JP4432915B2 - Fuel injection control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine.
気筒内へ直接的に燃料を噴射する第一燃料噴射弁と、吸気ポートへ燃料を噴射する第二燃料噴射弁とを具備し、これら二つの燃料噴射弁を使用して気筒内へ燃料を供給して均質燃焼を実施する内燃機関が公知である。このような内燃機関において、一般的に、燃焼空燃比は、低負荷側では理論空燃比よりリーンとされ、高負荷側では理論空燃比とされる。また、低負荷側では、均質混合気の均質性をより高めることを意図して、第二燃料噴射弁の燃料噴射割合を第一燃料噴射弁の燃料噴射割合より大きくし、高負荷側では、筒内温度を低下させて充填効率をより高めることを意図して、第一燃料噴射弁の燃料噴射割合を第二燃料噴射弁の燃料噴射割合より大きくしている。 It has a first fuel injection valve that injects fuel directly into the cylinder and a second fuel injection valve that injects fuel into the intake port, and supplies fuel into the cylinder using these two fuel injection valves An internal combustion engine that performs homogeneous combustion is known. In such an internal combustion engine, generally, the combustion air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio on the low load side, and is the stoichiometric air-fuel ratio on the high load side. Also, on the low load side, the fuel injection ratio of the second fuel injection valve is made larger than the fuel injection ratio of the first fuel injection valve with the intention of increasing the homogeneity of the homogeneous mixture, and on the high load side, The fuel injection ratio of the first fuel injection valve is made larger than the fuel injection ratio of the second fuel injection valve with the intention of lowering the in-cylinder temperature and increasing the charging efficiency.
また、燃焼空燃比を理論空燃比とすると、燃焼温度が高くなって筒内温度を高めるために、気筒内に開口する第一燃料噴射弁の噴孔にはデポジットが生成され易くなる。それにより、第一燃料噴射弁の燃料噴射割合を第二燃料噴射弁の燃料噴射割合より大きくすることは、第一燃料噴射弁の噴孔温度を低下させ、噴孔へのデポジット堆積を抑制するのに有利である。 Further, when the combustion air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, the combustion temperature rises and the in-cylinder temperature is increased. Therefore, deposits are easily generated in the nozzle holes of the first fuel injection valve that opens in the cylinder. Thereby, making the fuel injection ratio of the first fuel injection valve larger than the fuel injection ratio of the second fuel injection valve reduces the temperature of the injection hole of the first fuel injection valve and suppresses deposit accumulation in the injection hole. Is advantageous.
ところで、気筒内へ供給される燃料量を正確に制御するためには、各燃料噴射弁からの燃料噴射量を補正することが必要である。前述の内燃機関の場合には、常に二つの燃料噴射弁から燃料が噴射されるために、燃料噴射弁毎に異なる燃料噴射補正係数を設定することは困難であり、空燃比センサにより検出される排気ガスの空燃比から実際に気筒内へ供給された燃料量を算出し、必要供給燃料量に対する過不足に基づき、二つの燃料噴射弁に対する同一の燃料噴射補正係数を学習することとなる。 Incidentally, in order to accurately control the amount of fuel supplied into the cylinder, it is necessary to correct the fuel injection amount from each fuel injection valve. In the case of the above-described internal combustion engine, fuel is always injected from the two fuel injection valves. Therefore, it is difficult to set a different fuel injection correction coefficient for each fuel injection valve, which is detected by an air-fuel ratio sensor. The amount of fuel actually supplied into the cylinder is calculated from the air-fuel ratio of the exhaust gas, and the same fuel injection correction coefficient for the two fuel injection valves is learned based on the excess and deficiency with respect to the required amount of fuel supplied.
このように学習された燃料噴射補正係数は、学習時の第一燃料噴射弁及び第二燃料噴射弁の燃料噴射割合と、厳密には、学習時の必要供給燃料量とに対してだけ有効である。それにより、燃料噴射割合が異なる運転領域毎に補正係数を学習することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 The fuel injection correction coefficient learned in this way is effective only for the fuel injection ratios of the first fuel injection valve and the second fuel injection valve at the time of learning and, strictly speaking, the required fuel supply amount at the time of learning. is there. Thus, it has been proposed to learn a correction coefficient for each operation region having a different fuel injection ratio (see, for example, Patent Document 1).
