JP2018119470A - Injection control device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、噴射制御装置に関する。 The present disclosure relates to an injection control device.
従来、ポート噴射を使用するエンジンでは、吸気弁の開弁状態と排気弁の開弁状態とが重複するバルブオーバーラップ期間を設け、燃焼ガスの掃気効率や吸気の体積効率を改善させることが知られている。しかしながら、バルブオーバーラップ期間を大きく設定するほど、吸気通路から流入した吸気が直接排気通路側へと通り抜ける、いわゆる吹き抜けが発生する恐れがある。 Conventionally, in an engine using port injection, it is known that a valve overlap period in which the open state of the intake valve and the open state of the exhaust valve overlap is provided to improve the scavenging efficiency of combustion gas and the volumetric efficiency of intake air. It has been. However, as the valve overlap period is set larger, there is a risk that so-called blow-through in which the intake air flowing in from the intake passage passes directly to the exhaust passage side may occur.
そこで、下記特許文献1に記載されている制御装置は、筒内噴射とポート噴射とを併用するエンジンに用いられるものであって、吹き抜けの発生を抑制することを目的としている。上記したように、バルブタイミングを調整することが可能なエンジンでは、吸気弁の開弁状態と排気弁の開弁状態とが重複するバルブオーバーラップ期間を設けることで、吸気効率の向上や内部EGR量の調整を行う。特に、吸排気系に過給機を搭載したエンジンにおいては、吸気圧が大気圧以上となる過給域でバルブオーバーラップ期間を設けることで、高圧の吸気圧によって排気ガスの掃気が促進され、体積効率を向上することが可能になり、エンジン出力が増大する。 Therefore, the control device described in Patent Document 1 below is used for an engine that uses both in-cylinder injection and port injection, and aims to suppress the occurrence of blow-through. As described above, in an engine capable of adjusting the valve timing, by providing a valve overlap period in which the open state of the intake valve overlaps the open state of the exhaust valve, the intake efficiency is improved and the internal EGR is increased. Adjust the amount. In particular, in an engine equipped with a supercharger in the intake / exhaust system, scavenging of exhaust gas is promoted by a high intake pressure by providing a valve overlap period in a supercharging region where the intake pressure is greater than atmospheric pressure, Volume efficiency can be improved, and engine output is increased.
しかしながら、バルブオーバーラップ期間を大きく取ると、上記したように吸気通路から流入した混合気が燃焼せずに直接排気通路に通り抜けてしまう吹き抜け現象が発生する恐れがある。吹き抜け現象が発生すると、混合気の一部が燃焼しないためエンジン出力が低下すると共に、エミッションが悪化する。 However, if the valve overlap period is set to be large, there is a risk that the air-fuel mixture flowing in from the intake passage will not burn but directly pass through the exhaust passage as described above. When the blow-through phenomenon occurs, a part of the air-fuel mixture does not burn, so that the engine output decreases and the emission deteriorates.
下記特許文献1においては、エンジン回転速度に応じて筒内噴射弁からの燃料噴射とポート噴射弁からの燃料噴射とを調整すると共に、エンジン回転速度に応じてバルブ開閉タイミングを調整することで吹き抜け現象を抑制するものとしている。 In the following Patent Document 1, the fuel injection from the in-cylinder injection valve and the fuel injection from the port injection valve are adjusted according to the engine rotation speed, and the valve opening / closing timing is adjusted according to the engine rotation speed. It is supposed to suppress the phenomenon.
特許文献1では、制御対象となるエンジンが筒内噴射とポート噴射とを併用するものであることが前提となっている。従って、ポート噴射のみのエンジンの吹き抜け現象を抑制することができない。また、筒内噴射とポート噴射とを併用するエンジンであっても、ポート噴射側やその他の筒内噴射ではない要素の調整で吹き抜け現象を抑制することができれば、例えば何らかの理由で筒内噴射が行えない場合等に対応することができる。 In Patent Document 1, it is assumed that the engine to be controlled is a combination of in-cylinder injection and port injection. Therefore, it is not possible to suppress the blow-through phenomenon of the engine using only port injection. Further, even in an engine that uses both in-cylinder injection and port injection, if the blow-through phenomenon can be suppressed by adjusting the elements other than the port injection side or other in-cylinder injection, for example, in-cylinder injection is performed. It is possible to cope with cases where it cannot be performed.
本開示は、ポート噴射によって燃料供給を行うことが可能なエンジンの噴射制御装置であって、吹き抜け現象によるエミッションの悪化を抑制することが可能な噴射制御装置を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide an injection control apparatus for an engine capable of supplying fuel by port injection, and capable of suppressing deterioration of emission due to a blow-through phenomenon.
本開示は、噴射制御装置であって、ポート噴射によって燃料供給することが可能であり且つ過給機が設けられているエンジンの吸気圧に基づいて、燃料噴射弁から吸気ポートに対する燃料噴射の量及び時期を調整する噴射調整制御が必要か否かを判定する要否判定部(101)と、要否判定部の判定結果に基づいて、噴射調整制御を実行する噴射調整部(102,103,104)と、を備え、吸気圧が予め定められた閾値吸気圧以上である場合に、吸気圧が閾値吸気圧未満である場合に比較して、噴射調整部は、1サイクル中の全燃料噴射量に対する吸気行程中の燃料噴射量の割合を増やすことで噴射調整制御を実行する。 The present disclosure is an injection control device, which is capable of supplying fuel by port injection, and based on intake pressure of an engine provided with a supercharger, an amount of fuel injection from a fuel injection valve to an intake port The necessity determination unit (101) for determining whether or not the injection adjustment control for adjusting the timing is necessary, and the injection adjustment unit (102, 103, 102) that executes the injection adjustment control based on the determination result of the necessity determination unit. 104), and when the intake pressure is equal to or higher than a predetermined threshold intake pressure, the injection adjustment unit performs the entire fuel injection in one cycle as compared with the case where the intake pressure is less than the threshold intake pressure. The injection adjustment control is executed by increasing the ratio of the fuel injection amount during the intake stroke to the amount.
