JP4038999B2 - Control device for direct-injection spark ignition engine - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直噴火花点火式エンジンの制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガソリンエンジンにおいてノッキングを抑制する方法としては、ノッキングを抑制すべきときに点火時期を遅角補正する方法が一般的であるが、このような方法だけでノッキングを回避しようとした場合、点火時期遅角によるエンジントルクの低下が大きくなるという問題がある。
【0003】
これに対し、特開平10−231744号公報には、ノッキングが発生し易い低回転高負荷運転領域において吸気行程中に少量(後の圧縮行程において自己着火しない量)の燃料を噴射し、残りの燃料を圧縮行程で噴射するようにしており、この方法によれば、吸気行程噴射のみを行う場合よりも点火時期を進角側に設定することができるようになって、この運転領域におけるエンジン出力が向上するとしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃料噴射量の多い高負荷運転時に圧縮行程噴射を行うと、未燃燃料やスモークの排出量が増加する傾向となるので、このような制御は本当に必要な時に限って行うことが望ましい。
さらに、本発明者らの実験によれば、高負荷運転時に圧縮行程噴射を行って点火時期をノッキング限界に設定したときのエンジントルクより、吸気行程噴射を行って点火時期をノッキング限界に設定したときのエンジントルクの方が大きくなる場合もあり、圧縮行程噴射が低回転高負荷運転領域におけるエンジントルクの面で常に有利となるとは限らないことが分かった。
【0005】
本発明は、このような実状に鑑み、ノッキング抑制に伴う排気エミッションの悪化を最小限に抑え、さらにはノッキング抑制に伴うエンジントルクの低下をも最小限に抑えることのできる直噴火花点火式エンジンの制御装置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】
このため、請求項1の発明では、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と点火プラグとを備えた直噴火花点火式エンジンの制御装置において、ノッキング強度を検出するノッキング検出手段と、低回転高負荷運転領域にて、検出したノッキング強度が許容範囲を超えているときに、燃料噴射時期を吸気行程に設定されている第1噴射時期に維持すると共に点火時期を前記ノッキング強度が前記許容範囲内となるように遅角側へ補正する第1のノッキング抑制制御と、燃料噴射時期を圧縮行程に設定されている第2噴射時期に変更すると共に点火時期を前記ノッキング強度が前記許容範囲内となるように補正する第2のノッキング抑制制御との、いずれか一方の制御を選択的に実行する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第1のノッキング抑制制御にて点火時期を遅角側へ補正することで前記第2のノッキング抑制制御よりエンジントルクが小さくなると予想される遅角補正量を所定値として記憶していて、前記第1のノッキング抑制制御において、前記ノッキング強度が前記許容範囲内とならないときに、点火時期に対する遅角補正量を増大側へ更新する処理を行い、その結果、前記第1のノッキング抑制制御にて点火時期の遅角補正量が前記所定値より大きくなったことを条件として、前記第2のノッキング抑制制御を実行することを特徴とする。
【0009】
請求項2の発明では、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と点火プラグとを備えた直噴火花点火式エンジンの制御装置において、ノッキング強度を検出するノッキング検出手段と、低回転高負荷運転領域にて、検出したノッキング強度が許容範囲を超えているときに、燃料噴射時期を吸気行程に設定されている第1噴射時期に維持すると共に点火時期を前記ノッキング強度が前記許容範囲内となるように遅角側へ補正する第1のノッキング抑制制御と、燃料噴射時期を圧縮行程に設定されている第2噴射時期に変更すると共に点火時期を前記ノッキング強度が前記許容範囲内となるように補正する第2のノッキング抑制制御との、いずれか一方の制御を選択的に実行する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第2のノッキング抑制制御を実行した場合のエンジントルクが前記第1のノッキング抑制制御を実行した場合のエンジントルクより小さくなると判断されるときに前記第1のノッキング抑制制御を実行し、前記第2のノッキング抑制制御を実行した場合のエンジントルクが前記第1のノッキング抑制制御を実行した場合のエンジントルク以上になると判断されるときに前記第2のノッキング抑制制御を実行することを特徴とする。
【0010】
請求項3の発明では、前記第1のノッキング抑制制御から前記第2のノッキング抑制制御への切換時の点火時期の初期値は、前記第2噴射時期での予め定められたノッキング限界点火時期とすることを特徴とする。
【0011】
請求項4の発明では、前記第1のノッキング抑制制御から前記第2のノッキング抑制制御への切換時の点火時期の初期値は、前記第2噴射時期での予め定められたノッキング限界点火時期から、切換直前の前記第1のノッキング抑制制御での遅角補正量の分、遅角させた点火時期とすることを特徴とする。
【0013】
【発明の効果】
請求項1、2の発明によれば、ノッキングの発生し易い低回転高負荷運転領域において、第1のノッキング抑制制御(点火時期遅角制御)と第2のノッキング抑制制御(圧縮行程噴射)とを状況に応じて使い分けることが可能となり、必要な時に限って圧縮行程噴射を行うので、ノッキング抑制に伴う排気エミッションの悪化を最小限に抑えることができる。
また、エンジントルクの面で有利となる制御を選択して実行することができるため、ノッキング抑制に伴うエンジントルクの低下を最小限に抑えることができる。
【0014】
特に、請求項1の発明によれば、点火時期遅角補正量が所定範囲を超えて、点火時期遅角制御によるエンジントルクの低下が顕著となるときに圧縮行程噴射に切換えるので、ノッキング抑制に伴うエンジントルクの低下を最小限に抑えることができる。
また、請求項2の発明によれば、2つの制御によるエンジントルクの大小を判断して切換えを行うので、ノッキング抑制に伴うエンジントルクの低下を最小限に抑えることができる。
【0015】
請求項3の発明によれば、燃料噴射時期を圧縮行程中の第2噴射時期に変更した場合のノッキング限界点火時期でのエンジントルクに基づいてエンジントルクの逆転を判断することになるので、第2のノッキング抑制制御を早めに実行することができ、これによりノッキング抑制のためのエンジントルク低下をより小さくできる可能性がある。
【0016】
請求項4の発明によれば、2つの制御にて同様の遅角補正を行う前提でエンジントルクの逆転を判断することになるため、第2のノッキング抑制制御を実行するタイミングが比較的遅くなるが、第2のノッキング抑制制御を実行した後もノッキングが継続して発生する可能性は小さいので、ノッキングの抑制をより確実に行える利点がある。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の第1実施形態について、先ず図1を参照して、直噴火花点火式ガソリンエンジンの構成を説明する。
エンジンの燃焼室1は、シリンダヘッド2とシリンダブロック3とピストン4とにより画成されており、この燃焼室1に接続する吸気ポート5と排気ポート6とがシリンダヘッド2に形成されている。吸気ポート5の燃焼室1側開口端は吸気カム9によって駆動される吸気弁7で開閉され、排気ポート6の燃焼室1側開口端は排気カム10によって駆動される排気弁8で開閉される。
