JP3820770B2 - In-cylinder direct injection spark ignition engine - Google Patents

In-cylinder direct injection spark ignition engine Download PDF

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JP3820770B2
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/12Other methods of operation
    • F02B2075/125Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は筒内直接噴射式火花点火エンジンに関する。
【0002】
【従来の技術】
低温始動時に、排気通路に設置した触媒を早期に活性化させるため、吸気行程または圧縮行程で主噴射を行ったあと、続けて膨張行程または排気行程で副噴射を行うものが提案されている(特開平8−296485号公報参照)。
【0003】
このものでは、副噴射量の燃料の一部が膨張行程または排気行程中に燃焼室内で燃焼するほか、排気通路に排出されてから燃焼するため排気の温度が大幅に上昇し、あるいは触媒に達してから燃焼するものもあり、これによって触媒が早期に昇温する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、副噴射を行う場合は1サイクル(4気筒エンジンではクランク角で720度区間)当たりの主噴射量と副噴射量の合計の燃料から定まる空燃比(以下単に「合計空燃比」という)が理論空燃比よりもリーンとなることが望ましい(特願平10−205053号参照)。
【0005】
したがって、1サイクル当たりの主噴射量が多くなる低温始動時に合計空燃比が理論空燃比よりリーンとなるようにするには1サイクル当たりの副噴射量を相対的に小さくしなければならないが、燃料噴射弁の特性として最小噴射量SRが存在し(図10参照)、これ以下の噴射量を1気筒の1回の副噴射量として設定できないため、最小噴射量SRを1気筒の1回の副噴射量として全気筒で副噴射を行ったのでは、合計空燃比が理論空燃比よりリッチとなることがある。これを示したのが図11で、冷却水温が所定値以下の領域で合計空燃比が理論空燃比(図ではストイキで示す)よりリッチになっている。
【0006】
このように、合計空燃比が理論空燃比よりリッチとなると、排気通路内での酸素量が不足し、HC、COを酸化できずに多量に排出してしまうばかりか、酸化反応による十分な発熱も期待できなくなる。
【0007】
そこで本発明は、1サイクル当たりの主噴射量が多く、1サイクル当たりの副噴射量を相対的に小さくしなければならない低温始動時に、副噴射を限られた気筒でだけ行うことにより、低温始動時においても合計空燃比が理論空燃比よりリッチにならないようにすることを目的とする。
【0008】
なお、従来装置と同様に膨張行程または排気行程で副噴射を行う場合に、副噴射量が極く小量となることがあることを考慮し、副噴射を行う気筒を1気筒に集中させるものが開示されている(特開平9−112251号公報参照)。しかしながら、このものは、リーンNOx触媒に還元剤としてのHCを供給するために副噴射を行うものであるため、常に副噴射を1気筒に集中させており、このものを本発明のように触媒の活性化に使用しようとしても、必ずしも副噴射量の燃料を効率的な昇温に使えることにならない。
【0009】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、低温始動時に、吸気行程または圧縮行程で主噴射を行ったあと、続けて膨張行程または排気行程で副噴射を行うようにした筒内直接噴射式火花点火エンジンにおいて、図12に示すように、合計空燃比が低温始動時にリーンの目標値となるように1サイクル当たりの副噴射量F2を演算する手段31と、この1サイクル当たりの副噴射量F2と燃料噴射弁特性の最小噴射量SRとから副噴射気筒数Nを演算する手段32と、この演算した副噴射気筒数Nから副噴射を行う気筒を選択する手段33と、副噴射を行う条件でこの選択した気筒だけで副噴射を行わせる手段34とを設けた。
【0010】
第2の発明では、第1の発明において冷却水温の上昇または始動後時間の経過とともに前記副噴射気筒数Nを増加させる。
【0011】
第3の発明では、第1または第2の発明において1サイクル区間で副噴射が等間隔で行われるように副噴射を行う気筒を選択する。
【0012】
第4の発明では、第1から第3までのいずれか一つの発明において実際の合計空燃比がリーンの目標値と一致するように1サイクル当たりの前記副噴射量F2を補正する。
【0013】
第5の発明では、第1から第3までのいずれか一つの発明において実際の合計空燃比とリーンの目標値の違いを学習値として記憶し、次回始動時の1サイクル当たりの副噴射量をこの記憶していた学習値で補正する。
【0014】
第6の発明では、第1から第5までのいずれか一つの発明において副噴射を行う前記条件を、始動時の低温状態を表すパラメータ(たとえば始動時水温、始動時油温)または始動後のエンジン暖機途中状態を表すパラメータ(たとえば始動後の経過時間、始動後の冷却水温)より決定する。
【0015】
第7の発明では、第6の発明において始動時水温が所定値未満かつ始動後時間が所定値未満であるとき、副噴射を行わせない条件とする。
【0016】
【発明の効果】
第1、第6の各発明によれば、合計空燃比がリーンの目標値となるように1サイクル当たりの副噴射量を演算し、この1サイクル当たりの副噴射量から1つの気筒の副噴射量が最小噴射量以上となるように副噴射気筒数を演算し、1サイクル中の限られた気筒だけで副噴射を行うようにしたので、低温始動時においても、合計空燃比をリーンにすることができる。
【0017】
本来は、全気筒で副噴射を行うほうが、限られた気筒で副噴射を行うよりも排気中の酸素とHC、COの混合が促進されるので、酸化反応および排気温度の上昇に効果的である。ここで、冷却水温の上昇または始動後時間の経過につれて主噴射による燃焼が速くなり、その分1サイクル当たりの主噴射量を少なくできるため、その反対に1サイクル当たりの副噴射量を増大できる。つまり、1サイクル当たりの主噴射量が冷却水温の上昇または始動後時間の経過とともに少なくなるのであれば、第2の発明のように合計空燃比をリーンとしたまま冷却水温の上昇または始動後時間の経過とともに副噴射気筒数を増加させることができ、これによってHC、COの酸化と排気温度の上昇とを効果的に実現できることになる。
【0018】
第3の発明によれば、副噴射を等間隔で行わない場合より排気ポートや排気通路内での空気と余剰燃料との混合が促進され、その分さらにHC、COの酸化および排気温度の上昇が効果的となる。
【0019】
第4の発明によれば、副噴射を行わせる手段の噴射特性にばらつきや経時劣化があっても、副噴射を行う条件での合計空燃比をリーンにすることができる。
【0020】
第5の発明によれば、今回始動時の冷却水温と変わりなければ次回始動時の初回の副噴射時から、副噴射を行わせる手段の噴射特性にばらつきや経時劣化があっても、実際の合計空燃比をリーンの目標値へと一致させることができる。
【0021】
副噴射は低温始動時に触媒を昇温させるためのものではあるが、燃焼室、排気ポートおよび排気通路がある程度暖まった状態でないと、副噴射による余剰燃料を酸化できず、排気温度の上昇効果を望めないことがあるのであるが、第7の発明により、始動時水温が所定値未満かつ始動後時間が所定値未満であるとき、副噴射を行わせない条件とした、つまり燃焼室、排気ポートおよび排気通路がある程度暖まるまでは副噴射を行わせないようにしたので、無駄な燃料消費を抑えることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1は筒内直接噴射式火花点火エンジンの制御システムである。