吸気圧が低いと吹き抜け現象は起きにくく、吸気圧が高いと吹き抜け現象は起きやすくなる。そこで本開示では、閾値吸気圧以上に吸気圧がなった場合に、噴射調整制御を実行するものとしている。噴射調整制御としては、1サイクル中の全燃料噴射量に対する吸気行程中の燃料噴射量の割合を増やすことで、バルブオーバーラップ期間における燃料噴射量を極力減らし、燃料を含む混合気がそのまま流出する吹き抜け現象の発生を抑制している。 When the intake pressure is low, the blow-through phenomenon hardly occurs, and when the intake pressure is high, the blow-through phenomenon easily occurs. Therefore, in the present disclosure, the injection adjustment control is executed when the intake pressure becomes equal to or higher than the threshold intake pressure. As the injection adjustment control, by increasing the ratio of the fuel injection amount during the intake stroke to the total fuel injection amount during one cycle, the fuel injection amount during the valve overlap period is reduced as much as possible, and the air-fuel mixture flows out as it is. Occurrence of blow-through phenomenon is suppressed.
本開示によれば、ポート噴射によって燃料供給を行うことが可能なエンジンの噴射制御装置であって、吹き抜け現象によるエミッションの悪化を抑制することが可能な噴射制御装置を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide an injection control device for an engine capable of supplying fuel by port injection and capable of suppressing deterioration of emissions due to a blow-through phenomenon.
以下、添付図面を参照しながら本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, the present embodiment 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.
図1に示されるように、ECU(Electronic Control Unit)10はエンジン20の燃料噴射やバルブタイミングや点火時期や吸気圧を制御するものである。エンジン20には、吸気通路40と排気通路50とが設けられている。
As shown in FIG. 1, an ECU (Electronic Control Unit) 10 controls fuel injection, valve timing, ignition timing, and intake pressure of the
吸気通路40と排気通路50に渡って、過給機30が設けられている。過給機30は、タービン301と、コンプレッサ302と、ウェイストゲートバルブ303とを備えている。タービン301は、排気通路50に設けられている。コンプレッサ302は、吸気通路40に設けられている。
A
吸気通路40は、吸気ポート40aを有している。吸気ポート40aは、エンジン20のピストン201によって形成される燃焼室に繋がっている。ピストン201は、シリンダ内を自在に摺動するように設けられている。ピストン201の往復運動はコネクティングロッドを介してクランクシャフトの回転運動に変換される。
The
吸気ポート40aの燃焼室に繋がる開口部には、吸気弁203が設けられている。吸気ポート40aには、燃料噴射弁205が設けられている。燃料噴射弁205に燃料を供給するため、燃料ポンプ60及び燃料ポンプ制御装置61が設けられている。燃料ポンプ制御装置61は、ECU10からの制御信号に基づいて、燃料ポンプ60を駆動する。吸気ポート40aよりも上流側の吸気通路40には、スロットル208が設けられている。
An
排気通路50は、排気ポート50aを有している。排気ポート50aは、エンジン20のピストン201によって形成される燃焼室に繋がっている。排気ポート50aの燃焼室に繋がる開口部には、排気弁204が設けられている。
The
ピストン201の上昇に圧縮される混合気に点火するため、点火プラグ202が設けられている。吸気弁203の動作タイミングを遅角側又は進角側に調整するため、吸気側動弁機構206が設けられている。排気弁204の動作タイミングを遅角側又は進角側に調整するため、排気側動弁機構207が設けられている。吸気側動弁機構206及び排気側動弁機構207は、バルブタイミングではなく、吸気弁203及び排気弁204のバルブリフト量や作用角を可変するように構成してもよい。
A
吸気通路40には、エアフロメータ401と、吸気圧センサ403とが設けられている。排気通路50には、A/Fセンサ402と、O2センサ407とが設けられている。エンジン20には、水温センサ404と、油温センサ405,408と、クランク角センサ406とが設けられている。
An
各センサの出力信号は、ECU10に入力される。ECU10には、スロットル208から出力されるアクセル開度信号も入力される。ECU10は、マイクロプロセッサやROM,RAM等を集積したLSIデバイスとして構成され、車両に設けられた車載ネットワークの通信ラインに接続されている。
The output signal of each sensor is input to the
続いて、図2を参照しながら、ECU10の機能的な構成要素の一部について説明する。ECU10の機能はエンジン20の動作を制御するため多岐に渡っており、図2に例示した機能的な構成要素以外にも機能的な構成要素を含むものである。ECU10は、機能的な構成要素として、要否判定部101と、噴射演算部102と、噴射制御部103と、補正部104と、制限演算部105と、制限制御部106と、を備えている。
Next, some functional components of the
要否判定部101は、エンジン20の吸気圧に基づいて、燃料噴射弁205から吸気ポート40aに対する燃料噴射の量及び時期を調整する噴射調整制御が必要か否かを判定する部分である。燃料噴射の量及び時期を調整するとは、負荷や空燃比に基づいて演算される燃料噴射の量及び時期に対して、吹き抜け現象を抑制するための調整を行うものである。吹き抜け現象とは、吸気ポート40aから流入した混合気が直接的に排気ポート50aへと通り抜ける現象である。
The
要否判定部101は、吸気圧が予め定められた閾値吸気圧以上となると、燃料噴射弁205から吸気ポート40aに対する燃料噴射の量及び時期を調整する噴射調整制御が必要であると判定する。
The
要否判定部101は、エンジン20の温度に基づいて、噴射調整制御が必要か否かを判定することもできる。要否判定部は、温度が予め定められた閾値温度未満であると、噴射調整制御が必要であると判定する。
