JP4821758B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、過給機を備えると共に吸気通路内に加えて燃焼室内にも噴射可能である、即ちポート噴射及び筒内噴射(或いは直噴)の両者が実行される内燃機関を制御する内燃機関の制御装置の技術分野に関する。   The present invention includes a supercharger and can be injected into a combustion chamber in addition to an intake passage, that is, an internal combustion engine that controls an internal combustion engine in which both port injection and in-cylinder injection (or direct injection) are performed. The present invention relates to the technical field of control devices.

この種の内燃機関の制御装置として、特許文献1等には、気筒内へ噴射する直噴インジェクタの噴射口にデポジット燃料が生成されたことが判別される場合、ポートインジェクタからの燃料の噴射割合(ポート噴射割合)を100%に変化させる制御装置が開示されている。この制御装置によれば、直噴噴射割合を0%にすることにより、直噴インジェクタの噴射口の先端温度においては自ら噴射される燃料の気化熱に起因される冷却効果がなくなる。このため、燃焼熱エネルギーによって気筒内を高温とさせることができ、ひいてはデポジット燃料を焼失させることができるとされている。   As a control device for this type of internal combustion engine, in Patent Document 1 and the like, when it is determined that deposit fuel has been generated at the injection port of a direct injection injector that injects into a cylinder, the injection ratio of fuel from the port injector A control device that changes (port injection ratio) to 100% is disclosed. According to this control device, by setting the direct injection ratio to 0%, the cooling effect caused by the vaporization heat of the fuel injected by itself is lost at the tip temperature of the injection port of the direct injection injector. For this reason, it is said that the inside of the cylinder can be heated to high temperature by the combustion heat energy, and the deposit fuel can be burned out.

特開2006−37743号公報JP 2006-37743 A 特開2005−90457号公報JP 2005-90457 A

しかしながら、上述した特許文献1等によれば、過給機により過給される内燃機関において、ポート噴射割合を走行領域や負荷に無関係に、常に100%とした場合、過給に対応して吸気量及び燃料の噴射量が過給されない内燃機関と比較して増大していることに起因して、主として、次の2つの問題点が生じてしまう。即ち、1つ目の問題点として、内燃機関での過給に起因して、ノッキングが発生しやすくなっている場合、一般的に行われている点火時期の遅角側へのシフトだけでは、燃焼室内での点火不良が発生する可能性がある。このため、燃焼室以外の排気通路で発生する燃焼によって、排気通路に設けられた触媒の温度、所謂、触媒床温が上昇する可能性があるという技術的な問題点が生じる。2つ目の問題点として、ポート噴射割合を走行領域や負荷に無関係に、常に100%とした場合、吸気弁及び排気弁が共に開弁しているバルブオーバーラップ期間において吸気系から排気系へ燃焼されることなく流れる(又は吹き抜ける)燃料が増加する可能性がある。このため、未燃燃料が、高温の排気ガスに晒され蒸し焼きされてしまい、スモーク(即ち、煤)となって大量に排出される可能性がある。ひいては、このスモークの発生に起因して、上述した触媒床温が上昇する可能性があるという技術的な問題点が生じる。   However, according to Patent Document 1 and the like described above, in an internal combustion engine that is supercharged by a supercharger, if the port injection ratio is always 100% regardless of the travel region and the load, the intake air corresponding to the supercharging is taken into account. The following two problems are mainly caused by the fact that the amount and the fuel injection amount are increased as compared with an internal combustion engine that is not supercharged. That is, as a first problem, when knocking is likely to occur due to supercharging in the internal combustion engine, a shift to the retard side of the ignition timing that is generally performed is merely: There is a possibility of ignition failure in the combustion chamber. For this reason, there arises a technical problem that there is a possibility that the temperature of the catalyst provided in the exhaust passage, that is, the so-called catalyst bed temperature may rise due to the combustion generated in the exhaust passage other than the combustion chamber. The second problem is that when the port injection ratio is always 100% regardless of the travel area and load, the intake system and the exhaust system are switched during the valve overlap period when both the intake and exhaust valves are open. Fuel that flows (or blows through) without being burned may increase. For this reason, unburned fuel may be exposed to high-temperature exhaust gas and steamed, and may be smoked (ie, soot) and discharged in large quantities. As a result, due to the occurrence of smoke, a technical problem arises that the catalyst bed temperature described above may increase.

そこで本発明は、例えば上記の問題点に鑑みなされたものであり、ノッキングの発生やスモークの排出などの内燃機関の運転上の不都合の発生を抑制しつつ、デポジット燃料の焼失を実現することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, for example, and it is possible to realize the burning out of the deposit fuel while suppressing the occurrence of inconvenience in the operation of the internal combustion engine such as the occurrence of knocking or the discharge of smoke. It is an object of the present invention to provide a control device for a possible internal combustion engine.

上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、過給機を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の気筒内に第1所定量の燃料を噴射可能な第1燃料噴射手段と、前記内燃機関の吸気通路内に第2所定量の燃料を噴射可能な第2燃料噴射手段と、前記気筒内の燃料に所定点火時期で点火を行う点火手段と、前記第1燃料噴射手段の噴射口の温度を上昇させる場合、前記過給機による過給圧及び前記内燃機関の機関回転数に基づいて、前記第1所定量及び前記第2所定量を合計した全噴射量に対する前記第1所定量の第1割合並びに前記全噴射量に対する前記第2所定量の第2割合を変化させるように、前記第1燃料噴射手段及び前記第2燃料噴射手段のうち少なくとも一方の噴射手段を制御すると共に、前記過給圧、前記第1割合、前記第2割合及び前記機関回転数に基づいて、前記所定点火時期を変化させるように前記点火手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記温度を上昇させる場合であって前記機関回転数が所定数より大きく且つ前記過給圧がゼロを含む所定範囲内にある場合、前記第2割合を前記第1割合より大きくするように、前記少なくとも一方の噴射手段を制御すると共に、前記所定点火時期を前記内燃機関が発生するトルクが最大となる点火時期である最大トルク点火時期より進角側になるように、前記点火手段を制御する
In order to solve the above-described problem, an internal combustion engine control apparatus according to the present invention is an internal combustion engine control apparatus that controls an internal combustion engine that includes a supercharger, and includes a first predetermined amount in a cylinder of the internal combustion engine. A first fuel injection means capable of injecting fuel, a second fuel injection means capable of injecting a second predetermined amount of fuel into the intake passage of the internal combustion engine, and igniting the fuel in the cylinder at a predetermined ignition timing When raising the temperatures of the ignition means and the injection port of the first fuel injection means, the first predetermined amount and the second location are determined based on the supercharging pressure by the supercharger and the engine speed of the internal combustion engine. The first fuel injection means and the second fuel injection are changed so as to change the first ratio of the first predetermined amount to the total injection amount and the second ratio of the second predetermined amount to the total injection amount. Controlling at least one of the injection means Together with the supercharging pressure, the first ratio, based on said second rate and the engine speed, and control means for controlling said ignition means to vary the predetermined ignition timing, the control means When the temperature is increased and the engine speed is larger than a predetermined number and the supercharging pressure is within a predetermined range including zero, the second ratio is set to be larger than the first ratio. The at least one injection unit is controlled, and the predetermined ignition timing is controlled to be advanced from a maximum torque ignition timing that is an ignition timing at which the torque generated by the internal combustion engine is maximum. .

本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、内燃機関では、例えば運転状況に応じた燃料の噴射割合で第1及び第2燃料噴射手段による燃料噴射が実行され、過給機による過給が適宜実行される。このような内燃機関の通常動作中に、第1燃料噴射手段におけるデポジット燃料を除去する動作が、次のようにして適宜行われる。   According to the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, in the internal combustion engine, fuel injection by the first and second fuel injection means is executed at a fuel injection ratio corresponding to the operating condition, for example, and supercharging by the supercharger is performed. It is executed as appropriate. During such normal operation of the internal combustion engine, the operation of removing the deposit fuel in the first fuel injection means is appropriately performed as follows.

即ち、第1燃料噴射手段におけるデポジット燃料を除去する目的で第1燃料噴射手段の噴射口の温度を上昇させる場合、制御手段の制御下で、少なくとも一方の噴射手段によって第1割合(例えば、後述の直噴噴射割合)及び第2割合(例えば、後述のポート噴射割合)が、過給圧に基づいて、言い換えれば過給圧の大小に応じて、変化させられる。この際、過給圧のみならず、他のパラメータ(例えば機関回転数、負荷など)にも基づいて、例えば、過給圧と該他のパラメータとで張られる座標面上における位置別又は領域別に、第1及び第2割合が変化させられてもよい。ここに、本発明に係る「第1割合」とは、少なくとも(i)過給圧に基づいて規定され、第1燃料噴射手段が噴射すべき第1所定量の全噴射量に対する割合を意味する。典型的には、(i)過給圧に加えて、(ii)気筒内に噴射される燃料によって気筒が冷却される冷却度合いや(iii)気筒内に噴射される燃料によってスモークの発生が抑制される抑制度合いに基づいて、規定される第1燃料噴射手段が噴射すべき第1所定量の全噴射量に対する割合である。本発明に係る「第2割合」とは、上述の第1割合の場合と同じく(i)過給圧に基づいて、典型的には、これに加えて(ii)気筒の冷却度合いや(iii)スモークの抑制度合いに基づいて、規定される第2燃料噴射手段が噴射すべき第2所定量の全噴射量に対する割合を意味する。これら第1割合及び第2割合のいずれか一方が決定されれば、100%からこの決定された一方を差し引くことで、第1割合及び第2割合のいずれか他方が決定されてよい。より具体的には、少なくとも一方の噴射手段によって、例えば70%に近付ける方向に、第2割合が変化させられると共に、例えば30%に近付ける方向に、第1割合が変化させられる。   That is, when the temperature of the injection port of the first fuel injection means is increased for the purpose of removing deposit fuel in the first fuel injection means, the first ratio (for example, described later) is controlled by at least one of the injection means under the control of the control means. The direct injection ratio) and the second ratio (for example, a port injection ratio described later) are changed based on the supercharging pressure, in other words, depending on the magnitude of the supercharging pressure. At this time, based on not only the supercharging pressure but also other parameters (for example, engine speed, load, etc.), for example, for each position or region on the coordinate plane formed by the supercharging pressure and the other parameters. The first and second ratios may be varied. Here, the “first ratio” according to the present invention is defined based on at least (i) the supercharging pressure, and means a ratio of the first predetermined amount to be injected by the first fuel injection means with respect to the total injection amount. . Typically, in addition to (i) supercharging pressure, (ii) the degree of cooling that the cylinder is cooled by the fuel injected into the cylinder, and (iii) the occurrence of smoke is suppressed by the fuel injected into the cylinder This is the ratio of the first predetermined amount to be injected by the prescribed first fuel injection means based on the degree of suppression to be made with respect to the total injection amount. The “second ratio” according to the present invention is typically (i) based on the supercharging pressure as in the case of the above-mentioned first ratio. Typically, in addition to this, (ii) the degree of cooling of the cylinder and (iii ) Based on the degree of smoke suppression, it means the ratio of the second predetermined amount to be injected by the second fuel injection means that is prescribed to the total injection amount. If any one of the first ratio and the second ratio is determined, either the first ratio or the second ratio may be determined by subtracting the determined one from 100%. More specifically, the second ratio is changed in a direction approaching, for example, 70% by at least one of the injection units, and the first ratio is changed in a direction approaching, for example, 30%.

尚、本願において噴射される燃料の割合に係る「%」とは、第1割合及び第2割合の相対的な比率であり、全体を通じて基本的に「重量%」の意味であるが、同一燃料を噴射する限り、体積%であってもかまわず、噴射手段間における相対的な割合という意味では、無次元でもかまわない。   Note that “%” relating to the ratio of fuel injected in the present application is a relative ratio of the first ratio and the second ratio, and basically means “weight%” throughout, but the same fuel. May be volume%, and may be dimensionless in the sense of the relative proportion between the injection means.

このような第1及び第2割合の変化と相前後して又は並行して、制御手段の制御下で、過給圧、第1割合及び第2割合に基づいて、所定点火時期が変化させられる。例えば、過給圧、第1割合及び第2割合に基づいて定まる最大トルク点火時期(MBT)に対応して点火が実行されるように、点火時期は、変化させられる。この際、過給圧、第1割合及び第2割合のみならず、他のパラメータ(例えば機関回転数、負荷)にも基づいて、例えば、過給圧と該他のパラメータとで張られる座標面上における位置別又は領域別に、第1及び第2割合が変化させられてもよい。   The predetermined ignition timing is changed based on the supercharging pressure, the first ratio, and the second ratio under the control of the control means before or after the change in the first and second ratios. . For example, the ignition timing is changed so that ignition is executed in accordance with the maximum torque ignition timing (MBT) determined based on the supercharging pressure, the first ratio, and the second ratio. At this time, based on not only the supercharging pressure, the first ratio and the second ratio, but also other parameters (for example, engine speed, load), for example, a coordinate plane stretched between the supercharging pressure and the other parameters. The first and second ratios may be changed for each position or region.

