JP3873500B2 - In-cylinder internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機関により駆動される高圧ポンプを用いて燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射型内燃機関に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射型内燃機関が実用化されており、かかる筒内噴射型内燃機関では、燃料噴射のタイミングを自由に設定することができるため、例えば、緩加速時に必要な出力を得る場合には、吸気行程中に燃料噴射を行ない、予混合燃焼による希薄燃焼運転により燃費向上を図っている。さらに、低負荷運転域では、圧縮行程で燃料噴射を行なって、着火に十分な燃料濃度の混合気を点火プラグ近傍に部分的に集めて、いわゆる層状燃焼による超希薄燃焼を行ない、より一層の燃費向上を図っている。
【0003】
このような希薄燃焼を実現するためには、燃焼室内に噴射する燃料の微粒化が必要不可欠となる。また、層状燃焼による超希薄燃焼を行なうためには、高圧の圧縮行程中に燃料噴射を行なう必要もある。そこで、この種の内燃機関では、高圧ポンプにより高圧に加圧された燃料を燃料噴射弁に供給し、この高圧燃料を噴射することで、高圧の圧縮行程中でも確実な燃料噴射を可能にするとともに燃料の微粒化を図っている。筒内噴射型内燃機関に用いられる高圧ポンプとしては、例えば、特開平9−42095号公報に記載されているような、内燃機関により駆動される単一又は複数のピストンの往復動によって燃料を吸入・吐出するものがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような高圧ポンプでは、ピストンの往復動等により燃料を噴射弁へ供給するようになっているため、高圧ポンプと噴射弁との間の燃料配管内にエンジン回転に応じた周期の燃圧脈動が生じてしまう。このため、筒内噴射型内燃機関のように、噴射時期が幅広く(例えば排気行程後半から圧縮行程後半まで)変化する場合には、その噴射時期によって低燃圧時が噴射期間となったり、高燃圧時が噴射期間となったりする。このため、同一駆動時間でも噴射時期によって噴射弁から噴射される燃料量が異なり、空燃比がずれるという問題が生じる。
【0005】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、燃圧脈動による空燃比のずれを抑制することができるようにした、筒内噴射型内燃機関を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の筒内噴射型内燃機関では、内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する噴射弁に該機関に駆動される燃料ポンプにより高圧燃料を供給し、噴射時期制御手段により該機関の運転状態に応じて該噴射弁の作動時期を制御するとともに、燃料噴射量制御手段により該機関の運転状態と該噴射弁の作動時期とに基づき該噴射弁からの燃料噴射量を制御する。そして、該燃料噴射量制御手段では、該燃料噴射量を制御する際に、該噴射弁の作動時期として、噴射開始時期と噴射終了時期との中間のクランク角度である噴射中心時期を用いる。さらに、該燃料噴射量制御手段は、燃料噴射量の補正係数と該噴射中心時期との関係を示すマップをそなえ、該噴射中心時期に対応する該補正係数をマップから読み出し、読み出した該補正係数を該機関の運転状態に基づき演算した基本燃料量に乗算することにより燃料量を補正し、この補正した燃料量に基づき該噴射弁からの燃料噴射量を制御する。
【0007】
これにより、燃料ポンプの機関による駆動に連動して生じる燃圧脈動による燃料噴射量の増減が抑制される。
さらに、該燃料噴射量制御手段は、燃料量を補正する該補正係数を、該機関のスロットルポジション及び水温に基づき補正した上で用いることが好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1〜図7は本発明の一実施形態としての筒内噴射型内燃機関を示すもので、図1はその概略構成を示す図である。
図1に示すように、本筒内噴射型内燃機関は、吸気,圧縮,膨張,排気の各行程を一作動サイクル中にそなえる内燃機関、即ち4サイクルエンジンであって、火花点火式で、且つ、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射型内燃機関として構成される。
【0009】
そして、燃料噴射の態様として、例えば、層状燃焼によるリーン運転を実現し燃費を向上させるために圧縮行程中(特に、圧縮行程後半)で燃料噴射を行なう後期リーン噴射モードと、予混合燃焼によるリーン運転を実現し、緩加速による出力を得るために吸気行程中(特に吸気行程前半)に燃料噴射を行なう前期リーン噴射モードと、予混合燃焼によるストイキオ運転(理論空燃比運転)を実現し、前期噴射モードより出力を向上させるために吸気行程中に燃料噴射を行なうストイキオモードとが設けられており、機関の運転状態に応じて選択されるようになっている。
【0010】
