JP4501108B2 - 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し、より詳しくは、筒内に向けて燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタとを備えると共に、バルブタイミング変更手段を備える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, and more particularly, to an in-cylinder injector that injects fuel into a cylinder and an intake-path injector that injects fuel into an intake passage or an intake port. And a fuel injection control device for an internal combustion engine including valve timing changing means.
一般に、機関の冷機時における始動、特に寒冷時における始動では、燃料の気化が充分に行なわれずに始動性が低下することが知られている。これに対処すべく種々の提案がなされている。例えば、特許文献1には、吸気通路内に燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタを有するエンジンの制御装置において、バルブタイミング変更手段により、排気バルブの閉弁時期を排気上死点前、吸気バルブの開弁時期を排気上死点後とし、排気バルブの閉弁時期から排気上死点までのクランク角度を、排気上死点から吸気バルブの開弁時期までのクランク角度より大きく設定し、かつ、燃料噴射弁からの燃料噴射時期を吸気バルブの開弁時期とすることにより、燃焼ガスの吹き返しでの燃料噴射場の温度上昇と、その後の急激な負圧の成長とを利用しての燃料の気化促進を図ることで、始動性を向上させるようにした技術が開示されている。 In general, it is known that when the engine is cold, particularly when the engine is cold, the fuel is not sufficiently vaporized and the startability is reduced. Various proposals have been made to deal with this. For example, in Patent Document 1, in an engine control device having an intake passage injection injector that injects fuel into an intake passage, the valve timing changing means sets the closing timing of the exhaust valve before the exhaust top dead center. And the crank angle from the exhaust valve close timing to the exhaust top dead center is set to be larger than the crank angle from the exhaust top dead center to the intake valve open timing, and By using the fuel injection timing from the fuel injection valve as the valve opening timing of the intake valve, the fuel using the temperature rise of the fuel injection field due to the blowback of the combustion gas and the subsequent rapid growth of negative pressure A technique is disclosed in which startability is improved by promoting vaporization of the fuel.
また、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタと吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタとを備え,機関の運転状態に応じてこれらのインジェクタを切替え使用することにより、低負荷運転領域での成層燃焼や高負荷運転領域での均質燃焼を実現させ、燃費特性や出力特性の改善を図った、いわゆるデュアル噴射型の内燃機関も知られている。 In addition, an in-cylinder injector for injecting fuel into the cylinder and an intake-path injector for injecting fuel into the intake passage or the intake port are provided according to the operating state of the engine. A so-called dual injection type internal combustion engine that realizes stratified combustion in the low load operation region and homogeneous combustion in the high load operation region by improving the fuel efficiency and output characteristics by switching these injectors. Are known.
しかしながら、かかる特許文献1に記載の技術は、吸気通路内に燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタのみを有するエンジンの制御装置についてのもので、しかも主に初爆が完了した後の制御に関する技術あり、上述の如きデュアル噴射型の内燃機関の場合にはさらに改良の余地が存する。 However, the technique described in Patent Document 1 relates to an engine control device having only an intake passage injection injector that injects fuel into the intake passage, and is mainly related to control after the initial explosion is completed. In the case of the dual injection type internal combustion engine as described above, there is room for further improvement.
すなわち、機関の冷機時における始動、特に寒冷時における始動において、筒内に始動可能な混合気を形成するためには、筒内やポートを含む吸気通路壁に一定量の燃料付着を発生させておく必要があるが、特許文献1に記載の技術のように、バルブタイミング変更手段により動弁系を所定の開閉時期に設定するのに合わせて燃料噴射を行なっても、上述のように燃料付着がないことから始動可能な混合気の形成に時間がかかり、この結果、クランキング時間が長引いて始動に時間がかかるという問題がある。 That is, in order to form a startable air-fuel mixture in the cylinder at the start of the engine when it is cold, particularly when it is cold, a certain amount of fuel adheres to the intake passage wall including the cylinder and the port. However, as in the technique described in Patent Document 1, even if fuel injection is performed in accordance with the setting of the valve operating system to a predetermined opening / closing timing by the valve timing changing means, the fuel adheres as described above. Therefore, there is a problem that it takes time to form a gas mixture that can be started, and as a result, the cranking time is prolonged and the startup takes time.
また、特に機械式バルブタイミング変更手段を備える機関においては、上述のように始動に最適なバルブタイミング位置に動弁系を設定する必要があるが、始動の際のクランキング時には駆動油圧の発生が充分ではないことから、その設定までに時間を要すが、その遅れを考慮せずに燃料を噴射するとその間の燃費やエミッションが悪化するという問題があった。 In particular, in an engine equipped with a mechanical valve timing changing means, it is necessary to set the valve operating system at the optimal valve timing position for starting as described above. However, drive hydraulic pressure is generated during cranking at the time of starting. Since it is not sufficient, it takes time to set it, but there is a problem that if fuel is injected without taking the delay into consideration, the fuel efficiency and emission during that time deteriorate.
そこで、本発明の目的は、機関の始動性を良好にすると共に、燃費やエミッションの悪化を軽減す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。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fuel injection control device for an internal combustion engine that can improve the startability of the engine and reduce the deterioration of fuel consumption and emission.
