JP3695182B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、気筒内に燃料を直接噴射するようにした火花点火式内燃機関に適用される制御装置に係り、詳しくは、機関温間時に吸気行程前期に設定される燃料噴射時期を機関冷間時には遅角側の時期に変更するようにした内燃機関の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
燃料噴射弁から気筒内に燃料を直接噴射するようにした火花点火式の内燃機関においては、
・圧縮行程中に燃料を噴射して点火プラグの近傍に着火可能な濃い混合気を偏在させて燃焼を行う成層燃焼
・吸気行程中に燃料を噴射して気筒内の混合気を略均質な状態にして燃焼を行う均質燃焼
といった燃焼形態が機関運転状態に応じて選択される。
【0003】
こうした筒内噴射式の内燃機関では、吸気通路内に燃料を噴射するようにした内燃機関と比較して、噴射燃料と吸入空気とが均質に混合され難い傾向がある。吸気通路内に燃料を噴射する内燃機関では、噴射燃料が吸気通路内において吸入空気とある程度混合されて気筒内に流入するのに対して、筒内噴射式の内燃機関では、こうした混合が行われないからである。このため、筒内噴射式の内燃機関で均質燃焼を実行する際には、燃料噴射時期を吸気行程の前期に設定することにより、噴射燃料と吸入空気との混合時間を極力確保するようにしている。
【0004】
ところで、機関冷間時においては機関の熱によって噴射燃料の霧化が促進され難いことから、吸気行程前期に噴射された噴射燃料がピストンの頂面に衝突し、十分に霧化されないまま点火プラグにまで跳ね返るようになる。その結果、点火プラグの電極に液状の噴射燃料が付着するようになり、各電極間における絶縁抵抗が低下して最悪の場合には失火を招くおそれがある。
【0005】
特に、成層燃焼を行う内燃機関では、ピストンの頂面に凹部を形成して圧縮行程中に噴射される噴射燃料の流れを点火プラグ側に指向させ、同点火プラグの近傍に可燃混合気層を形成するようにしている場合が多く、この場合には点火プラグの燃料付着量も一層多いものとなっている。
【0006】
こうした噴射燃料の跳ね返りを抑制するうえでは、特開平9−68072号公報に記載されるように、燃料噴射時期を変更することが有効である。即ち、吸気行程前期に設定されている燃料噴射時期を機関冷間時には遅角させ、ピストンの頂面が点火プラグから離間したときに燃料を噴射するようにすれば、同頂面に衝突して跳ね返る噴射燃料を減少させて点火プラグへの燃料付着を抑制することができるようになる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように燃料噴射時期を遅角させると、機関燃焼状態が変化して機関温間時と同等の良好な機関燃焼状態を確保することが困難になる。
【0008】
その理由としては、
・機関温間時にはピストンの頂面や気筒の内周壁面に衝突した噴射燃料は速やかに霧化して吸入空気と混合される。一方、機関冷間時に燃料噴射時期を遅角したときには、機関の熱、特にピストン頂面の熱による噴射燃料の霧化が期待できず、また、気筒の内周壁面においてピストンにより覆われていない部分の面積が大きくなるため、この内周壁面に付着したまま燃焼に寄与しない燃料の量が増大し、空燃比が機関温間時よりもリーン化するようになる。
【0009】
・機関温間時において燃料を吸気行程前期に噴射したときには、ピストンの頂面と点火プラグとが近接しているため、同頂面に衝突した噴射燃料が点火プラグ周辺に浮遊するようになる。そして、この噴射燃料はピストンの下降に伴って気筒内に導入される吸入空気と混合されるものの、点火されるまでの間に気筒内に均一に分散されることは少ない。従って、点火プラグ周辺に過濃な混合気が偏在したままで点火が行われることとなる。
【0010】
一方、機関冷間時に燃料噴射時期を遅角したときには、このように点火プラグの周辺に過濃な混合気が偏在するようなことはなく、機関温間時と比較して霧化が促進されずにその粒径が大きくなることから、噴射燃料はむしろ気筒内の下部、即ち点火プラグから離れた部分に偏在するようになる。従って、機関冷間時に燃料噴射時期を遅角したときには、点火プラグ周辺の混合気は機関温間時と比較してリーン化するようになる。このように点火プラグ周辺の混合気がリーン化すると、混合気の燃焼速度が低下し、点火してから気筒内の燃焼圧が最大になるまでの期間が長くなる結果、最大燃焼圧の発生時期が機関出力を確保するうえで好適な時期よりも遅れるようになる。
【0011】
・機関温間時には機関の熱、特にピストンの頂面の熱によって噴射燃料の霧化が促進されるのに対して、機関冷間時に燃料噴射時期が遅角されると、こうしたピストンの頂面の熱による霧化促進が期待できなくなり、噴射燃料はその粒径が大きい状態のまま吸入空気と混合されるようになるため、吸入空気との混合が不十分のまま燃焼が行われるようになる。
といったことが考えられる。
【0012】
このように空燃比や最大燃焼圧の発生時期、或いは噴射燃料の霧化度合いが変化するために、従来では機関冷間時に燃料噴射時期を遅角した場合には、機関温間時と同等の良好な機関燃焼状態を維持することができなくなり、機関出力の低下や変動、燃費の悪化を招くこととなっていた。
【0013】
本発明はこうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は機関冷間時に燃料噴射時期を遅角した場合でも、機関温間時と略同等の良好な機関燃焼状態を維持することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項1に記載した発明では、気筒内に燃料を直接噴射するようにした火花点火式内燃機関に適用され、機関温間時に吸気行程前期に設定される燃料噴射時期を機関冷間時には遅角側の時期に変更する燃料噴射時期変更手段を有した内燃機関の制御装置において、燃料噴射時期の変更に伴って空燃比がリーン化するのを抑制すべく前記機関冷間時には前記内燃機関の燃料噴射量を前記機関温間時の燃料噴射量よりも増量する燃料噴射量変更手段を備えるとともに、更に前記機関冷間時にはスロットル開度を前記機関温間時の開度よりも増大させるスロットル開度変更手段を備えるようにしている。
【0015】
こうした構成によれば、燃料噴射量の増量によって空燃比がリッチ側に補正されるため、燃料噴射時期の変更に伴う空燃比のリーン化を抑制することができるようになる。また、機関冷間時におけるポンピングロスが機関温間時と比較して減少し、同機関冷間時の機関出力が増大するようになる。
【0016】
更に、請求項2に記載した発明のように、請求項1に記載した構成において、
・燃料噴射時期変更手段は機関温度が低くなるほど燃料噴射時期の遅角量を大きく設定するものであり、
・制御量変更手段は当該遅角量が大きくなるほど前記燃料噴射量と前記スロットル開度との変更割合を大きく設定するものである、
といった構成を採用すれば、点火プラグへの燃料付着を燃料噴射時期の遅角によって抑制する際に、その遅角量を必要最小限に抑えつつ、その燃料噴射時期の遅角に伴う空燃比のリーン化燃料噴射量の増量によって抑制するうえで、より適正な燃料噴射量の変更割合を設定することができるようになる。
【0021】
また、請求項に記載した発明のように、気筒内に燃料を直接噴射するようにした火花点火式内燃機関に適用され、機関温間時に吸気行程前期に設定される燃料噴射時期を機関冷間時には遅角側の時期に変更する燃料噴射時期変更手段を有した内燃機関の制御装置において、
燃料噴射時期の変更に伴って噴射燃料の霧化度合いが低下するのを抑制すべく前記機関冷間時には前記気筒内に発生するスワールの強度を前記機関温間時の強度よりも増大させるスワール強度変更手段を備えるとともに、更に前記機関冷間時にはスロットル開度を前記機関温間時の開度よりも増大させるスロットル開度変更手段を備える、
といった構成を採用すれば、スワールの強度を増大させることによって噴射燃料の霧化が促進され、燃料噴射時期の変更に伴って噴射燃料の霧化度合いが低下し燃焼状態が変化するのを抑制することができるようになる。また、機関冷間時におけるポンピングロスが機関温間時と比較して減少し、同機関冷間時の機関出力が増大するようになる。
【0022】
更に、請求項4に記載した発明のように、請求項3に記載した発明において、
・燃料噴射時期変更手段は機関温度が低くなるほど燃料噴射時期の遅角量を大きく設定するものであり、
・燃料噴射量変更手段は当該遅角量が大きくなるほど前記スワール強度と前記スロットル開度との変更割合を大きく設定するものである、
といった構成を採用すれば、即ち燃料噴射時期の遅角量が大きくなるほどスワールの強度を強くする構成を採用すれば、噴射燃料の霧化度合いが低下するのをスワール強度の増大によって抑制する際に、より適正な増大割合を設定することができるようになる。
【0024】
【発明の実施の形態】
[第1の実施形態]
以下、本発明を具体化した第1の実施形態について説明する。
【0025】
図1は本実施形態におけるエンジン10の制御装置の概略構成を示している。
エンジン10はシリンダヘッド11と、複数のシリンダ13(図1ではその一つのみを図示)が形成されたシリンダブロック12とを備えている。各シリンダ13内にはピストン14が往復動可能に設けられており、このピストン14の頂面と、シリンダ13の内周壁面及びシリンダヘッド11の下面とによって燃焼室16が区画形成されている。
【0026】
シリンダヘッド11には吸気通路30の一部を構成する一対の吸気ポート30a,30bと、排気通路32の一部を構成する一対の排気ポート32a,32bとが形成されている(図1では一方の吸気ポート30a及び排気ポート32aのみ図示)。これら吸気ポート30a,30b及び排気ポート32a,32bは燃焼室16に連通されており、シリンダヘッド11に支持された吸気バルブ20及び排気バルブ22の開閉動作によって開放及び閉鎖される。
【0027】
図2は各吸気ポート30a,30b及び排気ポート32a,32bの平断面形状を示している。同図に示すように、一方の吸気ポート30aは直線状に延びるストレートポートとなっているのに対し、他方の吸気ポート30bはその軸線が湾曲して延びるヘリカルポートとなっている(以下、特にこれら吸気ポート30a,30bを区別する場合には、それぞれ「ストレートポート30a」、「ヘリカルポート30b」と称する)。このヘリカルポート30bを通過して燃焼室16に吸入空気が導入されると、燃焼室16内には破線矢印で示すようにピストン14(図1参照)の軸線回りに旋回する吸入空気の流れ、即ちスワールが形成されるようになる。
【0028】
図1及び図2に示すように、吸気通路30においてストレートポート30aの上流側に連通する部分には、モータ35によって開閉駆動されるスワールコントロールバルブ(以下、「SCV」と略記する)34が設けられている。このSCV34は、ストレートポート30aを開閉してヘリカルポート30bを通過する吸入空気の量を調節することにより、燃焼室16内に形成されるスワールの強度を調節するものである。
【0029】
このSCV34の開度が相対的に小さくなると、吸気通路30を通過する吸入空気のうちヘリカルポート30bを通過する割合が大きくなってスワールの強度が強くなり、逆に同開度が相対的に大きくなるとこの割合が小さくなってスワールの強度が弱くなる。
【0030】
図1に示すように、吸気通路30においてSCV34よりも上流側部分にはサージタンク36が設けられており、更にこのサージタンク36よりも上流側部分の内部にはスロットルバルブ38が設けられている。このスロットルバルブ38はスロットルモータ39によって開閉駆動されることにより燃焼室16に導入される吸入空気の量をその開度、即ちスロットル開度TAに応じて調節する。
【0031】
サージタンク36には同サージタンク36とキャニスタ(図示略)を連通するパージ通路37の一端側が接続されている。このパージ通路37にはパージ量制御弁33が設けられており、キャニスタからサージタンク36にパージされる燃料の量はこのパージ量制御弁33により調節される。
【0032】
シリンダヘッド11には燃焼室16内に燃料を直接噴射するインジェクタ26が各燃焼室16に対応して設けられている。このインジェクタ26は燃料ポンプ(図示略)から高圧の燃料が圧送されるデリバリパイプ(図示略)に接続されており、同デリバリパイプから燃料が供給される。インジェクタ26には電磁弁(図示略)が内蔵されており、この電磁弁の開閉動作に基づいて燃料噴射量及び燃料噴射時期が調節される。
【0033】
シリンダヘッド11には各燃焼室16に対応して点火プラグ24が設けられており、その先端の電極部分は燃焼室16内に突出している。この点火プラグ24は点火コイル(図示略)を介してイグナイタ25に接続されており、このイグナイタ25によってその点火時期が調節される。吸気バルブ20の開弁時に吸気通路30から燃焼室16内に導入される吸入空気とインジェクタ26から燃焼室16内に直接噴射される燃料とによって形成される混合気は、この点火プラグ24により点火されて燃焼する。こうして燃焼した混合気は排気バルブ22の開弁時に燃焼室16から排気として排気通路32に排出される。
【0034】
ピストン14の頂面には凹部14aが形成されている。圧縮行程後期のようにピストン14とインジェクタ26とが近接しているときに同インジェクタ26から噴射される燃料は、スワールとともにその流動方向がこの凹部14aによって点火プラグ24の先端部側に向けられるようになっている。
【0035】
本実施形態におけるエンジン10は、空燃比或いは燃料噴射方式が異なる複数のモード、即ち、「成層燃焼」、「弱成層燃焼」、「均質燃焼」の間でその燃焼形態が切り換えられるようになっている。こうした燃焼形態の切り換えは燃料噴射量及び機関回転数に基づいて行われる。
【0036】
例えば、燃焼形態として「成層燃焼」が選択されると、空燃比は理論空燃比(A/F=14.5)よりもリーン(A/F=25〜50)に設定され、燃料噴射時期は圧縮行程後期に設定される。また、燃焼形態として「弱成層燃焼」が選択されると、空燃比は理論空燃比よりもリーン(A/F=20〜30)に設定されるとともに、燃料は吸気行程と圧縮行程との2回に分割して噴射されるようになる。更に、燃焼形態として「均質燃焼」が選択されると、空燃比は運転状態に応じて理論空燃比、リーン(A/F=15〜23)、及びリッチ(A/F=11〜13)のいずれかに適宜設定されるとともに、燃料噴射時期は吸気行程中に設定される。
【0037】
エンジン10にはその運転状態を検出するための各種センサが設けられている。ピストン14の往復動に伴って回転するクランクシャフト(図示略)と同クランクシャフトと連動して回転するカムシャフトの近傍には、クランクシャフトの回転速度(機関回転数NE)と回転角度(クランク角CA)を検出するためのクランク角センサ51及びカム角センサ52がそれぞれ設けられている。
【0038】
サージタンク36には吸入空気の圧力(吸気圧PM)を検出する吸気圧センサ53が設けられている。スロットルバルブ38の近傍にはアクセルペダル60の踏込量(アクセル開度ACCP)を検出するアクセルセンサ54が設けられている。SCV34の近傍には同SCV34の開度(実開度SCVP)を検出するためのSCV開度センサ55が設けられている。
【0039】
シリンダブロック12には、冷却水の温度(冷却水温THW)を検出するための水温センサ56(機関温度検出手段を構成する)と、エンジン10に発生するノッキングの大きさに応じたノッキング信号KCSを出力するノックセンサ57とが設けられている。また、排気通路32にはその内部を流れる排気の酸素濃度に応じた排気酸素濃度信号XOXを出力する酸素センサ58が設けられている。
【0040】
これら各種センサ51〜58から出力される検出信号はいずれも、エンジン10の各種制御を実行する電子制御装置(以下、「ECU」と略記する)40に入力される。このECU40はこれら各センサ51〜58からの検出信号に基づいてインジェクタ26(電磁弁)やイグナイタ25、パージ量制御弁33、各モータ35,39等々を駆動することにより、燃料噴射量及び燃料噴射時期に係る制御や点火時期制御、空燃比フィードバック制御、パージ量制御、吸入空気量制御、スワール強度に係る制御等を実行する。ECU40はこうした各種制御を実行する際に演算処理を行う中央演算処理装置(CPU)41や、これら各種制御プラグラムや関数データが予め記憶され、或いは各種データを記憶するためのメモリ42等を備えている。
【0041】
以下、ECU40によって実行される制御のうち燃焼形態として「均質燃焼」が選択されているときの各種制御の実行手順について説明する。
まず、本実施形態における燃料噴射時期制御に関して説明する。
【0042】
図3は燃料噴射時期制御の実行手順を示すフローチャートである。ECU40はこの「燃料噴射時期制御ルーチン」を所定のクランク角周期の割込処理として繰り返し実行する。
【0043】
まず、ステップ100において、吸気圧PM及び機関回転数NEに基づいて燃料噴射時期AINJを算出する。この燃料噴射時期AINJは点火が行われる気筒の圧縮上死点(TDC)を基準とし、その圧縮上死点前(BTDC)の相対的なクランク角CAとして定義されている。従って、燃料噴射時期AINJが大きくなるほど燃料は相対的に進角側の時期に噴射され、逆に小さくなるほど相対的に遅角側の時期に噴射されることとなる。
【0044】
次に、ステップ110において、冷却水温THWと判定温度JTHWとを比較する。この判定温度JTHWは点火プラグ24への燃料付着を抑制するために、燃料噴射時期AINJを遅角させる必要があるか否かを判定するための値である。ここで冷却水温THWが判定温度JTHWより低いと判断した場合には、処理をステップ120に移行し、燃料噴射時期AINJを冷間時噴射時期AINJCOLDと等しく設定する。この冷間時噴射時期AINJCOLDは点火プラグ24への燃料付着を確実に抑制可能なように設定された燃料噴射時期であり、ステップ100において吸気圧PM及び機関回転数NEに基づいて設定される燃料噴射時期AINJの範囲(例えば、BTDC 300〜360°CA)よりも遅角側の時期(例えばBTDC 260°CA)である。
【0045】
そして、ステップ130において遅角処理実行フラグXCOLDを「1」にセットする。この遅角処理実行フラグXCOLDは点火プラグ24への燃料付着を抑制するために燃料噴射時期AINJを遅角する処理(以下、「噴射時期遅角処理」という)が実行されているか否かを判断するためのフラグである。
【0046】
一方、ステップ110において冷却水温THWが判定温度JTHW以上である、即ち噴射時期遅角処理を実行する必要がないと判断した場合、ステップ140において遅角処理実行フラグXCOLDを「0」にリセットする。ステップ130或いはステップ140の処理を実行した後、ECU40は本ルーチンの処理を一旦終了する。
【0047】
次に、本実施形態における燃料噴射量制御に関して説明する。
図4は燃料噴射量制御の実行手順を示すフローチャートである。ECU40はこの「燃料噴射量制御ルーチン」を所定のクランク角周期の割込処理として繰り返し実行する。