【0023】
図において、1はエンジン本体、2は燃焼室、3はピストン、4は点火プラグ、5は燃料噴射弁、6は吸気弁、7は排気弁、8はスワールコントロールバルブ、9はDCモータ等からなるスロットルアクチュエータにより駆動されるスロットル弁である。なお、筒内直接噴射式火花点火エンジンは、燃料噴射弁を燃焼室内に臨んで設けるとともに、燃焼室、吸気ポートの形状やピストン頂面の形状を工夫したものであるが、こうした構成そのものに本発明は関係しないので、図1には簡単に示している。
【0024】
ECU11には、スロットル弁9上流の空気流量を検出するエアフローセンサ12、クランク角センサ13、エンジンの冷却水温を検出するセンサ14からの信号が、O2センサ15などからの信号とともに入力され、これらの信号に基づいて、エンジン低負荷時に点火プラグ4付近にだけ混合気を偏在させて燃焼(成層燃焼)を行わせることにより、燃焼室内平均の空燃比がたとえば30〜40といった空燃比での運転を行わせ、エンジン低負荷時を外れると、燃焼室内に均質な混合気を形成させるとともに燃焼室内平均の空燃比を、低負荷時よりもリッチな空燃比(理論空燃比や出力空燃比)に制御する。
【0025】
排気通路21の途中には上流側と下流側に触媒コンバータ22、23を備える。このうち上流側の触媒コンバータ22には三元触媒だけが、また下流側の触媒コンバータ23には三元触媒とリーンNOx触媒が上流側よりこの順に配置されており、理論空燃比域では、三元触媒により排気中のHC、COの酸化とNOxの還元とが同時に行われる。また、成層燃焼域で発生するNOxがリーンNOx触媒により浄化される。
【0026】
一方、低温始動時に、排気通路21に設置した触媒コンバータ内の触媒を早期に活性化させるため、ECU11では、吸気行程または圧縮行程で主噴射を行わせたあと、続けて膨張行程または排気行程で副噴射を行わせる。排気通路21に未燃のまま排出される副噴射の燃料の燃焼で排気の温度を上昇させ、あるいは副噴射の燃料を触媒に達してから燃焼させ、これによって触媒を早期に昇温させるわけである。
【0027】
さて、副噴射を行う場合は、合計空燃比が理論空燃比よりリーンとなることが望ましいことが分かっており、したがって、1サイクル当たりの主噴射量が多くなる低温始動時には1サイクル当たりの副噴射量を相対的に小さくしなければならないが、燃料噴射弁の特性として最小噴射量SRが存在し、これ以下の噴射量を1気筒の1回の副噴射量として設定できないため、最小噴射量SRを1気筒の1回の副噴射量として全気筒で副噴射を行ったのでは、合計空燃比が理論空燃比よりリッチとなることがある。
【0028】
そこでECU11では、1サイクル当たりの主噴射量が多く、1サイクル当たりの副噴射量を相対的に小さくしなければならない低温始動時に、副噴射を限られた気筒でだけ行う。
【0029】
ECU11で実行されるこの制御を図2のフローチャートに従って説明する。本ルーチンはエンジン2回転毎(1サイクル当たり)に1回実行する。
【0030】
まずS1では、エアフローメータからの吸入空気流量Qaと水温センサからの冷却水温TWを読み込み、冷却水温TWよりS2において図3を内容とするテーブルを検索することにより、主噴射の1サイクル当たりの目標空燃比Aを求め、この目標空燃比Aと吸入空気流量Qa(1サイクル当たりの吸入空気量にほぼ等しいとする)からS3で
【0031】
【数1】
F1=Qa/A
の式により1サイクル当たりの主噴射量F1を演算する。
【0032】
この1サイクル当たりの主噴射量F1の特性は、図3に示したように従来と同様である(TWが低くなるほどF1が大きくなる)。図3の特性としたのは、低温始動時の主噴射による燃焼は暖機完了後に比べて燃焼が遅いため運転性確保のためには暖機完了後に比較して空燃比をリッチ化する必要があるからである。
【0033】
S4ではエンジンの始動時水温TWINTを読み込み、この始動時水温TWINTと所定値TWDANをS5で比較する。始動時水温が所定値以上である場合は、触媒が活性状態にあると判断してS5よりS6に進み、副噴射判定フラグFLGTINJ=0(つまり副噴射が不要であることを示す)とした後、S7において1サイクル当たりの主噴射量F1を所定のRAMにストアして今回の処理を終了する。なお、エンジンの始動時水温は、イグニッションキースイッチをONにしたときの冷却水温を所定のRAMにストアすることで求めることができる。
【0034】
一方、TWINT<TWDANであれば、触媒が未活性状態であるとしてS5よりS8に進み、タイマTIMEを読み込む。このタイマTIMEは、図示しないフローにおいて、イグニッションキースイッチがONとされたとき起動され、時間(始動からの経過時間)を計測するものである。
【0035】
このタイマTIMEと副噴射の開始時間TIMST、副噴射の終了時間TIMEND(ただしTIMEND>TIMST)をステップ9においてそれぞれ比較する。▲1▼タイマTIMEが副噴射開始時間TIMST以下のとき、▲2▼タイマTIMEが副噴射終了時間TIMEND以上であるときは、副噴射を行わせないようにするため、S6、S7の処理を行って今回の処理を終了する。
【0036】
ここで、▲1▼の条件で副噴射を行わせないのは、次の理由からである。副噴射は低温始動時に触媒を昇温させるためのものではあるが、燃焼室、排気ポートおよび排気通路がある程度暖まった状態でないと、副噴射による余剰燃料を酸化できず、排気温度の上昇効果を望めないことがある。そこで、燃焼室、排気ポートおよび排気通路がある程度暖まるまで(つまりTIME≦TIMSTのとき)は、副噴射を行わせないようにしたのである。
【0037】
また、▲2▼の条件で副噴射を行わせないのは、触媒が活性化した後(つまりTIME≧TIMENDのとき)は副噴射の役目は終了するからである。
【0038】
なお、上記の副噴射開始時間TIMSTと副噴射終了時間TIMENDは、一定値であるほか、図4、図5のように始動時水温TWINTに応じて割り付けてもよい。
【0039】
タイマTIMEが副噴射開始時間TIMSTを超えかつ副噴射終了時間TIMEND未満であるときは、S9よりS10に進み、フラグFLGTINJ=1(副噴射が必要であることを示す)とする。
【0040】
続くS11では冷却水温TWから図6を内容とするテーブルを参照することにより、合計空燃比の目標値(以下「目標合計空燃比」という)Bを求める。図6のように、目標合計空燃比Bは冷却水温に関係なく理論空燃比よりリーンとなるように定めたものである。
【0041】
この目標合計空燃比B、吸入空気流量Qa、既に求めている目標空燃比Aを用いてS12では
【0042】
【数2】
F2=Qa×(1/B−1/A)
の式により1サイクル当たりの副噴射量F2を演算する。
【0043】
ここで、数2式は次のようにして導き出したものである。1サイクル当たりの吸入空気量が吸入空気流量Qaにほぼ等しいとすれば、Qa/(F1+F2)=Bであるから、この式を変形した
【0044】
【数3】
F2=Qa/B−F1
の式により1サイクル当たりの副噴射量F2を求めることができ、この数3式と数1式と連立させて、F1を消去すると、数2式が得られる。すなわち、1サイクル当たりの副噴射量F2は、合計空燃比が目標合計空燃比Bと一致するように演算したものである。
【0045】
S13では、この1サイクル当たりの副噴射量F2を燃料噴射弁の最小噴射量SRで割った値を小数点以下切り捨てた値(整数化した値)を、副噴射を行う気筒数Nとして演算し、S14でこの副噴射気筒数Nと上記の1サイクル当たりの副噴射量F2とを所定のRAMにストアしたあと、S7の処理を実行して今回の処理を終了する。
【0046】