上記目的を達成する本発明の一形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、筒内に向けて燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタまたは吸気通路内に向けて燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタのいずれか一方、またはこれらの両者を備える内燃機関において、前記筒内噴射用インジェクタまたは吸気通路噴射用インジェクタによる燃料噴射形態を変更する燃料噴射形態変更手段と、少なくとも吸気バルブの開閉タイミングを変更するバルブタイミング変更手段と、を備え、機関の始動時には、前記吸気バルブの少なくとも作用角を含む開閉タイミングが前記バルブタイミング変更手段により所定のタイミングに変更された後に、燃料噴射形態が前記燃料噴射形態変更手段によって前記所定タイミングへの変更前後で変更されることを特徴とする。 A fuel injection control device for an internal combustion engine according to one aspect of the present invention that achieves the above object is an in-cylinder injector that injects fuel into a cylinder or an intake passage that injects fuel into an intake passage. In an internal combustion engine equipped with either one or both of the injectors, a fuel injection mode changing means for changing the fuel injection mode by the in-cylinder injector or the intake passage injector, and at least changing the opening / closing timing of the intake valve And a valve timing changing means for performing the fuel injection after the opening / closing timing including at least the operating angle of the intake valve is changed to a predetermined timing by the valve timing changing means when the engine is started. It is changed by the changing means before and after the change to the predetermined timing. And butterflies.
また、前記筒内噴射用インジェクタまたは吸気通路噴射用インジェクタのいずれか一方のみを備えるときは、前記所定タイミングへの変更前の燃料噴射形態は、無燃料噴射であり、所定タイミングへの変更後の燃料噴射形態が前記いずれか一方の燃料噴射開始であってもよい。 Further, when only one of the in-cylinder injector or the intake manifold injector is provided, the fuel injection form before the change to the predetermined timing is fuel-free injection, and after the change to the predetermined timing The fuel injection form may be any one of the fuel injection starts.
さらに、前記筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路噴射用インジェクタの両者を備えるときは、前記燃料噴射形態の変更は、前記筒内噴射用インジェクタのみによる筒内燃料噴射、吸気通路噴射用インジェクタのみによる吸気通路内燃料噴射、および前記筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとの両者による燃料噴射を含む燃料噴射源のいずれかへの変更、または同一燃料噴射源による燃料噴射量、燃料噴射タイミングおよび分担率を含む燃料噴射制御値のいずれかの変更であってもよい。 Further, when both the in-cylinder injector and the intake passage injector are provided, the fuel injection mode is changed by in-cylinder fuel injection by the in-cylinder injector only, intake by only the intake passage injector. Intra-passage fuel injection, change to any of the fuel injection sources including fuel injection by both the in-cylinder injector and the intake passage injector, or the fuel injection amount, fuel injection timing by the same fuel injection source, and Any change in the fuel injection control value including the sharing ratio may be used.
本発明の一形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置によると、筒内に向けて燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタまたは吸気通路内に向けて燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタのいずれか一方、またはこれらの両者を備える内燃機関において、機関の始動時には、バルブタイミング変更手段により吸気バルブの少なくとも作用角を含む開閉タイミングが所定のタイミングに変更された後に、燃料噴射形態変更手段により筒内噴射用インジェクタまたは吸気通路噴射用インジェクタによる燃料噴射形態が変更される。従って、始動に最適なバルブタイミング位置に吸気バルブの少なくとも作用角を含む開閉タイミングが設定されたときにその開閉タイミングに合った燃料噴射形態に変更され得るので、良好な混合気形成が行なわれる為、過大な燃料噴射を行なうことなく、始動が失敗なく短時間で良好に行なわれる。 According to the fuel injection control device for an internal combustion engine according to one aspect of the present invention, either the in-cylinder injector that injects fuel into the cylinder or the intake-path injector that injects fuel into the intake passage On the other hand, in an internal combustion engine equipped with both of these, when the engine is started, the valve timing changing means changes the opening / closing timing including at least the operating angle of the intake valve to a predetermined timing, and then the fuel injection form changing means The fuel injection form by the injector for injection or the injector for intake passage injection is changed. Therefore, when the opening / closing timing including at least the operating angle of the intake valve is set at the optimal valve timing position for starting, the fuel injection mode can be changed to match the opening / closing timing, so that a good mixture is formed. The engine can be started in a short time without failure without excessive fuel injection.
また、前記筒内噴射用インジェクタまたは吸気通路噴射用インジェクタのいずれか一方のみを備えるときに、前記所定タイミングへの変更前の燃料噴射形態が、無燃料噴射であり、所定タイミングへの変更後の燃料噴射形態が燃料噴射開始である形態によれば、クランキング中における不着火未燃ガスの排出が抑制されるので、燃費やエミッションの悪化を軽減することができる。 Further, when only one of the in-cylinder injector or the intake manifold injector is provided, the fuel injection form before the change to the predetermined timing is fuel-free injection, and after the change to the predetermined timing According to the mode in which the fuel injection mode is the start of fuel injection, the discharge of unignited unburned gas during cranking is suppressed, so that deterioration of fuel consumption and emission can be reduced.
さらに、前記筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路噴射用インジェクタの両者を備えるときに、前記燃料噴射形態の変更が、前記筒内噴射用インジェクタのみによる筒内燃料噴射、吸気通路噴射用インジェクタのみによる吸気通路内燃料噴射、および前記筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとの両者による燃料噴射を含む燃料噴射源のいずれかへの変更、または同一燃料噴射源による燃料噴射量、燃料噴射タイミングおよび分担率を含む燃料噴射制御値のいずれかの変更である形態によれば、開閉タイミングに合った燃料噴射源または燃料噴射制御値に変更され得るので、始動が失敗なく短時間で良好に行なわれる。 Further, when both the in-cylinder injector and the intake passage injector are provided, the change in the fuel injection mode is in-cylinder fuel injection by the in-cylinder injector only, intake by only the intake passage injector. Intra-passage fuel injection, change to any of the fuel injection sources including fuel injection by both the in-cylinder injector and the intake passage injector, or the fuel injection amount, fuel injection timing by the same fuel injection source, and According to the mode in which any one of the fuel injection control values including the sharing rate is changed, the fuel injection control value can be changed to the fuel injection source or the fuel injection control value that matches the opening / closing timing. .