【0048】
この「燃料噴射量制御ルーチン」では上記「燃料噴射時期制御ルーチン」にて設定された遅角処理実行フラグXCOLDに基づいて燃料噴射量の増量補正が実行される。
【0049】
まず、ステップ200において、吸気圧PM及び機関回転数NEに基づいて基本燃料噴射量QINJBを算出する。この基本燃料噴射量QINJBは燃料噴射量の基準となるものであり、吸気圧PM或いは機関回転数NEが大きくなるほど所定の機関出力を確保するために大きな値として算出される。
【0050】
次に、ステップ210において、遅角処理実行フラグXCOLDが「1」に設定されているか否か、即ち噴射時期遅角処理が実行されているか否か判断する。ここで遅角処理実行フラグXCOLDが「0」であると判断した場合には、噴射時期遅角処理は停止されているため、処理をステップ240に移行する。
【0051】
一方、ステップ210において、遅角処理実行フラグXCOLDが「1」であると判断した場合、ステップ220において、吸気圧PM及び機関回転数NEに基づいて冷間時基本噴射量QINJBCOLDを算出し、ステップ230において、基本燃料噴射量QINJBをこの冷間時基本噴射量QINJBCOLDと等しく設定する。
【0052】
ECU40のメモリ42には吸気圧PM及び機関回転数NEと冷間時基本噴射量QINJBCOLDとの関係を定義する関数データが記憶されており、ECU40は冷間時基本噴射量QINJBCOLDを算出する際に、この関数データを参照する。ここで冷間時基本噴射量QINJBCOLDはステップ200にて算出される基本燃料噴射量QINJBよりも常に多くなるように設定されており、これら両者QINJBCOLD,QINJBの差、即ち噴射時期遅角処理の実行時における燃料噴射量の増量割合は、噴射時期遅角処理の実行に伴ってリーン側にずれる空燃比のずれ量を補償することができるよう設定されている。
【0053】
そして、ステップ240では、燃料噴射時間TAUを次式に基づいて算出する。
TAU=QINJB×(FAF+KG)×KM ・・・(1)
ここで「FAF」は排気酸素濃度信号XOX等に基づいて設定される空燃比フィードバック補正係数、「KG」は目標空燃比(理論空燃比)と実際の空燃比と間に生じる定常的な偏差を補正するための空燃比学習値である。また、「KM」は燃料噴射圧(デリバリパイプ内の燃料圧)や吸気温等に基づき設定される補正係数である。
【0054】
このステップ240において燃料噴射時間TAUを設定した後、本ルーチンの処理を一旦終了する。
ECU40は、上記各制御ルーチンにおいて求められる燃料噴射時間TAUと燃料噴射時期AINJとに基づいてインジェクタ26の電磁弁を駆動することにより燃料噴射を実行する。
【0055】
以上説明したように、本実施形態では、噴射時期遅角処理が行われる際に、基本燃料噴射量QINJBとして冷間時基本噴射量QINJBCOLDが選択されるため、機関温間時と比較してより多くの燃料が噴射される。従って、機関温間時と比較してシリンダ13の内周壁面に付着する燃料の量が増大し、実際に燃焼に寄与する燃料の量が減少した機関冷間時でも、その燃料の減少を燃料噴射量の増大によって相殺することができ、燃焼室16に導入される吸入空気量に対応した量の燃料を噴射することができるようになる。
【0056】
従って、本実施形態によれば、
(1)噴射時期遅角処理に伴う空燃比のリーンずれを抑制して良好な燃焼状態を確保することができ、こうした空燃比のずれに起因する機関出力の低下や変動を抑制することができるようになる。
【0057】
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について第1の実施形態との相違点を中心にして説明する。尚、第1の実施形態と同等の構成については説明を省略する。
【0058】
本実施形態では第1の実施形態において説明した「燃料噴射時期制御ルーチン」及び「燃料噴射量制御ルーチン」に加え、噴射時期遅角処理が実行中であるか否かに応じて点火時期を補正するようにしている点が上記第1の実施形態と相違している。
【0059】
以下、こうした点火時期制御の実行手順について図5に示すフローチャートを参照して説明する。ECU40はこの「点火時期算出ルーチン」を所定のクランク角周期の割込処理として繰り返し実行する。
【0060】
まずステップ300において、吸気圧PM及び機関回転数NEに基づいて基本点火時期ABSEを算出する。ECU40のメモリ42には吸気圧PM及び機関回転数NEと基本点火時期ABSEとの関係を定義する関数データが記憶されており、ECU40は基本点火時期ABSEを算出する際にこの関数データを参照する。この基本点火時期ABSEも燃料噴射時期AINJと同様、圧縮上死点前の相対的なクランク角CAとして定義されている。
【0061】
次に、ステップ310において、遅角処理実行フラグXCOLDが「1」に設定されているか否かを判断する。ここで遅角処理実行フラグXCOLDが「1」である旨判断した場合、即ち噴射時期遅角処理が実行されていると判断した場合、処理をステップ320に移行する。
【0062】
ステップ320において、吸気圧PM及び機関回転数NEに基づいて冷間時基本点火時期ABSECOLDを算出した後、ステップ330において、基本点火時期ABSEをこの冷間時基本点火時期ABSECOLDと等しく設定する。
【0063】
ECU40のメモリ42には吸気圧PM及び機関回転数NEと冷間時基本点火時期ABSECOLDとの関係を定義する関数データが記憶されており、ECU40は冷間時基本点火時期ABSECOLDを算出する際にこの関数データを参照する。
【0064】
この冷間時基本点火時期ABSECOLDは、ステップ300において算出される基本点火時期ABSEよりも常に大きくなるように、即ち常に進角側の時期となるように設定されている。
【0065】
機関冷間時において燃料噴射時期を遅角させると、基本燃料噴射量QINJBの増量によりシリンダ13内の全体的な空燃比がリーン側にずれるのを抑制したとしても、燃料噴霧の粒径が大きいことから同噴霧がシリンダ13の下方に偏在するようになり、点火プラグ24周辺の混合気が部分的にリーン化することが避けきれない。
【0066】
このように点火プラグ24周辺の混合気が部分的にリーン化すると混合気の燃焼速度が低下し、最大燃焼圧の発生時期(クランク角CA)が機関出力を確保するうえで好適な時期よりも遅れるようになる。上記冷間時基本点火時期ABSECOLDと基本点火時期ABSEとの差、即ち噴射時期遅角処理の実行時における点火時期の進角量は、こうした最大燃焼圧の発生時期が遅れるのを補償することができるように設定されている。
【0067】
ステップ310において噴射時期遅角処理が停止されていると判断した場合、或いはステップ330の処理を実行した後は、ステップ340において、基本点火時期ABSE及びノックセンサ57から出力されるノッキング信号KCS等に基づいて最終点火時期AOPを算出する。このステップ340の処理を実行した後、本ルーチンの処理を一旦終了する。
【0068】
ECU40は圧縮上死点前のクランク角CAがこの最終点火時期AOPと一致したときに、点火信号をイグナイタ25に対して出力することにより、点火プラグ24による点火を実行する。
【0069】
以上説明したように、本実施形態では、噴射時期遅角処理が実行される際に、基本点火時期ABSEとして冷間時基本点火時期ABSECOLDが選択されるため、機関温間時と比較してより早い時期に混合気の点火が行われるようになる。
【0070】
従って、本実施形態によれば、
(2)噴射時期遅角処理によって最大燃焼圧の発生時期が機関出力を確保するうえで好適な時期よりも遅れることを抑制して良好な燃焼状態を確保することができる。従って、こうした最大燃焼圧発生時期の遅角に起因する機関出力の低下や変動、また燃費の悪化をも抑制することができるようになる。
【0071】
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態について第1の実施形態との相違点を中心にして説明する。尚、第1の実施形態と同等の構成については説明を省略する。
【0072】
本実施形態では噴射時期遅角処理において燃料噴射時期を遅角させる際に、その遅角量を冷却水温THWに基づいて可変設定するとともに、その燃料噴射時期の遅角量に基づいて燃料噴射量の増量割合を設定するようにしている点が上記第1の実施形態と相違している。
【0073】
以下、こうした燃料噴射時期制御の実行手順について図6及び図7を参照して説明する。ECU40は図6に示す「燃料噴射時期制御ルーチン」を所定のクランク角周期の割込処理として繰り返し実行する。尚、図6において図3と同一の符号を付した各ステップは図3と同一内容の処理が実行されるものとする。
【0074】
ステップ100の処理の後、ステップ110において、噴射時期遅角処理を実行する必要があると判断した場合には、ステップ112〜120の処理を順次実行して燃料噴射時期AINJを補正する。
【0075】
まず、ステップ112において、冷却水温THWに基づいて冷間時噴射時期AINJCOLDを算出する。ECU40のメモリ42には冷却水温THWと冷間時噴射時期AINJCOLDとの関係を定義する関数データが記憶されており、ECU40は冷間時噴射時期AINJCOLDを算出する際にこの関数データを参照する。
【0076】
図7はこの関数データを示すグラフである。同図に示すように、冷却水温THWが低くなるほど冷間時噴射時期AINJCOLDは遅角側の時期に設定される。
【0077】
次に、ステップ114において、ステップ100で算出された燃料噴射時期AINJと冷間時噴射時期AINJCOLDとの差を遅角量△AINJとして設定する。この遅角量△AINJは、噴射時期遅角処理の実行によって空燃比がリーン側にずれる際のずれ量と相関を有するものであり、燃料噴射量の増量割合を決定する際に用いられる。
【0078】
そして、ステップ120において、冷間時噴射時期AINJCOLDを新たな燃料噴射時期AINJとして設定した後、ステップ130において遅角処理実行フラグXCOLDを「1」にセットする。
【0079】
一方、ステップ110において、噴射時期遅角処理を実行する必要がないと判断した場合には、ステップ140において遅角処理実行フラグXCOLDを「0」にリセットする。上記ステップ130,140の各処理を実行した後、本ルーチンの処理を一旦終了する。
【0080】
次に、燃料噴射量制御の実行手順について図8及び図9を参照して説明する。ECU40は図8に示す「燃料噴射量制御ルーチン」を所定のクランク角周期の割込処理として繰り返し実行する。尚、図8において図4と同一の符号を付した各ステップは同図と同一内容の処理が実行されるものとする。
【0081】
ステップ200の処理の後、ステップ210において噴射時期遅角処理が実行されていると判断した場合には、ステップ222〜232の処理を順次実行して基本燃料噴射量QINJBを補正する。
【0082】
まず、ステップ222において、基本燃料噴射量QINJB(或いは吸気圧PM)及び前記遅角量△AINJに基づいて噴射量増量係数KQを算出する。この噴射量増量係数KQは噴射時期遅角処理の実行によって空燃比がリーン側にずれる際のずれ量に応じて燃料噴射量を増量補正するためのものである。
【0083】
ECU40のメモリ42には、基本燃料噴射量QINJB(或いは吸気圧PM)及び遅角量△AINJと噴射量増量係数KQとの関係を定義する関数データが記憶されている。図9は、この関数データを示すグラフである。
【0084】
同図に示すように、遅角量△AINJが大きくなるほど噴射量増量係数KQは大きく設定される。このように噴射量増量係数KQを設定するようにしているのは以下の理由による。
【0085】
即ち、遅角量△AINJ、冷間時噴射時期AINJCOLD、及び冷却水温THWの関係から明らかなように、この遅角量△AINJが大きくなるほど冷却水温THWが低く噴射燃料が霧化され難くなるため、シリンダ13の内周壁面に付着したままとなる燃料の量が増大する。
【0086】
更に、遅角量△AINJが大きくなるほど、燃料を噴射するときのインジェクタ26とピストン14の頂面との距離が大きくなり、シリンダ13の内周壁面においてピストン14によって覆われていない部分が増大するため、この内周壁面への燃料付着量が増大するようになる。
【0087】
そして、こうした燃料付着量の増大に伴って空燃比がリーン側により大きくずれるようになるため、このずれを適正に補正するためには、遅角量△AINJが大きくなるほど噴射量増量係数KQを大きく設定する必要があるからである。
【0088】
また、噴射量増量係数KQは基本燃料噴射量QINJBが多く(或いは吸気圧PMが大きく)なるほど大きく設定される。これは、基本燃料噴射量QINJBが多くなるほど、シリンダ13の内周壁面に付着する噴射燃料の割合が増大し、上記のような空燃比のリーンずれが顕著になる傾向があるからである。
【0089】
以上のようにして噴射量増量係数KQを算出した後、ステップ232において、現在の基本燃料噴射量QINJBに噴射量増量係数KQを乗算し、その乗算値(QINJB×K)を新たな基本燃料噴射量QINJBとして設定する。
【0090】
一方、上記ステップ210において噴射時期遅角処理が停止されていると判断した場合、或いはステップ232の処理を実行した後、ECU40はステップ240において上式(1)に基づき燃料噴射時間TAUを算出し、本ルーチンの処理を一旦終了する。
【0091】
以上説明したように、本実施形態では、冷却水温THWが低くなるほど燃料噴射時期AINJを相対的に遅角側の時期に設定するとともに、同燃料噴射時期AINJが遅角側の時期に設定されるほど基本燃料噴射量QINJBを大きく増量するようにしている。
【0092】
従って、本実施形態によれば、
(3)点火プラグ24への燃料付着を抑制するうえで燃料噴射時期(AINJ)の遅角量(△AINJ)を必要最小限に抑えつつ、更にその燃料噴射時期の遅角に伴う空燃比のリーンずれを燃料噴射量の増量によって抑制する際に適正な増量割合(噴射量増量係数KQ)を設定することができるようになる。その結果、更に良好な機関燃焼状態を確保して、空燃比のリーンずれに起因する機関出力の低下や変動を確実に抑制することができるようになる。
【0093】
[第4の実施形態]
次に、本発明の第4の実施形態について第3の実施形態との相違点を中心にして説明する。尚、第3の実施形態と同等の構成については説明を省略する。
【0094】
本実施形態では図6、8に示す「燃料噴射時期制御ルーチン」及び「燃料噴射量制御ルーチン」の双方を実行するとともに、点火時期を前記遅角量△AINJに基づき必要に応じて補正して算出するようにしている。以下、この点火時期の算出手順について図10及び図11を参照して説明する。
【0095】
図10は「点火時期算出ルーチン」の各処理を示すフローチャートである。ECU40はこの「点火時期算出ルーチン」を所定のクランク角周期の割込処理として繰り返し実行する。尚、図10において図5と同一の符号を付した各ステップは同図と同一内容の処理が実行されるものとする。
【0096】
ステップ300の処理の後、ステップ310において、噴射時期遅角処理が実行中であると判断した場合、ステップ325において、基本燃料噴射量QINJB(或いは吸気圧PM)及び遅角量△AINJに基づいて点火時期進角量KAを算出する。この点火時期進角量KAは、噴射時期遅角処理によって最大燃焼圧の発生時期が機関出力を確保するうえで好適な時期よりも遅れる際、その遅角量に応じて点火時期を進角補正するためのものである。
【0097】
ECU40のメモリ42には基本燃料噴射量QINJB(或いは吸気圧PM)及び遅角量△AINJと点火時期進角量KAとの関係を定義する関数データが記憶されている。図11は、この関数データを示すグラフである。
【0098】
同図に示すように、遅角量△AINJが大きくなるほど点火時期進角量KAは大きく設定される。このように点火時期進角量KAを設定するようにしているのは以下の理由による。
【0099】
即ち、遅角量△AINJを大きくした場合、即ち燃料噴射時期をより大きく遅角した場合、前述した点火プラグ24周辺の混合気が相対的にリーンになる傾向が更に顕著になり、燃焼速度が大きく低下するようになる。その結果、最大燃焼圧の発生時期が機関出力を確保するうえで好適な時期から更に大きく遅れるようになる。従って、こうした最大燃焼圧の発生時期の変化を抑制するためには、遅角量△AINJが大きくなるほど点火時期をより進角側の時期に設定する必要があるからである。
【0100】
また、点火時期進角量KAは基本燃料噴射量QINJBが多く(或いは吸気圧PMが大きく)なるほど大きく設定される。これは、基本燃料噴射量QINJBが多くなるほど、点火プラグ24周辺の混合気がその他の部分の混合気と比較して更にリーンになり、上記のような最大燃焼圧の発生時期のずれも更に大きくなるからである。
【0101】
こうして点火時期進角量KAを算出した後、ステップ335において、この点火時期進角量KAを現在の基本点火時期ABSEに加算し、その加算値(ABSE+KA)を新たな基本点火時期ABSEとして設定する。このステップ335の処理を実行した後、或いはステップ310において噴射時期遅角処理が停止されていると判断した場合は、ECU40はステップ340において最終点火時期AOPを算出し、本ルーチンの処理を一旦終了する。
【0102】
以上説明したように、本実施形態では、冷却水温THWに基づき設定される燃料噴射時期AINJが遅角側の時期に設定されるほど基本点火時期ABSEを進角させるようにしている。従って、第3の実施形態に記載した(3)と同様の作用効果を奏することができるのに加え、更に以下のような作用効果を奏することができる。
【0103】
即ち、
(4)点火プラグ24への燃料付着を抑制するうえで燃料噴射時期(AINJ)の遅角量(△AINJ)を必要最小限に抑えつつ、最大燃焼圧の発生時期が好適な時期からずれるのを点火時期の進角によって抑制する際に適正な進角量(点火時期進角量KA)を設定することができるようになる。その結果、更に良好な機関燃焼状態を確保して、最大燃焼圧の発生時期のずれに起因する機関出力の低下や変動を抑制することができ、また、燃費の悪化も確実に抑制することができるようになる。
【0104】
[第5の実施形態]
次に、本発明の第5の実施形態について第1の実施形態との相違点を中心にして説明する。尚、第1の実施形態と同等の構成については説明を省略する。
【0105】
本実施形態では図3に示す「燃料噴射時期制御ルーチン」を実行するとともに、空燃比制御における空燃比学習値KGを噴射時期遅角処理の実行中と同処理の停止中とで別々の値として学習するようにしている。尚、本実施形態では図4に示す「燃料噴射量制御ルーチン」は実行されず、従って冷間時基本噴射量QINJBCOLDに基づく基本燃料噴射量QINJBの増量補正は実行されない。
【0106】
以下、この空燃比学習値KGの学習が行われる「空燃比制御ルーチン」の各処理について図12及び図13に示すフローチャートを参照して説明する。ECU40はこの「空燃比制御ルーチン」を所定の時間周期の割込処理として繰り返し実行する。