このようにしてストアされる1サイクル当たりの主噴射量F1、1サイクル当たりの副噴射量F2、副噴射気筒数Nを用いて、図示しないルーチンにより、次のように、1サイクル中の主噴射と副噴射を実行する。以下では4気筒エンジンの場合で説明する。
【0047】
〈1〉主噴射:1サイクル当たりの主噴射量F1は4気筒分の総量なので、1つの気筒の1回の主噴射量はF1の1/4である。これを燃料噴射パルス幅Tiに変換して気筒別に出力する。所定の噴射タイミングになると、Tiの時間だけ燃料噴射弁が開かれる。
【0048】
〈2〉副噴射:副噴射はフラグFLGTINJ=1となった後、最初の点火気筒または次の点火気筒から実行することが可能となる。副噴射気筒数Nから1気筒の1回の副噴射量を演算し、その演算した副噴射量が1サイクルの中で等間隔で配られる副噴射を実行する。
【0049】
▲1▼副噴射気筒数N=1の場合:1サイクル当たりの副噴射量F2がそのまま1つの気筒の1回の副噴射量となる。4気筒のうち1つの気筒のみで副噴射を実行する。この場合、副噴射を実行する気筒は、4気筒のうちのいずれでもよい。たとえば、図7上段は、副噴射気筒を#1気筒としたものである。
【0050】
▲2▼副噴射気筒数N=2の場合:1つの気筒の1回の副噴射量をF2/2として、4気筒のうち2気筒で副噴射を実行する。この場合、副噴射を実行する気筒は、点火順序で一つおきである。たとえば、図7中段は、副噴射を実行する気筒を#1気筒と#4気筒としたものである。このとき、主噴射だけを行ったときのガスと副噴射が行われてそのぶん濃くなったガスとが交互に連続して排気通路に排出されることになり、未燃ガスと空気とが混ざりやすくなって発熱反応が良くなる。これに対して、副噴射を実行する気筒を#1気筒と#3気筒というように連続した気筒にしたのでは、未燃ガスと空気とが混ざりにくく、そのぶん発熱反応が悪くなる。
【0051】
▲3▼副噴射気筒数N=3の場合:1つの気筒の1回の副噴射量をF2/3として、4気筒のうち3気筒で副噴射を実行する。4気筒のうちから3気筒を選ぶときには、4気筒の内から2気筒を選ぶ場合のようにこれという基準はない。たとえば、図7下段は、副噴射を実行する気筒を、点火順序が連続する3気筒(#1気筒、#3気筒、#4気筒)としたものである。
【0052】
▲4▼副噴射気筒数N=4の場合、1つの気筒の1回の副噴射量をF2/4として各気筒毎に副噴射を実行する。
【0053】
▲5▼副噴射気筒数の切換時:たとえば、4気筒のうちの2気筒だけで副噴射を行っていたところが、冷却水温の上昇により4気筒のうちの1気筒だけの副噴射に移行することがある。この場合、つなぎの部分で副噴射気筒が連続することのないようにする必要がある。
【0054】
なお、1つの気筒の1回の副噴射量(▲2▼ではF2/2、▲3▼ではF2/3、▲4▼ではF2/4)の値が小数点以下の値をもつときは四捨五入や切り捨てにより整数化すればよい。
【0055】
このように、本実施形態では、合計空燃比がリーンの目標値となるように1サイクル当たりの副噴射量F2を演算し、この1サイクル当たりの副噴射量F2から1つの気筒の副噴射量が最小噴射量以上となるように副噴射気筒数Nを演算し、1サイクル中の限られた気筒だけで副噴射を行うようにしたので、始動時の冷却水温が低い場合においても、合計空燃比をリーンにすることができる(図8参照)。かつ、1サイクル中に副噴射気筒を等間隔で配るようにしたので、排気ポートや排気通路内での空気と余剰燃料との混合が促進され、これによってHC、COの酸化および排気温度の上昇を効果的に実現できる。
【0056】
図9のフローチャートは第2実施形態で、第1実施形態の図2に置き換わるものである。図2と同一部分には同一のステップ番号をつけている。
【0057】
さて、燃料噴射弁5やエアフローメータ12の各流量特性に生じるばらつきや経時劣化により、実際の合計空燃比が目標合計空燃比Bより外れてリッチ側やリーン側に偏ってしまうことがある。そこで第2実施形態では、燃料噴射弁5やエアフローメータ12の各流量特性に生じるばらつきや経時劣化があっても、実際の合計空燃比が目標合計空燃比Bと一致するように、1サイクル当たりの副噴射量F2を補正するようにしたものである。
【0058】
図2と異なる部分を主に説明すると、S21では、実際の合計空燃比Cと目標合計空燃比Bの比率であるK(=C/B)(始動時に初期値の1.0に設定)を読み込み、この比率Kを用いS22で
【0059】
【数4】
F2H=F2×K
の式により、1サイクル当たりの副噴射量F2を補正し(補正後の値を1サイクル当たりの補正副噴射量F2Hとする)、この1サイクル当たりの補正副噴射量F2HからS23において副噴射気筒数N2を演算する(F2Hを最小噴射量SRで割った値を小数点以下切り捨てた値を副噴射気筒数N2とする)。
【0060】
S24、S25では副噴射を行う条件での排気空燃比を実際の合計空燃比Cとして読み込み、この実合計空燃比Cと目標合計空燃比Bの比率を計算してKに入れ、このKを、副噴射気筒数N2、1サイクル当たりの補正副噴射量F2HとともにS26において所定のRAMにストアする。
【0061】
なお、排気空燃比を検出するセンサには広域空燃比センサがあり、たとえば触媒の上流側にこの広域空燃比センサを取り付けておく。
【0062】
第2実施形態によれば、燃料噴射弁やエアフローメータの各流量特性のばらつき等により、実際の合計空燃比Cが目標合計空燃比Bよりもリッチ側に偏ったとき、比率Kが1.0よりも小さい値としてストアされ、この1.0より小さな値のKにより1サイクル当たりの副噴射量F2が減量補正され、これによって実際の合計空燃比がリーン側、すなわち目標合計空燃比Bへと戻される。この逆に実際の合計空燃比Cが目標合計空燃比Bよりもリーン側に偏ったときは、Kが1.0よりも大きい値としてストアされ、この1.0より大きな値のKによりF2が増量補正され、これによって実際の合計空燃比がリッチ側、すなわち目標合計空燃比Bへと戻される。
【0063】
このように、第2実施形態によれば、実際の合計空燃比が目標合計空燃比Bと一致するように、1サイクル当たりの副噴射量F2を補正するので、燃料噴射弁5やエアフローメータ12の各流量特性に生じるばらつきや経時劣化があっても、始動時の冷却水温が低い場合の合計空燃比を理論空燃比よりリーンにすることができる。
【0064】
さて、第2実施形態では、始動の度にK=1.0から1サイクル当たりの副噴射量F2の補正を開始する、つまり始動の度に補正をやり直すのでは、燃料噴射弁5やエアフローメータ12の各流量特性のばらつき等により、1サイクル当たりの副噴射量F2の補正前(つまり初回の副噴射時)には実際の合計空燃比Cが目標合計空燃比Bから必ず外れることがある。
【0065】
これに対処するには、比率Kを冷却水温に対して割り付けた学習値として構成することである。Kを学習値として、イグニッションキースイッチOFF後もバックアップしておくことで、次回始動時に今回始動時の冷却水温と変わりなければ次回始動時の初回の副噴射時から、燃料噴射弁5やエアフローメータ12の各流量特性のばらつき等があっても実際の合計空燃比Cを目標合計空燃比Bへと一致させることができる。
【0066】
実施形態では、タイマTIMEがTIMST<TIME<TIMENDの条件を満たすとき、副噴射を行うようにしたが(S8、S9)、冷却水温TWがTWST<TW<TWENDの条件を満たすとき、副噴射を行うようにしてもかまわない。この場合、下限値TWSTと上限値TWENDは一定値のほか、図4、図5と同様にして始動時水温TWINTに応じて変化させることもできる。
【0067】
冷却水温に限らず、エンジン温度の代表値(たとえば油温)であればよい。
【0068】
触媒コンバータの個数や配列は、図1に限られるものでない。
【0069】
実施形態では、1サイクル当たりの副噴射量F2を数式により演算する場合で説明したが、1サイクル当たりの主噴射量と同様に、冷却水温に対して割り付けたテーブルを検索することにより1サイクル当たりの副噴射F2を求めるようにすることもできる。