ここで特に本願発明者による研究によれば、一旦、第1燃料噴射手段におけるデポジット燃料を除去するために、第1割合を0%に変化させると共に、第2割合を100%に変化させた後、第1割合を0%から30%へと近付けると共に、第2割合を100%から70%へ近付けることが、上述した3つの要素(即ち、上述の(i)過給圧、(ii)気筒の冷却度合い及び(iii)スモークの抑制度合い)をバランス良く実現する観点において、大変好ましいことが判明している。より詳細には、例えば全噴射量の30%の第1割合に相当する第1所定量の燃料が気筒内に直接的に噴射されるため、燃焼室内における燃料の気化潜熱効果によって、圧縮行程における燃焼室内の温度(特に、燃焼室内におけるガス温)の増加を、気筒内に燃料が噴射されない場合と比較して、顕著に抑制することが可能である。このため、燃焼室内の温度を低下させることができ、その結果、ノッキングの発生を回避若しくは抑制することができる。   Here, in particular, according to a study by the present inventor, after removing the deposit fuel in the first fuel injection means, the first ratio is changed to 0% and the second ratio is changed to 100%. The three ratios mentioned above (i.e., (i) supercharging pressure, (ii) cylinder), while the first ratio approaches 0% to 30% and the second ratio approaches 100% to 70%. From the standpoint of achieving a good balance between the degree of cooling of (iii) and the degree of suppression of smoke). More specifically, for example, a first predetermined amount of fuel corresponding to a first ratio of 30% of the total injection amount is directly injected into the cylinder. Therefore, due to the vaporization latent heat effect of the fuel in the combustion chamber, An increase in the temperature in the combustion chamber (particularly the gas temperature in the combustion chamber) can be significantly suppressed as compared with the case where fuel is not injected into the cylinder. For this reason, the temperature in the combustion chamber can be lowered, and as a result, the occurrence of knocking can be avoided or suppressed.

更に、例えば全噴射量の30%の第1割合に相当する第1所定量の燃料が気筒内に直接的に噴射されるため、吸気弁及び排気弁が共に開弁しているバルブオーバーラップ期間において吸気系から排気系へ燃焼されることなく流れる(又は吹き抜ける)燃料が増加するのを、全噴射量の100%が吸気通路内に噴射され、ポート噴射割合が100%となり、気筒内に燃料が噴射されない場合と比較して、顕著に抑制することが可能である。このため、未燃燃料がスモーク(即ち、煤)となって排出されることを効果的に抑制することが可能である。   Further, for example, since a first predetermined amount of fuel corresponding to a first ratio of 30% of the total injection amount is directly injected into the cylinder, a valve overlap period in which both the intake valve and the exhaust valve are open. The fuel that flows (or blows through) without being combusted from the intake system to the exhaust system in the engine increases, so that 100% of the total injection amount is injected into the intake passage, the port injection ratio becomes 100%, and the fuel is injected into the cylinder. As compared with the case where no is injected, it can be significantly suppressed. For this reason, it is possible to effectively suppress the unburned fuel from being discharged as smoke (that is, soot).

このように、ノッキングの発生の度合い又はノック余裕度の大きさは、過給圧、第1割合及び第2割合を変化させることにより変化するので、ノッキングを回避若しくは抑制するように過給圧、第1割合及び第2割合に基づいて、所定点火時期を変化させることによって、ノッキングを回避若しくは抑制することが可能となる。即ち、噴射割合及び点火時期を、より協調的(若しくは有機的)に、且つ、高精度に制御することで、例えば(i)上述した燃焼室内における燃料の気化潜熱効果、(ii)バルブオーバーラップ期間での吹き抜け燃料の抑制、及び(iii)変化したノッキングの発生の度合いの大きさに基づいて、所定点火時期を変化させることによって、ノッキングの発生の回避及びスモークの排出の抑制と、デポジット燃料の焼失との均衡(バランス)や両立を実現することが可能である。ひいては、点火時期が遅角側にシフトされる際の遅角の度合いを最小限にすることによって、点火電圧の不足を抑制し、失火の発生を効果的に防止することが可能である。   Thus, since the degree of occurrence of knocking or the magnitude of the knock margin changes by changing the supercharging pressure, the first ratio and the second ratio, the supercharging pressure, so as to avoid or suppress knocking, By changing the predetermined ignition timing based on the first ratio and the second ratio, knocking can be avoided or suppressed. That is, by controlling the injection ratio and the ignition timing more cooperatively (or organically) and with high accuracy, for example, (i) the above-described latent effect of vaporization of fuel in the combustion chamber, and (ii) valve overlap. (Iii) By changing the predetermined ignition timing based on the magnitude of the degree of occurrence of knocking that has changed, it is possible to avoid the occurrence of knocking, to suppress the emission of smoke, and to deposit fuel It is possible to achieve a balance (balance) and coexistence with burnout. As a result, by minimizing the degree of retard when the ignition timing is shifted to the retard side, it is possible to suppress shortage of ignition voltage and effectively prevent the occurrence of misfire.

以上のように本発明の制御装置によれば、例えばノッキングの発生やスモークの排出などの内燃機関の運転上の不都合の発生を抑制しつつ、デポジット燃料の焼失を実現できる。
更に本発明では、前記制御手段は、前記温度を上昇させる場合であって前記機関回転数が所定数より大きく且つ前記過給圧がゼロを含む所定範囲内にある場合、前記第2割合を前記第1割合より大きくするように、前記少なくとも一方の噴射手段を制御すると共に、前記所定点火時期を前記内燃機関が発生するトルクが最大となる点火時期である最大トルク点火時期より進角側になるように、前記点火手段を制御する。
このように構成されているので、第1燃料噴射手段の噴射口の温度を上昇させる際に、機関回転数が所定数より大きく且つ過給圧がゼロを含む所定範囲内にある場合、典型的には過給圧及び機関回転数を二軸とする座標面上で機関回転数が所定数より大きく且つ前記過給圧がゼロを含む所定領域内にある場合(即ち、後述される領域Bの場合)、制御手段による制御下で、少なくとも一方の噴射手段によって、第2割合は、第1割合より大きくされる。これと相前後して又は並行して、点火手段によって、所定点火時期は、内燃機関が発生するトルクが最大となる点火時期である最大トルク点火時期(MBT)より進角側とされる(即ち、圧縮行程の下死点に近付けられる)。例えば、第1燃料噴射手段によって、全噴射量の30%に相当する第1所定量の燃料が気筒内に噴射され、第2燃料噴射手段によって、例えば70%に相当する第2所定量の燃料が吸気通路内に噴射される。この30%に相当する第1所定量の燃料が気筒内に直接的に噴射されるため、燃焼室内における燃料の気化潜熱効果によって、圧縮行程における燃焼室内の温度の増加を、気筒内に燃料が噴射されない場合と比較して、顕著に抑制することが可能である。加えて、この30%に相当する第1所定量の燃料が気筒内に直接的に噴射されるため、吸気弁及び排気弁が共に開弁しているバルブオーバーラップ期間において吸気系から排気系へ燃焼されることなく流れる燃料が増加するのを、全噴射量の100%が吸気通路内に噴射され、気筒内に燃料が噴射されない場合と比較して、顕著に抑制することが可能である。
他方で、上述したようにノッキングの発生の度合いが低下しており、所謂、ノック余裕度が大きいので、ノッキングを回避若しくは抑制するために点火時期を遅れ側にシフトさせる(即ち、遅角させる)必要が殆ど無くなるので、結果として、点火時期を進み側へ相対的にシフトさせる(即ち、進角させる)ことができる。
特に、過給機を備えた内燃機関では、機関回転数が所定数より大きく且つ過給圧がゼロを含む所定範囲である場合、相対的にノック余裕度が大きくなる。詳細には、過給機を備えた内燃機関では、吸気ポートを空気が流れることによる圧力損失が高くても、過給圧に起因して空気を気筒内へ多量に流入させる、即ち、押し込めることができる。このため、吸気ポートの形状によって気筒内のタンブル流を強くすることができる。これにより、ピストンの摺動速度が上昇し、空気の吸気量が増加し始める領域では、内燃機関の機関回転数が所定数より大きく且つ過給圧がゼロを含む所定範囲である場合、ノック余裕度が大きくなる。
この結果、顕著に大きなノック余裕度に起因して、リタード制御が行われる場合の点火時期は、もちろんのこと、MBTよりも、点火時期を進み側にシフトさせることができる。具体的には、点火時期を、MBTよりも圧縮下死点へ向かって進み側へシフトさせる。従って、筒内圧力が相対的に低い状態(即ち、上昇していない状態)で点火することができる。この結果、燃焼ガスの温度を上昇させることが可能であり、ひいては、第1燃料噴射手段の噴射口に付着したデポジット燃料の焼失を促進することが可能である。
As described above, according to the control apparatus of the present invention, it is possible to realize the burning out of the deposit fuel while suppressing the occurrence of inconveniences in the operation of the internal combustion engine such as the occurrence of knocking and the discharge of smoke.
Further, in the present invention, the control means increases the temperature, and when the engine speed is larger than a predetermined number and the supercharging pressure is within a predetermined range including zero, the second ratio is set to the second ratio. The at least one injection means is controlled to be larger than the first ratio, and the predetermined ignition timing is advanced from the maximum torque ignition timing which is an ignition timing at which the torque generated by the internal combustion engine becomes maximum. Thus, the ignition means is controlled.
Since it is configured in this manner, when the temperature of the injection port of the first fuel injection means is increased, the engine speed is larger than the predetermined number and the boost pressure is within a predetermined range including zero. In the case where the engine speed is larger than a predetermined number and the supercharging pressure is in a predetermined area including zero on a coordinate plane having the supercharging pressure and the engine speed as two axes (that is, in the area B described later). In the case), the second ratio is made larger than the first ratio by at least one of the injection means under the control of the control means. In parallel with or in parallel with this, the ignition means causes the predetermined ignition timing to be advanced from the maximum torque ignition timing (MBT) that is the ignition timing at which the torque generated by the internal combustion engine becomes maximum (that is, the ignition timing). , Approaching the bottom dead center of the compression stroke). For example, a first predetermined amount of fuel corresponding to 30% of the total injection amount is injected into the cylinder by the first fuel injection means, and a second predetermined amount of fuel corresponding to, for example, 70% is injected by the second fuel injection means. Is injected into the intake passage. Since the first predetermined amount of fuel corresponding to 30% is directly injected into the cylinder, the increase in the temperature in the combustion chamber during the compression stroke is caused by the vaporization latent heat effect of the fuel in the combustion chamber. Compared with the case where it is not injected, it is possible to suppress significantly. In addition, since the first predetermined amount of fuel corresponding to 30% is directly injected into the cylinder, the intake system and the exhaust system are changed during the valve overlap period in which both the intake valve and the exhaust valve are open. An increase in the amount of fuel flowing without being combusted can be significantly suppressed as compared with a case where 100% of the total injection amount is injected into the intake passage and no fuel is injected into the cylinder.
On the other hand, as described above, the degree of occurrence of knocking is reduced and the so-called knock margin is large, so that the ignition timing is shifted to the delay side (that is, retarded) in order to avoid or suppress knocking. Since the necessity is almost eliminated, as a result, the ignition timing can be relatively shifted (that is, advanced) to the advance side.
In particular, in an internal combustion engine equipped with a supercharger, when the engine speed is larger than a predetermined number and the supercharging pressure is within a predetermined range including zero, the knock margin is relatively increased. Specifically, in an internal combustion engine equipped with a supercharger, even if the pressure loss due to the air flowing through the intake port is high, a large amount of air flows into the cylinder due to the supercharging pressure, that is, it is pushed in. Can do. For this reason, the tumble flow in the cylinder can be strengthened by the shape of the intake port. As a result, in the region where the piston sliding speed increases and the air intake amount begins to increase, if the engine speed of the internal combustion engine is greater than the predetermined number and the boost pressure is within the predetermined range including zero, the knock margin The degree is increased.
As a result, the ignition timing when the retard control is performed can be shifted to the advance side from the MBT, as a matter of course, due to the remarkably large knock margin. Specifically, the ignition timing is shifted to the advance side toward the compression bottom dead center from the MBT. Therefore, ignition can be performed in a state where the in-cylinder pressure is relatively low (that is, a state where the in-cylinder pressure is not increased). As a result, it is possible to raise the temperature of the combustion gas, and in turn, it is possible to promote the burning of the deposit fuel adhering to the injection port of the first fuel injection means.

