JP4304463B2 - Fuel injection control device for internal combustion engine - Google Patents
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- F02D41/3094—Controlling fuel injection the fuel injection being effected by at least two different injectors, e.g. one in the intake manifold and one in the cylinder
Description
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。 The present invention relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine.
近年、筒内直接燃料噴射によりガソリン混合比を薄くしたリーンバーン(希薄燃焼)で、吸気ポート噴射よりも燃費を改善したものが提案されている。さらに、特許文献1に記載のエンジンのように、気筒内に燃料を噴射供給する筒内噴射用インジェクタと、吸気ポートに燃料を噴射供給する吸気ポート噴射用インジェクタとの双方のインジェクタを備えている内燃機関が提案されている。
In recent years, lean burn (lean combustion) in which the gasoline mixture ratio is reduced by in-cylinder direct fuel injection, which has improved fuel efficiency over intake port injection, has been proposed. Further, like the engine described in
この筒内直接燃料噴射によれば、上記のような燃費の改善にも効果的であるが、その一方で、吸気ポート噴射よりも筒内噴射の方がエンジンの最大出力性能を高めることもできる。ポート噴射では気筒内に吸入されるガスは空気と燃料との混合気であるが、筒内噴射では気筒内に吸入されるガスはすべて空気であり燃料はそれとは別に追加されるため筒内の酸素量を多くできる。さらに、筒内噴射では、燃料の気化がすべて気筒内で行われるため、吸気ポート噴射に比して筒内の混合気の温度を下げることができる。混合気の温度が低下すると、筒内の密度は高くなるため、一定容積の気筒内に充填可能な酸素の量を増やすことができる。よって、筒内噴射の方が、スロットルバルブの全開時により多くの酸素を確保し、より多くの燃料を燃焼させることができるため、吸気ポート噴射に比して最高出力性能を高くすることができる。したがって、出力性能が要求される高負荷時には、筒内噴射によって燃料噴射することが効率的であるため、吸気ポート噴射と組み合わせた内燃機関も提案されている。
しかしながら、後者の場合、高負荷時に筒内噴射を実行し続けると排気系部品が過熱してしまうという虞があった。
即ち、多量の燃料が噴射される高負荷運転時には、燃料噴射量が多いことや筒内に導入される空気量も多く、さらに圧縮行程中の筒内では圧力も高いことから燃料が気化しにくい。また、着火するまでの気化時間も短いことからすべての噴射燃料を気化させることが困難になる。加えて燃料と空気の混合も不十分となり易く、その結果燃焼が緩慢となる。そのため、排気行程まで燃焼が継続したり排気系で燃焼しやすくなるため、排気ガス温度が上昇する。排気ガス温度の上昇に伴い、排気浄化用触媒等が劣化したり溶損したりする虞が発生する。
However, in the latter case, if in-cylinder injection continues to be performed at a high load, there is a risk that the exhaust system parts will overheat.
That is, during high load operation in which a large amount of fuel is injected, the amount of fuel injection is large, the amount of air introduced into the cylinder is large, and the pressure is also high in the cylinder during the compression stroke, so the fuel is difficult to vaporize. . In addition, since the vaporization time until ignition is short, it is difficult to vaporize all the injected fuel. In addition, fuel and air are likely to be insufficiently mixed, resulting in slow combustion. For this reason, combustion continues until the exhaust stroke or combustion in the exhaust system is facilitated, so that the exhaust gas temperature rises. As the exhaust gas temperature rises, the exhaust purification catalyst or the like may be deteriorated or melted.
その際、燃料噴射量を増量して(いわゆるOT増量)排気ガス温度を低下させる技術が知られているが、増量した燃料によって燃料消費率(燃費)が悪化したり、排気ガスが汚染されるという問題があった。 At that time, a technique for increasing the fuel injection amount (so-called OT increase) to lower the exhaust gas temperature is known. However, the increased fuel deteriorates the fuel consumption rate (fuel consumption) or pollutes the exhaust gas. There was a problem.
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気系部品の過熱を防止する必要のある際に、燃費を悪化させることなく排気ガスの温度を低下させることのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is an internal combustion engine capable of reducing the temperature of exhaust gas without deteriorating fuel consumption when it is necessary to prevent overheating of exhaust system components. An object of the present invention is to provide an engine fuel injection control device.