【0107】
まず、ステップ500において、空燃比のフィードバック制御の実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで空燃比制御の実行条件が成立していないと判断した場合、ステップ501で空燃比フィードバック補正係数FAFを「1.0」に設定した後、ECU40は本ルーチンの処理を一旦終了する。因みに、このように空燃比制御の実行条件が成立しない場合としては、例えば、冷却水温THWが所定温度以下となっている、アクセル開度ACCPが所定値以上となっている、等々の場合がある。
【0108】
一方、ステップ500において空燃比制御の実行条件が成立していると判断した場合、ステップ502において、パージ制御が停止されているか否か、即ちパージ量制御弁33によりパージ通路37が閉鎖されているか否かを判断する。ここでパージ制御が停止中であると判断した場合、ステップ504において、遅角処理実行フラグXCOLDに基づき噴射時期遅角処理が実行中であるか否かを判断する。
【0109】
このステップ504において噴射時期遅角処理が実行中であると判断した場合、ステップ506において、冷間時空燃比学習値KGCOLDをECU40のメモリ42から読み込むとともに、その冷間時空燃比学習値KGCOLDを空燃比学習値KGとして設定する。
【0110】
一方、ステップ504において噴射時期遅角処理が停止されていると判断した場合、ステップ507において温間時空燃比学習値KGHOTをメモリ42から読み込むとともに、その温間時空燃比学習値KGHOTを空燃比学習値KGとして設定する。ここで、冷間時空燃比学習値KGCOLD及び温間時空燃比学習値KGHOTはいずれも、吸気圧PM及び機関回転数NEにより区分される複数の運転領域に対応する値として、これら運転領域と関連付けられてメモリ42に記憶されている。
【0111】
続くステップ508において、排気酸素濃度信号XOXに基づいて空燃比フィードバック補正係数FAFを算出する。図14はこの空燃比フィードバック補正係数FAFの時間的な変化態様の一例を示している。同図に示すように、空燃比フィードバック補正係数FAFは排気酸素濃度信号XOXが排気の空燃比がリッチであることを示す状態とリーンであることを示す状態との間で切り替わるとき(タイミングt1,t2,t3)に一定量だけ増量或いは減量される。そして再び排気酸素濃度信号XOXが切り替わるまでの期間(タイミングt1〜t2,t2〜t3)では徐々に増量或いは減量される。
【0112】
因みに、このように排気酸素濃度信号XOXの切替時期(スキップタイミング)に一定量だけ空燃比フィードバック補正係数FAFを増減する動作は「スキップ制御」と称され、このスキップ制御の後、再びスキップタイミングが到来するまで空燃比フィードバック補正係数FAFを徐々に増減する動作は「積分動作」と称されており、空燃比のフィードバック制御にあっては周知の制御態様である。
【0113】
このようにして空燃比フィードバック補正係数FAFを算出した後、ステップ510においてスキップタイミングが否かを判断する。
ここでスキップタイミングである旨判断した場合、ステップ512において、空燃比フィードバック補正係数FAFの平均値FAFAVが安定しており、その変化が所定の変動幅内に存在しているか否かを判断する。例えば、エンジン10の運転状態が定常的な状態である場合には、この平均値FAFAVの変動量が小さくなるため、このステップ512において平均値FAFAVが安定していると判断されることとなる。
【0114】
ステップ512において空燃比フィードバック補正係数FAFの平均値FAFAVが安定していると判断した場合、処理を図13に示すステップ514に移行し、空燃比学習値KGを次式(2)に基づいて算出する。
【0115】
KG=FAFAV−1.0 ・・・(2)
定常的な運転状態においてエンジン10の空燃比が理論空燃比よりもリーン側にずれる傾向がある場合には、空燃比フィードバック補正係数FAFの平均値FAFAVが「1.0」よりも大きくなるため、空燃比学習値KGは正の値として設定され、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側にずれる傾向がある場合には、平均値FAFAVが「1.0」よりも小さくなるため、空燃比学習値KGは負の値として設定されることとなる。
【0116】
そして、ステップ516において再び噴射時期遅角処理が実行中であるか否かを判断し、同処理が実行中である場合には、ステップ518において、空燃比学習値KGを吸気圧PM及び機関回転数NEによって定まる現在の運転領域に対応する冷間時空燃比学習値KGCOLDとして記憶する。一方、ステップ516において噴射時期遅角処理が実行されていないと判断した場合、ステップ517において、空燃比学習値KGを現在の運転領域に対応する温間時空燃比学習値KGHOTとして記憶する。
【0117】
上記ステップ517,518の各処理を実行した後、或いはステップ502,510,512において否定判断した場合、ECU40は本ルーチンの処理を一旦終了する。このようにして学習された空燃比学習値KGは、上式(1)に示すように燃料噴射時間TAUを算出する際に反映される。
【0118】
以上説明したように、本実施形態では、空燃比フィードバック制御における空燃比学習値KGを、噴射時期遅角処理の停止中に用いられる値、即ち温間時空燃比学習値KGHOTと、同処理の実行中に用いられる値、即ち冷間時空燃比学習値KGCOLDとに区別して学習するようにしている。
【0119】
従って、噴射時期遅角処理の実行中には、同処理の実行に伴って発生する空燃比のリーンずれの大きさに見合った空燃比学習値KGによって、同処理の停止中よりも増量補正された基本燃料噴射量QINJBに基づき燃料噴射が実行されるようになる。
【0120】
例えば、空燃比学習値KGを別々に学習しない場合には、仮に噴射時期遅角処理の実行中において、前述したような空燃比のリーンずれを抑制し得るように空燃比学習値KGが学習されたとしても、その後、噴射時期遅角処理の停止中に空燃比学習値KGが更新されると、冷間再始動時等、再び噴射時期遅角処理が実行されるときには、その更新された空燃比学習値KGに基づき空燃比制御が実行されてしまうこととなる。従って、空燃比のフィードバック制御の停止中にあっては、もはや空燃比のリーンずれを解消することはできず、また、同フィードバック制御が開始され、空燃比フィードバック補正係数FAFによって基本燃料噴射量QINJBが増量補正される場合であっても、同フィードバック制御の開始直後におけるリーンずれの発生は避けられず、これを速やかに補償することはできないことになる。
【0121】
この点、本実施形態によれば、
(5)冷間再始動時等に噴射時期遅角処理が実行されるときには、空燃比学習値KGとして前回の噴射時期遅角処理の実行中に学習された冷間時空燃比学習値KGCOLDが読み込まれるため、同処理の実行に伴う空燃比のリーンずれを速やかに補償することができ、こうした空燃比のずれに起因する機関出力の低下や変動をより早い段階で抑制することができるようになる。
【0122】
[第6の実施形態]
次に、本発明の第6の実施形態について第3の実施形態との相違点を中心にして説明する。尚、第3の実施形態と同等の構成については説明を省略する。
【0123】
本実施形態では図6、8に示す「燃料噴射時期制御ルーチン」及び「燃料噴射量制御ルーチン」の双方を実行するとともに、噴射時期遅角処理が実行されているか否かに応じてSCV34の開度を制御することにより、燃焼室16内に形成されるスワールの強度を調節するようにしている。
【0124】
以下、このSCV34の開度制御について図15〜17を参照して説明する。図15は「SCV開度制御ルーチン」の処理内容を示すフロチャートであり、ECU40はこのルーチンを所定のクランク角周期の割込処理として繰り返し実行する。
【0125】
まず、ステップ700において、吸気圧PM及び機関回転数NEに基づいてSCV34の基本指示開度SCVREQBを算出する。次に、ステップ702において、冷却水温THW及び機関回転数NEに基づいて閉込量DSCVを算出する。この閉込量DSCVはSCV34の開度を基本指示開度SCVREQBから減少させるためのものであり、同閉込量DSCVが大きく設定されるほどスワールの強度は増大するようになる。
【0126】
ECU40のメモリ42には冷却水温THW及び機関回転数NEと閉込量DSCVとの関係を定義する関数データが記憶されており、ECU40は閉込量DSCVを算出する際にこの関数データを参照する。例えば、この閉込量DSCVは図16に示すように、冷却水温THWが低下するほど大きく設定される。このように閉込量DSCVを設定するようにしているのは、冷却水温THW、換言すれば機関温度が低下するほど噴射燃料の霧化が低下して吸入空気と混合され難くなるため、スワールの強度を増大させることによって、こうした噴射燃料の霧化を促進させる必要があるからである。また、閉込量DSCVは機関回転数NEが低下するほど大きく設定される。これは、機関回転数NEが低下すると、燃焼室16への吸入空気の導入速度が低下してスワールの強度もまた低下するため、こうしたスワール強度の低下を補う必要があるからである。
【0127】
次に、ステップ704において、遅角処理実行フラグXCOLDに基づいて噴射時期遅角処理が実行されているか否かを判断する。ここで同処理が実行中であると判断した場合、ステップ705において、基本燃料噴射量QINJB(或いは吸気圧PM)及び遅角量△AINJに基づいて閉込量補正係数KSを算出する。
【0128】
この閉込量補正係数KSは噴射時期遅角処理の実行によって噴射燃料の霧化が低下する際の低下度合いに応じてスワールの強度を増大補正するためのものである。
【0129】
ECU40のメモリ42には、基本燃料噴射量QINJB(或いは吸気圧PM)及び遅角量△AINJと閉込量補正係数KSとの関係を定義する関数データが記憶されている。図17は、この関数データを示すグラフである。
【0130】
同図に示すように、遅角量△AINJが大きくなるほど閉込量補正係数KSは大きく設定される。このように閉込量補正係数KSを設定するようにしているのは以下の理由による。
【0131】
即ち、遅角量△AINJが大きくなるほど、燃料を噴射するときにおけるインジェクタ26とピストン14の頂面との距離が長くなるため、同頂面の熱によって噴射燃料が霧化され難くなるとともに、前述したようにシリンダ13の内周壁面への燃料付着量も増大するようになる。従って、より強いスワールを燃焼室16内に形成することにより、噴射燃料の霧化を促進させるとともに、シリンダ13の内周壁面への燃料付着を抑制する必要があるためである。
【0132】
更に、閉込量補正係数KSは基本燃料噴射量QINJBが多く(或いは吸気圧PMが大きく)なるほど大きく設定される。これは、基本燃料噴射量QINJBが多くなるほど、シリンダ13の内周壁面に付着する噴射燃料の割合が増大するとともに、シリンダ13内に存在する霧化度合いの悪い(粒径の大きい)燃料噴霧の量が増大するためである。
【0133】
以上のようにして閉込量補正係数KSを算出した後、ステップ706において、現在の閉込量DSCVに閉込量補正係数KSを乗算し、その乗算値(DSCV×KS)を新たな閉込量DSCVとして設定する。
【0134】
ステップ706の処理を実行した後、或いはステップ704において噴射時期遅角処理が停止されていると判断した場合、処理をステップ708に移行し、SCV34の指示開度SCVREQを次式(3)に基づいて算出する。
【0135】
SCVREQ=SCVREQB−DSCV ・・・(3)
ステップ708の処理を実行した後、ECU40は本ルーチンの処理を一旦終了する。ECU40はこのようにして算出された指示開度SCVREQとSCV34の実開度SCVPとが一致するようにモータ35をフィードバック制御する。
【0136】
以上説明したように、本実施形態では噴射時期遅角処理が実行されている場合には閉込量DSCVを増大することによりSCV34の開度を減少させるようにしている。従って、本実施形態によれば、第3の実施形態に記載した(3)と同様の作用効果を奏することができるのに加え、更に以下のような作用効果を奏することができる。
【0137】
即ち、
(6)噴射時期遅角処理によって噴射燃料の霧化度合いが低下してしまうのをスワールの強度を増大させることにより抑制することができる。その結果、霧化が促進されずに、噴射燃料と吸入空気との混合が不十分のまま燃焼が行われることに起因する機関出力の低下や変動を抑制することができ、燃費や排気性状の悪化をも抑制することができるようになる。
【0138】
更に、
(7)遅角量△AINJが大きくなるほど閉込量DSCVが大きくなるように補正してスワールの強度を増大させるようにしているため、上記のような機関出力の低下や変動、燃費や排気性状の悪化を更に確実に抑制することができるようになる。
【0139】
また、
(8)スワール強度の増大によって噴射燃料がシリンダ13の内周壁面に付着し難くなることから、こうした燃料付着に起因したオイル希釈の発生も抑制することができるようになる。
【0140】
[第7の実施形態]
次に、本発明の第7の実施形態について第3の実施形態との相違点を中心にして説明する。尚、第3の実施形態と同等の構成については説明を省略する。
【0141】
本実施形態では図6、8に示す「燃料噴射時期制御ルーチン」及び「燃料噴射量制御ルーチン」の双方を実行するとともに、点火時期制御におけるノック学習値AGKNKを噴射時期遅角処理の実行中と同処理の停止中とで別々の値として学習するようにしている。
【0142】
以下、このノック学習値AGKNKの学習が行われる「点火時期制御ルーチン」の各処理について図18及び図19のフローチャートを参照して説明する。ECU40はこの「点火時期制御ルーチン」を所定のクランク角周期の割込処理として繰り返し実行する。
【0143】
まず、図18に示すステップ800において、吸気圧PM及び機関回転数NEに基づいて基本点火時期ABSE及び最大遅角値AKMAXを算出する。ここで、最大遅角値AKMAXは基本点火時期ABSEを遅角する際の最大量であり、ノッキングの発生を確実に抑制可能な大きさに設定されている。
【0144】
次に、ステップ802において、遅角処理実行フラグXCOLDに基づき噴射時期遅角処理が実行中であるか否かを判断する。ここで噴射時期遅角処理が実行中であると判断した場合、ステップ804において、冷間時ノック学習値AGKNKCOLDをメモリ42から読み込むとともに、その冷間時ノック学習値AGKNKCOLDをノック学習値AGKNKとして設定する。
【0145】
一方、ステップ802において、噴射時期遅角処理が実行されていないと判断した場合、ステップ805において、温間時ノック学習値AGKNKHOTをメモリ42から読み込むとともに、その温間時ノック学習値AGKNKHOTをノック学習値AGKNKとして設定する。
【0146】
次に、図19に示すステップ806において、ノッキング信号KCSに基づいてエンジン10にノッキングが発生しているか否かを判断する。ここでノッキングが発生していると判断した場合、ステップ808において、現在のノック制御値AKCSに所定角度α1を加算し、その加算値(AKCS+α1)を新たなノック制御値AKCSとして設定する。このノック制御値AKCSは現在のエンジン10のノッキング発生状況に応じてその大きさが変化する値である。
【0147】
一方、ステップ806においてノッキングが発生していないと判断した場合、ステップ809において、現在のノック制御値AKCSから所定角度α2を減算し、その減算値(AKCS−α2)を新たなノック制御値AKCSとして設定する。
【0148】
ステップ808又はステップ809の処理を実行した後、ステップ810において、ノック遅角反映値AKNKを次式(4)に基づいて算出する。
AKNK=AKMAX−AGKNK+AKCS ・・・(4)
次に、ステップ812において、ノック制御値AKCSと所定角度β1とを比較する。ここでノック制御値AKCSが所定角度β1より大きいと判断した場合、ステップ816において、現在のノック学習値AGKNKから所定角度γを減算し、その減算値(AGKNK−γ)を新たなノック学習値AGKNKとして設定する。
【0149】
一方、ステップ812においてノック制御値AKCSが所定角度β1以下であると判断した場合、ステップ814において更にノック制御値AKCSと所定角度β2とを比較する。ここでノック制御値AKCSが所定角度β2より小さいと判断した場合、ステップ817において現在のノック学習値AGKNKに所定角度γを加算し、その加算値(AGKNK+γ)を新たなノック学習値AGKNKとして設定する。
【0150】
このノック学習値AGKNKはエンジン10に発生するノッキングの定常的な傾向を示すものであり、本ルーチンの処理によって、ノックキングが頻繁に発生する傾向がある場合には相対的に小さい値に学習され、逆にノッキングの発生回数が少ない場合には相対的に大きい値に学習される。
【0151】
従って、このノック学習値AGKNKは、燃料のオクタン価に応じたノッキングの発生傾向の他、例えば噴射時期遅角処理の実行により点火プラグ24周辺の混合気のリーン化傾向が変化した場合には、その変化に応じたノッキングの発生傾向をも反映した値に学習されることになる。
【0152】
例えば、噴射時期遅角処理の実行中には点火プラグ24周辺の混合気の空燃比が相対的にリーンになるため、燃焼室16内における混合気の燃焼が緩慢になってノッキングが発生し難くなるとともに、最大燃焼圧の発生時期が相対的に遅れるようになる。このため、ノック学習値AGKNKは相対的に大きくなるように更新され、このノック学習値AGKNKの更新によって点火時期(最終点火時期AOP)も進角側の時期に設定されるようになる。
【0153】
一方、噴射時期遅角処理が停止されているときには、混合気の燃焼速度が増大してノッキングが発生し易くなるとともに、最大燃焼圧の発生時期が相対的に早まるようになる。このため、ノック学習値AGKNKは相対的に小さくなるように更新され、このノック学習値AGKNKの更新によって点火時期も遅角側の時期に設定されるようになる。
【0154】
ステップ816又はステップ817の処理を実行した後、或いはステップ814において否定判断した場合、ステップ818において、噴射時期遅角処理が実行中であるか否かを判断し、同処理が実行中である場合には、ステップ820において、ノック学習値AGKNKを冷間時ノック学習値AGKNKCOLDとしてメモリ42に記憶する。一方、ステップ818において噴射時期遅角処理が停止されていると判断した場合には、ステップ821において、ノック学習値AGKNKを温間時ノック学習値AGKNKHOTとしてメモリ42に記憶する。
【0155】
このようにしてノック学習値AGKNKを噴射時期遅角処理の実行中であるか否かに応じて各別に学習してメモリ42に記憶した後、ステップ822において、基本点火時期ABSEからノック遅角反映値AKNKを減算し、その減算値(ABSE−AKNK)を最終点火時期AOPとして設定した後、本ルーチンの処理を一旦終了する。
【0156】