【0019】
シリンダヘッド2の吸気ポート5の下方には、燃焼室1内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁11が配設され、また、シリンダヘッド2の略中央部には、燃焼室1内に臨んで点火プラグ12が配設される。
このエンジンは、低回転低負荷運転領域(図2の領域[3])において成層リーン運転を行い、その他の領域(図2の領域[1]、[2])において均質ストイキ運転あるいは均質リッチ運転を行う。特に、ノッキングの発生し易い低回転高負荷運転領域(図2の領域[1])では、本発明に係るノッキング抑制制御を実行する。
【0020】
このエンジンの制御系を説明すると、燃料噴射弁11と点火プラグ12へ制御信号を出力するエンジンコントロールユニット(以下ECUという)13が設けられ、このECU13には、燃焼室1内で発生するノッキングの強度をシリンダブロック3の振動として検出するノッキングセンサ14の検出信号や、図示しないクランク角センサ、アクセル開度センサ等の検出信号が入力される。
【0021】
ECU13が行う各種の制御のうち、本発明に係る燃料噴射時期と点火時期の制御を図3〜図5の制御フローチャートに基づいて説明する。
図3の制御フローチャートに示されるルーチンは所定時間毎に実行され、燃料噴射時期ITの算出を行う。
ステップ1(以下S1のように表記する)では、現在のエンジン運転条件(エンジン回転速度NE、目標エンジントルクtT)が低回転高負荷運転領域、すなわち図2の領域[1]にあるか否かを判断する。
【0022】
領域[1]で運転中である場合はS2へ進み、燃料噴射時期フラグfITが2であるか否かを判断する。燃料噴射時期フラグfITは、領域[1]における燃料噴射時期の設定を示すフラグであり、fIT=1は第1噴射時期に設定することを、fIT=2は第2噴射時期に設定することを示しており、後述する図5のフローにより設定される。
【0023】
ここで、燃料噴射時期とエンジントルクとの関係を図6を参照して説明する。図6は、点火時期をノッキング限界に制御しつつ噴射時期を変化させたときのエンジントルク特性を示している。
吸気行程中の所定の時期に燃料噴射を行うと最大のエンジントルクが得られる。これは、噴射燃料が気化するときの気化潜熱により吸気の温度が下がって吸気の充填効率が向上するためである。噴射時期を遅角側に設定するほどエンジントルクが低下しているが、これは、吸気充填効率が低下することおよび噴射燃料と空気との混合が悪化することに起因している。
【0024】
噴射時期を圧縮行程前半まで遅角させると一旦エンジントルクが回復し、さらに遅角させるとその後のエンジントルクは単調に低下する。圧縮行程前半でエンジントルクが極大となるのは、噴射燃料と空気との混合が悪化するのに伴ってノッキング限界点火時期が進角することに起因する。
エンジントルクが最大となる吸気行程中の噴射時期が上記の第1噴射時期であり、エンジントルクが極大となる圧縮行程前半の噴射時期が上記の第2噴射時期である。
【0025】
尚、図6のエンジントルク特性はエンジンの状態が標準的な状態(例えば、デポジット付着等の経時変化がなく、燃焼室壁温が標準的な範囲にある状態)のときに得られるものであり、実際にエンジンを運転しているときは各噴射時期に対するノッキング限界点火時期が変動して特性が変化することがある。
図3の説明に戻って、S2で燃料噴射時期フラグfITが2である場合はS3へ進み、燃料噴射時期ITを圧縮行程前半の第2噴射時期に設定する。具体的には、エンジン運転条件に従って第2噴射時期のマップからマップ設定値IT2mをルックアップし、この値を燃料噴射時期ITにセットする。
【0026】
S2で燃料噴射時期フラグfITが2でない場合(fIT=1の場合)はS4へ進み、燃料噴射時期ITを吸気行程中の第1噴射時期に設定する。具体的には、エンジン運転条件に従って第1噴射時期のマップからマップ設定値IT1mをルックアップし、この値を燃料噴射時期ITにセットする。
S1で領域[1]でないと判断された場合はS5へ進み、現在のエンジン運転条件が領域[2]にあるか否かを判断する。
【0027】
領域[2]で運転中である場合はS6へ進み、燃料噴射時期ITを吸気行程中の第1噴射時期に設定する。具体的な処理はS4での処理と同じである。
S5で領域[2]でないと判断された場合(すなわち、領域[3]で運転中である場合)はS7へ進み、燃料噴射時期ITを圧縮行程後半の第3噴射時期に設定する。具体的には、エンジン運転条件に従って第3噴射時期のマップからマップ設定値IT3mをルックアップし、この値を燃料噴射時期ITにセットする。圧縮行程後半で燃料噴射が行われると、噴射燃料のほとんどがピストン4の冠面に設けられた凹部内に集中し、燃焼室1内で混合気が成層化される。
【0028】
以上の処理で算出された燃料噴射時期ITはECU13内のメモリにストアされ、燃料噴射信号を出力する制御ルーチン(図示省略)で読み出されて使用される。
図4の制御フローチャートに示されるルーチンは所定時間毎に実行され、点火時期ADVの算出を行う。
【0029】
S11では、現在のエンジン運転条件が低回転高負荷運転領域、すなわち図2の領域[1]にあるか否かを判断する。
領域[1]で運転中である場合はS12へ進み、燃料噴射時期フラグfITが2であるか否かを判断する。
燃料噴射時期フラグfITが2である場合はS13へ進み、点火時期ADVの算出を行う。具体的には、エンジン運転条件に従って第2噴射時期用の点火時期マップからマップ設定値ADV2mをルックアップし、このADV2mからノッキング抑制のための遅角補正量RTD(後述する図5のフローによる)を減算して、点火時期ADV=ADV2m−RTDを算出する。尚、マップ設定値ADV2mは第2噴射時期におけるノッキング限界点火時期であり、標準的な状態のエンジンを用いた実験により予め求めておいた値をマップ上に記憶させてある。
【0030】
S12で燃料噴射時期フラグfITが2でない場合(fIT=1の場合)はS14へ進み、点火時期ADVの算出を行う。具体的には、エンジン運転条件に従って第1噴射時期用の点火時期マップからマップ設定値ADV1mをルックアップし、このADV1mから遅角補正量RTDを減算して、点火時期ADV=ADV1m−RTDを算出する。このマップ設定値ADV1mは第1噴射時期におけるノッキング限界点火時期であり、ADV2mと同様に予め実験で求めておいた値である。尚、エンジン運転条件が同じであれば、ADV2mはADV1mより進角側に設定される。
【0031】
S11で領域[1]でないと判断された場合はS15へ進み、現在のエンジン運転条件が領域[2]にあるか否かを判断する。
領域[2]で運転中である場合はS16へ進み、第1噴射時期用の点火時期マップ設定値ADV1mを点火時期ADVにセットする。
S15で領域[2]でないと判断された場合(すなわち、領域[3]で運転中である場合)はS17へ進み、第3噴射時期用の点火時期マップ設定値ADV3mを点火時期ADVにセットする。
【0032】
以上の処理で算出された点火時期ADVは燃料噴射時期ITと同様にECU13内のメモリにストアされ、点火信号を出力する制御ルーチン(図示省略)で読み出されて使用される。
図5の制御フローチャートに示されるルーチンは所定のタイミングで実行され、図3および図4で使用する燃料噴射時期フラグfITの設定と点火時期遅角補正量RTDの算出とを行う。
【0033】
尚、本ルーチンの実行間隔は最短でも1燃焼サイクル毎(例えば、4気筒のエンジンであればクランク角で180度毎)であり、数燃焼サイクル毎に実行するようにしても良い。