上記目的を達成するため、請求項1に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射インジェクタと吸気通路中に燃料を噴射する吸気通路噴射インジェクタとの少なくとも一方を用いた燃料の噴射形態が設定される内燃機関に適用される燃料噴射制御装置であって、排気系部品の温度が所定温度以上となると判断されたときには、そうでないときに比して、前記筒内噴射インジェクタからの燃料の噴射量に対する前記吸気通路噴射インジェクタからの燃料の噴射量の比率を増加させるように噴射形態の設定状況を変更する噴射形態変更手段と、前記噴射形態の設定状況と機関運転状況とに基づいて前記排気系部品の温度を推定する温度推定手段と、前記温度推定手段によって推定された前記排気系部品の温度に基づき、前記排気系部品が過昇温となるか否かの判定を行うとともに、前記噴射形態変更手段による噴射形態の変更後に前記排気系部品が過昇温となる旨の判定がなされたときに燃料噴射量の増量を行う燃料増量実行手段とを備え、前記燃料増量実行手段による増量分の燃料噴射を前記筒内噴射インジェクタから行うことを要旨とする。
In order to achieve the above object, a fuel injection control device for an internal combustion engine according to
上記構成では、排気系部品の温度が所定温度以上となると判断されたときには、筒内インジェクタからの噴射量に対する吸気ポートインジェクタからの燃料の噴射量の比率を増加させるように噴射形態が変更される。よって、吸気ポート噴射では燃焼が緩慢になりにくいため、筒内噴射に比して排気ガス温度の上昇を抑えることができる。また、排気系部品の温度上昇を抑えるために、燃焼に供される以上の燃料を供給するOT増量と比べて、燃費を向上させることができる。
また、推定された排気系部品の温度が過昇温となる旨の判定がなされたときに、はじめて燃料噴射量の増量を行う。よって、燃料増量による燃費の悪化を最小限に抑えることができる。
また、増量分の燃料噴射を筒内噴射インジェクタによって行う。増量分の燃料はほとんど燃焼に供されることがないため、増量分の燃料噴射により燃焼の緩慢化を招くことはなく、気筒内に直接噴射された燃料の気化潜熱による冷却効果のみを享受できる。よって、吸気ポート噴射による燃料増量と比べて、より効果的に排気ガス温度を低下させることができる。
In the above configuration, when it is determined that the temperature of the exhaust system component is equal to or higher than the predetermined temperature, the injection mode is changed so as to increase the ratio of the fuel injection amount from the intake port injector to the injection amount from the in-cylinder injector. . Therefore, combustion is less likely to be slow in the intake port injection, so that an increase in exhaust gas temperature can be suppressed as compared with in-cylinder injection. Further, in order to suppress the temperature rise of the exhaust system parts, the fuel efficiency can be improved as compared with the OT increase that supplies more fuel than that used for combustion.
Further, the fuel injection amount is increased only when it is determined that the estimated temperature of the exhaust system component is overheated. Therefore, the deterioration of the fuel consumption due to the fuel increase can be minimized.
Further, the fuel injection for the increased amount is performed by the in-cylinder injector. Because the increased amount of fuel is hardly used for combustion, the fuel injection for the increased amount does not slow down the combustion, and only the cooling effect by the latent heat of vaporization of the fuel directly injected into the cylinder can be enjoyed. . Therefore, the exhaust gas temperature can be reduced more effectively than the fuel increase by the intake port injection.
請求項2に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射インジェクタと吸気通路中に燃料を噴射する吸気通路噴射インジェクタとの少なくとも一方を用いた燃料の噴射形態が設定される内燃機関に適用される燃料噴射制御装置であって、前記筒内噴射インジェクタからのみ燃料噴射が行われている状態で排気系部品の温度が所定温度以上となると判断されたときには、前記筒内噴射インジェクタからの燃料の噴射分を前記吸気通路噴射インジェクタから噴射させるように噴射形態を変更する噴射形態変更手段と、前記噴射形態の設定状況と機関運転状況とに基づいて前記排気系部品の温度を推定する温度推定手段と、前記温度推定手段によって推定された前記排気系部品の温度に基づき、前記排気系部品が過昇温となるか否かの判定を行うとともに、前記噴射形態変更手段による噴射形態の変更後に前記排気系部品が過昇温となる旨の判定がなされたときに燃料噴射量の増量を行う燃料増量実行手段とを備え、前記燃料増量実行手段による増量分の燃料噴射を前記筒内噴射インジェクタから行うことを要旨とする。
A fuel injection control device for an internal combustion engine according to
上記構成では、高負荷運転時等に出力性能が優る筒内噴射を実行している際に、排気系部品の温度が上昇してきて所定温度以上となると判断されたときに、はじめて筒内噴射から排気系部品が温度上昇しにくい吸気ポート噴射に切替える。よって、運転時の出力性能を最大限利用できるとともに、排気系部品の温度上昇を抑制することができる。
また、推定された排気系部品の温度が過昇温となる旨の判定がなされたときに、はじめて燃料噴射量の増量を行う。よって、燃料増量による燃費の悪化を最小限に抑えることができる。
また、増量分の燃料噴射を筒内噴射インジェクタによって行う。増量分の燃料はほとんど燃焼に供されることがないため、増量分の燃料噴射により燃焼の緩慢化を招くことはなく、気筒内に直接噴射された燃料の気化潜熱による冷却効果のみを享受できる。よって、吸気ポート噴射による燃料増量と比べて、より効果的に排気ガス温度を低下させることができる。
In the above configuration, when performing in-cylinder injection with excellent output performance during high-load operation or the like, when it is determined that the temperature of the exhaust system parts rises and exceeds the predetermined temperature, the in-cylinder injection is not performed for the first time. Switch to intake port injection, where the temperature of the exhaust system parts does not rise easily. Therefore, the output performance during operation can be utilized to the maximum and the temperature rise of the exhaust system parts can be suppressed.
Further, the fuel injection amount is increased only when it is determined that the estimated temperature of the exhaust system component is overheated. Therefore, the deterioration of the fuel consumption due to the fuel increase can be minimized.
Further, the fuel injection for the increased amount is performed by the in-cylinder injector. Because the increased amount of fuel is hardly used for combustion, the fuel injection for the increased amount does not slow down the combustion, and only the cooling effect by the latent heat of vaporization of the fuel directly injected into the cylinder can be enjoyed. . Therefore, the exhaust gas temperature can be reduced more effectively than the fuel increase by the intake port injection.