【0070】
実施形態では4気筒の場合で説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の制御システム図。
【図2】1サイクル当たりの主噴射量F1および副噴射量F2ならびに副噴射気筒数Nの演算を説明するためのフローチャート。
【図3】冷却水温に対する主噴射の目標空燃比Aと1サイクル当たりの主噴射量F1の特性図。
【図4】始動時水温に対する副噴射開始時間の特性図。
【図5】始動時水温に対する副噴射終了時間の特性図。
【図6】冷却水温に対する目標合計空燃比Bの特性図。
【図7】副噴射を実行する気筒の配列を説明するための図。
【図8】本発明の作用を説明するための特性図。
【図9】第2実施形態の1サイクル当たりの主噴射量F1および補正副噴射量F2Hならびに副噴射気筒数N2の演算を説明するためのフローチャート。
【図10】燃料噴射弁の流量特性図。
【図11】従来装置の作用を説明するための特性図。
【図12】第1の発明のクレーム対応図。
【符号の説明】
5 燃料噴射弁
14 水温センサ
22、23 触媒コンバータ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an in-cylinder direct injection spark ignition engine.
[0002]
[Prior art]
In order to quickly activate the catalyst installed in the exhaust passage at the time of low temperature start, after performing the main injection in the intake stroke or the compression stroke, the sub injection in the expansion stroke or the exhaust stroke is subsequently performed ( JP-A-8-296485).
[0003]
In this case, a part of the sub-injection amount of fuel burns in the combustion chamber during the expansion stroke or exhaust stroke, and after being discharged into the exhaust passage, the temperature of the exhaust gas increases significantly or reaches the catalyst. Some of them burn afterwards, which causes the catalyst to rise in temperature early.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when sub-injection is performed, an air-fuel ratio (hereinafter simply referred to as “total air-fuel ratio”) determined from the fuel of the sum of the main injection amount and the sub-injection amount per cycle (in a four-cylinder engine, a crank angle interval of 720 degrees). It is desirable that the air-fuel ratio be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (see Japanese Patent Application No. 10-205053).
[0005]
Accordingly, in order to make the total air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio at low temperature start when the main injection amount per cycle increases, the sub-injection amount per cycle must be relatively small. The minimum injection amount SR exists as a characteristic of the injection valve (see FIG. 10), and an injection amount below this cannot be set as one sub-injection amount for one cylinder, so the minimum injection amount SR is set to one sub-injection for one cylinder. If sub-injection is performed for all cylinders as the injection amount, the total air-fuel ratio may be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. This is shown in FIG. 11, where the total air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio (indicated by stoichiometry in the figure) in the region where the cooling water temperature is below a predetermined value.
[0006]
As described above, when the total air-fuel ratio becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the amount of oxygen in the exhaust passage becomes insufficient, and not only HC and CO can be oxidized but discharged in a large amount, and also sufficient heat is generated by the oxidation reaction. Can no longer be expected.
[0007]
Therefore, the present invention provides a low temperature start by performing the sub-injection only in a limited number of cylinders at a low temperature start when the main injection amount per cycle is large and the sub-injection amount per cycle must be relatively small. The purpose is to prevent the total air-fuel ratio from becoming richer than the stoichiometric air-fuel ratio even at times.