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
まず、本発明に係るデュアル噴射型の内燃機関の燃料噴射制御装置の概略構成図が示されている図1を参照するに、機関1は4つの気筒1aを備えている。各気筒1aはそれぞれ対応する吸気枝管2を介して共通のサージタンク3に接続されている。サージタンク3は吸気ダクト4を介してエアフローメータ4aに接続され、エアフローメータ4aはエアクリーナ5に接続されている。吸気ダクト4内にはステップモータ6によって駆動されるスロットル弁7が配置されている。一方、各気筒1aは共通の排気マニホルド8に連結され、この排気マニホルド8は三元触媒コンバータ9に連結されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, referring to FIG. 1 showing a schematic configuration diagram of a fuel injection control device for a dual injection internal combustion engine according to the present invention, the engine 1 includes four
各気筒1aには、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ11と吸気ポート内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタ12とがそれぞれ取り付けられている。これらインジェクタ11、12は電子制御ユニット30の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。また、各筒内噴射用インジェクタ11は共通の燃料分配管13に接続されており、この燃料分配管13は燃料分配管13に向けて流通可能な逆止弁14を介して、機関駆動式の高圧燃料ポンプ15に接続されている。
Each
図1に示すように、高圧燃料ポンプ15の吐出側はスピル電磁弁15aを介して高圧燃料ポンプ15の吸入側に連結されており、このスピル電磁弁15aの開度が小さいとき程、高圧燃料ポンプ15から燃料分配管13内に供給される燃料量が増大され、スピル電磁弁15aが全開にされると、高圧燃料ポンプ15から燃料分配管13への燃料供給が停止されるように構成されている。なお、スピル電磁弁15aは電子制御ユニット30の出力信号に基づいて制御される。
As shown in FIG. 1, the discharge side of the high-
一方、各吸気通路噴射用インジェクタ12は共通の燃料分配管16に接続されており、燃料分配管16および高圧燃料ポンプ15は共通の燃料圧レギュレータ17を介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ18に接続されている。さらに、低圧燃料ポンプ18は燃料フィルタ19を介して燃料タンク20に接続されている。燃料圧レギュレータ17は低圧燃料ポンプ18から吐出された燃料の燃料圧が予め定められた設定燃料圧よりも高くなると、低圧燃料ポンプ18から吐出された燃料の一部を燃料タンク20に戻すように構成されており、したがって吸気通路噴射用インジェクタ12に供給されている燃料圧および高圧燃料ポンプ15に供給されている燃料圧が上記設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。さらに、図1に示すように、高圧燃料ポンプ15と燃料圧レギュレータ17との間には流通弁21が設けられている。この流通弁21は通常開弁されており、この流通弁21が閉弁されると低圧燃料ポンプ18から高圧燃料ポンプ15への燃料供給が停止される。なお、この流通弁21の開閉は電子制御ユニット30の出力信号に基づいて制御される。
On the other hand, each
また、電子制御ユニット30はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス31を介して相互に接続されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35および出力ポート36を具備している。エアフローメータ4aは吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ4aの出力電圧はAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。機関1には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ38が取付けられ、この水温センサ38の出力電圧はAD変換器39を介して入力ポート35に入力される。
The
燃料分配管13には燃料分配管13内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧センサ40が取付けられ、この燃料圧センサ40の出力電圧はAD変換器41を介して入力ポート35に入力される。触媒9上流の排気マニホルド8には排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生する酸素濃度センサ42が取付けられ、この酸素濃度センサ42の出力電圧はAD変換器43を介して入力ポート35に入力される。アクセルペダル10はアクセルペダル10の踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ44に接続され、アクセル開度センサ44の出力電圧はAD変換器45を介して入力ポート35に入力される。また、入力ポート35には機関回転数を表す出力パルスを発生する回転数センサ46が接続されている。さらに、入力ポート35にはスタータのオン・オフ信号を検出するスタータスイッチ49が接続されている。電子制御ユニット30のROM32には、上述のアクセル開度センサ44および回転数センサ46により得られる機関負荷および機関回転数に基づき、運転状態に対応させて設定されている燃料噴射量の値や機関冷却水温に基づく補正値等が予めマップ化されて記憶されている。
A fuel pressure sensor 40 that generates an output voltage proportional to the fuel pressure in the fuel distribution pipe 13 is attached to the fuel distribution pipe 13, and the output voltage of the fuel pressure sensor 40 is supplied to the
