JP2016133099A - Control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の走行に用いられ燃料を気筒内に直接噴射する内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that is used for traveling of a vehicle and injects fuel directly into a cylinder.
内燃機関の燃費向上や、排出ガス中の有害物質の低減等を目的として、気筒内における燃料の燃焼を最適なものに制御しようとする検討が進められている。 For the purpose of improving the fuel efficiency of internal combustion engines and reducing harmful substances in exhaust gas, studies are underway to optimize the combustion of fuel in the cylinder.
例えば、下記特許文献1には、インジェクタによる燃料の噴射時期を一時的に変化させる内燃機関の制御装置が記載されている。詳細には、下記特許文献1の制御装置は、燃料噴射量を増加又は減少させる過渡運転時に、燃料噴射時期を一時的に変化させ、噴射した燃料が液状のままシリンダやピストンに付着することを抑制するものである。 For example, the following Patent Document 1 describes a control device for an internal combustion engine that temporarily changes the timing of fuel injection by an injector. Specifically, the control device disclosed in Patent Document 1 below temporarily changes the fuel injection timing during transient operation for increasing or decreasing the fuel injection amount, and the injected fuel adheres to the cylinder or piston in a liquid state. It is to suppress.
気筒内に液状で付着する燃料は、内燃機関の燃焼行程でPM(粒子状物質:Particuculate Matter)を発生させる要因となることが知られている。この他、PM発生の要因としては、気筒内における燃料と空気との混合が不十分となり、この燃料が不完全燃焼すること等が挙げられる。下記特許文献1の制御装置は、燃料が液状のまま気筒内に付着することを抑制し、PM発生の低減を図るものである。 It is known that fuel adhering in a liquid state in a cylinder becomes a factor that generates PM (Particuculate Matter) in a combustion stroke of an internal combustion engine. In addition, PM may be caused by insufficient mixing of fuel and air in the cylinder and incomplete combustion of the fuel. The control device of Patent Document 1 described below is intended to suppress the occurrence of PM by suppressing the fuel from adhering to the cylinder in a liquid state.
近年の内燃機関では、燃焼制御の高度化、複雑化が進んでいる。例えば、気筒内において、燃料をリーンな状態で燃焼させる内燃機関が広く普及しており、燃費向上に寄与している。 In recent internal combustion engines, combustion control has become more sophisticated and complicated. For example, internal combustion engines that burn fuel in a lean state in a cylinder are widespread, contributing to improved fuel efficiency.
また、EGR(排気還流:Exhaust Gas Recirculation)技術が採用された内燃機関の普及も進んでいる。EGR技術では、気筒内における燃料の燃焼によって発生した排出ガスの一部を、内燃機関の吸気側に取り込む。これにより、燃費を向上させるとともに、有害な窒素酸化物の発生を抑制することが可能となる。 In addition, the use of internal combustion engines that employ EGR (Exhaust Gas Recirculation) technology is also increasing. In the EGR technique, a part of exhaust gas generated by combustion of fuel in a cylinder is taken into the intake side of the internal combustion engine. Thereby, it becomes possible to improve fuel consumption and to suppress generation of harmful nitrogen oxides.
このように高度化、複雑化した近年の内燃機関では、単に燃料噴射時期を一時的に変化させる手法のみでは、気筒内における燃料の燃焼を最適なものとすることができず、PM発生対策としては不十分であった。燃料噴射時期を過度に遅らせる(燃料噴射時期を吸気行程の終了時寄りに過度に変化させる)と、噴射終了から点火までの時間が短くなるため、燃料と空気とが十分に混合された混合気を得ることが困難となり、却ってPMが多量に発生するおそれがある。一方、燃料噴射時期を過度に早める(燃料噴射時期を吸気行程の開始時寄りに過度に変化させる)と、インジェクタとピストンとが近接した状態で燃料が噴射されるため、燃料が液状のままピストンに付着し、やはりPMが多量に発生するおそれがある。すなわち、運転状態が複雑に変化する近年の内燃機関では、その運転状態において燃料噴射時期が遅すぎる又は早すぎるものとなってしまい、PM発生を十分に抑制できないという課題があった。 In recent internal combustion engines that have become more sophisticated and complicated in this way, it is not possible to optimize the combustion of fuel in the cylinder by simply changing the fuel injection timing temporarily. Was insufficient. If the fuel injection timing is excessively delayed (the fuel injection timing is excessively changed toward the end of the intake stroke), the time from the end of the injection to the ignition is shortened, so that the mixture of fuel and air is sufficiently mixed On the other hand, there is a possibility that a large amount of PM is generated. On the other hand, if the fuel injection timing is excessively advanced (the fuel injection timing is changed excessively toward the start of the intake stroke), the fuel is injected with the injector and the piston close to each other. A large amount of PM may also be generated. That is, in a recent internal combustion engine in which the operation state changes in a complicated manner, the fuel injection timing becomes too late or too early in the operation state, and there is a problem that PM generation cannot be sufficiently suppressed.
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の運転状態に応じて燃料噴射時期を適切に変化させ、粒子状物質の発生を抑制することができる制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to control the fuel injection timing appropriately according to the operating state of the internal combustion engine to suppress the generation of particulate matter. To provide an apparatus.
