JP2020128732A - Engine control device - Google Patents

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JP2020128732A JP2019021533A JP2019021533A JP2020128732A JP 2020128732 A JP2020128732 A JP 2020128732A JP 2019021533 A JP2019021533 A JP 2019021533A JP 2019021533 A JP2019021533 A JP 2019021533A JP 2020128732 A JP2020128732 A JP 2020128732A
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真一 中越
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Abstract

To realize temperature increase control suitable for a catalyst device in an engine mounted with 2 types of fuel injection valves, a cylinder injection valve and a port injection valve.SOLUTION: In a case where temperature increase control is in execution (S100: Yes) with a high temperature at a tip of a cylinder injection valve (S110: Yes) or a large deposit accumulation amount (S120: Yes), a fuel injection for rich combustion operation is performed in a cylinder injection mode (S150). In other cases, the fuel injection is performed in a port injection mode (S160).SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、排気通路に設置された触媒装置の昇温制御を行うエンジン制御装置に関する。 The present invention relates to an engine control device that controls the temperature rise of a catalyst device installed in an exhaust passage.

自動車用のエンジンの多くには、排気の有害成分を浄化するための触媒装置が排気通路に設置されている。また、そうした触媒装置として、一酸化炭素や炭化水素などの排気中の未燃成分を酸化して浄化する機能を有したものがある。そして、従来、特許文献1に見られるように、理論空燃比よりもリーン側の空燃比で燃焼を行うリーン燃焼と理論空燃比よりもリッチ側の空燃比で燃焼を行うリッチ燃焼との切替えを繰り返すことで、そうした触媒装置を昇温するエンジンの制御技術が知られている。 In many automobile engines, a catalyst device for purifying harmful components of exhaust gas is installed in an exhaust passage. Further, as such a catalyst device, there is one having a function of oxidizing and purifying unburned components such as carbon monoxide and hydrocarbons in exhaust gas. Then, conventionally, as seen in Patent Document 1, switching between lean combustion in which combustion is performed at an air-fuel ratio leaner than the theoretical air-fuel ratio and rich combustion in which combustion is performed at an air-fuel ratio richer than the theoretical air-fuel ratio is performed. An engine control technique is known in which the temperature of such a catalyst device is raised by repeating it.

特開2006−022753号公報JP, 2006-022753, A

ところで、エンジンには、気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射弁と、の2種の燃料噴射弁を備えたものがある。こうしたエンジンでは、気筒で燃焼する燃料のすべてを筒内噴射弁で噴射する筒内噴射モード、同燃料のすべてをポート噴射弁で噴射するポート噴射モード、及び同燃料の一部を筒内噴射弁で噴射し、残りの燃料をポート噴射弁で噴射する噴き分けモードの3つの噴射モードで燃料噴射を行える。従来、こうしたエンジンでの噴射モードの切替えに関する制御技術についての様々な提案がなされている。しかしながら、そうした噴射モードの切替えが可能なエンジンにおいて、上記のようなリーン燃焼、リッチ燃焼の切替えによる触媒装置の昇温制御を実施する際の噴射モードの選択についての提案はなされておらず、更なる改善の余地がある。 Meanwhile, some engines include two types of fuel injection valves: an in-cylinder injection valve that injects fuel into a cylinder and a port injection valve that injects fuel into an intake port. In such an engine, an in-cylinder injection mode in which all the fuel burned in the cylinder is injected by the in-cylinder injection valve, a port injection mode in which all of the fuel is injected by the port injection valve, and a part of the same fuel is injected in the in-cylinder injection valve. The fuel injection can be performed in three injection modes, which are the injection mode in which the fuel is injected in. and the remaining fuel is injected by the port injection valve. Heretofore, various proposals have been made regarding control techniques relating to switching of the injection mode in such an engine. However, in such an engine capable of switching the injection mode, no proposal has been made regarding the selection of the injection mode when performing the temperature rise control of the catalyst device by switching between the lean combustion and the rich combustion as described above. There is room for improvement.

上記課題を解決するエンジン制御装置は、気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射弁と、排気中の未燃燃料成分を酸化する触媒装置と、を備えるエンジンに適用される。そして、同エンジン制御装置は、理論空燃比よりもリーン側の空燃比で燃焼を行うリーン燃焼運転と理論空燃比よりもリッチ側の空燃比で燃焼を行うリッチ燃焼運転とを交互に行うことで触媒装置を昇温する昇温制御を行っている。 An engine control device that solves the above problems is an in-cylinder injection valve that injects fuel into a cylinder, a port injection valve that injects fuel into an intake port, and a catalyst device that oxidizes unburned fuel components in exhaust gas. Applies to engines with. Then, the engine control device alternately performs a lean combustion operation in which combustion is performed at an air-fuel ratio leaner than the theoretical air-fuel ratio and a rich combustion operation in which combustion is performed at an air-fuel ratio richer than the theoretical air-fuel ratio. The temperature rise control for raising the temperature of the catalyst device is performed.