さらに、図2には気筒1aの側断面図が示されている。図2を参照するに、61はシリンダブロック、62は頂面上に凹部62aが形成されたピストン、63はシリンダブロック61上に固締されたシリンダヘッド、64はピストン62とシリンダヘッド63間に形成された燃焼室、65は吸気バルブ、66は排気バルブ、67は吸気ポート、68は排気ポート、69は点火プラグをそれぞれ示している。吸気ポート67は燃焼室64内に流入した空気がシリンダ軸線周りの旋回流を発生するように形成されている。凹部62aは筒内噴射用インジェクタ11側に位置するピストン62の周縁部からピストン62中央部に向かって延び、また点火プラグ69の下方において上方に延びるように形成されている。
Furthermore, FIG. 2 shows a side sectional view of the
ここで、エンジン1の可変バルブタイミング機構について説明する。エンジン1のクランクシャフトの回転は、周知の如く、シリンダヘッド63内にそれぞれ配設された吸気カムシャフト及び排気カムシャフトに、クランクシャフトに固設されたクランクプーリ、タイミングベルト、吸気カムプーリ、排気カムプーリ等を介して伝達され、クランクシャフトとカムシャフトとが2対1の回転角度となるよう設定されている。そして、吸気カムシャフトに設けられた吸気カム及び排気カムシャフトに設けられた排気カム(いずれも図示せず)は、それぞれクランクシャフトと2対1の回転角度に維持される各カムシャフトの回転に基づいて、吸気バルブ65、排気バルブ66を開閉駆動する。
Here, the variable valve timing mechanism of the engine 1 will be described. As is well known, the crankshaft of the engine 1 is rotated by an intake camshaft and an exhaust camshaft respectively disposed in the
吸気カムシャフトと吸気カムプーリとの間には、吸気カムプーリと吸気カムシャフトとを相対回動させてクランクシャフトに対する吸気カムシャフトの回転位相(変位角)および吸気バルブ65のリフト量を連続的に変更する油圧駆動式の吸気可変バルブタイミング機構70が配設されている。この吸気可変バルブタイミング機構70は、周知のように、リニアソレノイド弁或いはデューティソレノイド弁等からなるオイルコントロールバルブによって油圧が切換えられるものであり、前述のエンジン制御用のECU30からの駆動信号により作動する。
Between the intake camshaft and the intake cam pulley, the intake cam pulley and the intake camshaft are relatively rotated to continuously change the rotation phase (displacement angle) of the intake camshaft with respect to the crankshaft and the lift amount of the
同様に、排気カムシャフトと排気カムプーリとの間には、排気カムプーリと排気カムシャフトとを相対回動させてクランクシャフトに対する排気カムシャフトの回転位相(変位角)を連続的に変更する油圧駆動式の排気可変バルブタイミング機構71が配設されている。この排気可変バルブタイミング機構71は、吸気側の吸気可変バルブタイミング機構70と同様に、オイルコントロールバルブによって油圧が切換えられるものであり、前述のエンジン制御用のECU30からの駆動信号により作動する。
Similarly, between the exhaust camshaft and the exhaust cam pulley, the exhaust cam pulley and the exhaust camshaft are relatively rotated to continuously change the rotation phase (displacement angle) of the exhaust camshaft with respect to the crankshaft. The exhaust variable
上述の吸気側の吸気可変バルブタイミング機構70及び排気側の排気可変バルブタイミング機構71には、その作動位置を検出するセンサとして、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトに固設されて同期回転するカムロータの外周に形成された等角度毎の複数の突起を検出し、カム位置を表すカム位置パルスを出力する吸気側のカムポジションセンサ72及び排気側のカムポジションセンサ73がそれぞれ設けられている。なお、吸気側には、必要に応じて、吸気カムシャフトのスライド量により吸気バルブ65のリフト量を検出するリフトセンサ74が設けられている。
The intake variable
また、吸気可変バルブタイミング機構70及び排気可変バルブタイミング機構71としては、上述の油圧による機械式のものに代え、励磁電流が印加されたときに発生する電磁力を利用して、それぞれ、吸気バルブ65と排気バルブ66とを進退駆動する電磁駆動機構から構成されてもよく、この場合には、電子制御ユニット30の信号に基づき、開閉のタイミングおよびリフト量が任意に制御可能に構成される。従って、例えば電子制御ユニット30からの信号に基づいて作動されると、吸気バルブ65および/または排気バルブ66の開閉タイミング、延いては開期間(作用角)が長く或いは短く、さらにはリフト量が可変制御されることになる。
In addition, the intake variable
ここで、電子制御ユニット30の出力ポート36は対応する駆動回路47を介して、ステップモータ6、各筒内噴射用インジェクタ11、各吸気通路噴射用インジェクタ12、スピル電磁弁15a、流通弁21、吸気可変バルブタイミング機構70及び排気可変バルブタイミング機構71のオイルコントロールバルブに接続されている。
Here, the
次に、上記構成を有する本発明の実施形態の始動時の制御の一例について、以下、図3に示すフローチャートを参照して説明する。まず、不図示のアクセサリスイッチのオンにより制御が開始されると、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ18が駆動開始され、流通弁21が開、スピル電磁弁15aが閉に維持される。そこで、ステップS301において、始動時か否かの判断が行なわれる。この始動時か否かの判断は、スタータスイッチ49がオンのとき、または後述するように、初爆から所定の条件を満たすときに該当するか否かにより行なわれる。始動時の場合は、ステップS302に進み、水温センサ38からの検出値であるエンジン1の冷却水温が読み込まれる。そして、ステップS303に進み、この冷却水温に基づき、マップ化されてROM32に記憶されている吸気バルブ65の最適な作用角を含む開閉タイミングが目標値として求められる。そして、ステップS304において吸気可変バルブタイミング機構70のオイルコントロールバルブが制御され、吸気バルブ65の開閉タイミングの目標値への設定に向けての変更が開始される。