The
噴射演算部102は、燃料噴射弁205から吸気ポート40aに対する燃料噴射の量及び時期を演算する部分である。噴射演算部102は、負荷や空燃比といった通常の要件に基づいて燃料噴射の量及び時期を演算する。噴射演算部102は、補正部104から燃料噴射の量及び時期の補正量が出力されると、その補正量を反映させて燃料噴射の量及び時期を演算する。
The
噴射制御部103は、噴射演算部102から出力される燃料噴射の量及び時期に基づいて、燃料噴射弁205を制御する部分である。
The
補正部104は、要否判定部101の判定結果に基づいて、燃料噴射弁205から吸気ポート40aに対する燃料噴射の量及び時期の補正量を演算する部分である。要否判定部101の判定結果が、噴射調整制御が必要ないとのものであれば、補正部104は補正量をゼロとして演算する。噴射演算部102は、この演算結果に基づいて、負荷や空燃比といった通常の要件に基づいて燃料噴射の量及び時期を演算する。
The
一方、要否判定部101の判定結果が、噴射調整制御が必要であるとのものであれば、補正部104は、1サイクル中の全燃料噴射量に対する吸気行程中の燃料噴射量の割合を増やすように燃料噴射の量及び時期の補正量を演算する。補正部104は、噴射調整制御において、吸気行程中の前半における燃料噴射量を吸気行程中の後半における燃料噴射量よりも多くなるように補正量を算出する。噴射演算部102は、補正部104により算出された補正量と、負荷や空燃比といった通常の要件に基づいて燃料噴射の量及び時期を演算する。
On the other hand, if the determination result of the
補正部104は、燃料噴射期間において、エンジン20の吸気弁203と排気弁204とが両方共開くバルブオーバーラップ期間における吸気弁203及び排気弁204の開口面積和が閾値面積よりも小さくなるように、燃料噴射のタイミングを調整する補正量を決定する。開口面積和とは、吸気弁203及び排気弁204を混合気や排ガスが通ることのできる開口面積を所定期間に渡って時間積分したものである。
In the fuel injection period, the
補正部104は、所定時間内における燃料噴射量を増やすように補正量を決定する。所定時間内における燃料噴射量を増やす手段としては様々なものが用いられる。一例として、補正部104は、燃圧を上昇させることで所定時間内における燃料噴射量を増やす。補正部104は、燃料噴射弁205が1気筒あたり複数設けられていれば、燃料噴射弁205の駆動数を増やすことで所定時間内における燃料噴射量を増やすこともできる。
The
制限演算部105は、噴射調整制御と並行して吸気量を制限する吹き抜け調整制御を実行する部分であり、吹き抜け調整制御の制御量を演算する部分である。制限演算部105は、吸気弁203と排気弁204とが両方開くバルブオーバーラップ期間を減らし、吹き抜け量が減るように制限量を演算する。制限演算部105は、吸気弁203及び/又は排気弁204の開口面積が減るように動作量を減らし、吹き抜け量が減るように制限量を演算する。制限演算部105は、過給機30による吸気圧を抑制するようにウェイストゲートバルブ303を駆動するための制限量を演算する。制限演算部105は、演算した制限量を制限制御部106に出力する。
The
制限制御部106は、制限制御部106から出力された制限量に基づいて、吸気側動弁機構206、排気側動弁機構207、過給機30のウェイストゲートバルブ303を制限駆動し、吹き抜け調整制御を実行する部分である。
The
続いて、図3を参照しながら、ECU10の具体的な制御内容について説明する。ステップS101では、要否判定部101が、エンジン20の温度が閾値温度未満であるか否かを判定する。エンジン20の温度は、水温センサ404が検出する水温で把握する。
Next, specific control contents of the
要否判定部101は、水温Twが閾値水温Tth未満であるか否かを判定する。閾値水温Tthの一例としては、60℃である。水温Twが閾値水温Tth未満であれば、ステップS102の処理に進む。水温Twが閾値水温Tth未満でなければ、ステップS110の処理に進む。尚、ステップS101の処理を省略し、エンジン20の温度に関わらずステップS102の処理から開始してもよい。
The
ステップS102では、要否判定部101が、吸気圧が閾値吸気圧以上であるか否かを判定する。吸気圧は、吸気圧センサ403が検出する圧力で把握する。吸気圧センサ403を有しない場合は、エアフロメータ401およびエンジン20の運転状態から吸気圧を推定してもよい。要否判定部101は、吸気圧Paが閾値吸気圧Pth以上であるか否かを判定する。閾値吸気圧Pthの一例としては、130kPaである。吸気圧Paが閾値吸気圧Pth以上であれば、ステップS103の処理に進む。吸気圧Paが閾値吸気圧Pth以上でなければ、ステップS110の処理に進む。
In step S102, the
ステップS110では、噴射演算部102が補正無しで噴射制御設定を行い、制御値を噴射制御部103に出力する。補正無しの噴射制御設定の場合、吸気弁203が閉弁している期間である排気行程中において燃料を噴射している。従って、吸気行程における燃料噴射割合は0%となる。
In step S <b> 110, the
ステップS103では、噴射演算部102が燃料噴射量を演算する。ステップS103に続くステップS104では、補正部104が、噴射終了時期を設定する。
In step S103, the
図6を参照しながら、噴射終了時期について説明する。吹き抜け現象を抑制するためには、燃料噴射の開始から終了までの全期間が、吸気行程期間前半に収まり、且つバルブオーバーラップ期間中の吸気弁203及び排気弁204の開口面積和が所定値以下であることが好ましい。噴射時期が吸気行程であることが好ましい理由は、噴射期間全体に占める吸気行程前の噴射期間の割合が多いほど、吸気弁203が閉弁中に噴射される燃料の割合が増え、それがポートウェットとなり、エミッションの悪化を招くためである。さらに、吸気行程はピストン201がTDCからBDCに向けて下降している期間であり、そのため燃焼室の圧力が吸気ポート40aおよび排気ポート50aの圧力に比べ低くなり、吹き抜けを抑制する効果もある。
The injection end timing will be described with reference to FIG. In order to suppress the blow-through phenomenon, the entire period from the start to the end of fuel injection falls within the first half of the intake stroke period, and the sum of the opening areas of the
また噴射終了時期が吸気行程前半であることが好ましい理由は、吸気行程後半になればなるほど、噴射から点火までの時間が短くなるため、燃料が気化する時間および空気と燃料との混合時間が不十分になり、エミッションが悪化するためである。噴射期間全体を吸気行程期間に行うことが困難な運転条件においては、燃料噴射量全体に占める吸気行程前半に噴射される燃料量が多くなるように噴射時期を設定することが好ましい。また、バルブオーバーラップ期間における吸気弁203及び排気弁204の開口面積和を所定値以内に収めることが好ましい理由は、吹き抜け量と開口面積和には正の相関があるため、開口面積和を小さくすることで、吹き抜け現象を抑制することができるためである。