[0008]
In addition, when performing sub-injection in the expansion stroke or exhaust stroke as in the conventional device, considering that the sub-injection amount may be extremely small, the cylinder that performs sub-injection is concentrated on one cylinder Is disclosed (see JP-A-9-112251). However, since this is one that performs sub-injection in order to supply HC as a reducing agent to the lean NOx catalyst, the sub-injection is always concentrated on one cylinder, and this is the catalyst as in the present invention. Even if it is intended to be used for the activation of the fuel, it is not always possible to use the sub-injection amount of fuel for efficient temperature rise.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The first invention relates to a direct injection type spark ignition engine in which direct injection is performed in an expansion stroke or an exhaust stroke after main injection is performed in an intake stroke or a compression stroke at a low temperature start. As shown, the means 31 for calculating the sub-injection amount F2 per cycle so that the total air-fuel ratio becomes the lean target value at the low temperature start, the sub-injection amount F2 per cycle and the fuel injection valve characteristics A means 32 for calculating the number N of sub-injection cylinders from the minimum injection amount SR, a means 33 for selecting a cylinder for performing sub-injection from the calculated number N of sub-injection cylinders, and only the selected cylinder under the condition for performing sub-injection. And means 34 for performing sub-injection.
[0010]
In the second invention, in the first invention, the number N of sub-injection cylinders is increased as the cooling water temperature rises or the time after start-up elapses.
[0011]
In the third invention, the cylinder that performs the sub-injection is selected so that the sub-injection is performed at equal intervals in one cycle section in the first or second invention.
[0012]
In the fourth invention, the sub-injection amount F2 per cycle is corrected so that the actual total air-fuel ratio in any one of the first to third inventions matches the lean target value.
[0013]
In the fifth invention, the difference between the actual total air-fuel ratio and the lean target value is stored as a learning value in any one of the first to third inventions, and the sub-injection amount per cycle at the next start is calculated. The stored learning value is used for correction.
[0014]
In a sixth aspect of the invention, the condition for performing sub-injection in any one of the first to fifth aspects of the present invention is set such that a parameter indicating a low temperature state at the time of starting (for example, a water temperature at starting, an oil temperature at starting) or after starting It is determined from parameters (for example, the elapsed time after starting, the cooling water temperature after starting) representing the engine warming-up state.
[0015]
In the seventh invention, in the sixth invention, when the starting water temperature is less than the predetermined value and the time after starting is less than the predetermined value, the sub-injection is not performed.
[0016]
【The invention's effect】
According to each of the first and sixth inventions, the sub-injection amount per cycle is calculated so that the total air-fuel ratio becomes the lean target value, and the sub-injection of one cylinder is calculated from the sub-injection amount per cycle. The number of sub-injection cylinders is calculated so that the amount is equal to or greater than the minimum injection amount, and sub-injection is performed only with a limited number of cylinders in one cycle, so the total air-fuel ratio is made lean even at low temperature start. be able to.
[0017]
Originally, sub-injection in all cylinders is more effective in increasing the oxidation reaction and exhaust temperature because mixing of oxygen, HC, and CO in the exhaust gas is promoted than in sub-injection in a limited number of cylinders. is there. Here, as the cooling water temperature rises or the time after start-up elapses, the combustion by the main injection becomes faster, and the main injection amount per cycle can be reduced accordingly, so that the sub-injection amount per cycle can be increased. In other words, if the main injection amount per cycle decreases with increasing cooling water temperature or the elapsed time after starting, as in the second aspect, the rising of cooling water temperature or the time after starting with the total air-fuel ratio kept lean. As the time elapses, it is possible to increase the number of sub-injection cylinders, thereby effectively realizing the oxidation of HC and CO and the increase of the exhaust temperature.
[0018]
According to the third aspect of the invention, the mixing of the air and the surplus fuel in the exhaust port and the exhaust passage is promoted more than the case where the sub-injections are not performed at equal intervals, and accordingly, the oxidation of HC and CO and the exhaust temperature increase. Is effective.
[0019]
According to the fourth aspect of the invention, the total air-fuel ratio under the conditions for performing the sub-injection can be made lean even if the injection characteristics of the means for performing the sub-injection vary or deteriorate with time.
[0020]
According to the fifth aspect of the present invention, even if the injection characteristic of the means for performing the sub-injection varies or deteriorates with time from the time of the first sub-injection at the time of the next start as long as it does not change from the cooling water temperature at the time of the current start, The total air-fuel ratio can be matched to the lean target value.
[0021]
Although the sub-injection is intended to raise the temperature of the catalyst at the time of low temperature start, if the combustion chamber, the exhaust port and the exhaust passage are not warmed to some extent, the surplus fuel from the sub-injection cannot be oxidized and the effect of increasing the exhaust temperature can be achieved. Although it may not be desired, according to the seventh invention, when the water temperature at start-up is less than a predetermined value and the time after start-up is less than a predetermined value, the condition that the sub-injection is not performed is set, that is, the combustion chamber, the exhaust port Further, since the sub-injection is not performed until the exhaust passage is warmed to some extent, wasteful fuel consumption can be suppressed.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a control system for an in-cylinder direct injection spark ignition engine.
[0023]
In the figure, 1 is an engine body, 2 is a combustion chamber, 3 is a piston, 4 is a spark plug, 5 is a fuel injection valve, 6 is an intake valve, 7 is an exhaust valve, 8 is a swirl control valve, 9 is a DC motor, etc. The throttle valve is driven by a throttle actuator. In-cylinder direct injection type spark ignition engines are provided with fuel injection valves facing the combustion chamber and devised shapes of the combustion chamber, intake port, and piston top surface. Since the invention is irrelevant, it is shown briefly in FIG.
[0024]
The ECU 11 receives signals from an air flow sensor 12 that detects the air flow rate upstream of the throttle valve 9, a crank angle sensor 13, and a sensor 14 that detects the engine coolant temperature, together with signals from the O 2 sensor 15, etc. Based on this signal, the mixture is unevenly distributed only in the vicinity of the spark plug 4 at the time of engine low load and combustion (stratified combustion) is performed, so that the average air-fuel ratio in the combustion chamber is operated at an air-fuel ratio of 30 to 40, for example. When the engine is out of low load, a homogeneous air-fuel mixture is formed in the combustion chamber and the average air-fuel ratio in the combustion chamber is made richer than the low load (theoretical air-fuel ratio and output air-fuel ratio). Control.
[0025]
In the middle of the exhaust passage 21, catalytic converters 22 and 23 are provided on the upstream side and the downstream side. Of these, only the three-way catalyst is disposed in the upstream catalytic converter 22, and the three-way catalyst and the lean NOx catalyst are disposed in this order from the upstream side in the downstream catalytic converter 23. The original catalyst simultaneously oxidizes HC and CO in the exhaust gas and reduces NOx. Further, NOx generated in the stratified combustion zone is purified by the lean NOx catalyst.
[0026]
On the other hand, in order to quickly activate the catalyst in the catalytic converter installed in the exhaust passage 21 at the time of low temperature start, the ECU 11 performs the main injection in the intake stroke or the compression stroke and then continues in the expansion stroke or the exhaust stroke. A secondary injection is performed. The combustion of the sub-injection fuel discharged unburned into the exhaust passage 21 raises the temperature of the exhaust, or the sub-injection fuel reaches the catalyst and burns, thereby raising the temperature of the catalyst early. is there.