Next, an example of the control at the start of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described below with reference to the flowchart shown in FIG. First, when control is started by turning on an accessory switch (not shown), the electric motor driven low-
次に、ステップS305においては、カムポジションセンサ72の出力が読み込まれ、その出力値からカム位置が算出される。そして、ステップS306に進み、このカム位置がステップS303で求められた目標開閉タイミングを満たすか否かにより、目標開閉タイミングへの設定が完了したか否かが判断される。判断の結果、設定が完了、換言すると、所定の目標開閉タイミングに変更されたときには、ステップS307に進み、後述するように燃料噴射が開始される。一方、ステップS301の判断で始動時でないときは、このルーチンを終了し、また、ステップS306の判断で、所定の目標開閉タイミングへ変更されていないときには、ステップS308に進み、燃料噴射は禁止される。
Next, in step S305, the output of the
ここで、吸気バルブ65の開閉タイミングの変更および燃料噴射の開始についての、第1および第2の実施形態を図4のタイムチャートをも含めてさらに説明する。これらの実施形態では、筒内噴射用インジェクタ11による筒内直噴が開始される例が示されている。図4の下側には、エンジンの回転数と筒内直噴のタイミングとが示され、上側には吸気バルブ65の作用角を含む開閉タイミングが示されている。図4(A)には、始動前の初期位置としてエンジン1の定常運転時における吸気バルブ65の作用角を含む開閉タイミングが示されており、図4(B)には、変更後の吸気バルブ65の開閉タイミングと噴射タイミングとの第1の実施形態、図4(C)には、変更後の吸気バルブ65の開閉タイミングと噴射タイミングとの第2の実施形態がそれぞれ示されている。
Here, the first and second embodiments regarding the change of the opening / closing timing of the
第1の実施形態においては、吸気バルブ65が排気上死点(TDC)後約45°で開かれ、ほぼ下死点(BDC)で閉じられるのに対し、筒内噴射用インジェクタ11による筒内の燃焼室64に向けての噴射は、吸気バルブ65が開く直前に開始される。かくて、吸気バルブ65が閉じられた状態で、下降開始直後のピストン62の頂面に対し筒内噴射用インジェクタ11から燃料が噴射され、このとき筒内の負圧が大きい為噴射燃料の微粒化が良好に行なわれる。かかる状態で、更にピストン62のさらなる下降に伴い吸気バルブ65が開かれるので、急激な筒内への吸い込み流により筒内での混合が促進されることで点火プラグ69による着火に適した混合気が形成されることになる。
In the first embodiment, the
また、第2の実施形態においては、吸気バルブ65がほぼ排気上死点(TDC)で開かれ、下死点(BDC)前約45°で閉じられるのに対し、筒内噴射用インジェクタ11による筒内の燃焼室64に向けての噴射は、下死点(BDC)に開始される。かくて、吸気バルブ65が閉じられた後の筒内での負圧の成長状態で、筒内噴射用インジェクタ11から筒内に燃料が噴射されるが、ピストン62が下死点位置にあるので、その噴霧はピストン62の頂面に当たることなく空間に広がり得るので、減圧沸騰を伴って霧化または気化が促進され、前実施形態と同様に、点火プラグ69による着火に適した混合気が形成されることになる。
Further, in the second embodiment, the
さらに、第3ないし第5の実施形態として、吸気バルブ65および排気バルブ66の開閉タイミングの変更および燃料噴射の開始について、図5を参照して説明する。これらの実施形態では、吸気通路噴射用インジェクタ12による吸気通路内噴射が開始される例が示されている。図5(A)には、始動前の初期位置としてエンジン1の定常運転時における吸気バルブ65および排気バルブ66の作用角を含む開閉タイミングが示されており、図5(B)には、第3の実施形態における変更後の吸気バルブ65の開閉タイミングと噴射タイミング、図5(C)および(D)には、第4および5の実施形態における変更後の吸気バルブ65および排気バルブ66の開閉タイミングと噴射タイミングとがそれぞれ示されている。
Further, as third to fifth embodiments, the change in the opening / closing timing of the
図5(B)に示す第3の実施形態においては、排気バルブ66の作用角は変更されずに、吸気バルブ65のみが変更されて排気上死点(TDC)後約45°で開かれ、ほぼ下死点(BDC)で閉じられるのに対し、吸気通路噴射用インジェクタ12による吸気通路内噴射が、吸気バルブ65が開く直前に開始される。かくて、吸気バルブ65が閉じられた状態で吸気通路内に燃料が噴射され、その噴射燃料の大半は吸気通路壁面に付着する。かかる状態で、ピストン62の下降に伴い吸気バルブ65が開かれるので、急激な筒内への吸い込み流により吸気通路壁面への付着燃料の霧化または気化が促進され、点火プラグ69による着火に適した混合気が形成されることになる。
In the third embodiment shown in FIG. 5B, the operating angle of the
また、図5(C)に示す第4の実施形態においては、排気バルブ66の作用角を含む開閉タイミングが、排気上死点(TDC)前約30°で閉じられるように変更され、吸気バルブ65が排気上死点(TDC)前約45°で開かれ、下死点(BDC)前約15°で閉じられるのに対し、吸気通路噴射用インジェクタ12による吸気通路内噴射が、吸気バルブ65が開かれた後で排気バルブ66が閉じられるのとほぼ同時に開始される。かくて、吸気バルブ65が開いた状態で吸気通路内に燃料が噴射され、その噴射燃料の大半は吸気通路壁面に付着するが、かかる状態では、ピストン62は上昇中であるので、筒内の空気の吸気通路内への逆流すなわち噴出し流と、その後のピストン62の下降による吸入流とにより霧化または気化が促進され、点火プラグ69による着火に適した混合気が形成されることになる。
