JP4170773B2 - Fuel injection timing control device for in-cylinder injection type engine - Google Patents

Fuel injection timing control device for in-cylinder injection type engine Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
筒内噴射型エンジンは燃焼室内に燃料を噴射するため、エンジンの運転状態やピストン位置によっては、燃料噴射弁から噴射された燃料がピストンの頂面に液状で到達して、ピストン頂面に液膜状に付着する場合がある。このような液体燃料の付着が生じるとピストン頂面にて燃料の不完全燃焼が生じて、既燃ガス(燃焼後のガスを意味する)中のスモーク量が増加するおそれがある。
【0003】
更に、スモーク量が増加すると次の吸気行程において吸気バルブが開弁した時に、既燃ガスの吹き返しの程度によっては、吸気系がスモークにより汚損されるおそれがある。
【0004】
このようなスモーク量の抑制や吸気系のスモーク汚損を防止する技術として、機関冷間時に吸気行程時での燃料噴射時期を遅角してスモーク発生を抑制する技術が知られている(例えば特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開平10−176562号公報(第5頁、図5)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術では、吸気行程での燃料噴射時期の補正に限られ、筒内噴射型エンジンの圧縮行程での燃料噴射によるスモーク量やスモーク汚損に関しては対策がなされていない。このためスモーク量やスモーク汚損の抑制に関しては、筒内噴射型エンジンの圧縮行程では燃料噴射に対していかなる手法が有効かは不明である。
【0007】
本発明は、筒内噴射型エンジンにおいて圧縮行程での燃料噴射に対してスモーク量やスモーク汚損を有効に抑制し、又、圧縮行程と吸気行程とのいずれの燃料噴射時においても適切に吸気系のスモーク汚損を抑制することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置は、燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置であって、エンジンの運転状態に基づいて燃焼室内から吸気系への既燃ガスの吹き返し量を算出する吹き返し量算出手段と、該吹き返し量算出手段にて算出された既燃ガスの吹き返し量に基づいて、圧縮行程期間に噴射時期が存在する場合には燃料噴射時期を進角補正する燃料噴射時期補正手段とを備えたことを特徴とする。
【0009】
燃焼室内から吸気系への既燃ガスの吹き返し量が多くなれば、既燃ガス中に存在するスモークも吸気系への吹き返し量が多くなり、吸気系を汚損させるおそれがある。したがって燃料噴射時期補正手段が既燃ガスの吹き返し量に基づいて、圧縮行程期間に噴射時期が存在する場合には燃料噴射時期を進角補正している。この圧縮行程時での燃料噴射時期の進角補正により、燃料噴射時に燃料噴射弁とピストン頂面との距離が長くなり、ピストン頂面への液体燃料の付着量が少なくなる。このため不完全燃焼する燃料量が少なくなることで既燃ガス中のスモーク濃度が抑制され、この結果として、吹き返す既燃ガスに乗って吸気系に侵入するスモーク量も少なくなる。このため、吸気系のスモーク汚損を抑制できる。
【0010】
請求項2に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項1において、前記燃料噴射時期補正手段は、前記吹き返し量算出手段にて算出された既燃ガスの吹き返し量に基づいて、圧縮行程期間に噴射時期が存在する場合には燃料噴射時期を進角補正するとともに、吸気行程期間に噴射時期が存在する場合には燃料噴射時期を遅角補正することを特徴とする。
【0011】
尚、燃料噴射時期補正手段は、圧縮行程噴射時の進角補正に加えて、更に吸気行程期間での燃料噴射については燃料噴射時期を遅角補正しても良い。このことにより、吸気行程の燃料噴射時にも燃料噴射弁とピストン頂面との距離が長くなり、ピストン頂面への液体燃料の付着量が少なくなる。このため不完全燃焼する燃料量が少なくなることで既燃ガス中のスモーク濃度が抑制され、この結果として、吹き返す既燃ガスに乗って吸気系に侵入するスモーク量も少なくなり、吸気系のスモーク汚損を抑制できる。
【0012】
したがって圧縮行程噴射時の進角補正と吸気行程噴射時の遅角補正とを共に実行することにより、更に効果的に吸気系のスモーク汚損を抑制できる。
請求項3に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置は、燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置であって、エンジンの運転状態に基づいて燃焼室内から吸気系への既燃ガスの吹き返し量を算出する吹き返し量算出手段と、該吹き返し量算出手段にて算出された既燃ガスの吹き返し量に基づいて、吸気行程期間に噴射時期が存在する場合には燃料噴射時期を遅角補正する燃料噴射時期補正手段とを備えたことを特徴とする。
【0013】
燃料噴射時期補正手段は既燃ガスの吹き返し量に基づいて、吸気行程期間に噴射時期が存在する場合には燃料噴射時期を遅角補正している。この吸気行程時での燃料噴射時期の遅角補正により、燃料噴射時に燃料噴射弁とピストン頂面との距離が長くなり、ピストン頂面への液体燃料の付着量が少なくなる。このため不完全燃焼する燃料量が少なくなることで既燃ガス中のスモーク濃度が抑制され、この結果として、吹き返す既燃ガスに乗って吸気系に侵入するスモーク量も少なくなり、吸気系のスモーク汚損を抑制できる。
【0014】
請求項4に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項1〜3のいずれかにおいて、前記燃料噴射時期補正手段は、エンジンの運転状態に基づいて既燃ガスのスモーク濃度を求め、該スモーク濃度と、前記吹き返し量算出手段にて算出された既燃ガスの吹き返し量とに基づいて燃料噴射時期を補正することを特徴とする。
【0015】
吸気系に吹き返すスモーク量は、既燃ガス中のスモーク濃度と既燃ガスの吹き返し量とから決定できる。このため燃料噴射時期補正手段は、スモーク濃度と既燃ガスの吹き返し量とに基づいて燃料噴射時期を補正することにより、吸気系の汚損に対して噴射時期補正により、より適切に対処できるようになり、効果的に吸気系のスモーク汚損を抑制できる。
【0016】
請求項5に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項4において、前記燃料噴射時期補正手段は、前記スモーク濃度と、前記吹き返し量算出手段にて算出された既燃ガスの吹き返し量とに基づいて吸気系へのスモークの吹き返し量を求め、該スモークの吹き返し量が基準範囲となるように燃料噴射時期を補正することを特徴とする。
【0017】
このようにスモークの吹き返し量が基準範囲となるように燃料噴射時期を補正することによっても、吸気系の汚損に対して噴射時期補正により、より適切に対処できるようになり効果的に吸気系のスモーク汚損を抑制できる。
【0018】
請求項6に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項1〜5のいずれかにおいて、前記吹き返し量算出手段は、バルブオーバラップ期間に応じて前記吹き返し量を算出することを特徴とする。
【0019】
バルブオーバラップ期間によっては既燃ガスの吸気系への流れ込み易さは異なる。このため吹き返し量の算出のためにバルブオーバラップ期間のパラメータを用いることにより、より正確に吸気系への既燃ガスの吹き返し量を算出でき、吸気系の汚損の程度をより適切に判断できる。
【0020】
請求項7に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項1〜5のいずれかにおいて、前記吹き返し量算出手段は、吸気圧に応じて前記吹き返し量を算出することを特徴とする。
【0021】
吸気圧の程度によっては既燃ガスの吸気系への流れ込み易さが異なる。このため吹き返し量の算出のために吸気圧のパラメータを用いることにより、より正確に吸気系への既燃ガスの吹き返し量を算出でき、吸気系の汚損の程度をより適切に判断できる。
【0022】
請求項8に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項1〜5のいずれかにおいて、前記吹き返し量算出手段は、排気バルブの閉弁時期及び吸気バルブの開弁時期に応じて前記吹き返し量を算出することを特徴とする。
【0023】
排気バルブの閉弁時期及び吸気バルブの開弁時期によりバルブオーバラップ期間の程度も決定され、排気バルブの閉弁時期によっても、吸気バルブの開弁時期によっても、既燃ガスの吸気系への流れ込み易さも異なる。このため吹き返し量の算出のために排気バルブの閉弁時期及び吸気バルブの開弁時期のパラメータを用いることにより、より正確に吸気系への既燃ガスの吹き返し量を算出でき、吸気系の汚損の程度をより適切に判断できる。
【0024】
請求項9に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項1〜5のいずれかにおいて、前記吹き返し量算出手段は、エンジン回転数に応じて前記吹き返し量を算出することを特徴とする。
【0025】
エンジン回転数によっては既燃ガスの吸気系への流れ込み易さは異なる。このため吹き返し量の算出のためにエンジン回転数のパラメータを用いることにより、より正確に吸気系への既燃ガスの吹き返し量を算出でき、吸気系の汚損の程度をより適切に判断できる。
【0026】
請求項10に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項1〜5のいずれかにおいて、前記吹き返し量算出手段は、バルブオーバラップ期間及び吸気圧に応じて前記吹き返し量を算出することを特徴とする。
【0027】
このように吹き返し量算出手段がバルブオーバラップ期間及び吸気圧に応じて吹き返し量を算出するようにすることにより、より正確に吸気系への既燃ガスの吹き返し量を算出でき、吸気系の汚損の程度をより適切に判断できる。
【0028】
請求項11に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項1〜5のいずれかにおいて、前記吹き返し量算出手段は、バルブオーバラップ期間、吸気圧及びエンジン回転数に応じて前記吹き返し量を算出することを特徴とする。
【0029】
このように吹き返し量算出手段がバルブオーバラップ期間、吸気圧及びエンジン回転数に応じて吹き返し量を算出するようにすることにより、より正確に吸気系への既燃ガスの吹き返し量を算出でき、吸気系の汚損の程度をより適切に判断できる。
【0030】
請求項12に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項1〜5のいずれかにおいて、前記吹き返し量算出手段は、排気バルブの閉弁時期、吸気バルブの開弁時期及び吸気圧に応じて前記吹き返し量を算出することを特徴とする。
【0031】
このように吹き返し量算出手段が排気バルブの閉弁時期、吸気バルブの開弁時期及び吸気圧に応じて吹き返し量を算出するようにすることにより、より正確に吸気系への既燃ガスの吹き返し量を算出でき、吸気系の汚損の程度をより適切に判断できる。
【0032】
請求項13に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項1〜5のいずれかにおいて、前記吹き返し量算出手段は、排気バルブの閉弁時期、吸気バルブの開弁時期、吸気圧及びエンジン回転数に応じて前記吹き返し量を算出することを特徴とする。
【0033】
このように吹き返し量算出手段が排気バルブの閉弁時期、吸気バルブの開弁時期、吸気圧及びエンジン回転数に応じて吹き返し量を算出するようにすることにより、より正確に吸気系への既燃ガスの吹き返し量を算出でき、吸気系の汚損の程度をより適切に判断できる。
【0034】
請求項14に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項6,8,10〜13のいずれかにおいて 前記吹き返し量算出手段は、バルブオーバラップ期間が長くなるほど前記吹き返し量を大きく算出することを特徴とする。
【0035】
バルブオーバラップ期間が長くなれば、排気系に流れ出した既燃ガスが再度、吸気系側に流入する程度が高まるので、吹き返し量算出手段は、バルブオーバラップ期間が長くなるほど吹き返し量を大きく算出する。このことにより、より適切に吸気系への既燃ガスの吹き返し量を算出でき、吸気系の汚損の程度をより適切に判断できる。
【0036】
請求項15に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項7,10〜13のいずれかにおいて 前記吹き返し量算出手段は、吸気圧が低くなるほど前記吹き返し量を大きく算出することを特徴とする。
【0037】
吸気圧が低くなれば、吸気系の圧力に対抗して既燃ガスが流入し易くなるので、吹き返し量算出手段は、吸気圧が低くなるほど吹き返し量を大きく算出する。このことにより、より適切に吸気系への既燃ガスの吹き返し量を算出でき、吸気系の汚損の程度をより適切に判断できる。
【0038】
請求項16に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項9,11,13のいずれかにおいて 前記吹き返し量算出手段は、エンジン回転数が低くなるほど前記吹き返し量を大きく算出することを特徴とする。
【0039】
エンジン回転数が低くなれば、吸気バルブが開弁している時間やバルブオーバラップ期間の時間的な長さが長くなり、既燃ガスが再度、吸気系側に流入する程度が高まるので、吹き返し量算出手段は、エンジン回転数が低くなるほど吹き返し量を大きく算出する。このことにより、より適切に吸気系への既燃ガスの吹き返し量を算出でき、吸気系の汚損の程度をより適切に判断できる。
【0040】
請求項17に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置は、燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置であって、エンジンの運転状態に基づいて既燃ガス中のスモーク量を表す物理量あるいは該スモーク量を反映する物理量を算出するスモーク物理量算出手段と、圧縮行程期間に燃料噴射時期が存在する場合には、前記スモーク物理量算出手段にて算出された物理量に基づいて燃料噴射時期を進角補正する燃料噴射時期補正手段とを備えたことを特徴とする。
【0041】
既燃ガス中のスモークはピストン頂面への液体燃料の付着によって生じる。圧縮行程でのピストン頂面位置は早期であればあるほど、燃料噴射弁から離れた位置に存在する。したがって燃料噴射時期補正手段は、既燃ガス中のスモーク量を表す物理量あるいは該スモーク量を反映する物理量に基づいて燃料噴射時期を進角補正することにより、燃料噴射時期においてピストン頂面を燃料噴射弁から離すことができ、ピストン頂面への液体燃料の付着を抑制できる。このことにより排気中のスモーク量や吸気系のスモーク汚損を抑制することができる。
【0042】
請求項18に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項17において、前記燃料噴射時期補正手段は、前記スモーク物理量算出手段にて算出された物理量に基づいて、圧縮行程期間に噴射時期が存在する場合には燃料噴射時期を進角補正するとともに、吸気行程期間に噴射時期が存在する場合には燃料噴射時期を遅角補正することを特徴とする。
【0043】
尚、燃料噴射時期補正手段は、前記物理量に基づく圧縮行程噴射時の進角補正に加えて、更に吸気行程期間での燃料噴射については前記物理量に基づいて燃料噴射時期を遅角補正しても良い。このことにより、吸気行程の燃料噴射時にも燃料噴射弁とピストン頂面との距離が長くなり、ピストン頂面への液体燃料の付着量が少なくなる。このように圧縮行程噴射時の進角補正と、吸気行程噴射時の遅角補正とを共に実行することにより、より効果的に排気中のスモーク量や吸気系のスモーク汚損を抑制することができる。
【0044】
請求項19に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項17又は18において、前記スモーク物理量算出手段は、前記物理量として、エンジンの運転状態に基づいて燃料噴射に伴うピストン頂面への燃料付着量を算出することを特徴とする。
【0045】
このように物理量としてピストン頂面への燃料付着量を算出しても良い。このことにより適切にスモークの発生程度を判断できる物理量が得られ、この物理量に基づいて燃料噴射時期を補正することで、より適切に排気中のスモーク量や吸気系のスモーク汚損を抑制することができる。
【0046】
請求項20に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項17〜19のいずれかにおいて、前記スモーク物理量算出手段は、燃料噴射圧力に応じて前記物理量を算出することを特徴とする。
【0047】
燃料噴射圧力は、燃料噴射速度に影響することから、ピストン頂面への液体燃料付着量に影響する。したがって燃料噴射圧力を前記物理量を算出するためのパラメータとすることにより、適切にスモークの発生程度を判断できる物理量が得られ、この物理量に基づいて燃料噴射時期を補正することで、より適切に排気中のスモーク量や吸気系のスモーク汚損を抑制することができる。
【0048】
請求項21に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項20において、前記スモーク物理量算出手段は、燃料噴射圧力が高いほど前記物理量を大きく算出することを特徴とする。
【0049】
燃料噴射圧力が高いほど燃料噴射速度は速くなり、液体燃料の到達距離も長くなり、ピストン頂面に液体燃料が付着しやすくなって、スモーク濃度が高くなりやすくなる。したがって燃料噴射圧力が高いほど前記物理量を大きくすることにより、適切にスモークの発生程度を判断できる物理量が設定でき、この物理量に基づいて燃料噴射時期を補正することで、より適切に排気中のスモーク量や吸気系のスモーク汚損を抑制することができる。
【0050】
請求項22に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項17〜19のいずれかにおいて、前記スモーク物理量算出手段は、エンジン回転数に応じて前記物理量を算出することを特徴とする。
【0051】
エンジン回転数は、ピストンの移動速度を表すことから、ピストン頂面への液体燃料付着量に影響する。したがってエンジン回転数を前記物理量を算出するためのパラメータとすることにより、適切にスモークの発生程度を判断できる物理量が得られ、この物理量に基づいて燃料噴射時期を補正することで、より適切に排気中のスモーク量や吸気系のスモーク汚損を抑制することができる。
【0052】
請求項23に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項22において、前記スモーク物理量算出手段は、圧縮行程期間に噴射時期が存在する場合には、エンジン回転数が高いほど前記物理量を大きく算出することを特徴とする。
【0053】
圧縮行程噴射時には、ピストン頂面は燃料噴射弁に近づきつつあるので、エンジン回転数が高いほど迅速に近づいて、液体燃料が付着しやすくなる。このためスモーク物理量算出手段は、圧縮行程噴射時には、エンジン回転数が高いほど前記物理量を大きく算出することで、適切にスモークの発生程度を判断できる物理量が得られる。したがって、この物理量に基づいて燃料噴射時期を補正することで、より適切に排気中のスモーク量や吸気系のスモーク汚損を抑制することができる。
【0054】
請求項24に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項22において、前記スモーク物理量算出手段は、吸気行程期間に噴射時期が存在する場合には、エンジン回転数が低いほど前記物理量を大きく算出することを特徴とする。
【0055】
吸気行程噴射時には、ピストン頂面は燃料噴射弁から遠ざかりつつあるので、エンジン回転数が低いほど遠ざかるのが遅くなり、液体燃料が付着しやすくなる。このためスモーク物理量算出手段は、吸気行程噴射時には、エンジン回転数が低いほど前記物理量を大きく算出することで、適切にスモークの発生程度を判断できる物理量が得られる。したがって、この物理量に基づいて燃料噴射時期を補正することで、より適切に排気中のスモーク量や吸気系のスモーク汚損を抑制することができる。
【0056】
請求項25に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置は、請求項17〜19のいずれかにおいて、前記スモーク物理量算出手段は、エンジン温度に応じて前記物理量を算出することを特徴とする。
【0057】
エンジン温度は、液体燃料の気化に影響することから、ピストン頂面への液体燃料付着量に影響する。したがってエンジン温度を前記物理量を算出するためのパラメータとすることにより、適切にスモークの発生程度を判断できる物理量が得られ、この物理量に基づいて燃料噴射時期を補正することで、より適切に排気中のスモーク量や吸気系のスモーク汚損を抑制することができる。
【0058】
請求項26に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項25において、前記スモーク物理量算出手段は、エンジン温度が低いほど前記物理量を大きく算出することを特徴とする。
【0059】
エンジン温度が低いほど液体燃料がピストン頂面に到達しやすく、かつピストン頂面での液体燃料は気化しにくくなるので、ピストン頂面への液体燃料は蓄積しやすくなる。このためスモーク物理量算出手段は、エンジン温度が低いほど前記物理量を大きく算出することで、適切にスモークの発生程度を判断できる物理量が得られる。したがって、この物理量に基づいて燃料噴射時期を補正することで、より適切に排気中のスモーク量や吸気系のスモーク汚損を抑制することができる。
【0074】
請求項27に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置は、エンジンの運転状態に応じてバルブタイミングを調節する可変動弁系を備えるとともに燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置であって、バルブオーバラップ期間を検出するバルブオーバラップ検出手段と、吸気系へのスモークの吹き返し量が多くなるエンジン運転状態か否かを判定するスモーク吹き返し状態判定手段と、圧縮行程期間に燃料噴射時期が存在する時に、前記スモーク吹き返し状態判定手段にて吸気系へのスモークの吹き返し量が多くなるエンジン運転状態であると判定された場合には、前記バルブオーバラップ検出手段にて検出されたバルブオーバラップ期間に基づいて燃料噴射時期を進角補正する燃料噴射時期補正手段とを備えたことを特徴とする。
【0075】
可変動弁系を備えることによりエンジンの運転状態に応じてバルブタイミングを調節している場合においては、バルブオーバラップ期間が長くても常に吸気系のスモーク汚損のおそれがあるとは限らず、スモークの吹き返し量が多い場合にバルブオーバラップ期間による影響が生じる。したがって燃料噴射時期補正手段は、圧縮行程噴射時に、スモーク吹き返し状態判定手段にて吸気系へのスモークの吹き返し量が多くなるエンジン運転状態であると判定された場合にはバルブオーバラップ期間に基づいて燃料噴射時期を進角補正している。このことにより的確に吸気系の汚損を抑制できるとともに、限定された条件下に吸気系の汚損抑制のための進角補正をしているので、エンジン性能を高い状態に維持し易くなる。
【0076】
請求項28に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項27において、前記燃料噴射時期補正手段は、前記スモーク吹き返し状態判定手段にて吸気系へのスモークの吹き返し量が多くなるエンジン運転状態であると判定された場合には、前記バルブオーバラップ検出手段にて検出されたバルブオーバラップ期間に基づいて、圧縮行程期間に噴射時期が存在する時には燃料噴射時期を進角補正するとともに、吸気行程期間に噴射時期が存在する時には燃料噴射時期を遅角補正することを特徴とする。
【0077】
尚、燃料噴射時期補正手段は、前記圧縮行程噴射時の進角補正に加えて、更に吸気行程噴射時は、吸気系へのスモークの吹き返し量が多くなるエンジン運転状態であると判定された場合にバルブオーバラップ期間に基づいて燃料噴射時期を遅角補正している。このことにより吸気行程噴射時も的確に吸気系の汚損を抑制できるとともに、限定された条件下に吸気系の汚損抑制のための遅角補正をしているので、エンジン性能を高い状態に維持し易くなる。
【0078】
請求項29に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置は、エンジンの運転状態に応じてバルブタイミングを調節する可変動弁系を備えるとともに燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置であって、バルブオーバラップ期間を検出するバルブオーバラップ検出手段と、吸気系へのスモークの吹き返し量が多くなるエンジン運転状態か否かを判定するスモーク吹き返し状態判定手段と、吸気行程期間に燃料噴射時期が存在する時に、前記スモーク吹き返し状態判定手段にて吸気系へのスモークの吹き返し量が多くなるエンジン運転状態であると判定された場合には、前記バルブオーバラップ検出手段にて検出されたバルブオーバラップ期間に基づいて燃料噴射時期を遅角補正する燃料噴射時期補正手段とを備えたことを特徴とする。
【0079】
このように燃料噴射時期補正手段は、吸気行程噴射時に、スモーク吹き返し状態判定手段にて吸気系へのスモークの吹き返し量が多くなるエンジン運転状態であると判定された場合にはバルブオーバラップ期間に基づいて燃料噴射時期を遅角補正するようにしても良い。このことにより吸気行程噴射時に的確に吸気系の汚損を抑制できるとともに、限定された条件下に吸気系の汚損抑制のための遅角補正をしているので、エンジン性能を高い状態に維持し易くなる。
【0080】
請求項30に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項2729のいずれかにおいて 前記燃料噴射時期補正手段は、バルブオーバラップ期間が長くなるほど燃料噴射時期を大きく補正することを特徴とする。
【0081】
吸気系へのスモークの吹き返し量が多くなるエンジン運転状態では、バルブオーバラップ期間が長くなるほど、吸気系への既燃ガスの吹き返し量が大きくなり、連動して既燃ガス中のスモークの吹き返し量も多くなる。したがって燃料噴射時期補正手段はバルブオーバラップ期間が長くなるほど燃料噴射時期を大きく補正することで、的確に吸気系の汚損を抑制できる。
【0082】
請求項31に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項2730のいずれかにおいて、前記スモーク吹き返し状態判定手段は、低回転、低吸気圧及び低エンジン温度の内の1つ又は2つ以上の条件が成立した場合に、吸気系へのスモークの吹き返し量が多くなるエンジン運転状態であると判定することを特徴とする。
【0083】
エンジン回転数が低くなれば、吸気バルブが開弁している時間やバルブオーバラップ期間の時間的な長さが長くなり、既燃ガスが再度、吸気系側に流入する程度が高まるので吹き返し量が多くなる。吸気圧が低くなれば、吸気系の圧力に対抗して既燃ガスが流入し易くなるので吹き返し量が多くなる。そしてエンジン温度が低くなれば噴射された液体燃料やピストン頂面での液体燃料の気化が遅れ、ピストン頂面への液体燃料付着量が増加して、スモーク濃度が大きくなる。これら低回転、低吸気圧及び低エンジン温度の内の1つ又は2つ以上の条件が成立した場合には、スモークの吹き返し量としては悪い条件となる。このような条件下において燃料噴射時期補正手段がバルブオーバラップ期間に基づいて燃料噴射時期を補正することにより、的確に吸気系の汚損を抑制できるとともに、限定された条件下に吸気系の汚損抑制のための噴射時期補正をしているので、エンジン性能を高い状態に維持し易くなる。
【0084】
請求項32に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項31において、前記燃料噴射時期補正手段は、前記スモーク吹き返し状態判定手段にて低エンジン温度の条件成立により吸気系へのスモークの吹き返し量が多くなるエンジン運転状態であると判定されたことで燃料噴射時期を補正した時には、エンジン温度の上昇に応じて燃料噴射時期に対する補正を徐々に小さくすることを特徴とする。
【0085】
低エンジン温度の条件が成立した場合に吸気系へのスモークの吹き返し量が多くなるエンジン運転状態であると判定してバルブオーバラップ期間に基づいて燃料噴射時期を補正した場合には、燃料噴射時期補正手段は、エンジン温度の上昇に応じて燃料噴射時期に対する補正を徐々に小さくするようにしても良い。このことにより燃料噴射時期を通常の燃料噴射時期に戻す際のエンジンに生じるショックを防止できる。
【0086】
請求項33に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置では、請求項31又は32において、前記燃料噴射時期補正手段は、エンジン温度の上昇に応じてバルブオーバラップ期間が増加した場合には該バルブオーバラップ期間の増加に応じて前記補正を大きくする処理を加えることを特徴とする。
【0087】
尚、エンジン制御によってはエンジン温度の上昇に応じてバルブオーバラップ期間を増加する場合がある。このようなエンジン温度上昇に伴うバルブオーバラップ期間の増加が行われた場合には、既燃ガスの吹き返しが大量になることから、このバルブオーバラップ期間の増加に応じて吸気系の汚損抑制のための噴射時期補正を大きくする処理を加えても良い。このことにより的確に吸気系の汚損を抑制できる。
【0088】
請求項34に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置は、請求項1〜16のいずれかにおける前記吹き返し量算出手段と前記燃料噴射時期補正手段との処理を予め実行することによって得られているエンジンの運転状態をパラメータとする燃料噴射時期の補正値あるいは補正後の燃料噴射時期のマップを用いて、筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期を制御することを特徴とする。