上記課題を解決するために、本発明に係る制御装置は、車両の走行に用いられ燃料を気筒(12)内に直接噴射する内燃機関(10)の制御装置(60)であって、基準となる燃料噴射時期を設定する基準噴射時期設定手段(61)と、車両が加速状態であるか否かを判定する加速判定手段(62)と、加速判定手段によって車両が加速状態であると判定された場合に、基準噴射時期設定手段によって設定された燃料噴射時期の補正を行う噴射時期補正手段(63)と、を備える。噴射時期補正手段は、気筒内の温度が低い場合は、気筒内の温度が高い場合と比べて燃料噴射時期が吸気行程の終了時寄りとなるように補正を行う。 In order to solve the above-described problem, a control device according to the present invention is a control device (60) for an internal combustion engine (10) that is used for traveling of a vehicle and directly injects fuel into a cylinder (12). The reference injection timing setting means (61) for setting the fuel injection timing, the acceleration determination means (62) for determining whether or not the vehicle is in an acceleration state, and the acceleration determination means determine that the vehicle is in the acceleration state. An injection timing correction means (63) for correcting the fuel injection timing set by the reference injection timing setting means. The injection timing correction means corrects the fuel injection timing closer to the end of the intake stroke when the temperature in the cylinder is low than when the temperature in the cylinder is high.
本発明では、気筒内の温度が低い場合は、気筒内の温度が高い場合と比べて吸気行程の終了時寄りの時期に燃料が噴射される。つまり、気筒内の温度が低く、燃料が液状のままとなり易い場合は、吸気行程の終了時寄りの時期に燃料を噴射させることで、気筒内でインジェクタとピストンとが大きく離間した状態で燃料を噴射させることができる。これにより、燃料が液状のままピストンに付着することを抑制し、その結果、粒子状物質の発生を抑制することが可能となる。 In the present invention, when the temperature in the cylinder is low, fuel is injected at a time closer to the end of the intake stroke than when the temperature in the cylinder is high. In other words, if the temperature in the cylinder is low and the fuel tends to remain liquid, the fuel is injected at a time close to the end of the intake stroke, so that the fuel is discharged in a state where the injector and the piston are largely separated in the cylinder. Can be injected. Thereby, it is possible to suppress the fuel from adhering to the piston in a liquid state, and as a result, it is possible to suppress the generation of particulate matter.
また、上記課題を解決するために、本発明に係る制御装置は、車両の走行に用いられ燃料を気筒(12)内に直接噴射する内燃機関(10)の制御装置(60)であって、基準となる燃料噴射時期を設定する基準噴射時期設定手段(61)と、車両が加速状態であるか否かを判定する加速判定手段(62)と、加速判定手段によって車両が加速状態であると判定された場合に、基準噴射時期設定手段によって設定された燃料噴射時期の補正を行う噴射時期補正手段(63)と、を備える。噴射時期補正手段は、内燃機関の回転数が大きい場合は、内燃機関の回転数が小さい場合と比べて燃料噴射時期が吸気行程の開始時寄りとなるように補正を行う。 In order to solve the above problems, a control device according to the present invention is a control device (60) for an internal combustion engine (10) that is used to travel a vehicle and directly injects fuel into a cylinder (12). A reference injection timing setting means (61) for setting a reference fuel injection timing, an acceleration determination means (62) for determining whether or not the vehicle is in an acceleration state, and an acceleration determination means that the vehicle is in an acceleration state And an injection timing correction means (63) for correcting the fuel injection timing set by the reference injection timing setting means when determined. The injection timing correction means corrects the fuel injection timing closer to the start of the intake stroke when the rotational speed of the internal combustion engine is large than when the rotational speed of the internal combustion engine is small.
本発明では、内燃機関の回転数が大きい場合は、内燃機関の回転数が小さい場合と比べて吸気行程の開始時寄りの時期に燃料が噴射される。つまり、内燃機関の回転数が大きく、気筒内において燃料と空気とを十分混合させる時間を確保し難い場合は、吸気行程の開始時寄りの時期に燃料を噴射させることで、当該時間を確保することができる。これにより、気筒内で燃料と空気とを十分混合し、その結果、粒子状物質の発生を抑制することが可能となる。 In the present invention, when the rotational speed of the internal combustion engine is large, fuel is injected at a time closer to the start of the intake stroke than when the rotational speed of the internal combustion engine is small. In other words, if the internal combustion engine has a high engine speed and it is difficult to ensure a sufficient amount of time for mixing the fuel and air in the cylinder, the time is secured by injecting the fuel near the start of the intake stroke. be able to. Thereby, fuel and air are sufficiently mixed in the cylinder, and as a result, generation of particulate matter can be suppressed.
また、上記課題を解決するために、本発明に係る制御装置は、車両の走行に用いられ燃料を気筒内に直接噴射する内燃機関の制御装置であって、基準となる燃料噴射時期を設定する基準噴射時期設定手段(61)と、車両が加速状態であるか否かを判定する加速判定手段(62)と、加速判定手段によって車両が加速状態であると判定された場合に、基準噴射時期設定手段によって設定された燃料噴射時期の補正を行う噴射時期補正手段(63)と、を備える。噴射時期補正手段は、気筒内の圧力が高い場合は、気筒内の圧力が低い場合と比べて燃料噴射時期が吸気行程の終了時寄りとなるように補正を行う。 In order to solve the above-described problem, a control device according to the present invention is a control device for an internal combustion engine that is used for traveling of a vehicle and directly injects fuel into a cylinder, and sets a reference fuel injection timing. Reference injection timing setting means (61), acceleration determination means (62) for determining whether or not the vehicle is in an acceleration state, and reference injection timing when the acceleration determination means determines that the vehicle is in an acceleration state Injection timing correction means (63) for correcting the fuel injection timing set by the setting means. The injection timing correction means corrects the fuel injection timing closer to the end of the intake stroke when the pressure in the cylinder is high than when the pressure in the cylinder is low.
