opened and the air flow in the combustion chamber is strengthened by the slow opening of the intake valve. Fuel injection control means for controlling the drive of the fuel injection valve to be started;
A control apparatus for an in-cylinder injection engine comprising:
前記所定期間は、前記遅開き状態である場合に前記吸気弁の開弁後であって当該吸気弁の遅開きにより筒内負圧が大きくなっている所定の負圧発生期間であり、
前記燃料噴射制御手段は、前記負圧発生期間を、前記燃料噴射弁による燃料噴射の開始を可能とする噴射開始可能時期とし、その噴射開始可能時期にて燃料噴射が開始されるように前記燃料噴射弁の駆動を制御する請求項1に記載の筒内噴射エンジンの制御装置。
The predetermined period is a predetermined negative pressure generation period in which the in-cylinder negative pressure is increased by the slow opening of the intake valve after the intake valve is opened in the slow opening state,
The fuel injection control means sets the negative pressure generation period as an injection startable timing at which fuel injection by the fuel injection valve can be started, and the fuel injection is started at the injection startable timing. The in-cylinder injection engine control device according to claim 1, which controls driving of the injection valve.
前記吸気弁の開弁直後の燃料噴射について、その燃料噴射の前記噴射開始可能時期を、前記吸気弁の開弁タイミングに基づいて可変に設定する手段を備える請求項2に記載の筒内噴射エンジンの制御装置。   The in-cylinder injection engine according to claim 2, further comprising means for variably setting the injection startable timing of the fuel injection immediately after the intake valve is opened based on the opening timing of the intake valve. Control device. 前記燃料噴射制御手段は、次の燃焼用に供給される燃料が吸気下死点までに噴き終わるように前記燃料噴射弁による燃料噴射を実施する請求項1乃至3のいずれか一項に記載の筒内噴射エンジンの制御装置。   4. The fuel injection control unit according to claim 1, wherein the fuel injection control unit performs fuel injection by the fuel injection valve such that fuel supplied for the next combustion finishes being injected before intake bottom dead center. In-cylinder injection engine control device. 前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射弁による燃料噴射を複数回に分ける分割噴射を実施するものであり、その分割噴射の最後となる燃料噴射について吸気下死点までに燃料を噴き終えるようにした請求項4に記載の筒内噴射エンジンの制御装置。   The fuel injection control means performs split injection that divides the fuel injection by the fuel injection valve into a plurality of times, so that the fuel injection that is the last of the split injection finishes the injection by the bottom dead center of intake air. The in-cylinder injection engine control device according to claim 4. 燃料を高圧状態で蓄圧可能な蓄圧室(27)と、低圧側から供給される燃料を高圧化して前記蓄圧室に供給する燃料ポンプ(26)と、を備え、前記蓄圧室内の高圧燃料を前記燃料噴射弁により前記燃焼室に直接噴射する燃料噴射システムに適用され、
前記燃料ポンプの駆動を制御することにより、前記蓄圧室内の燃料圧力を可変に制御する燃圧制御手段を備え、
前記燃圧制御手段は、前記判定手段により前記遅開き状態であると判定された場合に、その遅開き状態でなく前記吸気弁の開弁タイミングが前記吸気上死点以前となる状態に比べて、前記燃料圧力を高い圧力で制御する請求項1乃至5のいずれか一項に記載の筒内噴射エンジンの制御装置。
A pressure accumulation chamber (27) capable of accumulating fuel in a high pressure state; and a fuel pump (26) for increasing the pressure of fuel supplied from a low pressure side and supplying the fuel to the pressure accumulation chamber, Applied to a fuel injection system that directly injects into the combustion chamber by a fuel injection valve;
A fuel pressure control means for variably controlling the fuel pressure in the pressure accumulating chamber by controlling the driving of the fuel pump;
When the fuel pressure control means is determined by the determination means to be in the delayed opening state, the fuel pressure control means is not in the delayed opening state but in the opening timing of the intake valve before the intake top dead center, The in-cylinder injection engine control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the fuel pressure is controlled at a high pressure.
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