【0089】
このように予め前記吹き返し量算出手段と前記燃料噴射時期補正手段との処理を実行することにより得られている上記マップを用いることで、筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期を制御する際には、請求項1〜16のいずれかの作用効果と共に燃料噴射時期制御装置に対する負荷を抑制できる。このため演算装置に安価なものを利用できたり、処理を迅速化することができる。
【0090】
請求項35に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置は、請求項17〜26のいずれかにおける前記スモーク物理量算出手段と前記燃料噴射時期補正手段との処理を予め実行することによって得られているエンジンの運転状態をパラメータとする燃料噴射時期の補正値あるいは補正後の燃料噴射時期のマップを用いて、筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期を制御することを特徴とする。
【0091】
このように予め前記スモーク物理量算出手段と前記燃料噴射時期補正手段との処理を実行することにより得られている上記マップを用いることで、筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期を制御する際には、請求項17〜26のいずれかの作用効果と共に燃料噴射時期制御装置に対する負荷を抑制できる。このため演算装置に安価なものを利用できたり、処理を迅速化することができる。
【0094】
請求項36に記載の筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置は、請求項2733のいずれかにおける前記バルブオーバラップ検出手段、前記スモーク吹き返し状態判定手段及び前記燃料噴射時期補正手段の処理を予め実行することによって得られているエンジンの運転状態をパラメータとする燃料噴射時期の補正値あるいは補正後の燃料噴射時期のマップを用いて、筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期を制御することを特徴とする。
【0095】
このように予め前記バルブオーバラップ検出手段、前記スモーク吹き返し状態判定手段及び前記燃料噴射時期補正手段の処理を実行することにより得られている上記マップを用いることで、筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期を制御する際には、請求項2733のいずれかの作用効果を生じる。そしてこれと共に燃料噴射時期制御装置に対する負荷を抑制できる。このため演算装置に安価なものを利用できたり、処理を迅速化することができる。
【0096】
【発明の実施の形態】
[実施の形態1]
図1は、車両に搭載された筒内噴射式エンジンに相当するガソリンエンジン(以下、「エンジン」と略す)2、及び燃料噴射制御装置に相当する電子制御ユニット(以下、「ECU」と称す)4の概略系統図を示している。エンジン2は4気筒の内燃機関であるが、図1では1気筒のみを縦断面図にて示している。更に、各気筒には吸気バルブ2aと排気バルブ2bとはそれぞれ2つ設けられた4バルブエンジンである。尚、気筒数は6気筒でも8気筒でも良く、更に2バルブエンジンでも5バルブエンジンでも良い。
【0097】
エンジン2の出力は変速機を介して最終的に車輪に走行駆動力として伝達される。エンジン2には、燃焼室10内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁12と、この噴射された燃料に点火する点火プラグ14とがそれぞれ設けられている。燃焼室10に接続している吸気ポート16は吸気バルブ2aが駆動されることにより開閉される。吸気ポート16に接続された吸気通路20の途中にはサージタンク22が設けられ、サージタンク22の上流側にはモータ24によって開度が調節されるスロットルバルブ26が設けられている。このスロットルバルブ26の開度(スロットル開度TA)により吸気量が調節される。スロットル開度TAはスロットル開度センサ28により検出され、エンジン2の吸入空気量Gaは吸気通路20に設けられた吸入空気量センサ30により検出されて、ECU4に読み込まれている。
【0098】
燃焼室10に接続している排気ポート32は排気バルブ2bが駆動されることにより開閉される。排気ポート32に接続された排気通路36の途中には三元触媒やNOx吸蔵還元触媒等の排気浄化触媒38が配置されている。
【0099】
燃料噴射弁12は、高圧燃料経路を構成しているデリバリパイプに接続し、デリバリパイプを介して高圧燃料ポンプから高圧燃料を供給されている。デリバリパイプにおいては、燃料圧力センサ40により検出される燃料圧力Pf(燃料噴射圧力に相当)がエンジン運転状態に応じた目標燃料圧力となるように、ECU4により、高圧燃料ポンプからデリバリパイプ側への吐出量を調節することにより行われている。
【0100】
ここで吸気バルブ2a及び排気バルブ2bは可変動弁系の吸排気バルブとして構成されている。すなわち吸気カム42は吸気用可変動弁機構43を介して吸気バルブ2aを開閉駆動する。排気カム44は排気用可変動弁機構45を介して排気バルブ2bを開閉駆動する。各可変動弁機構43,45は、例えば特開2001−263015号公報に記載の可変動弁機構を用いることができるが、これ以外の構成の可変動弁機構を用いても良い。各可変動弁機構43,45はECU4からの指令により吸気バルブ2a及び排気バルブ2bのバルブタイミングを変更することができる。このことにより吸気バルブ2aと排気バルブ2bとの開弁時期の重なりであるバルブオーバラップ期間の長さやクランク角位相位置を調節することが可能である。尚、各可変動弁機構43,45は、コントロールシャフトのストローク量にてバルブタイミングが調節される構成であり、このストローク量を各ストロークセンサ43a,45aが検出してECU4に出力している。
【0101】
ECU4はCPU、ROM、RAMなどを備えたデジタルコンピュータを中心として構成されているエンジン制御回路であり、上述したスロットル開度センサ28、吸入空気量センサ30、燃料圧力センサ40、ストロークセンサ43a,45a以外にも各種センサ類より信号を入力している。すなわちアクセルペダル46の踏み込み量(アクセル開度ACCP)を検出するアクセル開度センサ48、クランクシャフト回転からエンジン回転数NEを検出するエンジン回転数センサ50、吸気カムシャフト回転から基準クランク角を決定する基準クランク角センサ52より信号を入力している。更に、エンジン冷却水温THWを検出する冷却水温センサ54、排気通路において排気成分から混合気の空燃比を検出する空燃比センサ56、及び走行距離メータ58より信号を入力している。
【0102】
ECU4は、上述した各センサ類からの検出内容に基づいて、エンジン2の燃料噴射時期、燃料噴射量、スロットル開度、吸排気バルブ2a,2bのバルブタイミング等を適宜制御する。このことにより、燃焼形態が、圧縮行程噴射による成層燃焼と、吸気行程噴射による均質燃焼との間で切り換えられる。本実施の形態1では、例えば、始動時には吸気行程噴射が実行され、始動後にエンジン回転数NEが安定化すると圧縮行程噴射に切り換え、その後、エンジン回転数NEと負荷率eklqとのマップに基づいて燃焼形態が決定される。ここで負荷率eklqは、アクセル開度ACCP及びエンジン回転数NEに基づいて、最大機関負荷に対する現在の負荷の割合を示すものとして、例えばアクセル開度ACCPとエンジン回転数NEとをパラメータとするマップから求められる値である。
【0103】
又、始動時及び冷間時には、吸排気バルブ2a,2bのバルブタイミング制御により、バルブオーバラップ期間が「0」(吸排気バルブ2a,2bの開弁時期が重複しない状態)あるいは「0」に近い小さいクランク幅にされる。そして暖機後のエンジン運転においては、エンジン回転数NEと負荷率eklqとのマップに基づいてバルブオーバラップ期間が決定される。
【0104】
次にECU4により実行される制御の内、燃料噴射時期制御処理について説明する。本処理のフローチャートを図2に示す。本処理は気筒数に対応したクランク角周期、ここでは4気筒であるので180°CA(CA:クランク角)周期で繰り返し実行される処理である。尚、個々の処理内容に対応するフローチャート中のステップを「S〜」で表す。
【0105】
本処理が開始されると、まず現在検出されている吸入空気量Ga、エンジン回転数NE、負荷率eklq、ストロークセンサ43a,45aの検出値から算出されている吸気バルブ2a及び排気バルブ2bのバルブタイミングが、ECU4内に設けられたRAMの作業領域に読み込まれる(S102)。そして負荷率eklqとエンジン回転数NEとに基づいて、予め実験により作成してある基本燃料噴射時期マップにより基本燃料噴射時期θainjを算出する(S104)。
【0106】
次に吸入空気量Gaとエンジン回転数NEとから、吸気ポート16における吸気圧Piを算出する(S106)。吸気圧Piの算出は演算式から求めても良く、又、予め実験により作成してあるマップにより求めても良い。
【0107】
次に吸気ポート吹き返しスモーク量Smret(mg)を算出する(S108)。この吸気ポート吹き返しスモーク量Smretは燃焼室10側から吸気系へ吹き返されるスモーク量を表している。吸気ポート吹き返しスモーク量Smretは次のように算出される。
【0108】
まず吸気ポート吹き返し既燃ガス量Exret(mg)が、吸気バルブ2aの開弁タイミングと排気バルブ2bの閉弁タイミングとから算出されるクランク角幅にて表されるバルブオーバラップ期間Lovr、吸気圧Pi及びエンジン回転数NEに基づいて、予め実験により作成してあるマップにより求められる。
【0109】
この吸気ポート吹き返し既燃ガス量Exretを求めるマップは、バルブオーバラップ期間Lovrについては長くなるほど吸気ポート吹き返し既燃ガス量Exretが大きくなるように設定されている。バルブオーバラップ期間Lovrが長くなれば、排気系(排気ポート32や排気通路36)に流れ出した既燃ガスが燃焼室10を介して再度、吸気系(吸気ポート16や吸気通路20)側に流入する程度が高まるからである。
【0110】
吸気圧Piについては低くなるほど吸気ポート吹き返し既燃ガス量Exretが大きくなるように設定されている。吸気圧Piが低くなれば、燃焼室10側から吸気系に既燃ガスが吸い込まれやすくなるからである。
【0111】
エンジン回転数NEについては低くなるほど吸気ポート吹き返し既燃ガス量Exretが大きくなるように設定されている。エンジン回転数NEが低くなれば、吸気バルブ2aが開弁している時間やバルブオーバラップ期間Lovrが時間的に長くなり、既燃ガスが再度、吸気系側に流入する程度が高まるからである。
【0112】
次にエンジン2の運転状態に応じて発生するスモーク濃度Smdty(重量%)を算出する。スモーク濃度Smdtyは、ここでは、負荷率eklq、エンジン回転数NE、吸気行程噴射か圧縮行程噴射かの燃料噴射モードに基づいて、予め実験にて作成されているマップにより算出される。尚、後述する実施の形態において算出されるようなピストン頂面6aへの液体燃料付着量もパラメータに含めても良い。
【0113】
そして、吸気ポート吹き返し既燃ガス量Exretとスモーク濃度Smdtyとの積により、吸気ポート吹き返しスモーク量Smretを求める。
次に吸気ポート吹き返しスモーク量Smretが吸気ポート吹き返しスモーク許容量Aretよりも大きいか否かが判定される(S110)。Smret≦Aretであれば(S110で「NO」)、燃料噴射時期θinjにステップS104にて求められている基本燃料噴射時期θainjを設定する(S112)。そしてこの燃料噴射時期θinjに基づいて実際の燃料噴射時期の設定がなされ(S118)、一旦本処理を終了する。尚、燃料噴射時期θinjは基準クランク角に対する進角値として設定される。このため、燃料噴射時期θinjが大きくなると、これに対応して実際の燃料噴射時期も進角されることになる。
【0114】
一方、Smret>Aretであれば(S110で「YES」)、吸気ポート吹き返しスモーク量を抑制するために、燃料噴射モード及び吸気ポート吹き返しスモーク量Smretの値に応じた補正値θsmが算出される(S114)。尚、補正値θsmは進角補正値として表され、進角側に補正する場合にはθsm>0、遅角側に補正する場合にはθsm<0となる。したがって進角側に補正する場合も遅角側に補正する場合も、補正値θsmの絶対値が大きくなれば、大きく補正されることになる。
【0115】
ここで図3に燃料噴射時期とスモーク濃度Smdtyとの関係を示す。すなわちスモーク濃度Smdtyが小さい燃料噴射時期領域が存在し、この燃料噴射時期領域を吸気行程において進角側に外れた場合、あるいは圧縮行程において遅角側に外れた場合には、スモーク濃度Smdtyは急激に上昇する。これは吸気行程での燃料噴射ではピストン頂面6aが燃料噴射弁12から離れる方向に移動しているので、燃料噴射時期を進角させるとピストン頂面6aが燃料噴射弁12に近い位置で燃料が噴射される。このことにより液体燃料がピストン頂面6aに付着しやすくなり不完全燃焼によりスモークを生じやすくなるからである。又、圧縮行程での燃料噴射ではピストン頂面6aが燃料噴射弁12に近づく方向に移動しているので、燃料噴射時期を遅角させるとピストン頂面6aが燃料噴射弁12に近い位置で燃料が噴射される。このことにより液体燃料がピストン頂面6aに付着しやすくなり不完全燃焼によりスモークを生じやすくなるからである。
【0116】
燃料噴射モードが吸気行程噴射である場合には、図3において、Smret>Aretであるスモーク濃度Smdty=Saであるとすると、このスモーク濃度Saに対応する現在の燃料噴射時期θsaは、Smret=Aretとなる燃料噴射時期θaxよりもΔθax分進角側にある。したがって、吸気行程噴射時では、吸気ポート吹き返しスモーク量Smretを小さくするためには、補正値θsmには「−Δθax」の値あるいは「−Δθax」よりも更に小さい値(絶対値として大きい値)が設定されることになる。
【0117】
燃料噴射モードが圧縮行程噴射である場合には、図3において、Smret>Aretであるスモーク濃度Smdty=Sbであるとすると、このスモーク濃度Sbに対応する現在の燃料噴射時期θsbは、Smret=Aretとなる燃料噴射時期θbxよりもΔθbx分遅角側にある。したがって、圧縮行程噴射時では、吸気ポート吹き返しスモーク量Smretを小さくするためには、補正値θsmには「Δθbx」の値あるいは「Δθbx」よりも更に大きい値が設定されることになる。
【0118】
このようにして補正値θsmが設定されると、次式1により燃料噴射時期θinjが設定される(S116)。
【0119】
【数1】
θinj ← θainj + θsm … [式1]
上記式1により、吸気行程噴射時にはθsm≦−Δθaxであるので、燃料噴射時期θinjは基本燃料噴射時期θainjよりも小さくなる。このためステップS118にて燃料噴射時期θinjに基づいて設定される実際の燃料噴射時期は基本燃料噴射時期θainjよりも遅角されて、Smdty≦「Aret/Exret」となる。この結果、実際の吸気ポート吹き返しスモーク量は吸気ポート吹き返しスモーク許容量Aret以下に抑制される。
【0120】
又、圧縮行程噴射時にはθsm≧Δθbxであるので、燃料噴射時期θinjは基本燃料噴射時期θainjよりも大きくなる。このためステップS118にて燃料噴射時期θinjに基づいて設定される実際の燃料噴射時期は基本燃料噴射時期θainjよりも進角されて、Smdty≦「Aret/Exret」となる。この結果、実際の吸気ポート吹き返しスモーク量は吸気ポート吹き返しスモーク許容量Aret以下に抑制される。
【0121】
上述した構成において、燃料噴射時期制御処理(図2)が吹き返し量算出手段及び燃料噴射時期補正手段としての処理に相当する。
以上説明した本実施の形態1によれば、以下の効果が得られる。
【0122】
(イ).燃焼室10内から吸気系への既燃ガスの吹き返し量が多くなれば、既燃ガス中に存在するスモークについても吸気系への吹き返し量が多くなり、吸気系を汚損させるおそれがある。したがって燃料噴射時期制御処理(図2)では、吸気ポート吹き返し既燃ガス量Exretに基づいて吸気ポート吹き返しスモーク量Smretを算出している。実際には吸気ポート吹き返し既燃ガス量Exretとスモーク濃度Smdtyとの積により吸気ポート吹き返しスモーク量Smretを算出している。
【0123】
そしてこの吸気ポート吹き返しスモーク量Smretにより、圧縮行程期間に噴射時期が存在する場合には燃料噴射時期を進角補正している。この圧縮行程時での燃料噴射時期の進角補正により、燃料噴射時に燃料噴射弁12とピストン頂面6aとの距離が長くなり、ピストン頂面6aへの液体燃料の付着量が少なくなる。このため既燃ガス中のスモーク濃度Smdtyが抑制され、この結果として、吹き返す既燃ガスに乗って吸気系に侵入する吸気ポート吹き返しスモーク量Smretも少なくなる。このため吸気系のスモーク汚損を効果的に抑制できる。
【0124】
更に、燃料噴射時期制御処理(図2)では、圧縮行程噴射時の進角補正に加えて、更に吸気行程期間での燃料噴射については、吸気ポート吹き返しスモーク量Smretにより燃料噴射時期を遅角補正している。このことにより、吸気行程の燃料噴射時にも燃料噴射弁12とピストン頂面6aとの距離が長くなり、ピストン頂面6aへの液体燃料の付着量が少なくなる。このため既燃ガス中のスモーク濃度Smdtyが抑制され、この結果として、吹き返す既燃ガスに乗って吸気系に侵入する吸気ポート吹き返しスモーク量Smretも少なくなり、吸気系のスモーク汚損を効果的に抑制できる。
【0125】
このように圧縮行程噴射時の進角補正と吸気行程噴射時の遅角補正とを共に実行することにより、更に効果的に吸気系のスモーク汚損を抑制できる。
(ロ).特に吸気ポート吹き返しスモーク量Smretが、吸気ポート吹き返しスモーク許容量Aret以下となるように、燃料噴射時期を補正しているので、吸気系の汚損に対して噴射時期補正により適切に対処できるようになり効果的に吸気系のスモーク汚損を抑制できる。
【0126】
(ハ).燃料噴射時期の補正は、排気バルブの閉弁時期及び吸気バルブの開弁時期から求められるバルブオーバラップ期間が長いほど、吸気圧Piが低いほど、エンジン回転数NEが低いほど、吸気ポート吹き返し既燃ガス量Exretを大きく設定している。このようにバルブオーバラップ期間、吸気圧Pi及びエンジン回転数NEに応じて吸気ポート吹き返し既燃ガス量Exretを算出している。このことにより、より正確に吸気系への吸気ポート吹き返し既燃ガス量Exret及び吸気ポート吹き返しスモーク量Smretを算出でき、吸気系の汚損の程度をより適切に判断できる。
【0127】
[実施の形態2]
本実施の形態では、既燃ガス中のスモーク量Smptn(スモーク量を表す物理量に相当)を算出して、このスモーク量Smptn(mg)に基づいて、燃料噴射時期を補正する処理を行う。本実施の形態では、前記実施の形態1の燃料噴射時期制御処理(図2)の代わりに図4に示す燃料噴射時期制御処理を実行する。これ以外の構成は前記実施の形態1と同じである。
【0128】
燃料噴射時期制御処理(図4)について説明する。本処理は燃料噴射時期制御処理(図2)と同じクランク角周期で繰り返し実行される。本処理が開始されると、まず現在検出されているエンジン回転数NE、燃料圧力Pf、エンジン冷却水温THW、負荷率eklq、燃料噴射時間Tinj及び走行距離Ldが読み込まれる(S202)。ここで燃料噴射時間TinjはECU4にて別途実行している燃料噴射量算出処理にて、負荷率eklq、エンジン回転数NE及び燃料圧力Pfから求められている値である。
【0129】
次に前記ステップS104と同様にして、負荷率eklqとエンジン回転数NEとに基づいて基本燃料噴射時期マップにより基本燃料噴射時期θainjが算出される(S204)。
【0130】
次にピストン付着燃料量Fptn(mg)を算出する(S206)。このピストン付着燃料量Fptnは、ステップS204にて求められた基本燃料噴射時期θainjにて燃料噴射弁12から噴射された燃料により、点火時期までにピストン頂面6aに液状で付着している推定燃料量を表している。ピストン付着燃料量Fptnは次のように算出される。
【0131】
ピストン付着燃料量Fptnは、点火タイミングまでのピストン頂面6aへの液体燃料到達量Finとピストン頂面6aからの燃料気化量Foutにより次式2のごとく決定される。
【0132】
【数2】
Fptn ← Fin − Fout … [式2]
図5に実線に黒丸で示すごとく、燃料噴射弁12からの燃料噴射速度Vsに応じて液体燃料が到達する距離が長くなる。このため吸気行程噴射時も圧縮行程噴射時も、燃料圧力Pfが高くなるほど燃焼室10内の圧力との差が大きくなって燃料噴射速度Vsが増加し、ピストン頂面6a(一点鎖線)への液体燃料到達量Finは大きくなる。
【0133】
液体燃料は飛翔の途中で気化するので、図6に実線に黒丸で示すごとく、吸気行程噴射時も圧縮行程噴射時も、エンジン温度、ここではエンジン冷却水温THWが高くなるほど液体燃料到達量Finは小さくなる。
【0134】
そして吸気行程噴射時も圧縮行程噴射時も、燃料噴射時間Tinjが長くなるほど、燃料噴射量が増加して液体燃料到達量Finは大きくなる。
吸気行程噴射時は、ピストン頂面6aが燃料噴射弁12から離れる方向に移動しているので、図7の左側に実線で示すごとく、エンジン回転数NEが高くなるほど液体燃料到達量Finは小さくなる。圧縮行程噴射時は、ピストン頂面6aが燃料噴射弁12に近づく方向に移動しているので、図7の右側に実線で示すごとく、エンジン回転数NEが高くなるほど液体燃料到達量Finは大きくなる。
【0135】
又、図5〜7から判るように、各図の左側で示す吸気行程噴射時では、遅角するほどピストン頂面6aが燃料噴射弁12の噴射口から離れて、液体燃料到達量Finは小さくなる。各図の右側で示す圧縮行程噴射時では、進角するほどピストン頂面6aが燃料噴射弁12の噴射口から離れて、液体燃料到達量Finは小さくなる。
【0136】
これらのことから予め実験や上述したモデルに基づく計算により、図8に示すごとく、基本燃料噴射時期θainjと燃料圧力Pf(あるいは燃料圧力Pfと燃焼室内圧との差圧)とをパラメータとして基本到達量F0を求めるマップを燃料噴射モード毎に作成しておく。燃料圧力Pfと燃焼室内圧との差圧を用いる場合には、クランク角により燃焼室内圧を推定して、燃料圧力Pfとの差圧を算出する。尚、図8のマップにおいて破線は、基本到達量F0の値変化の概略を等高線的に示すものである。他のマップにおいても同様である。
【0137】
更に、図9に示すごとく、基本燃料噴射時期θainjとエンジン冷却水温THWとをパラメータとして温度補正係数kthwを求めるマップを燃料噴射モード毎に作成しておく。更に、図10に示すごとく、基本燃料噴射時期θainjとエンジン回転数NEとをパラメータとして回転数補正係数kneを求めるマップを燃料噴射モード毎に作成しておく。更に、図11に示すごとく、燃料噴射時間Tinjをパラメータとして噴射時間補正係数kinjを求めるマップを両燃料噴射モード共通で作成しておく。
【0138】
そしてステップS202,S204にて得られたデータに基づいて各マップから該当する数値を算出して、次式3のごとくに、液体燃料到達量Finを算出する。
【0139】
【数3】
Fin ← F0×kthw×kne×kinj … [式3]
ピストン頂面6aからの燃料気化量Foutは、燃料噴射時期から点火までのエンジン温度と時間とにより決定される。このため、ここではエンジン冷却水温THW、基本燃料噴射時期θainj、エンジン回転数NE及び点火時期に基づいて燃料気化量Foutを求めるマップを予め実験やモデル計算により作成しておく。例えば点火時期が一定であるとすると図12に示すごとくである。そしてこのマップから燃料気化量Foutを求める。
【0140】
このことにより液体燃料到達量Finと燃料気化量Foutとが求められるので、前記式2の計算によりピストン付着燃料量Fptnを推定することができる。
【0141】
こうしてステップS206にて基本燃料噴射時期θainjでの燃料噴射によるピストン付着燃料量Fptnが推定されると、次にピストン付着燃料量Fptnの値に基づいてスモーク量Smptnが推定される(S208)。尚、推定式fsm()は、燃料噴射モード毎に決定されるが、スモーク量Smptnの大きさは、ピストン付着燃料量Fptnの大きさに対応しているので、ピストン付着燃料量Fptnの値をそのままスモーク量Smptnとして設定しても良い。すなわち、ピストン付着燃料量Fptnをスモーク量を反映する物理量として用いても良い。
【0142】
次にスモーク量Smptnがスモーク許容量smaxを越えているか否かが判定される(S210)。Smptn≦smaxであれば(S210で「NO」)、燃料噴射時期θinjにステップS204にて求められている基本燃料噴射時期θainjを設定する(S212)。
【0143】
そしてこの燃料噴射時期θinjに基づいて実際の燃料噴射時期の設定がなされ(S218)、一旦本処理を終了する。
一方、Smptn>smaxであれば(S210で「YES」)、燃料噴射モード及びスモーク量Smptnの値に応じた補正値θptnが算出される(S214)。尚、補正値θptnは進角補正値として表されている。
【0144】
ここで図13に燃料噴射時期θinjとスモーク量Smptnとの関係を実線で示す。すなわちスモーク量Smptnが小さい燃料噴射時期領域が存在し、この燃料噴射時期領域を吸気行程において進角側に外れた場合、あるいは圧縮行程において遅角側に外れた場合には、スモーク量Smptnは急激に上昇する。これは吸気行程噴射時ではピストン頂面6aが燃料噴射弁12から離れる方向に移動しているので、燃料噴射時期を進角させるとピストン頂面6aが燃料噴射弁12に近い位置で燃料が噴射され、液体燃料がピストン頂面6aに付着しやすくなるからである。又、圧縮行程噴射時ではピストン頂面6aが燃料噴射弁12に近づく方向に移動しているので、燃料噴射時期を遅角させるとピストン頂面6aが燃料噴射弁12に近い位置で燃料が噴射され、液体燃料がピストン頂面6aに付着しやすくなるからである。
【0145】
吸気行程噴射時では、図13において、Smptn>smaxであるスモーク量Smptn=Sa1であるとすると、このスモーク量Sa1に対応する現在の燃料噴射時期θsa1は、Smptn=smaxとなる燃料噴射時期θax1よりもΔθax1分進角側にある。したがって、燃料噴射モードが吸気行程噴射である場合には、スモーク量Smptnを小さくするために補正値θptnには「−Δθax1」の値あるいは「−Δθax1」よりも更に小さい値(絶対量としては大きい値)が設定されることになる。
【0146】
圧縮行程噴射時では、図13において、Smptn>smaxであるスモーク量Smptn=Sb1であるとすると、このスモーク量Sb1に対応する現在の燃料噴射時期θsb1は、Smptn=smaxとなる燃料噴射時期θbx1よりもΔθbx1分遅角側にある。したがって、燃料噴射モードが圧縮行程噴射である場合には、スモーク量Smptnを小さくするために補正値θptnには「Δθbx1」の値あるいは「Δθbx1」よりも更に大きい値が設定されることになる。
【0147】
このようにして補正値θptnが設定されると、次に走行距離Ldに応じた補正値θldが算出される(S215)。尚、補正値θldは進角補正値として表されている。
【0148】
図13にて実線で示すスモーク量Smptnは、エンジン2が新品の場合の燃料噴射時期とスモーク量Smptnとの関係を示している。エンジン2が運転されることにより、ピストン頂面6aの表面状態はスモークに汚損されたりして、新品の場合よりも液体燃料を保持しやすくなるため、付着している液体燃料を気化により放出しにくくなる。このため同じエンジン運転状態であってもピストン付着燃料量Fptnが上昇することで、一点鎖線で示すごとく全体にスモーク量Smptnが増加する。
【0149】
このため吸気行程噴射時では、スモーク量Sa1をスモーク許容量smax以下に納めるには、更にΔθax2分遅角させることが必要となる。圧縮行程噴射時では、スモーク量Sb1をスモーク許容量smax以下に納めるには、更にΔθbx2分進角させることが必要となる。したがって予め実験やモデル計算にて、図14に示すごとく、走行距離Ldに基づいて補正値θldを算出するマップを求めておき、このマップを用いて走行距離Ldから補正値θldを算出する。
【0150】
このようにして2つの補正値θptn,θldが設定されると、次式4により燃料噴射時期θinjが設定される(S216)。
【0151】
【数4】
θinj ← θainj + θptn + θld … [式4]
上記式4により、吸気行程噴射時にはθptn≦−Δθax1で、θld≦0であるので、燃料噴射時期θinjは基本燃料噴射時期θainjよりも小さくなる。このためステップS218にて燃料噴射時期θinjに基づいて設定される実際の燃料噴射時期は基本燃料噴射時期θainjよりも遅角されて、スモーク量Smptnはスモーク許容量smax以下に抑制される。
【0152】
又、圧縮行程噴射時にはθptn≧Δθbx1で、θld≧0であるので、燃料噴射時期θinjは基本燃料噴射時期θainjよりも大きくなる。このためステップS218にて燃料噴射時期θinjに基づいて設定される実際の燃料噴射時期は基本燃料噴射時期θainjよりも進角されて、スモーク量Smptnはスモーク許容量smax以下に抑制される。
【0153】
上述した構成において、燃料噴射時期制御処理(図4)がスモーク物理量算出手段及び燃料噴射時期補正手段としての処理に相当する。
以上説明した本実施の形態2によれば、以下の効果が得られる。
【0154】
(イ).既燃ガス中のスモークはピストン頂面6aへの液体燃料の付着によって生じる。圧縮行程噴射時でのピストン頂面6a位置は噴射時期が早期であればあるほど、燃料噴射弁12から離れた位置に存在する。したがって既燃ガス中のスモーク量Smptnに基づいて基本燃料噴射時期θainjを進角補正することにより、燃料噴射時期θinjにおいてピストン頂面6aを燃料噴射弁12から離すことができ、ピストン頂面6aへの液体燃料の付着を抑制できる。このことにより排気中のスモーク量や吸気系のスモーク汚損を抑制することができる。
【0155】
更に吸気行程噴射時についても、スモーク量Smptnに基づいて基本燃料噴射時期θainjを遅角補正している。このことにより、吸気行程噴射時にも燃料噴射弁12とピストン頂面6aとの距離が長くなり、ピストン頂面6aへの液体燃料の付着量が少なくなる。このように圧縮行程噴射時の進角補正と、吸気行程噴射時の遅角補正とを実行することにより、より効果的に排気中のスモーク量や吸気系のスモーク汚損を抑制することができる。
【0156】