なお、本発明によれば、第1燃料噴射手段の噴射口の温度を上昇させる場合、制御手段の制御下で、少なくとも一方の噴射手段によって第1割合及び第2割合が、過給圧及び機関回転数に基づいて、変化させられる。ここで、ノッキングの発生の度合い又はノック余裕度の大きさは、機関回転数にも依存する。従って、過給圧及び機関回転数に基づいて、ノッキングを回避若しくは抑制するように第1及び第2割合を変化させると共に、過給圧、機関回転数、第1割合及び第2割合に基づいて、所定点火時期を変化させることによって、ノッキングを回避若しくは抑制することが可能となる。即ち、噴射割合及び点火時期を、より協調的に且つ高精度に制御することで、ノッキングの発生の回避及びスモークの排出の抑制と、デポジット燃料の焼失との均衡や両立を実現することが可能である。
According to the present invention, when the temperature of the injection port of the first fuel injection means is increased, the first ratio and the second ratio are increased by the boost pressure and the engine by at least one injection means under the control of the control means. It is changed based on the rotation speed. Here, the degree of occurrence of knocking or the magnitude of the knock margin also depends on the engine speed. Therefore, based on the supercharging pressure and the engine speed, the first and second ratios are changed so as to avoid or suppress knocking, and based on the supercharging pressure, the engine speed, the first ratio, and the second ratio. The knocking can be avoided or suppressed by changing the predetermined ignition timing. In other words, by controlling the injection ratio and ignition timing in a more coordinated and highly accurate manner, it is possible to achieve a balance and avoidance of knocking occurrence, suppression of smoke emission, and burning of deposit fuel. It is.

この態様では、前記制御手段は、前記温度を上昇させる場合、前記過給圧及び前記機関回転数を二軸とする座標面上で区分される複数の領域別に、前記第1割合及び前記第2割合を変化させるように、前記少なくとも一方の噴射手段を制御すると共に、前記複数の領域別に前記第1割合及び前記第2割合に基づいて、前記所定点火時期を変化させるように、前記点火手段を制御してもよい。   In this aspect, when the temperature is increased, the control means separates the first ratio and the second for each of a plurality of regions divided on a coordinate plane having the supercharging pressure and the engine speed as two axes. The ignition means is controlled to control the at least one injection means so as to change a ratio, and to change the predetermined ignition timing based on the first ratio and the second ratio for each of the plurality of regions. You may control.

このように構成すれば、第1燃料噴射手段の噴射口の温度を上昇させる場合、少なくとも一方の噴射手段によって第1割合及び第2割合が、過給圧及び機関回転数を二軸とする座標面上で区分される複数の領域別に、変化させられる。このような複数の領域は、内燃機関の仕様が具体的に特定されれば、その過給圧及び機関回転数を変化させつつノッキングの発生の度合い及びスモークの排出の度合いを、実験的又は経験的に或いは理論計算やシミュレーションで調べることで、ノッキングが発生しない第1及び第2割合或いはこれに加えてスモークが排出されない第1及び第2割合などとして、予め特定できる。よって、予め設定された複数の領域別に、変化させるべき第1及び第2割合を、複数の領域に区分されたマップやテーブルで所持しておけば、即ち予めメモリにデータとして格納しておけば、実際の動作時に第1割合及び第2割合を過給圧及び機関回転に基づいて変化させることを容易且つ迅速に実行可能となる。なお、マップやテーブルに変えて、過給圧及び機関回転数をパラメータとすると共に第1及び第2割合を出力とする、予め設定される領域別の関数を採用してもよい。更に、所定点火時期についても、このように予め設定可能な領域別に、第1割合及び前記第2割合に基づいて、変化させれば良いので、予め実験等により求められた領域別のマップ、テーブル、関数などを用いることで、容易且つ迅速に変化させることが可能となる。   If comprised in this way, when raising the temperature of the injection port of a 1st fuel-injection means, a 1st ratio and a 2nd ratio are the coordinates which make a supercharging pressure and an engine speed biaxial by at least one injection means It is changed for each of a plurality of areas divided on the surface. In such a plurality of areas, if the specifications of the internal combustion engine are specifically specified, the degree of occurrence of knocking and the degree of smoke emission are experimentally or empirically changed while changing the supercharging pressure and engine speed. Alternatively, or by examining theoretical calculation or simulation, the first and second ratios where knocking does not occur, or the first and second ratios where smoke is not discharged can be specified in advance. Therefore, if the first and second ratios to be changed for each of a plurality of preset areas are held in a map or table divided into a plurality of areas, that is, stored as data in a memory in advance. In the actual operation, the first ratio and the second ratio can be easily and quickly changed based on the supercharging pressure and the engine speed. It should be noted that instead of the map or the table, a function for each preset region that uses the supercharging pressure and the engine speed as parameters and outputs the first and second ratios may be adopted. Further, since the predetermined ignition timing may be changed based on the first ratio and the second ratio for each of the presettable areas in this way, a map or table for each area obtained in advance through experiments or the like. By using a function or the like, it is possible to change easily and quickly.

以上の結果、比較的簡単な制御動作によって、ノッキングの発生の回避及びスモークの排出の抑制と、デポジット燃料の焼失との均衡や両立を実現することが可能となる。   As a result of the above, it is possible to achieve a balance and coexistence of avoidance of knocking, suppression of smoke emission, and burning of deposit fuel by a relatively simple control operation.

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記温度を上昇させる場合であって前記過給圧が吸気及び排気を促進する正の圧力範囲内にある場合、前記第2割合を前記第1割合より大きくするように、前記少なくとも一方の噴射手段を制御すると共に、前記所定点火時期を、前記過給圧、前記第1割合及び前記第2割合に加えて、前記内燃機関でノッキングが発生する度合いに基づいて、変化させるように前記点火手段を制御する。   In another aspect of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the control means increases the temperature, and when the supercharging pressure is within a positive pressure range that promotes intake and exhaust, The at least one injection means is controlled so that the second ratio is larger than the first ratio, and the predetermined ignition timing is added to the supercharging pressure, the first ratio, and the second ratio, The ignition means is controlled to change based on the degree of occurrence of knocking in the internal combustion engine.

この態様によれば、第1燃料噴射手段の噴射口の温度を上昇させる際に、過給圧が吸気及び排気を促進する正の圧力範囲内にある場合(例えば、後述される領域Cの場合)、制御手段による制御下で、少なくとも一方の噴射手段によって、第2割合は、第1割合より大きくされる。これと相前後して又は並行して、点火手段によって、所定点火時期は、過給圧、前記第1割合及び前記第2割合に加えて、内燃機関でノッキングが発生する度合いに基づいて、変化させられる。例えば全噴射量の30%に相当する第1所定量の燃料が気筒内に噴射され、例えば70%に相当する第2所定量の燃料が吸気通路内に噴射される。これにより、例えば30%に相当する第1所定量の燃料が気筒内に直接的に噴射されるため、燃焼室内における燃料の気化潜熱効果によって、圧縮行程における燃焼室内の温度の増加を、気筒内に燃料が噴射されない場合と比較して、顕著に抑制することが可能である。加えて、吸気弁及び排気弁が共に開弁しているバルブオーバーラップ期間において吸気系から排気系へ燃焼されることなく流れる燃料が増加するのを、顕著に抑制することが可能である。   According to this aspect, when the temperature of the injection port of the first fuel injection means is increased, the supercharging pressure is within a positive pressure range that promotes intake and exhaust (for example, in the case of the region C described later) ), The second ratio is made larger than the first ratio by at least one of the injection means under the control of the control means. At the same time or in parallel, the ignition means changes the predetermined ignition timing based on the degree of occurrence of knocking in the internal combustion engine in addition to the supercharging pressure, the first ratio, and the second ratio. Be made. For example, a first predetermined amount of fuel corresponding to 30% of the total injection amount is injected into the cylinder, and a second predetermined amount of fuel corresponding to, for example, 70% is injected into the intake passage. As a result, for example, a first predetermined amount of fuel corresponding to 30% is directly injected into the cylinder, so that the increase in the temperature in the combustion chamber during the compression stroke is caused by the latent heat of vaporization of the fuel in the combustion chamber. Compared with the case where fuel is not injected into the fuel cell, it can be significantly suppressed. In addition, it is possible to remarkably suppress an increase in fuel flowing without being burned from the intake system to the exhaust system during the valve overlap period in which both the intake valve and the exhaust valve are open.

特に、過給圧が吸気及び排気を促進する正の圧力範囲である場合、相対的に上述したノッキングの発生の回避及びスモークの排出の抑制の観点では、第1割合を大きくさせる必要性が高い。より具体的には、第1割合を、例えば全噴射量の31%から33%程度に変化させ、これに伴って、第2割合を、例えば全噴射量の69%から67%程度に変化させてよい。この場合、トレードオフとして、気筒の温度の冷却効果によって噴射口の温度が上昇するがデポジット燃料の焼失温度まで上昇することなく、(燃料を半乾きにさせたまま)デポジット燃料の生成を促進させるデポジット燃料促進温度までしか上昇しない可能性が存在する。そこで、第1割合を大きくさせ、ノッキングの発生の回避及びスモークの排出の抑制を主目的とする制御と、第1割合を小さくさせ、デポジット燃料の焼失を主目的とする制御との均衡(バランス)を図ることが厳密に必要であることを付記しておく。   In particular, when the supercharging pressure is in a positive pressure range that promotes intake and exhaust, it is highly necessary to increase the first ratio in terms of relatively avoiding the occurrence of knocking and suppressing smoke discharge. . More specifically, the first ratio is changed from, for example, 31% to 33% of the total injection amount, and the second ratio is changed from, for example, 69% to 67% of the total injection amount. It's okay. In this case, as a trade-off, the temperature of the injection port increases due to the cooling effect of the cylinder temperature, but does not increase to the burnout temperature of the deposit fuel, but promotes the generation of deposit fuel (while the fuel is kept semi-dry). There is a possibility that it will only rise to the deposit fuel acceleration temperature. Therefore, the first ratio is increased to achieve a balance (balance) between control mainly aimed at avoiding the occurrence of knocking and suppressing smoke emission, and control mainly aimed at reducing the first ratio and burning out deposit fuel. Note that it is strictly necessary to

他方、内燃機関の機関回転数が所定数より大きく、過給圧が吸気及び排気を促進する正の圧力範囲である場合、ノッキングの発生する度合い、並びに、未燃燃料がスモーク(即ち、煤)となって排出される度合いが、相対的に大きくなる。このため、ノック余裕度にも基づいて、点火時期を、例えば最大トルク点火時期(MBT)よりも遅れ側へシフトさせる、即ち、最大トルク点火時期より遅角側になる(圧縮行程の上死点に近付く)ように、変化させる。   On the other hand, when the engine speed of the internal combustion engine is larger than a predetermined number and the supercharging pressure is in a positive pressure range that promotes intake and exhaust, the degree of knocking and the unburned fuel is smoked (ie, soot). The degree of discharge becomes relatively large. For this reason, based on the knock margin, the ignition timing is shifted to the delay side, for example, from the maximum torque ignition timing (MBT), that is, the ignition timing is retarded from the maximum torque ignition timing (the top dead center of the compression stroke). To change.

この結果、噴射割合及び点火時期をより高精度に制御することで、ノッキングの発生の回避及びスモークの排出の抑制と、デポジット燃料の焼失との均衡(バランス)を実現することが可能である。   As a result, by controlling the injection ratio and the ignition timing with higher accuracy, it is possible to achieve a balance between avoidance of knocking, suppression of smoke emission, and burning of deposit fuel.

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記温度を上昇させる場合であって前記過給圧が吸気及び排気を促進しない負の圧力範囲内にある場合、前記第2割合を100%にするように、前記少なくとも一方の噴射手段を制御すると共に、前記所定点火時期を前記内燃機関が発生するトルクが最大となる点火時期である最大トルク点火時期(MBT)に近付けるように、前記点火手段を制御する。   In another aspect of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the control means increases the temperature, and when the supercharging pressure is within a negative pressure range that does not promote intake and exhaust, The at least one injection unit is controlled so that the second ratio is 100%, and the predetermined ignition timing is set to a maximum torque ignition timing (MBT) that is an ignition timing at which the torque generated by the internal combustion engine becomes maximum. The ignition means is controlled so as to approach.