気筒内の圧力が高まると、噴射された燃料と空気との混合が鈍化する傾向がある。本発明では、気筒内の圧力が高い場合は、吸気行程の終了時寄りの時期に燃料を噴射させることで、混合の鈍化に伴って燃料が液状のままピストンに付着することを抑制することができる。これにより、気筒内において燃料と空気とを十分混合し、その結果、粒子状物質の発生を抑制することが可能となる。 When the pressure in the cylinder increases, mixing of the injected fuel and air tends to slow down. In the present invention, when the pressure in the cylinder is high, the fuel is injected at a time near the end of the intake stroke, thereby suppressing the fuel from adhering to the piston in a liquid state as the mixing is slowed down. it can. Thereby, fuel and air are sufficiently mixed in the cylinder, and as a result, generation of particulate matter can be suppressed.
また、上記課題を解決するために、本発明に係る制御装置は、車両の走行に用いられ燃料を気筒(12)内に直接噴射する内燃機関(10)の制御装置(60)であって、基準となる燃料噴射時期を設定する基準噴射時期設定手段(61)と、前記車両が加速状態であるか否かを判定する加速判定手段(62)と、加速判定手段によって車両が加速状態であると判定された場合に、基準噴射時期設定手段によって設定された燃料噴射時期の補正を行う噴射時期補正手段(63)と、を備え、噴射時期補正手段は、気筒内におけるタンブル流が少ない場合は、タンブル流が多い場合と比べて燃料噴射時期が吸気行程の終了時寄りとなるように補正を行う。 In order to solve the above problems, a control device according to the present invention is a control device (60) for an internal combustion engine (10) that is used to travel a vehicle and directly injects fuel into a cylinder (12). A reference injection timing setting means (61) for setting a reference fuel injection timing, an acceleration determination means (62) for determining whether or not the vehicle is in an acceleration state, and the acceleration determination means indicate that the vehicle is in an acceleration state. And an injection timing correction means (63) for correcting the fuel injection timing set by the reference injection timing setting means, and the injection timing correction means when the tumble flow in the cylinder is small The fuel injection timing is corrected so that it is closer to the end of the intake stroke than when the tumble flow is large.
気筒内では、混合気の縦の渦流であるタンブル流が発生する。このタンブル流が少なくなると、噴射された燃料と空気との混合が鈍化する傾向がある。本発明では、気筒内におけるタンブル流が少ない場合は、吸気行程の終了時寄りの時期に燃料を噴射させることで、混合の鈍化に伴って燃料が液状のままピストンに付着することを抑制することができる。これにより、気筒内において燃料と空気とを十分混合し、その結果、粒子状物質の発生を抑制することが可能となる。 In the cylinder, a tumble flow that is a vertical vortex of the air-fuel mixture is generated. When this tumble flow decreases, the mixing of the injected fuel and air tends to slow down. In the present invention, when the tumble flow in the cylinder is small, the fuel is injected at the time near the end of the intake stroke, thereby suppressing the fuel from adhering to the piston in the liquid state as the mixing is slowed down. Can do. Thereby, fuel and air are sufficiently mixed in the cylinder, and as a result, generation of particulate matter can be suppressed.
本発明によれば、内燃機関の運転状態に応じて燃料噴射時期を適切に変化させ、粒子状物質の発生を抑制することができる制御装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control apparatus which can change generation | occurrence | production of a particulate matter by changing fuel injection timing appropriately according to the driving | running state of an internal combustion engine can be provided.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the description, the same constituent elements in the drawings will be denoted by the same reference numerals as much as possible, and redundant description will be omitted.
本実施形態に係るECU60は、図示しない車両に搭載される筒内噴射式のエンジン(内燃機関)10を制御する。はじめに、図1を参照しながら、このエンジン10の駆動システムの概略構成について詳述する。本実施形態のエンジン10としては、多気筒の火花点火式レシプロエンジンを想定しているが、この図1においては、説明の便宜上1つの気筒12のみを図示している。