本筒内噴射型内燃機関(以下、エンジンという)1の構成について詳細に説明すると、図1に示すように、エンジン1のシリンダヘッド2には、吸気ポート6および排気ポート7が燃焼室3に連通しうるように形成されており、吸気ポート6は吸気弁8の駆動により連通制御され、排気ポート7は排気弁9の駆動によって連通制御されるようになっている。シリンダヘッド2の上部には吸気側カム10Aを有する吸気側カムシャフト10および排気側カム11Aを有する排気側カムシャフト11がそなえられており、吸気側カム10Aの回転により吸気弁8が駆動され、排気側カム11Aの回転により排気弁9が駆動されるようになっている。
【0011】
また、シリンダヘッド2には、各気筒毎に燃焼室3の頂部中央に点火プラグ4がそなえられ、燃焼室3の吸気ポート6側にはインジェクタ(噴射弁)5がその開口を燃焼室3内に臨ませるように配置されている。ここで用いるインジェクタ5としては、作動時期及び噴射量の制御性と燃料の微粒化とを考慮して選択する必要があり、例えば、電磁式のスワールインジェクタを適用することができる。
【0012】
インジェクタ5から噴射されるべき燃料は燃料タンク13から供給されるようになっている。そして、インジェクタ5と燃料タンク13とを結ぶ燃料配管14上には、高圧ポンプ(燃料ポンプ)12がそなえられており、燃料タンク13内の燃料はこの高圧ポンプ12によって、所定の圧力(例えば、5MPa)まで加圧された上でインジェクタ5に供給されるようになっている。高圧ポンプ12としては、1つのピストンの往復動によって、燃料を吸入・吐出するシングルプランジャポンプでも、複数のピストンの往復動によって、燃料を吸入・吐出するマルチプランジャポンプでも適用可能であるが、ここではシングルプランジャポンプを適用した場合について説明する。
【0013】
高圧ポンプ12は、吸気側カムシャフト10の軸端にそなえられており、高圧ポンプ内のピストンは吸気側カムシャフト10の回転に連動して往復動を行なうようになっている。シングルプランジャポンプの場合、吐出される燃料の圧力(燃圧)にはピストンの往復動に連動して脈動が生じるが、ここではピストンの往復動は吸気側カムシャフト10の回転に連動しており、吸気側カムシャフト10はクランク軸18に連動しているため、燃圧の脈動はクランク軸18の回転に連動して生じることになる。
【0014】
特に、シングルプランジャポンプのピストンの作動は、各気筒のピストンの作動と連動するように設定されるため、4気筒エンジンでは720°CA/4=180°CAを1周期としてシングルプランジャポンプのピストンが作動する。
例えば、図2は、4気筒エンジンの場合における高圧ポンプ12から吐出される燃料の燃圧をクランク軸18のクランク角に対して示したものであるが、図2に示すように、燃圧には180°CA周期で脈動が生じることになる。ちなみに6気筒エンジンの場合には、720°CA/6=120°CAより、燃圧の脈動は120°CA周期で生じることになる。
【0015】
なお、燃料配管14上にそなえられている15は高圧レギュレータであり、16は低圧レギュレータである。また、燃料タンク13内には燃料供給ポンプ(低圧ポンプ)17がそなえられているが、これは、エンジン始動時などエンジン1が極低回転の場合には、高圧ポンプ12が十分に駆動されずインジェクタ5への燃料供給量が不足することになるため、そのときには、この燃料供給ポンプ17により燃料を供給するようになっている。このため、高圧レギュレータ15には燃料バイパスバルブが並設されている。
【0016】
インジェクタ5の制御、すなわち、作動時期及び燃料噴射量の制御は、ECU(制御手段)25により行なわれるようになっている。ECU25は、その機能要素として運転モード選択手段26,噴射時期制御手段27,燃料噴射量制御手段28をそなえており、クランク角センサ19,水温センサ20,その他TPS(スロットルポジションセンサ)等のセンサからの検出情報に基づきインジェクタ5を制御している。
【0017】
まず、運転モード選択手段26では、前述の各運転モードの中から運転状態に応じた一つのモードを選択するようになっている。運転状態はエンジン回転数Neと平均有効圧力Peとから判定し、エンジン回転数Neにはクランク角センサ19の検出情報を用い、平均有効圧力Peにはエンジン回転数Ne及びTPSで検出されたスロットル開度θの各情報に基づき算出したものを用いるようになっている。
【0018】
そして、噴射時期制御手段27では、運転モード選択手段26で選択された運転モードに応じてインジェクタ5の作動時期(噴射時期)を制御するようになっている。例えば、選択された運転モードが後期リーン噴射モードの場合には、インジェクタ5の作動時期は圧縮行程後半に設定し、前期リーン噴射モードの場合には吸気行程前半に設定し、ストイキオモードの場合には吸気行程中に設定するようになっている。ただし、ここで噴射時期制御手段27が設定する噴射時期とは、一連の燃料噴射が終了する噴射終了時期を指しており、予め記憶されたマップから運転モードに応じて読み取るようになっている。
【0019】