[0027]
Now, it is known that when the sub-injection is performed, it is desirable that the total air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and therefore, the sub-injection per cycle at the time of low temperature start when the main injection amount per cycle increases. Although the amount must be relatively small, the minimum injection amount SR exists as a characteristic of the fuel injection valve, and an injection amount below this cannot be set as a single sub-injection amount for one cylinder. If sub-injection is performed in all cylinders with one sub-injection amount per cylinder, the total air-fuel ratio may be richer than the stoichiometric air-fuel ratio.
[0028]
Therefore, the ECU 11 performs the sub-injection only in a limited number of cylinders at a low temperature start when the main injection amount per cycle is large and the sub-injection amount per cycle must be relatively small.
[0029]
This control executed by the ECU 11 will be described with reference to the flowchart of FIG. This routine is executed once every two engine revolutions (per cycle).
[0030]
First, in S1, the intake air flow rate Qa from the air flow meter and the cooling water temperature TW from the water temperature sensor are read, and a table having the contents shown in FIG. 3 in S2 is retrieved from the cooling water temperature TW to obtain the target per cycle of main injection. The air-fuel ratio A is obtained, and from this target air-fuel ratio A and the intake air flow rate Qa (assumed to be substantially equal to the intake air amount per cycle), in S3,
[Expression 1]
F1 = Qa / A
The main injection amount F1 per cycle is calculated by the following formula.
[0032]
The characteristics of the main injection amount F1 per cycle are the same as in the conventional case as shown in FIG. 3 (F1 increases as TW decreases). The characteristic shown in FIG. 3 is that the combustion by the main injection at the time of low-temperature start is slower than after the warm-up is completed, so it is necessary to enrich the air-fuel ratio compared to after the warm-up to ensure operability. Because there is.
[0033]
In S4, the engine starting water temperature TWINT is read, and the starting water temperature TWINT is compared with a predetermined value TWDAN in S5. If the starting water temperature is equal to or higher than the predetermined value, it is determined that the catalyst is in an active state, and the process proceeds from S5 to S6. After the sub-injection determination flag FLGTINJ = 0 (that is, sub-injection is unnecessary) In step S7, the main injection amount F1 per cycle is stored in a predetermined RAM, and the current process is terminated. The engine starting water temperature can be obtained by storing the cooling water temperature when the ignition key switch is turned on in a predetermined RAM.
[0034]
On the other hand, if TWINT <TWDAN, it is determined that the catalyst is in an inactive state, the process proceeds from S5 to S8, and the timer TIME is read. This timer TIME is activated when an ignition key switch is turned on in a flow (not shown), and measures time (elapsed time from the start).
[0035]
In step 9, the timer TIME is compared with the start time TIMST of the secondary injection and the end time TIMEND of the secondary injection (however, TIMEEND> TIMST). (1) When the timer TIME is less than or equal to the sub-injection start time TIMST, and (2) when the timer TIME is greater than or equal to the sub-injection end time TIMEEND, the processes of S6 and S7 are performed to prevent the sub-injection from being performed. To end the current process.
[0036]
Here, the reason why the sub-injection is not performed under the condition (1) is as follows. Although the sub-injection is intended to raise the temperature of the catalyst at the time of low temperature start, if the combustion chamber, the exhaust port and the exhaust passage are not warmed to some extent, the surplus fuel from the sub-injection cannot be oxidized and the effect of increasing the exhaust temperature can be achieved. There are things I can't expect. Therefore, the sub-injection is not performed until the combustion chamber, the exhaust port, and the exhaust passage are warmed to some extent (that is, when TIME ≦ TIMST).
[0037]
Further, the reason why the sub-injection is not performed under the condition (2) is that the role of the sub-injection ends after the catalyst is activated (that is, when TIME ≧ TIMEEND).
[0038]
The sub-injection start time TIMST and the sub-injection end time TIMEND are constant values, and may be allocated according to the starting water temperature TWINT as shown in FIGS.
[0039]
When the timer TIME exceeds the sub-injection start time TIMST and is less than the sub-injection end time TIMEEND, the process proceeds from S9 to S10, where the flag FLGTINJ = 1 (indicating that sub-injection is necessary).
[0040]
In subsequent S11, a target value of the total air-fuel ratio (hereinafter referred to as “target total air-fuel ratio”) B is obtained from the coolant temperature TW by referring to a table having the contents shown in FIG. As shown in FIG. 6, the target total air-fuel ratio B is determined to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio regardless of the coolant temperature.
[0041]
In S12, the target total air-fuel ratio B, the intake air flow rate Qa, and the target air-fuel ratio A that has already been obtained are used in S12.
[Expression 2]
F2 = Qa × (1 / B−1 / A)
The sub-injection amount F2 per cycle is calculated by the following formula.
[0043]
Here, Equation 2 is derived as follows. If the intake air amount per cycle is substantially equal to the intake air flow rate Qa, Qa / (F1 + F2) = B.
[Equation 3]
F2 = Qa / B-F1
The sub-injection amount F2 per cycle can be obtained from the equation (1). Equation (2) is obtained by eliminating F1 in combination with the equations (3) and (1). That is, the sub-injection amount F2 per cycle is calculated so that the total air-fuel ratio matches the target total air-fuel ratio B.
[0045]
In S13, a value obtained by dividing the sub-injection amount F2 per cycle by the minimum injection amount SR of the fuel injection valve and rounded down to the nearest decimal point (value converted to an integer) is calculated as the number N of cylinders performing sub-injection. After the number N of sub-injection cylinders and the sub-injection amount F2 per cycle are stored in a predetermined RAM in S14, the process of S7 is executed and the current process is terminated.
[0046]
Using the main injection amount F1 per cycle stored, the sub-injection amount F2 per cycle, and the number N of sub-injection cylinders stored in this way, the main injection in one cycle is performed as follows by a routine not shown. And the secondary injection is executed. Hereinafter, a case of a four-cylinder engine will be described.
[0047]
<1> Main Injection: Since the main injection amount F1 per cycle is the total amount for four cylinders, the main injection amount per one cylinder is 1/4 of F1. This is converted into a fuel injection pulse width Ti and output for each cylinder. When the predetermined injection timing is reached, the fuel injection valve is opened for the time Ti.
[0048]
<2> Sub-injection: Sub-injection can be executed from the first ignition cylinder or the next ignition cylinder after the flag FLGTINJ = 1. One sub-injection amount per cylinder is calculated from the number N of sub-injection cylinders, and the sub-injection in which the calculated sub-injection amount is distributed at equal intervals in one cycle is executed.