The ECU 60 according to the present embodiment controls an in-cylinder injection engine (internal combustion engine) 10 mounted on a vehicle (not shown). First, the schematic configuration of the drive system of the
図1に示されるように、この駆動システムは、ガソリンを燃料とする筒内噴射式のエンジン10や、該エンジン10を制御に用いる各種センサ、各種アクチュエータ、及びECU(制御装置)60等によって構成されている。
As shown in FIG. 1, the drive system includes an in-
エンジン10は、シリンダブロック11により気筒12が形成されて構成されている。シリンダブロック11には、冷却水路11aが設けられている。エンジン10は、その冷却水路11aを流れる冷却水によって冷却される。また、冷却水路11aには冷却水温センサ11bが設けられている。冷却水温センサ11bは、冷却水路11aを流れる冷却水の温度を検出する。
The
気筒12内には、ピストン13が収容されている。ピストン13は、その頂面に、螺旋状の渦流であるスワール流や、縦の渦流であるタンブル流Tを発生させるためのキャビティ(窪み)13aを有している。
A
気筒12内でのピストン13の往復動により、図示しない出力軸としてのクランク軸が回転するように構成されている。クランク軸の外周側には、所定クランク角毎に(例えば30°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センサ12aが配設され、そのクランク軸の回転角度が検出可能とされている。
A crankshaft as an output shaft (not shown) is rotated by reciprocating movement of the
また、シリンダブロック11の上端面にはシリンダヘッド15が固定されている。そのシリンダヘッド15とピストン13上面との間には、燃焼室16が形成されている。
A
シリンダヘッド15には、燃焼室16に開口する吸気ポート17及び排気ポート18が形成されている。吸気ポート17及び排気ポート18は、それぞれカム21a,22aによって駆動される吸気弁21と排気弁22とによって開閉されるように構成されている。
An
吸気弁21は、可変バルブタイミング機構21bが取り付けられている。可変バルブタイミング機構21bは、吸気弁21が開閉するタイミングであるバルブタイミングの調整を行う。また、排気弁22は、可変バルブタイミング機構22bが取り付けられている。可変バルブタイミング機構21bは、排気弁22が開閉するタイミングであるバルブタイミングの調整を行う。
The
吸気ポート17には、吸気管23が接続されている。吸気ポート17は、車両の外部から取り入れた空気をエンジン10の各気筒12に導く。また、排気ポート18には、排気管24が接続されている。排気管24は、エンジン10の各気筒12から排出された排出ガスを車両の外部に導く。
An
吸気管23には、通路面積の拡大(拡径)されたサージタンク23aが設けられている。サージタンク23aは、吸気脈動や吸気干渉を防止する。また、吸気管23には、エアフロメータ31が設けられている。エアフロメータ31は、吸気管23最上流部のエアクリーナ(図示略)を通じて吸入される空気量を検出する。
The
エアフロメータ31の下流側には、スロットルバルブ32及びスロットル開度センサ32aが設けられている。スロットルバルブ32は、DCモータ等のアクチュエータによって電子的に開度調節される電子制御式の開閉弁である。スロットル開度センサ32aは、このスロットルバルブ32の開度や動き(開度変動)を検出する。スロットルバルブ32の開度の開度を変更することによって、その下流側に設けられた上記サージタンク23aへ送る空気量を調節することができるように構成されている。
A
サージタンク23aには吸気管圧力センサ23bが設けられている。吸気管圧力センサ23bは、吸気管圧力(吸気管負圧等)を検出する。また吸気ポート17近傍には、気流制御弁17aが設けられている。気流制御弁17aは、火炎伝播速度等に影響する気筒12内のスワール流強度やタンブル流強度等の気流強度を制御する。
The
排気管24には、触媒35が設けられている。触媒35は三元触媒等からなり、排出ガス中のCO,HC,NOx等の浄化を行う。この触媒35の上流側には、酸素濃度センサ35aが設けられている。酸素濃度センサ35aは、例えばリニア検出式のA/Fセンサや2値検出式のO2センサ等であり、気筒12から排出された排出ガスを検出対象として混合気の空燃比又はリッチ/リーンを検出する。
A
気筒12内の燃焼室16には、インジェクタ27が取り付けられている。インジェクタ27は、燃焼室16内での燃焼に供される燃料を気筒12内に直接噴射して供給する電磁駆動式のアクチュエータである。尚、ここでは便宜上1つの気筒12に設けられたインジェクタ27のみを図示しているが、このようなインジェクタ27は、エンジン10の各気筒12に対して設けられている。そして、エンジン10の各インジェクタ27は、燃料タンク41に接続されており、燃料ポンプ42によりくみ上げられた燃料タンク41内の燃料が、燃料配管43を通じて各インジェクタ27へ供給されるように構成されている。
An
さらに、燃焼室16には、筒内圧センサ19及び点火プラグ28が取り付けられている。筒内圧センサ19は、気筒12内の圧力の検出を行う。点火プラグ28は、ECU60からの指示に基づき、所定の点火時期に高電圧が印加されることにより混合気中の燃料に対して着火(火花点火)を行う。
Further, an in-
燃料配管43の中途には、燃圧センサ44及び燃温センサ45が設けられている。燃圧センサ44は、燃料配管43によって供給される燃料の圧力を検出する。燃温センサ45は、燃料配管43によって供給される燃料の温度を検出する。この燃圧センサ44及び燃温センサ45により、エンジン10の各インジェクタ27の燃料の圧力及び温度の管理が可能とされている。
A
エンジン10の吸気行程では、吸気弁21の開動作によって空気が吸気管23から燃焼室16内へ導入される。このとき、インジェクタ27から気筒12内に燃料が直接噴射される。吸入された空気は、気筒12内で燃料と混合する。その混合気は、圧縮状態で点火プラグ28により点火され、着火、燃焼する。この燃焼によって発生した排出ガスは、排気弁22の開動作により、燃焼室16から排気管24へ排出される。
In the intake stroke of the
さらに、この駆動システムは、高温の排出ガスの一部をEGRガスとして吸気系に還流させるためのEGR装置も備えている。このEGR装置は、EGR配管51と、EGRバルブ52と、EGRセンサ53と、を有している。EGR配管51は、吸気管23と排気管24とを連通するように設けられた配管である。EGRバルブ52は、EGR配管51の流路断面積をバルブ開度により調節する電磁弁である。EGRセンサ53は、EGRバルブ52の開度に基づいて、燃焼室16から排気管24へ排出された排出ガスのうち、EGR配管51によって吸気系に還流される排出ガスの割合(EGR率)を検出する。EGR装置では、こうした構成に基づき、EGR配管51を通じて排気の一部を吸気系に再循環し、燃焼温度を下げることによりNOxの発生を抑制している。