The reason why it is preferable that the injection end timing is the first half of the intake stroke is that the time from the injection to the ignition becomes shorter as the second half of the intake stroke is reached, the time for the fuel to evaporate and the time for mixing the air and the fuel become shorter. This is because it becomes sufficient and the emission deteriorates. In an operating condition where it is difficult to perform the entire injection period in the intake stroke period, it is preferable to set the injection timing so that the amount of fuel injected in the first half of the intake stroke in the entire fuel injection amount increases. The reason why the sum of the opening areas of the
この観点から図6に示されるような「理想的な噴射期間」を求めることができる。図6においては、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程を時系列に沿って示している。吸気TDCとは、吸気行程における上死点である。吸気BDCとは、吸気行程における下死点である。排気行程においては主に排気弁204が開かれ、吸気行程においては主に吸気弁203が開かれるが、吸気弁203及び排気弁204が共に開かれるバルブオーバーラップ期間が設けられている。噴射終了時期は、燃料噴射量全体に占める吸気行程前半の噴射量の割合が多くなるよう、燃料と空気との混合状態が悪化せず、エミッションが増加しない範囲で遅角側に設定される。例えば吸気TDC後120°より遅角側で噴射を行うとエミッションの悪化が顕著になるエンジンにおいては、吸気TDC後120°を噴射終了時期の遅角限界とし、遅角限界を超えない範囲で噴射終了時期を遅角側に設定する。本実施形態では、多くの運転条件で「理想的な噴射期間」に燃料を噴射できる遅角限界に噴射終了時期を設定している。
From this viewpoint, an “ideal injection period” as shown in FIG. 6 can be obtained. In FIG. 6, the intake stroke, the compression stroke, the combustion stroke, and the exhaust stroke are shown in time series. The intake TDC is a top dead center in the intake stroke. The intake BDC is a bottom dead center in the intake stroke. In the exhaust stroke, the
ステップS104に続くステップS105では、補正部104が、噴射開始時期を演算する。噴射開始時期は、ステップS104で算出した噴射終了時期に燃料噴射に必要な時間を反映させることで求められる。
In step S105 following step S104, the
ステップS105に続くステップS106では、補正部104が、噴射完了可能か否かを判断する。より具体的には、図6に示した「理想的な噴射期間」に燃料噴射期間が収まるか否かを判断する。燃料噴射可能と判断すれば、ステップS108の処理に進む。燃料噴射可能ではないと判断すれば、ステップS107の処理に進む。
In step S106 following step S105, the
ステップS107の噴射補正処理について、その一例を図4及び図5を参照しながら説明する。図4に示す例では、補正部104が、噴射率向上演算を実行する。補正部104は、噴射率向上の一例として、燃圧の上昇を図る。例えば、燃圧を300kPaから600kPaに上昇させ、所定時間内における燃料噴射量を増加させる。燃圧上昇制御は、ECU10から燃圧を上昇させるための制御信号が燃料ポンプ制御装置61に出力され実行される。また、補正部104は、噴射率向上の一例として、1気筒当たり複数の燃料噴射弁205が設けられている場合、燃料噴射弁205の駆動数を増加させる。
An example of the injection correction process in step S107 will be described with reference to FIGS. In the example illustrated in FIG. 4, the
ステップS201に続くステップS202では、補正部104が、ステップS201で選択した噴射率向上を反映させ、図6に示した「理想的な噴射期間」に燃料噴射期間が収まるか否かを判断する。燃料噴射可能と判断すれば、噴射補正処理を終了し、図3のステップS108の処理に進む。燃料噴射可能ではないと判断すれば、ステップS204の処理に進む。
In step S202 following step S201, the
ステップS204では、制限演算部105が、バルブオーバーラップ量を制限するための制限量を設定する制限演算を実行する。一例としては、バルブオーバーラップ量を20°CAから10°CA未満に制限するように制限量を演算する。別例としては、バルブリフト量又は作用角を制限するように制限演算を実行してもよい。
In step S204, the
ステップS204に続くステップS205では、制限制御部106が、制限制御部106から出力された制限量に基づいて、吸気側動弁機構206及び/又は排気側動弁機構207における進角量及び/又は遅角量を制限するように制御を実行する。バルブリフト量又は作用角を調整できる機構を備える場合は、制限制御部106は、それらを制限するように制御を実行する。ステップS205の処理を終了すると、図3のステップS108の処理に進む。
In step S205 following step S204, the
続いて、図5を参照しながら、噴射補正処理の別例について説明する。ステップS201からステップS203までは、図4を参照しながら説明したものと同様であるので説明を省略する。ステップS203において、燃料噴射可能ではないと判断すれば、ステップS304の処理に進む。 Next, another example of the injection correction process will be described with reference to FIG. Steps S201 to S203 are the same as those described with reference to FIG. If it is determined in step S203 that fuel injection is not possible, the process proceeds to step S304.