[0049]
(1) When the number of sub-injection cylinders N = 1: The sub-injection amount F2 per cycle is directly used as one sub-injection amount for one cylinder. Sub-injection is executed in only one of the four cylinders. In this case, the cylinder that performs the sub-injection may be any of the four cylinders. For example, in the upper part of FIG. 7, the sub-injection cylinder is the # 1 cylinder.
[0050]
(2) When the number of sub-injection cylinders N = 2: One sub-injection amount of one cylinder is F2 / 2, and sub-injection is executed in two of the four cylinders. In this case, every other cylinder that performs sub-injection is in the ignition order. For example, in the middle stage of FIG. 7, the cylinders that perform the sub-injection are the # 1 cylinder and the # 4 cylinder. At this time, the gas when only the main injection is performed and the sub-injection is performed and the gas that has become richer is alternately and continuously discharged into the exhaust passage, and the unburned gas and air are mixed. It becomes easy and exothermic reaction improves. On the other hand, if the cylinders that perform the sub-injection are continuous cylinders such as the # 1 cylinder and the # 3 cylinder, the unburned gas and the air are not easily mixed, and the exothermic reaction is worsened.
[0051]
(3) When the number of sub-injection cylinders N = 3: One sub-injection amount of one cylinder is F2 / 3, and sub-injection is executed in three of the four cylinders. When selecting 3 cylinders out of 4 cylinders, there is no such standard as when selecting 2 cylinders out of 4 cylinders. For example, in the lower part of FIG. 7, the cylinders that perform the sub-injection are three cylinders (# 1, # 3, and # 4) in which the ignition order is continuous.
[0052]
{Circle around (4)} When the number of sub-injection cylinders N = 4, sub-injection is executed for each cylinder with the amount of one sub-injection per cylinder as F2 / 4.
[0053]
(5) When the number of sub-injection cylinders is switched: For example, when sub-injection is performed in only two of the four cylinders, it is shifted to sub-injection of only one of the four cylinders due to an increase in the coolant temperature. There is. In this case, it is necessary to prevent the sub-injection cylinders from continuing at the connecting portion.
[0054]
If the value of one sub-injection amount per cylinder (F2 / 2 for (2), F2 / 3 for (3), F2 / 4 for (4)) has a value below the decimal point, It may be converted into an integer by rounding down.
[0055]
Thus, in the present embodiment, the sub-injection amount F2 per cycle is calculated so that the total air-fuel ratio becomes the lean target value, and the sub-injection amount of one cylinder is calculated from the sub-injection amount F2 per cycle. The number of sub-injection cylinders N is calculated so that the fuel injection amount is equal to or greater than the minimum injection amount, and the sub-injection is performed with only a limited number of cylinders in one cycle. The fuel ratio can be made lean (see FIG. 8). In addition, since the sub-injection cylinders are distributed at regular intervals during one cycle, mixing of air and surplus fuel in the exhaust port and exhaust passage is promoted, thereby oxidizing the HC and CO and increasing the exhaust temperature. Can be realized effectively.
[0056]
The flowchart of FIG. 9 is a second embodiment, which replaces FIG. 2 of the first embodiment. The same step numbers are assigned to the same parts as in FIG.
[0057]
Now, the actual total air-fuel ratio may deviate from the target total air-fuel ratio B and be biased to the rich side or lean side due to variations in the flow characteristics of the fuel injection valve 5 and the air flow meter 12 and deterioration over time. Therefore, in the second embodiment, even if there are variations or deterioration with time in the flow characteristics of the fuel injection valve 5 and the air flow meter 12, the actual total air-fuel ratio matches the target total air-fuel ratio B per cycle. The sub-injection amount F2 is corrected.
[0058]
The difference from FIG. 2 will be mainly described. In S21, K (= C / B) which is the ratio of the actual total air-fuel ratio C and the target total air-fuel ratio B (set to the initial value of 1.0 at the start) is set. Read and use this ratio K in S22 [0059]
[Expression 4]
F2H = F2 × K
The sub-injection amount F2 per cycle is corrected (the corrected value is referred to as a corrected sub-injection amount F2H per cycle), and the sub-injection cylinder is changed from this corrected sub-injection amount F2H per cycle to S23. The number N2 is calculated (the value obtained by dividing F2H by the minimum injection amount SR is rounded down to the sub-injection cylinder number N2).
[0060]
In S24 and S25, the exhaust air-fuel ratio under the condition of performing the sub-injection is read as the actual total air-fuel ratio C, the ratio of this actual total air-fuel ratio C to the target total air-fuel ratio B is calculated and put into K. The number of sub-injection cylinders N2 and the corrected sub-injection amount F2H per cycle are stored in a predetermined RAM in S26.
[0061]
A sensor for detecting the exhaust air-fuel ratio includes a wide-area air-fuel ratio sensor. For example, this wide-area air-fuel ratio sensor is attached upstream of the catalyst.
[0062]
According to the second embodiment, when the actual total air-fuel ratio C is biased to the rich side with respect to the target total air-fuel ratio B due to variations in flow characteristics of the fuel injection valve and the air flow meter, the ratio K is 1.0. As a result, the sub-injection amount F2 per cycle is corrected to decrease by the value K smaller than 1.0, so that the actual total air-fuel ratio becomes the lean side, that is, the target total air-fuel ratio B. Returned. Conversely, when the actual total air-fuel ratio C is leaner than the target total air-fuel ratio B, K is stored as a value larger than 1.0, and F2 is caused by K larger than 1.0. Thus, the actual total air-fuel ratio is returned to the rich side, that is, the target total air-fuel ratio B.
[0063]
Thus, according to the second embodiment, the sub-injection amount F2 per cycle is corrected so that the actual total air-fuel ratio matches the target total air-fuel ratio B. Therefore, the fuel injection valve 5 and the air flow meter 12 are corrected. Even if there are variations in the flow characteristics and deterioration with time, the total air-fuel ratio when the cooling water temperature at the start is low can be made leaner than the stoichiometric air-fuel ratio.
[0064]
In the second embodiment, the correction of the sub-injection amount F2 per cycle is started from K = 1.0 each time the engine is started, that is, the correction is performed again every time the engine is started. The actual total air-fuel ratio C may always deviate from the target total air-fuel ratio B before the correction of the sub-injection amount F2 per cycle (that is, at the time of the first sub-injection).
[0065]
To cope with this, the ratio K is configured as a learning value assigned to the cooling water temperature. By using K as a learning value and backing up even after the ignition key switch is turned off, the fuel injection valve 5 and the air flow meter will be used from the first sub-injection at the next start if the cooling water temperature at the current start does not change at the next start. The actual total air-fuel ratio C can be made to coincide with the target total air-fuel ratio B even if there is a variation in each of the 12 flow characteristics.
[0066]
In the embodiment, the sub-injection is performed when the timer TIME satisfies the condition of TIMST <TIME <TIMEEND (S8, S9). However, when the coolant temperature TW satisfies the condition of TWST <TW <TWEND, the sub-injection is performed. You can do it. In this case, the lower limit value TWST and the upper limit value TWEND can be changed according to the starting water temperature TWINT in the same manner as in FIGS.