リーン燃焼運転時には気筒内での燃焼で酸素が余剰し、リッチ燃焼時には気筒内での燃焼で燃料が余剰する。そのため、リーン燃焼運転中の触媒装置には余剰酸素を含んだ排気が導入され、同触媒装置内が酸化雰囲気となる。この状態でリッチ燃焼運転を行って未燃燃料を含んだ排気を触媒装置に導入すると、同触媒装置の内部で未燃燃料が燃焼して、その燃焼による発熱で触媒装置の温度が上昇する。そのため、リーン燃焼運転とリッチ燃焼運転とを交互に行うことで、触媒装置を昇温できる。 During lean combustion operation, oxygen is excessive due to combustion in the cylinder, and during rich combustion, fuel is excessive due to combustion in the cylinder. Therefore, exhaust gas containing excess oxygen is introduced into the catalyst device during lean combustion operation, and the inside of the catalyst device becomes an oxidizing atmosphere. When rich combustion operation is performed in this state and the exhaust containing unburned fuel is introduced into the catalyst device, the unburned fuel burns inside the catalyst device, and the temperature of the catalyst device rises due to the heat generated by the combustion. Therefore, the catalyst device can be heated by alternately performing the lean combustion operation and the rich combustion operation.

一方、気筒内の酸素量が完全燃焼に必要な量に満たない状態で燃焼が行われるリッチ燃焼運転時には、リーン燃焼運転時や理論空燃比で燃焼を行うストイキ燃焼運転時に比べて微粒子物質の排出量が多くなる。一方、燃料噴射を筒内噴射弁で行った場合には、ポート噴射弁で行った場合に比べて、燃料が霧化し難いことから、微粒子物質が生成され易くなる。そのため、昇温制御のリッチ燃焼運転中の燃料噴射を筒内噴射弁で行うと、微粒子物質の排出量が特に多くなってしまう。ただし、筒内噴射弁の燃料噴射を停止してポート噴射弁だけが燃料噴射を行う状態が続くと、筒内噴射弁の先端温度の上昇やその噴口へのデポジットの堆積が許容可能な範囲を超えて進行する虞がある。 On the other hand, during rich combustion operation, where combustion is performed with the amount of oxygen in the cylinders less than the amount required for complete combustion, particulate matter emissions are greater than during lean combustion operation and stoichiometric combustion operation in which combustion is performed at the stoichiometric air-fuel ratio. The amount increases. On the other hand, when the fuel injection is performed by the in-cylinder injection valve, the fuel is less likely to be atomized as compared with the case where the fuel injection is performed by the port injection valve, and thus the particulate matter is more likely to be generated. Therefore, if the fuel injection during the rich combustion operation of the temperature rise control is performed by the in-cylinder injection valve, the discharge amount of the particulate matter becomes particularly large. However, if the state where the fuel injection of the in-cylinder injection valve is stopped and only the port injection valve continues to inject fuel is continued, the rise in the tip temperature of the in-cylinder injection valve and the accumulation of deposits at the injection port are within the allowable range. There is a risk of progressing beyond.

そこで、上記エンジン制御装置では、筒内噴射弁の先端温度が高い状態にあるとき、及び筒内噴射弁に堆積しているデポジットの量が多い状態にあるとき、のいずれかの場合には、リッチ燃焼運転中の燃料噴射を筒内噴射弁により行っている。そして、筒内噴射弁の先端温度が高い状態になく、かつ筒内噴射弁に堆積しているデポジットの量が多い状態にない場合には、リッチ燃焼運転中の燃料噴射をポート噴射弁により行っている。そのため、筒内噴射弁の先端温度の上昇やデポジットの堆積を抑えつつ、昇温制御中の微粒子物質の排出を抑制できる。 Therefore, in the above engine control device, when the tip temperature of the in-cylinder injection valve is high and when the amount of deposit accumulated in the in-cylinder injection valve is large, Fuel injection during rich combustion operation is performed by an in-cylinder injection valve. When the tip temperature of the in-cylinder injection valve is not high and the amount of deposits accumulated in the in-cylinder injection valve is not large, fuel injection during rich combustion operation is performed by the port injection valve. ing. Therefore, it is possible to suppress the rise of the tip temperature of the in-cylinder injection valve and the accumulation of deposits while suppressing the discharge of the particulate matter during the temperature rise control.

エンジン制御装置の一実施形態の構成を模式的に示す図。The figure which shows the structure of one Embodiment of an engine control apparatus typically. 同エンジン制御装置で実施される噴射モード選択ルーチンのフローチャート。The flowchart of the injection mode selection routine implemented by the same engine control apparatus. 筒内噴射モード、ポート噴射モードのそれぞれにおける空燃比と微粒子物質の生成量との関係を示すグラフ。6 is a graph showing the relationship between the air-fuel ratio and the production amount of particulate matter in each of the in-cylinder injection mode and the port injection mode.