この態様によれば、第1燃料噴射手段の噴射口の温度を上昇させる際に、過給圧が吸気及び排気を促進しない負の圧力範囲内にある場合(即ち、後述される領域Aの場合)、制御手段による制御下で、少なくとも一方の噴射手段によって、第2割合は、100%とされる。これと相前後して又は並行して、点火手段によって、所定点火時期は、最大トルク点火時期(MBT)に近付けられる。ここで、本願発明者の研究によれば、例えば第1割合が100%である走行状態から、第2割合が100%である走行状態へ切り替わることにより、燃焼室内の燃料の混合が促進され、MBTが上死点側に移動することが判明している。このため、MBTの移動に相当する移動量に基づいて、点火時期を進角側又は遅角側へ変化させつつ補正することが好ましい。従って、このような場合に、第2割合を100%にし、所定点火時期を最大トルク点火時期(MBT)に近付ける或いは実質的に最大トルク点火時期にすることにより、MBTの移動を吸収でき、内燃機関の機関出力であるトルクを効率的に発生されることが可能となる。これにより、燃費の悪化を効果的に防止することが可能である。   According to this aspect, when the temperature of the injection port of the first fuel injection unit is raised, the supercharging pressure is in a negative pressure range that does not promote intake and exhaust (that is, in the case of the region A described later) ), And the second ratio is set to 100% by at least one of the injection means under the control of the control means. In parallel with or in parallel with this, the ignition means brings the predetermined ignition timing close to the maximum torque ignition timing (MBT). Here, according to the research of the present inventor, for example, by switching from a traveling state where the first ratio is 100% to a traveling state where the second ratio is 100%, mixing of fuel in the combustion chamber is promoted, It has been found that the MBT moves to the top dead center side. Therefore, it is preferable to correct the ignition timing while changing the ignition timing to the advance side or the retard side based on the movement amount corresponding to the movement of the MBT. Accordingly, in such a case, the movement of the MBT can be absorbed by setting the second ratio to 100% and bringing the predetermined ignition timing close to the maximum torque ignition timing (MBT) or substantially reaching the maximum torque ignition timing. Torque that is the engine output of the engine can be generated efficiently. Thereby, it is possible to effectively prevent deterioration of fuel consumption.

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。   The operation and other advantages of the present invention will become apparent from the best mode for carrying out the invention described below.

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

尚、以下の実施形態においては、本発明の内燃機関の制御装置を、ポート及び筒内噴射型エンジンに適用した場合について説明を進める。   In the following embodiments, description will be given of a case where the control device for an internal combustion engine of the present invention is applied to a port and a direct injection engine.

(1)基本構成
初めに、図1から図3を参照しながら、本実施形態に係るポート及び筒内噴射型エンジンの基本構成について説明を進める。ここに、図1は、本実施形態に係るポート及び筒内噴射型エンジンの基本構成を概念的に示す構成図であり、図2は、本実施形態に係るポート及び筒内噴射型エンジンの断面を概念的に示す断面図であり、図3は、本実施形態に係るポート及び筒内噴射型エンジンが備えるインジェクタの断面を概念的に示す断面図である。
(1) Basic Configuration First, the basic configuration of the port and the direct injection engine according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a block diagram conceptually showing the basic configuration of the port and the direct injection engine according to this embodiment, and FIG. 2 is a cross section of the port and the direct injection engine according to the present embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view conceptually showing a cross section of an injector included in a port and an in-cylinder injection engine according to the present embodiment.

図1に示すように、本実施形態に係るポート及び筒内噴射型エンジン1のシリンダ2のシリンダヘッド部分には、気筒毎に、点火プラグ13と共に直噴インジェクタ11dが備えられている。各気筒に連通する吸気通路には、ポートインジェクタ11pが夫々備えられている。加えて、本実施形態に係るポート及び筒内噴射型エンジン1には、図示しない、吸気系及び排気系における空燃比を測定する空燃比センサーに加えて、吸気系における過給圧(即ち、吸気圧)を測定する過給圧センサーを備えられている。   As shown in FIG. 1, a direct injection injector 11 d together with a spark plug 13 is provided for each cylinder in a port and a cylinder head portion of a cylinder 2 of the direct injection type engine 1 according to the present embodiment. A port injector 11p is provided in each intake passage communicating with each cylinder. In addition, the port and the direct injection type engine 1 according to the present embodiment include a supercharging pressure (that is, an intake pressure) in the intake system, in addition to an air-fuel ratio sensor that measures the air-fuel ratio in the intake system and the exhaust system (not shown). It is equipped with a supercharging pressure sensor that measures the atmospheric pressure.

直噴インジェクタ11dは、図2に示すように、シリンダ2に対して例えば斜めに取り付けられており、燃料をシリンダ2の内部(即ち、燃焼室内)に直接噴射する。また、シリンダ2内を往復運動するピストン5の頭頂部には、例えばキャビティ6が形成されている。直噴インジェクタ11dより噴射される燃料は、キャビティ6により、スワール流或いはタンブル流として、シリンダ2内を流れる。   As shown in FIG. 2, the direct injection injector 11d is attached to the cylinder 2 at an angle, for example, and directly injects fuel into the cylinder 2 (that is, the combustion chamber). Further, for example, a cavity 6 is formed at the top of the piston 5 that reciprocates in the cylinder 2. The fuel injected from the direct injection injector 11d flows through the cylinder 2 as a swirl flow or a tumble flow through the cavity 6.

更に、直噴インジェクタ11dは、図3に示すように、サック部112で旋回流を形成してから、噴孔113より燃料を噴射するスワール弁を備えている。本実施形態では、直噴インジェクタ11dのニードル111に溝が設けてあり、該溝を介して燃料がサック部112へ流入することで、旋回流が形成される。   Further, as shown in FIG. 3, the direct injection injector 11 d includes a swirl valve that injects fuel from the injection hole 113 after the swirl portion 112 forms a swirling flow. In this embodiment, a groove is provided in the needle 111 of the direct injection injector 11d, and a swirling flow is formed by the fuel flowing into the sac portion 112 through the groove.

再び図1において、直噴インジェクタ11dには、燃料供給ユニット14を介して燃料が供給される。より具体的には、燃料供給ユニット14は、燃料管路15を介して直噴インジェクタ11dに接続される一方で、燃料タンク16に接続されている。燃料供給ユニット14には、例えば、図示しない高圧燃料ポンプが含まれており、該高圧燃料ポンプにより、高圧の燃料をインジェクタ11dに供給することができる。このとき、燃料供給ユニット14は、高圧燃料ポンプより供給される燃料を所望の圧力に調圧する調圧弁を備えている。調圧弁において圧力が調整された燃料は、直噴インジェクタ11dに供給された後、調圧弁において調整された圧力で(或いは、調圧弁において調整された圧力に応じた圧力で)シリンダ2内に噴射される。   In FIG. 1 again, the direct injection injector 11d is supplied with fuel via the fuel supply unit 14. More specifically, the fuel supply unit 14 is connected to the fuel tank 16 while being connected to the direct injection injector 11 d via the fuel pipe 15. The fuel supply unit 14 includes, for example, a high pressure fuel pump (not shown), and high pressure fuel can be supplied to the injector 11d by the high pressure fuel pump. At this time, the fuel supply unit 14 includes a pressure regulating valve that regulates the fuel supplied from the high-pressure fuel pump to a desired pressure. The fuel whose pressure is adjusted in the pressure regulating valve is supplied to the direct injection injector 11d and then injected into the cylinder 2 with the pressure adjusted in the pressure regulating valve (or with the pressure adjusted according to the pressure adjusted in the pressure regulating valve). Is done.

尚、直噴インジェクタ11からの燃料の噴射動作は、ECU30の動作により制御される。特に、ECU30に備えられた、燃料が噴射される期間を設定する噴射期間設定部302、燃料が噴射される回数を設定する噴射回数設定部303及び噴射制御部304等の動作によって、直噴インジェクタ11からの燃料の噴射動作は制御される。また、点火プラグ13の動作は、ECU30の動作(特に、ECU30が備える点火時期制御部305等の動作)により制御される。また、燃料供給ユニット14の動作(即ち、圧力の調整)は、ECU30の動作(特に、ECU30が備える燃圧設定部301等の動作)により制御される。   The fuel injection operation from the direct injection injector 11 is controlled by the operation of the ECU 30. Particularly, the direct injection injector is provided by the operation of the injection period setting unit 302 for setting the period during which the fuel is injected, the injection number setting unit 303 for setting the number of times the fuel is injected, the injection control unit 304, and the like. The fuel injection operation from 11 is controlled. The operation of the spark plug 13 is controlled by the operation of the ECU 30 (particularly, the operation of the ignition timing control unit 305 and the like provided in the ECU 30). The operation of the fuel supply unit 14 (that is, the pressure adjustment) is controlled by the operation of the ECU 30 (particularly, the operation of the fuel pressure setting unit 301 provided in the ECU 30).

そして、インテークマニホールド3及びインテークポート7(図2参照)を介して燃焼室5内に取り込まれた空気と、直噴インジェクタ11d及びポートインジェクタ11pから噴射される燃料とが燃焼室5内において混合され、点火プラグ13がスパークすることで、燃焼室5内で混合ガスが燃焼する。燃焼した後の排気ガスは、エギゾーストポート8(図2参照)及びエギゾーストマニホールド4を介してポート及び筒内噴射型エンジン1の外部に排出される。   Then, the air taken into the combustion chamber 5 through the intake manifold 3 and the intake port 7 (see FIG. 2) and the fuel injected from the direct injection injector 11d and the port injector 11p are mixed in the combustion chamber 5. As the spark plug 13 sparks, the mixed gas burns in the combustion chamber 5. The exhaust gas after combustion is discharged to the outside of the port and the in-cylinder injection engine 1 through the exhaust port 8 (see FIG. 2) and the exhaust manifold 4.

この際、本実施形態に係る筒内噴射型エンジン1のシリンダ2のシリンダヘッド部分には、気筒毎に、ノッキングセンサ12が備えられている。ノッキングセンサ12は、気筒毎にノッキングの発生を検出することができる。ノッキングの発生が検出された場合には、ノッキングセンサ12からECU30へ、ノッキングの発生を検出したことを示すノッキング検出信号が出力される。   Under the present circumstances, the knocking sensor 12 is provided in the cylinder head part of the cylinder 2 of the cylinder injection type engine 1 which concerns on this embodiment for every cylinder. The knocking sensor 12 can detect the occurrence of knocking for each cylinder. When the occurrence of knocking is detected, a knocking detection signal indicating that the occurrence of knocking has been detected is output from the knocking sensor 12 to the ECU 30.

更に、図1に示すように、ポート及び筒内噴射型エンジン1は、排気タービン21、コンプレッサー22、ローターシャフト23、エアクリーナー24、インタークーラー25を含んでいる。   Further, as shown in FIG. 1, the port and in-cylinder injection engine 1 includes an exhaust turbine 21, a compressor 22, a rotor shaft 23, an air cleaner 24, and an intercooler 25.

排気タービン21には、ポート及び筒内噴射型エンジン1のシリンダ2から排出される排気ガスがエギゾーストマニホールド4を介して噴き付けられる。この排気ガスにより、排気タービン21が回転する。排気タービン21の回転に伴って、排気タービン21とローターシャフト23を介して接続されるコンプレッサー22も同様に回転する。このとき、エアクリーナー24を介してコンプレッサー12に供給される吸入空気は、コンプレッサー22の回転によって圧縮された後、インタークーラー25を通過してその温度が下げられる。その後、圧縮された吸入空気は、インテークマニホールド3を介してポート及び筒内噴射型エンジン1のシリンダ2内に供給される。   Exhaust gas discharged from the port and the cylinder 2 of the in-cylinder injection engine 1 is sprayed to the exhaust turbine 21 via the exhaust manifold 4. The exhaust turbine 21 is rotated by the exhaust gas. As the exhaust turbine 21 rotates, the compressor 22 connected to the exhaust turbine 21 via the rotor shaft 23 also rotates in the same manner. At this time, the intake air supplied to the compressor 12 via the air cleaner 24 is compressed by the rotation of the compressor 22 and then passes through the intercooler 25 and the temperature thereof is lowered. Thereafter, the compressed intake air is supplied to the port and the cylinder 2 of the direct injection type engine 1 through the intake manifold 3.

尚、直噴インジェクタ11dが、本発明における「第1燃料噴射手段」の一具体例を構成しており、ポートインジェクタ11pが、本発明における「第2燃料噴射手段」の一具体例を構成している。また、燃圧設定部301、噴射回数設定部303、噴射制御部304、噴射期間設定部302、及び点火時期制御部30が、本発明における「制御手段」の一具体例を構成している。点火プラグ13が、本発明における「点火手段」の一具体例を構成している。   The direct injector 11d constitutes a specific example of “first fuel injection means” in the present invention, and the port injector 11p constitutes a specific example of “second fuel injection means” in the present invention. ing. Further, the fuel pressure setting unit 301, the injection number setting unit 303, the injection control unit 304, the injection period setting unit 302, and the ignition timing control unit 30 constitute one specific example of “control means” in the present invention. The spark plug 13 constitutes a specific example of “igniting means” in the present invention.

(2)動作原理
次に、図4から図7を参照して、本実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作原理について説明する。
(2) Operation Principle Next, the operation principle of the control device for an internal combustion engine according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

(2−1)制御処理
先ず、図4を参照して、本実施形態に係る内燃機関の制御装置における制御処理について説明する。ここに、図4は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置における制御処理の流れを示したフローチャートである。尚、この制御処理は、ECUによって、例えば、数十μ秒、又は数μ秒等の所定の周期で繰り返し実行される。
(2-1) Control Process First, a control process in the control device for an internal combustion engine according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing the flow of control processing in the control apparatus for an internal combustion engine according to this embodiment. This control process is repeatedly executed by the ECU at a predetermined cycle such as several tens of microseconds or several microseconds.