請求項3に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、請求項1又は2に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記温度推定手段は、前記噴射形態変更手段による変更前の噴射形態に対応して機関運転状況に基づき前記排気系部品の温度を推定する第1の温度推定手段と、前記噴射形態変更手段による変更後の噴射形態に対応して機関運転状況に基づき前記排気系部品の温度を推定する第2の温度推定手段と、を備え、前記噴射形態変更手段による前記第1の温度推定手段から前記第2の温度推定手段へ切替えて前記排気系部品の温度の推定を行うことを要旨とする。
The fuel injection control device for an internal combustion engine according to 請 Motomeko 3 is the fuel injection control apparatus for an internal combustion engine according to
上記構成によれば、噴射形態変更手段による変更前の噴射形態および機関運転状況に基づく排気系部品の温度推定は第1の温度推定手段によって行われ、変更後の噴射形態および機関運転状況に基づく排気系部品の温度推定は第2の温度推定手段によって行うことができる。 According to the above configuration, the temperature estimation of the exhaust system parts based on the injection mode and the engine operation status before the change by the injection mode change unit is performed by the first temperature estimation unit, and is based on the changed injection mode and the engine operation status. The temperature of the exhaust system component can be estimated by the second temperature estimating means.
請求項4に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料増量実行手段による燃料噴射が複数回実行される場合には、今回の増量量を前回の燃料の増量量に比して減量させることを要旨とする。
The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 4 is the fuel injection control apparatus for an internal combustion engine according to any one of
噴射形態変更手段によって噴射形態が変更されると、排気系部品の温度はある程度下がるため、燃料増量実行手段による燃料噴射が複数回実行される場合には、燃料噴射の増量量も前回の燃料の増量量と比して少量で良い。よって、燃費の向上を図ることができる。 The injection form by jetting form changing means is changed, the temperature of the exhaust system parts to some extent lowered, when the fuel injection by the fuel increase execution means is executed multiple times, the fuel injection increase amount of the previous A small amount is sufficient compared to the amount of fuel increase . Therefore, the fuel consumption can be improved.
本発明によれば、排気系部品の過熱を防止する必要のある際に、燃費を悪化させることなく排気ガスの温度を低下させることができる。 According to the present invention, when it is necessary to prevent overheating of exhaust system parts, the temperature of exhaust gas can be lowered without deteriorating fuel consumption.
(第1の実施形態)
以下、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置の第1の実施形態について、図1〜3を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of a fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は本実施形態に係る燃料噴射制御装置1の概略構成を示すブロック図である。図1に示されるように、燃料噴射制御装置1が適用される内燃機関は、4サイクルの筒内噴射式内燃機関11(以下、単に「内燃機関」ともいう。)を中心として構成されている。内燃機関11は、気筒12内にピストン13を備え、ピストン13は内燃機関11の出力軸であるクランクシャフト15にコンロッド14を介して連結されている。そのコンロッド14によって、ピストン13の往復運動がクランクシャフト15の回転に置換されるようになっている。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a fuel
気筒12内において、ピストン13の上方には、燃焼室16が区画形成されている。燃焼室16には、筒内噴射用インジェクタ(以下、単に「筒内インジェクタ」ともいう。)17が取り付けられている。筒内インジェクタ17には、図示しない周知の燃料供給機構を通じて所定の高圧の燃料が供給されている。そして、筒内インジェクタ17の開弁駆動により、燃料が燃焼室16内に噴射供給されるようになっている。
A
また、燃焼室16には、燃料と空気とからなる混合気に対して点火を行う点火プラグ18が取り付けられている。点火プラグ18による混合気への点火タイミングは、点火プラグ18の上方に設けられるイグナイタ19によって調整される。
The
さらに、燃焼室16には、吸気通路20および排気通路21が連通されており、吸気通路20の吸気側寄りにはサージタンク23が備えられ、排気通路21の排気側寄りには触媒24が備えられている。そして、燃焼室16と吸気通路20との連通部分である吸気ポート20aには、吸気ポート20a内に燃料を噴射する吸気ポート噴射用インジェクタ(以下、単に「吸気ポートインジェクタ」ともいう。)22が取り付けられている。吸気ポートインジェクタ22には、図示しない周知の燃料供給機構を通じて所定の高圧の燃料が供給されている。そして、吸気ポートインジェクタ22の開弁駆動により、燃料が吸気ポート20a内に噴射供給されるようになっている。
Further, an
一方、この燃料噴射制御装置1には、機関運転状況を検出するためのセンサとして、クランクシャフト15の回転位相(クランク角)および機関回転速度を検出するためのクランクセンサ31やアクセルペダル(図示略)の踏み込み量を検出するためのアクセルセンサ32が設けられている。さらに、排気ガス温度を検出するための排気温センサ33、吸入空気量GAを検出するためのエアフローメータ34等が設けられている。
On the other hand, the fuel
また、この装置には、電子制御装置(ECU)30が備えられている。電子制御装置30はデジタルコンピュータからなり、双方向バス35によって相互に接続されたCPU(中央処理装置)36、ROM37、RAM38、入力ポート39および出力ポート40を備えている。よって、電子制御装置30は、上記各センサから取り込まれた出力信号に基づいて、そのときどきにおける機関運転状態を演算し、その演算結果に基づいて筒内インジェクタ17や吸気ポートインジェクタ22、点火プラグ18(イグナイタ19)等の駆動を制御する。
Further, this apparatus is provided with an electronic control unit (ECU) 30. The