以下、エンジン制御装置の一実施形態を、図1〜図3を参照して詳細に説明する。
図1に示すように、エンジン10は、ピストン11を収容する気筒12が設けられたシリンダブロック13と、シリンダブロック13に固定されたシリンダヘッド14と、を備えている。ピストン11は、コネクティングロッド15を介してクランク軸16に連結されている。コネクティングロッド15及びクランク軸16は、気筒12内でのピストン11の往復運動をクランク軸16の回転運動に変換するクランク機構を構成する。
Hereinafter, an embodiment of the engine control device will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.
As shown in FIG. 1, the engine 10 includes a cylinder block 13 in which a cylinder 12 that houses a piston 11 is provided, and a cylinder head 14 fixed to the cylinder block 13. The piston 11 is connected to the crankshaft 16 via a connecting rod 15. The connecting rod 15 and the crankshaft 16 form a crank mechanism that converts the reciprocating motion of the piston 11 in the cylinder 12 into the rotary motion of the crankshaft 16.

気筒12には、同気筒12への空気の導入路である吸気通路17と、気筒12内での燃焼により生じた排ガスの排出路である排気通路26と、が接続されている。シリンダヘッド14には、吸気通路17における気筒12への接続部分となる吸気ポート20と、排気通路26における気筒12への接続部分となる排気ポート27と、が形成されている。また、シリンダヘッド14には、吸気ポート20に対して気筒12を開閉する弁である吸気バルブ21と、排気ポート27に対して気筒12を開閉する弁である排気バルブ28と、が設けられている。さらに、シリンダヘッド14には、吸気ポート20内に燃料を噴射するポート噴射弁22と、気筒12内に燃料を噴射する筒内噴射弁23と、が設けられている。また、シリンダヘッド14には、気筒12内に導入された混合気をスパークにより点火する点火装置24が設けられている。 An intake passage 17, which is a passage for introducing air into the cylinder 12, and an exhaust passage 26, which is a discharge passage for exhaust gas generated by combustion in the cylinder 12, are connected to the cylinder 12. The cylinder head 14 is provided with an intake port 20 which is a connection portion of the intake passage 17 to the cylinder 12, and an exhaust port 27 which is a connection portion of the exhaust passage 26 to the cylinder 12. Further, the cylinder head 14 is provided with an intake valve 21 that is a valve that opens and closes the cylinder 12 with respect to the intake port 20, and an exhaust valve 28 that is a valve that opens and closes the cylinder 12 with an exhaust port 27. There is. Further, the cylinder head 14 is provided with a port injection valve 22 for injecting fuel into the intake port 20 and an in-cylinder injection valve 23 for injecting fuel into the cylinder 12. Further, the cylinder head 14 is provided with an ignition device 24 that ignites the air-fuel mixture introduced into the cylinder 12 by sparks.

吸気通路17には、同吸気通路17を流れる空気の流量(吸入空気量GA)を検出するエアフローメータ18が設けられている。さらに、吸気通路17におけるエアフローメータ18よりも下流側の部分には、吸入空気量GAを調整するための弁であるスロットルバルブ19が設けられている。一方、排気通路26には、排ガス中のCO、HCを酸化すると同時にNOxを還元する三元触媒装置29が設置されている。また、排気通路26における三元触媒装置29よりも下流側の部分には、微粒子物質捕集用のフィルタ30が設置されている。さらに、排気通路26における三元触媒装置29よりも上流側の部分には、気筒12で燃焼した空燃比ABYFを検出する空燃比センサ31が設置されている。また、排気通路26における三元触媒装置29とフィルタ30との間の部分には、三元触媒装置29から流出したガスの温度である触媒出ガス温度THCを検出する触媒出ガス温度センサ32が設置されている。 The intake passage 17 is provided with an air flow meter 18 for detecting the flow rate of the air flowing through the intake passage 17 (intake air amount GA). Further, a throttle valve 19, which is a valve for adjusting the intake air amount GA, is provided in a portion of the intake passage 17 downstream of the air flow meter 18. On the other hand, the exhaust passage 26 is provided with a three-way catalyst device 29 that oxidizes CO and HC in the exhaust gas and simultaneously reduces NOx. Further, a filter 30 for collecting particulate matter is installed in a portion of the exhaust passage 26 downstream of the three-way catalyst device 29. Further, an air-fuel ratio sensor 31 for detecting the air-fuel ratio ABYF burned in the cylinder 12 is installed in a portion of the exhaust passage 26 upstream of the three-way catalyst device 29. Further, in the portion of the exhaust passage 26 between the three-way catalyst device 29 and the filter 30, there is provided a catalyst outlet gas temperature sensor 32 for detecting the catalyst outlet gas temperature THC which is the temperature of the gas flowing out from the three-way catalyst device 29. is set up.