ステップS304では、制限演算部105が吸気圧を制限するための制限演算を実行する。一例としては、吸気圧を制限するため、ウェイストゲートバルブ303がより低い背圧で開くように制限量を設定する制限演算を実行する。一例としては、120kPa未満でウェイストゲートバルブ303が開くように制限量を演算する。
In step S304, the
吸気圧を制限することができれば、スロットル208の開度を制限するように制限量を設定してもよい。尚、吸気圧を制限することは、吹き抜けを直接的に抑制する効果の他、要求噴射量を抑制することから噴射期間そのものを短くする効果もあるので、結果として図6に示した「理想的な噴射期間」に燃料噴射期間が収まりやすくなる。
If the intake pressure can be limited, the limit amount may be set so as to limit the opening of the
ステップS304に続くステップS305では、制限制御部106が、制限制御部106から出力された制限量に基づいて、ウェイストゲートバルブ303がより低い背圧で開くように制御を実行する。スロットル208の開度を制限する場合は、スロットル208の開度を制限する制御を実行する。ステップS305の処理を終了すると、図3のステップS108の処理に進む。
In step S305 subsequent to step S304, the
図3に戻って説明を続ける。ステップS108では、噴射演算部102が演算する補正無しでの噴射制御設定若しくは、補正部104が演算する噴射率向上を反映させた補正有りでの噴射制御設定に基づいて、噴射制御部103が燃料噴射を実行する。
Returning to FIG. 3, the description will be continued. In step S108, the
上記したように本実施形態は、噴射制御装置であるECU10が、ポート噴射によって燃料供給することが可能であり且つ過給機が設けられているエンジン20の吸気圧に基づいて、燃料噴射弁205から吸気ポート40aに対する燃料噴射の量及び時期を調整する噴射調整制御が必要か否かを判定する要否判定部101と、要否判定部101の判定結果に基づいて、噴射調整制御を実行する噴射調整部としての噴射演算部102,噴射制御部103,補正部104と、を備えている。吸気圧が予め定められた閾値吸気圧以上である場合に、吸気圧が閾値吸気圧未満である場合に比較して、噴射演算部102,噴射制御部103,補正部104は、1サイクル中の全燃料噴射量に対する吸気行程中の燃料噴射量の割合を増やすことで噴射調整制御を実行する。
As described above, in the present embodiment, the
吸気圧が低いと吹き抜け現象は起きにくく、吸気圧が高いと吹き抜け現象は起きやすくなる。そこで本実施形態では、閾値吸気圧以上に吸気圧がなった場合に、噴射調整制御を実行するものとしている。噴射調整制御としては、1サイクル中の全燃料噴射量に対する吸気行程中の燃料噴射量の割合を増やすことで、バルブオーバーラップ期間における燃料噴射量を極力減らし、燃料を含む混合気がそのまま排気ポート50aに流れる吹き抜け現象の発生を抑制している。 When the intake pressure is low, the blow-through phenomenon hardly occurs, and when the intake pressure is high, the blow-through phenomenon easily occurs. Therefore, in the present embodiment, the injection adjustment control is executed when the intake pressure exceeds the threshold intake pressure. As the injection adjustment control, by increasing the ratio of the fuel injection amount during the intake stroke to the total fuel injection amount during one cycle, the fuel injection amount during the valve overlap period is reduced as much as possible, and the fuel-air mixture remains as it is in the exhaust port. Generation | occurrence | production of the blow-through phenomenon which flows into 50a is suppressed.