Further, in the fourth embodiment shown in FIG. 5C, the opening / closing timing including the operating angle of the
さらに、図5(D)に示す第5の実施形態においては、排気バルブ66の作用角を含む開閉タイミングが、第4の実施形態と同様に、排気上死点(TDC)前約30°で閉じられるように変更されると共に、吸気バルブ65がほぼ排気上死点(TDC)で開かれ、下死点(BDC)後約45°で閉じられるのに対し、吸気通路噴射用インジェクタ12による吸気通路内噴射が、ほぼ上死点(TDC)で開始される。かくて、吸気バルブ65が開いた状態で吸気通路内に燃料が噴射されるが、かかる状態では、排気バルブ66が排気上死点(TDC)前約30°で閉じられた後のピストン62の上昇により、筒内で圧縮された空気が吸気通路内へ逆流すなわち噴出し流となり、その後のピストン62の下降による吸入流と相俟って噴射された燃料の霧化または気化が促進され、点火プラグ69による着火に適した混合気が形成されることになる。
Furthermore, in the fifth embodiment shown in FIG. 5D, the opening / closing timing including the working angle of the
ここで、上述の始動時燃料噴射制御ルーチンにおけるステップS301の判断で、エンジン1が始動時であるか否かが判断されたが、この始動時であるか否かの判断は、スタータスイッチ49がオンのときでエンジン1の回転数Neがクランキング回転数Necにあるとき、およびエンジン1の回転数Neが所定値Ne1を超え、且つ回転数Neがこの所定値Ne1を超えた時刻t1後の経過時間tが所定値tsを超えたか否かにより行なうことができる(図4参照)。この回転数の所定値Ne1としては、完爆が行なわれた目安として、Ne1=300〜400rpmとし、また経過時間の所定値tsとしては、完爆後の回転数上昇および安定化期間として、ts=1〜10secとしてもよく、また、水温センサ38からの検出値であるエンジン1の冷却水温が所定温度に到達したかによってもよい。
Here, it is determined in step S301 in the above-described start-up fuel injection control routine whether or not the engine 1 is at start-up. The start-up
上述した始動時における本発明の制御について、再度、図4に示すタイムチャートを参照してさらに説明すると、まず、時点tcにおいて、スタータスイッチ49がオンとされスタータによるクランキングが行われ、目標開閉タイミングへの設定が完了した時点t0において、上述の第1および第2の実施形態においては筒内噴射用インジェクタ11による筒内への燃料噴射が開始され、第3ないし第5の実施形態においては吸気通路噴射用インジェクタ12による吸気通路への燃料噴射が開始されるのである。
The control of the present invention at the time of starting will be further described with reference to the time chart shown in FIG. 4 again. First, at the time point tc, the
次に、本発明のさらに他の実施形態の始動時の制御の一例について、以下、図6に示すフローチャートを参照して説明する。以下に説明する実施形態と既に第1ないし第5の実施形態として説明した実施形態との相違は、燃料噴射形態の相違のみであるから、共通する部分については前の説明を援用し、以下はその相違点について重点的に説明し、重複説明を避ける。 Next, an example of the control at the time of starting of still another embodiment of the present invention will be described below with reference to the flowchart shown in FIG. Since the difference between the embodiment described below and the embodiment already described as the first to fifth embodiments is only the difference in the fuel injection mode, the previous description is used for common parts, and Explain the differences with emphasis and avoid duplicate explanations.
すなわち、始動時か否かの判断が行なわれるステップS601から目標開閉タイミングへの設定が完了したか否かが判断されるステップS606までは、ステップS301ないしステップS306とそれぞれ同じであるので、説明を繰り返さない。そこで、ステップS606での判断において、目標開閉タイミングへの設定が完了していないときには、ステップS308に進み、噴射形態1による燃料噴射が実行される。一方、ステップS606での判断の結果、設定が完了、換言すると、所定の目標開閉タイミングに変更されたときには、ステップS607に進み、噴射形態2による燃料噴射に変更される。なお、ステップS601の判断で始動時でないときは、このルーチンを終了すること前述の実施形態と同じである。
That is, from step S601 in which it is determined whether or not the engine has been started to step S606 in which it is determined whether or not the setting to the target opening / closing timing has been completed is the same as steps S301 to S306. Do not repeat. Therefore, if it is determined in step S606 that the setting for the target opening / closing timing has not been completed, the routine proceeds to step S308, where fuel injection according to the injection mode 1 is executed. On the other hand, as a result of the determination in step S606, the setting is completed, in other words, when it is changed to the predetermined target opening / closing timing, the process proceeds to step S607, and the fuel injection is changed to the