一般的に、空燃比センサは、理論空燃比近傍では正確な空燃比を検出可能であり、理論空燃比の均質燃焼時において、この時の燃料噴射割合に対する燃料噴射補正係数を学習することはできる。しかしながら、空燃比センサは、NOX生成量を抑制したリーン空燃比の均質燃焼時のような約18よりリーンな空燃比を正確に検出することができず、リーン空燃比の均質燃焼時には、この時の燃料噴射割合に対して正確な燃料噴射補正係数を学習することはできない。 In general, an air-fuel ratio sensor can detect an accurate air-fuel ratio in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio, and can learn a fuel injection correction coefficient for the fuel injection ratio at this time when the stoichiometric air-fuel ratio is homogeneously combusted. . However, the air-fuel ratio sensor cannot accurately detect an air-fuel ratio leaner than about 18 as in the homogeneous combustion of the lean air-fuel ratio in which the amount of NO x produced is suppressed. It is not possible to learn an accurate fuel injection correction coefficient for the current fuel injection ratio.
それにより、リーン空燃比の均質燃焼時には、燃料噴射量を正確に補正することができず、必要量より多い燃料が気筒内へ供給されてNOX生成量が増大したり、又は、必要量より少ない燃料しか気筒内へ供給されずに、必要トルクを発生させることができなかったりすることがある。 As a result, during homogeneous combustion with a lean air-fuel ratio, the fuel injection amount cannot be accurately corrected, and more fuel than necessary is supplied into the cylinder, resulting in an increase in the amount of NO x generated, or more than necessary. There may be a case where only a small amount of fuel is supplied into the cylinder and the required torque cannot be generated.
従って、本発明の目的は、気筒内へ燃料を噴射する第一燃料噴射弁と吸気ポートへ燃料を噴射する第二燃料噴射弁とを具備し、第一燃料噴射弁と第二燃料噴射弁との両方を使用して気筒内へ燃料を供給し、燃焼空燃比を理論空燃比近傍とし、第一燃料噴射弁及び第二燃料噴射弁の燃料噴射割合を第一燃料噴射割合とする第一燃焼と、燃焼空燃比を理論空燃比近傍よりリーンとし、第一燃料噴射弁及び第二燃料噴射弁の燃料噴射割合を第二燃料噴射割合とする第二燃焼とを切り換えて実施する内燃機関の燃料噴射制御装置において、第二燃焼時の燃料噴射補正係数を学習可能とすることである。 Accordingly, an object of the present invention includes a first fuel injection valve that injects fuel into a cylinder and a second fuel injection valve that injects fuel into an intake port, and the first fuel injection valve, the second fuel injection valve, Both are used to supply fuel into the cylinder, the combustion air-fuel ratio is close to the stoichiometric air-fuel ratio, and the first fuel injection ratio of the first fuel injection valve and the second fuel injection valve is the first fuel injection ratio. And internal combustion engine fuel that is switched between the second combustion mode in which the combustion air-fuel ratio is lean from the vicinity of the theoretical air-fuel ratio and the fuel injection ratio of the first fuel injection valve and the second fuel injection valve is the second fuel injection ratio. In the injection control device, the fuel injection correction coefficient at the time of the second combustion can be learned.
本発明による請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置は、気筒内へ燃料を噴射する第一燃料噴射弁と吸気ポートへ燃料を噴射する第二燃料噴射弁とを具備し、前記第一燃料噴射弁と前記第二燃料噴射弁との両方を使用して気筒内へ燃料を供給し、燃焼空燃比を理論空燃比近傍とし、前記第一燃料噴射弁及び前記第二燃料噴射弁の燃料噴射割合を第一燃料噴射割合とする第一燃焼と、燃焼空燃比を理論空燃比近傍よりリーンとし、前記第一燃料噴射弁及び前記第二燃料噴射弁の燃料噴射割合を第二燃料噴射割合とする第二燃焼とを切り換えて実施する内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記第二燃焼における前記第二燃料噴射割合に対する前記第一燃料噴射弁及び前記第二燃料噴射弁の燃料噴射補正係数は、前記第二燃焼の運転領域において機関温度が設定温度以下の時に、燃料噴射割合を前記第二燃料噴射割合として燃焼空燃比を理論空燃比近傍とした燃焼を実施して、気筒内への燃料供給量に基づく学習領域毎に学習されることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel injection control device for an internal combustion engine comprising a first fuel injection valve for injecting fuel into a cylinder and a second fuel injection valve for injecting fuel into an intake port. The fuel is supplied into the cylinder using both the one fuel injection valve and the second fuel injection valve, the combustion air-fuel ratio is made close to the theoretical air-fuel ratio, and the first fuel injection valve and the second fuel injection valve First combustion in which the fuel injection ratio is the first fuel injection ratio, the combustion air-fuel ratio is lean from the vicinity of the theoretical air-fuel ratio, and the fuel injection ratio of the first fuel injection valve and the second fuel injection valve is the second fuel injection In a fuel injection control device for an internal combustion engine that switches between second combustion as a ratio and performs fuel injection correction of the first fuel injection valve and the second fuel injection valve with respect to the second fuel injection ratio in the second combustion The coefficient is the operating range of the second combustion When Oite engine temperature is below the set temperature, the fuel injection rate to implement the combustion was near stoichiometric air-fuel ratio of the combustion air-fuel ratio by said second fuel injection ratio, learning region based on the amount of fuel supplied to the cylinder It is learned every time.