図4に示されるように、先ず、ECU30の制御下で、燃料の噴射に関わる燃料噴射系の目標空燃比の実現割合、所謂、学習値が算出される(ステップS101)。ここに、本実施形態に係る「目標空燃比の実現割合」とは、ECU30によって指示された目標空燃比を基準とした、実際に噴射された燃料によって、実際に測定された空燃比の割合を意味する。この目標空燃比の実現割合によって、デポジット燃料の有無や生成量を推定可能である。具体的には、ECU30が、目標空燃比を実現するための燃料の噴射を指示しているのに、実際に測定された空燃比がリーン側にある場合、デポジット燃料が増大していることによって、燃料の噴射量を低減させていると推定可能である。他方、ECU30が、目標空燃比を実現するための燃料の噴射を指示しており、実際に測定された空燃比も目標空燃比に近い場合、デポジット燃料は燃料の噴射に対して影響がない程度に少ないと推定可能である。この目標空燃比の実現割合は、ECU30によって指示された目標空燃比、目標空燃比を実現するために噴射すべき燃料の噴射量及び測定された空燃比を変数とする所定関数や所定マップなどによって算出されてよい。   As shown in FIG. 4, first, under the control of the ECU 30, a realization ratio of the target air-fuel ratio of the fuel injection system related to fuel injection, that is, a so-called learning value is calculated (step S101). Here, the “realization ratio of the target air-fuel ratio” according to the present embodiment is the ratio of the air-fuel ratio actually measured by the actually injected fuel with the target air-fuel ratio instructed by the ECU 30 as a reference. means. The presence / absence of the deposit fuel and the generation amount can be estimated by the realization ratio of the target air-fuel ratio. Specifically, when the ECU 30 instructs fuel injection to achieve the target air-fuel ratio, but the actually measured air-fuel ratio is on the lean side, the deposit fuel has increased. It can be estimated that the fuel injection amount is reduced. On the other hand, if the ECU 30 instructs fuel injection to achieve the target air-fuel ratio, and the actually measured air-fuel ratio is also close to the target air-fuel ratio, the deposit fuel has no effect on the fuel injection. It can be estimated that there are few. The target air-fuel ratio realization ratio is determined by a target air-fuel ratio instructed by the ECU 30, a fuel injection amount to be injected to realize the target air-fuel ratio, a predetermined function using a measured air-fuel ratio as a variable, a predetermined map, or the like. May be calculated.

次に、ECU30の制御下で、算出された燃料噴射系の目標空燃比の実現割合が許容範囲にあるか否かによって、デポジット燃料が生成されているか否かが判定される(ステップS102)。ここで、デポジット燃料が生成されていると判定される場合(ステップS102:Yes)、ECU30の制御下で、内燃機関の機関回転数と、吸気圧(や過給圧)とが検出される(ステップS103)。   Next, under the control of the ECU 30, it is determined whether or not deposit fuel is generated, depending on whether or not the calculated realization ratio of the target air-fuel ratio of the fuel injection system is within an allowable range (step S102). Here, when it is determined that deposit fuel is generated (step S102: Yes), the engine speed and the intake pressure (or supercharging pressure) of the internal combustion engine are detected under the control of the ECU 30 ( Step S103).

次に、ECU30の制御下で、検出された内燃機関の機関回転数と、吸気圧(や過給圧)とによって特定可能な運転領域を入力情報とするデポジット燃料焼失用の所定マップに基づいて、ポート噴射割合、直噴噴射割合、及び点火時期が決定される(ステップS104)。尚、この運転領域を入力情報とし、ポート噴射割合、直噴噴射割合、及び点火時期を出力情報とするデポジット燃料焼失用の所定マップの詳細については後述される。   Next, under the control of the ECU 30, based on a predetermined map for burning out deposit fuel using as input information an operating region that can be specified by the detected engine speed of the internal combustion engine and the intake pressure (or supercharging pressure). The port injection ratio, the direct injection ratio, and the ignition timing are determined (step S104). The details of the predetermined map for burning out deposit fuel will be described later with the operation region as input information and the port injection ratio, direct injection ratio, and ignition timing as output information.

次に、ECU30の制御下で、決定されたポート噴射割合及び直噴噴射割合で燃料が噴射されるように、ポートインジェクタ11p及び直噴インジェクタ11dが駆動されると共に、決定された点火時期において点火されるように点火プラグが駆動される(ステップS106)。   Next, under the control of the ECU 30, the port injector 11p and the direct injection injector 11d are driven so that fuel is injected at the determined port injection ratio and direct injection ratio, and ignition is performed at the determined ignition timing. Thus, the spark plug is driven (step S106).

他方、上述したステップS102の判定の結果、デポジット燃料が生成されていると判定されない場合(ステップS102:No)、ECU30の制御下で、通常マップに基づいて、ポート噴射割合、直噴噴射割合、及び点火時期が決定される(ステップS105)。   On the other hand, if it is not determined that the deposit fuel is generated as a result of the determination in step S102 described above (step S102: No), under the control of the ECU 30, the port injection ratio, the direct injection ratio, And the ignition timing is determined (step S105).

特に、このステップS102において、デポジット燃料を焼失する必要がない状態を、直噴インジェクタ11dの流量の低下があるか否かによって判定し、直噴インジェクタ11dの流量の低下がない場合、デポジット燃料が存在しないと判定し、通常のマップ(標準のマップ)を使用して噴射割合及び点火時期を決定する処理へ戻る機会を増加させる制御処理を行うことが好ましい。   In particular, in this step S102, it is determined whether or not the deposit fuel needs to be burned out by determining whether or not there is a decrease in the flow rate of the direct injection injector 11d, and when there is no decrease in the flow rate of the direct injection injector 11d, It is preferable to carry out a control process that determines that it does not exist and increases the chance of returning to the process of determining the injection ratio and the ignition timing using a normal map (standard map).

この結果、内燃機関の機関回転数が所定数より大きく、且つ、過給圧が吸気及び排気を促進する正の所定圧力より大きい場合、ノッキングの発生の回避、及びスモークの排出の抑制を主目的とした噴射割合及び点火時期の制御をより簡便に実現することが可能である。   As a result, when the engine speed of the internal combustion engine is larger than a predetermined number and the supercharging pressure is larger than a positive predetermined pressure that promotes intake and exhaust, the main purpose is to avoid the occurrence of knocking and to suppress the discharge of smoke. It is possible to more easily realize the control of the injection ratio and the ignition timing.

(2−2)所定マップ
次に、図5から図7を参照して、本実施形態に係る内燃機関の制御装置における制御処理に用いられる所定マップについて説明する。ここに、図5は、本実施形態に係る、ポート噴射割合と点火時期と運転領域との関係を規定する所定マップを示したテーブルである。図6は、本実施形態に係る、運転領域と内燃機関の過給圧(即ち、吸気圧)と機関回転数との関係を示したグラフである。図7は、本実施形態に係る、ポート噴射割合とトレースノック値と運転領域との関係を示したテーブルである。
(2-2) Predetermined Map Next, a predetermined map used for control processing in the control apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a table showing a predetermined map for defining the relationship among the port injection ratio, the ignition timing, and the operation region according to the present embodiment. FIG. 6 is a graph showing the relationship among the operating region, the supercharging pressure (that is, the intake pressure) of the internal combustion engine, and the engine speed according to the present embodiment. FIG. 7 is a table showing the relationship among the port injection ratio, the trace knock value, and the operation region according to the present embodiment.

本実施形態に係る、制御処理においては、各運転領域毎に、ポート噴射割合及び点火時期を変化させる所定マップを用いる。   In the control processing according to the present embodiment, a predetermined map for changing the port injection ratio and the ignition timing is used for each operation region.

具体的には、図5に示されるように、運転領域A(以下、適宜、領域Aと称す)においては、点火時期をMBT(Minimum spark advance for Best Torque)に追従させると共に、ポート噴射割合(即ち、本発明に係る第2割合)を100%に設定する。言い換えると、点火時期をMBTに近付けると共に、直噴噴射割合(即ち、本発明に係る第1割合)を0%に設定する。ここに、本実施形態に係る、領域Aとは、図6に示されるように、過給圧が吸気及び排気を促進しない負の圧力範囲である運転領域である。この領域Aにおいては、機関回転数が高くなるに従って、過給圧はゼロに近付く傾向にある。   Specifically, as shown in FIG. 5, in the operation region A (hereinafter referred to as region A as appropriate), the ignition timing is made to follow MBT (Minimum Spark Advance for Best Torque) and the port injection ratio ( That is, the second ratio) according to the present invention is set to 100%. In other words, the ignition timing is brought close to MBT, and the direct injection ratio (that is, the first ratio according to the present invention) is set to 0%. Here, the region A according to the present embodiment is an operation region in which the supercharging pressure is a negative pressure range in which intake and exhaust are not promoted, as shown in FIG. In this region A, the supercharging pressure tends to approach zero as the engine speed increases.

他方、図5に示されるように、運転領域B(以下、適宜、領域Bと称す)においては、点火時期をMBTより進角側にさせると共に、ポート噴射割合を約70%に設定する。言い換えると、点火時期をMBTより圧縮行程の下死点に近付かせると共に、直噴噴射割合を約30%に設定する。ここに、本実施形態に係る、領域Bとは、図6に示されるように、内燃機関の機関回転数が所定数Kbより大きく、且つ、過給圧がゼロを含む所定範囲である運転領域である。ここに、本実施形態に係る所定数は、過給圧がゼロを含む所定範囲である運転領域で、内燃機関の気筒に流入する空気の流入量を変化させた場合におけるノッキングが発生する可能性が殆ど又は完全に無い機関回転数の値に若干のマージンを加えた値として、実験的、理論的、経験的、シミュレーション等によって、個別具体的に求めることが可能である。尚、この領域Bにおいては、機関回転数が高くなるに従って、過給圧は大きくなる傾向にある。   On the other hand, as shown in FIG. 5, in the operation region B (hereinafter referred to as region B as appropriate), the ignition timing is advanced from the MBT, and the port injection ratio is set to about 70%. In other words, the ignition timing is brought closer to the bottom dead center of the compression stroke than MBT, and the direct injection ratio is set to about 30%. Here, the region B according to the present embodiment is an operating region where the engine speed of the internal combustion engine is larger than a predetermined number Kb and the supercharging pressure is zero as shown in FIG. It is. Here, the predetermined number according to the present embodiment is an operation region where the supercharging pressure is a predetermined range including zero, and there is a possibility that knocking may occur when the amount of air flowing into the cylinder of the internal combustion engine is changed. As a value obtained by adding a slight margin to the value of the engine speed with little or no, it is possible to obtain the values individually and experimentally, theoretically, empirically, by simulation or the like. In this region B, the supercharging pressure tends to increase as the engine speed increases.

他方、図5に示されるように、運転領域C(以下、適宜、領域Cと称す)においては、例えば点火時期をMBTより遅角側にさせ、ノッキング余裕度を十分に確保すると共に、ポート噴射割合を約70%に設定する。言い換えると、例えば点火時期をMBTより圧縮行程の上死点に近付かせ、ノッキング余裕度を十分に確保すると共に、直噴噴射割合を約30%に設定する。ここに、本実施形態に係る、領域Cとは、図6に示されるように、内燃機関の機関回転数が所定数Kcより大きく、且つ、過給圧が吸気及び排気を促進する正の圧力範囲である運転領域である。加えて、領域Cとは、図6に示されるように、内燃機関の機関回転数が所定数Kcより小さく、且つ、過給圧がゼロを含む所定範囲である運転領域である。   On the other hand, as shown in FIG. 5, in the operation region C (hereinafter referred to as region C as appropriate), for example, the ignition timing is retarded from the MBT to ensure a sufficient knock margin and to perform port injection. Set the percentage to about 70%. In other words, for example, the ignition timing is made closer to the top dead center of the compression stroke than MBT, a sufficient knock margin is secured, and the direct injection ratio is set to about 30%. Here, as shown in FIG. 6, the region C according to the present embodiment is a positive pressure at which the engine speed of the internal combustion engine is greater than a predetermined number Kc and the boost pressure promotes intake and exhaust. This is an operating region that is a range. In addition, as shown in FIG. 6, the region C is an operation region in which the engine speed of the internal combustion engine is smaller than a predetermined number Kc and the supercharging pressure is a predetermined range including zero.