また、電子制御装置30は、上記演算される機関運転状況に応じて筒内インジェクタ17による燃料噴射(以下、単に「筒内噴射」ともいう。)と吸気ポートインジェクタ22による燃料噴射(以下、単に「吸気ポート噴射」ともいう。)の分担比率を変更する。例えば、低負荷運転時には、電子制御装置30は基本的に吸気ポートインジェクタ22を開弁駆動して、燃料を内燃機関11の吸気行程中に吸気ポート20a内に噴射させる。一方、高出力が要求される高負荷運転時には、電子制御装置30は筒内インジェクタ17を開弁駆動して、燃料を内燃機関11の圧縮行程中に燃焼室16内に噴射させる。更に、本実施形態では、筒内インジェクタ17と吸気ポートインジェクタ22の両方を開弁して燃焼室への噴射と吸気ポートへの噴射が併せて行われるようにもなっている。
Further, the
また、上述のCPU36は、後述する各ステップに係る筒内噴射と吸気ポート噴射の分担比率を変更する噴射形態変更手段と、排気系部品の温度を推定する温度推定手段、燃料噴射量の増量を行う燃料増量実行手段とを兼ねるものである。
Further, the
図2は、本実施形態における燃料噴射制御装置1の制御についての処理手順を示す図である。
図2に示されるように、この一連の処理ではまず、内燃機関11が高負荷で運転されているか否かが判断される(ステップ101、以下「ステップ」を「S」と略す。)。そして、高負荷で運転されていると判断された場合には(S101:YES)、筒内インジェクタ17の駆動が制御されて燃焼室16内への噴射が実行されるとともに、吸気ポートインジェクタ22の駆動が制御されて吸気ポート20aへの噴射を禁止する(S102)。次に、噴射形態が判定される(S103)。具体的には、筒内インジェクタ17と吸気ポートインジェクタ22の燃料噴射量の分担比率が判定される。高負荷で運転されており、筒内噴射が実行されている場合には、ここで判定される分担比率は、筒内噴射:吸気ポート噴射=10:0となる。最初の段階で高負荷で運転されていないと判断された時(S101:NO)にも、同様に噴射形態が判定される(S103)。次に、判定された所定の分担率に対応したマップを読み出し排気系部品の温度が推定される(S104)。
FIG. 2 is a diagram showing a processing procedure for control of the fuel
As shown in FIG. 2, in this series of processing, first, it is determined whether or not the
続いて、その推定された排気系部品の温度が過昇温となるか否かが判断される(S105)。過昇温とはならないと判断された場合(S105:NO)には、過昇温より低く設定された所定温度以上となるか否かの判断(S106)へと進む。所定温度は、排気系部品の温度が徐々に上昇していく際、過昇温まではいかないが、過昇温となる虞があるかどうかの判断のしきい値として予め設定されている。続いて、推定された排気系部品の推定温度が所定温度以上であると判断されると(S106:YES)、噴射形態が変更される(S107)。具体的には、筒内インジェクタ17と吸気ポートインジェクタ22の燃料噴射量の分担比率が、筒内インジェクタ17からの燃料の噴射量に対する吸気ポートインジェクタ22からの燃料の噴射量の比率を増加させるように噴射形態が変更される。次に、変更後の燃料噴射量の分担比率である噴射形態が判定される(S103)。そして、先程と同様に、変更後の分担比率(S103で判定された噴射形態)に対応したマップを読み出し、再び排気系部品の温度が推定される(S104)。その後、過昇温となるか否かが判断され(S105)、過昇温とはならないと判断された場合(S105:NO)には、上記と同様の処理の流れとなり、随時燃料噴射量の分担比率が変更されて(S107)、その都度変更後の分担比率による排気系部品の温度が推定される(S104)。また、所定温度以上とならないと判断された場合(S106:NO)は、本処理は一旦終了される。
Subsequently, it is determined whether or not the estimated temperature of the exhaust system component is overheated (S105). If it is determined that the excessive temperature rise will not occur (S105: NO), the process proceeds to a determination (S106) as to whether or not the temperature exceeds a predetermined temperature set lower than the excessive temperature increase. The predetermined temperature is set in advance as a threshold value for determining whether or not there is a possibility of overheating even though the temperature of the exhaust system component gradually rises but does not go up to an excessive temperature. Subsequently, when it is determined that the estimated temperature of the exhaust system component is equal to or higher than a predetermined temperature (S106: YES), the injection mode is changed (S107). Specifically, the ratio of the fuel injection amount between the in-
このように、噴射形態判定(燃料噴射量の分担比率判定)(S103)から噴射形態変更(S107)までの処理は、推定温度が過昇温となると判断されるまで繰り返し行われる。具体的には、最初の分担比率が筒内噴射:吸気ポート噴射=9:1であったものが、例えば筒内噴射:吸気ポート噴射=5:5の比率に変更される(S107)。そして、その分担比率でもまだ所定温度以上となる場合(S106:YES)には、さらに吸気ポート噴射の分担比率を増加させ、例えば筒内噴射:吸気ポート噴射=7:3の比率に変更される(S107)。このように、吸気ポート噴射の分担比率を所定量増加させていく制御を行う。 As described above, the processing from the injection mode determination (fuel injection amount sharing ratio determination) (S103) to the injection mode change (S107) is repeatedly performed until it is determined that the estimated temperature is excessive. Specifically, the initial ratio of in-cylinder injection: intake port injection = 9: 1 is changed to, for example, the ratio of in-cylinder injection: intake port injection = 5: 5 (S107). If the share ratio still exceeds the predetermined temperature (S106: YES), the share ratio of the intake port injection is further increased, for example, changed to the ratio of in-cylinder injection: intake port injection = 7: 3. (S107). In this way, control is performed to increase the share ratio of intake port injection by a predetermined amount.