また本実施形態では、噴射演算部102,噴射制御部103,補正部104は、噴射調整制御において、吸気行程中の前半における燃料噴射量を吸気行程中の後半における燃料噴射量よりも多くする。吸気行程中の後半に燃料噴射を実行すると、燃料と空気との混合が不十分になりやすく、エミッションが悪化するためである。
In the present embodiment, the
また本実施形態では、噴射演算部102,噴射制御部103,補正部104は、燃料噴射期間において、エンジン20の吸気弁203と排気弁204とが両方共開くバルブオーバーラップ期間における吸気弁203及び排気弁204の開口面積和が閾値面積よりも小さくなるように、噴射調整制御を実行する。バルブオーバーラップ期間を設けるメリットを活かしつつ、吹き抜け現象を抑制するためである。
Further, in the present embodiment, the
また本実施形態では、要否判定部101は、エンジン20の温度に基づいて噴射調整制御が必要か否かを判定し、噴射演算部102,噴射制御部103,補正部104は、エンジン20の温度が予め定められた閾値温度未満である場合に噴射調整制御を実行する。エンジン20の温度が低いと燃料が気化しにくく、液体のまま排気ポート50aに吹き抜ける燃料量が多くなり、エミッション悪化がより顕著になるためである。
In the present embodiment, the
また本実施異形態では、噴射演算部102,噴射制御部103,補正部104は、所定時間内における燃料噴射量を増やすことで噴射調整制御を実行する。所定時間内における燃料噴射量を増やすことで燃料噴射期間を短くできるので、エミッションの悪化を抑制できる理想的な噴射期間において燃料噴射を完了させることができる。
Moreover, in this embodiment, the
また本実施形態では、噴射演算部102,噴射制御部103,補正部104は、燃圧を上昇させることで噴射調整制御を実行する。燃圧を上昇させることで、所定時間内における燃料噴射量を増やすことができる。
Moreover, in this embodiment, the
また本実施形態では、エンジン20には、燃料噴射弁205が1気筒あたり複数設けることも可能であり、その場合、噴射演算部102,噴射制御部103,補正部104は、駆動する燃料噴射弁205の数を増やすことで噴射調整制御を実行する。駆動する燃料噴射弁205の数を増やすことで、所定時間内における燃料噴射量を増やすことができる。
In the present embodiment, the
また本実施形態では、エンジン20の気筒への吸気量を制限する制限部としての制限演算部105,制限制御部106を備え、制限演算部105,制限制御部106は、噴射調整制御と並行して吸気量を制限する吹き抜け調整制御を実行する。
Further, in the present embodiment, a
噴射調整制御のみで燃料噴射時期を調整し、エミッションを悪化させないように吹き抜け現象を抑制することができることが理想的である。しかしながら、エンジン回転数が高い場合や、燃料要求噴射量が多い場合は、噴射調整制御のみでは対応しきれない場合も想定される。そこで本実施形態では、吸気量の調整を併用することで、吹き抜け現象を抑制している。 Ideally, the fuel injection timing is adjusted only by the injection adjustment control, and the blow-through phenomenon can be suppressed so as not to deteriorate the emission. However, when the engine speed is high or when the required fuel injection amount is large, it may be assumed that the injection adjustment control alone cannot cope with it. Therefore, in this embodiment, the blow-through phenomenon is suppressed by using the adjustment of the intake air amount together.
また本実施形態では、エンジン20は、吸気弁203及び/又は排気弁204の動作タイミング及び/又は動作リフト量が変更可能なように構成されており、制限演算部105,制限制御部106は、吸気弁203と排気弁204とが両方共開くバルブオーバーラップ期間及び/又は吸気弁203及び/又は排気弁204の開口面積を減らすことで吹き抜け調整制御を実行する。
また本実施形態では、制限演算部105,制限制御部106は、過給機30による吸気圧を抑制することで吹き抜け調整制御を実行する。
In the present embodiment, the
In the present embodiment, the
また本実施形態では、噴射演算部102は、燃料噴射時期を排気行程中に設定し、噴射調整部である噴射制御部103は、噴射演算部102により設定された燃料噴射終了時期を遅角させることにより1サイクル中の全燃料噴射量に対する吸気行程中の燃料噴射量の割合を増やしている。
Further, in the present embodiment, the
尚、本開示と各具体例との対応関係は次の通りである。本開示における噴射制御装置の一例が、ECU10である。本開示における噴射調整部の一例が、噴射演算部102、噴射制御部103、補正部104である。本開示における制限部の一例が、制限演算部105、制限制御部106である。
The correspondence between the present disclosure and each specific example is as follows. An example of the injection control device in the present disclosure is the
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示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、条件、形状などは、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。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。 The present embodiment has been described above with reference to specific examples. However, the present disclosure is not limited to these specific examples. Those in which those skilled in the art appropriately modify the design of these specific examples are also included in the scope of the present disclosure as long as they have the features of the present disclosure. Each element included in each of the specific examples described above and their arrangement, conditions, shape, and the like are not limited to those illustrated, and can be changed as appropriate. Each element included in each of the specific examples described above can be appropriately combined as long as no technical contradiction occurs.
尚、複数の制限手段を備える場合は、エンジン出力が変化しにくい制限方法を優先的に行うことが好ましい。本実施形態で噴射率向上を優先的に実行する理由は、噴射率の変更がエンジン出力に与える影響が、他の制限に比べて小さいからである。例えば噴射率の変更機構に加え、オーバーラップ制限機構と吸気圧制限機構をともに備える場合は、まず噴射率を向上させる。それでも「理想的な噴射期間」内に燃料噴射が行えない場合に、吸気圧制限よりエンジン出力の低下を招きにくいオーバーラップ制限を選択する。さらに吸気圧制限も併用しなければ「理想的な噴射期間」内に燃料噴射が行えない場合に限り、吸気圧制限を行うとよい。 When a plurality of limiting means are provided, it is preferable to preferentially perform a limiting method in which the engine output is less likely to change. The reason why the injection rate improvement is preferentially executed in the present embodiment is that the influence of the change in the injection rate on the engine output is smaller than other restrictions. For example, when both the overlap limiting mechanism and the intake pressure limiting mechanism are provided in addition to the injection rate changing mechanism, the injection rate is first improved. If the fuel injection cannot be performed within the “ideal injection period”, the overlap limit is selected that is less likely to cause a decrease in engine output than the intake pressure limit. Further, if the intake pressure restriction is not used together, the intake pressure restriction should be performed only when the fuel injection cannot be performed within the “ideal injection period”.