また、本発明による請求項2に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置は、請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記第二燃焼における燃料噴射補正係数が前記学習領域毎に学習されていない場合に、機関温度が設定温度より高い時には、前記第二燃焼の運転領域において燃料噴射割合を前記第一燃料噴射割合とした前記第一燃焼を実施することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the first aspect, wherein a fuel injection correction coefficient in the second combustion is set for each learning region. When not learned, when the engine temperature is higher than the set temperature, the first combustion is performed with the fuel injection ratio as the first fuel injection ratio in the operation region of the second combustion.
本発明による請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、空燃比センサにより正確に空燃比を検出することができない第二燃焼時においては、第二燃焼における第二燃料噴射割合に対する第一燃料噴射弁及び第二燃料噴射弁の燃料噴射補正係数を学習することができないために、第二燃焼の運転領域において機関温度が設定温度以下の時に、燃料噴射割合を第二燃焼時の第二燃料噴射割合として、空燃比センサにより正確に空燃比を検出することができるように燃焼空燃比を理論空燃比近傍とした燃焼を実施し、気筒内への燃料供給量に基づく学習領域毎に、第二燃焼における第二燃料噴射割合に対する第一燃料噴射弁及び第二燃料噴射弁の燃料噴射補正係数を学習するようになっている。この時において、燃焼空燃比を理論空燃比近傍とした燃焼の燃焼温度は比較的高くなるが、機関温度が設定温度以下であれば、筒内温度がそれほど高められることはなく、燃料噴射割合が第二燃焼に適した第二燃料噴射割合とされて第一燃料噴射弁の燃料噴射割合が小さくても、第一燃料噴射弁の噴孔にデポジットが堆積することはない。
According to the fuel injection control device for an internal combustion engine according to
また、本発明による請求項2に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、第二燃焼における燃料噴射補正係数が学習領域毎に学習されていない場合に、機関温度が設定温度より高い時には、第二燃焼の運転領域において燃料噴射割合を第一燃料噴射割合とした第一燃焼を実施するようになっている。機関温度が設定温度より高ければ、第二燃焼における燃料噴射補正係数を学習するために、第二燃焼の運転領域において燃料噴射割合を第二燃料噴射割合として燃焼空燃比を理論空燃比近傍とした燃焼を実施すると、筒内温度が高められて第一燃料噴射弁の噴孔にデポジットが堆積する可能性が高いために、この時には、第二燃焼における燃料噴射補正係数の学習を断念し、燃料噴射割合を第一燃料噴射割合とした第一燃焼を実施し、第一燃料噴射弁の噴孔へのデポジットの堆積を抑制すると共に、燃料噴射量の正確な補正が実施されない第二燃焼を実施して排気エミッションが悪化することを防止している。
According to the fuel injection control device for an internal combustion engine according to
図1は本発明による燃料噴射制御装置が取り付けられる内燃機関を示す概略図である。同図において、1は機関本体であり、2は各気筒共通のサージタンクである。3はサージタンク2と各気筒とを連通する吸気マニホルドであり、4はサージタンク2の上流側の吸気通路である。吸気通路4におけるサージタンク2の直上流側にはスロットル弁5が配置されている。吸気通路4のスロットル弁5より上流側には、吸気量を測定するためのエアフローメータ6が配置され、最上流部にはエアクリーナ7が配置される。
FIG. 1 is a schematic view showing an internal combustion engine to which a fuel injection control device according to the present invention is attached. In the figure, 1 is an engine body, and 2 is a surge tank common to each cylinder. An