(ロ).ピストン頂面6aのピストン付着燃料量Fptnの変化要因である燃料圧力Pf、エンジン冷却水温THW及びエンジン回転数NEのデータを前述したごとく用いることにより、ピストン付着燃料量Fptnを正確に推定している。このためピストン付着燃料量Fptnに対応して生じるスモーク量Smptnについても正確に推定でき、燃料噴射時期を適切に補正することができる。したがって、より適切に排気中のスモーク量や吸気系のスモーク汚損を抑制することができる。
【0157】
(ハ).エンジン2が新品状態である時点からの走行距離Ldに応じてピストン付着燃料量Fptnが大きくなっているものとして、補正値θldを求め、スモーク量Smptnに対応する補正値θptnとともに基本燃料噴射時期θainjを補正している。
【0158】
この走行距離Ldはエンジン2の累積の運転時間に対応する。エンジン2の累積運転時間が長くなると、前述したごとくピストン頂面6aにはスモークに汚損されて表面性状が変化しピストン付着燃料量Fptnも大きくなる。したがってこの変化を反映させた補正値θldを補正に加えていることにより、より適切に排気中のスモーク量や吸気系のスモーク汚損を抑制することができる。
【0159】
[実施の形態3]
本実施の形態では、エンジン温度がピストン付着燃料量に大きく影響することを考慮して、エンジン温度に基づいて、燃料噴射時期を補正する処理を行う。本実施の形態では、前記実施の形態1の燃料噴射時期制御処理(図2)の代わりに図15に示す燃料噴射時期制御処理を実行する。これ以外の構成は前記実施の形態1と同じである。
【0160】
燃料噴射時期制御処理(図15)について説明する。本処理は燃料噴射時期制御処理(図2)と同じクランク角周期で繰り返し実行される。本処理が開始されると、まず現在検出されているエンジン回転数NE、負荷率eklq及びエンジン冷却水温THWが読み込まれる(S302)。
【0161】
次に前記ステップS104(図2)と同様にして、負荷率eklqとエンジン回転数NEとに基づいて基本燃料噴射時期マップにより基本燃料噴射時期θainjを算出する(S304)。
【0162】
次にエンジン2が冷間時か否かが判定される(S306)。この判定は、エンジン冷却水温THWが暖機を判定するための基準温度Thot未満であれば冷間時、基準温度Thot以上であれば冷間時でなく暖機後であると判定する。
【0163】
ここでエンジン2が冷間時ではない場合には(S306で「NO」)、燃料噴射時期θinjにステップS304にて求められている基本燃料噴射時期θainjを設定する(S308)。そしてこの燃料噴射時期θinjに基づいて実際の燃料噴射時期の設定がなされ(S316)、一旦本処理を終了する。
【0164】
一方、冷間時であれば(S306で「YES」)、燃料噴射モード及びエンジン冷却水温THWの値に応じた補正値θthwが算出される(S310)。尚、補正値θthwは進角補正値として表されている。
【0165】
ここで暖機後のエンジン2における燃料噴射時期とスモーク濃度Smdtyとの関係を図18に実線で示す。この関係は図3にて説明したごとく、スモーク濃度Smdtyが小さい燃料噴射時期領域が存在し、この燃料噴射時期領域を吸気行程において進角側に外れた場合、あるいは圧縮行程において遅角側に外れた場合には、スモーク濃度Smdtyは急激に上昇する。そして冷間時においては図18に一点鎖線にて示すごとく全体にスモーク濃度Smdtyが上昇する。
【0166】
ステップS304にて求められている基本燃料噴射時期θainjは、暖機後においてスモーク濃度Smdtyがスモーク許容濃度smdmax以下となる範囲で設定されている。ここで基本燃料噴射時期θainjが吸気行程にある場合に、暖機後のスモーク濃度Smdtyがスモーク許容濃度smdmax以下(=Sa3)となる燃料噴射時期θsa3に設定されたものとする。この時、実際にはスモーク濃度Smdtyが一点鎖線にて示すごとくの冷間時であるとすると、実際のスモーク濃度Smdty=Saa3>smdmaxとなってしまう。又、基本燃料噴射時期θainjが圧縮行程にある場合に、暖機後のスモーク濃度Smdtyがスモーク許容濃度smdmax以下(=Sb3)となる燃料噴射時期θsb3に設定されたものとする。この時、実際にはスモーク濃度Smdtyが一点鎖線にて示すごとくの冷間時であるとすると、実際のスモーク濃度Smdty=Sbb3>smdmaxとなってしまう。
【0167】
したがって暖機後と同じレベルのスモーク濃度Smdtyとするには、基本燃料噴射時期θainjに対して、吸気行程噴射時にはΔθsax3の幅の遅角補正をする必要があり、圧縮行程噴射時にはΔθsbx3の幅の進角補正をする必要がある。
【0168】
このためステップS310では実験あるいはモデル計算により作成しておいた図16に示すごとくのエンジン冷却水温THWと基本燃料噴射時期θainjとをパラメータとする補正値θthwマップを用いて、エンジン冷却水温THW及び基本燃料噴射時期θainjに基づいて補正値θthwを算出する。尚、冷間時でもスモーク濃度Smdtyに影響しない範囲の基本燃料噴射時期θainjについては補正値θthw=「0」とされている。
【0169】
次に燃料噴射モード及びエンジン回転数NEの値に応じた補正値θneが算出される(S312)。尚、補正値θneは進角補正値として表されている。補正値θneは、図17に示す燃料噴射モード及びエンジン回転数NEをパラメータとする補正値θneマップから、燃料噴射モードとエンジン回転数NEとに基づいて算出される。尚、図17の補正値θneの傾向については、前記実施の形態2の図10において説明したごとくである。ただし、尚、冷間時でもスモーク濃度Smdtyに影響しない範囲の基本燃料噴射時期θainjについては補正値θne=「0」とされている。
【0170】
このようにして2つの補正値θthw,θneが設定されると、次式5により燃料噴射時期θinjが設定される(S314)。
【0171】
【数5】
θinj ← θainj + θthw + θne … [式5]
上記式5により、吸気行程噴射時にはθthw≦0で、θne≦0であるので、燃料噴射時期θinjは基本燃料噴射時期θainj以下となる。このためステップS316にて燃料噴射時期θinjに基づいて設定される実際の燃料噴射時期は基本燃料噴射時期θainjと同一あるいは遅角されて、スモーク濃度Smdtyはスモーク許容濃度smdmax以下となるように抑制される。
【0172】
又、圧縮行程噴射時にはθthw≧0で、θne≧0であるので、燃料噴射時期θinjは基本燃料噴射時期θainj以上となる。このためステップS316にて燃料噴射時期θinjに基づいて設定される実際の燃料噴射時期は基本燃料噴射時期θainjと同一あるいは進角されて、スモーク濃度Smdtyはスモーク許容濃度smdmax以下となるように抑制される。
【0173】
上述した構成において、燃料噴射時期制御処理(図15)が燃料噴射時期補正手段としての処理に相当する。
以上説明した本実施の形態3によれば、以下の効果が得られる。
【0174】
(イ).エンジン温度(ここではエンジン冷却水温THW)は、噴射された燃料の気化及びピストン頂面6aでの液体燃料の気化に影響することからピストン頂面6aへの液体燃料付着量に影響する。このことによりスモークの発生程度に影響する。したがって圧縮行程噴射時にはエンジン温度に基づいて燃料噴射時期を進角補正することにより、燃料噴射時の燃料噴射弁12とピストン頂面6aとの距離を長くしている。このことからピストン頂面6aへの液体燃料付着量が抑制されて、スモーク濃度の上昇が抑制でき、適切に排気中のスモーク量や吸気系のスモーク汚損を抑制することができる。
【0175】
更に、エンジン温度に基づく圧縮行程噴射時の進角補正に加えて、エンジン温度に基づいて吸気行程噴射時の遅角補正をしている。このことにより吸気行程噴射時にも燃料噴射弁12とピストン頂面6aとの距離が調節でき、ピストン頂面6aへの液体燃料の付着量を少なくできる。このようにしてエンジン温度に基づいて圧縮行程噴射時の進角補正と吸気行程噴射時の遅角補正とを共に実行することにより、効果的にピストン頂面6aへの液体燃料付着量が抑制されて、スモーク濃度の上昇が抑制でき、より適切に排気中のスモーク量や吸気系のスモーク汚損を抑制することができる。
【0176】
(ロ).前記実施の形態2にて述べたごとくエンジン回転数NEはピストン6の移動速度に影響するので、ピストン頂面6aへの液体燃料付着量に影響する。したがってエンジン回転数NEに基づいても前述したごとく燃料噴射時期を補正している。このことによりピストン頂面6aへの液体燃料付着量が抑制されて、スモーク濃度の上昇が抑制でき、より適切に排気中のスモーク量や吸気系のスモーク汚損を抑制することができる。
【0177】
[実施の形態4]
本実施の形態では、吸気ポート吹き返しスモーク量が大きい運転状態であると判定される場合にはバルブオーバラップ期間に基づいて、燃料噴射時期を補正している。本実施の形態では、前記実施の形態1の燃料噴射時期制御処理(図2)の代わりに図19,20に示す燃料噴射時期制御処理を実行する。これ以外の構成は前記実施の形態1と同じである。
【0178】
燃料噴射時期制御処理(図19,20)について説明する。本処理は燃料噴射時期制御処理(図2)と同じクランク角周期で繰り返し実行される。本処理が開始されると、まず現在検出されているエンジン回転数NE、負荷率eklq、吸入空気量Ga、エンジン冷却水温THW及びバルブオーバラップ期間Lovr(クランク角幅で表される)が読み込まれる(S402)。尚、バルブオーバラップ期間Lovrは、ECUが別途、吸排気バルブ2a,2bのバルブタイミングを読み込んで常時計算しているので、この値を読み込んでいる。バルブオーバラップ期間Lovrが常に計算されていない場合には吸排気バルブ2a,2bのバルブタイミングを読み込んで、本処理の中でバルブオーバラップ期間Lovrを算出しても良い。
【0179】
次に、前記実施の形態1のステップS104(図2)と同様にして、負荷率eklqとエンジン回転数NEとに基づいて基本燃料噴射時期マップにより基本燃料噴射時期θainjを算出する(S404)。そして前記ステップS106(図2)と同様にして吸入空気量Gaとエンジン回転数NEとから吸気ポート16における吸気圧Piを算出する(S406)。
【0180】
次にエンジン冷却水温THWが低温基準値THWL以下か否かが判定される(S408)。この低温基準値THWLは、エンジン温度が低いことにより既燃ガス中のスモーク量が多くなって、吸気系に既燃ガスの吹き返しがあった場合に、吸気ポート吹き返しスモーク量が大きくなる程度を判定するために設けた判定値である。
【0181】
ここでTHW>THWLであれば(S408で「NO」)、次に燃料噴射時期制御処理の一部である燃料噴射時期減衰処理(S450:図20)が実行される。
【0182】
燃料噴射時期減衰処理(図20)では、まず噴射時期補正実行フラグFinjが「ON」か否かが判定される(S452)。噴射時期補正実行フラグFinjはスモーク量抑制のために噴射時期補正が実行されていることを示すフラグであるが、初期設定においてはFinj=「OFF」である。このことから(S452で「NO」)、図19の処理に戻り、燃料噴射時期θinjにステップS404にて求められている基本燃料噴射時期θainjを設定する(S424)。そしてこの燃料噴射時期θinjに基づいて実際の燃料噴射時期の設定がなされ(S420)、一旦本処理を終了する。
【0183】
一方、THW≦THWLであれば(S408で「YES」)、吸気圧Piが低吸気圧基準値PL以下か否かが判定される(S410)。この低吸気圧基準値PLは、吸気圧Piが低いことにより吸気系への既燃ガスの吹き返し量が大きくなる程度を判定するために設けた判定値である。
【0184】
ここでPi>PLであれば(S410で「NO」)、次に噴射時期補正実行フラグFinjに「OFF」を設定し(S422)、燃料噴射時期θinjに基本燃料噴射時期θainjを設定する(S424)。そしてこの燃料噴射時期θinjに基づいて実際の燃料噴射時期の設定がなされ(S420)、一旦本処理を終了する。
【0185】
一方、Pi≦PLであれば(S410で「YES」)、次にエンジン回転数NEが低回転数基準値NEL以下か否かが判定される(S412)。この低回転数基準値NELは、エンジン回転数NEが低いことにより吸気系への既燃ガスの吹き返し量が大きくなる程度を判定するために設けた判定値である。
【0186】
ここでNE>NELであれば(S412で「NO」)、噴射時期補正実行フラグFinjに「OFF」を設定し(S422)、燃料噴射時期θinjに基本燃料噴射時期θainjを設定し(S424)、燃料噴射時期θinjに基づいて実際の燃料噴射時期の設定がなされ(S420)、一旦本処理を終了する。
【0187】
上述のごとく、Finj=「OFF」の状態で、THW>THWL(S408で「NO」)、Pi>PL(S410で「NO」)、又はNE>NELであれば(S412で「NO」)、吸気ポート吹き返しスモーク量を抑制するための噴射時期補正は実行されない。
【0188】
NE≦NELと判定された場合、すなわちTHW≦THWL(S408で「YES」)、Pi≦PL(S410で「YES」)、及びNE≦NELであった場合には(S412で「YES」)、次に噴射時期補正実行フラグFinjに「ON」を設定する(S414)。
【0189】
そして燃料噴射モード、基本燃料噴射時期θainj及びバルブオーバラップ期間Lovrに基づいて、予め実験により作成してあるマップにより燃料噴射時期補正値θovrが求められる(S416)。この燃料噴射時期補正値θovrのマップは図21に傾向を示すごとくである。すなわち吸気行程噴射時にはバルブオーバラップ期間Lovrが長くなるほど大きく遅角補正(θovr≦0)されるように、圧縮行程噴射時にはバルブオーバラップ期間Lovrが長くなるほど大きく進角補正(θovr≧0)されるように、予め実験やモデル計算にて設定されている。これはバルブオーバラップ期間Lovrが長くなれば、燃焼室10を介して排気系(排気ポート32や排気通路36)に流れ出した既燃ガスが再度、吸気系(吸気ポート16や吸気通路20)側に流入する程度が高まるからである。そして、これをピストン頂面6aの液体燃料付着量の低下によってスモーク量を抑制することにより対処するものである。
【0190】
このように燃料噴射時期補正値θovrが算出されると、次式6に示すごとく、基本燃料噴射時期θainjを燃料噴射時期補正値θovrにより補正することで、燃料噴射時期θinjが算出される(S418)。
【0191】
【数6】
θinj ← θainj + θovr … [式6]
そしてこの燃料噴射時期θinjに基づいて実際の燃料噴射時期の設定がなされ(S420)、一旦本処理を終了する。この結果として、吹き返す既燃ガスに乗って吸気系に侵入するスモーク量は少なくなり、吸気系のスモーク汚損を効果的に抑制できる。
【0192】
このようにして燃料噴射時期補正値θovrにより基本燃料噴射時期θainjが補正されている状態からステップS408,S410,S412のいずれかの条件が満足されなくなった場合を説明する。ここでPi>PL(S410で「NO」)あるいはNE>NEL(S412で「NO」)となった場合には、噴射時期補正実行フラグFinjは「OFF」に戻される(S422)。そして燃料噴射時期θinjに基本燃料噴射時期θainjを設定し(S424)、燃料噴射時期θinjに基づいて実際の燃料噴射時期の設定がなされて(S420)、一旦本処理を終了する。このことにより燃料噴射時期補正値θovrによる補正はなされなくなる。
【0193】
燃料噴射時期補正値θovrにより基本燃料噴射時期θainjが補正されている状態から、THW>THWL(S408で「NO」)となった場合には、燃料噴射時期補正減衰処理(図20)にては、最初はFinj=「ON」である(S452で「YES」)。したがって次に燃料噴射時期補正値θovrの絶対値に対して減衰値dθ分の減少が行われる(S454)。すなわち吸気行程噴射時であってθovr≦0である場合には、次式7に示すごとく減衰値dθが加算される。
【0194】
【数7】
θovr ← θovr + dθ … [式7]
圧縮行程噴射時であってθovr≧0である場合には、次式8に示すごとく減衰値dθが減算される。
【0195】
【数8】
θovr ← θovr − dθ … [式8]
ここで減衰値dθは、燃料噴射時期補正値θovrを制御周期毎に徐々に減衰させて消滅させるための値である。尚、燃料噴射時期補正値θovrの絶対値がdθより小さい場合には、燃料噴射時期補正値θovrには「0」を設定する。
【0196】
前記式7又は前記式8にて燃料噴射時期補正値θovrの絶対値が減少されると、次に燃料噴射時期補正値θovrが「0」か否かが判定される(S456)。θovr≠「0」であれば(S456で「NO」)、前記式6と同じ処理にて基本燃料噴射時期θainjを燃料噴射時期補正値θovrにより補正することで、燃料噴射時期θinjが算出される(S460)。
【0197】
そして図19のステップS420にて燃料噴射時期θinjに基づいて実際の燃料噴射時期の設定がなされて、一旦本処理を終了する。このことにより減衰された燃料噴射時期補正値θovrにより補正された燃料噴射時期θinjによる燃料噴射が実行される。
【0198】
以後、THW>THWL(S408で「NO」)であって、ステップS454の計算にて燃料噴射時期補正値θovr≠0である限りは(S456で「NO」)、次第に減衰される燃料噴射時期補正値θovrにより補正された燃料噴射時期θinjにて燃料噴射が実行される。
【0199】
そしてθovr=0となると(S456にて「YES」)、噴射時期補正実行フラグFinjが「OFF」に戻される(S458)。したがって、次の制御周期では、ステップS408で「NO」、そしてステップS452では「NO」と判定されて、ステップS424が実行されるようになる。このため吸気ポート吹き返しスモーク量抑制のための燃料噴射時期補正はされなくなる。
【0200】
上述した構成において、吸排気バルブ2a,2bのバルブタイミングを読み込んでバルブオーバラップ期間Lovrを計算している処理がバルブオーバラップ検出手段としての処理に相当する。燃料噴射時期制御処理(図19,20)がスモーク吹き返し状態判定手段及び燃料噴射時期補正手段としての処理に相当する。
【0201】
以上説明した本実施の形態4によれば、以下の効果が得られる。
(イ).前記実施の形態1にて述べたごとく、吸気バルブ2a及び排気バルブ2bが可変動弁系として構成されていることによりエンジン運転状態に応じてバルブタイミングを調節している場合においては、バルブオーバラップ期間が長くても常に吸気系のスモーク汚損のおそれがあるとは限らない。すなわち吸気系に吹き返すスモーク量が少ない時には、バルブオーバラップ期間によらず吸気系のスモーク汚損は問題ないが、吸気系に吹き返すスモーク量が多い運転状態となるとバルブオーバラップ期間に応じて吸気系のスモーク汚損のおそれが出てくる。
【0202】
したがって圧縮行程噴射時に、低エンジン温度、低吸気圧、低エンジン回転数(S408、S410、S412で「YES」)である場合に吸気系へのスモークの吹き返し量が多くなるエンジン運転状態であると判定し、バルブオーバラップ期間Lovrが長くなるほど燃料噴射時期を大きく進角補正している。このことにより的確に吸気系のスモーク汚損を抑制できるとともに、限定された条件下に吸気系の汚損抑制のための進角補正をしているのでエンジン性能を高い状態に維持し易くなる。
【0203】
更に吸気行程噴射時についても、低エンジン温度、低吸気圧、低エンジン回転数(S408、S410、S412で「YES」)では、バルブオーバラップ期間Lovrが長くなるほど燃料噴射時期を大きく遅角補正している。このことにより吸気行程噴射時においても、的確に吸気系のスモーク汚損を抑制できるとともに、限定された条件下に吸気系の汚損抑制のための遅角補正をしているので、エンジン性能を高い状態に維持し易くなる。
【0204】
(ロ).エンジン冷却水温THWが上昇して低温基準値THWLより高くなった場合には、燃料噴射時期の補正を直ちに停止するのではなく、徐々に補正量を減衰している。このため冷間時からエンジン温度上昇により燃料噴射時期の補正を停止する状態となった時の燃料噴射時期急変によるショックを防止することができる。
【0205】
[実施の形態5]
本実施の形態では、燃料噴射時期補正減衰処理(図20)の代わりに、図22に示す燃料噴射時期補正減衰処理を実行する点が前記実施の形態4と異なる。他の構成は前記実施の形態4と同じである。
【0206】
燃料噴射時期補正減衰処理(図22)について説明する。本処理は前記実施の形態4にて説明したごとく、燃料噴射時期制御処理(図19)にてエンジン冷却水温THW>低温基準値THWL(S408で「NO」)と判定された場合に実行される。
【0207】
まず噴射時期補正実行フラグFinjが「ON」か否かが判定される(S502)。初期設定においてはFinj=「OFF」であることから(S502で「NO」)、図19の処理に戻り、燃料噴射時期θinjにステップS404にて求められている基本燃料噴射時期θainjを設定する(S424)。そして、この燃料噴射時期θinjに基づいて実際の燃料噴射時期の設定がなされ(S420)、一旦本処理を終了する。
【0208】
燃料噴射時期補正値θovrによる燃料噴射時期補正がなされている状態から、THW>THWL(S408で「NO」)となった場合には、燃料噴射時期補正減衰処理(図22)にては、最初はFinj=「ON」であるので(S502で「YES」)、次式9により減衰補正値θxが算出される(S504)。
【0209】
【数9】
θx ← θovr×(THWh-THW)/(THWh-THWL) … [式9]
ここで高温判定温度THWhは、低温基準値THWLよりも高いエンジン冷却水温度として設定され、燃料噴射弁12からの噴射燃料の気化、及びピストン頂面6aの付着燃料の気化が迅速に行われることにより吸気系への吹き返しスモーク量が問題なくなるエンジン冷却水温である。尚、前記式9は、THW≧THWhとなると、以後、減衰補正値θxには「0」を設定する。
【0210】
当初は、エンジン冷却水温THWは低温基準値THWLよりわずかに高くなった状態であるので、前記式9により、減衰補正値θxは燃料噴射時期補正値θovrより絶対値としてわずかに小さい値に設定される。
【0211】
次にθx=「0」か否かが判定される(S506)。θx≠「0」であれば(S506で「NO」)、次式10により基本燃料噴射時期θainjを減衰補正値θxにより補正することで、燃料噴射時期θinjが算出される(S510)。
【0212】
【数10】
θinj ← θainj + θx … [式10]
そして図19のステップS420にて燃料噴射時期θinjに基づいて実際の燃料噴射時期の設定がなされて、一旦本処理を終了する。このことによりエンジン冷却水温THWの上昇に対応して減衰された減衰補正値θxによる燃料噴射時期補正がなされる。
【0213】
以後の制御周期では、エンジン冷却水温THWが上昇する毎に、前記式9にて算出される減衰補正値θxの絶対値は小さくなるので、減衰補正値θx≠0である限りは(S506で「NO」)、次第に減衰される減衰補正値θxにより燃料噴射時期補正がなされる。
【0214】
そしてステップS504の処理にてθx=0となると(S506にて「YES」)、噴射時期補正実行フラグFinjが「OFF」に戻される(S508)。したがって、次の制御周期では、ステップS502では「NO」と判定されて、図18のステップS424が実行されるようになる。このため吸気ポート吹き返しスモーク量抑制のための燃料噴射時期補正はなされなくなる。
【0215】
上述した構成において、燃料噴射時期制御処理(図19,22)がスモーク吹き返し状態判定手段及び燃料噴射時期補正手段としての処理に相当する。
以上説明した本実施の形態5によれば、以下の効果が得られる。
【0216】
(イ).前記実施の形態4の(イ)の効果を生じる。
(ロ).エンジン冷却水温THWの上昇に応じて燃料噴射時期の補正も減衰させているので、燃料噴射時期をよりエンジン運転状態に適合するものとでき、エンジンショックを防止することができる。
【0217】
[実施の形態6]
本実施の形態では、燃料噴射時期制御処理(図19,22)の代わりに、図23,24に示す燃料噴射時期制御処理を実行する点が前記実施の形態5と異なる。他の構成は前記実施の形態5と同じである。又、図23におけるステップS602〜S622までは、図19におけるステップS402〜S422と同じ処理である。異なるのは、ステップS622の直後に後述する補正量θyに「0」を設定する処理(S623)が実行される点である。そして、図19のステップS424の処理の代わりにステップS624では次式11の処理にて燃料噴射時期θinjが算出される点である。
【0218】
【数11】
θinj ← θainj + θy … [式11]
燃料噴射時期補正減衰処理(図24)が図22と異なる点は、最初に燃料噴射モード及び低温基準値THWLからのエンジン冷却水温THWの上昇に対応するバルブオーバラップ期間Lovrの増加に応じた補正量θyの算出が行われる点である。又、図22のステップS510の燃料噴射時期θinj算出の代わりに、次式12の処理にて燃料噴射時期θinjが算出される点である。
【0219】
【数12】
θinj ← θainj + θx + θy … [式12]
尚、ECUにて実行されているバルブオーバラップ期間Lovrの設定は、冷間時においては暖機後よりは小さくされている。そしてエンジン冷却水温THWの上昇と共にバルブオーバラップ期間Lovrは通常の大きさまで増加されることになる。
【0220】
したがってTHW≦THWLでのバルブオーバラップ期間Lovrでは吸気系への吹き返しスモーク量は問題ない状態でも、エンジン冷却水温THWが低温基準値THWLよりも高くなることによりバルブオーバラップ期間Lovrが増加するので、吹き返しスモーク量が問題化するおそれがある。このバルブオーバラップ期間Lovrの増大に対処するために補正量θyが設けられている。
【0221】
したがってステップS618の処理にて燃料噴射時期補正値θovrにより燃料噴射時期補正がなされていた状態から、THW>THWLとなることにより(S608で「NO」)、燃料噴射時期補正減衰処理(図24)が実行されると補正量θyが機能することになる。
【0222】
すなわち、まず低温基準値THWLからのエンジン冷却水温THWの上昇に対応するバルブオーバラップ期間Lovrの増加に応じた補正量θyの算出が行われる(S651)。この補正量θyは、燃料噴射モード及びTHW>THWLとなった後のバルブオーバラップ期間Lovrに基づいて、実験やモデル計算により作成している図25に示すごとくのマップから算出される。
【0223】
この時、Finj=「ON」であるので(S652で「YES」)、次に前記式9に示したごとく減衰補正値θxを算出し(S654)、減衰補正値θx≠「0」であれば(S656で「NO」)、前記式12の計算が実行される(S660)。したがって、燃料噴射時期θinjには減衰補正値θxとバルブオーバラップ期間増加に伴う補正量θyとによる補正が加えられることになる。
【0224】
以後、エンジン冷却水温THWの上昇と共に、減衰補正値θxは減衰してゆくが、補正量θyは増加してゆく。そして減衰補正値θx=「0」となると(S656で「YES」)、噴射時期補正実行フラグFinjには「OFF」が設定される(S658)。そして次に行われる前記式12の計算ではθx=「0」であるので実質的に補正量θyのみの燃料噴射時期補正となる(S660)。
【0225】
次の制御周期では、ステップS608で「NO」、そして補正量θyが算出された(S651)後に、ステップS652で「NO」と判定され、ステップS624が実行される。ここでは前記式11により、補正量θyのみの燃料噴射時期補正がなされる。したがって以後も、エンジン冷却水温THWの上昇に応じた分のバルブオーバラップ期間Lovrに対応する補正量θyは、燃料噴射時期θinjに反映されることになる。
【0226】
上述した構成において、燃料噴射時期制御処理(図23,24)がスモーク吹き返し状態判定手段及び燃料噴射時期補正手段としての処理に相当する。
以上説明した本実施の形態6によれば、以下の効果が得られる。
【0227】
(イ).前記実施の形態5の(イ)、(ロ)の効果を生じる。
(ロ).ここではエンジン冷却水温THWの上昇に応じてバルブオーバラップ期間Lovrを増加しているため、エンジン冷却水温THWの上昇後に大量の既燃ガスが吸気系に吹き込むおそれがある。したがってエンジン冷却水温THWの上昇に伴うバルブオーバラップ期間Lovrの増加に対応して燃料噴射時期を補正することで、より的確に吸気系のスモーク汚損を抑制できる。
【0228】
[その他の実施の形態]
(a).図1のエンジン2は、吸気用可変動弁機構43と排気用可変動弁機構45とを用いたが、いずれか一方を用いて、バルブオーバラップ期間を調節するシステムとして構成したエンジンでも良い。
【0229】
(b).前記各実施の形態ではエンジン温度として、エンジン冷却水温THWを用いたが、この代わりにエンジンオイルの温度を用いても良い。又、エンジンの燃焼室内温度やピストン頂面温度をエンジンの運転状態から推定計算して用いても良い。
【0230】
(c).図1におけるエンジン2は4気筒エンジンであったが、他の気筒数のエンジンである場合には、各制御処理の割り込み周期が異なる。例えば6気筒エンジンの場合は、前記各制御処理は120°CA毎に実行される。
【0231】
(d).前記実施の形態2では補正値θldを車両の走行距離Ldに応じて求めたが、エンジン2のトータルの運転時間に応じて、あるいはエンジン2のトータルの回転回数に応じて補正値θldを求めても良い。
【0232】
(e).前記図19の処理では、THW>THWLの場合(S408で「NO」)のみでなく、更に、Pi>PL(S410で「NO」)あるいはNE>NEL(S412で「NO」)の場合にも、ステップS422の代わりに、燃料噴射時期補正減衰処理(図20)を実行しても良い。
【0233】
(f).前記実施の形態4〜6においては、THW≦THWL、Pi≦PL及びNE≦NELの全ての条件でなく、いずれか1つ又は2つの条件が満足された場合に、燃料噴射モードとバルブオーバラップ期間Lovrとに応じた燃料噴射時期補正値θovrにより燃料噴射時期を補正するようにしても良い。ただし、図22,24の燃料噴射時期補正減衰処理は、少なくもとTHW≦THWLが満足されることで燃料噴射時期が補正された場合に実行する。
【0234】
(g).ピストン付着燃料量Fptnを求める前記式2の内、液体燃料到達量Finについては、マップで求める代わりに次式13の関係に基づいて求めても良い。すなわち次式13の左辺(ピストン頂面6aの移動距離)と右辺(ピストン方向の液体燃料到達距離)との大小関係を、噴射燃料気化必要時間tvの間、短時間間隔で繰り返し算出し、式13の関係を満足している時間の長さにより液体燃料到達量Finを求めても良い。
【0235】