一方、推定された排気系部品の温度が過昇温となると判断された場合(S105:YES)には、排気系部品の過熱を防止するための燃料増量が実行される(S108)。
つまり、まずは筒内噴射から吸気ポート噴射へ徐々に切り替えていき、温度上昇が進み過昇温となるようであれば、初めて燃料増量(OT増量)が実行されるという流れである。また、この一連の処理が繰り返し行われる中で、燃料増量実行(S108)が複数回実行されるような場合には、実行される燃料増量量を前回の燃料の増量量に比して減量させるよう制御するものである。
On the other hand, when it is determined that the estimated temperature of the exhaust system component is overheated (S105: YES), fuel increase for preventing overheating of the exhaust system component is executed (S108).
In other words, first, the in-cylinder injection is gradually switched to the intake port injection, and the fuel increase (OT increase) is executed for the first time if the temperature rises and the temperature rises excessively. Further, when the fuel increase execution (S108) is executed a plurality of times while this series of processes is repeatedly performed, the executed fuel increase amount is decreased as compared with the previous fuel increase amount. This is what is controlled.
なお、図2における各ステップのうち、S107の手順を実行するCPU36が噴射形態変更手段に対応し、S108の手順を実行するCPU36が燃料増量実行手段に対応する。
2, the
次に、排気系部品の温度推定(S104)について詳しく説明する。エンジン回転速度NEはクランクセンサ31の出力信号からCPU36により演算される。また、内燃機関11の負荷GN(g/rev)はエアフローメータ34により検出される吸入空気量GAをエンジン回転速度NEで割り算して求められる(GN=GA/NE)。内燃機関11の運転中、電子制御装置30は、エンジン回転速度NEや負荷GNを算出し、判定された分担比率と併せて予め記憶されたマップを参照して、排気系部品の温度を推定する。本実施形態では、加重平均処理、いわゆるなまし処理にて推定温度Tを求めている。すなわち、下式により、推定温度T[℃]が求められる。
Next, the exhaust system temperature estimation (S104) will be described in detail. The engine speed NE is calculated by the
推定温度T[℃]=(1−[時定数(マップ値)])×[前回値]+[時定数]×([定常温度(マップ値)]−[前回の推定値])
又は
推定温度T[℃]=[前回値]+[時定数(マップ値)]×[定常温度(マップ値)]
ある運転条件(エンジン回転速度NE、負荷GN、噴射形態(燃料噴射における筒内噴射と吸気ポート噴射の分担比率))を一定に保ちながら運転し続けると、推定温度Tはある一定の温度に落ち着く。この定常運転時の温度の収束値が定常温度である。
Estimated temperature T [° C.] = (1− [Time constant (map value)]) × [Previous value] + [Time constant] × ([Stationary temperature (map value)] − [Previous estimated value])
Or estimated temperature T [° C.] = [Previous value] + [time constant (map value)] × [steady temperature (map value)]
If the operation is continued while maintaining certain operating conditions (engine rotational speed NE, load GN, injection mode (sharing ratio of in-cylinder injection and intake port injection in fuel injection)), the estimated temperature T settles to a certain temperature. . The convergence value of the temperature during the steady operation is the steady temperature.
また、時定数とは、収束するまでの推定温度の変化度合を数値化したものである。その値は0から1までの値を取り、温度変化が速やかに進む運転条件ではその値は1に近い値に設定され、温度変化が緩やかな運転条件ではその値は0に近い値に設定される。 The time constant is a numerical value representing the degree of change in estimated temperature until convergence. The value takes a value from 0 to 1, and is set to a value close to 1 under an operating condition where the temperature change proceeds rapidly, and is set to a value close to 0 under an operating condition where the temperature change is slow. The
図3は、上記の定常温度を求めるためのマップを示している。(a)は噴射燃料の分担比率が筒内噴射:吸気ポート=10:0の場合、(b)は筒内噴射:吸気ポート=0:10の場合をそれぞれ示している。電子制御装置30のROM37には、実験等で求められる運転条件の組み合わせ毎の定常温度や時定数がマップとしてあらかじめ記憶されている。推定温度算出の際には、これらの定常温度マップ(図3)および時定数マップを読み出して演算されている。
FIG. 3 shows a map for obtaining the above steady temperature. (A) shows the case where the share ratio of the injected fuel is in-cylinder injection: intake port = 10: 0, and (b) shows the case where in-cylinder injection: intake port = 0: 10. The
一般に、単位時間当たりの燃焼による発熱量が多くなる高負荷・高回転速度の時ほど、推定温度は高くなる。また、高負荷運転領域では、図3(a)、(b)に示すように、エンジン回転速度NEおよび負荷GNが同じでも、吸気ポート噴射に比べて筒内噴射の方が推定温度が高くなる。つまり、排気系部品の温度上昇を抑える必要がある際には、筒内噴射よりもできるだけ吸気ポート噴射とした方が温度が上がりにくく効果的であるといえる。 In general, the estimated temperature increases as the load increases and the rotation speed increases as the amount of heat generated by combustion per unit time increases. Further, in the high-load operation region, as shown in FIGS. 3A and 3B, even if the engine speed NE and the load GN are the same, the in-cylinder injection has a higher estimated temperature than the intake port injection. . That is, when it is necessary to suppress the temperature rise of the exhaust system parts, it can be said that the intake port injection is more effective than the in-cylinder injection as the temperature is less likely to rise.