S101では、現在のエンジン運転条件が低回転高負荷運転領域、すなわち図2の領域[1]にあるか否かを判断する。
【0034】
領域[1]で運転中である場合はS102へ進み、燃料噴射時期フラグfITが1であるか否かを判断する。尚、領域[1]外で運転されているときfITを1にしておくので(後述のS115)、領域[1]外から領域[1]内へ移行してきた当初はfIT=1となっている。
燃料噴射時期フラグfITが1である場合はS103へ進み、ノッキング強度KNOが所定の第1しきい値KNOthAより大きいか否かを判断する。ノッキング強度KNOは、ノッキングセンサ14からの信号に基づいて1燃焼毎に算出される値であり、直前の燃焼のノッキング強度あるいは直前の燃焼を含めた過去数燃焼のノッキング強度の平均を表している。このルーチンは最短でも1燃焼サイクル毎に実行されるので、今回参照するノッキング強度KNOは前回本ルーチンで行ったノッキング抑制制御の結果が反映された値になっている。尚、第1しきい値KNOthAは、現在のノッキング強度が制御による抑制を必要とするほど強いか否かを判断するためのしきい値である。
【0035】
ノッキング強度KNOが第1しきい値KNOthAより大きいと判断された場合はS104へ進み、点火時期に対する遅角補正量RTDを増大側(遅角側)へ更新する処理を行う。具体的には、現在の遅角補正量RTDに所定値(ここではクランク角度で2度)を加算することで、新たな遅角補正量RTDを算出する。この処理が第1のノッキング抑制制御に相当する。尚、領域[1]外で運転されているときRTDを0にしておくので(後述のS115)、領域[1]外から領域[1]内へ移行してきた当初はRTD=0となっている。
【0036】
続くS105ではS104で算出した遅角補正量RTDが所定値RTDthより大きいか否かを判断し、遅角補正量RTDが所定値RTDthより大きいと判断された場合はS106へ進んで遅角補正量RTDを0にリセットすると共に燃料噴射時期フラグfITを2に変更する。この処理が第2のノッキング抑制制御に相当する。遅角補正量RTDが所定値RTDth以下と判断された場合はそのまま本ルーチンを終了するので、第1のノッキング抑制制御を実行することが確定する。
【0037】
S105における判断とその結果に基づく処理について図7を参照して説明する。図7は、燃料噴射時期を第1噴射時期としたとき(fIT=1)のエンジントルクと燃料噴射時期を第2噴射時期としたとき(fIT=2)のエンジントルクとをそれぞれ点火時期ADVに対応させて示した図である。
まず最初に、運転条件が領域[1]へ移行してきた当初は燃料噴射時期フラグfITが1で遅角補正量RTDが0となっており、標準状態において最大のエンジントルクが得られる設定となっている(点A)。この設定のもとでノッキングが発生すると、S104の処理によって遅角補正量RTDが2度増大させられる。これは、点火時期ADVを点Bに設定することを意味している。この場合、噴射時期を第2噴射時期に変更しても点Bより大きいエンジントルクを得ることはできないので、点Aから点Bへの制御(第1のノッキング抑制制御)をそのまま実行することにする。
【0038】
これに対し、点火時期が点Dに設定されている状態でノッキングが発生する(点Dまで遅角制御を進めてもノッキングが回避できない)と、S104の処理によって遅角補正量RTDがさらに2度増大させられるが、これは、点火時期ADVを点Eに設定することを意味しており、この場合、噴射時期を第2噴射時期として遅角補正量RTDを0とした点Gのエンジントルクが点Eのエンジントルクより大きくなるので、点Dから点Gへの制御(第2のノッキング抑制制御)を実行することにする。
【0039】
ここで、図7のエンジントルク特性は予め実験によって求めておくことができ、上記のようなエンジントルクの逆転がどこで生じるかを予め知ることができる。そこで、エンジントルクの逆転が発生するときの遅角補正量RTDを所定値RTDthとして記憶しておき、RTD≦RTDthである間は第1のノッキング抑制制御を行い、RTD>RTDthとなったときは第2のノッキング抑制制御を行うようにする。
【0040】
尚、図7の特性をECU13内のメモリに記憶しておき、第1のノッキング抑制制御を行った場合のエンジントルクと第2のノッキング抑制制御を行った場合のエンジントルクとをその都度計算して、エンジントルクが大きくなる方の制御を実行するようにしても良い。
図5の説明に戻って、S103でノッキング強度KNOが第1しきい値KNOthA以下と判断された場合はS107へ進み、ノッキング強度KNOが所定の第2しきい値KNOthBより小さいか否かを判断する。第2しきい値KNOthBは、第1しきい値KNOthAより小(ノッキング弱)側に設定されるしきい値で、ノッキング強度KNOが第2しきい値KNOthBより小さいと判断された場合はS108へ進み、点火時期に対する遅角補正量RTDを減少側(進角側)へ更新する処理を行う。具体的には、現在の遅角補正量RTDから所定値(ここではクランク角度で1度)を減算することで、新たな遅角補正量RTDを算出する。
【0041】
S107でノッキング強度KNOが第2しきい値KNOthB以上と判断された場合、すなわち、ノッキング強度KNOが第1しきい値KNOthAと第2しきい値KNOthBとの間にある場合は新たな遅角補正量RTDの算出を行わずに本ルーチンを終了する。
S102で燃料噴射時期フラグfITが1でない場合(fIT=2の場合)はS109へ進み、ノッキング強度KNOが第1しきい値KNOthAより大きいか否かを判断する。
【0042】
ノッキング強度KNOが第1しきい値KNOthAより大きいと判断された場合はS110へ進み、遅角補正量RTDを増大側(遅角側)へ更新する処理を行う。すなわち、第2のノッキング抑制制御を行った後もノッキングが抑制されない場合、噴射時期を第2噴射時期とした状態でさらに点火時期を遅角させる制御を行う。
【0043】
S109でノッキング強度KNOが第1しきい値KNOthA以下と判断された場合はS111へ進み、ノッキング強度KNOが第2しきい値KNOthBより小さいか否かを判断する。
ノッキング強度KNOが第2しきい値KNOthBより小さいと判断された場合はS112へ進み、遅角補正量RTDを減少側(進角側)へ更新する処理を行う。
【0044】
続くS113では遅角補正量RTDが0より小さいか否かを判断し、遅角補正量RTDが0より小さい場合はS114へ進んで遅角補正量RTDを所定値RTDthとすると共に燃料噴射時期フラグfITを1に変更する。すなわち、一旦第2のノッキング抑制制御を行った後にノッキングが発生しなくなった場合は点火時期が徐々に進角されるが、図7の点Gを超えて点火時期を進角設定するのはエンジントルク上得策ではないので、点Gから点Dへ設定を変更する制御を実行する。
【0045】
S101で領域[1]でないと判断された場合(すなわち、領域[2]又は領域[3]の場合)はS115へ進み、遅角補正量RTDを0にリセットすると共に燃料噴射時期フラグfITを1に設定する。
次に本発明の第2実施形態について説明する。エンジン構成(図1)、燃料噴射時期および点火時期算出のフローチャート(図3、図4)については、第1実施形態と共通である。
【0046】
図8の制御フローチャートは第2実施形態での燃料噴射フラグの設定と点火時期遅角補正量の算出とを行うルーチンを示すもので、第1実施形態の図5の代りに使用する。ステップで異なるのは、図5のS105、S106、S113、S114に対し、図8ではS205、S206、S213、S214の処理を行う点である。
【0047】
S205の判断は、S105と同じく第1のノッキング抑制制御から第2のノッキング制御に移行するか否かの判断であり、判断手法も同じ(RTD>RTDth?)であるが、所定値RTDthの設定が第1実施形態の場合と異なっている。