エンジン10の制御を司る電子制御ユニット33は、制御のための演算処理を実行する演算処理回路と、制御用のプログラムやデータを記憶したメモリと、を有したマイクロコンピュータとして構成されている。電子制御ユニット33には、上述のエアフローメータ18、空燃比センサ31、触媒出ガス温度センサ32の検出信号が入力されている。また、電子制御ユニット33には、クランク軸16の回転角であるクランク角θcを検出するクランク角センサ34、エンジン冷却水の温度THWを検出する水温センサ35、及びアクセルペダル36の操作量であるアクセル開度ACCを検出するアクセルポジションセンサ37の検出信号が入力されている。そして、電子制御ユニット33は、これらセンサの検出結果に基づき、スロットルバルブ19の開度、ポート噴射弁22及び筒内噴射弁23の燃料噴射の量や時期、点火装置24の点火時期等を制御することで、車両の走行状況に応じてエンジン10の運転状態を制御している。なお、電子制御ユニット33は、クランク角θcの検出結果からエンジン回転数NEを演算している。 The electronic control unit 33 that controls the engine 10 is configured as a microcomputer including an arithmetic processing circuit that executes arithmetic processing for control, and a memory that stores a control program and data. To the electronic control unit 33, the detection signals of the air flow meter 18, the air-fuel ratio sensor 31, and the catalyst outlet gas temperature sensor 32 described above are input. Further, the electronic control unit 33 includes operation amounts of a crank angle sensor 34 that detects a crank angle θc that is a rotation angle of the crankshaft 16, a water temperature sensor 35 that detects a temperature THW of engine cooling water, and an accelerator pedal 36. A detection signal of the accelerator position sensor 37 that detects the accelerator opening ACC is input. Then, the electronic control unit 33 controls the opening degree of the throttle valve 19, the fuel injection amount and timing of the port injection valve 22 and the in-cylinder injection valve 23, the ignition timing of the ignition device 24, etc. based on the detection results of these sensors. By doing so, the operating state of the engine 10 is controlled according to the traveling state of the vehicle. The electronic control unit 33 calculates the engine speed NE from the detection result of the crank angle θc.

エンジン10の燃焼運転中の電子制御ユニット33は、同エンジン10の運転状況(機関回転数NE、吸入空気量GAなど)に応じて、ポート噴射モード、筒内噴射モード、及び噴き分けモードの中から噴射モードを選択して燃料噴射制御を行っている。ポート噴射モードでは要求される量の燃料のすべてをポート噴射弁22により噴射し、筒内噴射モードでは要求される量の燃料のすべてを筒内噴射弁23により噴射する。そして、噴き分けモードでは、要求される量の燃料の一部をポート噴射弁22により、残りの燃料を筒内噴射弁23により噴射する。 The electronic control unit 33 during the combustion operation of the engine 10 selects one of the port injection mode, the in-cylinder injection mode, and the injection mode according to the operating conditions (engine speed NE, intake air amount GA, etc.) of the engine 10. The fuel injection control is performed by selecting the injection mode from. In the port injection mode, all of the required amount of fuel is injected by the port injection valve 22, and in the in-cylinder injection mode, all of the required amount of fuel is injected by the in-cylinder injection valve 23. In the injection mode, part of the required amount of fuel is injected by the port injection valve 22 and the remaining fuel is injected by the in-cylinder injection valve 23.

ところで、エンジン10では、排気中の微粒子物質をフィルタ30で捕集することで、微粒子物質の外気放出を抑えている。フィルタ30には、捕集した微粒子物質が次第に堆積していくが、これを放置するとフィルタ30が目詰まりしてしまう。そこで、電子制御ユニット33は、目詰まりが生じる前に、フィルタ30に堆積した微粒子物質を燃焼して浄化するフィルタ再生処理を行うようにしている。 By the way, in the engine 10, the particulate matter in the exhaust gas is collected by the filter 30 to suppress the release of the particulate matter to the outside air. The collected particulate matter gradually accumulates on the filter 30, but if the particulate matter is left to stand, the filter 30 will be clogged. Therefore, the electronic control unit 33 is configured to perform a filter regeneration process of burning and purifying the particulate matter deposited on the filter 30 before the clogging occurs.

フィルタ再生処理では、理論空燃比よりもリーン側の空燃比で燃焼を行うリーン燃焼運転と理論空燃比よりもリッチ側の空燃比で燃焼を行うリッチ燃焼運転とを交互に行うことで三元触媒装置29を昇温する昇温制御が行われる。リーン燃焼運転中の三元触媒装置29には、気筒12での燃焼で余剰した酸素を含んだ排気が流入し、リッチ燃焼運転中の三元触媒装置29には、気筒12で燃え残った未燃燃料を含んだ排気が流入する。昇温制御では、リーン燃焼運転により三元触媒装置29内を酸化雰囲気とした後にリッチ燃焼運転を行うことで、三元触媒装置29内で未燃燃料を燃焼している。三元触媒装置29内で未燃燃料が燃焼すると、三元触媒装置29から流出してフィルタ30に流入する排気の温度が高まり、その高温となった排気の熱でフィルタ30が昇温するようになる。そして、フィルタ再生処理では、微粒子物質を燃焼可能な温度にフィルタ30が昇温するまで昇温制御を行った後に、リーン燃焼運転等により余剰酸素を含んだ排気をフィルタ30に供給して堆積した微粒子物質を燃焼することで、フィルタ30の再生を図っている。 In the filter regeneration process, the three-way catalyst is operated by alternately performing lean combustion operation in which combustion is performed at an air-fuel ratio leaner than the theoretical air-fuel ratio and rich combustion operation in which combustion is performed at an air-fuel ratio richer than the theoretical air-fuel ratio. A temperature raising control for raising the temperature of the device 29 is performed. Exhaust gas containing excess oxygen due to combustion in the cylinder 12 flows into the three-way catalyst device 29 during lean combustion operation, and the three-way catalyst device 29 during rich combustion operation is left unburned in the cylinder 12. Exhaust containing fuel burns. In the temperature raising control, the unburned fuel is burned in the three-way catalyst device 29 by performing the rich combustion operation after making the inside of the three-way catalyst device 29 an oxidizing atmosphere by the lean burn operation. When the unburned fuel burns in the three-way catalyst device 29, the temperature of the exhaust gas that flows out of the three-way catalyst device 29 and flows into the filter 30 rises, and the heat of the exhaust gas that has reached the high temperature causes the temperature of the filter 30 to rise. become. Then, in the filter regeneration process, after the temperature raising control is performed until the temperature of the filter 30 is raised to a temperature at which the particulate matter can be burned, exhaust gas containing excess oxygen is supplied to the filter 30 by lean burn operation or the like to be deposited. The filter 30 is regenerated by burning the particulate matter.