[0067]
Not only the cooling water temperature but also a representative value of engine temperature (for example, oil temperature) may be used.
[0068]
The number and arrangement of the catalytic converters are not limited to those shown in FIG.
[0069]
In the embodiment, the case where the sub-injection amount F2 per cycle is calculated using a mathematical formula has been described. However, as in the case of the main injection amount per cycle, a table assigned to the coolant temperature is searched for per cycle. It is also possible to obtain the secondary injection F2.
[0070]
In the embodiment, the case of four cylinders has been described, but the present invention is not limited to this case.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a control system diagram of a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart for explaining calculation of a main injection amount F1 and a sub injection amount F2 per cycle, and a sub injection cylinder number N;
FIG. 3 is a characteristic diagram of a target air-fuel ratio A for main injection and a main injection amount F1 per cycle with respect to the coolant temperature.
FIG. 4 is a characteristic diagram of sub-injection start time with respect to water temperature at start-up.
FIG. 5 is a characteristic diagram of the sub-injection end time with respect to the water temperature at start.
FIG. 6 is a characteristic diagram of a target total air-fuel ratio B with respect to cooling water temperature.
FIG. 7 is a diagram for explaining an arrangement of cylinders that perform sub-injection.
FIG. 8 is a characteristic diagram for explaining the operation of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart for explaining calculation of a main injection amount F1 and a corrected sub injection amount F2H per cycle and a sub injection cylinder number N2 in the second embodiment.
FIG. 10 is a flow characteristic diagram of a fuel injection valve.
FIG. 11 is a characteristic diagram for explaining the operation of the conventional device.
FIG. 12 is a view corresponding to claims of the first invention.
[Explanation of symbols]
5 Fuel Injection Valve 14 Water Temperature Sensor 22, 23 Catalytic Converter

Claims (7)

低温始動時に、吸気行程または圧縮行程で主噴射を行ったあと、続けて膨張行程または排気行程で副噴射を行うようにした筒内直接噴射式火花点火エンジンにおいて、
合計空燃比が低温始動時にリーンの目標値となるように1サイクル当たりの副噴射量を演算する手段と、
この1サイクル当たりの副噴射量と燃料噴射弁特性の最小噴射量とから副噴射気筒数を演算する手段と、
この演算した副噴射気筒数から副噴射を行う気筒を選択する手段と、
副噴射を行う条件でこの選択した気筒だけで副噴射を行わせる手段と
を設けたことを特徴とする筒内直接噴射式火花点火エンジン。
In the in-cylinder direct injection spark ignition engine in which the main injection is performed in the intake stroke or the compression stroke at the time of cold start, and then the sub-injection is performed in the expansion stroke or the exhaust stroke.
Means for calculating the sub-injection amount per cycle so that the total air-fuel ratio becomes a lean target value at the time of low temperature start;
Means for calculating the number of sub-injection cylinders from the sub-injection amount per cycle and the minimum injection amount of the fuel injection valve characteristic;
Means for selecting a cylinder that performs sub-injection from the calculated number of sub-injection cylinders;
An in-cylinder direct injection spark ignition engine characterized by comprising means for performing sub-injection only with the selected cylinder under conditions for performing sub-injection.
冷却水温の上昇または始動後時間の経過とともに前記副噴射気筒数を増加させることを特徴とする請求項1に記載の筒内直接噴射式火花点火エンジン。The in-cylinder direct injection spark ignition engine according to claim 1, wherein the number of sub-injection cylinders is increased with an increase in cooling water temperature or a lapse of time after starting. 1サイクル区間で副噴射が等間隔で行われるように副噴射を行う気筒を選択することを特徴とする請求項1または2に記載の筒内直接噴射式火花点火エンジン。The in-cylinder direct injection spark ignition engine according to claim 1 or 2, wherein a cylinder that performs sub-injection is selected so that sub-injection is performed at equal intervals in one cycle section. 実際の合計空燃比がリーンの目標値と一致するように1サイクル当たりの前記副噴射量を補正することを特徴とする請求項1から3までのいずれか一つに記載の筒内直接噴射式火花点火エンジン。The in-cylinder direct injection system according to any one of claims 1 to 3, wherein the sub-injection amount per cycle is corrected so that an actual total air-fuel ratio matches a lean target value. Spark ignition engine. 実際の合計空燃比とリーンの目標値の違いを学習値として記憶し、次回始動時の1サイクル当たりの副噴射量をこの記憶していた学習値で補正することを特徴とする請求項1から3までのいずれか一つに記載の筒内直接噴射式火花点火エンジン。The difference between the actual total air-fuel ratio and the lean target value is stored as a learned value, and the sub-injection amount per cycle at the next start is corrected with the stored learned value. The in-cylinder direct injection spark ignition engine according to any one of 3 to 3. 副噴射を行う前記条件を、始動時の低温状態を表すパラメータまたは始動後のエンジン暖機途中状態を表すパラメータより決定することを特徴とする請求項1から5までのいずれか一つに記載の筒内直接噴射式火花点火エンジン。The condition for performing the sub-injection is determined from a parameter representing a low temperature state at the time of starting or a parameter representing an intermediate state of engine warm-up after the starting. In-cylinder direct injection spark ignition engine. 始動時水温が所定値未満かつ始動後時間が所定値未満であるとき、副噴射を行わせない条件とすることを特徴とする請求項6に記載の筒内直接噴射式火花点火エンジン。The in-cylinder direct injection spark ignition engine according to claim 6, wherein the sub-injection is not performed when the starting water temperature is less than a predetermined value and the time after starting is less than a predetermined value.
JP28393198A 1998-10-06 1998-10-06 In-cylinder direct injection spark ignition engine Expired - Lifetime JP3820770B2 (en)

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JP2003097318A (en) * 2001-09-26 2003-04-03 Suzuki Motor Corp Fuel injection control device for engine
DE10344427B4 (en) * 2003-09-25 2015-02-19 Daimler Ag Method for operating an internal combustion engine
DE602004004764T2 (en) 2004-06-04 2007-10-25 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Method and apparatus for reducing exhaust emissions during cold start conditions
DE102005045294B4 (en) 2005-09-22 2021-11-18 Daimler Ag Method for operating an internal combustion engine
US8474432B2 (en) * 2007-02-15 2013-07-02 Ford Global Technologies, Llc Event-based direct injection engine starting with a variable number of injections
JP2008274860A (en) 2007-04-27 2008-11-13 Honda Motor Co Ltd Electronic control device controlling fuel injection during expansion/exhaust stroke
DE102009002759B4 (en) * 2009-04-30 2017-08-31 Ford Global Technologies, Llc Method and device for controlling the starting process in an internal combustion engine
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