以上説明したように、点火時期制御におけるノック学習値AGKNKを、噴射時期遅角処理が停止されているときに用いられる値、即ち温間時ノック学習値AGKNKHOTと、同処理の実行中に用いられる値、即ち冷間時ノック学習値AGKNKCOLDとに区別して学習するようにしている。
【0157】
例えば、このようにノック学習値AGKNKを別々に学習しない場合には、仮に噴射時期遅角処理の実行中にノック学習値AGKNKが学習されたとしても、その後、噴射時期遅角処理が停止されたときにノック学習値AGKNKが更新されると、冷間再始動時等、再び噴射時期遅角処理が実行されるときには、その更新されたノック学習値AGKNKに基づいて点火時期制御が実行されてしまうこととなる。
【0158】
これに対して、本実施形態によれば、
(9)冷間再始動時等に噴射時期遅角処理が実行されるときには、ノック学習値AGKNKとして前回の噴射時期遅角処理の実行中に学習された冷間時ノック学習値AGKNKCOLDが読み込まれるため、同処理の実行に伴って最大燃焼圧の発生時期が機関出力を確保するうえで好適な時期よりも遅れるのを速やかに抑制して良好な燃焼状態を確保することができる。従って、こうした最大燃焼圧の発生時期が遅角することに起因する機関出力の低下や変動、また、燃費の悪化をより早期に抑制することができるようになる。
【0159】
更に、本実施形態では、図6、8に示す「燃料噴射時期制御ルーチン」及び「燃料噴射量制御ルーチン」の双方を実行するようにしていることから、第3の実施形態に記載した(3)と同様の作用効果をも奏することができる。
【0160】
[第8の実施形態]
次に、本発明の第8の実施形態について第3の実施形態との相違点を中心にして説明する。尚、第3の実施形態と同等の構成については説明を省略する。
【0161】
本実施形態では図6に示す「燃料噴射時期制御ルーチン」を実行するとともに、噴射時期遅角処理時に基本燃料噴射量QINJBを増量する際には、空燃比のフィードバック制御を一時的に停止するようにしている。
【0162】
以下、本実施形態の燃料噴射量制御について、図20のフローチャートを参照して説明する。ECU40は同図に示す「燃料噴射量制御ルーチン」を所定のクランク角周期の割込処理として繰り返し実行する。尚、この「燃料噴射量制御ルーチン」において図8に示す処理と同一の符号を付した各ステップは同図と同一内容の処理が実行されるものとする。
【0163】
ECU40はステップ210において遅角処理実行フラグXCOLDが「1」であると判断した場合に、ステップ222において基本燃料噴射量QINJB及び前記遅角量△AINJに基づいて噴射量増量係数KQを算出する。
【0164】
ここで、上記第3の実施形態においては、噴射時期遅角処理に起因して空燃比が理論空燃比からリーン側にずれるのを抑制可能なように噴射量増量係数KQを算出するようにしたが、本実施形態では更に、上記遅角量△AINJが特に大きく、従って噴射時期遅角処理による機関燃焼状態の変化が大きいときには、空燃比が理論空燃比よりも更にリッチになるように、この噴射量増量係数KQを算出するようにしている。このように空燃比を理論空燃比よりもリッチに設定することにより、機関燃焼状態の安定化を図ることができるからである。
【0165】
このようにして噴射量増量係数KQを算出した後、ECU40はステップ235において空燃比フィードバック補正係数FAFを「1.0」に変更する。そして、ECU40はステップ240の処理を実行した後、本ルーチンの処理を一旦終了する。
【0166】
以上、説明したように本実施形態では噴射時期遅角処理時に基本燃料噴射量QINJBを噴射量増量係数KQに基づいて増量する際には、空燃比のフィードバック制御を停止して、空燃比の制御態様をオープンループ制御に切り替えるようにしている。
【0167】
従って、本実施形態によれば、第3の実施形態において記載した(3)と同様の効果を奏することができるのに加え、更に、
(10)噴射量増量係数KQに基づく基本燃料噴射量QINJBの増量操作が空燃比フィードバック補正係数FAFによって打ち消されてしまうことがなくなるため、噴射時期遅角処理時において空燃比を理論空燃比よりもリッチに設定することによって、確実に機関燃焼状態の安定化を図ることができるようになる。
【0168】
[第9の実施形態]
次に、本発明の第9の実施形態について第3の実施形態との相違点を中心にして説明する。尚、第3の実施形態と同等の構成については説明を省略する。
【0169】
本実施形態では図6、8、10、15に示す「燃料噴射時期制御ルーチン」、「燃料噴射量制御ルーチン」、「点火時期算出ルーチン」、「SCV開度制御ルーチン」がそれぞれ実行される。更に、本実施形態ではこれら各制御に加え、上記噴射時期遅角処理の実行時にはスロットル開度TAの目標制御量である目標スロットル開度TATRGを同処理の非実行時よりも大きく設定するようにしている。
【0170】
以下、こうしたスロットル開度制御の実行手順について図21を参照して説明する。ECU40は同図に示す「スロットル開度制御ルーチン」を所定のクランク角周期の割込処理として繰り返し実行する。
【0171】
まず、ECU40はステップ900において、遅角処理実行フラグXCOLDが「1」に設定されているか否かを判断する。ここで、遅角処理実行フラグXCOLDが「1」ではないと判断した場合、即ち噴射時期遅角処理の実行中ではないと判断した場合、ステップ915ににおいてアクセル開度ACCP及び機関回転数NEに基づいて目標スロットル開度TATRGを算出する。
【0172】
一方、ステップ900において遅角処理実行フラグXCOLDが「1」であると判断した場合、即ち噴射時期遅角処理の実行中であると判断した場合、ECU40はステップ910において、噴射時期遅角処理の実行時に対応した目標スロットル開度TATRGをアクセル開度ACCP及び機関回転数NEに基づいて算出する。
【0173】
ECU40のメモリ42には、目標スロットル開度TATRGとアクセル開度ACCP及び機関回転数NEとの関係を定義する関数データであって、噴射時期遅角処理の実行時に対応した関数データと非実行時に対応した関数データとがそれぞれ各別に格納されている。ECU40はステップ910の処理では前者の関数データを、ステップ915の処理では後者の関数データをそれぞれ参照して目標スロットル開度TATRGを算出する。
【0174】
ここで、上記各関数データは、アクセル開度ACCP及び機関回転数NEの双方が同一であれば、ステップ910の処理に基づき算出される目標スロットル開度TATRGがステップ915の処理に基づき算出される目標スロットル開度TATRGよりも大きくなるように設定されている。
【0175】
従って、噴射時期遅角処理の実行時にあってはスロットル開度TAが同処理の非実行時と比較して大きく設定されるようになるため、ポンピングロスが低減されるようになる。更に、こうしたスロットル開度TAの設定に応じて吸気圧PMが大きくなることから基本燃料噴射量QINJBもスロットル開度TAの増大分に見合った分だけ相対的に大きく設定されるようになる。
【0176】
こうしてステップ910或いはステップ915において目標スロットル開度TATRGを算出した後、ECU40はステップ920でスロットル開度TAが目標スロットル開度TATRGと一致するようにスロットルモータ39を制御し、本ルーチンの処理を一旦終了する。
【0177】
本実施形態では、上記「燃料噴射量制御ルーチン」、「点火時期算出ルーチン」、「SCV開度制御ルーチン」が実行されることにより、燃料噴射量、点火時期、及びSCV開度が噴射時期遅角処理に適合するように変更されるため、第3、第4、第6の実施形態に記載した(3)、(4)、(6)〜(8)と同等の作用効果を奏することができる。
【0178】
ここで、上記のように噴射時期遅角処理時において同処理に適合するように燃料噴射量、点火時期、及びSCV開度を変更した場合、機関燃焼状態の悪化を確実に抑制することができるものの、これら燃料噴射量、点火時期、及びSCV開度の変更に起因した機関出力の低下が避けられず、噴射時期遅角処理の実行時から非実行時へと移行する際にいわゆるトルクショックが発生する傾向がある。
【0179】
この点、本実施形態によれば、
(11)噴射時期遅角処理の実行時にはスロットル開度TAを相対的に大きく設定するようにしているため、同処理の実行時には非実行時と比較してポンピングロスを低減させることができるようになる。その結果、噴射時期遅角処理の実行に伴う機関出力の低下を極力抑えて、上記のようなトルクショックの発生を抑制することができるようになる。
【0180】
以上説明した各実施形態は以下のように構成を変更して実施することもできる。
・上記第2、7、6の実施形態では、噴射時期遅角処理の実行時に燃料噴射量の増量に加えて、点火時期を進角させ、或いはスワール強度の増大させるようにしているが、噴射時期遅角処理の実行時に点火時期或いはスワール強度のみを変更する構成を採用することもできる。また、点火時期及びスワールの強度の双方を噴射時期遅角処理の実行時に変更したり、更に、燃料噴射量、点火時期、及びスワールの強度を全て変更する構成を採用することもできる。
【0181】
・上記第7の実施形態の実施形態では噴射時期遅角処理が実行されているか否かに応じてノック学習値AGKNKを別々の値として学習するようしたが、例えば最大遅角値AKMAXを噴射時期遅角処理が実行されているか否かに応じて別々に設定する構成を採用することもできる。
【0182】
・上記第5の実施形態では噴射時期遅角処理が実行されているか否かに応じて空燃比学習値KGを設定し、この空燃比学習値KGに基づいて燃料噴射時間TAUを算出するようにしたが、この燃料噴射時間TAUを補正するための補正係数をこうした空燃比学習値KGとは別に定義し、この補正係数の値を噴射時期遅角処理が実行されているときの値と停止されているときの値とに別々に設定するようにしてもよい。
【0183】
・上記第8の実施形態では噴射量増量係数KQに基づいて基本燃料噴射量QINJBを増量補正するようにしたが、第1の実施形態と同様、基本燃料噴射量QINJBを冷間時基本噴射量QINJBCOLDと等しく設定することにより、同基本燃料噴射量QINJBを増量補正するようにしてもよい。
【0184】
・上記第9の実施形態では前述した「燃料噴射量制御ルーチン」、「点火時期算出ルーチン」、「SCV開度制御ルーチン」をいずれも実行するようにしたが、これら各処理のうちの1つ或いは2つの処理を選択して実行するようにしてもよい。
【0185】
・上記第9の実施形態では噴射時期遅角処理の実行時と非実行時に対応した各別の関数データをECU40のメモリ42に格納しておき、遅角処理実行フラグXCOLDの値に対応した関数データに基づいて目標スロットル開度TATRGを算出するようにしたが、例えば、アクセル開度ACCP及び機関回転数NEに基づいて予め目標スロットル開度TATRGを算出しておき、噴射時期遅角処理の実行時(遅角処理実行フラグXCOLDが「1」であると判断されるとき)には、この目標スロットル開度TATRGを増大補正するようにしてもよい。
【0186】
また、この際、目標スロットル開度TATRGを増大補正する割合を燃料噴射時期AINJの遅角量△AINJに基づいて可変設定するようにしてもよい。このように構成すれば、噴射時期遅角処理の実行に伴う機関出力の低下に見合った分だけ目標スロットル開度TATRGを増大補正することができ、トルクショックの発生をより確実に抑制することができるようになる。
【0187】
・上記第9の実施形態では噴射時期遅角処理の実行によって基本燃料噴射量QINJBが増量補正されるときに、空燃比のフィードバック制御を停止するようにしたが、この停止条件に加えて更に、機関始動時やエンジン10の冷却水温の低温時に基本燃料噴射量QINJBが増量補正されるときにも同様に、空燃比のフィードバック制御を停止するようにしてもよい。
【0188】
・上記各実施形態では噴射時期遅角処理の実行に併せて燃料噴射量や点火時期、スワールの強度を補正するようにしたが、これら各種制御量の他、例えば燃料噴射圧やスロットルバルブ38の開度を補正するようにしたり、或いは吸気バルブ20や排気バルブ22の開閉時期やリフト量を調節する機構を設けるとともに、この機構による調節量を補正するようにしてもよい。
【0189】
・上記各実施形態では機関温度として冷却水温THWを選択し、この冷却水温THWに基づいて点火プラグ24への燃料付着が発生する運転状態にあるか否かを判断するようにしたが、例えば、この冷却水温THWに代えて、潤滑油温や吸気温、エンジン10を始動してからの経過時間や累積燃料噴射量等に基づいて、こうした運転状態を判断することもできる。
【0190】
・上記各実施形態では機関冷間時に燃料噴射時期AINJを遅角する際にその時期を吸気行程に設定するようにしたが、更に圧縮行程前期にまで遅角させるようにしてもよい。
【0191】
・上記各実施形態は燃焼形態を成層燃焼、弱成層燃焼、均質燃焼の間で切り替えるエンジン10の制御装置を適用するようにしたが、均質燃焼のみを実行するエンジンに対して本発明に係る制御装置を適用することもできる。
【0192】
【発明の効果】
請求項1乃至6に記載した発明によれば、燃料噴射時期の変更に伴う機関燃焼状態の変化が抑制され、機関冷間時に燃料噴射時期を遅角した場合でも、機関温間時と略同等の良好な機関燃焼状態を維持することができるようになる。
【0193】
特に、請求項2に記載した発明によれば、点火プラグへの燃料付着を燃料噴射時期の遅角によって抑制する際に、その遅角量を必要最小限に抑えつつ、その燃料噴射時期の遅角に伴う機関燃焼状態の変化を抑制するうえで、より適正な制御量の変更割合を設定することができるようになる。その結果、良好な機関燃焼状態を確実に維持することができるようになる。
【0194】
また、請求項3に記載した発明によれば、燃料噴射量の増量によって燃料噴射時期の変更に伴う空燃比のリーン化を抑制することができ、こうした空燃比のリーン化に起因した機関出力の低下や変動を抑制することができるようになる。特に、燃料噴射時期の遅角量が大きくなるほど燃料噴射量の増量割合を大きくすれば、より適正な増量割合が設定されるようになるため、機関出力の低下や変動を確実に抑制することができるようになる。
【0195】
更に、請求項4に記載した発明によれば、燃料噴射時期の変更に伴って最大燃焼圧の発生時期が遅角側の時期に変化するのを点火時期の進角によって抑制することができるようになり、最大燃焼圧の発生時期が好適な時期よりも遅角側の時期にずれることに起因した機関出力の低下や変動、また、燃費の悪化を抑制することができるようになる。特に、燃料噴射時期の遅角量が大きくなるほど点火時期の進角量を大きくすれば、より適正な点火時期の進角量が設定されるようになるため、こうした機関出力の低下や変動、燃費の悪化を確実に抑制することができるようになる。
【0196】
請求項5に記載した発明によれば、燃料噴射時期の変更に伴って噴射燃料の霧化度合いが低下し燃焼状態が変化するのをスワールの強度を増大させることにより抑制することができ、霧化が促進されず噴射燃料と吸入空気との混合が不十分のまま燃焼が行われることに起因した機関出力の低下や変動、更には燃費や排気性状の悪化を抑制することができるようになる。特に、燃料噴射時期の遅角量が大きくなるほどスワール強度の増大割合を大きくすれば、より適正な増大割合が設定されるようになるため、こうした機関出力の低下や変動、燃費や排気性状の悪化を確実に抑制することができるようになる。
【0197】
また、請求項6に記載した発明によれば、機関冷間時におけるポンピングロスが機関温間時と比較して減少し、同機関冷間時の機関出力が増大するようになる。その結果、機関冷間時と機関温間時との間における機関出力の差を減少させることができ、機関冷間時から機関温間時への移行時におけるトルクショックの発生を抑制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】エンジンの制御装置の概略構成図。
【図2】吸気ポート及び排気ポートの形状を示す断面図。
【図3】燃料噴射時期制御の実行手順を示すフローチャート。
【図4】燃料噴射量制御の実行手順を示すフローチャート。
【図5】点火時期の算出手順を示すフローチャート。
【図6】燃料噴射時期制御の実行手順を示すフローチャート。
【図7】冷却水温と冷間時噴射時期との関係を示すグラフ。
【図8】燃料噴射量制御の実行手順を示すフローチャート。
【図9】基本燃料噴射量及び遅角量と噴射量増量係数との関係を示すグラフ。
【図10】点火時期の算出手順を示すフローチャート。
【図11】基本燃料噴射量及び遅角量と点火時期進角量との関係を示すグラフ。
【図12】空燃比制御の実行手順を示すフローチャート。
【図13】空燃比制御の実行手順を示すフローチャート。
【図14】空燃比フィードバック補正係数の変化態様の一例を示すタイミングチャート。
【図15】SCV開度制御の実行手順を示すフローチャート。
【図16】冷却水温と閉込量との関係を示すグラフ。
【図17】基本燃料噴射量及び遅角量と閉込量補正係数との関係を示すグラフ。
【図18】点火時期の算出手順を示すフローチャート。
【図19】点火時期の算出手順を示すフローチャート。
【図20】燃料噴射量制御の実行手順を示すフローチャート。
【図21】スロットル開度制御の実行手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
10…エンジン、11…シリンダヘッド、12…シリンダブロック、13…シリンダ、14…ピストン、14a…凹部、16…燃焼室、20…吸気バルブ、22…排気バルブ、24…点火プラグ、25…イグナイタ、26…インジェクタ、30…吸気通路、30a,30b…吸気ポート、32…排気通路、32a,32b…排気ポート、33…パージ量制御弁、34…SCV、35…モータ、36…サージタンク、37…パージ通路、38…スロットルバルブ、39…スロットルモータ、40…ECU、42…メモリ、51…クランク角センサ、52…カム角センサ、53…吸気圧センサ、54…アクセルセンサ、55…SCV開度センサ、56…水温センサ、57…ノックセンサ、58…酸素センサ、60…アクセルペダル。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device applied to a spark ignition internal combustion engine in which fuel is directly injected into a cylinder, and more specifically, the fuel injection timing set in the first half of the intake stroke when the engine is warm is set to the cold engine temperature. The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that is sometimes changed to a retarded timing.