【数13】

Figure 0004170773
この式13は、液体燃料がピストン頂面6aに到達している時の関係を表している。尚、θ(t)はクランク角の時間変化、Vp(NE,θ(t))はピストン6の移動速度、Vsは噴射燃料先端速度、αは噴射角(図1)である。又、噴射燃料気化必要時間(燃料噴射時から液体燃料が完全に気化するまでの時間)tvはエンジン冷却水温THWの関数で与えられる。
【0236】
(h).前記実施の形態1では、ECU4は、ステップS102にて読み込んだデータから最終的に補正値θsmを求める計算を順次実行した。この代わりに、補正値θsmを求めるために用いられている上記データをパラメータとするマップを、予め実施の形態1にて説明した計算により求めてECU4内のROMなどのメモリに格納しておいても良い。したがって補正値θsmが必要な場合には、ステップS102で読み込んだデータに基づいて上記マップから補正値θsmを求めることになる。吸気ポート吹き返しスモーク量Smretについても同様に実施の形態1にて説明した計算によりマップとして予め構成してROMなどのメモリに格納しておき、このマップからステップS102にて読み込んだデータに基づいて吸気ポート吹き返しスモーク量Smretを求めても良い。
【0237】
又、「θainj+θsm」の値自体を、ステップS102にて読み込んだデータをパラメータとするマップとして予め実施の形態1にて説明した計算にて求めてECU4内のROMなどのメモリに格納しておいても良い。したがって燃料噴射時期θinjが必要な場合には、ステップS102で読み込んだデータに基づいて上記マップから燃料噴射時期θinjを求めることになる。
【0238】
前記実施の形態2においても、上述したごとく補正値θptn、スモーク量Smptnあるいは燃料噴射時期θinjを実施の形態2にて説明した計算によりマップ化して、このマップからステップS202にて読み込んだデータに基づいて求めても良い。同様に補正値θptnと補正値θldとを一つにした補正値マップを、予め補正値θptn及び補正値θldを求めるために用いられている各データをパラメータとして実施の形態2にて説明した計算により求めてECU4内のROMなどのメモリに格納しておいても良い。そして必要時にステップS202にて読み込んだデータに基づいて補正値θptnと補正値θldとを一つにした補正値を上記マップから求めて用いても良い。
【0239】
前記実施の形態3においても、上述したごとく補正値θthw、θne、θthw+θne、あるいは燃料噴射時期θinjを実施の形態3にて説明した計算によりマップ化して、このマップからステップS302にて読み込んだデータに基づいて求めても良い。
【0240】
前記実施の形態4,5,6においても、上述したごとく補正値θovrあるいは燃料噴射時期θinjを実施の形態4,5,6にて説明した計算によりマップ化して、このマップからステップS402,S602にて読み込んだデータに基づいて求めても良い。
【0241】
上述したごとくマップ処理により各実施の形態を構成することで、ECUに対する負荷を抑制できる。このためECUに用いるCPUなどの演算装置に安価なものを利用できたり、処理を迅速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1の筒内噴射式エンジン及びECUの概略系統図。
【図2】上記ECUが実行する燃料噴射時期制御処理のフローチャート。
【図3】実施の形態1の燃料噴射時期補正処理を説明するための燃料噴射時期とスモーク濃度Smdtyとの関係を示すグラフ。
【図4】実施の形態2の燃料噴射時期制御処理のフローチャート。
【図5】燃料圧力Pfの違いによる噴射燃料とピストン頂面との位置関係を示すタイミングチャート。
【図6】エンジン冷却水温THWの違いによる噴射燃料とピストン頂面との位置関係を示すタイミングチャート。
【図7】エンジン回転数NEの違いによる噴射燃料とピストン頂面との位置関係を示すタイミングチャート。
【図8】燃料噴射モード毎に基本燃料噴射時期θainjと燃料圧力Pfとに基づいて基本到達量F0を求めるマップの構成説明図。
【図9】燃料噴射モード毎に基本燃料噴射時期θainjとエンジン冷却水温THWとに基づいて温度補正係数kthwを求めるマップの構成説明図。
【図10】燃料噴射モード毎に基本燃料噴射時期θainjとエンジン回転数NEとに基づいて回転数補正係数kneを求めるマップの構成説明図。
【図11】燃料噴射時間Tinjから噴射時間補正係数kinjを求めるマップの構成説明図。
【図12】基本燃料噴射時期θainjとエンジン冷却水温THWとに基づいて燃料気化量Foutを求めるマップの構成説明図。
【図13】実施の形態2の燃料噴射時期補正処理を説明するための燃料噴射時期とスモーク量Smptnとの関係を示すグラフ。
【図14】走行距離Ldに基づいて補正値θldを算出するマップの構成説明図。
【図15】実施の形態3の燃料噴射時期制御処理のフローチャート。
【図16】燃料噴射モード毎に基本燃料噴射時期θainjとエンジン冷却水温THWとに基づいて補正値θthwを求めるマップの構成説明図。
【図17】燃料噴射モード毎に基本燃料噴射時期θainjとエンジン回転数NEとに基づいて補正値θneを求めるマップの構成説明図。
【図18】実施の形態3の燃料噴射時期補正処理を説明するための燃料噴射時期とスモーク濃度Smdtyとの関係を示すグラフ。
【図19】実施の形態4の燃料噴射時期制御処理のフローチャート。
【図20】実施の形態4の燃料噴射時期補正減衰処理のフローチャート。
【図21】燃料噴射モード毎に基本燃料噴射時期θainjとバルブオーバラップ期間Lovrとに基づいて燃料噴射時期補正値θovrを求めるマップの構成説明図。
【図22】実施の形態5の燃料噴射時期補正減衰処理のフローチャート。
【図23】実施の形態6の燃料噴射時期制御処理のフローチャート。
【図24】実施の形態6の燃料噴射時期補正減衰処理のフローチャート。
【図25】燃料噴射モード毎に基本燃料噴射時期θainjとバルブオーバラップ期間Lovrとに基づいて補正量θyを求めるマップの構成説明図。
【符号の説明】
2…エンジン、2a…吸気バルブ、2b…排気バルブ、4…ECU、6…ピストン、6a…ピストン頂面、10…燃焼室、12…燃料噴射弁、14…点火プラグ、16…吸気ポート、20…吸気通路、22…サージタンク、24…モータ、26…スロットルバルブ、28…スロットル開度センサ、30…吸入空気量センサ、32…排気ポート、36…排気通路、38…排気浄化触媒、40…燃料圧力センサ、42…吸気カム、43…吸気用可変動弁機構、43a…ストロークセンサ、44…排気カム、45…排気用可変動弁機構、45a…ストロークセンサ、46…アクセルペダル、48…アクセル開度センサ、50…エンジン回転数センサ、52…基準クランク角センサ、54…冷却水温センサ、56…空燃比センサ、58…走行距離メータ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection timing control device for a direct injection type engine.
[0002]
[Prior art]
Since the direct injection engine injects fuel into the combustion chamber, depending on the operating state of the engine and the position of the piston, the fuel injected from the fuel injection valve reaches the top surface of the piston in a liquid state and reaches the top surface of the piston It may adhere to a film. If such liquid fuel adheres, incomplete combustion of the fuel occurs on the top surface of the piston, which may increase the amount of smoke in the burnt gas (meaning the gas after combustion).
[0003]
Furthermore, when the amount of smoke increases, when the intake valve is opened in the next intake stroke, the intake system may be contaminated by smoke depending on the degree of return of burned gas.
[0004]
As a technique for suppressing the smoke amount and preventing smoke pollution of the intake system, a technique for suppressing the generation of smoke by retarding the fuel injection timing in the intake stroke when the engine is cold (for example, patents) is known. Reference 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-10-176562 (5th page, FIG. 5)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art described above, the correction is not limited to the correction of the fuel injection timing in the intake stroke, and no measures are taken with respect to the amount of smoke and the smoke pollution caused by the fuel injection in the compression stroke of the in-cylinder injection type engine. For this reason, regarding the suppression of smoke amount and smoke pollution, it is unclear what method is effective for fuel injection in the compression stroke of the in-cylinder injection type engine.
[0007]
The present invention effectively suppresses the smoke amount and smoke contamination with respect to the fuel injection in the compression stroke in the cylinder injection type engine, and appropriately takes the intake system in both the fuel injection in the compression stroke and the intake stroke. The purpose is to suppress smoke pollution.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
The fuel injection timing control device for a direct injection engine according to claim 1 is a fuel injection timing control device for a direct injection engine that injects fuel into the combustion chamber, and is based on the operating state of the engine. When the injection timing exists in the compression stroke period based on the blowback amount calculation means for calculating the blowback amount of the burned gas from the engine to the intake system and the burnup amount of the burnt gas calculated by the blowback amount calculation means Is provided with a fuel injection timing correction means for correcting the advance angle of the fuel injection timing.
[0009]
If the amount of burned gas blowback from the combustion chamber to the intake system increases, the smoke present in the burned gas also increases the amount of blowback to the intake system, which may contaminate the intake system. Therefore, the fuel injection timing correction means corrects the advance of the fuel injection timing when there is an injection timing in the compression stroke period based on the amount of burned-back gas. By correcting the advance of the fuel injection timing during the compression stroke, the distance between the fuel injection valve and the piston top surface is increased during fuel injection, and the amount of liquid fuel adhering to the piston top surface is reduced. For this reason, the amount of incompletely combusted fuel is reduced, so that the smoke concentration in the burned gas is suppressed. As a result, the amount of smoke entering the intake system on the burnt back burned gas is also reduced. For this reason, smoke pollution of the intake system can be suppressed.
[0010]
According to a fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 2, the fuel injection timing correction means according to claim 1 is based on the blowback amount of burned gas calculated by the blowback amount calculation means. Thus, the fuel injection timing is advanced when the injection timing is present in the compression stroke period, and the fuel injection timing is retarded when the injection timing is present during the intake stroke period.
[0011]
The fuel injection timing correction means may correct the fuel injection timing for the fuel injection in the intake stroke period in addition to the advance correction during the compression stroke injection. This increases the distance between the fuel injection valve and the piston top surface during fuel injection in the intake stroke, and reduces the amount of liquid fuel adhering to the piston top surface. As a result, the amount of incompletely combusted fuel is reduced, so that the smoke concentration in the burned gas is suppressed.As a result, the amount of smoke that enters the burned-in burned gas and enters the intake system is reduced, and the smoke in the intake system is reduced. Contamination can be suppressed.
[0012]
Therefore, by performing both the advance angle correction at the time of the compression stroke injection and the delay angle correction at the time of the intake stroke injection, smoke contamination of the intake system can be more effectively suppressed.
A fuel injection timing control device for a direct injection engine according to claim 3 is a fuel injection timing control device for a direct injection engine that injects fuel into the combustion chamber, and is based on the operating state of the engine. When the injection timing is present in the intake stroke period based on the blowback amount calculation means for calculating the return amount of burnt gas from the engine to the intake system and the return amount of burnt gas calculated by the blowback amount calculation means Is provided with a fuel injection timing correction means for correcting the delay of the fuel injection timing.
[0013]
The fuel injection timing correction means corrects the delay of the fuel injection timing when there is an injection timing in the intake stroke period based on the amount of burned-back gas. By correcting the retard of the fuel injection timing during the intake stroke, the distance between the fuel injection valve and the piston top surface is increased during fuel injection, and the amount of liquid fuel adhering to the piston top surface is reduced. As a result, the amount of incompletely combusted fuel is reduced, so that the smoke concentration in the burned gas is suppressed.As a result, the amount of smoke that enters the burned-in burned gas and enters the intake system is reduced, and the smoke in the intake system is reduced. Contamination can be suppressed.
[0014]
The fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 4, wherein the fuel injection timing correction means is configured to detect the smoke concentration of burned gas based on the operating state of the engine. And the fuel injection timing is corrected based on the smoke concentration and the amount of blown-back of burned gas calculated by the amount of blow-back calculating means.
[0015]
The amount of smoke blown back to the intake system can be determined from the smoke concentration in the burnt gas and the amount of blowback of the burnt gas. For this reason, the fuel injection timing correcting means corrects the fuel injection timing based on the smoke concentration and the burned back amount of burned gas so that the intake system can be more appropriately dealt with by the injection timing correction for the contamination of the intake system. Thus, smoke pollution of the intake system can be effectively suppressed.
[0016]
6. The fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 5, wherein the fuel injection timing correction means is the burned gas calculated by the smoke concentration and the blowback amount calculation means. The amount of smoke blown back to the intake system is determined based on the amount of blown back, and the fuel injection timing is corrected so that the amount of smoke blown back falls within the reference range.
[0017]
In this way, by correcting the fuel injection timing so that the amount of smoke blowback falls within the reference range, it becomes possible to more appropriately cope with contamination of the intake system by correcting the injection timing. Smoke fouling can be suppressed.
[0018]
The fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 6, wherein the blowback amount calculation means calculates the blowback amount according to a valve overlap period. It is characterized by.
[0019]
The ease with which burned gas flows into the intake system varies depending on the valve overlap period. For this reason, by using the parameter of the valve overlap period for calculating the blowback amount, the amount of burned gas blown back to the intake system can be calculated more accurately, and the degree of contamination of the intake system can be determined more appropriately.
[0020]
The fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 7, wherein the blowback amount calculation means calculates the blowback amount according to an intake pressure. And
[0021]
The ease with which burned gas flows into the intake system varies depending on the degree of intake pressure. For this reason, by using the parameter of the intake pressure for calculating the blowback amount, the amount of burned gas blown back into the intake system can be calculated more accurately, and the degree of contamination of the intake system can be determined more appropriately.
[0022]
In the fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 8, the blowback amount calculation means according to any one of claims 1 to 5, wherein the exhaust valve closing timing is set to an exhaust valve closing timing and an intake valve opening timing. The blowback amount is calculated accordingly.
[0023]
The extent of the valve overlap period is also determined by the closing timing of the exhaust valve and the opening timing of the intake valve, and the burned gas to the intake system depends on the closing timing of the exhaust valve and the opening timing of the intake valve. The ease of flow is also different. For this reason, by using the parameters of the exhaust valve closing timing and the intake valve opening timing to calculate the blowback amount, the amount of burned gas blowback to the intake system can be calculated more accurately, and the intake system fouling Can be judged more appropriately.