Furthermore, this drive system also includes an EGR device for returning a part of the high-temperature exhaust gas to the intake system as EGR gas. This EGR device has an
また、図示しない車両には、上記各センサの他にも、車両制御のための各種のセンサが設けられている。例えば、運転者によるアクセルペダルの操作量(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ54等が設けられている。
In addition to the above sensors, the vehicle (not shown) is provided with various sensors for vehicle control. For example, an
ECU60は、その一部又は全部が、アナログ回路で構成されるか、メモリ(不図示)を備えたデジタルプロセッサとして構成される。いずれにしても、受信した電気信号に基づいて制御信号を出力する機能を果たすため、ECU60には機能的な制御ブロックが構成される。
A part or all of the
次に、図2を参照しながら、ECU60について詳述する。図2は、ECU60を、機能的な制御ブロック図として示したものである。尚、ECU60を構成するアナログ回路又はデジタルプロセッサに組み込まれるソフトウェアのモジュールは、必ずしも図2に示す制御ブロックに分割されている必要はなく、複数の制御ブロックの働きをするものとして構成されていても構わず、更に細分化されていても構わない。ECU60として後述する処理フローを実行できるように構成されていれば、ECU60内部の実際の構成は当業者が適宜変更できるものである。
Next, the
ECU60は、冷却水温センサ11b等の各種センサや、気流制御弁17a等の各種アクチュエータと電気的に接続されている。ECU60は、基準噴射時期設定部(基準噴射時期設定手段)61と、加速判定部(加速判定手段)62と、噴射時期補正部(噴射時期補正手段)63と、を備えている。
The
基準噴射時期設定部61は、エンジン10の吸気行程において、インジェクタ27から気筒12内に燃料を噴射する時期を設定する部分である。後述するように、燃料噴射時期はエンジン10の運転状態に基づいて種々の補正がなされた後に決定されるが、基準噴射時期設定部61は、当該補正がなされる前の基準となる基準噴射時期を設定する。
The reference injection
加速判定部62は、エンジン10が搭載される車両が加速状態であるか否かを判定する部分である。具体的には、加速判定部62は、スロットル開度センサ32aが検出するスロットル開度の増加や、アクセル開度センサ54が検出するアクセル開度の増加等に基づいて、当該車両が加速状態であるか否かを判定する。
The
噴射時期補正部63は、基準噴射時期設定部61によって設定された基準噴射時期を補正する部分である。具体的には、噴射時期補正部63は、インジェクタ27が燃料を噴射する時期を、基準噴射時期から進角側(エンジン10の吸気行程の開始時側)にずらすか、又は、遅角側(エンジン10の吸気行程の終了時側)にずらすように補正する。当該補正を経て、エンジン10の吸気行程において、インジェクタ27から気筒12内に燃料を噴射する時期(燃料噴射時期)が決定される。
The injection
次に、図3乃至図9を参照しながら、ECU60による燃料噴射時期の決定について説明する。尚、以下では簡便のため、詳細にはECU60の基準噴射時期設定部61等の各部分によって行われている処理も、総括してECU60が行うとして説明する。また、この説明では、フローチャートを示す図3を主として参照しながら説明を行い、図4乃至図9を適宜参照するものとする。
Next, the determination of the fuel injection timing by the
図3は、ECU60が実行するルーチンを示している。ECU60は、エンジン10の運転中に本ルーチンを所定周期(例えば10ms周期)で繰り返し実行する。
FIG. 3 shows a routine executed by the
まず、ECU60は、ステップS101で、基準噴射時期を設定する。ここで、ECU60のメモリには、エンジン10の運転状態に基づいて基準噴射時期を設定するためのマップが格納されている。ECU60は、前述した各種センサから得られた値を当該マップに対照させることで、基準噴射時期を設定する。
First, the
次に、ECU60は、ステップS102で、エンジン10が搭載される車両が加速状態であるか否かを判定する。車両が加速状態ではないと判定された場合(S102:NO)、ECU60は、基準噴射時期の補正を行うことなく本ルーチンを終了する。この場合、ECU60は、ステップS101で設定された基準噴射時期に、インジェクタ27から燃料を噴射させる。
Next, in step S102, the
一方、ステップS102で、車両が加速状態であると判定された場合(S102:YES)、エンジン10の出力を大きくするために、インジェクタ27から気筒12内に噴射される燃料の量が増加するため、燃焼行程において多数のPMが発生する懸念が高まる。すなわち、PMの発生を抑制するために、基準噴射時期の補正が必要な状態であると推定できる。この場合、ECU60は、ステップS103に進む。
On the other hand, if it is determined in step S102 that the vehicle is in an accelerated state (S102: YES), the amount of fuel injected from the
次に、ECU60は、ステップS103で、冷却水温度に基づいて基準噴射時期の補正を行う。ここで、ECU60のメモリには、図4に示されるようなマップが格納されている。ECU60は、冷却水温センサ11bが検出した冷却水温度を当該マップに対照させ、冷却水温度に基づく補正量を決定し、補正を行う。
Next, in step S103, the
図4に示されるように、当該マップでは、冷却水の温度が低い場合は、冷却水の温度が高い場合と比べて燃料噴射時期が遅角側となるように補正量を決定する。補正量は、基準噴射時期からの乖離量である。補正量は、冷却水の温度の低下に伴って遅角側に大きくなるように設定されている。 As shown in FIG. 4, in the map, the correction amount is determined so that the fuel injection timing is retarded when the temperature of the cooling water is low compared to when the temperature of the cooling water is high. The correction amount is a deviation amount from the reference injection timing. The correction amount is set so as to increase toward the retard side as the temperature of the cooling water decreases.