なお、時定数に関しては図示を省略したが、図3に示す定常温度と同様のマップを用いて時定数を求めている。
以上説明した本実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
Although the illustration of the time constant is omitted, the time constant is obtained using a map similar to the steady temperature shown in FIG.
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1)本実施形態では、噴射形態を判定した後、所定温度以上となると判断されると、まず噴射形態変更手段としてのCPU36(S107)により、筒内インジェクタ17からの噴射量に対する吸気ポートインジェクタ22からの燃料の噴射量の比率を増加させるように噴射形態が変更される。上述したように、筒内噴射では、筒内に導入される空気量も多く、圧縮行程中の筒内では圧力も高いため燃料が気化しにくく、また、着火するまでの気化時間も短いことからすべての噴射燃料を気化させることが困難になる。よって、空気と燃料の混合が不十分となり易く、燃焼が悪化して緩慢となり、排気ガス温度の上昇を招き易い。
(1) In this embodiment, after determining the injection mode, when it is determined that the temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, first, the intake port injector for the injection amount from the in-
この点、吸気ポート噴射によれば吸気ポートから気筒内に移動する間にも燃料と空気との混合が進むため、燃焼が緩慢になりにくく筒内噴射に比して排気ガス温度の上昇を抑えることができる。通常、排気ガス温度の上昇を抑え触媒床温の過昇温を防止する際には、燃焼に供される以上の燃料を供給する燃料増量(いわゆるOT増量)が行われるのが主流である。これと比べ、本実施形態では、いきなり燃料増量を実行するのではなく、まず筒内噴射から排気ガス温度が上昇しにくい吸気ポート噴射へ徐々に切替える。このため、この段階である程度の温度上昇が防げれば、燃料増量をしなくてすみ、燃費の向上や、排気ガスの黒煙化の防止につながる。 In this regard, according to the intake port injection, fuel and air are mixed while moving from the intake port into the cylinder, so that combustion is less likely to be slow and the rise in exhaust gas temperature is suppressed compared to in-cylinder injection. be able to. Usually, in order to prevent the exhaust gas temperature from rising and to prevent the catalyst bed temperature from being excessively heated, the mainstream is to increase the amount of fuel (so-called OT increase) that supplies more fuel than is used for combustion. Compared with this, in this embodiment, the fuel increase is not suddenly performed, but first, the in-cylinder injection is gradually switched to the intake port injection in which the exhaust gas temperature hardly increases. For this reason, if a certain level of temperature rise can be prevented at this stage, it is not necessary to increase the amount of fuel, leading to improved fuel consumption and prevention of black exhaust gas.
(2)さらに、本実施形態によれば、高負荷運転時には、出力性能が優る筒内噴射を積極的に行うとともに、排気系部品の温度上昇を抑える必要がある時には、温度上昇しにくい吸気ポート噴射の比率を徐々に増加させる制御を行う。よって、機関運転時の出力性能を最大限効率的に利用することができるとともに、排気系部品の温度上昇を抑制できるという効果がある。 (2) Furthermore, according to the present embodiment, during high load operation, in-cylinder injection with excellent output performance is actively performed, and when it is necessary to suppress the temperature rise of the exhaust system parts, the intake port is less likely to rise in temperature. Control to gradually increase the injection ratio. Therefore, the output performance during engine operation can be utilized as efficiently as possible, and the temperature rise of the exhaust system parts can be suppressed.
(3)また、吸気ポート噴射の分担比率を徐々に増加させることにより、吸入空気と燃料との混合状態が良好となり、燃焼速度が速く燃焼エネルギの仕事(出力トルク)への変換効率が上昇する。このため、燃料増量せずに排気ガスの温度を低下させることができ、触媒の劣化を防止するとともに、排気ガスに含まれるCOやHC、NOXといった有害物質の発生や黒煙の発生を低減することができる。 (3) Further, by gradually increasing the share ratio of the intake port injection, the mixed state of intake air and fuel becomes good, the combustion speed is fast, and the conversion efficiency of combustion energy into work (output torque) increases. . Therefore, it is possible to reduce the temperature of the exhaust gas without fuel increase, reducing thereby preventing the deterioration of the catalyst, CO and HC contained in the exhaust gas, the occurrence of generation or black smoke of harmful substances such as NO X can do.
(第2の実施形態)
次に、本発明を具体化した第2の実施形態について、図4、図5を参照しつつ上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、本実施形態における燃料噴射制御装置の機械構成は、第1の実施形態と同様であり、その制御方法のみが異なるものであるため、その制御方法のみを図示し、その機械構成は図示及び説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment that embodies the present invention will be described with a focus on differences from the first embodiment with reference to FIGS. 4 and 5. The mechanical configuration of the fuel injection control device in the present embodiment is the same as that in the first embodiment, and only the control method is different. Therefore, only the control method is illustrated, and the mechanical configuration is illustrated and Description is omitted.