燃料噴射量制御手段28では、運転モード選択手段26で選択された運転モードに応じて噴射燃料量を制御するようになっている。例えば、前期リーン噴射モードの場合には、リーンな目標空燃比を設定して吸気量とこの目標空燃比とから燃料量を設定し、後期リーン噴射モードの場合には、さらにリーンな目標空燃比を設定して吸気量とこの目標空燃比とから燃料量を設定し、ストイキオモードの場合には、理論空燃比となるように図示しないO2 センサ出力に基づいて燃料量をフィードバック制御する。そして、設定した燃料量に応じて所定の平均燃圧(例えば、5MPa)を基準にインジェクタ5の駆動時間(インジェクタ5に入力する噴射パルス幅)を換算するようになっている。
【0020】
ところが、図2に示したように、高圧ポンプ12から吐出される燃料の燃圧には脈動が生じており、これに伴いインジェクタ5から噴射される燃料量にも増減が生じている。このため、噴射時の燃圧が所定の平均燃圧に略等しい場合には、所望の空燃比を得ることが可能であるが、噴射時の燃圧と所定の平均燃圧との差が大きい場合には、空燃比にずれが生じてしまうことになる。
【0021】
このため、燃料噴射量制御手段28では、以下のようにして燃圧の脈動を考慮した補正を行なっている。
まず、燃圧の脈動の特性を考察すると、上述したように脈動はクランク軸18の回転に連動して180°CA周期で生じている。したがって、クランク角センサ19の出力から燃圧を推定することは可能である。
【0022】
しかしながら、燃料噴射期間をクランク角であらわすと、インジェクタ5の駆動時間は同一の場合でもエンジン回転数Neによって燃料噴射期間(クランク角度)は変化してしまう。つまり、エンジン回転数Neが2倍になれば、燃料噴射期間も2倍になり、その間の燃圧の脈動により燃料量が増減してしまうことになる。
【0023】
例えば、図3は、噴射終了時期を320°BTDCとした時の所定の燃料量(実際に噴射する燃料量)を基準にして、同一噴射パルス幅での噴射終了時期に対する燃料量比(320°BTDC時の燃料量に対する比)をエンジン回転数Ne(1000,3000,4000rpm),体積効率Ev(40,60%,スロットル弁全開:wot),水温Tw(hot:温態)の条件の下で計測したものである。なお、体積効率Evはエンジン1の行程体積に対する吸入した新気の体積の割合を示すものであるが、これはTPSにより検出されるスロットル開度θに基づき算出されるようになっている。
【0024】
この場合は、図3に示すように、燃料量比の噴射終了時期に対する特性は、エンジン回転数Ne,体積効率Ev,水温Twにより大きく変化しており、一定の傾向を示してはいない。このため、噴射終了時期における燃圧からインジェクタ5のパルス幅を補正するだけでは十分ではなく、この場合には、エンジン回転数Neや体積効率Ev,水温Twに応じて更に補正を加える必要が生じる。
【0025】
これに対し、図4は、図3に示した噴射終了時期に対する燃料量比の特性図を、噴射中心時期を基準にして整理したものである。なお、噴射中心時期とは、噴射終了時期と噴射パルス幅とエンジン回転数Neとから噴射開始時期を逆算し、噴射開始時期と噴射終了時期との中間のクランク角度をとったものである。この場合は、図4に示すように、燃料量比の噴射中心時期に対する特性は、エンジン回転数Neや体積効率Ev,水温Twにかかわらず、ほぼ一定の傾向を示している。したがって、例えば、図5に示すように1本の曲線で燃料量比の噴射中心時期に対する特性を近似することも可能である。
【0026】
そこで、燃料噴射量制御手段28では、噴射中心時期を基準とした図5に示したような特性に基づいた補正係数(燃料量比の逆数に相当する係数)と噴射中心時期との関係を示すマップをそなえており、噴射中心時期に対応する補正係数をマップから読み出し、読み出した補正係数を運転状態に基づき演算した基本燃料量(基本噴射パルス幅)に乗算することにより、燃料量(噴射パルス幅)の補正を行なうようになっている。ただし、図4に示すように、燃料量比の振幅には体積効率Ev,水温Twによりばらつきが生じるため、この振幅のばらつきに対しては、TPSの出力や水温センサ20の出力に基づき補正するものとする。
【0027】
本発明の一実施形態としての筒内噴射型内燃機関は、上述のように構成されているので、例えば、図6に示すようなフローに従い燃料噴射制御が行なわれる。以下、図7(a)〜(d)に示す燃料量の補正方法を説明するための説明図と合わせて説明する。
図6に示すように、まず、運転モード選択手段26によりエンジン回転Neと平均有効圧力Peとに基づき運転モードを選択する(ステップS100)。そして、噴射時期制御手段27により、選択された運転モードに応じた噴射時期(噴射終了時期X°CA)をマップから読み出すとともに〔図7(a),ステップS110〕、燃料噴射量制御手段28により運転状態に応じた基本燃料量(基本噴射パルス幅)を演算する(ステップS120)。
【0028】
噴射終了時期X°CAと基本燃料量とが演算されると、エンジン回転数Neを考慮して噴射開始時期Y°CAを演算する〔図7(b)〕。そして、噴射開始時期Y°CAと噴射終了時期X°CAとから噴射中心時期Z°CA〔=(X+Y)°CA/2〕を演算し、噴射中心時期Z°CAに応じた補正係数をマップ(噴射中心時期に対する補正係数を定めたマップ)から読み出す〔図7(c),ステップS130〕。
【0029】