冷却水の温度はエンジン10の気筒12内の温度と相関がある。冷却水の温度が低い、すなわち、気筒12内の温度が低い場合は、気筒12内に噴射された燃料が液状のままとなり易い。この場合、エンジン10の燃焼行程において、多数のPMが発生する懸念が高まる。
The temperature of the cooling water has a correlation with the temperature in the
そこで、ECU60は、気筒12内の温度が低い場合は、気筒12内の温度が高い場合と比べて、エンジン10の吸気行程の終了時寄りの時期にインジェクタ27から燃料を噴射させることで、気筒12内でインジェクタ27とピストン13とが大きく離間した状態で燃料を噴射させることができる。これにより、燃料が液状のままピストン13に付着することを抑制し、その結果、PMの発生を抑制することが可能となる。
Therefore, the
次に、ECU60は、ステップS104で、エンジン10の回転数に基づいて基準噴射時期の補正を行う。ここで、ECU60のメモリには、図5に示されるようなマップが格納されている。ECU60は、クランク角センサ12aの検出値から算出されるエンジン10の回転数を当該マップに対照させ、エンジン10の回転数に基づく補正量を決定し、補正を行う。
Next, in step S104, the
図5に示されるように、当該マップでは、エンジン10の回転数が大きい場合は、エンジン10の回転数が小さい場合と比べて燃料噴射時期が進角側となるように補正量を決定する。補正量は、基準噴射時期からの乖離量である。補正量は、所定回転数以上の範囲ではエンジン10の回転数の増加に伴って進角側に多くなるように設定され、所定回転数未満の範囲ではエンジン10の回転数の低下に伴って遅角側に多くなるように設定されている。
As shown in FIG. 5, in the map, the correction amount is determined so that the fuel injection timing is on the advance side when the rotational speed of the
エンジン10の回転数が大きい場合、気筒12内において燃料と空気とを十分混合させる時間を確保し難い。この場合、エンジン10の燃焼行程において、多数のPMが発生する懸念が高まる。
When the rotational speed of the
そこで、ECU60は、エンジン10の回転数が大きい場合は、エンジン10の回転数が小さい場合と比べて、エンジン10の吸気行程の開始時寄りの時期にインジェクタ27から燃料を噴射させることで、気筒12内で燃料と空気とを十分混合させる時間を確保することができる。これにより、気筒12内で燃料と空気とを十分混合し、その結果、PMの発生を抑制することが可能となる。
Therefore, the
次に、ECU60は、ステップS105で、EGR率に基づいて基準噴射時期の補正を行う。ここで、ECU60のメモリには、図6に示されるようなマップが格納されている。ECU60は、EGRセンサ53が検出したEGR率を当該マップに対照させ、EGR率に基づく補正量を決定し、補正を行う。
Next, in step S105, the
図6に示されるように、当該マップでは、EGR率が低い場合は、EGR率が高い場合と比べて燃料噴射時期が遅角側となるように補正量を決定する。補正量は、基準噴射時期からの乖離量である。当該補正量は、EGR率の増加に伴って進角側に大きくなるように設定されている。 As shown in FIG. 6, in this map, the correction amount is determined so that the fuel injection timing is retarded when the EGR rate is low compared to when the EGR rate is high. The correction amount is a deviation amount from the reference injection timing. The correction amount is set to increase toward the advance side as the EGR rate increases.
EGR率が低い場合、エンジン10の吸気系に還流する高温の排出ガスの流量が小さく、気筒12内の温度が低くなり、気筒12内に噴射された燃料が液状のままとなり易い。この場合、エンジン10の燃焼行程において、多数のPMが発生する懸念が高まる。
When the EGR rate is low, the flow rate of the high-temperature exhaust gas recirculated to the intake system of the
そこで、ECU60は、EGR率が低い場合は、EGR率が高い場合と比べて、エンジン10の吸気行程の終了時寄りの時期にインジェクタ27から燃料を噴射させることで、気筒12内でインジェクタ27とピストン13とが大きく離間した状態で燃料を噴射させることができる。これにより、燃料が液状のままピストン13に付着することを抑制し、その結果、PMの発生を抑制することが可能となる。
Therefore, when the EGR rate is low, the
次に、ECU60は、ステップS106で、気筒12内の圧力に基づいて基準噴射時期の補正を行う。ここで、ECU60のメモリには、図7に示されるようなマップが格納されている。ECU60は、筒内圧センサ19が検出した気筒12内の圧力を当該マップに対照させ、気筒12内の圧力に基づく補正量を決定し、補正を行う。
Next, in step S106, the
図7に示されるように、当該マップでは、気筒12内の圧力が高い場合は、気筒12内の圧力が低い場合と比べて燃料噴射時期が遅角側となるように補正量を決定する。補正量は、基準噴射時期からの乖離量である。
As shown in FIG. 7, in this map, the correction amount is determined so that the fuel injection timing is retarded when the pressure in the