ところで、上記のようにエンジン10は、ポート噴射弁22、及び筒内噴射弁23の2種の燃料噴射弁を備えている。こうしたエンジン10では、筒内噴射モード、ポート噴射モード、及び噴き分けモードの3つの噴射モードで燃料噴射を行える。筒内噴射モードでは、気筒12で燃焼する燃料のすべてを筒内噴射弁23で噴射し、ポート噴射モードでは、同燃料のすべてをポート噴射弁22で噴射する。また、噴き分けモードでは、気筒12で燃焼する燃料の一部を筒内噴射弁23で噴射し、残りの燃料をポート噴射弁22で噴射する。電子制御ユニット33は、エンジン10の運転状況に応じて燃料の噴射モードを切り替えている。 By the way, as described above, the engine 10 includes the two types of fuel injection valves, the port injection valve 22 and the in-cylinder injection valve 23. In such an engine 10, fuel injection can be performed in three injection modes: a cylinder injection mode, a port injection mode, and a separate injection mode. In the in-cylinder injection mode, all of the fuel burned in the cylinder 12 is injected by the in-cylinder injection valve 23, and in the port injection mode, all of the fuel is injected by the port injection valve 22. In the injection mode, part of the fuel burned in the cylinder 12 is injected by the in-cylinder injection valve 23, and the remaining fuel is injected by the port injection valve 22. The electronic control unit 33 switches the fuel injection mode according to the operating condition of the engine 10.

図2に、噴射モード選択ルーチンのフローチャートを示す。電子制御ユニット33は、エンジン10の運転中に同ルーチンの処理を既定の制御周期ごとに繰り返し実行する。
本ルーチンの処理が開始されるとまずステップS100において、昇温制御の実行中であるか否かが判定される。そして、昇温制御の実行中である場合(S100:YES)にはステップS110に、昇温制御の実行中でない場合(S100:NO)にはステップS140に、それぞれ処理が進められる。
FIG. 2 shows a flowchart of the injection mode selection routine. The electronic control unit 33 repeatedly executes the processing of the same routine every predetermined control period while the engine 10 is operating.
When the process of this routine is started, first, in step S100, it is determined whether or not the temperature raising control is being executed. If the temperature raising control is being executed (S100: YES), the process proceeds to step S110, and if the temperature raising control is not being executed (S100: NO), the process proceeds to step S140.

ステップS140に処理が進められると、そのステップS140において、エンジン回転数NE、エンジン冷却水の温度THW等に基づく噴射モードの選択が行われた後、今回の本ルーチンの処理が終了される。これにより、本実施形態では、昇温制御を実行していない場合には、エンジン10の暖機状況や運転領域に応じて、気筒12内での良質な混合気の形成に適した噴射モードを選択するようにしている。 When the process proceeds to step S140, the injection mode is selected based on the engine speed NE, the engine cooling water temperature THW, etc. in step S140, and then the process of this routine is ended. As a result, in the present embodiment, when the temperature raising control is not executed, the injection mode suitable for forming the high-quality air-fuel mixture in the cylinder 12 is set according to the warm-up state of the engine 10 and the operating region. I am trying to choose.

一方、昇温制御中であり、ステップS110に処理が進められた場合には、筒内噴射弁23のデポジット堆積量が既定の判定値A以上であるか否かが判定される。そして、デポジット堆積量が判定値A以上の場合(S110:YES)にはステップS150に処理が進められ、そのステップS150において筒内噴射モードが選択された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。これに対して、デポジット堆積量が判定値A未満の場合(S110:NO)にはステップS120に処理が進められる。なお、電子制御ユニット33は、エンジン10の運転状況に応じて筒内噴射弁23のデポジット堆積量を推定している。 On the other hand, when the temperature raising control is in progress and the process proceeds to step S110, it is determined whether or not the deposit accumulation amount of the in-cylinder injection valve 23 is equal to or greater than a predetermined determination value A. Then, when the deposit accumulation amount is equal to or larger than the determination value A (S110: YES), the process proceeds to step S150, the in-cylinder injection mode is selected in step S150, and then the process of this routine is ended. It On the other hand, if the deposit amount is less than the determination value A (S110: NO), the process proceeds to step S120. The electronic control unit 33 estimates the deposit accumulation amount of the in-cylinder injection valve 23 according to the operating condition of the engine 10.