読み出した補正係数を基本燃料量に乗算することにより燃料量(噴射パルス幅)を再演算し、噴射開始時期Y°CAを基準にして最演算した燃料量(噴射パルス幅)を設定することによって噴射終了時期X°CAを補正し、補正噴射終了時期XX°CAを設定する〔図7(d),ステップS140〕。そして、演算した噴射開始時期Y°CAからインジェクタ5からの燃料噴射を開始し、,補正噴射終了時期XX°CAで燃料噴射を終了する(ステップS150)。
【0030】
このように本筒内噴射型内燃機関によれば、高圧ポンプ12から吐出される燃料の燃圧をクランク角から推定し、燃圧を考慮してインジェクタ5の噴射パルス幅を補正するようになっているので、燃圧の脈動により噴射時期によって燃料噴射量が増減してしまうことを抑制することができ、精度の高い空燃比制御を実現できるという利点がある。これにより、空燃比が濃くなり過ぎて発生する低水温時のスモークや空燃比が薄くなり過ぎて発生する高温時のノッキングも抑制することができるようになる。
【0031】
また、本筒内噴射型内燃機関では、噴射中心時期を基準にして燃圧による補正を行なうようになっているので、燃料噴射機関に対する燃料量比の関係からエンジン回転数Neの影響を除去することができ、例えば、全てのエンジン回転数Ne域において単一のマップによる制御が可能となり、マップ作成のためのコストやマップを記憶するRAM等のコストを削減することができるという利点もある。
【0032】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態では、運転モードとして、後期噴射モード,前期噴射モード,ストイキオモードの3モードを挙げているが、これはあくまでも例示であり、より細かなモードに分けて制御することはもちろん可能である。
【0033】
また、高圧ポンプ12として、シングルプランジャポンプを適用した場合について説明したが、マルチプランジャポンプを適用することも可能である。マルチプランジャポンプの場合には、シングルプランジャポンプに比較して燃圧の脈動は小さいが、この場合でも本発明を適用することによってより精度の高い空燃比制御を実現できるという利点がある。
【0034】
また、上述の実施形態では、燃料噴射の全域に渡って補正を行なっているが、燃料量が基本燃料量よりも増量される場合には補正を行なわずにそのまま噴射し、燃料が不足するときにのみ補正するようにしてもよい。これによっても、燃料不足による失火や高温時のノッキングの抑制は可能である。
【0035】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の筒内噴射型内燃機関によれば、内燃機関の運転状態と噴射弁の作動時期とに基づき噴射弁からの燃料噴射量を設定するようになっているので、燃料ポンプが機関により駆動されるときに生じる燃圧の脈動により噴射弁の作動時期によって燃料噴射量が増減してしまうことを抑制することができ、精度の高い空燃比制御を実現できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としての筒内噴射型内燃機関の構成を示す模式図である。
【図2】本発明の一実施形態としての筒内噴射型内燃機関にかかる燃圧の脈動を示す図である。
【図3】本発明の一実施形態としての筒内噴射型内燃機関にかかる噴射終了時期を基準としたときの燃圧脈動の影響を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態としての筒内噴射型内燃機関にかかる噴射中心時期を基準としたときの燃圧脈動の影響を示す図である。
【図5】本発明の一実施形態としての筒内噴射型内燃機関にかかる噴射中心時期に対する補正係数のマップの一例を示す図である。
【図6】本発明の一実施形態としての筒内噴射型内燃機関にかかる燃料噴射制御の流れを示すフローチャートである。
【図7】本発明の一実施形態としての筒内噴射型内燃機関にかかる燃料量の補正方法を説明するための図である。
【符号の説明】
1 エンジン(内燃機関)
2 シリンダヘッド
3 燃焼室
4 点火プラグ
5 インジェクタ(噴射弁)
12 高圧ポンプ(燃料ポンプ)
13 燃料タンク
14 燃料配管
20 水温センサ
25 ECU
27 噴射時期制御手段
28 燃料噴射量制御手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a direct injection internal combustion engine that directly injects fuel into a combustion chamber using a high-pressure pump driven by the engine.
[0002]
[Prior art]