[0002]
[Prior art]
In a spark ignition type internal combustion engine in which fuel is directly injected into a cylinder from a fuel injection valve,
-Stratified combustion in which fuel is injected during the compression stroke, and a rich mixture that can be ignited in the vicinity of the spark plug is unevenly distributed.
・ Homogeneous combustion in which fuel is injected during the intake stroke to make the mixture in the cylinder almost homogeneous
Is selected in accordance with the engine operating state.
[0003]
In such an in-cylinder injection type internal combustion engine, compared with an internal combustion engine in which fuel is injected into an intake passage, there is a tendency that the injected fuel and the intake air are not easily mixed. In an internal combustion engine that injects fuel into the intake passage, the injected fuel is mixed to some extent with intake air in the intake passage and flows into the cylinder, whereas in a direct injection internal combustion engine, such mixing is performed. Because there is no. For this reason, when performing homogeneous combustion in a direct injection internal combustion engine, the fuel injection timing is set to the first half of the intake stroke so as to ensure the mixing time of the injected fuel and the intake air as much as possible. Yes.
[0004]
By the way, when the engine is cold, it is difficult for atomization of the injected fuel to be accelerated by the heat of the engine. It will bounce back to. As a result, the liquid injected fuel comes to adhere to the electrodes of the spark plug, and the insulation resistance between the electrodes is lowered, which may cause misfire in the worst case.
[0005]
In particular, in an internal combustion engine that performs stratified combustion, a concave portion is formed on the top surface of the piston so that the flow of injected fuel injected during the compression stroke is directed to the spark plug side, and a combustible mixture layer is formed in the vicinity of the spark plug. In many cases, the fuel is attached to the spark plug in this case.
[0006]
In order to suppress such rebound of the injected fuel, it is effective to change the fuel injection timing as described in JP-A-9-68072. In other words, if the fuel injection timing set in the first half of the intake stroke is retarded when the engine is cold and fuel is injected when the top surface of the piston is separated from the spark plug, it will collide with the top surface. It is possible to reduce the amount of injected fuel that bounces back and suppress the adhesion of fuel to the spark plug.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the fuel injection timing is retarded in this way, the engine combustion state changes, and it becomes difficult to ensure a good engine combustion state equivalent to that when the engine is warm.
[0008]
The reason is
-When the engine is warm, the injected fuel that has collided with the top surface of the piston or the inner peripheral wall surface of the cylinder is quickly atomized and mixed with the intake air. On the other hand, when the fuel injection timing is retarded when the engine is cold, atomization of the injected fuel due to the heat of the engine, particularly the top surface of the piston, cannot be expected, and the inner peripheral wall surface of the cylinder is not covered by the piston Since the area of the portion increases, the amount of fuel that does not contribute to combustion while remaining attached to the inner peripheral wall surface increases, and the air-fuel ratio becomes leaner than when the engine is warm.
[0009]
When the fuel is injected in the first half of the intake stroke when the engine is warm, the top surface of the piston and the spark plug are close to each other, so that the injected fuel that collides with the top surface floats around the spark plug. Although this injected fuel is mixed with the intake air introduced into the cylinder as the piston descends, it is less likely to be evenly distributed within the cylinder before ignition. Therefore, ignition is performed with the rich air-fuel mixture unevenly distributed around the spark plug.
[0010]
On the other hand, when the fuel injection timing is retarded when the engine is cold, an excessively rich air-fuel mixture is not unevenly distributed around the spark plug in this way, and atomization is promoted compared to when the engine is warm. Therefore, the injected fuel is rather unevenly distributed in the lower part of the cylinder, that is, the part away from the spark plug. Therefore, when the fuel injection timing is retarded when the engine is cold, the air-fuel mixture around the spark plug becomes leaner than when the engine is warm. When the air-fuel mixture around the spark plug becomes lean in this way, the combustion speed of the air-fuel mixture decreases, and as a result of the longer period from ignition to the maximum combustion pressure in the cylinder, the maximum combustion pressure generation time However, it will be later than a suitable time for securing the engine output.
[0011]
・ When the engine is warm, the atomization of the injected fuel is promoted by the heat of the engine, especially the top surface of the piston, whereas when the fuel injection timing is retarded when the engine is cold, the top surface of the piston As a result, it becomes impossible to expect the atomization to be accelerated by the heat of the fuel, and the injected fuel is mixed with the intake air with its particle size being large, so that the combustion is performed with insufficient mixing with the intake air. .
It can be considered.
[0012]
As described above, since the generation time of the air-fuel ratio and the maximum combustion pressure or the atomization degree of the injected fuel changes, conventionally, when the fuel injection timing is retarded when the engine is cold, it is equivalent to that when the engine is warm. It has become impossible to maintain a good engine combustion state, leading to a decrease or fluctuation in engine output and a deterioration in fuel consumption.
[0013]
The present invention has been made in view of such conventional circumstances, and the object thereof is to maintain a good engine combustion state substantially equivalent to that when the engine is warm even when the fuel injection timing is retarded when the engine is cold. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can perform the above-described operation.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is applied to a spark ignition type internal combustion engine in which fuel is directly injected into a cylinder, and is set in the first half of the intake stroke when the engine is warm. In a control apparatus for an internal combustion engine having a fuel injection timing changing means for changing the injection timing to a retarded timing when the engine is cold, the fuel injection timing is changed.In order to prevent the air-fuel ratio from becoming lean, the fuel injection amount changing means for increasing the fuel injection amount of the internal combustion engine more than the fuel injection amount when the engine is warm when the engine is cold is further provided. When the engine is cold, the throttle opening increases the throttle opening more than the opening when the engine is warm.A change means is provided.
[0015]
  According to this configuration,Since the air-fuel ratio is corrected to the rich side by increasing the fuel injection amount, leaning of the air-fuel ratio due to the change of the fuel injection timing can be suppressed. Further, the pumping loss when the engine is cold is reduced as compared to when the engine is warm, and the engine output when the engine is cold is increased.
[0016]
  Further, as in the invention described in claim 2, in the configuration described in claim 1,
-The fuel injection timing changing means sets the retard amount of the fuel injection timing as the engine temperature decreases.
  -The control amount changing means increases as the retardation amount increases.The fuel injection amount and the throttle openingThe change rate of
If the above structure is adopted, when the fuel adhesion to the spark plug is suppressed by the retard of the fuel injection timing, the retard amount is suppressed to the minimum necessary, and the delay of the fuel injection timing is accompanied.Making the air-fuel ratio leanTheBy increasing the fuel injection amountMore appropriate in suppressingFuel injection amountThe change rate can be set.
[0021]
  Claims3Like the invention described inFuel injection timing that is applied to a spark ignition internal combustion engine that directly injects fuel into the cylinder and changes the fuel injection timing set in the first half of the intake stroke when the engine is warm to a retarded timing when the engine is cold Have change meansIn the control device for an internal combustion engine,
  Swirl strength that increases the strength of the swirl generated in the cylinder when the engine is cold to suppress the decrease in the degree of atomization of the injected fuel due to the change in the fuel injection timing. And a throttle opening changing means for increasing the throttle opening when the engine is cold than the opening when the engine is warm.The
By adopting such a configuration, the atomization of the injected fuel is promoted by increasing the strength of the swirl, and the degree of atomization of the injected fuel is reduced and the combustion state is changed by changing the fuel injection timing. Will be able to.Further, the pumping loss when the engine is cold is reduced as compared to when the engine is warm, and the engine output when the engine is cold is increased.
[0022]
  Further, as in the invention described in claim 4, in the invention described in claim 3,
-The fuel injection timing changing means sets the retard amount of the fuel injection timing as the engine temperature decreases.
The fuel injection amount changing means sets a larger change ratio between the swirl strength and the throttle opening as the retardation amount increases.
such asIf the configuration is adopted, i.e., the configuration in which the swirl strength is increased as the retard amount of the fuel injection timing is increased, the reduction in the degree of atomization of the injected fuel is suppressed by increasing the swirl strength. A more appropriate increase rate can be set.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment embodying the present invention will be described.
[0025]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a control device for the engine 10 in the present embodiment.
The engine 10 includes a cylinder head 11 and a cylinder block 12 formed with a plurality of cylinders 13 (only one of which is shown in FIG. 1). A piston 14 is provided in each cylinder 13 so as to be able to reciprocate. A combustion chamber 16 is defined by a top surface of the piston 14, an inner peripheral wall surface of the cylinder 13, and a lower surface of the cylinder head 11.
[0026]
The cylinder head 11 is formed with a pair of intake ports 30a and 30b constituting a part of the intake passage 30 and a pair of exhaust ports 32a and 32b constituting a part of the exhaust passage 32 (in FIG. Only the intake port 30a and the exhaust port 32a are shown). The intake ports 30 a and 30 b and the exhaust ports 32 a and 32 b communicate with the combustion chamber 16 and are opened and closed by opening and closing operations of the intake valve 20 and the exhaust valve 22 supported by the cylinder head 11.
[0027]
FIG. 2 shows the planar cross-sectional shapes of the intake ports 30a and 30b and the exhaust ports 32a and 32b. As shown in the figure, one intake port 30a is a straight port that extends in a straight line, while the other intake port 30b is a helical port that extends with its axis curved (particularly, When these intake ports 30a and 30b are distinguished, they are referred to as “straight port 30a” and “helical port 30b”, respectively). When the intake air is introduced into the combustion chamber 16 through the helical port 30b, the flow of the intake air swirling around the axis of the piston 14 (see FIG. 1) in the combustion chamber 16 as indicated by a broken line arrow, That is, a swirl is formed.
[0028]
As shown in FIGS. 1 and 2, a swirl control valve (hereinafter abbreviated as “SCV”) 34 that is opened and closed by a motor 35 is provided in a portion communicating with the upstream side of the straight port 30 a in the intake passage 30. It has been. The SCV 34 adjusts the strength of the swirl formed in the combustion chamber 16 by opening and closing the straight port 30a and adjusting the amount of intake air passing through the helical port 30b.
[0029]
When the opening degree of the SCV 34 becomes relatively small, the ratio of the intake air passing through the intake passage 30 that passes through the helical port 30b becomes large and the strength of the swirl becomes strong, and conversely, the opening degree becomes relatively large. Then this ratio becomes smaller and the strength of the swirl becomes weaker.
[0030]
As shown in FIG. 1, a surge tank 36 is provided upstream of the SCV 34 in the intake passage 30, and a throttle valve 38 is provided inside the upstream portion of the surge tank 36. . The throttle valve 38 is driven to open and close by a throttle motor 39, thereby adjusting the amount of intake air introduced into the combustion chamber 16 according to its opening, that is, the throttle opening TA.
[0031]
One end of a purge passage 37 that connects the surge tank 36 and a canister (not shown) is connected to the surge tank 36. A purge amount control valve 33 is provided in the purge passage 37, and the amount of fuel purged from the canister to the surge tank 36 is adjusted by the purge amount control valve 33.
[0032]
The cylinder head 11 is provided with injectors 26 for directly injecting fuel into the combustion chambers 16 corresponding to the combustion chambers 16. The injector 26 is connected to a delivery pipe (not shown) to which high-pressure fuel is pumped from a fuel pump (not shown), and the fuel is supplied from the delivery pipe. The injector 26 incorporates a solenoid valve (not shown), and the fuel injection amount and fuel injection timing are adjusted based on the opening / closing operation of the solenoid valve.
[0033]
The cylinder head 11 is provided with a spark plug 24 corresponding to each combustion chamber 16, and an electrode portion at the tip thereof projects into the combustion chamber 16. The ignition plug 24 is connected to an igniter 25 via an ignition coil (not shown), and the ignition timing is adjusted by the igniter 25. The air-fuel mixture formed by the intake air introduced into the combustion chamber 16 from the intake passage 30 and the fuel directly injected from the injector 26 into the combustion chamber 16 when the intake valve 20 is opened is ignited by the spark plug 24. Burned. The air-fuel mixture thus combusted is exhausted from the combustion chamber 16 to the exhaust passage 32 when the exhaust valve 22 is opened.
[0034]
A recess 14 a is formed on the top surface of the piston 14. When the piston 14 and the injector 26 are close to each other as in the latter half of the compression stroke, the fuel injected from the injector 26 is directed together with the swirl toward the tip of the spark plug 24 by the recess 14a. It has become.
[0035]
The combustion mode of the engine 10 in the present embodiment is switched between a plurality of modes having different air-fuel ratios or fuel injection methods, that is, "stratified combustion", "weakly stratified combustion", and "homogeneous combustion". Yes. Such switching of the combustion mode is performed based on the fuel injection amount and the engine speed.
[0036]
For example, when “stratified combustion” is selected as the combustion mode, the air-fuel ratio is set to be leaner (A / F = 25-50) than the stoichiometric air-fuel ratio (A / F = 14.5), and the fuel injection timing is Set late in the compression stroke. When “weakly stratified combustion” is selected as the combustion mode, the air-fuel ratio is set to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (A / F = 20 to 30), and the fuel is 2 in the intake stroke and the compression stroke. It will be injected divided into times. Further, when “homogeneous combustion” is selected as the combustion mode, the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, lean (A / F = 15 to 23), and rich (A / F = 11 to 13) depending on the operating state. The fuel injection timing is set during the intake stroke.
[0037]
The engine 10 is provided with various sensors for detecting the operating state. A crankshaft (not shown) that rotates with the reciprocating movement of the piston 14 and a camshaft that rotates in conjunction with the crankshaft are located at a rotation speed (engine speed NE) and a rotation angle (crank angle) of the crankshaft. A crank angle sensor 51 and a cam angle sensor 52 for detecting (CA) are provided.
[0038]
The surge tank 36 is provided with an intake pressure sensor 53 for detecting the pressure of intake air (intake pressure PM). In the vicinity of the throttle valve 38, an accelerator sensor 54 for detecting the amount of depression of the accelerator pedal 60 (accelerator opening ACCP) is provided. An SCV opening sensor 55 for detecting the opening of the SCV 34 (actual opening SCVP) is provided in the vicinity of the SCV 34.
[0039]
The cylinder block 12 is provided with a water temperature sensor 56 (which constitutes engine temperature detection means) for detecting the temperature of the cooling water (cooling water temperature THW), and a knocking signal KCS corresponding to the magnitude of knocking generated in the engine 10. An output knock sensor 57 is provided. The exhaust passage 32 is provided with an oxygen sensor 58 that outputs an exhaust oxygen concentration signal XOX corresponding to the oxygen concentration of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 32.
[0040]
All of the detection signals output from these various sensors 51 to 58 are input to an electronic control unit (hereinafter abbreviated as “ECU”) 40 that executes various controls of the engine 10. The ECU 40 drives the injector 26 (electromagnetic valve), the igniter 25, the purge amount control valve 33, the motors 35, 39, and the like based on the detection signals from the sensors 51 to 58, and thereby the fuel injection amount and the fuel injection. Control related to timing, ignition timing control, air-fuel ratio feedback control, purge amount control, intake air amount control, swirl intensity control, and the like are executed. The ECU 40 includes a central processing unit (CPU) 41 that performs arithmetic processing when executing these various controls, a memory 42 for storing these various control programs and function data in advance, or storing various data. Yes.
[0041]
Hereinafter, an execution procedure of various controls when “homogeneous combustion” is selected as the combustion mode among the controls executed by the ECU 40 will be described.
First, fuel injection timing control in this embodiment will be described.
[0042]
FIG. 3 is a flowchart showing an execution procedure of fuel injection timing control. The ECU 40 repeatedly executes this “fuel injection timing control routine” as an interrupt process of a predetermined crank angle cycle.
[0043]
First, at step 100, the fuel injection timing AINJ is calculated based on the intake pressure PM and the engine speed NE. The fuel injection timing AINJ is defined as a relative crank angle CA before the compression top dead center (BTDC) with reference to the compression top dead center (TDC) of the cylinder where ignition is performed. Accordingly, as the fuel injection timing AINJ increases, the fuel is injected at a relatively advanced timing, and conversely, as the fuel injection timing AINJ decreases, the fuel is injected at a relatively retarded timing.
[0044]
Next, in step 110, the coolant temperature THW is compared with the determination temperature JTHW. This determination temperature JTHW is a value for determining whether or not the fuel injection timing AINJ needs to be retarded in order to suppress fuel adhesion to the spark plug 24. If it is determined that the coolant temperature THW is lower than the determination temperature JTHW, the process proceeds to step 120, and the fuel injection timing AINJ is set equal to the cold injection timing AINJCOLD. The cold injection timing AINJCOLD is a fuel injection timing set so as to reliably suppress fuel adhesion to the spark plug 24. In step 100, the fuel set based on the intake pressure PM and the engine speed NE. It is a timing (for example, BTDC 260 ° CA) that is retarded from the range of the injection timing AINJ (for example, BTDC 300 to 360 ° CA).
[0045]
In step 130, the retard processing execution flag XCOLD is set to "1". The retard processing execution flag XCOLD determines whether or not processing for retarding the fuel injection timing AINJ (hereinafter referred to as “injection timing retarding processing”) is being performed in order to suppress fuel adhesion to the spark plug 24. It is a flag to do.
[0046]
On the other hand, if it is determined in step 110 that the coolant temperature THW is equal to or higher than the determination temperature JTHW, that is, it is not necessary to execute the injection timing retard process, the retard process execution flag XCOLD is reset to “0” in step 140. After executing the processing of step 130 or step 140, the ECU 40 once ends the processing of this routine.
[0047]
Next, fuel injection amount control in this embodiment will be described.
FIG. 4 is a flowchart showing an execution procedure of the fuel injection amount control. The ECU 40 repeatedly executes this “fuel injection amount control routine” as an interrupt process of a predetermined crank angle cycle.
[0048]
In the “fuel injection amount control routine”, the fuel injection amount increase correction is executed based on the retard processing execution flag XCOLD set in the “fuel injection timing control routine”.
[0049]
First, at step 200, the basic fuel injection amount QINJB is calculated based on the intake pressure PM and the engine speed NE. The basic fuel injection amount QINJB serves as a reference for the fuel injection amount, and is calculated as a larger value to ensure a predetermined engine output as the intake pressure PM or the engine speed NE increases.
[0050]
Next, in step 210, it is determined whether or not the retard processing execution flag XCOLD is set to “1”, that is, whether or not the injection timing retard processing is being executed. If it is determined that the retard process execution flag XCOLD is “0”, the injection timing retard process is stopped, and the process proceeds to step 240.