ステップS120に処理が進められると、そのステップS120において、筒内噴射弁23の先端温度が既定の判定値B以上であるか否かが判定される。そして、先端温度が判定値B以上の場合(S120:YES)には上述のステップS150に処理が進められて、筒内噴射モードが選択された後に今回の本ルーチンの処理が終了される。また、先端温度が判定値B未満の場合(S120:NO)、ステップS130に処理が進められる。なお、電子制御ユニット33は、デポジット堆積量と同様に、エンジン10の運転状況に応じて筒内噴射弁23の先端温度を推定している。 When the process proceeds to step S120, it is determined in step S120 whether the tip temperature of the in-cylinder injection valve 23 is equal to or higher than a predetermined determination value B. When the tip temperature is equal to or higher than the determination value B (S120: YES), the process proceeds to step S150 described above, and after the in-cylinder injection mode is selected, the process of this routine of this time is ended. If the tip temperature is less than the determination value B (S120: NO), the process proceeds to step S130. It should be noted that the electronic control unit 33 estimates the tip temperature of the in-cylinder injection valve 23 in accordance with the operating condition of the engine 10, similarly to the deposit accumulation amount.

ステップS130に処理が進められると、そのステップS130において、リッチ燃焼運転の実施中であるか否かが判定される。そして、リッチ燃焼運転の実施中である場合(S130:YES)にはステップS160に処理が進められ、そのステップS160においてポート噴射モードが選択された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。これに対して、リッチ燃焼運転の実施中でない場合(S130:NO)、すなわちリーン燃焼運転の実施中である場合には、上述のステップS140に処理が進められる。 When the process proceeds to step S130, it is determined in step S130 whether or not the rich combustion operation is being performed. Then, when the rich combustion operation is being performed (S130: YES), the process proceeds to step S160, the port injection mode is selected in step S160, and then the process of this routine of this time is ended. On the other hand, when the rich combustion operation is not being performed (S130: NO), that is, when the lean combustion operation is being performed, the process proceeds to step S140 described above.

以上のように構成された本実施形態のエンジン制御装置の作用及び効果について説明する。
エンジン10は、通常は、空燃比を理論空燃比として燃焼を行うストイキ燃焼運転を行っている。これに対して、フィルタ再生処理における昇温制御中は、リーン燃焼運転とリッチ燃焼運転とが行われる。昇温制御でのリッチ燃焼運転中は、気筒12内の酸素が燃料の完全燃焼に必要な量に満たない状態で燃焼が行われるため、燃焼により生成される微粒子物質の量が多くなる。リッチ燃焼運転中の気筒12内での微粒子物質の生成量は、噴射モードによっても変化する。
The operation and effect of the engine control device of this embodiment configured as described above will be described.
The engine 10 normally performs stoichiometric combustion operation in which combustion is performed with the air-fuel ratio as the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, during the temperature rise control in the filter regeneration process, the lean burn operation and the rich burn operation are performed. During the rich combustion operation under the temperature rise control, the combustion is performed in a state where the oxygen in the cylinder 12 is less than the amount required for complete combustion of the fuel, so that the amount of particulate matter generated by the combustion increases. The production amount of the particulate matter in the cylinder 12 during the rich combustion operation also changes depending on the injection mode.

図3に、筒内噴射モード、ポート噴射モードのそれぞれにおける空燃比と微粒子物質の生成量との関係を示す。ポート噴射モードでは、吸気ポート20から気筒12内に流入する際の気流により吸気中への燃料の撹拌が進む分、筒内噴射モードの場合よりも燃料の霧化が促進される。そのため、同図に示すように、ポート噴射モードよりも筒内噴射モードの方が、同一の空燃比での微粒子物質の生成量は多くなる。一方、昇温制御は、フィルタ30の微粒子物質の堆積量が多くなったときに実行される。そのため、リッチ燃焼運転時に多量の微粒子物質が気筒12から排出されると、そのすべてをフィルタ30で捕集し切れずに外気放出される虞がある。 FIG. 3 shows the relationship between the air-fuel ratio and the production amount of the particulate matter in each of the in-cylinder injection mode and the port injection mode. In the port injection mode, the atomization of the fuel is promoted as compared with the case of the in-cylinder injection mode because the fuel is agitated into the intake air due to the airflow flowing from the intake port 20 into the cylinder 12. Therefore, as shown in the figure, the in-cylinder injection mode produces a larger amount of particulate matter with the same air-fuel ratio than the port injection mode. On the other hand, the temperature rise control is executed when the amount of particulate matter deposited on the filter 30 increases. Therefore, if a large amount of particulate matter is discharged from the cylinder 12 during the rich combustion operation, there is a possibility that all of it will not be collected by the filter 30 and will be discharged to the outside air.