8は各気筒に連通する排気マニホルドであり、排気マニホルド8の下流側の排気通路9には、上流側のNOX吸蔵還元触媒装置10と、下流側の三元触媒装置11とが直列に配置され、NOX吸蔵還元触媒装置10の上流側には、排気ガスの空燃比を検出可能な空燃比センサ12が配置され、三元触媒装置11の下流側には、排気ガスの空燃比がリッチであるかリーンであるかを検出可能な酸素センサ13が配置されている。酸素センサ13の出力に基づき、空燃比センサ12の出力のリッチ側又はリーン側へのずれを補正するようになっている。14は各気筒内へ直接的に燃料を噴射するための第一燃料噴射弁であり、15は各気筒の吸気ポートへ燃料を噴射するための第二燃料噴射弁である。
An exhaust manifold 8 communicates with each cylinder. An upstream NO x storage
本内燃機関は、第一燃料噴射弁14により吸気行程中に燃料を噴射すると共に、第二燃料噴射弁15により吸気行程中(吸気同期)に又は吸気行程以前の排気行程中等(吸気非同期)に燃料を噴射し、これら二つの燃料噴射弁14及び15から噴射された燃料によって気筒内に均質混合気を形成して均質燃焼を実施する。但し、機関負荷が設定負荷以上の高負荷側領域では、均質混合気の空燃比は理論空燃比(又は理論空燃比より僅かにリッチなリッチ空燃比)とし、機関負荷が設定負荷未満の低負荷側領域では、均質混合気の空燃比は理論空燃比よりリーンなリーン空燃比として燃料消費を抑制するようになっている。このリーン空燃比は、NOX生成量が抑制されるように18以上が選択される。以下、理論空燃比での燃焼を第一燃焼とし、リーン空燃比での燃焼を第二燃焼として説明する。
The internal combustion engine injects fuel during the intake stroke by the first
第一燃料噴射弁14から気筒内へ直接的に噴射された燃料は、気筒内で気化する際に気筒内の温度を十分に低下させるために、吸気充填効率を高めるのに有利である。一方、第二燃料噴射弁15から噴射された燃料は、吸気と共に気筒内へ供給されるために、気筒内での燃料の均質化に有利である。それにより、高い機関出力が必要な第一燃焼においては、必要な各供給燃料量に対して、第二燃料噴射弁15から噴射される燃料量を少なくして、その分、第一燃料噴射弁14から噴射される燃料量を多くすることが好ましく、第一燃料噴射弁14及び第二燃料噴射弁15の燃料噴射割合は、例えば、7:3のように設定される。また、それほど高い機関出力は必要とせずに、均質混合気の均質性を高めて燃焼を安定化させることが必要な第二燃焼においては、必要な各供給燃料量に対して、第一燃料噴射弁14から噴射される燃料量を少なくして、その分、第二燃料噴射弁15から噴射される燃料量を多くすることが好ましく、第一燃料噴射弁14及び第二燃料噴射弁15の燃料噴射割合は、例えば、3:7のように設定される。
The fuel directly injected into the cylinder from the first
第一燃焼においても均質性は必要であり、供給燃料量の30%は第二燃料噴射弁15によって噴射するようになっている。一方、第二燃焼においては、全ての供給燃料量を第二燃料噴射弁15により噴射することが考えられるが、第一燃料噴射弁14の燃料噴射が停止されると、気筒内に開口する第一燃料噴射弁14の噴孔にデポジットが堆積して噴孔が詰まることがある。それにより、第二燃焼において、供給燃料量の30%は第一燃料噴射弁14により噴射するようになっている。
Even in the first combustion, homogeneity is necessary, and 30% of the supplied fuel amount is injected by the second
燃焼空燃比がリーンな第二燃焼においては、燃焼温度がそれほど高くはならず、筒内温度をそれほど高めることはないために、供給燃料量の30%程度を第一燃料噴射弁14により噴射すれば、第一燃料噴射弁14の噴孔へのデポジット堆積を抑制することができる。しかしながら、燃焼空燃比が理論空燃比である第一燃焼においては、燃焼温度が高く、筒内温度を十分に高めるために、供給燃料量の70%程度を第一燃料噴射弁14により噴射しなければ、第一燃料噴射弁14の噴孔へのデポジット堆積を抑制することができない。