また、本実施形態では、補正部104において、補正量を演算しているが、噴射終了時期を演算するようにしてもよい。噴射終了時期演算の一例について、図7を参照しながら説明する。
In the present embodiment, the
ポート噴射エンジンでは、エミッション対策として、点火までに燃料が気化する時間を確保することを目的に、通常は過渡運転時の空燃比制御性に影響のない範囲で吸気行程より前に噴射終了時期を設定する。この噴射終了時期の一例としては、BTDC30°である。
In a port injection engine, as an emission countermeasure, the injection end timing is usually set before the intake stroke within a range that does not affect the air-fuel ratio controllability during transient operation, in order to ensure the time for fuel to evaporate before ignition. Set. An example of this injection end timing is
しかしながら、過給状態かつTDC付近で吸気弁203と排気弁204とが共に開弁しているオーバーラップ状態が生じると、高い吸気圧に押されて吸気ポートの燃料がそのまま排気ポートに吹き抜けてしまい、かえってエミッションが悪化する。
However, if an overlap state occurs in which the
そこで、過給状態では、噴射終了時期が吸気行程になるように設定する。吸気行程中は、ピストン下降により筒内の圧力が低下することで、筒内に吸引された燃料が排気ポートに抜けてしまうことを抑制することができる。ただし、吸気行程中であればいつでも好ましいわけではなく、可能な限り気化時間を確保するため、吸気行程前半で燃料噴射が終了することが好ましい。 Therefore, in the supercharging state, the injection end timing is set to be the intake stroke. During the intake stroke, the pressure in the cylinder decreases due to the lowering of the piston, so that the fuel sucked into the cylinder can be prevented from escaping to the exhaust port. However, it is not always preferable during the intake stroke, and it is preferable that the fuel injection is completed in the first half of the intake stroke in order to secure the vaporization time as much as possible.
図7に示される例では、吸気圧がPaまでは、噴射終了時期をtaとしている。上記したように、一例として、taはBTDC30°である。吸気圧がPbに達すると、噴射終了時期をtbとする。噴射終了時期をATDC120°よりも遅角するとエミッションが悪化するエンジンにおいては、tbとATDC120°に設定する。吸気圧Pbの一例としては、130kPaである。吸気圧がPaからPbまで変化する間においては、噴射終了時期がtaからtbまでリニアに変化するように設定する。
In the example shown in FIG. 7, the injection end timing is ta until the intake pressure is Pa. As described above, ta is
続いて、噴射終了時期演算の別な一例について、図8を参照しながら説明する。吹き抜け現象自体は、過給状態であれば温度によらずに発生し得る。しかしながら、温度が低いほど燃料は気化しにくいため、液滴状態の燃料が排気ポートに抜けやすく、エミッション悪化の懸念が高まる。 Next, another example of the injection end timing calculation will be described with reference to FIG. The blow-through phenomenon itself can occur regardless of the temperature in a supercharged state. However, since the fuel is less likely to vaporize as the temperature is lower, the fuel in the droplet state easily escapes to the exhaust port, increasing the risk of emission deterioration.
そこで、吸気圧と温度条件に基づいて噴射終了時期を設定することもできる。図8に示される例では、吸気圧がPaまではエンジン冷却水温度によらず噴射終了時期をtaとし、排気行程で燃料噴射を行っている。吸気圧がPb以上且つエンジン冷却水温度がTbよりも低い場合は、噴射終了時期をtbとし、吸気行程で燃料噴射を行っている。一例としては、エンジン冷却水温度が60℃以下且つ吸気圧が130kPa以上の場合に吸気行程において燃料噴射を行っている。図8中の双方の境界線の間の条件の場合、すなわち、吸気圧がPaからPbの間でエンジン冷却水温度がTa以下の場合と、吸気圧がPa以上でエンジン冷却水温度がTbからTaの間の場合には、噴射終了時期がtaからtbにリニアに変化するように設定する。 Therefore, the injection end timing can be set based on the intake pressure and the temperature condition. In the example shown in FIG. 8, until the intake pressure is Pa, the injection end timing is ta regardless of the engine coolant temperature, and fuel injection is performed in the exhaust stroke. When the intake pressure is equal to or higher than Pb and the engine coolant temperature is lower than Tb, the injection end timing is set to tb, and fuel injection is performed in the intake stroke. As an example, fuel injection is performed in the intake stroke when the engine coolant temperature is 60 ° C. or lower and the intake pressure is 130 kPa or higher. In the case of the condition between the two boundary lines in FIG. 8, that is, when the intake air pressure is between Pa and Pb and the engine coolant temperature is Ta or less, and when the intake pressure is Pa or more and the engine coolant temperature is from Tb. In the case of Ta, the injection end timing is set to change linearly from ta to tb.
尚、吸気圧の代わりに吸気圧を相関のあるパラメータ、例えば吸入吸気量を用いてもよい。また、吸気圧と排気圧(排気ポート圧力)の差圧を実測又は推測してもよい。また、エンジン冷却水温の代わりに、吸気温や潤滑油の温度を用いてもよい。 In place of the intake pressure, a parameter having a correlation with the intake pressure, for example, an intake intake amount may be used. Further, the differential pressure between the intake pressure and the exhaust pressure (exhaust port pressure) may be measured or estimated. Further, the intake air temperature or the temperature of the lubricating oil may be used instead of the engine coolant temperature.