これに対して本実施形態では、昇温制御のリッチ燃焼運転時には、基本的には、微粒子物質の排出を抑えるため、ポート噴射モードにより燃料噴射を行うようにしている。ただし、筒内噴射弁23の燃料噴射を停止してポート噴射弁22だけが燃料噴射を行う状態が続くと、筒内噴射弁23の先端温度の上昇やその噴口へのデポジットの堆積が許容可能な範囲を超えて進行する虞がある。そこで、本実施形態では、筒内噴射弁23の先端温度が高い状態にあるとき、及び筒内噴射弁23に堆積しているデポジットの量が多い状態にあるとき、のいずれかの場合には、リッチ燃焼運転中の燃料噴射を筒内噴射モードで行うようにしている。筒内噴射弁23から燃料噴射が行われば、筒内噴射弁23内の燃料が入れ替わり、また噴射した燃料により熱が持ち去られることから、筒内噴射弁23の先端温度が低下する。さらに、噴口に堆積したデポジットが燃料噴射により押し流されるため、デポジット堆積量が減少するようにもなる。 On the other hand, in the present embodiment, basically, during the rich combustion operation of the temperature rise control, in order to suppress the emission of the particulate matter, the fuel injection is performed in the port injection mode. However, if the state where the fuel injection of the in-cylinder injection valve 23 is stopped and only the port injection valve 22 continues to inject the fuel is continued, the rise of the tip temperature of the in-cylinder injection valve 23 and the accumulation of deposits on the injection port are acceptable. There is a risk of progressing beyond this range. Therefore, in the present embodiment, when the tip temperature of the in-cylinder injection valve 23 is high or when the amount of deposit accumulated in the in-cylinder injection valve 23 is large, The fuel injection during the rich combustion operation is performed in the cylinder injection mode. When fuel is injected from the in-cylinder injection valve 23, the fuel in the in-cylinder injection valve 23 is replaced, and heat is taken away by the injected fuel, so the tip temperature of the in-cylinder injection valve 23 decreases. Furthermore, since the deposit accumulated in the injection port is washed away by the fuel injection, the amount of deposit accumulation also decreases.

ちなみに、本実施形態では、昇温制御のリーン燃焼運転時には、基本的には、エンジン10の運転領域や暖機状況に応じて、気筒12内での良質な混合気の形成に適した噴射モードを選択している。ただし、筒内噴射弁23の先端温度が高い場合やデポジット堆積量が多い場合には、リーン燃焼運転でも筒内噴射モードで燃料噴射を行って、筒内噴射弁23の先端温度の低下やデポジット堆積量の低減を図るようにしている。 Incidentally, in the present embodiment, during lean combustion operation of temperature raising control, basically, an injection mode suitable for forming a high-quality air-fuel mixture in the cylinder 12 according to the operating region of the engine 10 and the warm-up state. Is selected. However, when the tip temperature of the in-cylinder injection valve 23 is high or the deposit accumulation amount is large, fuel injection is performed in the in-cylinder injection mode even in the lean combustion operation to lower the tip temperature of the in-cylinder injection valve 23 or deposit the fuel. The amount of deposition is reduced.

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、リーン燃焼運転時の燃料噴射を、筒内噴射弁23のデポジット堆積量が多い場合や先端温度が高い場合には筒内噴射モードで行い、それ以外の場合にはエンジン10の運転状況に応じて噴射モードを切り替えて行うようにしていた。リーン燃焼運転時の燃料の噴射態様は、これに限らず適宜に変更してもよい。例えば、リーン燃焼運転時の燃料噴射をリッチ燃焼運転時と同様に、筒内噴射弁23のデポジット堆積量が多い場合や先端温度が高い場合には筒内噴射モードで、それ以外の場合にはポート噴射モードで、それぞれ行うようにしてもよい。また、リーン燃焼運転時には、筒内噴射弁23のデポジット堆積量や先端温度に関わらず、噴射モードを選択するようにしてもよい。
This embodiment can be modified and implemented as follows. The present embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
In the above embodiment, the fuel injection during the lean combustion operation is performed in the in-cylinder injection mode when the deposit accumulation amount of the in-cylinder injection valve 23 is high or when the tip temperature is high, and in other cases, the engine 10 is used. The injection mode was switched according to the driving situation of. The fuel injection mode during lean combustion operation is not limited to this, and may be changed appropriately. For example, as in the case of the rich combustion operation, the fuel injection during the lean combustion operation is the in-cylinder injection mode when the deposit accumulation amount of the in-cylinder injection valve 23 is high or the tip temperature is high, and in the other cases. They may be performed in the port injection mode, respectively. Further, during the lean combustion operation, the injection mode may be selected regardless of the deposit accumulation amount of the in-cylinder injection valve 23 and the tip temperature.