In the second combustion where the combustion air-fuel ratio is lean, the combustion temperature does not increase so much and the in-cylinder temperature does not increase so much, so about 30% of the supplied fuel amount is injected by the first
ところで、気筒内への供給燃料量を正確に制御するためには、第一燃料噴射弁14及び第二燃料噴射弁15からの燃料噴射量を補正することが必要である。本内燃機関のように、常に二つの燃料噴射弁から燃料が噴射される場合には、第一燃料噴射弁14及び第二燃料噴射弁から実際に噴射されたそれぞれの燃料噴射量を把握することは困難である。それにより、燃料噴射弁毎に異なる燃料噴射補正係数を設定することは難しく、空燃比センサ12により検出される排気ガスの空燃比から実際の気筒内への供給燃料量(第一燃料噴射弁14及び第二燃料噴射弁15から噴射された燃料噴射量の合計)を算出し、この供給燃料量の必要供給燃料量に対する過不足に基づき、第一燃料噴射弁14及び第二燃料噴射弁15に対する同一の燃料噴射補正係数を学習することとなる。
Incidentally, in order to accurately control the amount of fuel supplied into the cylinder, it is necessary to correct the fuel injection amounts from the first
このように学習された燃料噴射補正係数は、学習時の第一燃料噴射弁14及び第二燃料噴射弁15の燃料噴射割合と、厳密には、学習時の必要供給燃料量とに対してだけ有効である。例えば、必要供給燃料量が20mm3である時に、第一燃料噴射弁14及び第二燃料噴射弁15の燃料噴射割合が7:3であれば、第一燃料噴射弁14は14mm3の燃料を噴射することが要求され、第二燃料噴射弁15は6mm3の燃料を噴射することが要求される。また、第一燃料噴射弁14及び第二燃料噴射弁15の燃料噴射割合が3:7であれば、第一燃料噴射弁14は6mm3の燃料を噴射することが要求され、第二燃料噴射弁15は14mm3の燃料を噴射することが要求される。
The fuel injection correction coefficient learned in this way is only for the fuel injection ratios of the first
このような場合において、もし、第一燃料噴射弁14は要求に対して80%の燃料を噴射することしかできず、また、第二燃料噴射弁15は要求に対して90%の燃料を噴射することしかできないとすれば、燃料噴射割合が7:3の時に算出される燃料噴射補正係数は、20/(14*0.8+6*0.9)=1.20となり、また、燃料噴射割合が3:7の時に算出される燃料噴射補正係数は、20/(6*0.8+14*0.9)=1.15となる。もちろん、これらの燃料噴射補正係数の算出に際して、( )内の値は、空燃比センサ12により検出される排気ガスの実際の空燃比に基づく実際の供給燃料量である。このように、燃料噴射割合が異なれば、第一燃料噴射弁14及び第二燃料噴射弁15の共通の燃料噴射補正係数は明らかに異なる値となり、また、必要供給燃料量が変化しても燃料噴射補正係数は異なる値となる。
In such a case, the first
それにより、燃料噴射割合が異なる第一燃焼及び第二燃焼とで、それぞれに必要供給燃料量毎の燃料噴射補正係数を学習することが考えられるが、空燃比センサ12は、第二燃焼のようなリーン空燃比を正確に検出することができず、すなわち、この時の実際の供給燃料量を把握することができず、そのままでは、第二燃焼時において、燃料噴射補正係数を学習することはできない。 Thereby, it is conceivable to learn the fuel injection correction coefficient for each required supply fuel amount in the first combustion and the second combustion with different fuel injection ratios. It is not possible to accurately detect the lean air-fuel ratio, that is, it is impossible to grasp the actual amount of fuel supplied at this time, and as it is, it is not possible to learn the fuel injection correction coefficient during the second combustion. Can not.