ここで、吸気バルブ65の開閉タイミングの変更および燃料噴射形態の変更についての実施形態を第6および第7の実施形態として、図7のタイムチャートをも含めてさらに説明する。これらの実施形態では、吸気通路噴射用インジェクタ12による吸気通路ないしはポートへの燃料噴射が開始されて目標開閉タイミングへの設定が完了した後、筒内噴射用インジェクタ11による筒内直噴に変更される例が示されている。図7の下側には、図4の場合とほぼ同様に、エンジンの回転数と吸気通路噴射またはポート噴射および筒内直噴の時期とが示され、上側には吸気バルブ65の作用角を含む開閉タイミングが示されている。図7(A)には、始動前の初期位置としてエンジン1の定常運転時における吸気バルブ65の作用角を含む開閉タイミングが示されており、図7(B)には、変更後の吸気バルブ65の開閉タイミングと噴射タイミングとの第6の実施形態、図7(C)には、変更後の吸気バルブ65の開閉タイミングと噴射タイミングとの第7の実施形態がそれぞれ示されている。
Here, embodiments of changing the opening / closing timing of the
第6の実施形態においては、吸気バルブ65が排気上死点(TDC)後約45°で開かれ、ほぼ下死点(BDC)で閉じられるのに対し、筒内噴射用インジェクタ11による筒内の燃焼室64に向けての噴射は、吸気バルブ65が開く直前に開始される。この第6の実施形態では、まず、時点tcにおいて、スタータスイッチ49がオンとされスタータによるクランキングが行われるのとほぼ同時に、吸気通路噴射用インジェクタ12による吸気通路への燃料噴射が開始される。そして、目標開閉タイミングへの設定が完了した時点t0において、筒内噴射用インジェクタ11による筒内への燃料噴射へ変更される。
In the sixth embodiment, the
かくて、吸気バルブ65が閉じられている状態で、吸気通路噴射用インジェクタ12により吸気通路またはポートへ噴射された燃料により、予備的にポートを含む吸気通路壁への一定量の燃料付着が発生する。そして、吸気バルブ65が開く直前に、下降開始後のピストン62の頂面に対し筒内噴射用インジェクタ11から燃料が噴射され、その噴射燃料の大半はピストン62の頂面に付着する。かかる状態で、ピストン62の下降に伴い吸気バルブ65が開かれるので、ポート内で気化された燃料を含む吸気の急激な筒内への吸い込み流により霧化または気化が促進され、点火プラグ69による着火に適した均質な混合気が形成されることになる。
Thus, when the
また、第7の実施形態においても、時点tcにおいて、スタータスイッチ49がオンとされスタータによるクランキングが行われるのとほぼ同時に、吸気通路噴射用インジェクタ12による吸気通路への燃料噴射が開始される。そして、目標開閉タイミングへの設定が完了した時点t0において、筒内噴射用インジェクタ11による筒内への燃料噴射へ変更される。かくて、吸気バルブ65が閉じられた状態で、吸気通路噴射用インジェクタ12により吸気通路またはポートへ噴射された燃料により、予備的にポートを含む吸気通路壁への一定量の燃料付着が発生する。そして、吸気バルブ65がほぼ排気上死点(TDC)で開かれ、ほぼ下死点(BDC)前約45°で閉じられるのに対し、筒内噴射用インジェクタ11による筒内の燃焼室64に向けての噴射は、下死点(BDC)に開始される。かくて、吸気バルブ65が閉じられた後の筒内での負圧の成長状態で、筒内噴射用インジェクタ11から筒内に燃料が噴射されるが、ピストン62が下死点位置にあるので、その噴霧はピストン62の頂面に当たることなく空間に広がり得るので、減圧沸騰を伴って霧化または気化が促進され、前実施形態と同様に、ポート内で気化された燃料を含む吸気と相俟って点火プラグ69による着火に適した均質な混合気が形成されることになる。
Also in the seventh embodiment, at the time tc, the
なお、上述した本発明の実施形態では、燃料噴射形態の変更として吸気通路噴射用インジェクタ12による吸気通路内燃料噴射から筒内噴射用インジェクタ11による筒内燃料噴射へ変更する例(aとする)につき説明したが、これは、吸気通路内燃料噴射から筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとの両者によるデュアル燃料噴射への変更(bとする)、筒内燃料噴射からデュアル燃料噴射への変更(cとする)、さらには、デュアル燃料噴射から筒内燃料噴射への変更(dとする)を含む燃料噴射源のいずれかへの変更であってもよい。
In the embodiment of the present invention described above, an example of changing the fuel injection mode from in-passage fuel injection by the intake-
また、燃料噴射形態の変更は、燃料噴射量、燃料噴射タイミングおよび分担率を含む燃料噴射制御値のいずれかが変更の前後で異ならされた、吸気通路内燃料噴射から吸気通路内燃料噴射への変更(eとする)、筒内燃料噴射から筒内燃料噴射への変更(fとする)およびデュアル燃料噴射からデュアル燃料噴射への変更(gとする)を含む同一燃料噴射源による変更であってもよい。 In addition, the fuel injection mode is changed from fuel injection in the intake passage to fuel injection in the intake passage in which any one of the fuel injection control values including the fuel injection amount, the fuel injection timing, and the sharing ratio is changed before and after the change. Changes (referred to as e), changes from in-cylinder fuel injection to in-cylinder fuel injection (referred to as f), and changes from dual fuel injection to dual fuel injection (referred to as g). May be.