Currently, in-cylinder injection internal combustion engines that inject fuel directly into the combustion chamber have been put into practical use. In such in-cylinder injection internal combustion engines, the timing of fuel injection can be freely set. When the required output is sometimes obtained, fuel injection is performed during the intake stroke, and fuel efficiency is improved by a lean combustion operation by premixed combustion. Furthermore, in the low-load operation region, fuel injection is performed in the compression stroke, and an air-fuel mixture with sufficient fuel concentration for ignition is partially collected in the vicinity of the spark plug, so that ultra-lean combustion by so-called stratified combustion is performed. The fuel consumption is improved.
[0003]
In order to realize such lean combustion, it is essential to atomize the fuel injected into the combustion chamber. In addition, in order to perform ultra lean combustion by stratified combustion, it is also necessary to inject fuel during a high pressure compression stroke. Therefore, in this type of internal combustion engine, fuel that has been pressurized to a high pressure by a high-pressure pump is supplied to a fuel injection valve, and this high-pressure fuel is injected, thereby enabling reliable fuel injection even during a high-pressure compression stroke. The atomization of fuel is aimed at. As a high-pressure pump used in a direct injection internal combustion engine, for example, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-42095, fuel is sucked by reciprocation of a single or a plurality of pistons driven by the internal combustion engine.・ There is something to discharge.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the high-pressure pump as described above, fuel is supplied to the injection valve by reciprocating movement of the piston, etc., so that a cycle corresponding to the engine rotation is provided in the fuel pipe between the high-pressure pump and the injection valve. Fuel pressure pulsation will occur. For this reason, when the injection timing varies widely (for example, from the latter half of the exhaust stroke to the latter half of the compression stroke) as in a cylinder injection type internal combustion engine, the low fuel pressure time becomes the injection period or the high fuel pressure depends on the injection timing. Time is the injection period. For this reason, even in the same drive time, the amount of fuel injected from the injection valve differs depending on the injection timing, causing a problem that the air-fuel ratio shifts.