図4は、本実施形態における燃料噴射の制御についての処理手順を示す図である。この処理が実行されるにあたっては、基本的に吸気ポートインジェクタ22によって燃料噴射が行われているものとする。図4に示されるように、この一連の処理ではまず、内燃機関11が高負荷で運転されているか否かが判断される(S201)。そして、高負荷で運転されていると判断された場合には(S201:YES)、筒内インジェクタ17の駆動が制御されて燃焼室16内への噴射が実行されるとともに、吸気ポートインジェクタ22の駆動が制御されて吸気ポート20aへの噴射を禁止する(S202)。高負荷時には、吸気ポート噴射ではなく筒内噴射を実行してより強い出力性能を出すためである。次に、燃料噴射量の分担比率が筒内噴射:吸気ポート噴射=10:0に対応したマップ(定常温度については図3(a))を読み出し排気系部品の温度が推定される(S203)。続いて、その推定された排気系部品の温度が所定温度以上となるか否かが判断される(S204)。所定温度以上にはならないと判断された場合(S204:NO)には、本処理は一旦終了される。
FIG. 4 is a diagram showing a processing procedure for control of fuel injection in the present embodiment. In executing this process, it is assumed that fuel injection is basically performed by the intake port injector 22. As shown in FIG. 4, in this series of processing, first, it is determined whether or not the
推定温度が所定温度以上となると判断された場合には(S204:YES)、筒内噴射から吸気ポート噴射へ完全に切替える形態変更の制御を行い、筒内インジェクタ17の駆動が制御されて燃焼室16内への噴射が禁止されるとともに、吸気ポートインジェクタ22の駆動が制御されて吸気ポート20aへの噴射を実行する(S205)。つまり、燃料噴射の分担比率は、筒内噴射:吸気ポート噴射=0:10となる。次に、図5に示すルーチンAへ進み、筒内噴射:吸気ポート噴射=0:10の分担比率に対応したマップ(図3(b))を読み出し、再び排気系部品の温度が推定される(S206)。その後、排気系部品の温度が過昇温となるか否かが判断され(S207)、過昇温とはならないと判断された場合(S207:NO)には、本処理は一旦終了される。また、過昇温となると判断された場合(S207:YES)には、筒内インジェクタ17の駆動が制御されて、燃料増量を実行する((S208)。ここで、本処理は一旦終了される。なお、はじめの段階で、高負荷で運転されているか否かの判断において高負荷で運転されていないと判断された場合には(S201:NO)、ルーチンAへ進み、筒内噴射:吸気ポート噴射=0:10の分担比率に対応したマップ(図3(b))を読み出し排気系部品の温度が推定され(S206)、以後上記と同様の処理を行う。
When it is determined that the estimated temperature is equal to or higher than the predetermined temperature (S204: YES), the mode change control for completely switching from the in-cylinder injection to the intake port injection is performed, and the drive of the in-
なお、各ステップのうち、図4におけるS205の手順を実行するCPU36が噴射形態変更手段に対応し、S203の手順を実行するCPU36が第1の温度推定手段に対応する。さらに、図5におけるS206の手順を実行するCPU36が第2の温度推定手段に対応し、S208の手順を実行するCPU36が燃料増量実行手段に対応する。
In each step, the
以上説明した本実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、本実施形態では、過昇温となると判断された場合の燃料増量を筒内噴射により行っている(S208)。ここでは、燃焼に供される燃料が吸気ポート噴射によってまかなわれているという状況であり増量分の燃料はほとんど燃焼に供されることはないため、増量分の噴射を筒内噴射で行っても燃焼の緩慢化を招くことはなく、気筒12内に直接噴射された燃料の気化潜熱による冷却効果のみを享受できる。よって、燃料増量を筒内噴射で実行することにより、吸気ポート噴射で実行するよりも、より効率的に排気ガス温度を低下させることができる。
According to this embodiment described above, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Further, in the present embodiment, the fuel increase when it is determined that the temperature rises excessively is performed by in-cylinder injection (S208). Here, the fuel supplied for combustion is provided by intake port injection, and the increased amount of fuel is hardly used for combustion, so even if the increased amount of injection is performed by in-cylinder injection. Only the cooling effect by the latent heat of vaporization of the fuel directly injected into the
なお、各実施例において示したフローチャート(図2、図4、図5)は、本発明の具体例としての一例を示したにすぎず、各ステップの順序や構成をなんら限定するものではない。よって、他のステップを新たに付加したり、一部のステップを削除した構成とすることもできる。 Note that the flowcharts (FIGS. 2, 4, and 5) shown in the embodiments only show examples as specific examples of the present invention, and do not limit the order or configuration of the steps. Therefore, another step can be newly added or a part of steps can be deleted.
なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態(別例)に変更しても良い。
・本実施形態における吸気噴射は、燃焼室16と吸気通路20との連通部分である吸気ポート20aに設けられる吸気ポートインジェクタ22によるものとしたが、これに代えて、図1に示すサージタンク23に設けられるインジェクタによる噴射として構成しても良い。また、コールドスタートインジェクタによるものとしても良い。
The above embodiment may be changed to another embodiment (another example) as follows.
In the present embodiment, the intake air injection is performed by the intake port injector 22 provided in the
・本実施形態における排気系部品の温度推定では、あらかじめ記憶されたマップから定常温度と時定数を読み出して排気系部品の温度を推定するものとしたが、これに代えて、マップを使用しない関数式による推定や、さらに、推定を行わない排気温センサ33からの検出による実測値としても良い。
-In the temperature estimation of the exhaust system parts in this embodiment, the temperature of the exhaust system parts is estimated by reading out the steady temperature and the time constant from the map stored in advance, but instead, a function that does not use the map It is good also as an actual value by the estimation from the
・本実施形態では、エアフローメータ34を備えたものについて説明し、負荷の検出に利用する構成としたが、吸気管内に設けた圧力センサにより吸入空気量を測定するものとしても良い。
-In this embodiment, what provided the
・また、負荷GNの検出方法として、アクセルペダルの踏み込み量または燃料噴射量に基づいて機関の負荷GNを検出することもできる。 Further, as a method for detecting the load GN, the load GN of the engine can be detected based on the depression amount of the accelerator pedal or the fuel injection amount.