本燃料噴射制御装置は、図2に示すフローチャートにより、第二燃焼時の燃料噴射補正係数k2nの学習を可能としている。先ず、ステップ101において、要求機関負荷Lが設定負荷L’以上であるか否かが判断される。この判断が肯定される時には、理論空燃比の第一燃焼の運転領域であり、ステップ111において、機関負荷と機関回転数等とに基づく理論空燃比運転に必要な基本供給燃料量Qbに空燃比センサ12のフィードバック補正係数fと第一燃料噴射補正係数k1nとが乗算されて供給燃料量Qが算出される。次いで、ステップ112において、第一燃焼の第一燃料噴射割合(例えば、7:3)に基づき供給燃料量Qを気筒内へ供給するために、第一燃料噴射弁14及び第二燃料噴射弁15のそれぞれの燃料噴射量が設定され、第一燃焼が実施される。すなわち、基本供給燃料量Qbを第一燃料噴射割合で噴射するための第一燃料噴射弁14及び第二燃料噴射弁15のそれぞれの燃料噴射量が、同一の第一燃料噴射補正係数k1nによって補正されることとなる。ここで、気筒内へ供給されるべき必要供給燃料量は、基本供給燃料量Qbである。
The fuel injection control device can learn the fuel injection correction coefficient k2n at the time of the second combustion according to the flowchart shown in FIG. First, in
第一燃料噴射補正係数k1nは、図3に示すように、第一燃焼の基本供給燃料量Qbの範囲において、例えば、三つに分割された領域毎に設定される。第一燃焼において、空燃比センサ12により検出された排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように、第一燃料噴射補正係数k1nにより補正された基本供給燃料量Qbをさらに補正するためのフィードバック補正係数fが算出される。第一燃料噴射補正係数k1nは、各領域の運転時において、算出されたフィードバック補正係数fを1にするように更新される。
As shown in FIG. 3, the first fuel injection correction coefficient k1n is set, for example, for each of the three divided areas in the range of the basic supply fuel amount Qb for the first combustion. In the first combustion, feedback for further correcting the basic supply fuel amount Qb corrected by the first fuel injection correction coefficient k1n so that the air-fuel ratio of the exhaust gas detected by the air-
一方、要求機関負荷Lが設定負荷L’未満であれば、リーン空燃比の第二燃焼での運転領域であり、ステップ101の判断が否定されてステップ102へ進む。ステップ102では、機関停止時に0にリセットされるフラグFが1であるか否かが判断される。当初は、フラグFは0であり、ステップ102の判断は否定されてステップ103へ進む。ステップ103では、冷却水温等に代表される機関温度Tが設定温度T’以下であるか否かが判断される。機関始動直後等のように、この判断が肯定される時には、ステップ106に進み、機関負荷と機関回転数等とに基づく理論空燃比運転に必要な基本供給燃料量Qbはそのまま供給燃料量Qとされる。
On the other hand, if the requested engine load L is less than the set load L ′, it is an operating region in the second combustion with a lean air-fuel ratio, the determination in
現在は、要求機関負荷Lが設定負荷L’未満である第二燃焼での運転領域であるが、フラグFが0の時、すなわち、機関始動当初は、燃焼空燃比をリーン空燃比とするための基本供給燃料量Qbの減量補正は実施しない。次いで、ステップ107において、第二燃焼の第二燃料噴射割合(例えば、3:7)に基づき供給燃料量Qを気筒内へ供給するために、第一燃料噴射弁14及び第二燃料噴射弁15のそれぞれの燃料噴射量が設定され、理論空燃比の燃焼が実施される。
Currently, it is an operation region in the second combustion in which the required engine load L is less than the set load L ′, but when the flag F is 0, that is, when the engine is started, the combustion air-fuel ratio is made the lean air-fuel ratio. No reduction correction of the basic supply fuel amount Qb is performed. Next, in
次いで、ステップ108に進み、この時の燃焼において、空燃比センサ12により検出される理論空燃比近傍の排気ガスの空燃比に基づき、実際の供給燃料量Q’を算出し、基本供給燃料量と実際の供給燃料量Q’との比Q/Q’を第二燃料噴射補正係数k2nとして学習する。第二燃料噴射補正係数k2nは、図3に示すように、第二燃焼の基本供給燃料量Qbの範囲において、例えば、五つに分割された領域毎に学習する必要がある。
Then, the process proceeds to step 108, in combustion at this time, based on the air-fuel ratio of the exhaust gas near the stoichiometric air-fuel ratio detected by the air-
ステップ109では、五つの第二燃料噴射補正係数k2nが全て学習されたか否かが判断され、この判断が否定される時には、フラグFは0のまま終了する。それにより、第二燃焼の運転領域において、ステップ105からステップ107が繰り返され、その間で、機関負荷及び機関回転数の変化により基本供給燃料量Qが変化して、別の領域の第二燃料噴射補正係数k2nが学習され、遂には、各領域の全ての第二燃料噴射補正係数k2nが学習される。この時には、ステップ109の判断は肯定され、ステップ110において、フラグFは1とされる。