他方、運転領域D(以下、適宜、領域Dと称す)においては、ノッキングの発生の回避、及びスモークの排出の抑制を主目的とすると共に、デポジット燃料を焼失させる制御を停止する。ここに、本実施形態に係る、領域Dとは、図6に示されるように、内燃機関の機関回転数が所定数Kdより大きく、且つ、過給圧が吸気及び排気を促進する正の所定圧力Pdより大きい運転領域である。   On the other hand, in the operation region D (hereinafter, appropriately referred to as region D), the main purpose is to avoid the occurrence of knocking and to suppress the discharge of smoke, and the control for burning out the deposit fuel is stopped. Here, as shown in FIG. 6, the region D according to the present embodiment is a positive predetermined value in which the engine speed of the internal combustion engine is larger than a predetermined number Kd and the supercharging pressure promotes intake and exhaust. This is an operating region larger than the pressure Pd.

以下、より具体的に各領域の詳細について説明する。尚、説明を明確にするために、領域B、領域C、領域A及び領域Dの順番に説明を進める。   Hereinafter, the details of each region will be described more specifically. In order to clarify the description, the description proceeds in the order of region B, region C, region A, and region D.

(2−2−1)領域B
内燃機関の機関回転数が所定数より大きく、且つ、過給圧がゼロを含む所定範囲である領域Bにおいては、ECU30の制御下で、直噴インジェクタ11d(即ち、本発明に係る第1燃料噴射手段の一具体例)によって、例えば全噴射量の30%の直噴噴射割合に相当する第1所定量の燃料が気筒内に噴射される。ポートインジェクタ11p(即ち、本発明に係る第2燃料噴射手段の一具体例)によって、例えば70%のポート噴射割合に相当する第2所定量の燃料が吸気通路内に噴射される。これにより、例えば30%の直噴噴射割合に相当する第1所定量の燃料が気筒内に直接的に噴射されるため、燃焼室内における燃料の気化潜熱効果によって、圧縮行程における燃焼室内の温度(特に、燃焼室内におけるガス温)の増加を、気筒内に燃料が噴射されない場合と比較して、顕著に抑制することが可能である。このため、燃焼室内の温度を低下させることができ、その結果、ノッキングの発生を回避若しくは抑制することができる。
(2-2-1) Region B
In the region B where the engine speed of the internal combustion engine is larger than the predetermined number and the supercharging pressure is within a predetermined range including zero, the direct injection injector 11d (that is, the first fuel according to the present invention) is controlled under the control of the ECU 30. According to a specific example of the injection means, for example, a first predetermined amount of fuel corresponding to a direct injection ratio of 30% of the total injection amount is injected into the cylinder. A second predetermined amount of fuel corresponding to, for example, a port injection ratio of 70% is injected into the intake passage by the port injector 11p (that is, a specific example of the second fuel injection means according to the present invention). Thereby, for example, a first predetermined amount of fuel corresponding to a direct injection ratio of 30% is directly injected into the cylinder, so that the temperature in the combustion chamber during the compression stroke (by the latent heat effect of vaporization in the combustion chamber) In particular, an increase in gas temperature) in the combustion chamber can be significantly suppressed as compared with the case where fuel is not injected into the cylinder. For this reason, the temperature in the combustion chamber can be lowered, and as a result, the occurrence of knocking can be avoided or suppressed.

尚、このことが図5中の横方向の矢印によって、ポート噴射割合を小さくさせることで、気筒の温度が低下すると共に、ノッキングが発生する度合い(ノック発生度)が低下する、即ち、ノッキング余裕度が高くなることが示されている。言い換えると、図5中の横方向の矢印によって、ポート噴射割合を大きくさせることで、気筒の温度が高くなると共に、ノッキングが発生する度合いが高くなる、即ち、ノッキング余裕度が低くなることが示されている。特に、本実施形態では、ポート噴射割合を、主に50%から100%の範囲内において設定し、直噴噴射割合を主に50%から0%の範囲内において設定することが、直噴インジェクタ11dのデポジット燃料の焼失の観点では好ましい。   Note that, by reducing the port injection ratio by the horizontal arrow in FIG. 5, the temperature of the cylinder is lowered and the degree of knocking (knock occurrence degree) is reduced. The degree is shown to be higher. In other words, the horizontal arrows in FIG. 5 indicate that increasing the port injection ratio increases the temperature of the cylinder and increases the degree of knocking, that is, reduces the knocking margin. Has been. In particular, in this embodiment, it is possible to set the port injection ratio mainly in the range of 50% to 100% and to set the direct injection ratio mainly in the range of 50% to 0%. This is preferable from the viewpoint of burning out the 11d deposit fuel.

加えて、例えば全噴射量の30%の直噴噴射割合に相当する第1所定量の燃料が気筒内に直接的に噴射されるため、吸気弁及び排気弁が共に開弁しているバルブオーバーラップ期間において吸気系から排気系へ燃焼されることなく流れる(又は吹き抜ける)燃料が増加するのを、全噴射量の100%が吸気通路内に噴射され、ポート噴射割合が100%となり、気筒内に燃料が噴射されない場合と比較して、顕著に抑制することが可能である。このため、未燃燃料がスモーク(即ち、煤)となって排出されることを効果的に抑制することが可能である。尚、このことが図5中の横方向の矢印によって、ポート噴射割合を小さくさせることで、スモークの発生量が小さくなることが示されている。言い換えると、図5中の横方向の矢印によって、ポート噴射割合を大きくさせることで、スモークの発生量が大きくなることが示されている。   In addition, since a first predetermined amount of fuel corresponding to, for example, a direct injection ratio of 30% of the total injection amount is directly injected into the cylinder, both the intake valve and the exhaust valve are opened. During the lap period, the fuel that flows (or blows through) without being burned from the intake system to the exhaust system increases, so that 100% of the total injection amount is injected into the intake passage, the port injection ratio becomes 100%, Compared with the case where fuel is not injected into the fuel cell, it can be significantly suppressed. For this reason, it is possible to effectively suppress the unburned fuel from being discharged as smoke (that is, soot). In addition, this shows that the amount of smoke generated is reduced by reducing the port injection ratio by the horizontal arrow in FIG. In other words, the horizontal arrows in FIG. 5 indicate that the amount of smoke generated is increased by increasing the port injection ratio.

他方で、上述したように直噴噴射割合を約30%に設定したことにより、ノッキングの発生の度合いが低下しており、所謂、ノック余裕度が大きいので、ノッキングを回避若しくは抑制するために点火時期を遅れ側にシフトさせる(即ち、遅角させる)必要が殆ど無くなるので、結果として、点火時期を進み側へ相対的にシフトさせる(即ち、進角させる)ことができる。   On the other hand, since the direct injection ratio is set to about 30% as described above, the degree of occurrence of knocking is reduced, and the so-called knock margin is large, so that ignition is performed to avoid or suppress knocking. Since there is almost no need to shift the timing to the delay side (that is, to retard), as a result, the ignition timing can be relatively shifted to the advance side (that is, advanced).

特に、過給機を備えた内燃機関では、機関回転数が所定数より大きく、且つ、過給圧がゼロを含む所定範囲である場合、(後述される過給圧が吸気及び排気を促進する正の圧力範囲である場合と比較して)、ノック余裕度が大きくなる。詳細には、過給機を備えた内燃機関では、吸気ポートを空気が流れることによる圧力損失が高くても、過給圧に起因して空気を気筒内へ多量に流入させる、即ち、押し込めることができる。このため、吸気ポートの形状によって気筒内のタンブル流を強くすることができる。これにより、ピストンの摺動速度が上昇し、空気の吸気量が増加し始める領域では、内燃機関の機関回転数が所定数より大きく、且つ、過給圧がゼロを含む所定範囲である場合、ノック余裕度が大きくなる。   In particular, in an internal combustion engine equipped with a supercharger, when the engine speed is larger than a predetermined number and the supercharging pressure is in a predetermined range including zero (the supercharging pressure described later promotes intake and exhaust. Compared to the positive pressure range), the knock margin is increased. Specifically, in an internal combustion engine equipped with a supercharger, even if the pressure loss due to the air flowing through the intake port is high, a large amount of air flows into the cylinder due to the supercharging pressure, that is, it is pushed in. Can do. For this reason, the tumble flow in the cylinder can be strengthened by the shape of the intake port. Thereby, in the region where the sliding speed of the piston increases and the air intake amount starts to increase, when the engine speed of the internal combustion engine is larger than the predetermined number and the supercharging pressure is within a predetermined range including zero, Increased knock margin.

この結果、顕著に大きなノック余裕度に起因して、リタード制御が行われる場合の点火時期は、もちろんのこと、MBTよりも、点火時期を進み側にシフトさせることができる。具体的には、点火時期を、MBTよりも圧縮下死点へ向かって進み側へシフトさせる。従って、筒内圧力が相対的に低い状態(即ち、上昇していない状態)で点火することができる。この結果、燃焼ガスの温度を上昇させることが可能であり、ひいては、直噴インジェクタ11dの噴射口に付着したデポジット燃料の焼失を促進することが可能である。   As a result, the ignition timing when the retard control is performed can be shifted to the advance side from the MBT, as a matter of course, due to the remarkably large knock margin. Specifically, the ignition timing is shifted to the advance side toward the compression bottom dead center from the MBT. Therefore, ignition can be performed in a state where the in-cylinder pressure is relatively low (that is, a state where the in-cylinder pressure is not increased). As a result, it is possible to raise the temperature of the combustion gas, and consequently, it is possible to promote the burning of the deposit fuel adhering to the injection port of the direct injection injector 11d.

尚、このことが図5中の縦方向の矢印によって、点火時期を進角側にシフトさせることで、燃焼ガスの温度を上昇させ、高くさせることが示されている。言い換えると、図5中の縦方向の矢印によって、点火時期を遅角側にシフトさせることで、燃焼ガスの温度を上昇させることなく、低くなることが示されている。尚、一般的には、図5中の縦方向の矢印によって、点火時期を進角側にシフトさせることで、ノッキングが発生する度合いが高くなることが示されている。また、図5中の縦方向の矢印によって、一般的に、点火時期を進角側にシフトさせることで、失火が発生する度合いが低くなることが示されている。これは、圧縮行程の下死点側に点火時期をシフトした場合、筒内圧力(即ち、燃焼室内のガス圧)が低減された状態で点火されるため、その結果、点火に必要な電圧を高くさせることなく点火が確実に行われるためである。   Note that this is indicated by the vertical arrows in FIG. 5 that the combustion timing is raised and raised by shifting the ignition timing to the advance side. In other words, the vertical arrow in FIG. 5 indicates that the ignition timing is shifted to the retard side, thereby lowering the combustion gas temperature without increasing it. In general, the vertical arrow in FIG. 5 indicates that the degree of occurrence of knocking is increased by shifting the ignition timing to the advance side. In addition, the vertical arrow in FIG. 5 indicates that the degree of misfire is generally reduced by shifting the ignition timing to the advance side. This is because when the ignition timing is shifted to the bottom dead center side of the compression stroke, ignition is performed in a state where the in-cylinder pressure (that is, the gas pressure in the combustion chamber) is reduced. As a result, the voltage required for ignition is reduced. This is because the ignition is reliably performed without increasing the value.

詳細には、図7に示されるように、領域Bにおいて、ノッキングを発生させない点火時期のうち最も進角側の点火時期を示すトレースノック値は、ポート噴射割合を0%から100%へ近付けるに従って、後述される領域AよりもMBTへ近付く。このトレースノック値は、MBTの点火時期からノッキングが発生し始める最も進角側の点火時期を差し引いた値として表現可能である。領域Bにおいては、上述したように、ポート噴射割合を70%に設定すると共に、この時のノッキングを発生させない点火時期のうち最も進角側の点火時期を示すトレースノック値に点火時期を設定することで、燃焼ガスの温度を上昇させることが可能であり、ひいては、直噴インジェクタ11dの噴射口に付着したデポジット燃料の焼失を促進することが可能である。   Specifically, as shown in FIG. 7, in region B, the trace knock value indicating the most advanced ignition timing among the ignition timings that do not cause knocking increases as the port injection ratio approaches 0% to 100%. The MBT is closer to the area A than will be described later. The trace knock value can be expressed as a value obtained by subtracting the most advanced ignition timing at which knocking starts from the MBT ignition timing. In region B, as described above, the port injection ratio is set to 70%, and the ignition timing is set to the trace knock value indicating the most advanced ignition timing among the ignition timings at which knocking does not occur at this time. Thus, it is possible to increase the temperature of the combustion gas, and consequently, it is possible to promote the burning of the deposit fuel adhering to the injection port of the direct injection injector 11d.