1…燃料噴射制御装置、11…筒内噴射式内燃機関(内燃機関)、12…気筒、16…燃焼室、17…筒内噴射用インジェクタ(筒内インジェクタ)、20…吸気通路、22…吸気ポート噴射用インジェクタ(吸気ポートインジェクタ)、24…触媒、30…電子制御装置(ECU)、36…CPU(噴射形態変更手段、温度推定手段(第1の温度推定手段、第2の温度推定手段)、燃料増量実行手段)、37…ROM、38…RAM。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
排気系部品の温度が所定温度以上となると判断されたときには、そうでないときに比して、前記筒内噴射インジェクタからの燃料の噴射量に対する前記吸気通路噴射インジェクタからの燃料の噴射量の比率を増加させるように噴射形態の設定状況を変更する噴射形態変更手段と、
前記噴射形態の設定状況と機関運転状況とに基づいて前記排気系部品の温度を推定する温度推定手段と、
前記温度推定手段によって推定された前記排気系部品の温度に基づき、前記排気系部品が過昇温となるか否かの判定を行うとともに、前記噴射形態変更手段による噴射形態の変更後に前記排気系部品が過昇温となる旨の判定がなされたときに燃料噴射量の増量を行う燃料増量実行手段とを備え、
前記燃料増量実行手段による増量分の燃料噴射を前記筒内噴射インジェクタから行う
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 A fuel injection control device applied to an internal combustion engine in which a fuel injection mode using at least one of an in-cylinder injector that directly injects fuel into a cylinder and an intake passage injector that injects fuel into an intake passage is set Because
When it is determined that the temperature of the exhaust system component is equal to or higher than a predetermined temperature, the ratio of the fuel injection amount from the intake passage injector to the fuel injection amount from the in-cylinder injector is set as compared with the case where it is not. Injection mode changing means for changing the setting state of the injection mode so as to increase ;
Temperature estimation means for estimating the temperature of the exhaust system parts based on the setting state of the injection form and the engine operation state;
Based on the temperature of the exhaust system part estimated by the temperature estimation means, it is determined whether or not the exhaust system part is overheated, and the exhaust system is changed after the injection form is changed by the injection form changing means. Fuel increase execution means for increasing the fuel injection amount when it is determined that the temperature of the component is excessively high;
The fuel injection control device for an internal combustion engine, wherein the fuel injection by the fuel increase execution means is performed from the in-cylinder injector .
前記筒内噴射インジェクタからのみ燃料噴射が行われている状態で排気系部品の温度が所定温度以上となると判断されたときには、前記筒内噴射インジェクタからの燃料の噴射分を前記吸気通路噴射インジェクタから噴射させるように噴射形態を変更する噴射形態変更手段と、
前記噴射形態の設定状況と機関運転状況とに基づいて前記排気系部品の温度を推定する温度推定手段と、
前記温度推定手段によって推定された前記排気系部品の温度に基づき、前記排気系部品が過昇温となるか否かの判定を行うとともに、前記噴射形態変更手段による噴射形態の変更後に前記排気系部品が過昇温となる旨の判定がなされたときに燃料噴射量の増量を行う燃料増量実行手段とを備え、
前記燃料増量実行手段による増量分の燃料噴射を前記筒内噴射インジェクタから行う
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 A fuel injection control device applied to an internal combustion engine in which a fuel injection mode using at least one of an in-cylinder injector that directly injects fuel into a cylinder and an intake passage injector that injects fuel into an intake passage is set Because
When it is determined that the temperature of the exhaust system components is equal to or higher than a predetermined temperature while fuel is being injected only from the in-cylinder injector, the amount of fuel injected from the in-cylinder injector is determined from the intake passage injector. Injection mode changing means for changing the injection mode so as to inject ;
Temperature estimation means for estimating the temperature of the exhaust system parts based on the setting state of the injection form and the engine operation state;
Based on the temperature of the exhaust system component estimated by the temperature estimating means, it is determined whether or not the exhaust system component is overheated, and the exhaust system is changed after the injection form is changed by the injection form changing means. Fuel increase execution means for increasing the fuel injection amount when it is determined that the temperature of the component is excessively high;
The fuel injection control device for an internal combustion engine, wherein the fuel injection by the fuel increase execution means is performed from the in-cylinder injector .
前記噴射形態変更手段による変更前の噴射形態に対応して機関運転状況に基づき前記排気系部品の温度を推定する第1の温度推定手段と、 First temperature estimating means for estimating the temperature of the exhaust system component based on the engine operating state corresponding to the injection form before the change by the injection form changing means;
前記噴射形態変更手段による変更後の噴射形態に対応して機関運転状況に基づき前記排気系部品の温度を推定する第2の温度推定手段と、 Second temperature estimating means for estimating a temperature of the exhaust system component based on an engine operation state corresponding to the injection form after the change by the injection form changing means;
を備え、With
前記噴射形態変更手段による前記第1の温度推定手段から前記第2の温度推定手段へ切替えて前記排気系部品の温度の推定を行う By switching from the first temperature estimating means to the second temperature estimating means by the injection form changing means, the temperature of the exhaust system component is estimated.
請求項1又は2に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2.
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