気筒12内の圧力が高まると、噴射された燃料と空気との混合が鈍化する傾向がある。このため、気筒12内における燃料と空気との混合が不十分となり、エンジン10の燃焼行程において多数のPMが発生する懸念が高まる。
When the pressure in the
そこで、ECU60は、気筒12内の圧力が高い場合は、気筒12内の圧力が低い場合と比べて、エンジン10の吸気行程の終了時寄りの時期にインジェクタ27から燃料を噴射させることで、混合の鈍化に伴って燃料が液状のままピストン13に付着することを抑制することができる。これにより、気筒12内において燃料と空気とを十分混合し、その結果、PMの発生を抑制することが可能となる。
Therefore, the
次に、ECU60は、ステップS107で、気筒12内のタンブル率に基づいて基準噴射時期の補正を行う。ここで、ECU60のメモリには、図8に示されるようなマップが格納されている。ECU60は、エンジン10の回転数、負荷及び気流制御弁17aの開度に基づき、公知の手法によって気筒12内のタンブル流の割合であるタンブル率を算出する。そして、ECU60は、このタンブル率を当該マップに対照させ、タンブル率に基づく補正量を決定する。
Next, in step S107, the
図8に示されるように、当該マップでは、気筒12内におけるタンブル率が小さい場合は、気筒12内におけるタンブル率が大きい場合と比べて燃料噴射時期が遅角側となるように補正量を決定する。補正量は、基準噴射時期からの乖離量である。
As shown in FIG. 8, in this map, the correction amount is determined so that the fuel injection timing is retarded when the tumble rate in the
気筒12内におけるタンブル率が小さい、すなわち、タンブル流の量が少ない場合は、噴射された燃料と空気との混合が鈍化する傾向がある。これにより、気筒12内における燃料と空気との混合が不十分となり、エンジン10の燃焼行程において多数のPMが発生する懸念が高まる。
When the tumble rate in the
そこで、ECU60は、気筒12内のタンブル率が小さい場合は、タンブル率が大きい場合と比べて、エンジン10の吸気行程の終了時寄りの時期にインジェクタ27から燃料を噴射させる。これにより、混合の鈍化に伴って燃料が液状のままピストン13に付着することを抑制することができる。したがって、気筒12内において燃料と空気とを十分混合し、その結果、PMの発生を抑制することが可能となる。
Therefore, when the tumble rate in the
次に、ECU60は、ステップS108で、吸気弁21の可変バルブタイミング機構21bの制御量に基づいて基本噴射時期の補正を行う。ここで、ECU60のメモリには、図9に示されるようなマップが格納されている。ECU60は、可変バルブタイミング機構21bの制御量を当該マップに対照させ、可変バルブタイミング機構21bの制御量に基づく補正量を決定し、補正を行う。
Next, in step S108, the
可変バルブタイミング機構21bの制御量が小さい場合は、当該制御量が大きい場合と比べてEGR配管51を介して気筒12内に取り込む排出ガスの量が少なくなる。気筒12内に取り込む高温の排出ガスの量が少なくなることで、気筒12内の温度が上昇し難くなり、気筒12内に噴射された燃料が液状のままとなり易い。この場合、エンジン10の燃焼行程において、多数のPMが発生する懸念が高まる。
When the control amount of the variable
そこで、ECU60は、可変バルブタイミング機構21bの制御量が小さい場合は、可変バルブタイミング機構21bの制御量が大きい場合と比べて燃料噴射時期が遅角側となるように補正量を決定する。これにより、燃料が液状のままピストン13に付着することを抑制し、その結果、PMの発生を抑制することが可能となる。
Therefore, the
次に、ECU60は、ステップS109で、点火プラグ28の点火時期に基づいて補正の制限を行う。前述したステップS103からステップS108による基準燃料噴射時期の補正が、点火プラグ28の点火時期との関係から妥当ではないものとなっている場合、エンジン10の出力が低下する等、エンジン10の運転に悪影響を与えるおそれがある。そこで、本ステップS109では、この点火プラグ28の点火時期の観点から、ステップS103からステップS108による補正が過度となっている場合に、その補正に制限を設けるものである。
Next, the
以上のように、ステップS103からステップS108によって基準燃料噴射時期を補正するとともに、ステップS109でその補正に制限を与えることで、燃料噴射時期が決定される。このようにして決定された燃料噴射時期に、インジェクタ27から燃料を噴射することで、PMの発生を抑制する上で、燃料噴射時期を理想的なものとすることができる。
As described above, the fuel injection timing is determined by correcting the reference fuel injection timing from step S103 to step S108 and limiting the correction in step S109. By injecting fuel from the
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. In other words, those specific examples that have been appropriately modified by those skilled in the art are also included in the scope of the present invention as long as they have the characteristics of the present invention. Each element included in each of the specific examples described above and their arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and can be appropriately changed.