[0005]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an in-cylinder injection internal combustion engine that can suppress the deviation of the air-fuel ratio due to fuel pressure pulsation.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the direct injection internal combustion engine of the present invention, high pressure fuel is supplied to an injection valve for directly injecting fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine by a fuel pump driven by the engine, The control means controls the operation timing of the injection valve according to the operation state of the engine, and the fuel injection amount control means controls the fuel injection from the injection valve based on the operation state of the engine and the operation timing of the injection valve. Control the amount. In the fuel injection amount control means, when the fuel injection amount is controlled, an injection center timing which is an intermediate crank angle between the injection start timing and the injection end timing is used as the operation timing of the injection valve. Further, the fuel injection amount control means has a map showing the relationship between the fuel injection amount correction coefficient and the injection center time, reads the correction coefficient corresponding to the injection center time from the map, and reads the read correction coefficient. Is multiplied by the basic fuel amount calculated based on the operating state of the engine to correct the fuel amount, and the fuel injection amount from the injection valve is controlled based on the corrected fuel amount.
[0007]
Thereby, increase / decrease in the fuel injection amount due to the fuel pressure pulsation generated in conjunction with the drive of the fuel pump by the engine is suppressed .
Further, it is preferable that the fuel injection amount control means corrects the correction coefficient for correcting the fuel amount based on the throttle position and the water temperature of the engine.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 to 7 show a direct injection internal combustion engine as an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration thereof.
As shown in FIG. 1, the in-cylinder injection internal combustion engine is an internal combustion engine that has intake, compression, expansion, and exhaust strokes in one operation cycle, that is, a four-cycle engine, is a spark ignition type, and A cylinder injection type internal combustion engine that directly injects fuel into the combustion chamber is configured.
[0009]
As a mode of fuel injection, for example, a late lean injection mode in which fuel is injected during the compression stroke (particularly in the latter half of the compression stroke) in order to realize lean operation by stratified combustion and improve fuel efficiency, and lean by premixed combustion. In order to realize the operation and obtain the output by slow acceleration, the first term lean injection mode in which fuel is injected during the intake stroke (particularly the first half of the intake stroke) and the stoichiometric operation (theoretical air-fuel ratio operation) by premixed combustion are realized. In order to improve the output from the injection mode, a stoichiometric mode in which fuel is injected during the intake stroke is provided, and is selected according to the operating state of the engine.
[0010]
The configuration of the cylinder injection internal combustion engine (hereinafter referred to as the engine) 1 will be described in detail. As shown in FIG. 1, an
[0011]
The
[0012]
The fuel to be injected from the injector 5 is supplied from the
[0013]
The
[0014]
In particular, since the operation of the piston of the single plunger pump is set so as to be interlocked with the operation of the piston of each cylinder, in a four-cylinder engine, the piston of the single plunger pump is set to 720 ° CA / 4 = 180 ° CA as one cycle. Operate.
For example, FIG. 2 shows the fuel pressure of the fuel discharged from the high-
[0015]
Incidentally, 15 provided on the
[0016]
Control of the injector 5, that is, control of the operation timing and the fuel injection amount is performed by an ECU (control means) 25. The
[0017]
First, the operation mode selection means 26 selects one mode corresponding to the operation state from the above-described operation modes. The operating state is determined from the engine speed Ne and the average effective pressure Pe, the detection information of the
[0018]
The injection
[0019]
The fuel injection
[0020]
However, as shown in FIG. 2, pulsation occurs in the fuel pressure of the fuel discharged from the high-
[0021]
Therefore, the fuel injection amount control means 28 performs correction in consideration of fuel pressure pulsation as follows.
First, considering the characteristics of the pulsation of the fuel pressure, as described above, the pulsation is generated in a cycle of 180 ° CA in conjunction with the rotation of the
[0022]
However, when the fuel injection period is represented by a crank angle, the fuel injection period (crank angle) changes depending on the engine speed Ne even when the drive time of the injector 5 is the same. That is, if the engine speed Ne is doubled, the fuel injection period is also doubled, and the fuel amount is increased or decreased by the pulsation of the fuel pressure during that period.