In
その結果、第二燃焼での運転領域において、ステップ102の判断は肯定されるようになり、ステップ104において、機関負荷と機関回転数等とに基づく理論空燃比運転に必要な基本供給燃料量Qbに、燃焼空燃比をリーン空燃比とするための減量補正係数a(1より小さな正値)と第二燃料噴射補正係数k2nとが乗算されて供給燃料量Qが算出される。次いで、ステップ105において、第二燃焼の第二燃料噴射割合(例えば、3:7)に基づき供給燃料量Qを気筒内へ供給するために、第一燃料噴射弁14及び第二燃料噴射弁15のそれぞれの燃料噴射量が設定され、第二燃焼が実施される。すなわち、第二燃焼のために減量補正された基本燃料供給量Qb・aを第二燃料噴射割合で噴射するための第一燃料噴射弁14及び第二燃料噴射弁15のそれぞれの燃料噴射量が、空燃比センサ12の出力に基づきフィードバック補正されることなく、第二燃料噴射補正係数k2nによって補正されることとなる。ここで、気筒内へ供給されるべき必要供給燃料量は、減量補正された基本供給燃料量Qb・aであり、第二燃料噴射補正係数k2nは、減量補正された基本燃料供給量Qb・aに対応する領域の第二燃料噴射補正係数が選択される。
As a result, the determination in
第二燃料噴射補正係数k2nを学習している間(フラグFが0である間)において、第二燃焼の運転領域では、空燃比センサ12により供給燃料量が検出可能な燃焼が実施され、第二燃焼に比較して燃焼温度が高くなる。この時において、燃料噴射割合は第二燃料噴射割合とされるために、第一燃料噴射弁14の燃料噴射割合が小さくされる。しかしながら、燃焼温度が高くなっても、機関温度Tが設定温度T’以下であるために、筒内温度をそれほど高めることはなく、第一燃料噴射弁14の噴孔にデポジットが堆積することはない。
In while learning a second fuel injection correction coefficient k2n (while the flag F is 0), in the operating region of the second combustion, combustion amount supplied fuel can be detected by the air-
一方、機関温度Tが設定温度T’より高い時には、第二燃料噴射割合で理論空燃比の燃焼を実施すると、筒内温度が十分に高められ、第一燃料噴射弁14の噴孔にはデポジットが堆積することがある。それにより、フラグFが0であっても、機関温度Tが設定温度T’より高い時には、ステップ103の判断が否定され、前述したステップ111及び112の第一燃料噴射割合での第一燃焼を実施するようになっている。
On the other hand, when the engine temperature T is higher than the set temperature T ′, if the stoichiometric air-fuel ratio combustion is performed at the second fuel injection rate, the in-cylinder temperature is sufficiently increased, and deposits are formed in the injection holes of the first
第一燃料噴射割合では、第一燃料噴射弁14の燃料噴射割合が大きく、筒内温度が高まっても、第一燃料噴射弁14の噴孔は、比較的多量の噴射燃料により十分に冷却されるために、噴孔へのデポジット堆積を抑制することができる。この第一燃焼においては、空燃比センサ12の出力に基づき算出されるフィードバック補正係数fにより燃料噴射量の補正が実施されるために、理論空燃比での良好な第一燃焼を実現することができる。この時において、必要ならば、算出されたフィードバック補正係数fに基づき、第二燃焼の運転領域の供給燃料量に対する第一燃料噴射補正係数k1nを算出することもできる。
In the first fuel injection ratio, even if the fuel injection ratio of the first
ところで、理論空燃比の第一燃焼時の排気ガスは、三元触媒装置11により良好に浄化される。一方、リーン空燃比の第二燃焼時の排気ガス中のNOXは、NOX吸蔵還元触媒装置10により吸蔵される。しかしながら、NOX吸蔵還元触媒装置10は、無制限にNOXを吸蔵することはできず、NOX吸蔵量が最大吸蔵可能量に達する以前に吸蔵NOXを放出させて還元浄化する再生処理が必要となる。このような再生処理は、排気ガスの空燃比をリッチにすることにより実現され、そのためには、燃焼空燃比を所望リッチ空燃比とするリッチスパイクが実施される。
By the way, the exhaust gas during the first combustion at the stoichiometric air-fuel ratio is well purified by the three-
空燃比センサ12は、リッチスパイクのようなリッチ空燃比も正確に検出することはできず、それにより、リッチスパイク時の燃料噴射量に空燃比センサ12の出力に基づくフィードバック補正を実施することはできない。リッチスパイクが実施される時は、NOX吸蔵還元触媒装置10の推定吸蔵NOX量が設定量に達した時であり、リーン空燃比の第二燃焼時であることが多い。こうして、リッチスパイクを実施する時には、ステップ104において、燃焼空燃比をリッチするために、基本供給燃料量Qbには、減量補正係数aに代えて、増量補正係数b(1より大きな値)が乗算されると共に、第二燃料噴射補正係数k2nが乗算されて供給燃料量Qを算出すれば良い。
The air-
リッチスパイクは、第二燃焼での運転領域において、第二燃焼の第二燃料噴射割合(例えば、3:7)に基づき供給燃料量Qを気筒内へ供給するものであり、第一燃料噴射弁14及び第二燃料噴射弁15のそれぞれの燃料噴射量が設定され、リッチ空燃比での燃焼が実施される。すなわち、リッチ空燃比の燃焼のために増量補正された基本燃料供給量Qb・bを第二燃料噴射割合で噴射するための第一燃料噴射弁14及び第二燃料噴射弁15のそれぞれの燃料噴射量が、空燃比センサ12の出力に基づきフィードバック補正されることなく、第二燃料噴射補正係数k2nによって補正されることとなる。ここで、気筒内へ供給されるべき必要供給燃料量は、増量補正された基本供給燃料量Qb・bであり、第二燃料噴射補正係数k2nは、増量補正された基本燃料供給量Qb・bに対応する領域の第二燃料噴射補正係数が選択される。このように、ステップ108において学習された第二燃料噴射補正係数k2nは、リーン空燃比での第二燃焼時だけでなく、リッチスパイク時にも使用することができる。