[0051]
On the other hand, if it is determined in step 210 that the retard processing execution flag XCOLD is “1”, in step 220, the cold basic injection amount QINJBCOLD is calculated based on the intake pressure PM and the engine speed NE. At 230, the basic fuel injection amount QINJB is set equal to the cold basic injection amount QINJBCOLD.
[0052]
The memory 42 of the ECU 40 stores function data that defines the relationship between the intake pressure PM and the engine speed NE and the cold basic injection amount QINJBCOLD, and the ECU 40 calculates the cold basic injection amount QINJBCOLD. Refer to this function data. Here, the cold basic injection amount QINJBCOLD is set to be always larger than the basic fuel injection amount QINJB calculated in step 200, and the difference between the two QINJBCOLD and QINJB, that is, execution of the injection timing retarding process is performed. The increase ratio of the fuel injection amount at the time is set so as to compensate for the deviation amount of the air-fuel ratio that shifts to the lean side with the execution of the injection timing retarding process.
[0053]
In step 240, the fuel injection time TAU is calculated based on the following equation.
TAU = QINJB × (FAF + KG) × KM (1)
Here, “FAF” is an air-fuel ratio feedback correction coefficient set based on the exhaust oxygen concentration signal XOX, etc., and “KG” is a steady deviation generated between the target air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio) and the actual air-fuel ratio. This is an air-fuel ratio learning value for correction. “KM” is a correction coefficient set based on the fuel injection pressure (fuel pressure in the delivery pipe), the intake air temperature, and the like.
[0054]
After the fuel injection time TAU is set in step 240, the routine is temporarily terminated.
The ECU 40 executes fuel injection by driving the solenoid valve of the injector 26 based on the fuel injection time TAU and the fuel injection timing AINJ obtained in each control routine.
[0055]
As described above, in the present embodiment, when the injection timing retarding process is performed, the cold basic injection amount QINJBCOLD is selected as the basic fuel injection amount QINJB. A lot of fuel is injected. Therefore, the amount of fuel adhering to the inner peripheral wall surface of the cylinder 13 is increased compared to when the engine is warm, and the decrease in fuel is reduced even when the engine is cold when the amount of fuel actually contributing to combustion is decreased. The amount of fuel can be offset by an increase in the injection amount, and an amount of fuel corresponding to the amount of intake air introduced into the combustion chamber 16 can be injected.
[0056]
Therefore, according to this embodiment,
(1) The lean deviation of the air-fuel ratio accompanying the injection timing retarding process can be suppressed to ensure a good combustion state, and the reduction or fluctuation in engine output caused by such an air-fuel ratio deviation can be suppressed. It becomes like this.
[0057]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described focusing on the differences from the first embodiment. Note that a description of a configuration equivalent to that of the first embodiment is omitted.
[0058]
In this embodiment, in addition to the “fuel injection timing control routine” and “fuel injection amount control routine” described in the first embodiment, the ignition timing is corrected depending on whether or not the injection timing retarding process is being executed. This is different from the first embodiment.
[0059]
Hereinafter, an execution procedure of such ignition timing control will be described with reference to a flowchart shown in FIG. The ECU 40 repeatedly executes this “ignition timing calculation routine” as interruption processing of a predetermined crank angle cycle.
[0060]
First, at step 300, the basic ignition timing ABSE is calculated based on the intake pressure PM and the engine speed NE. The memory 42 of the ECU 40 stores function data that defines the relationship between the intake pressure PM and the engine speed NE and the basic ignition timing ABSE. The ECU 40 refers to this function data when calculating the basic ignition timing ABSE. . This basic ignition timing ABSE is also defined as a relative crank angle CA before compression top dead center, similar to the fuel injection timing AINJ.
[0061]
Next, in step 310, it is determined whether or not the retard processing execution flag XCOLD is set to “1”. If it is determined that the retard process execution flag XCOLD is “1”, that is, if it is determined that the injection timing retard process is being performed, the process proceeds to step 320.
[0062]
In step 320, after calculating the cold basic ignition timing ABSECOLD based on the intake pressure PM and the engine speed NE, in step 330, the basic ignition timing ABSE is set equal to the cold basic ignition timing ABSECOLD.
[0063]
The memory 42 of the ECU 40 stores function data that defines the relationship between the intake pressure PM and the engine speed NE and the cold basic ignition timing ABSOCOLD, and the ECU 40 calculates the cold basic ignition timing ABSOCOLD. Refer to this function data.
[0064]
The cold basic ignition timing ABSECOLD is set so as to be always larger than the basic ignition timing ABSE calculated in step 300, that is, always to be an advance timing.
[0065]
If the fuel injection timing is retarded when the engine is cold, the fuel spray particle size is large even if the overall air-fuel ratio in the cylinder 13 is prevented from shifting to the lean side by increasing the basic fuel injection amount QINJB. Therefore, the spray is unevenly distributed below the cylinder 13, and it is inevitable that the air-fuel mixture around the spark plug 24 is partially leaned.
[0066]
As described above, when the air-fuel mixture around the spark plug 24 is partially leaned, the combustion speed of the air-fuel mixture decreases, and the generation time of the maximum combustion pressure (crank angle CA) is more suitable than the time suitable for securing the engine output. Be late. The difference between the cold basic ignition timing ABSECOLD and the basic ignition timing ABSE, that is, the advance amount of the ignition timing when the injection timing retarding process is executed, can compensate for the delay in the generation timing of the maximum combustion pressure. It is set to be possible.
[0067]
When it is determined in step 310 that the injection timing retarding process is stopped, or after the process of step 330 is executed, in step 340, the basic ignition timing ABSE, the knocking signal KCS output from the knock sensor 57, etc. Based on this, the final ignition timing AOP is calculated. After executing the processing of step 340, the processing of this routine is temporarily terminated.
[0068]
The ECU 40 executes ignition by the spark plug 24 by outputting an ignition signal to the igniter 25 when the crank angle CA before the compression top dead center coincides with the final ignition timing AOP.
[0069]
As described above, in the present embodiment, when the injection timing retarding process is executed, the cold basic ignition timing ABSECOLD is selected as the basic ignition timing ABSE. The air-fuel mixture is ignited at an early stage.
[0070]
Therefore, according to this embodiment,
(2) It is possible to ensure a good combustion state by suppressing the generation timing of the maximum combustion pressure from being delayed from a suitable timing for securing the engine output by the injection timing retarding process. Therefore, it is possible to suppress a decrease or fluctuation in engine output and a deterioration in fuel consumption caused by the delay of the maximum combustion pressure generation timing.
[0071]
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with a focus on differences from the first embodiment. Note that a description of a configuration equivalent to that of the first embodiment is omitted.
[0072]
In this embodiment, when retarding the fuel injection timing in the injection timing retarding process, the retard amount is variably set based on the coolant temperature THW, and the fuel injection amount is based on the retard amount of the fuel injection timing. This is different from the first embodiment in that the increase ratio is set.
[0073]
Hereinafter, the execution procedure of such fuel injection timing control will be described with reference to FIGS. 6 and 7. The ECU 40 repeatedly executes the “fuel injection timing control routine” shown in FIG. 6 as interruption processing of a predetermined crank angle cycle. In FIG. 6, it is assumed that the same steps as those in FIG.
[0074]
After step 100, if it is determined in step 110 that it is necessary to execute the injection timing retardation process, steps 112 to 120 are sequentially executed to correct the fuel injection timing AINJ.
[0075]
First, in step 112, the cold injection timing AINJCOLD is calculated based on the coolant temperature THW. The memory 42 of the ECU 40 stores function data that defines the relationship between the coolant temperature THW and the cold injection timing AINJCOLD, and the ECU 40 refers to this function data when calculating the cold injection timing AINJCOLD.
[0076]
FIG. 7 is a graph showing the function data. As shown in the figure, the cold injection timing AINJCOLD is set to a retarded timing as the coolant temperature THW decreases.
[0077]
Next, at step 114, the difference between the fuel injection timing AINJ calculated at step 100 and the cold injection timing AINJCOLD is set as a retard amount ΔAINJ. This retardation amount ΔAINJ has a correlation with the amount of deviation when the air-fuel ratio shifts to the lean side by executing the injection timing retardation processing, and is used when determining the increase ratio of the fuel injection amount.
[0078]
In step 120, after setting the cold injection timing AINJCOLD as a new fuel injection timing AINJ, in step 130, the retard processing execution flag XCOLD is set to "1".
[0079]
On the other hand, if it is determined in step 110 that it is not necessary to execute the injection timing retard process, the retard process execution flag XCOLD is reset to “0” in step 140. After executing the processes in steps 130 and 140, the process of this routine is temporarily terminated.
[0080]
Next, the execution procedure of the fuel injection amount control will be described with reference to FIGS. The ECU 40 repeatedly executes the “fuel injection amount control routine” shown in FIG. 8 as interruption processing of a predetermined crank angle cycle. In FIG. 8, each step denoted by the same reference numeral as in FIG. 4 is executed with the same process as in FIG.
[0081]
After step 200, if it is determined in step 210 that the injection timing retarding process is being executed, the processes in steps 222 to 232 are sequentially executed to correct the basic fuel injection amount QINJB.
[0082]
First, in step 222, an injection amount increase coefficient KQ is calculated based on the basic fuel injection amount QINJB (or intake pressure PM) and the retardation amount ΔAINJ. This injection amount increase coefficient KQ is for increasing the fuel injection amount in accordance with the amount of deviation when the air-fuel ratio shifts to the lean side by executing the injection timing retarding process.
[0083]
The memory 42 of the ECU 40 stores function data that defines the relationship between the basic fuel injection amount QINJB (or intake pressure PM), the retard amount ΔAINJ, and the injection amount increase coefficient KQ. FIG. 9 is a graph showing this function data.
[0084]
As shown in the figure, the larger the retard amount ΔAINJ, the larger the injection amount increase coefficient KQ is set. The reason why the injection amount increase coefficient KQ is set in this way is as follows.
[0085]
That is, as apparent from the relationship between the retardation amount ΔAINJ, the cold injection timing AINJCOLD, and the cooling water temperature THW, the larger the retardation amount ΔAINJ, the lower the cooling water temperature THW and the more difficult the atomized fuel is atomized. The amount of fuel that remains attached to the inner peripheral wall surface of the cylinder 13 increases.
[0086]
Furthermore, as the retard amount ΔAINJ increases, the distance between the injector 26 and the top surface of the piston 14 when fuel is injected increases, and the portion of the inner peripheral wall surface of the cylinder 13 that is not covered by the piston 14 increases. For this reason, the amount of fuel adhering to the inner peripheral wall surface increases.
[0087]
As the fuel adhesion amount increases, the air-fuel ratio deviates more greatly on the lean side. To properly correct this deviation, the injection amount increase coefficient KQ increases as the retard amount ΔAINJ increases. This is because it is necessary to set.
[0088]
Further, the injection amount increase coefficient KQ is set to increase as the basic fuel injection amount QINJB increases (or the intake pressure PM increases). This is because as the basic fuel injection amount QINJB increases, the proportion of injected fuel adhering to the inner peripheral wall surface of the cylinder 13 increases, and the above-described lean deviation of the air-fuel ratio tends to become more prominent.
[0089]
After calculating the injection amount increase coefficient KQ as described above, in step 232, the current basic fuel injection amount QINJB is multiplied by the injection amount increase coefficient KQ, and the multiplication value (QINJB × K) is used as a new basic fuel injection. Set as quantity QINJB.
[0090]
On the other hand, when it is determined in step 210 that the injection timing retardation process is stopped, or after the process of step 232 is executed, the ECU 40 calculates the fuel injection time TAU based on the above equation (1) in step 240. The processing of this routine is once terminated.
[0091]
As described above, in the present embodiment, the fuel injection timing AINJ is set to the relatively retarded timing as the cooling water temperature THW decreases, and the fuel injection timing AINJ is set to the retarded timing. The basic fuel injection amount QINJB is greatly increased.
[0092]
Therefore, according to this embodiment,
(3) In order to suppress the fuel adhesion to the spark plug 24, the retard amount (ΔAINJ) of the fuel injection timing (AINJ) is suppressed to the minimum necessary, and the air-fuel ratio associated with the delay of the fuel injection timing is further reduced. When the lean shift is suppressed by increasing the fuel injection amount, an appropriate increase ratio (injection amount increase coefficient KQ) can be set. As a result, it is possible to secure a better engine combustion state and to reliably suppress a decrease or fluctuation in engine output due to a lean deviation of the air-fuel ratio.
[0093]
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described focusing on differences from the third embodiment. In addition, description is abbreviate | omitted about the structure equivalent to 3rd Embodiment.
[0094]
In this embodiment, both the “fuel injection timing control routine” and the “fuel injection amount control routine” shown in FIGS. 6 and 8 are executed, and the ignition timing is corrected as necessary based on the retard amount ΔAINJ. I am trying to calculate. Hereinafter, the calculation procedure of the ignition timing will be described with reference to FIGS.
[0095]
FIG. 10 is a flowchart showing each process of the “ignition timing calculation routine”. The ECU 40 repeatedly executes this “ignition timing calculation routine” as interruption processing of a predetermined crank angle cycle. In FIG. 10, it is assumed that the same steps as those in FIG.
[0096]
After step 300, if it is determined in step 310 that the injection timing retard process is being executed, in step 325, based on the basic fuel injection amount QINJB (or intake pressure PM) and the retard amount ΔAINJ. An ignition timing advance amount KA is calculated. This ignition timing advance amount KA is corrected to advance the ignition timing according to the retard amount when the generation timing of the maximum combustion pressure is delayed from a suitable timing for securing the engine output by the injection timing retard processing. Is to do.
[0097]
The memory 42 of the ECU 40 stores function data that defines the relationship between the basic fuel injection amount QINJB (or intake pressure PM), the retard amount ΔAINJ, and the ignition timing advance amount KA. FIG. 11 is a graph showing this function data.
[0098]
As shown in the figure, the ignition timing advance amount KA is set larger as the retard amount ΔAINJ increases. The reason why the ignition timing advance amount KA is set in this way is as follows.
[0099]
That is, when the retard amount ΔAINJ is increased, that is, when the fuel injection timing is retarded more greatly, the air-fuel mixture around the spark plug 24 described above becomes more lean and the combustion speed is increased. It will drop greatly. As a result, the generation time of the maximum combustion pressure is further delayed from a suitable time for securing the engine output. Therefore, in order to suppress such a change in the generation timing of the maximum combustion pressure, it is necessary to set the ignition timing to a more advanced timing as the retard amount ΔAINJ increases.
[0100]
Further, the ignition timing advance amount KA is set larger as the basic fuel injection amount QINJB increases (or the intake pressure PM increases). This is because as the basic fuel injection amount QINJB increases, the air-fuel mixture around the spark plug 24 becomes leaner than the air-fuel mixture in the other portions, and the deviation in the generation timing of the maximum combustion pressure as described above becomes even greater. Because it becomes.
[0101]
After calculating the ignition timing advance amount KA in this way, in step 335, the ignition timing advance amount KA is added to the current basic ignition timing ABSE, and the added value (ABSE + KA) is set as a new basic ignition timing ABSE. . After executing the processing of step 335, or when it is determined in step 310 that the injection timing retardation processing is stopped, the ECU 40 calculates the final ignition timing AOP in step 340 and temporarily ends the processing of this routine. To do.
[0102]
As described above, in the present embodiment, the basic ignition timing ABSE is advanced as the fuel injection timing AINJ set based on the coolant temperature THW is set to the retard timing. Therefore, in addition to the same operational effects as (3) described in the third embodiment, the following operational effects can be further exhibited.
[0103]
That is,
(4) In order to suppress fuel adhesion to the spark plug 24, the timing of generation of the maximum combustion pressure is deviated from a suitable timing while the retard amount (ΔAINJ) of the fuel injection timing (AINJ) is minimized. When the ignition timing is suppressed by the advance of the ignition timing, it is possible to set an appropriate advance amount (ignition timing advance amount KA). As a result, it is possible to secure a better engine combustion state, to suppress a decrease or fluctuation in engine output caused by a shift in the generation timing of the maximum combustion pressure, and to reliably suppress deterioration of fuel consumption. become able to.
[0104]
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with a focus on differences from the first embodiment. Note that a description of a configuration equivalent to that of the first embodiment is omitted.
[0105]
In the present embodiment, the “fuel injection timing control routine” shown in FIG. 3 is executed, and the air-fuel ratio learning value KG in the air-fuel ratio control is set as different values during the execution of the injection timing retarding process and when the process is stopped. I try to learn. In the present embodiment, the “fuel injection amount control routine” shown in FIG. 4 is not executed. Therefore, the increase correction of the basic fuel injection amount QINJB based on the cold basic injection amount QINJBCOLD is not executed.
[0106]
Hereinafter, each process of the “air-fuel ratio control routine” in which the learning of the air-fuel ratio learning value KG is performed will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. 12 and 13. The ECU 40 repeatedly executes this “air-fuel ratio control routine” as interrupt processing of a predetermined time period.
[0107]
First, in step 500, it is determined whether an execution condition for air-fuel ratio feedback control is satisfied. If it is determined that the execution condition of the air-fuel ratio control is not satisfied, the ECU 40 once ends the processing of this routine after setting the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF to “1.0” in step 501. Incidentally, as a case where the execution condition of the air-fuel ratio control is not satisfied as described above, for example, the cooling water temperature THW is a predetermined temperature or less, the accelerator opening ACCP is a predetermined value or more, and the like. .
[0108]
On the other hand, if it is determined in step 500 that the execution condition of the air-fuel ratio control is established, whether or not the purge control is stopped in step 502, that is, whether the purge passage 37 is closed by the purge amount control valve 33 or not. Judge whether or not. If it is determined that the purge control is stopped, it is determined in step 504 whether or not the injection timing retarding process is being executed based on the retarding process execution flag XCOLD.
[0109]
If it is determined in step 504 that the injection timing retarding process is being executed, in step 506, the cold air-fuel ratio learned value KGCOLD is read from the memory 42 of the ECU 40, and the cold air-fuel ratio learned value KGCOLD is read as the air-fuel ratio. Set as learning value KG.