・上記実施形態の適用対象となるエンジン10には、排気通路26におけるフィルタ30よりも上流側の部分に、排気中の未燃燃料成分を酸化すると同時に排気中の窒素酸化物を還元する三元触媒装置29が設置されていた。こうした三元触媒装置29の代わりに、窒素酸化物の還元を行わずに未燃燃料成分の酸化だけを行う酸化触媒装置が設置されたエンジン10でも、リーン燃焼運転とリッチ燃焼運転とを交互に行うことで、フィルタ30を昇温することが可能である。また、フィルタ30に酸化触媒を担持した場合には、その排気上流側に触媒装置が設置されていない場合にも、リーン燃焼運転及びリッチ燃焼運転の交互実施を通じてフィルタ30の昇温が可能となる。このような構成のエンジンでも、上記実施形態におけるリッチ燃焼運転時の噴射モードの選択に係る制御を適用することで、筒内噴射弁23の先端温度の上昇やデポジットの堆積を抑えつつ、昇温制御中の微粒子物質の排出を抑制することが可能となる。 -In the engine 10 to which the above-described embodiment is applied, a three-way element that oxidizes unburned fuel components in exhaust gas and simultaneously reduces nitrogen oxides in exhaust gas in a portion of the exhaust passage 26 upstream of the filter 30. The catalyst device 29 was installed. Even in the engine 10 in which an oxidation catalyst device that only oxidizes unburned fuel components without reducing nitrogen oxides is installed in place of the three-way catalyst device 29, lean combustion operation and rich combustion operation are alternately performed. By doing so, it is possible to raise the temperature of the filter 30. Further, when the filter 30 carries the oxidation catalyst, the temperature of the filter 30 can be raised by alternate execution of the lean combustion operation and the rich combustion operation even if the catalyst device is not installed upstream of the exhaust gas. .. Even in the engine having such a configuration, by applying the control related to the selection of the injection mode during the rich combustion operation in the above-described embodiment, the temperature rise is suppressed while suppressing the rise in the tip temperature of the in-cylinder injection valve 23 and the accumulation of deposits. It becomes possible to suppress discharge of particulate matter during control.

10…エンジン、11…ピストン、12…気筒、13…シリンダブロック、14…シリンダヘッド、15…コネクティングロッド、16…クランク軸、17…吸気通路、18…エアフローメータ、19…スロットルバルブ、20…吸気ポート、21…吸気バルブ、22…ポート噴射弁、23…筒内噴射弁、24…点火装置、26…排気通路、27…排気ポート、28…排気バルブ、29…三元触媒装置、30…フィルタ、31…空燃比センサ、32…触媒出ガス温度センサ、33…電子制御ユニット、34…クランク角センサ、35…水温センサ、36…アクセルペダル、37…アクセルポジションセンサ。 10... Engine, 11... Piston, 12... Cylinder, 13... Cylinder block, 14... Cylinder head, 15... Connecting rod, 16... Crank shaft, 17... Intake passage, 18... Air flow meter, 19... Throttle valve, 20... Intake Port, 21... Intake valve, 22... Port injection valve, 23... Cylinder injection valve, 24... Ignition device, 26... Exhaust passage, 27... Exhaust port, 28... Exhaust valve, 29... Three-way catalyst device, 30... Filter , 31... Air-fuel ratio sensor, 32... Catalyst output gas temperature sensor, 33... Electronic control unit, 34... Crank angle sensor, 35... Water temperature sensor, 36... Accelerator pedal, 37... Accelerator position sensor.

Claims (1)

気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射弁と、排気中の未燃燃料成分を酸化する触媒装置と、を備えるエンジンに適用されて、理論空燃比よりもリーン側の空燃比で燃焼を行うリーン燃焼運転と理論空燃比よりもリッチ側の空燃比で燃焼を行うリッチ燃焼運転とを交互に行うことで前記触媒装置を昇温する昇温制御を行うエンジン制御装置において、
前記筒内噴射弁の先端温度が高い状態にあるとき、及び前記筒内噴射弁に堆積しているデポジットの量が多い状態にあるとき、のいずれかの場合には、前記リッチ燃焼運転中の燃料噴射を前記筒内噴射弁により行い、前記筒内噴射弁の先端温度が高い状態になく、かつ前記筒内噴射弁に堆積しているデポジットの量が多い状態にない場合には、前記リッチ燃焼運転中の燃料噴射を前記ポート噴射弁により行う
エンジン制御装置。
It is applied to an engine equipped with an in-cylinder injection valve that injects fuel into a cylinder, a port injection valve that injects fuel into an intake port, and a catalyst device that oxidizes unburned fuel components in exhaust gas. A temperature raising control that raises the temperature of the catalyst device by alternately performing a lean combustion operation in which combustion is performed at an air-fuel ratio leaner than the fuel ratio and a rich combustion operation in which combustion is performed at an air-fuel ratio richer than the theoretical air-fuel ratio. In the engine control device that performs
When the tip temperature of the in-cylinder injection valve is high, and when the amount of deposits accumulated in the in-cylinder injection valve is large, the rich combustion operation is being performed. When fuel injection is performed by the in-cylinder injection valve and the tip temperature of the in-cylinder injection valve is not high and the amount of deposit accumulated in the in-cylinder injection valve is not large, the rich An engine control device that performs fuel injection during combustion operation by the port injection valve.
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