[0023]
For example, FIG. 3 shows a fuel amount ratio (320 ° to the injection end timing with the same injection pulse width) based on a predetermined fuel amount (amount of fuel actually injected) when the injection end timing is set to 320 ° BTDC. The ratio to the fuel amount during BTDC is determined under the conditions of engine speed Ne (1000, 3000, 4000 rpm), volumetric efficiency Ev (40, 60%, throttle valve fully open: hot), and water temperature Tw (hot: temperature). It is measured. The volumetric efficiency Ev indicates the ratio of the volume of fresh air sucked in with respect to the stroke volume of the engine 1, and this is calculated based on the throttle opening θ detected by the TPS.
[0024]
In this case, as shown in FIG. 3, the characteristics of the fuel amount ratio with respect to the injection end timing greatly change depending on the engine speed Ne, the volumetric efficiency Ev, and the water temperature Tw, and do not show a constant tendency. For this reason, it is not sufficient to correct only the pulse width of the injector 5 from the fuel pressure at the injection end timing. In this case, further correction is required according to the engine speed Ne, the volumetric efficiency Ev, and the water temperature Tw.
[0025]
On the other hand, FIG. 4 is an arrangement of the characteristic chart of the fuel amount ratio with respect to the injection end timing shown in FIG. 3 on the basis of the injection center timing. The injection center time is obtained by calculating back the injection start time from the injection end time, the injection pulse width, and the engine speed Ne, and taking an intermediate crank angle between the injection start time and the injection end time. In this case, as shown in FIG. 4, the characteristic of the fuel amount ratio with respect to the injection center timing shows a substantially constant tendency regardless of the engine speed Ne, the volumetric efficiency Ev, and the water temperature Tw. Therefore, for example, as shown in FIG. 5, the characteristic of the fuel amount ratio with respect to the injection center timing can be approximated by a single curve.
[0026]
Therefore, the fuel injection amount control means 28 shows the relationship between the injection center timing and the correction coefficient (coefficient corresponding to the reciprocal of the fuel amount ratio ) based on the characteristics shown in FIG. 5 with reference to the injection center timing. A map is provided, and a correction coefficient corresponding to the injection center timing is read from the map, and the fuel quantity (injection pulse) is calculated by multiplying the read correction coefficient by the basic fuel quantity (basic injection pulse width) calculated based on the operating state. (Width) is corrected. However, as shown in FIG. 4, the amplitude of the fuel amount ratio varies depending on the volume efficiency Ev and the water temperature Tw. Therefore, the variation in the amplitude is corrected based on the output of the TPS and the output of the
[0027]
Since the direct injection internal combustion engine as one embodiment of the present invention is configured as described above, fuel injection control is performed, for example, according to the flow shown in FIG. Hereinafter, the fuel amount correction method shown in FIGS. 7A to 7D will be described together with an explanatory diagram for explaining the method.
As shown in FIG. 6, first, an operation mode is selected by the operation mode selection means 26 based on the engine rotation Ne and the average effective pressure Pe (step S100). Then, the injection timing control means 27 reads out the injection timing (injection end timing X ° CA) corresponding to the selected operation mode from the map [FIG. 7 (a), step S110] and the fuel injection amount control means 28. A basic fuel amount (basic injection pulse width) corresponding to the operating state is calculated (step S120).
[0028]
When the injection end timing X ° CA and the basic fuel amount are calculated, the injection start timing Y ° CA is calculated in consideration of the engine speed Ne [FIG. 7 (b)]. Then, the injection center timing Z ° CA [= (X + Y) ° CA / 2] is calculated from the injection start timing Y ° CA and the injection end timing X ° CA, and a correction coefficient corresponding to the injection center timing Z ° CA is mapped. It reads out from (a map in which a correction coefficient for the injection center timing is determined) [FIG. 7 (c), step S130].
[0029]
By recalculating the fuel amount (injection pulse width) by multiplying the read correction coefficient by the basic fuel amount, and setting the most calculated fuel amount (injection pulse width) with reference to the injection start timing Y ° CA The injection end timing X ° CA is corrected, and the corrected injection end timing XX ° CA is set [FIG. 7 (d), step S140]. Then, fuel injection from the injector 5 is started from the calculated injection start timing Y ° CA, and the fuel injection is ended at the corrected injection end timing XX ° CA (step S150).