[0110]
On the other hand, if it is determined in step 504 that the injection timing retarding process has been stopped, the warm time air-fuel ratio learning value KGHOT is read from the memory 42 in step 507 and the warm time air-fuel ratio learning value KGHOT is read as the air-fuel ratio learning value. Set as KG. Here, the cold time air-fuel ratio learned value KGCOLD and the warm time air-fuel ratio learned value KGHOT are both associated with these operation regions as values corresponding to a plurality of operation regions divided by the intake pressure PM and the engine speed NE. Stored in the memory 42.
[0111]
In the next step 508, an air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF is calculated based on the exhaust oxygen concentration signal XOX. FIG. 14 shows an example of how the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF changes with time. As shown in the figure, the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF is switched between a state where the exhaust oxygen concentration signal XOX indicates that the exhaust air-fuel ratio is rich and a state where it indicates lean (timing t1, t1). The amount is increased or decreased by a certain amount at t2, t3). The amount is gradually increased or decreased during a period (timing t1 to t2, t2 to t3) until the exhaust oxygen concentration signal XOX is switched again.
[0112]
Incidentally, the operation of increasing / decreasing the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF by a certain amount at the switching timing (skip timing) of the exhaust oxygen concentration signal XOX in this way is called “skip control”. After this skip control, the skip timing is again set. The operation of gradually increasing or decreasing the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF until it arrives is called “integration operation”, and is a well-known control mode for air-fuel ratio feedback control.
[0113]
After calculating the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF in this way, it is determined in step 510 whether or not there is a skip timing.
If it is determined that it is the skip timing, it is determined in step 512 whether or not the average value FAFAV of the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF is stable and the change is within a predetermined fluctuation range. For example, when the operating state of the engine 10 is in a steady state, the fluctuation amount of the average value FAFAV is small, so that it is determined in step 512 that the average value FAFAV is stable.
[0114]
If it is determined in step 512 that the average value FAFAV of the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF is stable, the process proceeds to step 514 shown in FIG. 13, and the air-fuel ratio learning value KG is calculated based on the following equation (2). To do.
[0115]
KG = FAFAV-1.0 (2)
When the air-fuel ratio of the engine 10 tends to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio in a steady operation state, the average value FAFAV of the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF becomes larger than “1.0”. The air-fuel ratio learning value KG is set as a positive value, and when the air-fuel ratio tends to shift to a richer side than the stoichiometric air-fuel ratio, the average value FAFAV becomes smaller than “1.0”. The value KG is set as a negative value.
[0116]
In step 516, it is determined again whether or not the injection timing retarding process is being executed. If the process is being executed, in step 518, the air-fuel ratio learning value KG is set to the intake pressure PM and the engine speed. It is stored as a cold time air-fuel ratio learned value KGCOLD corresponding to the current operating region determined by the number NE. On the other hand, if it is determined in step 516 that the injection timing retarding process is not being executed, in step 517, the air-fuel ratio learned value KG is stored as the warm time air-fuel ratio learned value KGHOT corresponding to the current operating region.
[0117]
After executing the processes of steps 517 and 518, or when a negative determination is made in steps 502, 510, and 512, the ECU 40 once ends the process of this routine. The air / fuel ratio learned value KG learned in this way is reflected when the fuel injection time TAU is calculated as shown in the above equation (1).
[0118]
As described above, in the present embodiment, the air-fuel ratio learned value KG in the air-fuel ratio feedback control is set to the value used during the stop of the injection timing retarding process, that is, the warm time air-fuel ratio learned value KGHOT. The learning is performed by distinguishing it from the value used during the operation, that is, the cold air-fuel ratio learning value KGCOLD.
[0119]
Accordingly, during the execution of the injection timing retarding process, the amount of increase is corrected more than when the process is stopped by the air-fuel ratio learning value KG commensurate with the amount of lean deviation of the air-fuel ratio that occurs during the execution of the process. The fuel injection is executed based on the basic fuel injection amount QINJB.
[0120]
For example, when the air-fuel ratio learning value KG is not learned separately, the air-fuel ratio learning value KG is learned so that the above-described lean deviation of the air-fuel ratio can be suppressed during execution of the injection timing retarding process. Even after that, if the air-fuel ratio learning value KG is updated while the injection timing retarding process is stopped, when the injection timing retarding process is performed again, such as during a cold restart, the updated The air-fuel ratio control is executed based on the fuel ratio learning value KG. Therefore, when the air-fuel ratio feedback control is stopped, the lean deviation of the air-fuel ratio can no longer be resolved, and the feedback control is started, and the basic fuel injection amount QINJB is determined by the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF. Even when the amount is corrected to increase, the occurrence of lean deviation is unavoidable immediately after the start of the feedback control, and this cannot be compensated promptly.
[0121]
In this regard, according to the present embodiment,
(5) When the injection timing retard process is executed during cold restart or the like, the cold air-fuel ratio learned value KGCOLD learned during the execution of the previous injection timing retard process is read as the air-fuel ratio learned value KG. Therefore, it is possible to quickly compensate for the air-fuel ratio lean shift caused by the execution of the same process, and to suppress the decrease or fluctuation in engine output due to such air-fuel ratio shift at an earlier stage. .
[0122]
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with a focus on differences from the third embodiment. In addition, description is abbreviate | omitted about the structure equivalent to 3rd Embodiment.
[0123]
In this embodiment, both the “fuel injection timing control routine” and the “fuel injection amount control routine” shown in FIGS. 6 and 8 are executed, and the SCV 34 is opened according to whether or not the injection timing retarding process is executed. By controlling the degree, the strength of the swirl formed in the combustion chamber 16 is adjusted.
[0124]
Hereinafter, the opening degree control of the SCV 34 will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is a flowchart showing the processing contents of the “SCV opening degree control routine”, and the ECU 40 repeatedly executes this routine as an interruption processing of a predetermined crank angle cycle.
[0125]
First, at step 700, the basic command opening degree SCVREQB of the SCV 34 is calculated based on the intake pressure PM and the engine speed NE. Next, in step 702, the confinement amount DSCV is calculated based on the coolant temperature THW and the engine speed NE. This confinement amount DSCV is for reducing the opening degree of the SCV 34 from the basic instruction opening degree SCVREQB, and the strength of the swirl increases as the confinement amount DSCV is set larger.
[0126]
The memory 42 of the ECU 40 stores function data that defines the relationship between the coolant temperature THW and the engine speed NE and the closing amount DSCV, and the ECU 40 refers to this function data when calculating the closing amount DSCV. . For example, as shown in FIG. 16, the confinement amount DSCV is set larger as the cooling water temperature THW decreases. The confinement amount DSCV is set in this way because the cooling water temperature THW, in other words, as the engine temperature decreases, the atomization of the injected fuel decreases and becomes difficult to mix with the intake air. This is because it is necessary to promote atomization of the injected fuel by increasing the strength. Further, the confinement amount DSCV is set larger as the engine speed NE decreases. This is because when the engine speed NE decreases, the intake air introduction speed into the combustion chamber 16 decreases and the swirl strength also decreases, and it is necessary to compensate for such a decrease in swirl strength.
[0127]
Next, in step 704, it is determined whether or not the injection timing retarding process is being executed based on the retarding process execution flag XCOLD. If it is determined that the process is being executed, a confinement amount correction coefficient KS is calculated in step 705 based on the basic fuel injection amount QINJB (or intake pressure PM) and the retard amount ΔAINJ.
[0128]
The confinement amount correction coefficient KS is used to increase and correct the swirl intensity in accordance with the degree of decrease when the atomization of the injected fuel decreases due to the execution of the injection timing retardation process.
[0129]
The memory 42 of the ECU 40 stores function data that defines the relationship between the basic fuel injection amount QINJB (or intake pressure PM), the retard amount ΔAINJ, and the confinement amount correction coefficient KS. FIG. 17 is a graph showing this function data.
[0130]
As shown in the figure, as the retardation amount ΔAINJ increases, the confinement amount correction coefficient KS is set larger. The reason for setting the confinement amount correction coefficient KS in this way is as follows.
[0131]
That is, the greater the retard amount ΔAINJ, the longer the distance between the injector 26 and the top surface of the piston 14 when injecting the fuel. Thus, the amount of fuel adhering to the inner peripheral wall surface of the cylinder 13 also increases. Therefore, by forming a stronger swirl in the combustion chamber 16, it is necessary to promote atomization of the injected fuel and to suppress fuel adhesion to the inner peripheral wall surface of the cylinder 13.
[0132]
Further, the confinement amount correction coefficient KS is set larger as the basic fuel injection amount QINJB increases (or the intake pressure PM increases). This is because, as the basic fuel injection amount QINJB increases, the proportion of the injected fuel adhering to the inner peripheral wall surface of the cylinder 13 increases and the atomization degree of fuel spray having a poor atomization degree (large particle size) existing in the cylinder 13 increases. This is because the amount increases.
[0133]
After calculating the confinement amount correction coefficient KS as described above, in step 706, the current confinement amount DSCV is multiplied by the confinement amount correction coefficient KS, and the multiplied value (DSCV × KS) is newly confined. Set as quantity DSCV.
[0134]
After executing the processing of step 706, or when it is determined in step 704 that the injection timing retardation processing is stopped, the processing proceeds to step 708, and the indicated opening SCVREQ of the SCV 34 is based on the following equation (3). To calculate.
[0135]
SCVREQ = SCVREQB-DSCV (3)
After executing the processing of step 708, the ECU 40 once ends the processing of this routine. The ECU 40 feedback-controls the motor 35 so that the calculated opening degree SCVREQ and the actual opening degree SCVP of the SCV 34 coincide with each other.
[0136]
As described above, in the present embodiment, when the injection timing retarding process is being executed, the opening degree of the SCV 34 is decreased by increasing the closing amount DSCV. Therefore, according to the present embodiment, in addition to the same operational effects as (3) described in the third embodiment, the following operational effects can be further achieved.
[0137]
That is,
(6) It can suppress that the atomization degree of the injection fuel falls by the injection timing retardation process by increasing the intensity | strength of a swirl. As a result, it is possible to suppress a decrease or fluctuation in engine output due to combustion being performed with insufficient mixing of injected fuel and intake air without being promoted, and fuel consumption and exhaust properties are reduced. Deterioration can also be suppressed.
[0138]
Furthermore,
(7) Since the swirl strength is increased by correcting the amount of confinement DSCV as the retard amount ΔAINJ increases, the engine output decreases or fluctuates as described above, fuel consumption and exhaust properties. It becomes possible to further reliably suppress the deterioration.
[0139]
Also,
(8) Since the injected fuel becomes difficult to adhere to the inner peripheral wall surface of the cylinder 13 due to the increase in swirl strength, the occurrence of oil dilution due to such fuel adhesion can be suppressed.
[0140]
[Seventh Embodiment]
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described focusing on differences from the third embodiment. In addition, description is abbreviate | omitted about the structure equivalent to 3rd Embodiment.
[0141]
In the present embodiment, both the “fuel injection timing control routine” and the “fuel injection amount control routine” shown in FIGS. 6 and 8 are executed, and the knock learning value AGKNK in the ignition timing control is executed during the execution of the injection timing retardation processing. Different values are learned when the processing is stopped.
[0142]
Hereinafter, each process of the “ignition timing control routine” in which the learning of the knock learning value AGKNK is performed will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 18 and 19. The ECU 40 repeatedly executes this “ignition timing control routine” as interruption processing of a predetermined crank angle cycle.
[0143]
First, in step 800 shown in FIG. 18, the basic ignition timing ABSE and the maximum retard angle value AKMAX are calculated based on the intake pressure PM and the engine speed NE. Here, the maximum retardation value AKMAX is the maximum amount when retarding the basic ignition timing ABSE, and is set to a magnitude that can reliably suppress the occurrence of knocking.
[0144]
Next, in step 802, it is determined based on the retard processing execution flag XCOLD whether or not the injection timing retard processing is being executed. If it is determined that the injection timing retarding process is being executed, the cold knock learning value AGKNKCOLD is read from the memory 42 in step 804, and the cold knock learning value AGKNKCOLD is set as the knock learning value AGKNK. To do.
[0145]
On the other hand, if it is determined in step 802 that the injection timing retardation process is not executed, in step 805, the warm knock learning value AGKNKHOT is read from the memory 42, and the warm knock learning value AGKNKHOT is knock learned. Set as the value AGKNK.
[0146]
Next, in step 806 shown in FIG. 19, it is determined whether knocking has occurred in the engine 10 based on the knocking signal KCS. If it is determined that knocking has occurred, a predetermined angle α1 is added to the current knock control value AKCS in step 808, and the added value (AKCS + α1) is set as a new knock control value AKCS. This knock control value AKCS is a value whose magnitude changes according to the current knocking occurrence state of the engine 10.
[0147]
On the other hand, when it is determined in step 806 that knocking has not occurred, in step 809, the predetermined angle α2 is subtracted from the current knock control value AKCS, and the subtraction value (AKCS−α2) is set as a new knock control value AKCS. Set.
[0148]
After executing the processing of step 808 or step 809, in step 810, the knock retardation reflection value AKNK is calculated based on the following equation (4).
AKNK = AKMAX-AGKNK + AKCS (4)
Next, at step 812, knock control value AKCS is compared with predetermined angle β1. If it is determined that the knock control value AKCS is larger than the predetermined angle β1, then in step 816, the predetermined angle γ is subtracted from the current knock learning value AGKNK, and the subtraction value (AGKNK−γ) is set as a new knock learning value AGKNK. Set as.
[0149]
On the other hand, when it is determined in step 812 that the knock control value AKCS is equal to or smaller than the predetermined angle β1, the knock control value AKCS is further compared with the predetermined angle β2 in step 814. When it is determined that the knock control value AKCS is smaller than the predetermined angle β2, the predetermined angle γ is added to the current knock learning value AGKNK in step 817, and the added value (AGKNK + γ) is set as a new knock learning value AGKNK. .
[0150]
This knock learning value AGKNK indicates a steady tendency of knocking occurring in the engine 10, and is learned to a relatively small value when there is a tendency for frequent knocking by the processing of this routine. On the contrary, when the number of occurrences of knocking is small, a relatively large value is learned.
[0151]
Therefore, this knock learning value AGKNK is calculated when the leaning tendency of the air-fuel mixture around the spark plug 24 is changed by the execution of the injection timing retarding process in addition to the tendency of knocking according to the octane number of the fuel. A value that reflects the tendency of knocking according to the change is also learned.
[0152]
For example, during execution of the injection timing retarding process, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture around the spark plug 24 becomes relatively lean, so that the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 16 becomes slow and knocking hardly occurs. At the same time, the generation time of the maximum combustion pressure is relatively delayed. Therefore, the knock learning value AGKNK is updated so as to be relatively large, and the ignition timing (final ignition timing AOP) is also set to the advance side by updating the knock learning value AGKNK.
[0153]
On the other hand, when the injection timing retarding process is stopped, the combustion speed of the air-fuel mixture increases, knocking is likely to occur, and the generation timing of the maximum combustion pressure is relatively advanced. For this reason, the knock learning value AGKNK is updated so as to be relatively small, and the ignition timing is set to the retard side by updating the knock learning value AGKNK.
[0154]
After executing the process of step 816 or step 817, or when a negative determination is made in step 814, it is determined in step 818 whether or not the injection timing retarding process is being executed, and the process is being executed. In step 820, the knock learning value AGKNK is stored in the memory 42 as the cold knock learning value AGKNKCOLD. On the other hand, if it is determined in step 818 that the injection timing retardation process is stopped, the knock learning value AGKNK is stored in the memory 42 as the warm knock learning value AGKNKHOT in step 821.
[0155]
In this way, the knock learning value AGKNK is separately learned according to whether or not the injection timing retarding process is being executed and stored in the memory 42. Then, in step 822, the knock retarded value is reflected from the basic ignition timing ABSE. After subtracting the value AKNK and setting the subtraction value (ABSE−AKNK) as the final ignition timing AOP, the processing of this routine is temporarily terminated.
[0156]
As described above, the knock learning value AGKNK in the ignition timing control is used during the execution of the value used when the injection timing retarding process is stopped, that is, the warm knock learning value AGKNKHOT. The learning is performed separately from the value, that is, the cold knock learning value AGKNKCOLD.
[0157]
For example, when the knock learning value AGKNK is not separately learned as described above, even if the knock learning value AGKNK is learned during the execution of the injection timing retardation processing, the injection timing retardation processing is stopped thereafter. When the knock learning value AGKNK is updated sometimes, when the injection timing retarding process is executed again, such as during cold restart, the ignition timing control is executed based on the updated knock learning value AGKNK. It will be.
[0158]
On the other hand, according to this embodiment,
(9) When the injection timing retarding process is executed at the time of cold restart or the like, the cold knock learning value AGKNKCOLD learned during the execution of the previous injection timing retarding process is read as the knock learning value AGKNK. For this reason, it is possible to quickly suppress the generation time of the maximum combustion pressure with respect to the engine output with the execution of the same process and to ensure a good combustion state. Therefore, it is possible to suppress the reduction or fluctuation of the engine output and the deterioration of the fuel consumption due to the delay of the generation timing of the maximum combustion pressure earlier.
[0159]
Furthermore, in the present embodiment, since both the “fuel injection timing control routine” and the “fuel injection amount control routine” shown in FIGS. 6 and 8 are executed, it is described in the third embodiment (3 ) And the same operational effects can be achieved.
[0160]
[Eighth Embodiment]
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described centering on differences from the third embodiment. In addition, description is abbreviate | omitted about the structure equivalent to 3rd Embodiment.
[0161]
In the present embodiment, the “fuel injection timing control routine” shown in FIG. 6 is executed, and when the basic fuel injection amount QINJB is increased during the injection timing delay processing, the air-fuel ratio feedback control is temporarily stopped. I have to.
[0162]
Hereinafter, the fuel injection amount control of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. The ECU 40 repeatedly executes the “fuel injection amount control routine” shown in the figure as an interruption process of a predetermined crank angle cycle. In this “fuel injection amount control routine”, the same reference numerals as those shown in FIG. 8 are assigned to the same steps as those shown in FIG.
[0163]
When the ECU 40 determines in step 210 that the retard processing execution flag XCOLD is “1”, the ECU 40 calculates an injection amount increase coefficient KQ based on the basic fuel injection amount QINJB and the retardation amount ΔAINJ in step 222.