[0024]
The fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 9, wherein the blowback amount calculating means calculates the blowback amount according to the engine speed. Features.
[0025]
The ease with which burned gas flows into the intake system depends on the engine speed. Therefore, by using the engine speed parameter for calculating the blowback amount, the amount of burned gas blown back to the intake system can be calculated more accurately, and the degree of contamination of the intake system can be determined more appropriately.
[0026]
In the fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 10, in any one of claims 1 to 5, the blowback amount calculation means calculates the blowback amount according to a valve overlap period and an intake pressure. It is characterized by calculating.
[0027]
In this way, by making the blowback amount calculation means calculate the blowback amount according to the valve overlap period and the intake pressure, it is possible to calculate the blowback amount of burned gas to the intake system more accurately, and the intake system fouling Can be judged more appropriately.
[0028]
In the fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 11, in any one of claims 1 to 5, the blowback amount calculation means is in accordance with a valve overlap period, intake pressure and engine speed. The amount of blowback is calculated.
[0029]
Thus, by making the blowback amount calculation means calculate the blowback amount according to the valve overlap period, the intake pressure and the engine speed, the blowback amount of the burned gas to the intake system can be calculated more accurately. The degree of contamination of the intake system can be judged more appropriately.
[0030]
In the fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 12, the blowback amount calculation means according to any one of claims 1 to 5, wherein the blowback amount calculation means includes a valve closing timing of the exhaust valve, a valve opening timing of the intake valve, and The blowback amount is calculated according to the intake pressure.
[0031]
In this way, the blowback amount calculation means calculates the blowback amount according to the closing timing of the exhaust valve, the opening timing of the intake valve, and the intake pressure, so that the burned gas blowback to the intake system can be performed more accurately. The amount can be calculated, and the degree of contamination of the intake system can be judged more appropriately.
[0032]
In the fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 13, in any one of claims 1 to 5, the blowback amount calculating means includes: an exhaust valve closing timing, an intake valve opening timing, The blowback amount is calculated according to the intake pressure and the engine speed.
[0033]
In this way, the blowback amount calculation means calculates the blowback amount according to the exhaust valve closing timing, the intake valve opening timing, the intake pressure, and the engine speed, so that the intake system to the intake system can be more accurately calculated. The amount of return of the fuel gas can be calculated, and the degree of contamination of the intake system can be judged more appropriately.
[0034]
In the fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 14, in any one of claims 6, 8, 10 to 13, the blow-back amount calculating means increases the blow-back amount as the valve overlap period becomes longer. It is characterized by a large calculation.
[0035]
If the valve overlap period becomes longer, the degree to which the burned gas that has flowed into the exhaust system flows again into the intake system side increases. Therefore, the blowback amount calculation means calculates the blowback amount larger as the valve overlap period becomes longer. . Thus, the amount of burned gas blown back into the intake system can be calculated more appropriately, and the degree of contamination of the intake system can be determined more appropriately.
[0036]
The fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 15, wherein the blowback amount calculation means calculates the blowback amount larger as the intake pressure becomes lower. It is characterized by.
[0037]
If the intake pressure is low, the burned gas easily flows in against the pressure of the intake system. Therefore, the blowback amount calculating means calculates the blowback amount to be larger as the intake pressure is lower. Thus, the amount of burned gas blown back into the intake system can be calculated more appropriately, and the degree of contamination of the intake system can be determined more appropriately.
[0038]
The fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 16, wherein the blowback amount calculation means calculates the blowback amount larger as the engine speed decreases. It is characterized by that.
[0039]
If the engine speed decreases, the time during which the intake valve is opened and the time length of the valve overlap period become longer, and the degree to which the burned gas flows again into the intake system increases. The amount calculation means calculates the amount of blowback larger as the engine speed decreases. Thus, the amount of burned gas blown back into the intake system can be calculated more appropriately, and the degree of contamination of the intake system can be determined more appropriately.
[0040]
The fuel injection timing control device for a direct injection engine according to claim 17 is a fuel injection timing control device for a direct injection engine that injects fuel into a combustion chamber, and is based on the operating state of the engine. A physical quantity calculated by the smoke physical quantity calculating means when there is a fuel injection timing in a compression stroke period and a physical quantity calculating means for calculating a physical quantity representing the smoke quantity in the gas or a physical quantity reflecting the smoke quantity. And a fuel injection timing correcting means for correcting the advance of the fuel injection timing.
[0041]
Smoke in the burnt gas is generated by the adhesion of liquid fuel to the piston top surface. The earlier the piston top surface position in the compression stroke, the farther away from the fuel injection valve. Therefore, the fuel injection timing correction means corrects the advance angle of the fuel injection timing based on the physical quantity representing the smoke amount in the burned gas or the physical quantity reflecting the smoke amount, so that the top surface of the piston is injected at the fuel injection timing. The valve can be separated from the valve, and adhesion of liquid fuel to the piston top surface can be suppressed. As a result, the amount of smoke in the exhaust and smoke pollution of the intake system can be suppressed.
[0042]
The fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 18, wherein the fuel injection timing correction means is a compression stroke period based on the physical quantity calculated by the smoke physical quantity calculation means. When the injection timing is present, the fuel injection timing is corrected to advance, and when the injection timing is present during the intake stroke period, the fuel injection timing is corrected to retard.
[0043]
In addition to the advance correction at the time of the compression stroke injection based on the physical quantity, the fuel injection timing correction means may further delay the fuel injection timing based on the physical quantity for the fuel injection during the intake stroke period. good. This increases the distance between the fuel injection valve and the piston top surface during fuel injection in the intake stroke, and reduces the amount of liquid fuel adhering to the piston top surface. Thus, by executing both the advance angle correction during the compression stroke injection and the retard angle correction during the intake stroke injection, it is possible to more effectively suppress the smoke amount in the exhaust and the smoke pollution of the intake system. .
[0044]
The fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 19 is the fuel injection timing control apparatus according to claim 17 or 18, wherein the smoke physical quantity calculating means uses the piston top associated with fuel injection as the physical quantity based on the operating state of the engine. The amount of fuel adhering to the surface is calculated.
[0045]
In this way, the amount of fuel adhering to the piston top surface may be calculated as a physical quantity. This provides a physical quantity that can appropriately determine the degree of smoke generation, and corrects the fuel injection timing based on this physical quantity to more appropriately suppress the smoke quantity in the exhaust and smoke pollution of the intake system. it can.
[0046]
The fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 20, wherein the smoke physical quantity calculating means calculates the physical quantity according to fuel injection pressure. And
[0047]
Since the fuel injection pressure affects the fuel injection speed, it affects the amount of liquid fuel adhering to the piston top surface. Therefore, by using the fuel injection pressure as a parameter for calculating the physical quantity, a physical quantity that can appropriately determine the degree of smoke generation is obtained, and by correcting the fuel injection timing based on this physical quantity, the exhaust gas is more appropriately exhausted. The amount of smoke inside and smoke contamination of the intake system can be suppressed.
[0048]
The fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 21 is characterized in that, in claim 20, the smoke physical quantity calculating means calculates the physical quantity larger as the fuel injection pressure is higher.
[0049]
The higher the fuel injection pressure, the higher the fuel injection speed, the longer the liquid fuel reach, the more easily the liquid fuel adheres to the piston top surface, and the higher the smoke concentration. Therefore, by increasing the physical quantity as the fuel injection pressure increases, a physical quantity that can appropriately determine the degree of smoke generation can be set, and by correcting the fuel injection timing based on this physical quantity, the smoke in the exhaust gas can be more appropriately determined. Smoke pollution of the quantity and intake system can be suppressed.
[0050]
The fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 22, wherein the smoke physical quantity calculating means calculates the physical quantity according to the engine speed. And
[0051]
Since the engine speed represents the moving speed of the piston, it affects the amount of liquid fuel adhering to the top surface of the piston. Therefore, by using the engine speed as a parameter for calculating the physical quantity, a physical quantity that can appropriately determine the degree of smoke generation is obtained, and by correcting the fuel injection timing based on this physical quantity, the exhaust gas is more appropriately exhausted. The amount of smoke inside and smoke contamination of the intake system can be suppressed.
[0052]
In the fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 23, in claim 22, the smoke physical quantity calculating means increases the engine rotational speed when the injection timing exists during the compression stroke period. The physical quantity is calculated to be large.
[0053]
At the time of compression stroke injection, the piston top surface is approaching the fuel injection valve, so that the higher the engine speed, the quicker the approach and the liquid fuel tends to adhere. For this reason, during the compression stroke injection, the smoke physical quantity calculation means calculates the physical quantity to be larger as the engine speed is higher, thereby obtaining a physical quantity that can appropriately determine the degree of occurrence of smoke. Therefore, by correcting the fuel injection timing based on this physical quantity, it is possible to more appropriately suppress the smoke quantity in the exhaust and the smoke pollution of the intake system.
[0054]
In a fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 24, in claim 22, the smoke physical quantity calculating means is configured such that when the injection timing is present in the intake stroke period, the lower the engine speed is, The physical quantity is largely calculated.
[0055]
At the time of intake stroke injection, the piston top surface is moving away from the fuel injection valve. Therefore, the lower the engine speed, the slower the distance from the piston, and the liquid fuel tends to adhere. Therefore, during the intake stroke injection, the smoke physical quantity calculation means calculates the physical quantity to be larger as the engine speed is lower, thereby obtaining a physical quantity that can appropriately determine the degree of smoke generation. Therefore, by correcting the fuel injection timing based on this physical quantity, it is possible to more appropriately suppress the smoke quantity in the exhaust and the smoke pollution of the intake system.
[0056]
A fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 25, wherein the smoke physical quantity calculating means calculates the physical quantity according to the engine temperature. To do.
[0057]
Since the engine temperature affects the vaporization of the liquid fuel, it affects the amount of liquid fuel adhering to the piston top surface. Therefore, by using the engine temperature as a parameter for calculating the physical quantity, a physical quantity that can appropriately determine the degree of smoke generation is obtained, and by correcting the fuel injection timing based on this physical quantity, the exhaust gas is more appropriately exhausted. The amount of smoke and the smoke pollution of the intake system can be suppressed.
[0058]
In a fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 26, in claim 25, the smoke physical quantity calculating means calculates the physical quantity larger as the engine temperature is lower.
[0059]
The lower the engine temperature, the easier the liquid fuel reaches the top surface of the piston, and the liquid fuel at the top surface of the piston is less likely to vaporize, so the liquid fuel tends to accumulate on the top surface of the piston. For this reason, the smoke physical quantity calculating means calculates the physical quantity to be larger as the engine temperature is lower, thereby obtaining a physical quantity that can appropriately determine the degree of occurrence of smoke. Therefore, by correcting the fuel injection timing based on this physical quantity, it is possible to more appropriately suppress the smoke quantity in the exhaust and the smoke pollution of the intake system.
[0074]
Claim 27 The fuel injection timing control device for a cylinder injection type engine described in 1 includes a variable valve system that adjusts valve timing in accordance with the operating state of the engine, and fuel injection for a cylinder injection type engine that injects fuel into the combustion chamber. A timing control device, a valve overlap detecting means for detecting a valve overlap period, a smoke blowback state determining means for determining whether or not the engine is in an operating state in which the amount of smoke blowback to the intake system increases, and a compression stroke When it is determined by the smoke blowback state determination means that the amount of smoke blowback to the intake system is increased when the fuel injection timing exists in the period, the valve overlap detection means Fuel injection timing correction means for correcting the advance of the fuel injection timing based on the detected valve overlap period. The features.
[0075]
In the case where the valve timing is adjusted according to the operating state of the engine by providing a variable valve system, even if the valve overlap period is long, there is not always a possibility of smoke contamination of the intake system. When the amount of blown back is large, the influence of the valve overlap period occurs. Therefore, the fuel injection timing correction means is based on the valve overlap period when the smoke blowback state determination means determines that the engine is in an engine operating state in which the amount of smoke blowback to the intake system increases during the compression stroke injection. The fuel injection timing is advanced. As a result, it is possible to accurately suppress intake system contamination, and advance angle correction for suppressing intake system contamination under limited conditions makes it easy to maintain high engine performance.
[0076]
Claim 28 In the fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 1, 27 When the fuel injection timing correction means determines that the smoke blowback state determination means is in an engine operating state in which the amount of smoke blowback to the intake system increases, the valve overlap detection means Based on the detected valve overlap period, the fuel injection timing is advanced when the injection timing is present during the compression stroke period, and the fuel injection timing is retarded when the injection timing is present during the intake stroke period. It is characterized by.
[0077]
When the fuel injection timing correction means determines that the engine is in an engine operating state in which the amount of smoke blown back into the intake system increases during the intake stroke injection in addition to the advance angle correction during the compression stroke injection. In addition, the fuel injection timing is retarded based on the valve overlap period. This makes it possible to accurately suppress intake system contamination even during intake stroke injection, and to perform retard correction to suppress intake system contamination under limited conditions, maintaining engine performance at a high level. It becomes easy.
[0078]
Claim 29 The fuel injection timing control device for a cylinder injection type engine described in 1 includes a variable valve system that adjusts valve timing in accordance with the operating state of the engine, and fuel injection for a cylinder injection type engine that injects fuel into the combustion chamber. A timing control device, a valve overlap detecting means for detecting a valve overlap period, a smoke blowback state determining means for determining whether or not an engine operation state in which the amount of smoke blowback to the intake system increases, and an intake stroke; When it is determined by the smoke blowback state determination means that the amount of smoke blowback to the intake system is increased when the fuel injection timing exists in the period, the valve overlap detection means Fuel injection timing correction means for delaying the fuel injection timing based on the detected valve overlap period. The features.
[0079]
In this way, the fuel injection timing correction means is in the valve overlap period when the smoke blow-back state determination means determines that the amount of smoke blow-back to the intake system is large during the intake stroke injection. Based on this, the fuel injection timing may be retarded. This makes it possible to accurately control intake system contamination during intake stroke injection, and to perform retard correction to control intake system contamination under limited conditions, making it easy to maintain high engine performance. Become.
[0080]
Claim 30 In the fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 1, 27 ~ 29 In any of the above, the fuel injection timing correction means corrects the fuel injection timing larger as the valve overlap period becomes longer.
[0081]
In an engine operating state where the amount of smoke blown back into the intake system increases, the longer the valve overlap period, the greater the amount of burnt gas blown back into the intake system. Will also increase. Therefore, the fuel injection timing correction means corrects the fuel injection timing larger as the valve overlap period becomes longer, so that the intake system can be prevented from fouling accurately.
[0082]
Claim 31 In the fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 1, 27 ~ 30 In any of the above, the smoke blow-back state determination means has a large amount of smoke blow-back to the intake system when one or more of the conditions of low rotation, low intake pressure and low engine temperature are satisfied. It is determined that the engine is operating.
[0083]
If the engine speed decreases, the time during which the intake valve is opened and the time length of the valve overlap period will increase, and the amount of burnt gas will flow again into the intake system, increasing the amount of blowback. Will increase. If the intake pressure is lowered, the burned gas easily flows in against the pressure of the intake system, so that the amount of blowback increases. When the engine temperature is lowered, the vaporization of the injected liquid fuel and the liquid fuel on the piston top surface is delayed, the amount of liquid fuel adhering to the piston top surface is increased, and the smoke concentration is increased. These low rotation, low intake pressure and low engine temperature Inside When one or more conditions are satisfied, the smoke blowback amount is a bad condition. Under such conditions, the fuel injection timing correction means corrects the fuel injection timing based on the valve overlap period, so that it is possible to accurately suppress intake system contamination and to suppress intake system contamination under limited conditions. Therefore, it is easy to maintain the engine performance at a high level.
[0084]
Claim 32 In the fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 1, 31 The fuel injection timing correction means determines that the smoke blow-back state determination means determines that the engine is in an engine operating state in which the amount of smoke blow-back to the intake system increases due to the low engine temperature condition being satisfied. When the correction is made, the correction for the fuel injection timing is gradually reduced in accordance with the increase in the engine temperature.
[0085]
When it is determined that the engine is in an operating state in which the amount of smoke blown back into the intake system increases when the low engine temperature condition is satisfied, and the fuel injection timing is corrected based on the valve overlap period, the fuel injection timing The correction means may gradually decrease the correction for the fuel injection timing in accordance with the increase in engine temperature. This can prevent a shock that occurs in the engine when the fuel injection timing is returned to the normal fuel injection timing.
[0086]
Claim 33 In the fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 1, 31 Or 32 The fuel injection timing correction means adds a process of increasing the correction according to the increase in the valve overlap period when the valve overlap period increases as the engine temperature increases. .
[0087]
Depending on the engine control, the valve overlap period may be increased as the engine temperature increases. When the valve overlap period increases due to such an increase in engine temperature, the burned gas blows back in large quantities, so that the intake system fouling can be suppressed as the valve overlap period increases. Therefore, a process for increasing the injection timing correction may be added. This makes it possible to accurately suppress the intake system from being contaminated.
[0088]
Claim 34 The fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 1 is obtained by executing in advance processing of the blowback amount calculation means and the fuel injection timing correction means according to any one of claims 1 to 16. The fuel injection timing of the direct injection type engine is controlled using a correction value of the fuel injection timing using the engine operating state as a parameter or a map of the corrected fuel injection timing.
[0089]
When the fuel injection timing of the in-cylinder injection engine is controlled by using the map obtained by executing the processing of the blowback amount calculation means and the fuel injection timing correction means in advance as described above, And the load with respect to a fuel-injection timing control apparatus can be suppressed with the effect of any one of Claims 1-16. For this reason, an inexpensive arithmetic unit can be used, and the processing can be speeded up.
[0090]
Claim 35 The fuel injection timing control device for a cylinder injection type engine according to claim 18 is obtained by executing in advance the processing of the smoke physical quantity calculating means and the fuel injection timing correcting means in any one of claims 17 to 26. The fuel injection timing of the direct injection type engine is controlled using a correction value of the fuel injection timing using the engine operating state as a parameter or a map of the corrected fuel injection timing.
[0091]
When the fuel injection timing of the in-cylinder injection engine is controlled by using the map obtained by executing the processing of the smoke physical quantity calculation means and the fuel injection timing correction means in advance as described above, And the load with respect to a fuel-injection timing control apparatus can be suppressed with the effect in any one of Claims 17-26. For this reason, an inexpensive arithmetic unit can be used, and the processing can be speeded up.
[0094]
Claim 36 A fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 1, 27 ~ 33 The correction value of the fuel injection timing with the operating state of the engine as a parameter obtained by executing the processing of the valve overlap detection means, the smoke blow-back state determination means and the fuel injection timing correction means in advance Alternatively, the fuel injection timing of the direct injection type engine is controlled using a map of the corrected fuel injection timing.
[0095]
Thus, by using the map obtained by executing the processing of the valve overlap detection means, the smoke blow-back state determination means and the fuel injection timing correction means in advance, the fuel injection of the in-cylinder injection type engine is performed. When controlling time, claims 27 ~ 33 Any one of the following effects is produced. With this, the load on the fuel injection timing control device can be suppressed. For this reason, an inexpensive arithmetic unit can be used, and the processing can be speeded up.
[0096]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment 1]
FIG. 1 shows a gasoline engine (hereinafter abbreviated as “engine”) 2 corresponding to an in-cylinder injection engine mounted on a vehicle, and an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) corresponding to a fuel injection control device. 4 shows a schematic system diagram. Although the engine 2 is a four-cylinder internal combustion engine, only one cylinder is shown in a longitudinal sectional view in FIG. Further, each cylinder is a four-valve engine provided with two intake valves 2a and two exhaust valves 2b. The number of cylinders may be 6 cylinders or 8 cylinders, and may be a 2-valve engine or a 5-valve engine.
[0097]
The output of the engine 2 is finally transmitted as traveling driving force to the wheels via the transmission. The engine 2 is provided with a fuel injection valve 12 for directly injecting fuel into the combustion chamber 10 and a spark plug 14 for igniting the injected fuel. The intake port 16 connected to the combustion chamber 10 is opened and closed by driving the intake valve 2a. A surge tank 22 is provided in the middle of the intake passage 20 connected to the intake port 16, and a throttle valve 26 whose opening degree is adjusted by a motor 24 is provided upstream of the surge tank 22. The intake air amount is adjusted by the opening of the throttle valve 26 (throttle opening TA). The throttle opening degree TA is detected by a throttle opening degree sensor 28, and the intake air amount Ga of the engine 2 is detected by an intake air amount sensor 30 provided in the intake passage 20 and read into the ECU 4.
[0098]
The exhaust port 32 connected to the combustion chamber 10 is opened and closed by driving the exhaust valve 2b. An exhaust purification catalyst 38 such as a three-way catalyst or a NOx occlusion reduction catalyst is disposed in the middle of the exhaust passage 36 connected to the exhaust port 32.
[0099]
The fuel injection valve 12 is connected to a delivery pipe that constitutes a high-pressure fuel path, and is supplied with high-pressure fuel from a high-pressure fuel pump via the delivery pipe. In the delivery pipe, the ECU 4 causes the high pressure fuel pump from the high pressure fuel pump to the delivery pipe side so that the fuel pressure Pf (corresponding to the fuel injection pressure) detected by the fuel pressure sensor 40 becomes the target fuel pressure corresponding to the engine operating state. This is done by adjusting the discharge amount.
[0100]
Here, the intake valve 2a and the exhaust valve 2b are configured as intake and exhaust valves of a variable valve system. That is, the intake cam 42 opens and closes the intake valve 2 a via the intake variable valve mechanism 43. The exhaust cam 44 drives the exhaust valve 2b to open and close via an exhaust variable valve mechanism 45. As each of the variable valve mechanisms 43 and 45, for example, a variable valve mechanism described in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-263015 can be used, but a variable valve mechanism having a configuration other than this may be used. Each of the variable valve mechanisms 43 and 45 can change the valve timing of the intake valve 2a and the exhaust valve 2b according to a command from the ECU 4. Thus, it is possible to adjust the length of the valve overlap period or the crank angle phase position, which is the overlap of the valve opening timings of the intake valve 2a and the exhaust valve 2b. Each of the variable valve mechanisms 43 and 45 has a configuration in which the valve timing is adjusted by the stroke amount of the control shaft, and each stroke sensor 43a and 45a detects this stroke amount and outputs it to the ECU 4.
[0101]
The ECU 4 is an engine control circuit mainly configured by a digital computer having a CPU, ROM, RAM, and the like. The throttle opening sensor 28, the intake air amount sensor 30, the fuel pressure sensor 40, and the stroke sensors 43a and 45a described above. In addition, signals are input from various sensors. That is, an accelerator opening sensor 48 that detects the amount of depression of the accelerator pedal 46 (accelerator opening ACCP), an engine speed sensor 50 that detects the engine speed NE from the crankshaft rotation, and a reference crank angle are determined from the intake camshaft rotation. A signal is input from the reference crank angle sensor 52. Further, signals are input from a coolant temperature sensor 54 that detects the engine coolant temperature THW, an air-fuel ratio sensor 56 that detects the air-fuel ratio of the air-fuel mixture from exhaust components in the exhaust passage, and a travel distance meter 58.
[0102]
The ECU 4 appropriately controls the fuel injection timing of the engine 2, the fuel injection amount, the throttle opening, the valve timings of the intake and exhaust valves 2a and 2b, and the like based on the detection contents from the above-described sensors. As a result, the combustion mode is switched between stratified combustion by compression stroke injection and homogeneous combustion by intake stroke injection. In the first embodiment, for example, the intake stroke injection is executed at the start, and when the engine speed NE is stabilized after the start, the engine is switched to the compression stroke injection, and thereafter, based on the map of the engine speed NE and the load factor eklq. The combustion form is determined. Here, the load factor eklq indicates the ratio of the current load to the maximum engine load based on the accelerator opening ACCP and the engine speed NE. For example, the map includes the accelerator opening ACCP and the engine speed NE as parameters. It is a value obtained from
[0103]
Further, during start-up and cold, the valve overlap period is set to "0" (the valve opening timing of the intake / exhaust valves 2a, 2b is not overlapped) or "0" by the valve timing control of the intake / exhaust valves 2a, 2b. Close to a small crank width. In engine operation after warm-up, the valve overlap period is determined based on a map of engine speed NE and load factor eklq.
[0104]
Next, the fuel injection timing control process among the controls executed by the ECU 4 will be described. A flowchart of this process is shown in FIG. This process is a process that is repeatedly executed at a crank angle cycle corresponding to the number of cylinders, in this case four cylinders, so that the cycle is 180 ° CA (CA: crank angle). The steps in the flowchart corresponding to the individual processing contents are represented by “S˜”.
[0105]
When this processing is started, first, the intake valve 2a and the exhaust valve 2b calculated from the intake air amount Ga, the engine speed NE, the load factor eklq, and the detected values of the stroke sensors 43a and 45a that are currently detected. The timing is read into a work area of a RAM provided in the ECU 4 (S102). Then, based on the load factor eklq and the engine speed NE, the basic fuel injection timing θainj is calculated from a basic fuel injection timing map prepared in advance by experiments (S104).
[0106]
Next, the intake pressure Pi at the intake port 16 is calculated from the intake air amount Ga and the engine speed NE (S106). The calculation of the intake pressure Pi may be obtained from an arithmetic expression, or may be obtained from a map prepared in advance by experiments.
[0107]
Next, the intake port blow-back smoke amount Smret (mg) is calculated (S108). The intake port blowback smoke amount Smret represents the amount of smoke blown back from the combustion chamber 10 side to the intake system. The intake port blow-back smoke amount Smret is calculated as follows.