上記の(a)および(b)は、いずれも予備的に吸気通路(ポート)付着燃料を発生させ、増量化された筒内噴射で霧化を向上させて着火に適した均質な混合気を形成することができる。(c)および(f)は、いずれも吸気行程噴射等で予備的に筒内付着燃料を安定的に発生させ、増量化かつ噴射タイミングが変更された筒内噴射で霧化を向上させて着火に適した均質な混合気を形成することができる。(d)および(g)は、いずれも予備的に吸気通路(ポート)付着燃料と筒内付着燃料を安定的に発生させ、分担率が変更されて増量化された筒内噴射で霧化を向上させて着火に適した均質な混合気を形成することができる。また、(e)は、吸気非同期噴射により予備的に吸気通路(ポート)付着燃料を発生させ、増量化かつ第3ないし第5の実施形態に示した噴射タイミングに変更されたポート噴射で霧化ないしは気化を向上させて着火に適した均質な混合気を形成することができる。いずれの場合も、設定された動弁系の開閉タイミングに適合する最適変更形態を選定することにより、始動時間の短縮や燃費、エミッションの向上を図ることができる。 In both (a) and (b) above, the fuel adhering to the intake passage (port) is preliminarily generated, and the homogenous mixture suitable for ignition is improved by improving the atomization by the increased in-cylinder injection. Can be formed. In both (c) and (f), in-cylinder attached fuel is stably generated preliminarily by intake stroke injection or the like, and the atomization is improved by in-cylinder injection with increased fuel injection timing and ignition. It is possible to form a homogeneous gas mixture suitable for the above. In both (d) and (g), the intake passage (port) adhering fuel and the in-cylinder adhering fuel are stably generated in a preliminary manner, and the atomization is performed by the in-cylinder injection that is increased by changing the sharing ratio. It is possible to improve and form a homogeneous mixture suitable for ignition. Further, (e) shows that the fuel adhering to the intake passage (port) is preliminarily generated by the intake asynchronous injection, and is atomized by the port injection which is increased and changed to the injection timing shown in the third to fifth embodiments. Or the vaporization can be improved and a homogeneous air-fuel mixture suitable for ignition can be formed. In any case, by selecting an optimal change mode that matches the set opening / closing timing of the valve operating system, it is possible to shorten the starting time, improve the fuel consumption, and improve the emission.
また、上述の実施形態では、動弁系の開閉タイミングを変更する例のみについて説明したが、これはリフト量をも変更するものであってもよいことは云うまでもない。 In the above embodiment, only the example of changing the opening / closing timing of the valve operating system has been described, but it goes without saying that this may also change the lift amount.
11 筒内噴射用インジェクタ
12 吸気通路噴射用インジェクタ
30 電子制御ユニット
38 水温センサ
44 アクセル開度センサ
46 回転数センサ
49 スタータスイッチ
11 Injector for
Claims (3)
前記筒内噴射用インジェクタおよび前記吸気通路噴射用インジェクタによる燃料噴射形態を変更する燃料噴射形態変更手段と、
少なくとも吸気バルブの開閉タイミングを変更するバルブタイミング変更手段と、を備え、
機関の始動時には、前記吸気バルブの少なくとも作用角を含む開閉タイミングが前記バルブタイミング変更手段により所定のタイミングに変更され、燃料噴射形態が前記燃料噴射形態変更手段によって前記所定タイミングへの変更の前と変更の後とで異なるように変更され、
前記燃料噴射形態の変更は、前記筒内噴射用インジェクタのみによる筒内燃料噴射、吸気通路噴射用インジェクタのみによる吸気通路内燃料噴射、および前記筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとの両者による燃料噴射を含む燃料噴射源のいずれかへの変更、または同一燃料噴射源による燃料噴射量、燃料噴射タイミングおよび分担率を含む燃料噴射制御値のいずれかの変更であることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 In an internal combustion engine comprising both an in-cylinder injector that injects fuel into a cylinder and an intake-path injector that injects fuel into an intake passage,
Fuel injection mode changing means for changing the fuel injection mode by the in-cylinder injector and the intake passage injector.
And at least valve timing changing means for changing the opening / closing timing of the intake valve,
When the engine is started, the opening / closing timing including at least the operating angle of the intake valve is changed to a predetermined timing by the valve timing changing means, and the fuel injection form is changed to the predetermined timing by the fuel injection form changing means. Will be changed differently after the change,
The change in the fuel injection mode includes in-cylinder fuel injection using only the in-cylinder injector, in-cylinder fuel injection using only the intake passage injector, and both the in-cylinder injector and the intake passage injector. Or any one of the fuel injection control values including the fuel injection amount, the fuel injection timing, and the sharing ratio by the same fuel injection source. Engine fuel injection control device.
前記燃料噴射形態変更手段による燃料噴射形態の変更は、前記開閉タイミングへの変更の前の前記吸気通路噴射用インジェクタによる吸気通路内燃料噴射から、前記開閉タイミングへの変更の後の、前記吸気バルブが開く直前の燃料噴射タイミングでの前記筒内噴射用インジェクタによる筒内燃料噴射への燃料噴射形態の変更であることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。 The change of at least the opening / closing timing of the intake valve by the valve timing changing means is from the opening / closing timing at the time of steady operation to the opening / closing timing at which the intake valve is opened at about 45 ° after exhaust top dead center and is almost closed at bottom dead center. Change,
The change of the fuel injection form by the fuel injection form changing means is the intake valve after the change from the fuel injection in the intake passage by the injector for the intake passage injection before the change to the opening / closing timing to the opening / closing timing. 2. The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the fuel injection mode is changed to in-cylinder fuel injection by the in-cylinder injector at a fuel injection timing immediately before opening.
前記燃料噴射形態変更手段による燃料噴射形態の変更は、前記開閉タイミングへの変更の前の前記吸気通路噴射用インジェクタによる吸気通路内燃料噴射から、前記開閉タイミングへの変更の後の、下死点での燃料噴射タイミングでの前記筒内噴射用インジェクタによる筒内燃料噴射への燃料噴射形態の変更であることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。 At least the opening / closing timing of the intake valve by the valve timing changing means is changed from the opening / closing timing at the time of steady operation to the opening / closing timing at which the intake valve is opened at about exhaust top dead center and closed at about 45 ° before bottom dead center. Change,
The change of the fuel injection form by the fuel injection form changing means is the bottom dead center after the change from the fuel injection in the intake passage by the intake passage injection injector before the change to the opening / closing timing to the opening / closing timing. 2. The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the fuel injection mode is changed to in-cylinder fuel injection by the in-cylinder injector at a fuel injection timing.
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