S206の処理は、S106と同じく第2のノッキング抑制制御に移行する場合の処理であるが、遅角補正量RTDのリセットを行わず、燃料噴射時期フラグfITの変更のみを行う点が第1実施形態の場合と異なっている。
【0048】
S213の判断は、S113と同じく第2のノッキング抑制制御から第1のノッキング制御に戻すか否かの判断であるが、ここでは、遅角補正量RTDが所定値RTDthより小さいか否かを判断している点が第1実施形態と異なっている。
S214の処理は、S114と同じく第1のノッキング抑制制御に戻す場合の処理であるが、ここでも、遅角補正量RTDの変更を行わず、燃料噴射時期フラグfITの変更のみを行う点が第1実施形態の場合と異なっている。
【0049】
これらの点について図9を参照して説明すると、本実施形態では、点Aから点Eまで第1のノッキング抑制制御を実行し、さらに制御が必要な場合、点Eから点Lへ設定を変更する(第2のノッキング抑制制御)。これは、点Lのエンジントルクが点Fのエンジントルクより大きくなるためである。すなわち本実施形態では、第1噴射時期と第2噴射時期の両方に対し同様の点火時期遅角補正を行うと仮定し、その条件下で第2噴射時期を選択した方がより大きなエンジントルクが得られると判断できる場合に第2のノッキング抑制制御を実行するようになっており、そのような観点で所定値RTDthが決定されている。尚、所定値RTDthを用いない場合は、点Bと点H、点Cと点I、点Dと点J、・・・のエンジントルクをそれぞれ推定して大小を比較し、エンジントルクが大きくなる方の制御を実行すれぱ良い。
【0050】
ここで、2つの実施形態の得失を比較する。エンジンの状態がノッキングの発生に与える影響は、第1噴射時期を選択しているときと第2噴射時期を選択しているときとで異なっており、第1噴射時期で点火時期の遅角補正が必要となる状態でも第2噴射時期では遅角補正が必要とならない(マップ設定値ADV2mでノッキングが発生しない)ことが十分に考えられる。
【0051】
このため、第1実施形態では点Gのエンジントルクに基づいてエンジントルクの逆転を判断し、第2のノッキング抑制制御を早めに実行する。これにより、ノッキング抑制のためのエンジントルク低下をより小さくできる可能性がある。
これに対し第2実施形態では、同様の遅角補正を行う前提でエンジントルクの逆転を判断するため、第2のノッキング抑制制御を実行するタイミングが比較的遅くなる。しかし、第2のノッキング抑制制御を実行した後もノッキングが継続して発生する可能性は小さいので、ノッキングの抑制をより確実に行える利点がある。
【0052】
尚、ノッキングの抑制をさらに確実にするため、第2実施形態において点Eから点Lへ設定を変更する際に、一旦設定を点Mへ変更し、ノッキング強度KNOを監視しつつ徐々に点Mから点Lへ設定を変更するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態を示す直噴火花点火式エンジンの構成図
【図2】 運転領域を示す図
【図3】 燃料噴射時期算出の制御フローチャート
【図4】 点火時期算出の制御フローチャート
【図5】 燃料噴射時期フラグ設定と点火時期遅角補正量算出の制御フローチャート
【図6】 燃料噴射時期とエンジントルクとの関係を示す図
【図7】 第1実施形態での制御の説明図
【図8】 本発明の第2実施形態を示す燃料噴射時期フラグ設定と点火時期遅角補正量算出の制御フローチャート
【図9】 第2実施形態での制御の説明図
【符号の説明】
1 燃焼室
11 燃料噴射弁
12 点火プラグ
13 ECU
14 ノッキングセンサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a direct injection spark ignition engine.
[0002]
[Prior art]
As a method of suppressing knocking in a gasoline engine, a method of correcting the ignition timing when the knocking should be suppressed is generally used. However, when knocking is to be avoided only by such a method, the ignition timing is delayed. There is a problem that engine torque is greatly reduced due to corners.
[0003]
On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 10-231744 injects a small amount of fuel during the intake stroke (an amount that does not self-ignite in the subsequent compression stroke) in the low-rotation and high-load operation region where knocking is likely to occur, The fuel is injected in the compression stroke. According to this method, the ignition timing can be set to the advance side as compared with the case where only the intake stroke injection is performed. Is going to improve.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, if compression stroke injection is performed during high load operation with a large amount of fuel injection, the amount of unburned fuel and smoke discharged tends to increase. Therefore, it is desirable to perform such control only when it is really necessary.
Furthermore, according to the experiments by the present inventors, the intake stroke injection is set to the knock limit by performing the intake stroke injection from the engine torque when the compression stroke injection is performed during the high load operation and the ignition timing is set to the knock limit. In some cases, the engine torque at that time may be larger, and it has been found that compression stroke injection is not always advantageous in terms of engine torque in the low rotation and high load operation region.