[0108]
First, the intake port blown back burned gas amount Exret (mg) is expressed as a valve overlap period Lovr represented by a crank angle width calculated from the opening timing of the intake valve 2a and the closing timing of the exhaust valve 2b, and the intake pressure. Based on Pi and the engine speed NE, it is obtained from a map prepared in advance by experiments.
[0109]
The map for obtaining the intake port blown-back burned gas amount Exret is set so that the intake port blow-back burned gas amount Exret increases as the valve overlap period Lovr becomes longer. If the valve overlap period Lovr becomes longer, the burned gas that has flowed into the exhaust system (the exhaust port 32 and the exhaust passage 36) flows again into the intake system (the intake port 16 and the intake passage 20) through the combustion chamber 10. It is because the degree to do increases.
[0110]
The intake pressure Pi is set such that the lower the intake pressure Pi, the larger the amount of burned exhaust gas Exret. This is because if the intake pressure Pi is lowered, the burned gas is easily sucked into the intake system from the combustion chamber 10 side.
[0111]
The engine speed NE is set such that the lower the engine speed NE, the larger the amount of burnt gas Exret returned to the intake port. This is because if the engine speed NE is low, the time during which the intake valve 2a is opened and the valve overlap period Lovr are lengthened, and the degree to which the burned gas flows again into the intake system increases. .
[0112]
Next, the smoke concentration Smdty (% by weight) generated according to the operating state of the engine 2 is calculated. Here, the smoke concentration Smdty is calculated by a map prepared in advance by experiments based on the load factor eklq, the engine speed NE, and the fuel injection mode of intake stroke injection or compression stroke injection. It should be noted that the amount of liquid fuel adhering to the piston top surface 6a as calculated in the embodiments described later may also be included in the parameters.
[0113]
Then, the intake port blowback smoke amount Smret is obtained by the product of the intake port blowback burned gas amount Exret and the smoke concentration Smdty.
Next, it is determined whether or not the intake port blowback smoke amount Smret is larger than the intake port blowback smoke allowable amount Aret (S110). If Smret ≦ Aret (“NO” in S110), the basic fuel injection timing θainj obtained in step S104 is set as the fuel injection timing θinj (S112). Then, the actual fuel injection timing is set based on the fuel injection timing θinj (S118), and this process is temporarily terminated. The fuel injection timing θinj is set as an advance value with respect to the reference crank angle. For this reason, when the fuel injection timing θinj is increased, the actual fuel injection timing is also advanced correspondingly.
[0114]
On the other hand, if Smret> Aret (“YES” in S110), a correction value θsm corresponding to the values of the fuel injection mode and the intake port blowback smoke amount Smret is calculated in order to suppress the intake port blowback smoke amount (Smret> Aret). S114). The correction value θsm is expressed as an advance correction value, and θsm> 0 when correcting to the advance side, and θsm <0 when correcting to the retard side. Therefore, in both the case of correcting to the advance side and the case of correcting to the retard side, if the absolute value of the correction value θsm is increased, the correction is greatly made.
[0115]
FIG. 3 shows the relationship between the fuel injection timing and the smoke concentration Smdty. That is, when there is a fuel injection timing region in which the smoke concentration Smdty is small and this fuel injection timing region deviates to the advance side in the intake stroke, or deviates to the retard side in the compression stroke, the smoke concentration Smdty suddenly increases. To rise. This is because in the fuel injection in the intake stroke, the piston top surface 6a moves in a direction away from the fuel injection valve 12. Therefore, when the fuel injection timing is advanced, the piston top surface 6a is in a position close to the fuel injection valve 12. Is injected. This is because liquid fuel tends to adhere to the piston top surface 6a, and smoke is likely to be generated due to incomplete combustion. In addition, in the fuel injection in the compression stroke, the piston top surface 6a moves in a direction approaching the fuel injection valve 12. Therefore, if the fuel injection timing is retarded, the piston top surface 6a is fueled at a position close to the fuel injection valve 12. Is injected. This is because liquid fuel tends to adhere to the piston top surface 6a, and smoke is likely to be generated due to incomplete combustion.
[0116]
When the fuel injection mode is intake stroke injection, in FIG. 3, if the smoke concentration Smdty = Sa where Smret> Aret, the current fuel injection timing θsa corresponding to the smoke concentration Sa is Smret = Aret. Is ahead of the fuel injection timing θax by Δθax. Therefore, at the time of intake stroke injection, in order to reduce the intake port blow-back smoke amount Smret, the correction value θsm has a value of “−Δθax” or a value smaller than “−Δθax” (a value larger as an absolute value). Will be set.
[0117]
When the fuel injection mode is compression stroke injection, if the smoke concentration Smdty = Sb where Smret> Aret in FIG. 3, the current fuel injection timing θsb corresponding to this smoke concentration Sb is Smret = Aret. The fuel injection timing θbx is delayed by Δθbx. Therefore, at the time of compression stroke injection, in order to reduce the intake port blow-back smoke amount Smret, the correction value θsm is set to a value of “Δθbx” or a value larger than “Δθbx”.
[0118]
When the correction value θsm is set in this way, the fuel injection timing θinj is set according to the following equation 1 (S116).
[0119]
[Expression 1]
θinj ← θainj + θsm ... [Formula 1]
Since θsm ≦ −Δθax during the intake stroke injection according to the above equation 1, the fuel injection timing θinj is smaller than the basic fuel injection timing θainj. For this reason, the actual fuel injection timing set based on the fuel injection timing θinj in step S118 is delayed from the basic fuel injection timing θainj, and Smdty ≦ “Aret / Exret”. As a result, the actual intake port blow-back smoke amount is suppressed to be equal to or less than the intake port blow-back smoke allowable amount Aret.
[0120]
Further, since θsm ≧ Δθbx during the compression stroke injection, the fuel injection timing θinj is larger than the basic fuel injection timing θainj. For this reason, the actual fuel injection timing set based on the fuel injection timing θinj in step S118 is advanced from the basic fuel injection timing θainj to satisfy Smdty ≦ “Aret / Exret”. As a result, the actual intake port blow-back smoke amount is suppressed to be equal to or less than the intake port blow-back smoke allowable amount Aret.
[0121]
In the above-described configuration, the fuel injection timing control process (FIG. 2) corresponds to the process as the blowback amount calculating means and the fuel injection timing correcting means.
According to the first embodiment described above, the following effects can be obtained.
[0122]
(I). If the amount of burnt gas blown back from the combustion chamber 10 to the intake system increases, the amount of smoke present in the burned gas also increases to the intake system, which may cause the intake system to become dirty. Therefore, in the fuel injection timing control process (FIG. 2), the intake port blowback smoke amount Smret is calculated based on the intake port blowback burned gas amount Exret. Actually, the intake port blowback smoke amount Smret is calculated from the product of the intake port blowback burned gas amount Exret and the smoke concentration Smdty.
[0123]
Then, when the injection timing exists in the compression stroke period, the fuel injection timing is advanced by the intake port blow back smoke amount Smret. By correcting the advance of the fuel injection timing during the compression stroke, the distance between the fuel injection valve 12 and the piston top surface 6a is increased during fuel injection, and the amount of liquid fuel adhering to the piston top surface 6a is reduced. For this reason, the smoke concentration Smdty in the burnt gas is suppressed, and as a result, the intake port blowback smoke amount Smret entering the intake system on the burnt burned gas is also reduced. For this reason, smoke pollution of the intake system can be effectively suppressed.
[0124]
Further, in the fuel injection timing control process (FIG. 2), in addition to the advance angle correction at the time of the compression stroke injection, the fuel injection timing is further corrected by the intake port blowback smoke amount Smret for the fuel injection in the intake stroke period. is doing. This increases the distance between the fuel injection valve 12 and the piston top surface 6a even during fuel injection in the intake stroke, and reduces the amount of liquid fuel adhering to the piston top surface 6a. Therefore, the smoke concentration Smdty in the burned gas is suppressed, and as a result, the intake port blowback smoke amount Smret entering the intake system riding on the burned burned gas is also reduced, and smoke contamination of the intake system is effectively suppressed. it can.
[0125]
Thus, by performing both the advance correction at the time of the compression stroke injection and the delay angle correction at the time of the intake stroke injection, smoke contamination of the intake system can be more effectively suppressed.
(B). In particular, since the fuel injection timing is corrected so that the intake port blow-back smoke amount Smret is equal to or less than the intake port blow-back smoke allowable amount Aret, it becomes possible to appropriately cope with intake system contamination by injection timing correction. Smoke pollution of the intake system can be effectively suppressed.
[0126]
(C). The fuel injection timing is corrected when the valve overlap period obtained from the closing timing of the exhaust valve and the opening timing of the intake valve is longer, the intake pressure Pi is lower, the engine speed NE is lower, and the intake port is blown back. The amount of fuel gas Exret is set large. In this way, the burned-back burned gas amount Exret is calculated according to the valve overlap period, the intake pressure Pi, and the engine speed NE. As a result, the intake port blown back burned gas amount Exret and the intake port blowback smoke amount Smret can be calculated more accurately, and the degree of contamination of the intake system can be more appropriately determined.
[0127]
[Embodiment 2]
In the present embodiment, a smoke amount Smptn (corresponding to a physical amount representing the smoke amount) in the burned gas is calculated, and a process for correcting the fuel injection timing is performed based on the smoke amount Smptn (mg). In the present embodiment, the fuel injection timing control process shown in FIG. 4 is executed instead of the fuel injection timing control process (FIG. 2) of the first embodiment. The other configuration is the same as that of the first embodiment.
[0128]
The fuel injection timing control process (FIG. 4) will be described. This process is repeatedly executed at the same crank angle cycle as the fuel injection timing control process (FIG. 2). When this process is started, first, the currently detected engine speed NE, fuel pressure Pf, engine cooling water temperature THW, load factor eklq, fuel injection time Tinj, and travel distance Ld are read (S202). Here, the fuel injection time Tinj is a value obtained from the load factor eklq, the engine speed NE, and the fuel pressure Pf in the fuel injection amount calculation process separately executed by the ECU 4.
[0129]
Next, as in step S104, the basic fuel injection timing θainj is calculated from the basic fuel injection timing map based on the load factor eklq and the engine speed NE (S204).
[0130]
Next, a piston adhering fuel amount Fptn (mg) is calculated (S206). This piston adhering fuel amount Fptn is estimated fuel that has adhered to the piston top surface 6a in liquid form by the time of ignition by the fuel injected from the fuel injection valve 12 at the basic fuel injection timing θainj obtained in step S204. Represents quantity. The piston adhering fuel amount Fptn is calculated as follows.
[0131]
The amount of fuel adhering to the piston Fptn is determined by the following formula 2 based on the amount of liquid fuel reaching the piston top surface 6a until the ignition timing and the amount of fuel vaporization Fout from the piston top surface 6a.
[0132]
[Expression 2]
Fptn ← Fin−Fout [Formula 2]
As indicated by a solid circle in FIG. 5, the distance that the liquid fuel reaches becomes longer according to the fuel injection speed Vs from the fuel injection valve 12. For this reason, at the time of both the intake stroke injection and the compression stroke injection, as the fuel pressure Pf increases, the difference from the pressure in the combustion chamber 10 increases, and the fuel injection speed Vs increases, leading to the piston top surface 6a (dashed line). The liquid fuel arrival amount Fin increases.
[0133]
Since the liquid fuel is vaporized in the middle of the flight, as indicated by a solid circle in FIG. 6, the liquid fuel arrival amount Fin increases as the engine temperature, here, the engine cooling water temperature THW increases, both during the intake stroke injection and the compression stroke injection. Get smaller.
[0134]
In both the intake stroke injection and the compression stroke injection, as the fuel injection time Tinj becomes longer, the fuel injection amount increases and the liquid fuel arrival amount Fin increases.
During the intake stroke injection, the piston top surface 6a moves away from the fuel injection valve 12. Therefore, as indicated by the solid line on the left side of FIG. 7, the liquid fuel arrival amount Fin decreases as the engine speed NE increases. . During the compression stroke injection, the piston top surface 6a moves in a direction approaching the fuel injection valve 12. Therefore, as shown by the solid line on the right side of FIG. 7, the higher the engine speed NE, the larger the liquid fuel arrival amount Fin. .
[0135]
Further, as can be seen from FIGS. 5 to 7, during the intake stroke injection shown on the left side of each drawing, the piston top surface 6 a moves away from the injection port of the fuel injection valve 12 as the angle is retarded, and the liquid fuel arrival amount Fin is small. Become. At the time of the compression stroke injection shown on the right side of each figure, the piston top surface 6a moves away from the injection port of the fuel injection valve 12 and the liquid fuel arrival amount Fin decreases as the advance angle increases.
[0136]
Based on these facts, as shown in FIG. 8, the basic arrived at the basic using the basic fuel injection timing θainj and the fuel pressure Pf (or the differential pressure between the fuel pressure Pf and the combustion chamber pressure) as parameters, as shown in FIG. A map for obtaining the amount F0 is created for each fuel injection mode. When the differential pressure between the fuel pressure Pf and the combustion chamber pressure is used, the combustion chamber pressure is estimated from the crank angle, and the differential pressure from the fuel pressure Pf is calculated. In addition, the broken line in the map of FIG. 8 shows the outline of the value change of the basic reach F0 in contour lines. The same applies to other maps.
[0137]
Further, as shown in FIG. 9, a map for obtaining the temperature correction coefficient kthw using the basic fuel injection timing θainj and the engine coolant temperature THW as parameters is created for each fuel injection mode. Further, as shown in FIG. 10, a map for obtaining the rotational speed correction coefficient knee using the basic fuel injection timing θainj and the engine rotational speed NE as parameters is created for each fuel injection mode. Further, as shown in FIG. 11, a map for obtaining the injection time correction coefficient kinj using the fuel injection time Tinj as a parameter is created in common for both fuel injection modes.
[0138]
Then, based on the data obtained in steps S202 and S204, the corresponding numerical value is calculated from each map, and the liquid fuel arrival amount Fin is calculated as in the following equation 3.
[0139]
[Equation 3]
Fin ← F0 × kthw × kne × kinj [Formula 3]
The fuel vaporization amount Fout from the piston top surface 6a is determined by the engine temperature and time from fuel injection timing to ignition. Therefore, here, a map for obtaining the fuel vaporization amount Fout based on the engine coolant temperature THW, the basic fuel injection timing θainj, the engine speed NE, and the ignition timing is created in advance by experiments or model calculations. For example, assuming that the ignition timing is constant, it is as shown in FIG. Then, the fuel vaporization amount Fout is obtained from this map.
[0140]
As a result, since the liquid fuel arrival amount Fin and the fuel vaporization amount Fout are obtained, the piston adhering fuel amount Fptn can be estimated by the calculation of the above equation 2.
[0141]
When the piston attached fuel amount Fptn due to fuel injection at the basic fuel injection timing θainj is estimated in step S206 in this way, the smoke amount Smptn is then estimated based on the value of the piston attached fuel amount Fptn (S208). The estimation formula fsm () is determined for each fuel injection mode, but since the magnitude of the smoke amount Smptn corresponds to the magnitude of the piston attached fuel amount Fptn, the value of the piston attached fuel amount Fptn is expressed as follows. The smoke amount Smptn may be set as it is. That is, the piston-attached fuel amount Fptn may be used as a physical quantity that reflects the smoke amount.
[0142]
Next, it is determined whether or not the smoke amount Smptn exceeds the smoke allowable amount smax (S210). If Smptn ≦ smax (“NO” in S210), the basic fuel injection timing θainj obtained in step S204 is set as the fuel injection timing θinj (S212).
[0143]
Then, the actual fuel injection timing is set based on the fuel injection timing θinj (S218), and this process is temporarily terminated.
On the other hand, if Smptn> smax (“YES” in S210), a correction value θptn corresponding to the value of the fuel injection mode and the smoke amount Smptn is calculated (S214). The correction value θptn is expressed as an advance correction value.
[0144]
FIG. 13 shows the relationship between the fuel injection timing θinj and the smoke amount Smptn with a solid line. That is, when there is a fuel injection timing region where the smoke amount Smptn is small and this fuel injection timing region deviates to the advance side in the intake stroke, or deviates to the retard side in the compression stroke, the smoke amount Smptn suddenly increases. To rise. This is because the piston top surface 6a moves away from the fuel injection valve 12 during the intake stroke injection, so that fuel is injected at a position where the piston top surface 6a is close to the fuel injection valve 12 when the fuel injection timing is advanced. This is because the liquid fuel easily adheres to the piston top surface 6a. Further, at the time of compression stroke injection, the piston top surface 6a moves in a direction approaching the fuel injection valve 12. Therefore, when the fuel injection timing is retarded, fuel is injected at a position where the piston top surface 6a is close to the fuel injection valve 12. This is because the liquid fuel easily adheres to the piston top surface 6a.
[0145]
In the intake stroke injection, if the smoke amount Smptn = Sa1 with Smptn> smax in FIG. 13, the current fuel injection timing θsa1 corresponding to the smoke amount Sa1 is from the fuel injection timing θax1 with Smptn = smax. Is also on the advance side of Δθax1. Therefore, when the fuel injection mode is the intake stroke injection, the correction value θptn has a value smaller than “−Δθax1” or a value smaller than “−Δθax1” in order to reduce the smoke amount Smptn (the absolute amount is larger). Value) will be set.
[0146]
At the time of the compression stroke injection, if the smoke amount Smptn = Sb1 where Smptn> smax in FIG. Is also delayed by Δθbx1 minutes. Therefore, when the fuel injection mode is compression stroke injection, the correction value θptn is set to a value of “Δθbx1” or a value larger than “Δθbx1” in order to reduce the smoke amount Smptn.
[0147]
When the correction value θptn is set in this way, the correction value θld corresponding to the travel distance Ld is then calculated (S215). The correction value θld is expressed as an advance correction value.
[0148]
The smoke amount Smptn indicated by a solid line in FIG. 13 indicates the relationship between the fuel injection timing and the smoke amount Smptn when the engine 2 is new. When the engine 2 is operated, the surface state of the piston top surface 6a is smeared with smoke, and it becomes easier to hold the liquid fuel than in the case of a new one. Therefore, the adhering liquid fuel is released by vaporization. It becomes difficult. For this reason, even in the same engine operating state, the amount of fuel adhering to the piston Fptn increases, and the smoke amount Smptn increases as shown by the one-dot chain line.
[0149]
Therefore, at the time of intake stroke injection, in order to keep the smoke amount Sa1 below the smoke allowable amount smax, it is necessary to further delay by Δθax2. During the compression stroke injection, in order to keep the smoke amount Sb1 below the smoke allowable amount smax, it is necessary to further advance the angle by Δθbx2. Accordingly, a map for calculating the correction value θld based on the travel distance Ld is obtained in advance through experiments and model calculations as shown in FIG. 14, and the correction value θld is calculated from the travel distance Ld using this map.
[0150]
When the two correction values θptn and θld are thus set, the fuel injection timing θinj is set according to the following equation 4 (S216).
[0151]
[Expression 4]
θinj ← θainj + θptn + θld ... [Formula 4]
According to the above equation 4, during intake stroke injection, θptn ≦ −Δθax1 and θld ≦ 0, so the fuel injection timing θinj is smaller than the basic fuel injection timing θainj. For this reason, the actual fuel injection timing set based on the fuel injection timing θinj in step S218 is delayed from the basic fuel injection timing θainj, and the smoke amount Smptn is suppressed to the smoke allowable amount smax or less.
[0152]
Further, at the time of compression stroke injection, θptn ≧ Δθbx1 and θld ≧ 0, so that the fuel injection timing θinj is larger than the basic fuel injection timing θainj. For this reason, the actual fuel injection timing set based on the fuel injection timing θinj in step S218 is advanced from the basic fuel injection timing θainj, and the smoke amount Smptn is suppressed to be equal to or less than the smoke allowable amount smax.
[0153]
In the above-described configuration, the fuel injection timing control process (FIG. 4) corresponds to a process as a smoke physical quantity calculation unit and a fuel injection timing correction unit.
According to the second embodiment described above, the following effects can be obtained.
[0154]
(I). Smoke in the burned gas is generated by adhesion of liquid fuel to the piston top surface 6a. The position of the piston top surface 6a at the time of the compression stroke injection is located at a position farther from the fuel injection valve 12 as the injection timing is earlier. Therefore, by correcting the advance angle of the basic fuel injection timing θainj based on the smoke amount Smptn in the burned gas, the piston top surface 6a can be separated from the fuel injection valve 12 at the fuel injection timing θinj, and to the piston top surface 6a. Of liquid fuel can be suppressed. As a result, the amount of smoke in the exhaust and smoke pollution of the intake system can be suppressed.
[0155]
Further, at the time of intake stroke injection, the basic fuel injection timing θainj is retarded based on the smoke amount Smptn. This increases the distance between the fuel injection valve 12 and the piston top surface 6a even during the intake stroke injection, and reduces the amount of liquid fuel adhering to the piston top surface 6a. Thus, by executing the advance angle correction during the compression stroke injection and the retard angle correction during the intake stroke injection, it is possible to more effectively suppress the smoke amount in the exhaust gas and the smoke contamination of the intake system.
[0156]
(B). By using the data of the fuel pressure Pf, the engine cooling water temperature THW, and the engine speed NE, which are the change factors of the piston adhering fuel amount Fptn on the piston top surface 6a, as described above, the piston adhering fuel amount Fptn is accurately estimated. . Therefore, the smoke amount Smptn generated corresponding to the piston adhering fuel amount Fptn can also be accurately estimated, and the fuel injection timing can be appropriately corrected. Therefore, it is possible to more appropriately suppress the amount of smoke in the exhaust and smoke contamination of the intake system.
[0157]
(C). Assuming that the amount of fuel adhering to the piston Fptn increases according to the travel distance Ld from when the engine 2 is in a new state, the correction value θld is obtained, and the basic fuel injection timing θainj together with the correction value θptn corresponding to the smoke amount Smptn. Is corrected.
[0158]
This travel distance Ld corresponds to the cumulative operation time of the engine 2. As the accumulated operation time of the engine 2 becomes longer, as described above, the piston top surface 6a is fouled by smoke, the surface property changes, and the piston adhering fuel amount Fptn also increases. Therefore, by adding the correction value θld reflecting this change to the correction, it is possible to more appropriately suppress the amount of smoke in the exhaust and smoke contamination of the intake system.
[0159]
[Embodiment 3]
In the present embodiment, taking into account that the engine temperature greatly affects the amount of fuel adhering to the piston, processing for correcting the fuel injection timing is performed based on the engine temperature. In the present embodiment, a fuel injection timing control process shown in FIG. 15 is executed instead of the fuel injection timing control process (FIG. 2) of the first embodiment. The other configuration is the same as that of the first embodiment.
[0160]
The fuel injection timing control process (FIG. 15) will be described. This process is repeatedly executed at the same crank angle cycle as the fuel injection timing control process (FIG. 2). When this process is started, first, the currently detected engine speed NE, load factor eklq, and engine coolant temperature THW are read (S302).
[0161]
Next, in the same manner as in step S104 (FIG. 2), the basic fuel injection timing θainj is calculated from the basic fuel injection timing map based on the load factor eklq and the engine speed NE (S304).
[0162]
Next, it is determined whether or not the engine 2 is cold (S306). In this determination, if the engine coolant temperature THW is lower than the reference temperature Hot for determining warm-up, it is determined that the engine is cold, and if the engine coolant temperature THW is equal to or higher than the reference temperature Hot, it is determined that the engine is not warm but not warm.
[0163]
If the engine 2 is not cold (“NO” in S306), the basic fuel injection timing θainj obtained in step S304 is set as the fuel injection timing θinj (S308). Then, the actual fuel injection timing is set based on the fuel injection timing θinj (S316), and this process is temporarily terminated.
[0164]
On the other hand, if it is cold (“YES” in S306), a correction value θthw corresponding to the fuel injection mode and the engine coolant temperature THW is calculated (S310). The correction value θthw is expressed as an advance correction value.
[0165]
Here, the relationship between the fuel injection timing and the smoke concentration Smdty in the engine 2 after warm-up is shown by a solid line in FIG. As described with reference to FIG. 3, this relationship includes a fuel injection timing region where the smoke concentration Smdty is small, and this fuel injection timing region deviates to the advance side during the intake stroke, or deviates to the retard side during the compression stroke. If this happens, the smoke concentration Smdty increases rapidly. In the cold state, the smoke concentration Smdty rises as shown by the one-dot chain line in FIG.
[0166]
The basic fuel injection timing θainj obtained in step S304 is set in a range where the smoke concentration Smdty is equal to or less than the smoke allowable concentration smdmax after warm-up. Here, it is assumed that when the basic fuel injection timing θainj is in the intake stroke, the smoke concentration Smdty after warm-up is set to the fuel injection timing θsa3 that is equal to or lower than the smoke allowable concentration smdmax (= Sa3). At this time, if the smoke concentration Smdty is actually cold as indicated by the one-dot chain line, the actual smoke concentration Smdty = Saa3> smdmax. Further, it is assumed that when the basic fuel injection timing θainj is in the compression stroke, the smoke concentration Smdty after warm-up is set to the fuel injection timing θsb3 that is equal to or less than the smoke allowable concentration smdmax (= Sb3). At this time, if the smoke concentration Smdty is actually cold as indicated by the one-dot chain line, the actual smoke concentration Smdty = Sbb3> smdmax is obtained.
[0167]
Therefore, in order to obtain the same smoke concentration Smdty as that after warm-up, it is necessary to correct the retardation of the width of Δθsax3 during the intake stroke injection with respect to the basic fuel injection timing θainj, and the width of Δθsbx3 during the compression stroke injection. It is necessary to correct the advance angle.