例えば、前述したステップS103では、エンジン10の気筒12内の温度と相関がある指標として冷却水の温度を用いたが、これに代えて、図3及び図4に括弧書きで示されるように、燃料温度を指標として用いてもよい。
For example, in step S103 described above, the temperature of the cooling water is used as an index having a correlation with the temperature in the
すなわち、ECU60は、燃料温度が低く気筒12内の温度が低い場合は、エンジン10の吸気行程の終了時寄りにインジェクタ27から燃料を噴射させることで、気筒12内でインジェクタ27とピストン13とが大きく離間した状態で燃料を噴射させることができる。これにより、燃料が液状のままピストン13に付着することを抑制し、その結果、PMの発生を抑制することが可能となる。
That is, when the fuel temperature is low and the temperature in the
10:エンジン(内燃機関)
12:気筒
60:ECU(制御装置)
61:基準噴射時期設定部(基準噴射時期設定手段)
62:加速判定部(加速判定手段)
63:噴射時期補正部(噴射時期補正手段)
T:タンブル流
10: Engine (internal combustion engine)
12: Cylinder 60: ECU (control device)
61: Reference injection timing setting unit (reference injection timing setting means)
62: Acceleration determination unit (acceleration determination means)
63: Injection timing correction unit (injection timing correction means)
T: Tumble flow
Claims (7)
基準となる燃料噴射時期を設定する基準噴射時期設定手段(61)と、
前記車両が加速状態であるか否かを判定する加速判定手段(62)と、
前記加速判定手段によって前記車両が加速状態であると判定された場合に、前記基準噴射時期設定手段によって設定された前記燃料噴射時期の補正を行う噴射時期補正手段(63)と、を備え、
前記噴射時期補正手段は、前記気筒内の温度が低い場合は、前記気筒内の温度が高い場合と比べて前記燃料噴射時期が吸気行程の終了時寄りとなるように補正を行うことを特徴とする制御装置。 A control device (60) for an internal combustion engine (10) used to travel a vehicle and directly injecting fuel into a cylinder (12),
Reference injection timing setting means (61) for setting a reference fuel injection timing;
Acceleration determination means (62) for determining whether or not the vehicle is in an acceleration state;
Injection timing correction means (63) for correcting the fuel injection timing set by the reference injection timing setting means when the acceleration determination means determines that the vehicle is in an acceleration state;
The injection timing correction means corrects the fuel injection timing so that it is closer to the end of the intake stroke when the temperature in the cylinder is low than when the temperature in the cylinder is high. Control device.
基準となる燃料噴射時期を設定する基準噴射時期設定手段(61)と、
前記車両が加速状態であるか否かを判定する加速判定手段(62)と、
前記加速判定手段によって前記車両が加速状態であると判定された場合に、前記基準噴射時期設定手段によって設定された前記燃料噴射時期の補正を行う噴射時期補正手段(63)と、を備え、
前記噴射時期補正手段は、前記内燃機関の回転数が大きい場合は、前記内燃機関の回転数が小さい場合と比べて前記燃料噴射時期が吸気行程の開始時寄りとなるように補正を行うことを特徴とする制御装置。 A control device (60) for an internal combustion engine (10) used to travel a vehicle and directly injecting fuel into a cylinder (12),
Reference injection timing setting means (61) for setting a reference fuel injection timing;
Acceleration determination means (62) for determining whether or not the vehicle is in an acceleration state;
Injection timing correction means (63) for correcting the fuel injection timing set by the reference injection timing setting means when the acceleration determination means determines that the vehicle is in an acceleration state;
The injection timing correction means corrects the fuel injection timing closer to the start of the intake stroke when the rotational speed of the internal combustion engine is larger than when the rotational speed of the internal combustion engine is small. Control device characterized.
基準となる燃料噴射時期を設定する基準噴射時期設定手段(61)と、
前記車両が加速状態であるか否かを判定する加速判定手段(62)と、
前記加速判定手段によって前記車両が加速状態であると判定された場合に、前記基準噴射時期設定手段によって設定された前記燃料噴射時期の補正を行う噴射時期補正手段(63)と、を備え、
前記噴射時期補正手段は、前記気筒内の圧力が高い場合は、前記気筒内の圧力が低い場合と比べて前記燃料噴射時期が吸気行程の終了時寄りとなるように補正を行うことを特徴とする制御装置。 A control device for an internal combustion engine that is used to travel a vehicle and directly injects fuel into a cylinder,
Reference injection timing setting means (61) for setting a reference fuel injection timing;
Acceleration determination means (62) for determining whether or not the vehicle is in an acceleration state;
Injection timing correction means (63) for correcting the fuel injection timing set by the reference injection timing setting means when the acceleration determination means determines that the vehicle is in an acceleration state;
The injection timing correction means corrects the fuel injection timing closer to the end of the intake stroke when the pressure in the cylinder is higher than when the pressure in the cylinder is low. Control device.
基準となる燃料噴射時期を設定する基準噴射時期設定手段(61)と、
前記車両が加速状態であるか否かを判定する加速判定手段(62)と、
前記加速判定手段によって前記車両が加速状態であると判定された場合に、前記基準噴射時期設定手段によって設定された前記燃料噴射時期の補正を行う噴射時期補正手段(63)と、を備え、
前記噴射時期補正手段は、前記気筒内におけるタンブル流が少ない場合は、タンブル流が多い場合と比べて前記燃料噴射時期が吸気行程の終了時寄りとなるように補正を行うことを特徴とする制御装置。 A control device (60) for an internal combustion engine (10) used to travel a vehicle and directly injecting fuel into a cylinder (12),
Reference injection timing setting means (61) for setting a reference fuel injection timing;
Acceleration determination means (62) for determining whether or not the vehicle is in an acceleration state;
Injection timing correction means (63) for correcting the fuel injection timing set by the reference injection timing setting means when the acceleration determination means determines that the vehicle is in an acceleration state;
The injection timing correction means performs correction so that the fuel injection timing is closer to the end of the intake stroke when the tumble flow in the cylinder is small than when the tumble flow is large. apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015009964A JP2016133099A (en) | 2015-01-22 | 2015-01-22 | Control device |
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JP2015009964A JP2016133099A (en) | 2015-01-22 | 2015-01-22 | Control device |
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JP2016133099A true JP2016133099A (en) | 2016-07-25 |
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JP2015009964A Pending JP2016133099A (en) | 2015-01-22 | 2015-01-22 | Control device |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2016133099A (en) |
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2015
- 2015-01-22 JP JP2015009964A patent/JP2016133099A/en active Pending
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