[0005]
In view of such a situation, the present invention is a direct injection spark ignition engine capable of minimizing deterioration of exhaust emission associated with knocking suppression and further suppressing a decrease in engine torque associated with knocking suppression. An object of the present invention is to provide a control device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, according to the first aspect of the present invention, in a control device for a direct injection spark ignition engine having a fuel injection valve for directly injecting fuel into a cylinder and an ignition plug, a knocking detection means for detecting knocking strength, When the detected knocking strength exceeds the allowable range in the rotational high load operation region, the fuel injection timing is maintained at the first injection timing set in the intake stroke, and the ignition timing is set to be within the allowable range. The first knocking suppression control that corrects the retarded angle so as to be within the range, the fuel injection timing is changed to the second injection timing set in the compression stroke, and the ignition timing is within the allowable range. And control means for selectively executing either one of the second knocking suppression control and the second knocking suppression control for correcting the first knocking control. The retard correction amount engine torque from the second knock suppression control by correcting the ignition timing to the retard side at the grayed suppression control is expected to be small are stored as a predetermined value, In the first knocking suppression control, when the knocking intensity does not fall within the allowable range, a process of updating the retard correction amount with respect to the ignition timing to the increasing side is performed, and as a result, the first knocking suppression control is performed. On the condition that the retard correction amount of the ignition timing is larger than the predetermined value, The second knocking suppression control is executed.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in a control device for a direct injection spark ignition engine having a fuel injection valve for directly injecting fuel into a cylinder and an ignition plug, a knocking detection means for detecting knocking strength, a low rotation high load When the detected knocking strength exceeds the allowable range in the operation region, the fuel injection timing is maintained at the first injection timing set in the intake stroke, and the ignition timing is within the allowable range. The first knocking suppression control that corrects to the retarded angle side, and the fuel injection timing is changed to the second injection timing set in the compression stroke, and the ignition timing is set within the allowable range. Control means for selectively executing either one of the second knocking suppression control to be corrected to The control means performs the first knocking suppression control when it is determined that the engine torque when the second knocking suppression control is executed is smaller than the engine torque when the first knocking suppression control is executed. The engine torque when the second knocking suppression control is executed is greater than the engine torque when the first knocking suppression control is executed. Become When the determination is made, the second knocking suppression control is executed.
[0010]
Claim 3 In this invention, the initial value of the ignition timing at the time of switching from the first knocking suppression control to the second knocking suppression control is set to a predetermined knocking limit ignition timing at the second injection timing. Features.
[0011]
Claim 4 In this invention, the initial value of the ignition timing at the time of switching from the first knocking suppression control to the second knocking suppression control is from a predetermined knocking limit ignition timing at the second injection timing, immediately before the switching. The ignition timing is retarded by an amount corresponding to the retardation correction amount in the first knocking suppression control.
[0013]
【The invention's effect】
Claims 1, 2 According to the invention, the first knocking suppression control (ignition timing retarding control) and the second knocking suppression control (compression stroke injection) are performed according to the situation in the low-rotation and high-load operation region where knocking is likely to occur. Since the compression stroke injection is performed only when necessary, it is possible to minimize the deterioration of exhaust emission due to the suppression of knocking.
Also, Since it is possible to select and execute control that is advantageous in terms of engine torque, it is possible to minimize a decrease in engine torque due to knocking suppression.
[0014]
In particular, claim 1 According to the present invention, when the ignition timing retardation correction amount exceeds the predetermined range and the engine torque decrease due to the ignition timing retardation control becomes significant, the engine is switched to the compression stroke injection. Can be minimized.
Also, Claim 2 According to the invention, since the switching is performed by determining the magnitude of the engine torque by the two controls, it is possible to minimize the decrease in the engine torque accompanying the knocking suppression.
[0015]
Claim 3 According to the invention, since the reverse rotation of the engine torque is determined based on the engine torque at the knocking limit ignition timing when the fuel injection timing is changed to the second injection timing during the compression stroke, the second knocking is determined. Suppression control can be executed early, which can reduce engine torque reduction for suppressing knocking.
[0016]
Claim 4 According to the invention, since the reverse rotation of the engine torque is determined on the assumption that the same delay angle correction is performed in the two controls, the timing for executing the second knocking suppression control is relatively late. Since it is unlikely that knocking will continue even after the knocking suppression control 2 is executed, there is an advantage that knocking can be more reliably suppressed.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
With respect to the first embodiment of the present invention, the configuration of a direct injection spark ignition gasoline engine will be described first with reference to FIG.
A combustion chamber 1 of the engine is defined by a cylinder head 2, a cylinder block 3, and a piston 4, and an intake port 5 and an exhaust port 6 connected to the combustion chamber 1 are formed in the cylinder head 2. The combustion chamber 1 side opening end of the intake port 5 is opened and closed by an intake valve 7 driven by an intake cam 9, and the combustion chamber 1 side opening end of the exhaust port 6 is opened and closed by an exhaust valve 8 driven by an exhaust cam 10. .
[0019]
A fuel injection valve 11 that directly injects fuel into the combustion chamber 1 is disposed below the intake port 5 of the cylinder head 2, and faces the combustion chamber 1 at a substantially central portion of the cylinder head 2. A spark plug 12 is provided.
This engine performs stratified lean operation in the low-rotation low-load operation region (region [3] in FIG. 2), and homogeneous stoichiometric operation or homogeneous rich operation in the other regions (regions [1] and [2] in FIG. 2). I do. In particular, the knocking suppression control according to the present invention is executed in a low-rotation and high-load operation region (region [1] in FIG. 2) where knocking is likely to occur.
[0020]
The engine control system will be described. An engine control unit (hereinafter referred to as an ECU) 13 for outputting a control signal to the fuel injection valve 11 and the spark plug 12 is provided. The ECU 13 is provided with knocking generated in the combustion chamber 1. A detection signal of a knocking sensor 14 that detects the strength as vibration of the cylinder block 3 and detection signals of a crank angle sensor, an accelerator opening sensor, and the like (not shown) are input.
[0021]
Of the various controls performed by the ECU 13, the control of the fuel injection timing and the ignition timing according to the present invention will be described based on the control flowcharts of FIGS.
The routine shown in the control flowchart of FIG. 3 is executed at predetermined time intervals to calculate the fuel injection timing IT.
In step 1 (hereinafter referred to as S1), whether or not the current engine operating conditions (engine speed NE, target engine torque tT) are in the low-rotation and high-load operating region, that is, the region [1] in FIG. Judging.
[0022]
If the vehicle is operating in the region [1], the process proceeds to S2, and it is determined whether or not the fuel injection timing flag fIT is 2. The fuel injection timing flag fIT is a flag indicating the setting of the fuel injection timing in the region [1], and fIT = 1 is set to the first injection timing, and fIT = 2 is set to the second injection timing. This is set by the flow of FIG. 5 described later.
[0023]
Here, the relationship between the fuel injection timing and the engine torque will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows engine torque characteristics when the injection timing is changed while controlling the ignition timing to the knocking limit.
If fuel injection is performed at a predetermined time during the intake stroke, the maximum engine torque can be obtained. This is because the intake air temperature is lowered by the latent heat of vaporization when the injected fuel is vaporized, and the intake charging efficiency is improved. The engine torque decreases as the injection timing is set to the retard side. This is because the intake charging efficiency decreases and the mixing of the injected fuel and air deteriorates.
[0024]
When the injection timing is retarded to the first half of the compression stroke, the engine torque is once recovered, and when further retarded, the engine torque thereafter decreases monotonously. The engine torque is maximized in the first half of the compression stroke because the knocking limit ignition timing is advanced as the mixing of the injected fuel and air deteriorates.
The injection timing during the intake stroke at which the engine torque is maximum is the first injection timing, and the injection timing in the first half of the compression stroke at which the engine torque is maximum is the second injection timing.