[0168]
Therefore, in step S310, the engine cooling water temperature THW and the basic temperature are calculated using the correction value θthw map using the engine cooling water temperature THW and the basic fuel injection timing θainj as parameters as shown in FIG. A correction value θthw is calculated based on the fuel injection timing θainj. The correction value θthw is set to “0” for the basic fuel injection timing θainj in a range that does not affect the smoke concentration Smdty even when cold.
[0169]
Next, a correction value θne corresponding to the value of the fuel injection mode and the engine speed NE is calculated (S312). The correction value θne is expressed as an advance correction value. The correction value θne is calculated based on the fuel injection mode and the engine speed NE from the correction value θne map using the fuel injection mode and the engine speed NE shown in FIG. 17 as parameters. Note that the tendency of the correction value θne in FIG. 17 is as described in FIG. 10 of the second embodiment. However, the correction value θne = “0” is set for the basic fuel injection timing θainj that does not affect the smoke concentration Smdty even when cold.
[0170]
When the two correction values θthw and θne are set in this way, the fuel injection timing θinj is set by the following equation 5 (S314).
[0171]
[Equation 5]
θinj ← θainj + θthw + θne ... [Formula 5]
According to the above equation 5, θthw ≦ 0 and θne ≦ 0 at the time of intake stroke injection, so that the fuel injection timing θinj is equal to or less than the basic fuel injection timing θainj. Therefore, the actual fuel injection timing set based on the fuel injection timing θinj in step S316 is the same as or retarded from the basic fuel injection timing θainj, and the smoke concentration Smdty is suppressed to be equal to or less than the smoke allowable concentration smdmax. The
[0172]
In addition, since θthw ≧ 0 and θne ≧ 0 during the compression stroke injection, the fuel injection timing θinj is equal to or greater than the basic fuel injection timing θainj. Therefore, the actual fuel injection timing set based on the fuel injection timing θinj in step S316 is the same as or advanced from the basic fuel injection timing θainj, and the smoke concentration Smdty is suppressed to be equal to or less than the smoke allowable concentration smdmax. The
[0173]
In the configuration described above, the fuel injection timing control process (FIG. 15) corresponds to the process as the fuel injection timing correction means.
According to the third embodiment described above, the following effects can be obtained.
[0174]
(I). The engine temperature (here, engine cooling water temperature THW) affects the amount of liquid fuel adhering to the piston top surface 6a because it affects the vaporization of the injected fuel and the liquid fuel vaporization at the piston top surface 6a. This affects the degree of smoke generation. Therefore, the distance between the fuel injection valve 12 and the piston top surface 6a during fuel injection is increased by correcting the advance angle of the fuel injection timing based on the engine temperature during the compression stroke injection. From this, the amount of liquid fuel adhering to the piston top surface 6a is suppressed, the increase in smoke concentration can be suppressed, and the smoke amount in the exhaust and smoke contamination of the intake system can be appropriately suppressed.
[0175]
Further, in addition to the advance angle correction during the compression stroke injection based on the engine temperature, the retard angle correction during the intake stroke injection is performed based on the engine temperature. As a result, the distance between the fuel injection valve 12 and the piston top surface 6a can be adjusted even during the intake stroke injection, and the amount of liquid fuel adhering to the piston top surface 6a can be reduced. In this way, by performing both the advance angle correction during the compression stroke injection and the retard angle correction during the intake stroke injection based on the engine temperature, the amount of liquid fuel adhering to the piston top surface 6a is effectively suppressed. Thus, the increase in smoke concentration can be suppressed, and the amount of smoke in the exhaust gas and smoke contamination of the intake system can be suppressed more appropriately.
[0176]
(B). As described in the second embodiment, the engine speed NE affects the moving speed of the piston 6 and therefore affects the amount of liquid fuel adhering to the piston top surface 6a. Accordingly, the fuel injection timing is corrected based on the engine speed NE as described above. As a result, the amount of liquid fuel adhering to the piston top surface 6a can be suppressed, the increase in smoke concentration can be suppressed, and the smoke amount in the exhaust and smoke contamination of the intake system can be suppressed more appropriately.
[0177]
[Embodiment 4]
In the present embodiment, the fuel injection timing is corrected based on the valve overlap period when it is determined that the operating state is a large intake port blowback smoke amount. In the present embodiment, the fuel injection timing control process shown in FIGS. 19 and 20 is executed instead of the fuel injection timing control process (FIG. 2) of the first embodiment. The other configuration is the same as that of the first embodiment.
[0178]
The fuel injection timing control process (FIGS. 19 and 20) will be described. This process is repeatedly executed at the same crank angle cycle as the fuel injection timing control process (FIG. 2). When this process is started, first, the currently detected engine speed NE, load factor eklq, intake air amount Ga, engine coolant temperature THW, and valve overlap period Lovr (expressed by crank angle width) are read. (S402). The valve overlap period Lovr is read because the ECU separately reads the valve timings of the intake and exhaust valves 2a and 2b and constantly calculates them. When the valve overlap period Lovr is not always calculated, the valve timing of the intake / exhaust valves 2a and 2b may be read to calculate the valve overlap period Lovr in this process.
[0179]
Next, as in step S104 (FIG. 2) of the first embodiment, the basic fuel injection timing θainj is calculated from the basic fuel injection timing map based on the load factor eklq and the engine speed NE (S404). Then, similarly to step S106 (FIG. 2), the intake pressure Pi at the intake port 16 is calculated from the intake air amount Ga and the engine speed NE (S406).
[0180]
Next, it is determined whether the engine coolant temperature THW is equal to or lower than the low temperature reference value THWL (S408). This low-temperature reference value THWL determines the extent to which the amount of smoke in the intake port increases when the amount of smoke in the burnt gas increases due to the low engine temperature and the burnt gas blows back into the intake system. This is a determination value provided for this purpose.
[0181]
Here, if THW> THWL (“NO” in S408), then a fuel injection timing attenuation process (S450: FIG. 20), which is a part of the fuel injection timing control process, is executed.
[0182]
In the fuel injection timing attenuation process (FIG. 20), it is first determined whether or not the injection timing correction execution flag Finj is “ON” (S452). The injection timing correction execution flag Finj is a flag indicating that the injection timing correction is being executed to suppress the smoke amount, but Finj = “OFF” in the initial setting. From this ("NO" in S452), the process returns to the process of FIG. 19, and the basic fuel injection timing θainj obtained in step S404 is set as the fuel injection timing θinj (S424). Then, the actual fuel injection timing is set based on the fuel injection timing θinj (S420), and this process is temporarily terminated.
[0183]
On the other hand, if THW ≦ THWL (“YES” in S408), it is determined whether the intake pressure Pi is equal to or lower than the low intake pressure reference value PL (S410). This low intake pressure reference value PL is a determination value provided to determine the extent to which the amount of burned gas blown back into the intake system increases due to the low intake pressure Pi.
[0184]
Here, if Pi> PL (“NO” in S410), then the injection timing correction execution flag Finj is set to “OFF” (S422), and the basic fuel injection timing θainj is set to the fuel injection timing θinj (S424). ). Then, the actual fuel injection timing is set based on the fuel injection timing θinj (S420), and this process is temporarily terminated.
[0185]
On the other hand, if Pi ≦ PL (“YES” in S410), it is next determined whether or not the engine speed NE is equal to or lower than the low speed reference value NEL (S412). The low engine speed reference value NEL is a determination value provided to determine the extent to which the amount of burned gas blown back into the intake system increases due to the low engine speed NE.
[0186]
If NE> NEL (“NO” in S412), “OFF” is set to the injection timing correction execution flag Finj (S422), and the basic fuel injection timing θainj is set to the fuel injection timing θinj (S424). The actual fuel injection timing is set based on the fuel injection timing θinj (S420), and this process is temporarily terminated.
[0187]
As described above, in the state of Finj = “OFF”, if THW> THWL (“NO” in S408), Pi> PL (“NO” in S410), or NE> NEL (“NO” in S412), The injection timing correction for suppressing the intake port blowback smoke amount is not executed.
[0188]
When it is determined that NE ≦ NEL, that is, THW ≦ THWL (“YES” in S408), Pi ≦ PL (“YES” in S410), and NE ≦ NEL (“YES” in S412), Next, “ON” is set to the injection timing correction execution flag Finj (S414).
[0189]
Based on the fuel injection mode, the basic fuel injection timing θainj, and the valve overlap period Lovr, the fuel injection timing correction value θovr is obtained from a map prepared in advance by experiments (S416). The map of the fuel injection timing correction value θovr is as shown in FIG. That is, as the valve overlap period Lovr becomes longer during the intake stroke injection, the retard angle correction (θovr ≦ 0) becomes larger, and during the compression stroke injection, the advance angle correction (θovr ≧ 0) becomes larger as the valve overlap period Lovr becomes longer. As described above, it is set in advance by experiment or model calculation. This is because if the valve overlap period Lovr becomes longer, the burnt gas flowing out to the exhaust system (exhaust port 32 and exhaust passage 36) through the combustion chamber 10 again becomes the intake system (intake port 16 and intake passage 20) side. This is because the degree of inflow into the water increases. This is dealt with by suppressing the amount of smoke by reducing the amount of liquid fuel adhering to the piston top surface 6a.
[0190]
When the fuel injection timing correction value θovr is calculated in this way, the fuel injection timing θinj is calculated by correcting the basic fuel injection timing θainj with the fuel injection timing correction value θovr as shown in the following equation 6 (S418). ).
[0191]
[Formula 6]
θinj ← θainj + θovr ... [Formula 6]
Then, the actual fuel injection timing is set based on the fuel injection timing θinj (S420), and this process is temporarily terminated. As a result, the amount of smoke that enters the intake system by riding on the burnt burned gas is reduced, and smoke pollution of the intake system can be effectively suppressed.
[0192]
A case where any of the conditions of steps S408, S410, and S412 is no longer satisfied from the state in which the basic fuel injection timing θainj is corrected by the fuel injection timing correction value θovr in this way will be described. If Pi> PL (“NO” in S410) or NE> NEL (“NO” in S412), the injection timing correction execution flag Finj is returned to “OFF” (S422). Then, the basic fuel injection timing θainj is set as the fuel injection timing θinj (S424), the actual fuel injection timing is set based on the fuel injection timing θinj (S420), and this process is temporarily terminated. As a result, the fuel injection timing correction value θovr is not corrected.
[0193]
When THW> THWL (“NO” in S408) from the state where the basic fuel injection timing θainj is corrected by the fuel injection timing correction value θovr, the fuel injection timing correction attenuation process (FIG. 20) First, Finj = “ON” (“YES” in S452). Accordingly, next, the absolute value of the fuel injection timing correction value θovr is decreased by the attenuation value dθ (S454). That is, at the time of intake stroke injection and θovr ≦ 0, the attenuation value dθ is added as shown in the following equation 7.
[0194]
[Expression 7]
θovr ← θovr + dθ ... [Formula 7]
When the compression stroke injection is performed and θovr ≧ 0, the attenuation value dθ is subtracted as shown in the following equation (8).
[0195]
[Equation 8]
θovr ← θovr−dθ [Equation 8]
Here, the attenuation value dθ is a value for gradually attenuating the fuel injection timing correction value θovr every control cycle. When the absolute value of the fuel injection timing correction value θovr is smaller than dθ, “0” is set to the fuel injection timing correction value θovr.
[0196]
If the absolute value of the fuel injection timing correction value θovr is decreased in the equation 7 or the equation 8, it is next determined whether or not the fuel injection timing correction value θovr is “0” (S456). If θovr ≠ “0” (“NO” in S456), the fuel injection timing θinj is calculated by correcting the basic fuel injection timing θainj with the fuel injection timing correction value θovr in the same processing as the above equation 6. (S460).
[0197]
Then, in step S420 in FIG. 19, the actual fuel injection timing is set based on the fuel injection timing θinj, and this process is temporarily terminated. Thus, fuel injection is executed at the fuel injection timing θinj corrected by the fuel injection timing correction value θovr attenuated by this.
[0198]
Thereafter, as long as THW> THWL (“NO” in S408) and the fuel injection timing correction value θovr ≠ 0 in the calculation in step S454 (“NO” in S456), the fuel injection timing correction is gradually attenuated. Fuel injection is executed at the fuel injection timing θinj corrected by the value θovr.
[0199]
When θovr = 0 (“YES” in S456), the injection timing correction execution flag Finj is returned to “OFF” (S458). Therefore, in the next control cycle, “NO” is determined in step S408, and “NO” is determined in step S452, and step S424 is executed. Therefore, the fuel injection timing correction for suppressing the intake port blowback smoke amount is not performed.
[0200]
In the configuration described above, the process of reading the valve timings of the intake / exhaust valves 2a and 2b and calculating the valve overlap period Lovr corresponds to the process as the valve overlap detection means. The fuel injection timing control process (FIGS. 19 and 20) corresponds to a process as a smoke blow-back state determination unit and a fuel injection timing correction unit.
[0201]
According to the fourth embodiment described above, the following effects can be obtained.
(I). As described in the first embodiment, when the intake valve 2a and the exhaust valve 2b are configured as variable valve systems, the valve timing is adjusted according to the engine operating state. Even if the period is long, there is not always a possibility of smoke pollution of the intake system. In other words, when the amount of smoke blown back to the intake system is small, there is no problem with the smoke contamination of the intake system regardless of the valve overlap period, but when the operation state with a large amount of smoke blown back to the intake system is reached, the intake system depends on the valve overlap period. There is a risk of smoke pollution.
[0202]
Therefore, at the time of compression stroke injection, when the engine temperature is low, the intake pressure is low, and the engine speed is low (“YES” in S408, S410, and S412), the engine operating state increases the amount of smoke blown back into the intake system. Determination is made, and the fuel injection timing is corrected to advance more as the valve overlap period Lovr becomes longer. As a result, the smoke pollution of the intake system can be accurately suppressed, and the advance angle correction for suppressing the pollution of the intake system is performed under limited conditions, so that the engine performance can be easily maintained at a high level.
[0203]
Further, at the time of the intake stroke injection, the fuel injection timing is largely retarded as the valve overlap period Lovr becomes longer at low engine temperature, low intake pressure, and low engine speed (“YES” in S408, S410, and S412). ing. As a result, even during intake stroke injection, smoke pollution of the intake system can be accurately suppressed, and the retard angle correction for suppressing contamination of the intake system is performed under limited conditions, so the engine performance is high. Easy to maintain.
[0204]
(B). When the engine coolant temperature THW rises and becomes higher than the low temperature reference value THWL, the correction amount is gradually attenuated instead of immediately stopping the correction of the fuel injection timing. For this reason, it is possible to prevent a shock due to a sudden change in the fuel injection timing when the correction of the fuel injection timing is stopped due to the engine temperature rise from the cold time.
[0205]
[Embodiment 5]
The present embodiment is different from the fourth embodiment in that the fuel injection timing correction attenuation process shown in FIG. 22 is executed instead of the fuel injection timing correction attenuation process (FIG. 20). Other configurations are the same as those of the fourth embodiment.
[0206]
The fuel injection timing correction attenuation process (FIG. 22) will be described. As described in the fourth embodiment, this process is executed when it is determined in the fuel injection timing control process (FIG. 19) that the engine coolant temperature THW> the low temperature reference value THWL (“NO” in S408). .
[0207]
First, it is determined whether or not the injection timing correction execution flag Finj is “ON” (S502). Since Finj = “OFF” in the initial setting (“NO” in S502), the process returns to the process of FIG. 19, and the basic fuel injection timing θainj obtained in step S404 is set as the fuel injection timing θinj ( S424). Then, the actual fuel injection timing is set based on the fuel injection timing θinj (S420), and this process is temporarily terminated.
[0208]
When THW> THWL (“NO” in S408) from the state in which the fuel injection timing correction is performed by the fuel injection timing correction value θovr, the first in the fuel injection timing correction attenuation process (FIG. 22) Since Finj = “ON” (“YES” in S502), the attenuation correction value θx is calculated by the following equation 9 (S504).
[0209]
[Equation 9]
θx ← θovr × (THWh-THW) / (THWh-THWL) ... [Formula 9]
Here, the high temperature determination temperature THWh is set as an engine coolant temperature higher than the low temperature reference value THWL, and the fuel vaporized from the fuel injection valve 12 and the fuel adhering to the piston top surface 6a are rapidly vaporized. This is the engine cooling water temperature at which the amount of smoke blown back into the intake system becomes no problem. In the equation 9, when THW ≧ THWh, “0” is set as the attenuation correction value θx.
[0210]
Initially, since the engine coolant temperature THW is slightly higher than the low temperature reference value THWL, the attenuation correction value θx is set to a slightly smaller value as an absolute value than the fuel injection timing correction value θovr according to the above equation 9. The
[0211]
Next, it is determined whether θx = “0” (S506). If θx ≠ “0” (“NO” in S506), the fuel injection timing θinj is calculated by correcting the basic fuel injection timing θainj with the attenuation correction value θx by the following equation 10 (S510).
[0212]
[Expression 10]
θinj ← θainj + θx ... [Formula 10]
Then, in step S420 in FIG. 19, the actual fuel injection timing is set based on the fuel injection timing θinj, and this process is temporarily terminated. Thus, the fuel injection timing is corrected by the attenuation correction value θx attenuated in response to the increase in the engine coolant temperature THW.
[0213]
In the subsequent control cycle, every time the engine coolant temperature THW increases, the absolute value of the attenuation correction value θx calculated by the equation 9 becomes smaller. Therefore, as long as the attenuation correction value θx ≠ 0 (“ NO "), the fuel injection timing is corrected by the attenuation correction value θx that is gradually attenuated.
[0214]
When θx = 0 in the process of step S504 (“YES” in S506), the injection timing correction execution flag Finj is returned to “OFF” (S508). Accordingly, in the next control cycle, “NO” is determined in the step S502, and the step S424 in FIG. 18 is executed. Therefore, the fuel injection timing correction for suppressing the intake port blowback smoke amount is not performed.
[0215]
In the above-described configuration, the fuel injection timing control process (FIGS. 19 and 22) corresponds to a process as a smoke blow-back state determination unit and a fuel injection timing correction unit.
According to the fifth embodiment described above, the following effects can be obtained.
[0216]
(I). The effect (a) of the fourth embodiment is produced.
(B). Since the correction of the fuel injection timing is also attenuated in accordance with the increase in the engine coolant temperature THW, the fuel injection timing can be more adapted to the engine operating state, and engine shock can be prevented.
[0217]
[Embodiment 6]
The present embodiment is different from the fifth embodiment in that the fuel injection timing control process shown in FIGS. 23 and 24 is executed instead of the fuel injection timing control process (FIGS. 19 and 22). Other configurations are the same as those of the fifth embodiment. Also, steps S602 to S622 in FIG. 23 are the same as steps S402 to S422 in FIG. The difference is that a process (S623) of setting “0” to the correction amount θy described later is executed immediately after step S622. In step S624 instead of step S424 in FIG. 19, the fuel injection timing θinj is calculated by the following equation 11.
[0218]
## EQU11 ##
θinj ← θainj + θy ... [Formula 11]
The difference between the fuel injection timing correction attenuation process (FIG. 24) and FIG. 22 is that the fuel injection mode and the correction according to the increase in the valve overlap period Lovr corresponding to the increase in the engine coolant temperature THW from the low temperature reference value THWL. The amount θy is calculated. Further, instead of calculating the fuel injection timing θinj in step S510 of FIG. 22, the fuel injection timing θinj is calculated by the processing of the following equation 12.
[0219]
[Expression 12]
θinj ← θainj + θx + θy ... [Formula 12]
Note that the setting of the valve overlap period Lovr executed by the ECU is smaller in the cold state than after the warm-up. As the engine coolant temperature THW increases, the valve overlap period Lovr is increased to a normal size.
[0220]
Therefore, in the valve overlap period Lovr when THW ≦ THWL, even when the amount of smoke blown back into the intake system is not a problem, the valve overlap period Lovr increases as the engine coolant temperature THW becomes higher than the low temperature reference value THWL. There is a possibility that the amount of smoke blown back becomes a problem. In order to cope with the increase in the valve overlap period Lovr, a correction amount θy is provided.
[0221]
Accordingly, when THW> THWL is satisfied from the state in which the fuel injection timing correction has been performed by the fuel injection timing correction value θovr in the process of step S618 (“NO” in S608), the fuel injection timing correction attenuation process (FIG. 24). Is executed, the correction amount θy functions.
[0222]
That is, first, the correction amount θy is calculated according to the increase in the valve overlap period Lovr corresponding to the increase in the engine coolant temperature THW from the low temperature reference value THWL (S651). This correction amount θy is calculated from a map as shown in FIG. 25 created by experiments and model calculation based on the fuel injection mode and the valve overlap period Lovr after THW> THWL.
[0223]
At this time, since Finj = “ON” (“YES” in S652), the attenuation correction value θx is calculated as shown in the equation 9 (S654). If the attenuation correction value θx ≠ “0”, (“NO” in S656), the calculation of Equation 12 is executed (S660). Therefore, the fuel injection timing θinj is corrected by the attenuation correction value θx and the correction amount θy accompanying the increase in the valve overlap period.
[0224]
Thereafter, as the engine coolant temperature THW increases, the attenuation correction value θx decreases, but the correction amount θy increases. When the attenuation correction value θx = “0” (“YES” in S656), “OFF” is set to the injection timing correction execution flag Finj (S658). In the next calculation of Equation 12, θx = “0”, so that the fuel injection timing is corrected substantially by the correction amount θy (S660).
[0225]
In the next control cycle, after “NO” is calculated in step S608 and the correction amount θy is calculated (S651), “NO” is determined in step S652, and step S624 is executed. Here, the fuel injection timing correction of only the correction amount θy is performed by the above equation 11. Therefore, thereafter, the correction amount θy corresponding to the valve overlap period Lovr corresponding to the increase in the engine coolant temperature THW is reflected in the fuel injection timing θinj.
[0226]
In the configuration described above, the fuel injection timing control process (FIGS. 23 and 24) corresponds to the process as the smoke blow-back state determination means and the fuel injection timing correction means.
According to the sixth embodiment described above, the following effects can be obtained.
[0227]
(I). The effects (a) and (b) of the fifth embodiment are produced.
(B). Here, since the valve overlap period Lovr is increased in accordance with the increase in the engine coolant temperature THW, a large amount of burned gas may be blown into the intake system after the engine coolant temperature THW is increased. Therefore, by correcting the fuel injection timing in accordance with the increase in the valve overlap period Lovr accompanying the increase in the engine coolant temperature THW, it is possible to more accurately suppress the smoke pollution of the intake system.
[0228]
[Other embodiments]
(A). The engine 2 in FIG. 1 uses the intake variable valve mechanism 43 and the exhaust variable valve mechanism 45, but may be an engine configured as a system that adjusts the valve overlap period using either one.
[0229]
(B). In each of the above embodiments, the engine coolant temperature THW is used as the engine temperature, but the temperature of the engine oil may be used instead. Further, the combustion chamber temperature of the engine and the piston top surface temperature may be estimated from the operating state of the engine and used.
[0230]
(C). The engine 2 in FIG. 1 is a four-cylinder engine. However, when the engine 2 has a different number of cylinders, the interruption cycle of each control process is different. For example, in the case of a 6-cylinder engine, each control process is executed every 120 ° CA.
[0231]
(D). In the second embodiment, the correction value θld is determined according to the travel distance Ld of the vehicle. However, the correction value θld is determined according to the total operation time of the engine 2 or according to the total number of revolutions of the engine 2. Also good.
[0232]
(E). In the process of FIG. 19, not only when THW> THWL (“NO” in S408), but also when Pi> PL (“NO” in S410) or NE> NEL (“NO” in S412). Instead of step S422, a fuel injection timing correction attenuation process (FIG. 20) may be executed.
[0233]
(F). In Embodiments 4 to 6, the fuel injection mode and the valve overlap are satisfied when any one or two conditions are satisfied instead of all the conditions of THW ≦ THWL, Pi ≦ PL, and NE ≦ NEL. The fuel injection timing may be corrected by the fuel injection timing correction value θovr corresponding to the period Lovr. However, the fuel injection timing correction attenuation process of FIGS. 22 and 24 is executed when the fuel injection timing is corrected by satisfying at least THW ≦ THWL.
[0234]
(G). Of the equation 2 for obtaining the piston adhering fuel amount Fptn, the liquid fuel reaching amount Fin may be obtained based on the relationship of the following equation 13 instead of using a map. That is, the magnitude relation between the left side (movement distance of the piston top surface 6a) and the right side (liquid fuel reach distance in the piston direction) of the following equation 13 is repeatedly calculated at short intervals during the required time tv for the injected fuel. The liquid fuel arrival amount Fin may be obtained based on the length of time satisfying the relationship of 13.
[0235]
[Formula 13]
Figure 0004170773
This expression 13 represents the relationship when the liquid fuel reaches the piston top surface 6a. Here, θ (t) is the change in crank angle with time, Vp (NE, θ (t)) is the moving speed of the piston 6, Vs is the tip speed of the injected fuel, and α is the injection angle (FIG. 1). Further, the time required for vaporizing the injected fuel (the time from when the fuel is injected until the liquid fuel is completely vaporized) tv is given as a function of the engine coolant temperature THW.