[0164]
Here, in the third embodiment, the injection amount increase coefficient KQ is calculated so that the air-fuel ratio can be prevented from deviating from the stoichiometric air-fuel ratio due to the injection timing retarding process. However, in the present embodiment, when the retardation amount ΔAINJ is particularly large, and therefore when the change in the engine combustion state due to the injection timing retardation process is large, the air-fuel ratio is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio. An injection amount increase coefficient KQ is calculated. This is because the engine combustion state can be stabilized by setting the air-fuel ratio to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio.
[0165]
After calculating the injection amount increase coefficient KQ in this way, the ECU 40 changes the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF to “1.0” in step 235. Then, after executing the processing of step 240, the ECU 40 once ends the processing of this routine.
[0166]
As described above, in the present embodiment, when the basic fuel injection amount QINJB is increased based on the injection amount increase coefficient KQ during the injection timing retarding process, the air-fuel ratio feedback control is stopped and the air-fuel ratio control is stopped. The mode is switched to open loop control.
[0167]
Therefore, according to the present embodiment, in addition to having the same effect as (3) described in the third embodiment,
(10) Since the increase operation of the basic fuel injection amount QINJB based on the injection amount increase coefficient KQ is not canceled by the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF, the air-fuel ratio is set to be higher than the stoichiometric air-fuel ratio during the injection timing retarding process. By setting the rich state, the engine combustion state can be reliably stabilized.
[0168]
[Ninth Embodiment]
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described focusing on differences from the third embodiment. In addition, description is abbreviate | omitted about the structure equivalent to 3rd Embodiment.
[0169]
In this embodiment, the “fuel injection timing control routine”, “fuel injection amount control routine”, “ignition timing calculation routine”, and “SCV opening control routine” shown in FIGS. Further, in the present embodiment, in addition to each of these controls, the target throttle opening degree TATRG, which is the target control amount of the throttle opening degree TA, is set larger when the injection timing retarding process is executed than when the process is not executed. ing.
[0170]
Hereinafter, the execution procedure of such throttle opening control will be described with reference to FIG. The ECU 40 repeatedly executes the “throttle opening control routine” shown in the figure as an interruption process of a predetermined crank angle cycle.
[0171]
First, in step 900, the ECU 40 determines whether or not the retard processing execution flag XCOLD is set to “1”. Here, when it is determined that the retard processing execution flag XCOLD is not “1”, that is, when it is determined that the injection timing retardation processing is not being executed, in step 915, the accelerator opening ACCP and the engine speed NE are set. Based on this, the target throttle opening degree TATRG is calculated.
[0172]
On the other hand, when it is determined in step 900 that the retard processing execution flag XCOLD is “1”, that is, when it is determined that the injection timing retard processing is being performed, the ECU 40 performs the injection timing retard processing in step 910. A target throttle opening degree TATRG corresponding to the execution time is calculated based on the accelerator opening degree ACCP and the engine speed NE.
[0173]
In the memory 42 of the ECU 40, function data defining the relationship between the target throttle opening degree TATRG, the accelerator opening degree ACCP, and the engine speed NE, function data corresponding to the execution of the injection timing retarding process and the non-execution time Corresponding function data is stored separately. The ECU 40 calculates the target throttle opening degree TATRG by referring to the former function data in step 910 and referring to the latter function data in step 915, respectively.
[0174]
Here, if both the accelerator opening ACCP and the engine speed NE are the same, the target throttle opening degree TATRG calculated based on the processing of step 910 is calculated based on the processing of step 915. It is set to be larger than the target throttle opening degree TATRG.
[0175]
Accordingly, when the injection timing retarding process is executed, the throttle opening degree TA is set to be larger than that when the injection process is not executed, so that the pumping loss is reduced. Furthermore, since the intake pressure PM increases in accordance with the setting of the throttle opening TA, the basic fuel injection amount QINJB is set relatively large by an amount corresponding to the increase in the throttle opening TA.
[0176]
After calculating the target throttle opening degree TATRG in step 910 or 915 in this way, the ECU 40 controls the throttle motor 39 in step 920 so that the throttle opening degree TA coincides with the target throttle opening degree TATRG. finish.
[0177]
In this embodiment, the “fuel injection amount control routine”, “ignition timing calculation routine”, and “SCV opening degree control routine” are executed, so that the fuel injection amount, the ignition timing, and the SCV opening degree are delayed in the injection timing. Since it is changed so as to be adapted to the corner processing, the same effects as (3), (4), (6) to (8) described in the third, fourth, and sixth embodiments can be achieved. it can.
[0178]
Here, when the fuel injection amount, the ignition timing, and the SCV opening are changed so as to conform to the processing during the injection timing retardation processing as described above, the deterioration of the engine combustion state can be reliably suppressed. However, a decrease in engine output due to changes in the fuel injection amount, ignition timing, and SCV opening is inevitable, and so-called torque shock occurs when the injection timing retarding process is shifted from non-execution time. Tend to occur.
[0179]
In this regard, according to the present embodiment,
(11) Since the throttle opening degree TA is set to a relatively large value when the injection timing retarding process is executed, the pumping loss can be reduced when the process is executed as compared with the non-executed time. Become. As a result, it is possible to suppress the reduction of the engine output accompanying the execution of the injection timing retarding process as much as possible and to suppress the occurrence of the torque shock as described above.
[0180]
Each embodiment described above can be implemented by changing the configuration as follows.
In the second, seventh, and sixth embodiments, the ignition timing is advanced or the swirl strength is increased in addition to increasing the fuel injection amount when the injection timing retarding process is executed. It is also possible to adopt a configuration in which only the ignition timing or swirl intensity is changed when the timing retard process is executed. Further, it is possible to adopt a configuration in which both the ignition timing and the swirl intensity are changed when the injection timing retarding process is executed, and furthermore, the fuel injection amount, the ignition timing, and the swirl intensity are all changed.
[0181]
In the embodiment of the seventh embodiment, the knock learning value AGKNK is learned as a separate value depending on whether or not the injection timing retardation processing is being executed. For example, the maximum retardation value AKMAX is learned as the injection timing. It is also possible to employ a configuration that is set separately depending on whether or not the retard processing is being executed.
[0182]
In the fifth embodiment, the air-fuel ratio learning value KG is set according to whether or not the injection timing retarding process is being executed, and the fuel injection time TAU is calculated based on the air-fuel ratio learning value KG. However, a correction coefficient for correcting the fuel injection time TAU is defined separately from the air-fuel ratio learning value KG, and the value of this correction coefficient is stopped from the value when the injection timing retarding process is executed. It may be set separately for the current value.
[0183]
In the eighth embodiment, the basic fuel injection amount QINJB is increased and corrected based on the injection amount increase coefficient KQ. However, as in the first embodiment, the basic fuel injection amount QINJB is set to the cold basic injection amount. By setting it equal to QINJBCOLD, the basic fuel injection amount QINJB may be increased and corrected.
[0184]
In the ninth embodiment, the above-described “fuel injection amount control routine”, “ignition timing calculation routine”, and “SCV opening degree control routine” are all executed, but one of these processes is performed. Alternatively, two processes may be selected and executed.
[0185]
In the ninth embodiment, different function data corresponding to the execution time and non-execution time of the injection timing retardation processing are stored in the memory 42 of the ECU 40, and the function corresponding to the value of the retardation processing execution flag XCOLD is stored. The target throttle opening degree TATRG is calculated based on the data. For example, the target throttle opening degree TATRG is calculated in advance based on the accelerator opening degree ACCP and the engine speed NE, and the injection timing retarding process is executed. At this time (when it is determined that the retard processing execution flag XCOLD is “1”), the target throttle opening degree TATRG may be increased and corrected.
[0186]
Further, at this time, the rate of increasing the target throttle opening degree TATRG may be variably set based on the retard amount ΔAINJ of the fuel injection timing AINJ. With this configuration, the target throttle opening degree TATRG can be increased and corrected by an amount commensurate with the decrease in engine output accompanying the execution of the injection timing retarding process, and the occurrence of torque shock can be more reliably suppressed. become able to.
[0187]
In the ninth embodiment, when the basic fuel injection amount QINJB is increased and corrected by executing the injection timing retarding process, the air-fuel ratio feedback control is stopped. In addition to this stop condition, Similarly, when the basic fuel injection amount QINJB is corrected to increase when the engine is started or when the cooling water temperature of the engine 10 is low, the air-fuel ratio feedback control may be stopped.
[0188]
In each of the above embodiments, the fuel injection amount, the ignition timing, and the swirl intensity are corrected together with the execution of the injection timing retarding process. In addition to these various control amounts, for example, the fuel injection pressure and the throttle valve 38 The opening degree may be corrected, or a mechanism for adjusting the opening / closing timing and lift amount of the intake valve 20 and the exhaust valve 22 may be provided, and the adjustment amount by this mechanism may be corrected.
[0189]
In each of the above embodiments, the cooling water temperature THW is selected as the engine temperature, and based on this cooling water temperature THW, it is determined whether or not there is an operation state in which fuel adhesion to the spark plug 24 occurs. Instead of this cooling water temperature THW, such an operating state can be determined based on the lubricating oil temperature, the intake air temperature, the elapsed time since the engine 10 was started, the accumulated fuel injection amount, and the like.
[0190]
In each of the above embodiments, when retarding the fuel injection timing AINJ when the engine is cold, the timing is set to the intake stroke, but it may be further retarded to the first half of the compression stroke.
[0191]
-Although each said embodiment applied the control apparatus of the engine 10 which switches a combustion form between stratified combustion, weak stratified combustion, and homogeneous combustion, the control which concerns on this invention with respect to the engine which performs only homogeneous combustion A device can also be applied.
[0192]
【The invention's effect】
According to the first to sixth aspects of the present invention, the change in the combustion state of the engine accompanying the change in the fuel injection timing is suppressed, and even when the fuel injection timing is retarded when the engine is cold, it is substantially the same as when the engine is warm. It is possible to maintain a good engine combustion state.
[0193]
In particular, according to the second aspect of the present invention, when the fuel adhesion to the spark plug is suppressed by the retard of the fuel injection timing, the retard amount is kept to a minimum and the delay of the fuel injection timing is suppressed. In order to suppress the change in the engine combustion state due to the corner, it becomes possible to set a more appropriate change rate of the control amount. As a result, a good engine combustion state can be reliably maintained.
[0194]
According to the third aspect of the invention, the lean air-fuel ratio accompanying the change in the fuel injection timing can be suppressed by increasing the fuel injection amount, and the engine output resulting from the lean air-fuel ratio can be reduced. Reduction and fluctuation can be suppressed. In particular, if the fuel injection amount increase ratio is increased as the retard amount of the fuel injection timing is increased, a more appropriate increase ratio is set. Therefore, it is possible to reliably suppress a decrease or fluctuation in engine output. become able to.
[0195]
Furthermore, according to the fourth aspect of the present invention, it is possible to suppress the generation timing of the maximum combustion pressure from changing to the retard timing by the advance of the ignition timing according to the change of the fuel injection timing. Thus, it is possible to suppress a decrease or fluctuation in engine output and a deterioration in fuel consumption due to the time when the maximum combustion pressure is generated being shifted to a time retarded from a suitable time. In particular, if the advance amount of the ignition timing is increased as the retard amount of the fuel injection timing is increased, a more appropriate advance amount of the ignition timing is set. It becomes possible to reliably suppress the deterioration.
[0196]
According to the invention described in claim 5, it is possible to suppress the atomization degree of the injected fuel from being lowered and the combustion state from being changed by changing the fuel injection timing by increasing the strength of the swirl. It is possible to suppress the reduction and fluctuation of engine output, and further deterioration of fuel consumption and exhaust properties caused by combustion performed without sufficient mixing of injected fuel and intake air. . In particular, if the increase rate of swirl strength is increased as the retard amount of the fuel injection timing is increased, a more appropriate increase rate is set. Therefore, such a decrease or fluctuation in engine output, deterioration of fuel consumption or exhaust properties. Can be reliably suppressed.
[0197]
According to the sixth aspect of the present invention, the pumping loss when the engine is cold is reduced as compared to when the engine is warm, and the engine output when the engine is cold is increased. As a result, the difference in engine output between when the engine is cold and when the engine is warm can be reduced, and the occurrence of torque shock at the time of transition from when the engine is cold to when the engine is warm can be suppressed. become able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine control device.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing shapes of an intake port and an exhaust port.
FIG. 3 is a flowchart showing an execution procedure of fuel injection timing control.
FIG. 4 is a flowchart showing an execution procedure of fuel injection amount control.
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for calculating an ignition timing.
FIG. 6 is a flowchart showing an execution procedure of fuel injection timing control.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between cooling water temperature and cold injection timing.
FIG. 8 is a flowchart showing an execution procedure of fuel injection amount control.
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the basic fuel injection amount and retard amount and the injection amount increase coefficient;
FIG. 10 is a flowchart showing a procedure for calculating an ignition timing.
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the basic fuel injection amount and retard amount and the ignition timing advance amount.
FIG. 12 is a flowchart showing an execution procedure of air-fuel ratio control.
FIG. 13 is a flowchart showing an execution procedure of air-fuel ratio control.
FIG. 14 is a timing chart showing an example of how the air-fuel ratio feedback correction coefficient changes.
FIG. 15 is a flowchart showing an execution procedure of SCV opening degree control.
FIG. 16 is a graph showing the relationship between the cooling water temperature and the amount of confinement.
FIG. 17 is a graph showing a relationship between a basic fuel injection amount and a retard amount and a confinement amount correction coefficient.
FIG. 18 is a flowchart showing a procedure for calculating an ignition timing.
FIG. 19 is a flowchart showing a procedure for calculating an ignition timing.
FIG. 20 is a flowchart showing an execution procedure of fuel injection amount control.
FIG. 21 is a flowchart showing an execution procedure of throttle opening control.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine, 11 ... Cylinder head, 12 ... Cylinder block, 13 ... Cylinder, 14 ... Piston, 14a ... Recess, 16 ... Combustion chamber, 20 ... Intake valve, 22 ... Exhaust valve, 24 ... Spark plug, 25 ... Igniter, 26 ... Injector, 30 ... Intake passage, 30a, 30b ... Intake port, 32 ... Exhaust passage, 32a, 32b ... Exhaust port, 33 ... Purge amount control valve, 34 ... SCV, 35 ... Motor, 36 ... Surge tank, 37 ... Purge passageway, 38 ... throttle valve, 39 ... throttle motor, 40 ... ECU, 42 ... memory, 51 ... crank angle sensor, 52 ... cam angle sensor, 53 ... intake pressure sensor, 54 ... accelerator sensor, 55 ... SCV opening sensor 56 ... Water temperature sensor, 57 ... Knock sensor, 58 ... Oxygen sensor, 60 ... Accelerator pedal.

Claims (4)

気筒内に燃料を直接噴射するようにした火花点火式内燃機関に適用され、機関温間時に吸気行程前期に設定される燃料噴射時期を機関冷間時には遅角側の時期に変更する燃料噴射時期変更手段を有した内燃機関の制御装置において、
前記燃料噴射時期の変更に伴って空燃比がリーン化するのを抑制すべく前記機関冷間時には前記内燃機関の燃料噴射量を前記機関温間時の燃料噴射量よりも増量する燃料噴射量変更手段を備えるとともに、更に前記機関冷間時にはスロットル開度を前記機関温間時の開度よりも増大させるスロットル開度変更手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
A fuel injection timing that is applied to a spark ignition internal combustion engine that directly injects fuel into the cylinder, and changes the fuel injection timing set in the first half of the intake stroke when the engine is warm to a retarded timing when the engine is cold In a control device for an internal combustion engine having a changing means,
Fuel injection amount to increase than the fuel injection amount of time between the fuel at the time between the engine is cold in order to suppress the air-fuel ratio to lean I accompanied the injection timing of changing the internal combustion engine the fuel injection amount the engine temperature of A control apparatus for an internal combustion engine, comprising: a changing means; and further a throttle opening changing means for increasing the throttle opening more than the opening when the engine is warm when the engine is cold .
請求項1に記載した内燃機関の制御装置において、
前記燃料噴射時期変更手段は機関温度が低くなるほど燃料噴射時期の遅角量を大きく設定するものであり、
前記制御量変更手段は当該遅角量が大きくなるほど前記燃料噴射量と前記スロットル開度との変更割合を大きく設定するものである
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The fuel injection timing changing means sets the retard amount of the fuel injection timing as the engine temperature decreases,
The control device for an internal combustion engine, wherein the control amount changing means sets a change ratio between the fuel injection amount and the throttle opening as the retardation amount increases.
気筒内に燃料を直接噴射するようにした火花点火式内燃機関に適用され、機関温間時に吸気行程前期に設定される燃料噴射時期を機関冷間時には遅角側の時期に変更する燃料噴射時期変更手段を有した内燃機関の制御装置において、
前記燃料噴射時期の変更に伴って噴射燃料の霧化度合いが低下するのを抑制すべく前記機関冷間時には前記気筒内に発生するスワールの強度を前記機関温間時の強度よりも増大させるスワール強度変更手段を備えるとともに、更に前記機関冷間時にはスロットル開度を前記機関温間時の開度よりも増大させるスロットル開度変更手段を備え
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
Fuel injection timing that is applied to a spark ignition internal combustion engine that directly injects fuel into the cylinder and changes the fuel injection timing set in the first half of the intake stroke when the engine is warm to a retarded timing when the engine is cold the control apparatus for chromatic an internal combustion engine to change means,
A swirl that increases the strength of the swirl generated in the cylinder when the engine is cold to suppress the decrease in the atomization degree of the injected fuel due to the change in the fuel injection timing. provided with a strength changing means, further control apparatus for an internal combustion engine, characterized in Rukoto a throttle opening degree changing means for increasing than the opening degree at the time between the engine warm the throttle opening at the time between the engine cold.
請求項に記載した内燃機関の制御装置において、
前記燃料噴射時期変更手段は機関温度が低くなるほど燃料噴射時期の遅角量を大きく設定するものであり、
前記燃料噴射量変更手段は当該遅角量が大きくなるほど前記スワール強度と前記スロットル開度との変更割合を大きく設定するものである
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3 ,
The fuel injection timing changing means sets the retard amount of the fuel injection timing to be larger as the engine temperature is lower,
Control apparatus for an internal combustion engine, wherein the fuel injection amount changing means is shall be set large change ratio between the throttle opening and the swirl intensity as the retardation amount increases.
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