[0030]
As described above, according to the cylinder injection internal combustion engine, the fuel pressure of the fuel discharged from the
[0031]
Further, in the cylinder injection internal combustion engine, correction by the fuel pressure is performed with reference to the injection center timing, so that the influence of the engine speed Ne is removed from the relationship of the fuel amount ratio with respect to the fuel injection engine. For example, it is possible to control by a single map in all the engine speed Ne ranges, and there is an advantage that the cost for creating the map and the cost of the RAM for storing the map can be reduced.
[0032]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, three modes of the late injection mode, the early injection mode, and the stoichiometric mode are listed as the operation mode. However, this is merely an example, and control is performed by dividing into more detailed modes. Of course it is possible.
[0033]
Moreover, although the case where the single plunger pump was applied as the
[0034]
In the above-described embodiment, correction is performed over the entire area of fuel injection. However, when the fuel amount is increased from the basic fuel amount, the fuel is injected without correction and the fuel is insufficient. You may make it correct | amend only to. This also makes it possible to suppress misfire due to fuel shortage and knocking at high temperatures.
[0035]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the direct injection internal combustion engine of the present invention, the fuel injection amount from the injection valve is set based on the operating state of the internal combustion engine and the operation timing of the injection valve. The fuel pressure pulsation generated when the fuel pump is driven by the engine can suppress the increase or decrease in the fuel injection amount depending on the operation timing of the injection valve, and the advantage that highly accurate air-fuel ratio control can be realized. is there.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a direct injection internal combustion engine as an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing pulsation of fuel pressure applied to a direct injection internal combustion engine as one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the influence of fuel pressure pulsation when the injection end timing of the direct injection internal combustion engine according to the embodiment of the present invention is used as a reference.
FIG. 4 is a diagram showing the influence of fuel pressure pulsation when the injection center timing applied to the direct injection internal combustion engine as one embodiment of the present invention is used as a reference.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a correction coefficient map for the injection center timing in the direct injection internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of fuel injection control for a direct injection internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view for explaining a fuel amount correction method for a direct injection internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 engine (internal combustion engine)
2
12 High-pressure pump (fuel pump)
13
27 Injection timing control means 28 Fuel injection amount control means
Claims (2)
該機関に駆動され該噴射弁に高圧燃料を供給する燃料ポンプと、
該機関の運転状態に応じて該噴射弁の作動時期を制御する噴射時期制御手段と、
該機関の運転状態と該噴射弁の作動時期とに基づき該噴射弁からの燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段とから構成され、
該燃料噴射量制御手段では、
該燃料噴射量を制御する際に、該噴射弁の作動時期として、噴射開始時期と噴射終了時期との中間のクランク角度である噴射中心時期を用いるとともに、
燃料噴射量の補正係数と該噴射中心時期との関係を示すマップをそなえ、該噴射中心時期に対応する該補正係数をマップから読み出し、読み出した該補正係数を該機関の運転状態に基づき演算した基本燃料量に乗算することにより燃料量を補正し、この補正した燃料量に基づき該噴射弁からの燃料噴射量を制御する
ことを特徴とする、筒内噴射型内燃機関。An injection valve for directly injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine;
A fuel pump driven by the engine to supply high pressure fuel to the injection valve;
Injection timing control means for controlling the operation timing of the injection valve in accordance with the operating state of the engine;
Fuel injection amount control means for controlling the fuel injection amount from the injection valve based on the operating state of the engine and the operation timing of the injection valve;
In the fuel injection amount control means,
When controlling the fuel injection amount, as the operation timing of the injection valve, an injection center timing that is an intermediate crank angle between the injection start timing and the injection end timing is used .
A map showing the relationship between the fuel injection amount correction coefficient and the injection center time is prepared, the correction coefficient corresponding to the injection center time is read from the map, and the read correction coefficient is calculated based on the operating state of the engine A direct injection internal combustion engine, wherein a fuel amount is corrected by multiplying a basic fuel amount, and a fuel injection amount from the injection valve is controlled based on the corrected fuel amount .
ことを特徴とする、請求項1記載の筒内噴射型内燃機関。Fuel injection amount control means, the correction coefficient for correcting the amount of fuel, characterized by using on corrected based on the throttle position and coolant temperature of the engine, cylinder injection type internal combustion engine according to claim 1.
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