[0236]
(H). In the first embodiment, the ECU 4 sequentially executes calculations for finally obtaining the correction value θsm from the data read in step S102. Instead, a map using the above-mentioned data used as a parameter for obtaining the correction value θsm is obtained in advance by the calculation described in the first embodiment and stored in a memory such as a ROM in the ECU 4. Also good. Accordingly, when the correction value θsm is necessary, the correction value θsm is obtained from the map based on the data read in step S102. Similarly, the intake port blow-back smoke amount Smret is preliminarily constructed as a map by the calculation described in the first embodiment and stored in a memory such as a ROM, and the intake air is drawn based on the data read in step S102 from this map. The port blow-back smoke amount Smret may be obtained.
[0237]
Further, the value of “θainj + θsm” itself is obtained in advance by the calculation described in the first embodiment as a map using the data read in step S102 as a parameter, and is stored in a memory such as a ROM in the ECU 4. Also good. Therefore, when the fuel injection timing θinj is necessary, the fuel injection timing θinj is obtained from the map based on the data read in step S102.
[0238]
Also in the second embodiment, as described above, the correction value θptn, the smoke amount Smptn, or the fuel injection timing θinj is mapped by the calculation described in the second embodiment, and based on the data read in step S202 from this map. You may ask. Similarly, the correction value map in which the correction value θptn and the correction value θld are combined into one, and the calculation described in the second embodiment using each data used for obtaining the correction value θptn and the correction value θld in advance as parameters. It may be obtained by the above and stored in a memory such as a ROM in the ECU 4. Then, when necessary, a correction value obtained by combining the correction value θptn and the correction value θld based on the data read in step S202 may be obtained from the map and used.
[0239]
Also in the third embodiment, as described above, the correction values θthw, θne, θthw + θne, or the fuel injection timing θinj are mapped by the calculation described in the third embodiment, and the data read in step S302 from this map You may ask based on.
[0240]
Also in the fourth, fifth, and sixth embodiments, as described above, the correction value θovr or the fuel injection timing θinj is mapped by the calculation described in the fourth, fifth, and sixth embodiments, and from this map to steps S402 and S602. You may obtain | require based on the data read.
[0241]
By configuring each embodiment by map processing as described above, the load on the ECU can be suppressed. For this reason, a cheap thing can be utilized for arithmetic units, such as CPU used for ECU, or a process can be speeded up.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic system diagram of an in-cylinder injection engine and an ECU according to a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart of a fuel injection timing control process executed by the ECU.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between fuel injection timing and smoke concentration Smdty for explaining fuel injection timing correction processing according to the first embodiment;
FIG. 4 is a flowchart of fuel injection timing control processing according to the second embodiment.
FIG. 5 is a timing chart showing the positional relationship between the injected fuel and the piston top surface according to the difference in fuel pressure Pf.
FIG. 6 is a timing chart showing the positional relationship between the injected fuel and the piston top surface according to the difference in engine coolant temperature THW.
FIG. 7 is a timing chart showing the positional relationship between the injected fuel and the piston top surface according to the difference in engine speed NE.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a map structure for obtaining a basic reach F0 based on a basic fuel injection timing θainj and a fuel pressure Pf for each fuel injection mode.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a map structure for obtaining a temperature correction coefficient kthw based on the basic fuel injection timing θainj and the engine coolant temperature THW for each fuel injection mode.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a map structure for obtaining a rotational speed correction coefficient knee based on a basic fuel injection timing θainj and an engine rotational speed NE for each fuel injection mode.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a map structure for obtaining an injection time correction coefficient kinj from a fuel injection time Tinj.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a map structure for obtaining a fuel vaporization amount Fout based on a basic fuel injection timing θainj and an engine coolant temperature THW.
FIG. 13 is a graph showing a relationship between a fuel injection timing and a smoke amount Smptn for explaining a fuel injection timing correction process according to the second embodiment.
FIG. 14 is an explanatory diagram of a map structure for calculating a correction value θld based on a travel distance Ld.
FIG. 15 is a flowchart of fuel injection timing control processing according to the third embodiment.
FIG. 16 is an explanatory diagram of a map structure for obtaining a correction value θthw based on the basic fuel injection timing θainj and the engine coolant temperature THW for each fuel injection mode.
FIG. 17 is an explanatory diagram of a map structure for obtaining a correction value θne based on the basic fuel injection timing θainj and the engine speed NE for each fuel injection mode.
FIG. 18 is a graph showing the relationship between fuel injection timing and smoke concentration Smdty for explaining fuel injection timing correction processing according to the third embodiment.
FIG. 19 is a flowchart of fuel injection timing control processing according to the fourth embodiment.
FIG. 20 is a flowchart of fuel injection timing correction attenuation processing according to the fourth embodiment.
FIG. 21 is an explanatory diagram of a map structure for obtaining a fuel injection timing correction value θovr based on a basic fuel injection timing θainj and a valve overlap period Lovr for each fuel injection mode.
FIG. 22 is a flowchart of fuel injection timing correction attenuation processing according to the fifth embodiment.
FIG. 23 is a flowchart of fuel injection timing control processing according to the sixth embodiment.
FIG. 24 is a flowchart of fuel injection timing correction attenuation processing according to the sixth embodiment.
FIG. 25 is an explanatory diagram of a map structure for obtaining a correction amount θy based on a basic fuel injection timing θainj and a valve overlap period Lovr for each fuel injection mode.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Engine, 2a ... Intake valve, 2b ... Exhaust valve, 4 ... ECU, 6 ... Piston, 6a ... Piston top surface, 10 ... Combustion chamber, 12 ... Fuel injection valve, 14 ... Spark plug, 16 ... Intake port, 20 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Intake passage, 22 ... Surge tank, 24 ... Motor, 26 ... Throttle valve, 28 ... Throttle opening sensor, 30 ... Intake air amount sensor, 32 ... Exhaust port, 36 ... Exhaust passage, 38 ... Exhaust purification catalyst, 40 ... Fuel pressure sensor, 42 ... intake cam, 43 ... intake variable valve mechanism, 43a ... stroke sensor, 44 ... exhaust cam, 45 ... exhaust variable valve mechanism, 45a ... stroke sensor, 46 ... accelerator pedal, 48 ... accelerator Opening sensor, 50 ... engine speed sensor, 52 ... reference crank angle sensor, 54 ... cooling water temperature sensor, 56 ... air-fuel ratio sensor, 58 ... travel distance meter .

Claims (36)

燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置であって、
エンジンの運転状態に基づいて燃焼室内から吸気系への既燃ガスの吹き返し量を算出する吹き返し量算出手段と、
該吹き返し量算出手段にて算出された既燃ガスの吹き返し量に基づいて、圧縮行程期間に噴射時期が存在する場合には燃料噴射時期を進角補正する燃料噴射時期補正手段と、
を備えたことを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。
A fuel injection timing control device for a direct injection engine that injects fuel into a combustion chamber,
Blowback amount calculation means for calculating the amount of burnt gas blowback from the combustion chamber to the intake system based on the operating state of the engine;
Fuel injection timing correction means for correcting the advance of the fuel injection timing when the injection timing is present in the compression stroke period based on the blowback amount of burned gas calculated by the blowback amount calculation means;
A fuel injection timing control device for a direct injection type engine.
請求項1において、前記燃料噴射時期補正手段は、前記吹き返し量算出手段にて算出された既燃ガスの吹き返し量に基づいて、圧縮行程期間に噴射時期が存在する場合には燃料噴射時期を進角補正するとともに、吸気行程期間に噴射時期が存在する場合には燃料噴射時期を遅角補正することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。2. The fuel injection timing correction means according to claim 1, wherein the fuel injection timing correction means advances the fuel injection timing when there is an injection timing in the compression stroke period based on the blowback amount of burned gas calculated by the blowback amount calculation means. A fuel injection timing control device for a direct injection type engine characterized by correcting the angle and retarding the fuel injection timing when the injection timing is present in the intake stroke period. 燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置であって、
エンジンの運転状態に基づいて燃焼室内から吸気系への既燃ガスの吹き返し量を算出する吹き返し量算出手段と、
該吹き返し量算出手段にて算出された既燃ガスの吹き返し量に基づいて、吸気行程期間に噴射時期が存在する場合には燃料噴射時期を遅角補正する燃料噴射時期補正手段と、
を備えたことを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。
A fuel injection timing control device for a direct injection engine that injects fuel into a combustion chamber,
Blowback amount calculation means for calculating the amount of burnt gas blowback from the combustion chamber to the intake system based on the operating state of the engine;
Fuel injection timing correction means for correcting the delay of the fuel injection timing when the injection timing exists in the intake stroke period based on the blowback amount of burned gas calculated by the blowback amount calculation means;
A fuel injection timing control device for a direct injection type engine.
請求項1〜3のいずれかにおいて、前記燃料噴射時期補正手段は、エンジンの運転状態に基づいて既燃ガスのスモーク濃度を求め、該スモーク濃度と、前記吹き返し量算出手段にて算出された既燃ガスの吹き返し量とに基づいて燃料噴射時期を補正することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。4. The fuel injection timing correction unit according to claim 1, wherein the fuel injection timing correction unit obtains a smoke concentration of burned gas based on an operating state of the engine, and the smoke concentration and the blowback amount calculation unit calculate the smoke concentration. A fuel injection timing control device for a cylinder injection type engine, wherein the fuel injection timing is corrected based on a blowback amount of the fuel gas. 請求項4において、前記燃料噴射時期補正手段は、前記スモーク濃度と、前記吹き返し量算出手段にて算出された既燃ガスの吹き返し量とに基づいて吸気系へのスモークの吹き返し量を求め、該スモークの吹き返し量が基準範囲となるように燃料噴射時期を補正することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。In Claim 4, the fuel injection timing correction means obtains the amount of smoke blowback to the intake system based on the smoke concentration and the amount of burnt gas blowback calculated by the blowback amount calculation means, A fuel injection timing control device for a direct injection type engine, wherein the fuel injection timing is corrected so that the amount of smoke blowback falls within a reference range. 請求項1〜5のいずれかにおいて、前記吹き返し量算出手段は、バルブオーバラップ期間に応じて前記吹き返し量を算出することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。6. The fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 1, wherein the blowback amount calculation means calculates the blowback amount according to a valve overlap period. 請求項1〜5のいずれかにおいて、前記吹き返し量算出手段は、吸気圧に応じて前記吹き返し量を算出することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。6. The fuel injection timing control device for a direct injection engine according to claim 1, wherein the blowback amount calculation means calculates the blowback amount according to an intake pressure. 請求項1〜5のいずれかにおいて、前記吹き返し量算出手段は、排気バルブの閉弁時期及び吸気バルブの開弁時期に応じて前記吹き返し量を算出することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。The in-cylinder injection engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the blow-back amount calculating means calculates the blow-back amount in accordance with a closing timing of the exhaust valve and a opening timing of the intake valve. Fuel injection timing control device. 請求項1〜5のいずれかにおいて、前記吹き返し量算出手段は、エンジン回転数に応じて前記吹き返し量を算出することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。6. The fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 1, wherein the blowback amount calculation means calculates the blowback amount according to the engine speed. 請求項1〜5のいずれかにおいて、前記吹き返し量算出手段は、バルブオーバラップ期間及び吸気圧に応じて前記吹き返し量を算出することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。6. The fuel injection timing control device for a direct injection engine according to claim 1, wherein the blowback amount calculation means calculates the blowback amount according to a valve overlap period and an intake pressure. 請求項1〜5のいずれかにおいて、前記吹き返し量算出手段は、バルブオーバラップ期間、吸気圧及びエンジン回転数に応じて前記吹き返し量を算出することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。6. The fuel injection for a direct injection engine according to claim 1, wherein the blowback amount calculation means calculates the blowback amount according to a valve overlap period, an intake pressure, and an engine speed. Timing control device. 請求項1〜5のいずれかにおいて、前記吹き返し量算出手段は、排気バルブの閉弁時期、吸気バルブの開弁時期及び吸気圧に応じて前記吹き返し量を算出することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。6. The in-cylinder injection according to claim 1, wherein the blowback amount calculation means calculates the blowback amount according to a closing timing of the exhaust valve, a valve opening timing of the intake valve, and an intake pressure. Type fuel injection timing control device. 請求項1〜5のいずれかにおいて、前記吹き返し量算出手段は、排気バルブの閉弁時期、吸気バルブの開弁時期、吸気圧及びエンジン回転数に応じて前記吹き返し量を算出することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。6. The blow-back amount calculating means according to claim 1, wherein the blow-back amount calculating means calculates the blow-back amount according to an exhaust valve closing timing, an intake valve opening timing, an intake pressure, and an engine speed. A fuel injection timing control device for an in-cylinder injection engine. 請求項6,8,10〜13のいずれかにおいて 前記吹き返し量算出手段は、バルブオーバラップ期間が長くなるほど前記吹き返し量を大きく算出することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。The fuel injection timing control device for a direct injection engine according to any one of claims 6, 8, 10 to 13, wherein the blowback amount calculation means calculates the blowback amount to be larger as the valve overlap period becomes longer. . 請求項7,10〜13のいずれかにおいて 前記吹き返し量算出手段は、吸気圧が低くなるほど前記吹き返し量を大きく算出することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。The fuel injection timing control device for a cylinder injection type engine according to any one of claims 7, 10 to 13, wherein the blowback amount calculation means calculates the blowback amount to be larger as the intake pressure becomes lower. 請求項9,11,13のいずれかにおいて 前記吹き返し量算出手段は、エンジン回転数が低くなるほど前記吹き返し量を大きく算出することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。The fuel injection timing control device for a cylinder injection type engine according to any one of claims 9, 11, and 13, wherein the blowback amount calculating means calculates the blowback amount larger as the engine speed is lower. 燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置であって、
エンジンの運転状態に基づいて既燃ガス中のスモーク量を表す物理量あるいは該スモーク量を反映する物理量を算出するスモーク物理量算出手段と、
圧縮行程期間に燃料噴射時期が存在する場合には、前記スモーク物理量算出手段にて算出された物理量に基づいて燃料噴射時期を進角補正する燃料噴射時期補正手段と、
を備えたことを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。
A fuel injection timing control device for a direct injection engine that injects fuel into a combustion chamber,
A smoke physical quantity calculating means for calculating a physical quantity representing the smoke quantity in the burnt gas based on the operating state of the engine or a physical quantity reflecting the smoke quantity;
Fuel injection timing correction means for correcting the advance of the fuel injection timing based on the physical quantity calculated by the smoke physical quantity calculation means when the fuel injection timing is present in the compression stroke period;
A fuel injection timing control device for a direct injection type engine.
請求項17において、前記燃料噴射時期補正手段は、前記スモーク物理量算出手段にて算出された物理量に基づいて、圧縮行程期間に噴射時期が存在する場合には燃料噴射時期を進角補正するとともに、吸気行程期間に噴射時期が存在する場合には燃料噴射時期を遅角補正することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。In Claim 17, the fuel injection timing correction means corrects the advance of the fuel injection timing when the injection timing is present in the compression stroke period based on the physical quantity calculated by the smoke physical quantity calculation means, A fuel injection timing control device for a cylinder injection type engine, wherein when the injection timing exists in an intake stroke period, the fuel injection timing is retarded. 請求項17又は18において、前記スモーク物理量算出手段は、前記物理量として、エンジンの運転状態に基づいて燃料噴射に伴うピストン頂面への燃料付着量を算出することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。The in-cylinder injection engine according to claim 17 or 18, wherein the smoke physical quantity calculating means calculates, as the physical quantity, an amount of fuel adhering to a piston top surface accompanying fuel injection based on an operating state of the engine. Fuel injection timing control device. 請求項17〜19のいずれかにおいて、前記スモーク物理量算出手段は、燃料噴射圧力に応じて前記物理量を算出することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。20. The fuel injection timing control device for a cylinder injection engine according to claim 17, wherein the smoke physical quantity calculation unit calculates the physical quantity according to a fuel injection pressure. 請求項20において、前記スモーク物理量算出手段は、燃料噴射圧力が高いほど前記物理量を大きく算出することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。21. The fuel injection timing control device for a direct injection engine according to claim 20, wherein the smoke physical quantity calculating means calculates the physical quantity to be larger as the fuel injection pressure is higher. 請求項17〜19のいずれかにおいて、前記スモーク物理量算出手段は、エンジン回転数に応じて前記物理量を算出することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。The fuel injection timing control device for a cylinder injection type engine according to any one of claims 17 to 19, wherein the smoke physical quantity calculation means calculates the physical quantity according to an engine speed. 請求項22において、前記スモーク物理量算出手段は、圧縮行程期間に噴射時期が存在する場合には、エンジン回転数が高いほど前記物理量を大きく算出することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。23. The fuel injection for a cylinder injection type engine according to claim 22, wherein the smoke physical quantity calculating means calculates the physical quantity larger as the engine speed is higher when the injection timing is present in the compression stroke period. Timing control device. 請求項22において、前記スモーク物理量算出手段は、吸気行程期間に噴射時期が存在する場合には、エンジン回転数が低いほど前記物理量を大きく算出することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。23. The fuel injection for a direct injection engine according to claim 22, wherein the smoke physical quantity calculating means calculates the physical quantity to be larger as the engine speed is lower when the injection timing is present during the intake stroke period. Timing control device. 請求項17〜19のいずれかにおいて、前記スモーク物理量算出手段は、エンジン温度に応じて前記物理量を算出することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。20. The fuel injection timing control device for a direct injection type engine according to claim 17, wherein the smoke physical quantity calculation unit calculates the physical quantity according to an engine temperature. 請求項25において、前記スモーク物理量算出手段は、エンジン温度が低いほど前記物理量を大きく算出することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。26. The fuel injection timing control device for a direct injection engine according to claim 25, wherein the smoke physical quantity calculating means calculates the physical quantity to be larger as the engine temperature is lower. エンジンの運転状態に応じてバルブタイミングを調節する可変動弁系を備えるとともに燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置であって、A fuel injection timing control device for an in-cylinder injection engine that includes a variable valve system that adjusts a valve timing according to an operating state of an engine and injects fuel into a combustion chamber,
バルブオーバラップ期間を検出するバルブオーバラップ検出手段と、  Valve overlap detection means for detecting the valve overlap period;
吸気系へのスモークの吹き返し量が多くなるエンジン運転状態か否かを判定するスモーク吹き返し状態判定手段と、  Smoke blow-back state determination means for determining whether or not the engine is in an operating state in which the amount of smoke blow-back to the intake system increases.
圧縮行程期間に燃料噴射時期が存在する時に、前記スモーク吹き返し状態判定手段にて吸気系へのスモークの吹き返し量が多くなるエンジン運転状態であると判定された場合には、前記バルブオーバラップ検出手段にて検出されたバルブオーバラップ期間に基づいて燃料噴射時期を進角補正する燃料噴射時期補正手段と、  When the fuel injection timing exists during the compression stroke period, if the smoke blow-back state determining means determines that the engine is in an engine operating state in which the amount of smoke blow-back to the intake system increases, the valve overlap detection means Fuel injection timing correction means for correcting the advance of the fuel injection timing based on the valve overlap period detected at
を備えたことを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。  A fuel injection timing control device for a direct injection type engine.
請求項27において、前記燃料噴射時期補正手段は、前記スモーク吹き返し状態判定手段にて吸気系へのスモークの吹き返し量が多くなるエンジン運転状態であると判定された場合には、前記バルブオーバラップ検出手段にて検出されたバルブオーバラップ期間に基づいて、圧縮行程期間に噴射時期が存在する時には燃料噴射時期を進角補正するとともに、吸気行程期間に噴射時期が存在する時には燃料噴射時期を遅角補正することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。The fuel injection timing correction means according to claim 27, wherein when the smoke blow back state determination means determines that the engine is in an engine operating state in which the amount of smoke blow back to the intake system increases, the valve overlap detection is performed. Based on the valve overlap period detected by the means, the fuel injection timing is advanced when the injection timing exists during the compression stroke period, and the fuel injection timing is retarded when the injection timing exists during the intake stroke period. A fuel injection timing control device for a direct injection type engine characterized by correcting. エンジンの運転状態に応じてバルブタイミングを調節する可変動弁系を備えるとともに燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置であって、A fuel injection timing control device for an in-cylinder injection engine that includes a variable valve system that adjusts a valve timing according to an operating state of an engine and injects fuel into a combustion chamber,
バルブオーバラップ期間を検出するバルブオーバラップ検出手段と、  Valve overlap detection means for detecting the valve overlap period;
吸気系へのスモークの吹き返し量が多くなるエンジン運転状態か否かを判定するスモーク吹き返し状態判定手段と、  Smoke blow-back state determination means for determining whether or not the engine is in an operating state in which the amount of smoke blow-back to the intake system increases.
吸気行程期間に燃料噴射時期が存在する時に、前記スモーク吹き返し状態判定手段にて吸気系へのスモークの吹き返し量が多くなるエンジン運転状態であると判定された場合には、前記バルブオーバラップ検出手段にて検出されたバルブオーバラップ期間に基づいて燃料噴射時期を遅角補正する燃料噴射時期補正手段と、  When the fuel injection timing exists during the intake stroke period, if the smoke blow-back state determining means determines that the engine is in an engine operating state in which the amount of smoke blow-back to the intake system increases, the valve overlap detecting means A fuel injection timing correction means for correcting the delay of the fuel injection timing based on the valve overlap period detected at
を備えたことを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。  A fuel injection timing control device for a direct injection type engine.
請求項27〜29のいずれかにおいて 前記燃料噴射時期補正手段は、バルブオーバラップ期間が長くなるほど燃料噴射時期を大きく補正することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。30. The fuel injection timing control device for a cylinder injection engine according to claim 27, wherein the fuel injection timing correction means corrects the fuel injection timing to a greater extent as the valve overlap period becomes longer. 請求項27〜30のいずれかにおいて、前記スモーク吹き返し状態判定手段は、低回転、低吸気圧及び低エンジン温度の内の1つ又は2つ以上の条件が成立した場合に、吸気系へのスモークの吹き返し量が多くなるエンジン運転状態であると判定することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。31. The smoke blow-back state determination means according to claim 27, wherein the smoke blow-back state determination means smokes the intake system when one or more of the conditions of low rotation, low intake pressure and low engine temperature are satisfied. A fuel injection timing control device for an in-cylinder injection engine, characterized in that it is determined that the engine is in an operating state in which the amount of blow-back of the engine increases. 請求項31において、前記燃料噴射時期補正手段は、前記スモーク吹き返し状態判定手段にて低エンジン温度の条件成立により吸気系へのスモークの吹き返し量が多くなるエンジン運転状態であると判定されたことで燃料噴射時期を補正した時には、エンジン温度の上昇に応じて燃料噴射時期に対する補正を徐々に小さくすることを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。In Claim 31, the fuel injection timing correction means is determined by the smoke blowback state determination means to be in an engine operating state in which the amount of smoke blowback to the intake system increases due to the low engine temperature condition being satisfied. A fuel injection timing control device for a cylinder injection type engine, wherein when the fuel injection timing is corrected, the correction to the fuel injection timing is gradually reduced in accordance with an increase in engine temperature. 請求項31又は32において、前記燃料噴射時期補正手段は、エンジン温度の上昇に応じてバルブオーバラップ期間が増加した場合には該バルブオーバラップ期間の増加に応じて前記補正を大きくする処理を加えることを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。33. The fuel injection timing correction means according to claim 31, wherein when the valve overlap period increases in response to an increase in engine temperature, the fuel injection timing correction means increases the correction in accordance with the increase in valve overlap period. A fuel injection timing control apparatus for a direct injection type engine. 請求項1〜16のいずれかにおける前記吹き返し量算出手段と前記燃料噴射時期補正手段との処理を予め実行することによって得られているエンジンの運転状態をパラメータとする燃料噴射時期の補正値あるいは補正後の燃料噴射時期のマップを用いて、筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期を制御することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。A correction value or correction of the fuel injection timing using as a parameter the engine operating state obtained by executing in advance the processing of the blowback amount calculation means and the fuel injection timing correction means according to any one of claims 1 to 16. A fuel injection timing control device for a cylinder injection type engine, wherein the fuel injection timing of the cylinder injection type engine is controlled using a map of the subsequent fuel injection timing. 請求項17〜26のいずれかにおける前記スモーク物理量算出手段と前記燃料噴射時期補正手段との処理を予め実行することによって得られているエンジンの運転状態をパラメータとする燃料噴射時期の補正値あるいは補正後の燃料噴射時期のマップを用いて、筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期を制御することを特徴とする筒内噴射型27. A fuel injection timing correction value or correction using as a parameter the engine operating state obtained by executing the processing of the smoke physical quantity calculating means and the fuel injection timing correcting means in advance in any one of claims 17 to 26. In-cylinder injection type characterized by controlling fuel injection timing of in-cylinder injection type engine using map of subsequent fuel injection timing エンジンの燃料噴射時期制御装置。Engine fuel injection timing control device. 請求項27〜33のいずれかにおける前記バルブオーバラップ検出手段、前記スモーク吹き返し状態判定手段及び前記燃料噴射時期補正手段の処理を予め実行することによって得られているエンジンの運転状態をパラメータとする燃料噴射時期の補正値あるいは補正後の燃料噴射時期のマップを用いて、筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期を制御することを特徴とする筒内噴射型エンジンの燃料噴射時期制御装置。34. A fuel having as a parameter the operating state of the engine obtained by executing the processing of the valve overlap detecting means, the smoke blow-back state determining means and the fuel injection timing correcting means in any one of claims 27 to 33 in advance. A fuel injection timing control device for a cylinder injection type engine, wherein the fuel injection timing of the cylinder injection type engine is controlled using a correction value of the injection timing or a map of the corrected fuel injection timing.
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