(2−2−2)領域C
過給圧が吸気及び排気を促進する正の圧力範囲である領域Cにおいては、ECU30の制御下で、直噴インジェクタ11dによって、例えば全噴射量の30%の直噴噴射割合に相当する第1所定量の燃料が気筒内に噴射される。ポートインジェクタ11pによって、例えば70%のポート噴射割合に相当する第2所定量の燃料が吸気通路内に噴射される。これにより、例えば30%の直噴噴射割合に相当する第1所定量の燃料が気筒内に直接的に噴射されるため、燃焼室内における燃料の気化潜熱効果によって、圧縮行程における燃焼室内の温度(特に、燃焼室内におけるガス温)の増加を、気筒内に燃料が噴射されない場合と比較して、顕著に抑制することが可能である。このため、燃焼室内の温度を低下させることができ、その結果、ノッキングの発生を回避若しくは抑制することができる。加えて、例えば31%に相当する第1所定量の燃料が気筒内に直接的に噴射されるため、吸気弁及び排気弁が共に開弁しているバルブオーバーラップ期間において吸気系から排気系へ燃焼されることなく流れる(又は吹き抜ける)燃料が増加するのを、気筒内に燃料が噴射されない場合と比較して、顕著に抑制することが可能である。このため、未燃燃料がスモーク(即ち、煤)となって排出されることを効果的に抑制することが可能である。
(2-2-2) Region C
In the region C where the supercharging pressure is a positive pressure range that promotes intake and exhaust, the direct injection injector 11d under the control of the ECU 30 performs a first injection corresponding to a direct injection ratio of 30% of the total injection amount, for example. A predetermined amount of fuel is injected into the cylinder. A second predetermined amount of fuel corresponding to, for example, a port injection ratio of 70% is injected into the intake passage by the port injector 11p. Thereby, for example, a first predetermined amount of fuel corresponding to a direct injection ratio of 30% is directly injected into the cylinder, so that the temperature in the combustion chamber during the compression stroke (by the latent heat effect of vaporization in the combustion chamber) In particular, an increase in gas temperature) in the combustion chamber can be significantly suppressed as compared with the case where fuel is not injected into the cylinder. For this reason, the temperature in the combustion chamber can be lowered, and as a result, the occurrence of knocking can be avoided or suppressed. In addition, for example, a first predetermined amount of fuel corresponding to 31% is directly injected into the cylinder, and therefore, from the intake system to the exhaust system during the valve overlap period in which both the intake valve and the exhaust valve are open. It is possible to remarkably suppress the increase in the fuel that flows (or blows through) without being combusted compared to the case where the fuel is not injected into the cylinder. For this reason, it is possible to effectively suppress the unburned fuel from being discharged as smoke (that is, soot).

特に、過給圧が吸気及び排気を促進する正の圧力範囲である領域Cでは、上述した領域Bと比較して、上述したノッキングの発生の回避及びスモークの排出の抑制の観点では、直噴噴射割合を大きくさせる必要性が高い。より具体的には、第1割合を、例えば全噴射量の31%から33%などの若干だけ増加側に変化させ、これに伴って、第2割合を、例えば全噴射量の69%から67%などの若干だけ減少側に変化させてよい。この場合、トレードオフとして、気筒の温度の冷却効果によって噴射口の温度が上昇するがデポジット燃料の焼失温度まで上昇することなく、(燃料を半乾きにさせたまま)デポジット燃料の生成を促進させるデポジット燃料促進温度までしか上昇しない可能性が存在する。そこで、直噴噴射割合を大きくさせ、ノッキングの発生の回避及びスモークの排出の抑制を主目的とする制御と、直噴噴射割合を小さくさせ、デポジット燃料の焼失を主目的とする制御との均衡(バランス)や両立を図ることが厳密に必要であることを付記しておく。   In particular, in the region C where the supercharging pressure is a positive pressure range that promotes intake and exhaust, compared to the region B described above, the direct injection is performed in terms of avoiding the occurrence of knocking and suppressing smoke discharge. There is a high need to increase the injection rate. More specifically, the first ratio is changed slightly from 31% to 33% of the total injection amount, for example, and the second ratio is changed from 69% to 67 of the total injection amount, for example. It may be changed to the decreasing side by a small amount such as%. In this case, as a trade-off, the temperature of the injection port increases due to the cooling effect of the cylinder temperature, but does not increase to the burnout temperature of the deposit fuel, but promotes the generation of deposit fuel (while the fuel is kept semi-dry). There is a possibility that it will only rise to the deposit fuel acceleration temperature. Therefore, a balance between the main purpose of increasing the direct injection ratio, avoiding knocking, and suppressing smoke emission, and the control aiming at burning out of the deposit fuel, reducing the direct injection ratio. Note that it is strictly necessary to achieve balance and balance.

他方、過給圧が吸気及び排気を促進する正の圧力範囲である領域Cにおいては、ノッキングの発生する度合い、並びに、未燃燃料がスモーク(即ち、煤)となって排出される度合いが、上述した領域Bと比較して、大きくなる。このため、直噴噴射割合及びポート噴射割合の変化に加えて、ノッキングが発生する度合い、即ち、ノック余裕度に基づいて、一般的に(平均的又は消極的又は単純に)、点火時期を、最大トルク点火時期(MBT)よりも遅れ側へシフトさせる、即ち、最大トルク点火時期より遅角側になる(圧縮行程の上死点に近付く)ように変化させる。更に、点火時期を遅れさせるリタード制御が行われた場合、上述した直噴噴射割合は、点火要求電圧が不足し失火することを防止させつつ決定することが好ましい。ここに、本実施形態に係るリタード制御とは、低回転な状態で高過給を行う場合の点火時期の制御であって、単純に点火時期を遅れ側にシフトさせることで、ノッキングの発生を回避又は抑制する点火時期の制御動作を意味する。   On the other hand, in the region C where the supercharging pressure is a positive pressure range that promotes intake and exhaust, the degree of occurrence of knocking and the degree to which unburned fuel is smoked (that is, soot) is discharged. Compared to the region B described above, it becomes larger. Therefore, in addition to the change in the direct injection ratio and the port injection ratio, in general (average or passive or simply) the ignition timing based on the degree of occurrence of knocking, that is, the knock margin, Shifting to the delay side of the maximum torque ignition timing (MBT), that is, changing to a retard side of the maximum torque ignition timing (approaching the top dead center of the compression stroke). Furthermore, when the retard control for delaying the ignition timing is performed, it is preferable to determine the above-described direct injection ratio while preventing the ignition request voltage from being insufficient and misfire. Here, the retard control according to the present embodiment is a control of the ignition timing in the case of performing high supercharging in a low rotation state, and by simply shifting the ignition timing to the delay side, the occurrence of knocking is prevented. It means a control operation of ignition timing to avoid or suppress.

この結果、噴射割合及び点火時期を、協調的(若しくは有機的)に、且つ、高精度に制御することで、ノッキングの発生の回避及びスモークの排出の抑制と、デポジット燃料の焼失との均衡(バランス)や両立を実現することが可能である。   As a result, by controlling the injection ratio and the ignition timing in a coordinated (or organic) manner with high accuracy, a balance between avoidance of knocking and suppression of smoke emission and burning of deposit fuel ( Balance) and balance can be realized.

詳細には、図7に示されるように、領域Cにおいて、ノッキングを発生させない点火時期のうち最も進角側の点火時期を示すトレースノック値は、ポート噴射割合を0%から100%へ近付けるに従って、MBTから遅角側に向かって離れる。領域Cにおいては、上述したように、ポート噴射割合を69%に設定すると共に、この時のノッキングを発生させない点火時期のうち最も進角側の点火時期を示すトレースノック値に点火時期を設定することで、ノッキングの発生の回避はもとより、スモークの排出の抑制と、デポジット燃料の焼失との均衡(バランス)や両立を実現することが可能である。   More specifically, as shown in FIG. 7, in region C, the trace knock value indicating the most advanced ignition timing among the ignition timings that do not cause knocking increases as the port injection ratio approaches 0% to 100%. , Away from MBT toward the retarded angle side. In region C, as described above, the port injection ratio is set to 69%, and the ignition timing is set to the trace knock value indicating the most advanced ignition timing among the ignition timings at which knocking does not occur at this time. As a result, it is possible not only to avoid the occurrence of knocking, but also to achieve a balance and balance between the suppression of smoke emission and the burning of deposit fuel.

(2−2−3)領域A
過給圧が吸気及び排気を促進しない負の圧力範囲である領域Aにおいては、上述したように、点火時期をMBTに追従させると共に、ポート噴射割合を100%に設定する。具体的には、このように、直噴噴射割合が100%である走行状態から、ポート噴射割合が100%である走行状態へ切り替わることにより、燃焼室内の燃料の混合が促進され、MBTが上死点側に移動することが判明している。このMBTの移動に相当する移動量に基づいて、点火時期を進角側又は遅角側へ変化させつつ補正することが好ましい。これによりMBTの移動が吸収され、内燃機関の機関出力であるトルクがより効率的に発生されるので、燃費の悪化を効果的に防止することが可能である。
(2-2-3) Region A
In the region A where the supercharging pressure is a negative pressure range that does not promote intake and exhaust, as described above, the ignition timing is made to follow the MBT, and the port injection ratio is set to 100%. Specifically, by switching from the traveling state in which the direct injection ratio is 100% to the traveling state in which the port injection ratio is 100%, mixing of fuel in the combustion chamber is promoted and MBT is increased. It has been found to move to the dead center side. It is preferable to correct the ignition timing while changing the ignition timing to the advance side or the retard side based on the movement amount corresponding to the movement of the MBT. As a result, the movement of the MBT is absorbed, and the torque that is the engine output of the internal combustion engine is generated more efficiently, so that it is possible to effectively prevent the deterioration of fuel consumption.

詳細には、図7に示されるように、領域Aにおいては、ノッキングを発生させない点火時期のうち最も進角側の点火時期を示すトレースノック値は、ポート噴射割合を0%から100%へ近付けるに従って、MBTへ近付く。領域Aにおいては、上述したように、ポート噴射割合を100%に設定すると共に、この時のトレースノック値よりも遅角側にあるMBTに点火時期を設定することで、内燃機関の機関出力であるトルクがより効率的に発生されるので、燃費の悪化を効果的に防止することが可能である。   Specifically, as shown in FIG. 7, in region A, the trace knock value indicating the most advanced ignition timing among the ignition timings that do not cause knocking brings the port injection ratio from 0% to 100%. To approach MBT. In the region A, as described above, the port injection ratio is set to 100%, and the ignition timing is set to the MBT that is retarded from the trace knock value at this time. Since a certain torque is generated more efficiently, it is possible to effectively prevent deterioration of fuel consumption.

(2−2−4)領域D
内燃機関の機関回転数が所定数より大きく、且つ、過給圧が吸気及び排気を促進する正の所定圧力より大きい領域Dにおいては、ノッキングの発生の回避、及びスモークの排出の抑制を主目的とすると共に、デポジット燃料を焼失させる制御を停止する。即ち、デポジット燃料を焼失するために、上述した直噴噴射割合、ポート噴射割合、及び点火時期を変化させている場合であっても、標準のマップを使用して、通常制御の下で、噴射割合及び点火時期を決定する。
(2-2-4) Region D
In the region D where the engine speed of the internal combustion engine is larger than a predetermined number and the supercharging pressure is larger than a predetermined positive pressure for promoting intake and exhaust, the main purpose is to avoid the occurrence of knocking and to suppress the discharge of smoke. At the same time, the control for burning the deposit fuel is stopped. That is, even if the direct injection ratio, port injection ratio, and ignition timing described above are changed in order to burn out the deposit fuel, the injection is performed under normal control using a standard map. Determine the ratio and ignition timing.

特に、デポジット燃料を焼失する必要がない状態を、直噴インジェクタ11dの流量の低下があるか否かによって判定し、直噴インジェクタ11dの流量の低下がない場合、デポジット燃料が存在しないと判定し、標準のマップを使用して噴射割合及び点火時期を決定する処理へ戻る機会を増加させる制御処理を行うことが好ましい。   In particular, it is determined whether or not the deposit fuel needs to be burned out depending on whether or not the flow rate of the direct injection injector 11d is decreased. If there is no decrease in the flow rate of the direct injection injector 11d, it is determined that no deposit fuel is present. It is preferable to perform a control process that increases the opportunity to return to the process of determining the injection ratio and the ignition timing using a standard map.

この結果、内燃機関の機関回転数が所定数より大きく、且つ、過給圧が吸気及び排気を促進する正の所定圧力より大きい場合、ノッキングの発生の回避、及びスモークの排出の抑制を主目的とした噴射割合及び点火時期の制御をより簡便に実現することが可能である。   As a result, when the engine speed of the internal combustion engine is larger than a predetermined number and the supercharging pressure is larger than a positive predetermined pressure that promotes intake and exhaust, the main purpose is to avoid the occurrence of knocking and to suppress the discharge of smoke. It is possible to more easily realize the control of the injection ratio and the ignition timing.