The rich spike is for supplying the supplied fuel amount Q into the cylinder based on the second fuel injection ratio (for example, 3: 7) of the second combustion in the operation region of the second combustion. 14 and the second
本実施形態において、全ての学習領域の第二燃料噴射補正係数k2nが学習されるまでは、第二燃焼の運転領域において第二燃焼を実施しないようにしたが、もちろん、既に第二燃料噴射補正係数が学習された学習領域においては、学習された第二燃料噴射補正係数を使用して第二燃料噴射割合での第二燃焼を実施するようにしても良い。 In the present embodiment, the second combustion is not performed in the second combustion operation region until the second fuel injection correction coefficient k2n of all the learning regions is learned. In the learning region in which the coefficient is learned, the second combustion at the second fuel injection ratio may be performed using the learned second fuel injection correction coefficient.
本実施形態において、必要供給燃料量に基づく燃料噴射補正係数の学習領域は、第一燃焼の運転領域において三つに、第二燃焼の運転領域において五つに分割したが、これは本発明を限定するものではない。第一燃料噴射弁14及び第二燃料噴射弁15の共通の燃料噴射補正係数は、厳密には、必要供給燃料量毎に異なる値となるために、各運転領域をさらに細分化して学習領域をさらに小さな必要供給燃料量の範囲とすることにより、各燃料噴射補正係数をさらに正確なものとすることができる。
In the present embodiment, the learning region of the fuel injection correction coefficient based on the required supply fuel amount is divided into three in the first combustion operation region and five in the second combustion operation region. It is not limited. Strictly speaking, since the common fuel injection correction coefficient for the first
本実施形態において、リッチスパイク時の燃料噴射割合は、第二燃焼時の第二燃料噴射割合と同じとしたために、リッチスパイク時の燃料噴射量の補正に第二燃料噴射割合に対して学習された第二燃料噴射補正係数k2nを使用している。もちろん、リッチスパイク時の第一燃料噴射弁及び第二燃料噴射弁の燃料噴射割合が、第二燃料噴射割合と異なるものであるならば、リッチスパイク時に第二燃料噴射補正係数k2nを使用することはできず、リッチスパイク時の供給燃料量の範囲において、リッチスパイク時の燃料噴射割合により第一燃料噴射弁及び第二燃料噴射弁のそれぞれの燃料噴射量を設定して、理論空燃比の燃焼を実施することにより、要求供給燃料量に基づく学習領域毎にリッチスパイク時の燃料噴射補正係数を学習すれば良い。 In the present embodiment, since the fuel injection ratio at the time of rich spike is the same as the second fuel injection ratio at the time of second combustion, the fuel injection amount at the time of rich spike is corrected with respect to the second fuel injection ratio. The second fuel injection correction coefficient k2n is used. Of course, if the fuel injection ratios of the first fuel injection valve and the second fuel injection valve during the rich spike are different from the second fuel injection ratio, the second fuel injection correction coefficient k2n should be used during the rich spike. The fuel injection amount of the first fuel injection valve and the second fuel injection valve is set according to the fuel injection ratio at the time of the rich spike in the range of the supplied fuel amount at the time of the rich spike, and the combustion of the stoichiometric air-fuel ratio is performed. By performing the above, the fuel injection correction coefficient at the time of rich spike may be learned for each learning region based on the required supply fuel amount.
1 機関本体
14 第一燃料噴射弁
15 第二燃料噴射弁
1
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