[0025]
The engine torque characteristics of FIG. 6 are obtained when the engine is in a standard state (for example, there is no change over time such as deposit adhesion and the combustion chamber wall temperature is in a standard range). When the engine is actually operated, the knocking limit ignition timing with respect to each injection timing may fluctuate to change the characteristics.
Returning to the description of FIG. 3, if the fuel injection timing flag fIT is 2 in S2, the process proceeds to S3, where the fuel injection timing IT is set to the second injection timing in the first half of the compression stroke. Specifically, the map set value IT2m is looked up from the map of the second injection timing according to the engine operating conditions, and this value is set as the fuel injection timing IT.
[0026]
If the fuel injection timing flag fIT is not 2 in S2 (if fIT = 1), the routine proceeds to S4, where the fuel injection timing IT is set to the first injection timing in the intake stroke. Specifically, the map set value IT1m is looked up from the map of the first injection timing according to the engine operating conditions, and this value is set as the fuel injection timing IT.
If it is determined in S1 that the region is not the region [1], the process proceeds to S5, and it is determined whether or not the current engine operating condition is in the region [2].
[0027]
If the vehicle is operating in the region [2], the process proceeds to S6, and the fuel injection timing IT is set to the first injection timing during the intake stroke. The specific process is the same as the process in S4.
If it is determined that the region is not in the region [2] in S5 (that is, if the vehicle is operating in the region [3]), the process proceeds to S7, and the fuel injection timing IT is set to the third injection timing in the latter half of the compression stroke. Specifically, the map setting value IT3m is looked up from the map of the third injection timing according to the engine operating conditions, and this value is set to the fuel injection timing IT. When fuel injection is performed in the latter half of the compression stroke, most of the injected fuel is concentrated in the recess provided on the crown surface of the piston 4, and the air-fuel mixture is stratified in the combustion chamber 1.
[0028]
The fuel injection timing IT calculated by the above processing is stored in a memory in the ECU 13, and is read and used in a control routine (not shown) that outputs a fuel injection signal.
The routine shown in the control flowchart of FIG. 4 is executed at predetermined time intervals to calculate the ignition timing ADV.
[0029]
In S11, it is determined whether or not the current engine operating condition is in the low-rotation and high-load operating region, that is, the region [1] in FIG.
If the vehicle is operating in the region [1], the process proceeds to S12, and it is determined whether or not the fuel injection timing flag fIT is 2.
When the fuel injection timing flag fIT is 2, the process proceeds to S13, and the ignition timing ADV is calculated. Specifically, the map set value ADV2m is looked up from the ignition timing map for the second injection timing according to the engine operating conditions, and the retardation correction amount RTD for suppressing knocking from this ADV2m (according to the flow of FIG. 5 described later). Is subtracted to calculate the ignition timing ADV = ADV2m−RTD. The map set value ADV2m is the knocking limit ignition timing at the second injection timing, and a value obtained in advance by an experiment using an engine in a standard state is stored on the map.
[0030]
If the fuel injection timing flag fIT is not 2 in S12 (if fIT = 1), the process proceeds to S14, and the ignition timing ADV is calculated. Specifically, the map setting value ADV1m is looked up from the ignition timing map for the first injection timing according to the engine operating conditions, and the retard correction amount RTD is subtracted from this ADV1m to calculate the ignition timing ADV = ADV1m−RTD. To do. This map set value ADV1m is the knocking limit ignition timing at the first injection timing, and is a value obtained in advance by experiments in the same manner as ADV2m. If the engine operating conditions are the same, ADV2m is set to an advance side from ADV1m.
[0031]
If it is determined in S11 that the region is not the region [1], the process proceeds to S15, and it is determined whether or not the current engine operating condition is in the region [2].
When the operation is being performed in the region [2], the process proceeds to S16, and the ignition timing map set value ADV1m for the first injection timing is set to the ignition timing ADV.
If it is determined in S15 that the region is not in the region [2] (that is, if the vehicle is operating in the region [3]), the process proceeds to S17, and the ignition timing map set value ADV3m for the third injection timing is set to the ignition timing ADV. .
[0032]
The ignition timing ADV calculated by the above processing is stored in a memory in the ECU 13 like the fuel injection timing IT, and is read and used in a control routine (not shown) for outputting an ignition signal.
The routine shown in the control flowchart of FIG. 5 is executed at a predetermined timing, and sets the fuel injection timing flag fIT used in FIGS. 3 and 4 and calculates the ignition timing retardation correction amount RTD.
[0033]
The execution interval of this routine is at least every combustion cycle (for example, every 180 degrees in crank angle in the case of a 4-cylinder engine), and may be executed every several combustion cycles.
In S101, it is determined whether or not the current engine operating condition is in the low-rotation and high-load operating region, that is, the region [1] in FIG.
[0034]
If the vehicle is operating in the region [1], the process proceeds to S102, and it is determined whether or not the fuel injection timing flag fIT is 1. Since fIT is set to 1 when operating outside the region [1] (S115 described later), fIT = 1 at the beginning of the transition from outside the region [1] into the region [1]. .
When the fuel injection timing flag fIT is 1, the routine proceeds to S103, where it is determined whether or not the knocking strength KNO is greater than a predetermined first threshold value KNOthA. The knocking intensity KNO is a value calculated for each combustion based on the signal from the knocking sensor 14, and represents the knocking intensity of the previous combustion or the average of the knocking intensity of the past number of combustions including the previous combustion. . Since this routine is executed every combustion cycle at the shortest, the knocking strength KNO referred to this time is a value reflecting the result of the knocking suppression control performed in the previous routine. The first threshold value KNOthA is a threshold value for determining whether or not the current knocking strength is so strong as to require suppression by control.
[0035]
When it is determined that the knocking strength KNO is greater than the first threshold value KNOthA, the process proceeds to S104, and a process of updating the retard correction amount RTD with respect to the ignition timing to the increasing side (retarding side) is performed. Specifically, a new retardation correction amount RTD is calculated by adding a predetermined value (here, 2 degrees as a crank angle) to the current retardation correction amount RTD. This process corresponds to the first knocking suppression control. Since the RTD is set to 0 when the vehicle is operating outside the region [1] (S115 described later), RTD = 0 at the beginning of the transition from the outside of the region [1] into the region [1]. .
[0036]
In S105, it is determined whether or not the retardation correction amount RTD calculated in S104 is larger than a predetermined value RTDth. If it is determined that the retardation correction amount RTD is larger than the predetermined value RTDth, the process proceeds to S106 and the retardation correction amount. The RTD is reset to 0 and the fuel injection timing flag fIT is changed to 2. This process corresponds to the second knocking suppression control. If it is determined that the retardation correction amount RTD is equal to or less than the predetermined value RTDth, this routine is terminated as it is, so that it is determined that the first knocking suppression control is to be executed.
[0037]
The determination in S105 and the processing based on the result will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows that the engine torque when the fuel injection timing is the first injection timing (fIT = 1) and the engine torque when the fuel injection timing is the second injection timing (fIT = 2) are respectively set to the ignition timing ADV. It is the figure shown correspondingly.