101:要否判定部
102:噴射演算部(噴射調整部)
103:噴射制御部(噴射調整部)
104:補正部(噴射調整部)
101: Necessity determination unit 102: Injection calculation unit (injection adjustment unit)
103: Injection control unit (injection adjustment unit)
104: Correction unit (injection adjustment unit)
Claims (11)
ポート噴射によって燃料供給することが可能であり且つ過給機が設けられているエンジンの吸気圧に基づいて、燃料噴射弁から吸気ポートに対する燃料噴射の量及び時期を調整する噴射調整制御が必要か否かを判定する要否判定部(101)と、
前記要否判定部の判定結果に基づいて、前記噴射調整制御を実行する噴射調整部(102,103,104)と、を備え、
前記吸気圧が予め定められた閾値吸気圧以上である場合に、前記吸気圧が前記閾値吸気圧未満である場合に比較して、前記噴射調整部は、1サイクル中の全燃料噴射量に対する吸気行程中の燃料噴射量の割合を増やすことで前記噴射調整制御を実行する、噴射制御装置。 An injection control device,
Is it necessary to perform injection adjustment control that adjusts the amount and timing of fuel injection from the fuel injection valve to the intake port based on the intake pressure of the engine that can supply fuel by port injection and is equipped with a supercharger A necessity determination unit (101) for determining whether or not,
An injection adjustment unit (102, 103, 104) that executes the injection adjustment control based on the determination result of the necessity determination unit;
When the intake pressure is greater than or equal to a predetermined threshold intake pressure, the injection adjusting unit performs intake for the total fuel injection amount in one cycle compared to when the intake pressure is less than the threshold intake pressure. An injection control device that executes the injection adjustment control by increasing a ratio of a fuel injection amount during a stroke.
前記噴射調整部は、前記噴射調整制御において、吸気行程中の前半における燃料噴射量を吸気行程中の後半における燃料噴射量よりも多くする、噴射制御装置。 The injection control device according to claim 1,
In the injection adjustment control, the injection adjustment unit is configured to increase a fuel injection amount in the first half during the intake stroke more than a fuel injection amount in the second half during the intake stroke.
前記噴射調整部は、燃料噴射期間において、前記エンジンの吸気弁と排気弁とが両方共開くバルブオーバーラップ期間における前記吸気弁及び前記排気弁の開口面積和が閾値面積よりも小さくなるように、前記噴射調整制御を実行する、噴射制御装置。 The injection control device according to claim 2,
In the fuel injection period, the injection adjustment unit is configured so that a sum of opening areas of the intake valve and the exhaust valve in a valve overlap period in which both the intake valve and the exhaust valve of the engine are both smaller than a threshold area. An injection control device that executes the injection adjustment control.
前記要否判定部は、前記エンジンの温度に基づいて前記噴射調整制御が必要か否かを判定し、
前記噴射調整部は、前記エンジンの温度が予め定められた閾値温度未満である場合に前記噴射調整制御を実行する、噴射制御装置。 The injection control device according to any one of claims 1 to 3,
The necessity determination unit determines whether the injection adjustment control is necessary based on the temperature of the engine,
The injection control unit is configured to perform the injection adjustment control when the temperature of the engine is lower than a predetermined threshold temperature.
前記噴射調整部は、所定時間内における燃料噴射量を増やすことで前記噴射調整制御を実行する、噴射制御装置。 The injection control device according to any one of claims 1 to 4,
The injection control unit performs the injection adjustment control by increasing a fuel injection amount within a predetermined time.
前記噴射調整部は、燃圧を上昇させることで前記噴射調整制御を実行する、噴射制御装置。 The injection control device according to claim 5,
The said injection adjustment part is an injection control apparatus which performs the said injection adjustment control by raising a fuel pressure.
前記エンジンには、前記燃料噴射弁が1気筒あたり複数設けられており、
前記噴射調整部は、駆動する前記燃料噴射弁の数を増やすことで前記噴射調整制御を実行する、噴射制御装置。 The injection control device according to claim 5,
The engine is provided with a plurality of fuel injection valves per cylinder,
The said injection adjustment part is an injection control apparatus which performs the said injection adjustment control by increasing the number of the said fuel injection valves to drive.
更に、前記エンジンの気筒への吸気量を制限する制限部(105,106)を備え、
前記制限部は、前記噴射調整制御と並行して吸気量を制限する吹き抜け調整制御を実行する、噴射制御装置。 The injection control device according to any one of claims 1 to 4,
Furthermore, a limiting unit (105, 106) for limiting the amount of intake air into the cylinder of the engine is provided,
The said restriction | limiting part is an injection control apparatus which performs the blow-off adjustment control which restrict | limits an intake air amount in parallel with the said injection adjustment control.
前記エンジンは、吸気弁及び/又は排気弁の動作タイミング及び/又は動作量が変更可能なように構成されており、
前記制限部は、前記吸気弁と前記排気弁とが両方共開くバルブオーバーラップ期間及び/又は前記吸気弁及び/又は前記排気弁の開口面積を減らすことで前記吹き抜け調整制御を実行する、噴射制御装置。 The injection control device according to claim 8,
The engine is configured such that the operation timing and / or operation amount of the intake valve and / or the exhaust valve can be changed,
The restriction unit performs the blow-out adjustment control by reducing a valve overlap period in which both the intake valve and the exhaust valve are open and / or reducing an opening area of the intake valve and / or the exhaust valve. apparatus.
前記制限部は、前記過給機による吸気圧を抑制することで前記吹き抜け調整制御を実行する、噴射制御装置。 The injection control device according to claim 8,
The said restriction | limiting part is an injection control apparatus which performs the said blow-by adjustment control by suppressing the intake pressure by the said supercharger.
更に、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を終了させる噴射終了時期を演算する噴射演算部(102)を備え、
前記噴射演算部は、燃料噴射時期を排気行程中に設定し、
前記噴射調整部は、前記噴射演算部により設定された燃料噴射終了時期を遅角させることにより1サイクル中の全燃料噴射量に対する吸気行程中の燃料噴射量の割合を増やす、噴射制御装置。 The injection control device according to any one of claims 1 to 10,
And an injection calculation unit (102) for calculating an injection end timing for ending the fuel injection from the fuel injection valve,
The injection calculation unit sets the fuel injection timing during the exhaust stroke,
The injection control device, wherein the injection adjustment unit increases the ratio of the fuel injection amount during the intake stroke to the total fuel injection amount during one cycle by retarding the fuel injection end time set by the injection calculation unit.
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