First, when the operating condition has shifted to the region [1], the fuel injection timing flag fIT is 1 and the retardation correction amount RTD is 0, so that the maximum engine torque can be obtained in the standard state. (Point A). If knocking occurs under this setting, the retardation correction amount RTD is increased twice by the process of S104. This means that the ignition timing ADV is set to point B. In this case, even if the injection timing is changed to the second injection timing, an engine torque greater than point B cannot be obtained, so the control from point A to point B (first knocking suppression control) is executed as it is. To do.
[0038]
On the other hand, if knocking occurs with the ignition timing set to point D (knocking cannot be avoided even if the retard control is advanced to point D), the retard correction amount RTD is further increased by 2 by the process of S104. This means that the ignition timing ADV is set to the point E. In this case, the engine torque at the point G with the retard correction amount RTD set to 0 with the injection timing as the second injection timing. Is larger than the engine torque at point E, so control from point D to point G (second knocking suppression control) is executed.
[0039]
Here, the engine torque characteristics of FIG. 7 can be obtained in advance by experiments, and it is possible to know in advance where the reversal of engine torque as described above occurs. Therefore, the retard correction amount RTD when the engine torque is reversed is stored as a predetermined value RTDth, the first knocking suppression control is performed while RTD ≦ RTDth, and when RTD> RTDth. Second knocking suppression control is performed.
[0040]
The characteristics shown in FIG. 7 are stored in the memory in the ECU 13, and the engine torque when the first knocking suppression control is performed and the engine torque when the second knocking suppression control is performed are calculated each time. Thus, the control for increasing the engine torque may be executed.
Returning to the description of FIG. 5, if it is determined in S103 that the knocking strength KNO is equal to or smaller than the first threshold value KNOthA, the process proceeds to S107, and it is determined whether or not the knocking strength KNO is smaller than the predetermined second threshold value KNOthB. To do. The second threshold value KNOthB is a threshold value set on the smaller side (weaker knocking) than the first threshold value KNOthA. If it is determined that the knocking strength KNO is smaller than the second threshold value KNOthB, the process proceeds to S108. The process advances and updates the retard correction amount RTD with respect to the ignition timing to the decrease side (advance side). Specifically, a new delay angle correction amount RTD is calculated by subtracting a predetermined value (here, 1 degree in crank angle) from the current delay angle correction amount RTD.
[0041]
If it is determined in S107 that the knocking strength KNO is greater than or equal to the second threshold value KNOthB, that is, if the knocking strength KNO is between the first threshold value KNOthA and the second threshold value KNOthB, a new retardation correction is performed. This routine is terminated without calculating the amount RTD.
If the fuel injection timing flag fIT is not 1 in S102 (if fIT = 2), the routine proceeds to S109, where it is determined whether or not the knocking strength KNO is greater than the first threshold value KNOthA.
[0042]
When it is determined that the knocking strength KNO is greater than the first threshold value KNOthA, the process proceeds to S110, and processing for updating the retard correction amount RTD to the increase side (retard side) is performed. That is, when knocking is not suppressed even after performing the second knocking suppression control, control is performed to further retard the ignition timing with the injection timing set to the second injection timing.
[0043]
If it is determined in S109 that the knocking strength KNO is equal to or smaller than the first threshold value KNOthA, the process proceeds to S111, and it is determined whether the knocking strength KNO is smaller than the second threshold value KNOthB.
When it is determined that the knocking strength KNO is smaller than the second threshold value KNOthB, the process proceeds to S112, and processing for updating the retard correction amount RTD to the decrease side (advance side) is performed.
[0044]
In S113, it is determined whether or not the retard correction amount RTD is smaller than 0. If the retard correction amount RTD is smaller than 0, the routine proceeds to S114, where the retard correction amount RTD is set to a predetermined value RTDth and the fuel injection timing flag is set. Change fIT to 1. That is, when knocking does not occur once the second knocking suppression control is performed, the ignition timing is gradually advanced. However, the ignition timing is set to advance beyond the point G in FIG. Since this is not a good strategy in terms of torque, control for changing the setting from point G to point D is executed.
[0045]
If it is determined in S101 that the region is not the region [1] (that is, the region [2] or the region [3]), the process proceeds to S115, the retard correction amount RTD is reset to 0, and the fuel injection timing flag fIT is set to 1. Set to.
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The engine configuration (FIG. 1), fuel injection timing and ignition timing calculation flowcharts (FIGS. 3 and 4) are the same as those in the first embodiment.
[0046]
The control flowchart of FIG. 8 shows a routine for setting the fuel injection flag and calculating the ignition timing retardation correction amount in the second embodiment, and is used instead of FIG. 5 of the first embodiment. The difference between the steps is that the processes of S205, S206, S213, and S214 in FIG. 8 are performed with respect to S105, S106, S113, and S114 of FIG.
[0047]
The determination in S205 is a determination as to whether or not to shift from the first knocking suppression control to the second knocking control as in S105, and the determination method is the same (RTD> RTDth?), But the predetermined value RTDth is set. Is different from the case of the first embodiment.
The process of S206 is a process in the case of shifting to the second knocking suppression control as in S106, but the first implementation is that the retard correction amount RTD is not reset and only the fuel injection timing flag fIT is changed. It is different from the case of form.
[0048]
The determination in S213 is a determination as to whether or not to return from the second knocking suppression control to the first knocking control as in S113. Here, it is determined whether or not the retardation correction amount RTD is smaller than a predetermined value RTDth. This is different from the first embodiment.
The process of S214 is a process for returning to the first knocking suppression control as in S114, but here also the point that the retard correction amount RTD is not changed and only the fuel injection timing flag fIT is changed. This is different from the case of the first embodiment.
[0049]
These points will be described with reference to FIG. 9. In this embodiment, the first knocking suppression control is executed from point A to point E, and the setting is changed from point E to point L when further control is required. (Second knocking suppression control). This is because the engine torque at point L is greater than the engine torque at point F. That is, in this embodiment, it is assumed that the same ignition timing retardation correction is performed for both the first injection timing and the second injection timing, and the engine torque is larger when the second injection timing is selected under the conditions. The second knocking suppression control is executed when it can be determined that it is obtained, and the predetermined value RTDth is determined from such a viewpoint. If the predetermined value RTDth is not used, the engine torques at points B and H, points C and I, points D and J,... Are estimated and compared, and the engine torque increases. It is good to execute the other control.
[0050]
Here, the advantages and disadvantages of the two embodiments are compared. The influence of the engine state on the occurrence of knocking differs between when the first injection timing is selected and when the second injection timing is selected. The ignition timing is retarded at the first injection timing. Even in a state in which it is necessary, it is sufficiently conceivable that retardation correction is not necessary at the second injection timing (no knocking occurs at the map setting value ADV2m).
[0051]
For this reason, in the first embodiment, the reverse rotation of the engine torque is determined based on the engine torque at point G, and the second knocking suppression control is executed early. Thereby, there is a possibility that a decrease in engine torque for suppressing knocking can be further reduced.
On the other hand, in the second embodiment, since the reverse rotation of the engine torque is determined on the assumption that the same retard angle correction is performed, the timing for executing the second knocking suppression control becomes relatively late. However, since it is unlikely that knocking will continue after the second knocking suppression control is performed, there is an advantage that knocking can be more reliably suppressed.
[0052]
In order to further suppress the suppression of knocking, when the setting is changed from the point E to the point L in the second embodiment, the setting is temporarily changed to the point M, and the point M is gradually monitored while monitoring the knocking strength KNO. The setting may be changed from point to point L.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a direct-injection spark ignition engine showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an operation region
FIG. 3 is a control flowchart for calculating fuel injection timing.
FIG. 4 is a control flowchart for calculating ignition timing.
FIG. 5 is a control flowchart for setting a fuel injection timing flag and calculating an ignition timing retardation correction amount.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between fuel injection timing and engine torque
FIG. 7 is an explanatory diagram of control in the first embodiment.
FIG. 8 is a control flowchart for setting a fuel injection timing flag and calculating an ignition timing retard correction amount according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram of control in the second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Combustion chamber
11 Fuel injection valve
12 Spark plug
13 ECU
14 Knocking sensor

Claims (4)

筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と点火プラグとを備えた直噴火花点火式エンジンの制御装置において、
ノッキング強度を検出するノッキング検出手段と、
低回転高負荷運転領域にて、検出したノッキング強度が許容範囲を超えているときに、燃料噴射時期を吸気行程に設定されている第1噴射時期に維持すると共に点火時期を前記ノッキング強度が前記許容範囲内となるように遅角側へ補正する第1のノッキング抑制制御と、燃料噴射時期を圧縮行程に設定されている第2噴射時期に変更すると共に点火時期を前記ノッキング強度が前記許容範囲内となるように補正する第2のノッキング抑制制御との、いずれか一方の制御を選択的に実行する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第1のノッキング抑制制御にて点火時期を遅角側へ補正することで前記第2のノッキング抑制制御よりエンジントルクが小さくなると予想される遅角補正量を所定値として記憶していて、前記第1のノッキング抑制制御において、前記ノッキング強度が前記許容範囲内とならないときに、点火時期に対する遅角補正量を増大側へ更新する処理を行い、その結果、前記第1のノッキング抑制制御にて点火時期の遅角補正量が前記所定値より大きくなったことを条件として、前記第2のノッキング抑制制御を実行することを特徴とする直噴火花点火式エンジンの制御装置。
In a direct-injection spark-ignition engine control device comprising a fuel injection valve that injects fuel directly into a cylinder and an ignition plug,
Knocking detection means for detecting knocking strength;
When the detected knocking intensity exceeds a permissible range in the low-rotation high-load operation region, the fuel injection timing is maintained at the first injection timing set in the intake stroke, and the ignition timing is set to the knocking intensity First knocking suppression control that corrects to the retard side so as to be within the allowable range, and the fuel injection timing is changed to the second injection timing that is set in the compression stroke, and the ignition strength is set to the allowable range. Control means for selectively executing any one of the second knocking suppression control and the second knocking suppression control that corrects to be within,
The control means stores, as a predetermined value, a retard correction amount that is predicted to cause the engine torque to be smaller than that in the second knock suppression control by correcting the ignition timing to the retard side in the first knock suppression control. In the first knocking suppression control, when the knocking strength does not fall within the allowable range, a process of updating the retard correction amount with respect to the ignition timing to the increasing side is performed, and as a result, the first knocking control is performed. A control device for a direct-injection spark-ignited engine , wherein the second knocking suppression control is executed on the condition that the retard correction amount of the ignition timing is greater than the predetermined value in the knocking suppression control.
筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と点火プラグとを備えた直噴火花点火式エンジンの制御装置において、
ノッキング強度を検出するノッキング検出手段と、
低回転高負荷運転領域にて、検出したノッキング強度が許容範囲を超えているときに、燃料噴射時期を吸気行程に設定されている第1噴射時期に維持すると共に点火時期を前記ノッキング強度が前記許容範囲内となるように遅角側へ補正する第1のノッキング抑制制御と、燃料噴射時期を圧縮行程に設定されている第2噴射時期に変更すると共に点火時期を前記ノッキング強度が前記許容範囲内となるように補正する第2のノッキング抑制制御との、いずれか一方の制御を選択的に実行する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第2のノッキング抑制制御を実行した場合のエンジントルクが前記第1のノッキング抑制制御を実行した場合のエンジントルクより小さくなると判断されるときに前記第1のノッキング抑制制御を実行し、前記第2のノッキング抑制制御を実行した場合のエンジントルクが前記第1のノッキング抑制制御を実行した場合のエンジントルク以上になると判断されるときに前記第2のノッキング抑制制御を実行することを特徴とする直噴火花点火式エンジンの制御装置。
In a control device for a direct-injection spark-ignition engine having a fuel injection valve for directly injecting fuel into a cylinder and an ignition plug,
Knocking detection means for detecting knocking strength;
When the detected knocking intensity exceeds the allowable range in the low-rotation and high-load operation region, the fuel injection timing is maintained at the first injection timing set in the intake stroke, and the ignition timing is set to the knocking intensity The first knocking suppression control for correcting the retarded angle so as to be within the allowable range, and the fuel injection timing is changed to the second injection timing set in the compression stroke, and the ignition timing is set to the allowable range. Control means for selectively executing any one of the second knocking suppression control and the second knocking suppression control for correcting the internal control,
The control means performs the first knocking suppression control when it is determined that the engine torque when the second knocking suppression control is executed is smaller than the engine torque when the first knocking suppression control is executed. And executing the second knocking suppression control when it is determined that the engine torque when the second knocking suppression control is executed is equal to or greater than the engine torque when the first knocking suppression control is executed. A control device for a direct-injection spark-ignited engine.
前記第1のノッキング抑制制御から前記第2のノッキング抑制制御への切換時の点火時期の初期値は、前記第2噴射時期での予め定められたノッキング限界点火時期とすることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の直噴火花点火式エンジンの制御装置。  The initial value of the ignition timing at the time of switching from the first knocking suppression control to the second knocking suppression control is a predetermined knocking limit ignition timing at the second injection timing. The control apparatus for a direct-injection spark ignition engine according to claim 1 or 2. 前記第1のノッキング抑制制御から前記第2のノッキング抑制制御への切換時の点火時期の初期値は、前記第2噴射時期での予め定められたノッキング限界点火時期から、切換直前の前記第1のノッキング抑制制御での遅角補正量の分、遅角させた点火時期とすることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の直噴火花点火式エンジンの制御装置。  The initial value of the ignition timing at the time of switching from the first knocking suppression control to the second knocking suppression control is the first value immediately before switching from the predetermined knocking limit ignition timing at the second injection timing. 3. The direct-injection spark ignition engine control device according to claim 1, wherein the ignition timing is retarded by an amount corresponding to the retardation correction amount in the knocking suppression control.
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