(3)本実施形態に係る作用と効果との検討
次に、図8及び図9を参照して、本実施形態に係る作用と効果とについて検討する。ここに、図8は、本実施形態に係る、機関回転数が所定値Kiである場合における、ポート噴射割合、直噴噴射割合、負荷及び運転領域に対する、3つの変数(スモークの発生量、点火時期及びトレースノック値)の変化を示したテーブル群(図8(a)、図8(b)及び図8(c))である。図9は、本実施形態に係る、ポート噴射割合、負荷、及びスモークの発生量における関係を示したグラフである。尚、機関回転数Kiは、上述した図6に示されている。
(3) Examination of action and effect according to this embodiment Next, the action and effect according to this embodiment will be examined with reference to FIGS. FIG. 8 shows three variables (smoke generation amount, ignition amount) for the port injection ratio, the direct injection ratio, the load, and the operation region when the engine speed is a predetermined value Ki according to the present embodiment. It is a table group (Drawing 8 (a), Drawing 8 (b), and Drawing 8 (c)) showing change of time and a trace knock value. FIG. 9 is a graph showing a relationship among the port injection ratio, the load, and the amount of smoke generated according to the present embodiment. The engine speed Ki is shown in FIG. 6 described above.

先ず、領域A、領域B、領域C及び領域Dを、機関回転数がKiの場合において、より詳細に定義する。尚、内燃機関の負荷は、領域A、領域B、領域C、領域Dと推移するに伴って、低い値から高い値へ推移することを付記しておく。   First, the region A, the region B, the region C, and the region D are defined in more detail when the engine speed is Ki. It should be noted that the load of the internal combustion engine changes from a low value to a high value as it changes from region A, region B, region C, and region D.

領域Aは、図8(a)に示されるように、ポート噴射割合が100%であっても直噴噴射割合が100%であっても、いずれの場合であっても、スモークの発生量を殆ど無くすことが可能である領域を意味してよい。加えて、この領域Aは、図8(c)に示されるように、ポート噴射割合が100%であっても直噴噴射割合が100%であっても、いずれの場合であっても、点火時期としてMBTを利用できる領域を意味してよい。   As shown in FIG. 8A, the region A shows the amount of smoke generated regardless of whether the port injection ratio is 100% or the direct injection ratio is 100%. It may mean a region that can be almost eliminated. In addition, as shown in FIG. 8C, this region A is ignited regardless of whether the port injection ratio is 100% or the direct injection ratio is 100%. It may mean an area where MBT can be used as a time.

領域Bは、図8(a)に示されるように、ポート噴射割合が100%である場合、スモークの発生量が急増するので、直噴噴射割合を100%に近付ける方向に変化させることが好ましい領域を意味してよい。加えて、この領域Bは、図8(c)に示されるように、ポート噴射割合が100%であっても直噴噴射割合が100%であっても、いずれの場合であっても、点火時期としてMBTを利用できる領域を意味してよい。尚、上述したように、領域Bは、上述した図6に示されるように、内燃機関の機関回転数が所定数Kbより小さい領域は、内燃機関の気筒に流入する空気の流入量が小さく、ノッキングが発生してしまうので、除いてよい。   In the region B, as shown in FIG. 8 (a), when the port injection ratio is 100%, the amount of smoke generated increases rapidly, so it is preferable to change the direct injection ratio so as to approach 100%. It may mean an area. In addition, as shown in FIG. 8C, this region B is ignited regardless of whether the port injection ratio is 100% or the direct injection ratio is 100%. It may mean an area where MBT can be used as a time. As described above, in the region B, as shown in FIG. 6 described above, in the region where the engine speed of the internal combustion engine is smaller than the predetermined number Kb, the inflow amount of air flowing into the cylinder of the internal combustion engine is small. Since knocking occurs, it can be removed.

領域Cは、図8(a)に示されるように、ポート噴射割合が100%であっても直噴噴射割合が100%であっても、いずれの場合であっても、スモークの発生量が、領域A及び領域Bと比較して増加する領域を意味してよい。加えて、この領域Cは、図8(c)に示されるように、ポート噴射割合が100%である場合、トレースノック値が遅角側に、領域A及び領域Bと比較して大きくシフトするので、直噴噴射割合を100%に近付ける方向に変化させ、それに伴って、図8(b)に示されるように、点火時期を進角側に変化させることが好ましい領域を意味してよい。   In the region C, as shown in FIG. 8A, the amount of smoke generated is the same regardless of whether the port injection ratio is 100% or the direct injection ratio is 100%. This may mean an area that increases as compared to the area A and the area B. In addition, as shown in FIG. 8C, in the region C, when the port injection ratio is 100%, the trace knock value is largely shifted to the retard side compared to the region A and the region B. Therefore, it may mean a region in which it is preferable to change the direct injection ratio in a direction approaching 100% and accordingly change the ignition timing to the advance side as shown in FIG.

領域Dは、図8(a)に示されるように、ポート噴射割合が100%であっても直噴噴射割合が100%であっても、いずれの場合であっても、スモークの発生量が、領域A、領域B及び領域Cと比較して増加する領域を意味してよい。加えて、この領域Dは、図8(c)に示されるように、ポート噴射割合が100%であっても直噴噴射割合が100%であっても、いずれの場合であっても、トレースノック値が、領域A、領域B及び領域Cと比較して遅角側にシフトしている領域を意味してよい。   In the region D, as shown in FIG. 8A, the amount of smoke generated is the same regardless of whether the port injection ratio is 100% or the direct injection ratio is 100%. , Region A, region B, and region C may be referred to as increasing regions. In addition, as shown in FIG. 8C, this region D is traced regardless of whether the port injection ratio is 100% or the direct injection ratio is 100%. It may mean a region where the knock value is shifted to the retard side compared to region A, region B, and region C.

以上より、本実施形態によれば、過給圧や負荷に基づいて、ポート噴射割合を例えば70%に近付ける方向に変化させ、言い換えると、直噴噴射割合を例えば30%に近付ける方向に変化させ、それに対応して、点火時期を変化させる。このように、噴射割合及び点火時期を、より協調的(若しくは有機的)に、且つ、高精度に制御することで、ノッキングの発生の回避及びスモークの排出の抑制と、デポジット燃料の焼失との均衡(バランス)や両立を実現することが可能である。ひいては、点火時期が遅角側にシフトされる際の遅角の度合いを最小限にすることによって、点火電圧の不足を抑制し、失火の発生を効果的に防止することが可能である。   As described above, according to the present embodiment, the port injection ratio is changed in a direction approaching 70%, for example, based on the supercharging pressure and the load, in other words, the direct injection ratio is changed in a direction approaching 30%, for example. Correspondingly, the ignition timing is changed. In this way, by controlling the injection ratio and the ignition timing more cooperatively (or organically) and with high accuracy, it is possible to avoid occurrence of knocking, suppress smoke emission, and burn out deposit fuel. It is possible to achieve equilibrium and balance. As a result, by minimizing the degree of retard when the ignition timing is shifted to the retard side, it is possible to suppress shortage of ignition voltage and effectively prevent the occurrence of misfire.

仮に、過給機により過給される内燃機関において、ポート噴射割合を運転領域や負荷に無関係に、常に100%とした場合、過給に対応して吸気量及び燃料の噴射量が過給されない内燃機関と比較して増大していることに起因して、主として、次の2つの問題点が生じてしまう。   In an internal combustion engine that is supercharged by a supercharger, if the port injection ratio is always 100% regardless of the operating region and load, the intake air amount and the fuel injection amount are not supercharged corresponding to the supercharging. Due to the increase compared to the internal combustion engine, the following two problems are mainly caused.

即ち、1つ目の問題点として、過給に起因して、ノッキングが発生しやすくなっていることに加えて、気筒内へ直接的に噴射される燃料がなくなり、燃料の気化熱による気筒への冷却効果が減少することで、気筒の温度や気筒内の燃焼ガスの温度が上昇してしまう。このため、ノッキングが更に発生しやすくなってしまうので、点火時期を通常よりも大幅に遅角側へシフトさせる必要性が生じる。この点火時期の大幅な遅角側へのシフトによって、点火を行うための要求電圧が上昇してしまい、燃焼室内での点火不良が発生する可能性があり、排気通路で発生する燃焼によって、排気タービンの入口付近での排気ガスの温度が上昇する可能性があると共に、排気通路に設けられた、所謂、触媒床温が上昇する可能性がある。   That is, as a first problem, in addition to the fact that knocking is likely to occur due to supercharging, there is no fuel directly injected into the cylinder, and the fuel is vaporized to the cylinder due to heat of vaporization. As the cooling effect decreases, the temperature of the cylinder and the temperature of the combustion gas in the cylinder rise. For this reason, knocking is more likely to occur, so that it becomes necessary to shift the ignition timing to a more retarded side than usual. Due to this significant shift of the ignition timing to the retarded angle, the required voltage for ignition may increase, and ignition failure may occur in the combustion chamber. There is a possibility that the temperature of the exhaust gas in the vicinity of the inlet of the turbine may increase, and the so-called catalyst bed temperature provided in the exhaust passage may increase.

2つ目の問題点として、ポート噴射割合を運転領域や負荷に無関係に、常に100%とした場合、吸気弁及び排気弁が共に開弁しているバルブオーバーラップ期間において吸気系から排気系へ燃焼されることなく流れる(又は吹き抜ける)燃料が増加する可能性がある。このため、未燃燃料が、高温の排気ガスに晒され蒸し焼きされてしまい、スモーク(即ち、煤)となって大量に排出される可能性がある。ひいては、このスモークの発生に起因して、排気タービンの入口付近での排気ガスの温度が上昇する可能性があると共に、排気通路に設けられた、所謂、触媒床温が上昇する可能性がある。具体的には、図8(a)や図9に示されるように、ポート噴射割合が100%により近付くに従って、内燃機関の負荷が大きくなるに従って、スモークの発生量は多量になることが判明している。   The second problem is that when the port injection ratio is always 100% regardless of the operating range and load, the intake system and exhaust system are switched during the valve overlap period when both the intake and exhaust valves are open. Fuel that flows (or blows through) without being burned may increase. For this reason, unburned fuel may be exposed to high-temperature exhaust gas and steamed, and may be smoked (ie, soot) and discharged in large quantities. As a result, due to the occurrence of smoke, the temperature of the exhaust gas near the inlet of the exhaust turbine may increase, and the so-called catalyst bed temperature provided in the exhaust passage may increase. . Specifically, as shown in FIG. 8 (a) and FIG. 9, it was found that as the port injection ratio approaches 100%, the amount of smoke generated increases as the load on the internal combustion engine increases. ing.

これに対して、本実施形態によれば、上述したように、過給圧や負荷に基づいて、ポート噴射割合を例えば70%に近付ける方向に変化させ、言い換えると、直噴噴射割合を例えば30%に近付ける方向に変化させ、それに対応して、点火時期を変化させる。このように、噴射割合及び点火時期を、より協調的(若しくは有機的)に、且つ、高精度に制御することで、ノッキングの発生の回避及びスモークの排出の抑制と、デポジット燃料の焼失との均衡(バランス)や両立を実現することが可能である。ひいては、点火時期が遅角側にシフトされる際の遅角の度合いを最小限にすることによって、点火電圧の不足を抑制し、失火の発生を効果的に防止することが可能である。   On the other hand, according to the present embodiment, as described above, the port injection ratio is changed in a direction approaching, for example, 70% based on the supercharging pressure and the load, in other words, the direct injection ratio is set to, for example, 30. The ignition timing is changed accordingly. In this way, by controlling the injection ratio and the ignition timing more cooperatively (or organically) and with high accuracy, it is possible to avoid occurrence of knocking, suppress smoke emission, and burn out deposit fuel. It is possible to achieve equilibrium and balance. As a result, by minimizing the degree of retard when the ignition timing is shifted to the retard side, it is possible to suppress shortage of ignition voltage and effectively prevent the occurrence of misfire.

上述した実施形態では、内燃機関の負荷や過給圧を示す値として吸入空気量を用いて制御を行っているが、その代わりに燃料噴射量を用いてもよい。   In the embodiment described above, the control is performed using the intake air amount as a value indicating the load or the supercharging pressure of the internal combustion engine, but the fuel injection amount may be used instead.

本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、本発明はガソリンエンジンに限らず、ディーゼルガソリンその他の燃料を利用する各種の内燃機関に適用してよい。特に、ディ−ゼルガソリンエンジンにおいては、ディーゼル燃料の噴射量や噴射時期、メイン噴射若しくはパイロット噴射の噴射量や噴射時期を変化させることによって、点火時期を変化させるようにしてよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be implemented in various forms. For example, the present invention is not limited to a gasoline engine, and may be applied to various internal combustion engines that use diesel gasoline or other fuels. In particular, in a diesel gasoline engine, the ignition timing may be changed by changing the injection amount or injection timing of diesel fuel, or the injection amount or injection timing of main injection or pilot injection.

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and the control of the internal combustion engine accompanying such a change. The apparatus is also included in the technical scope of the present invention.

本実施形態に係るポート及び筒内噴射型エンジンの基本構成を概念的に示す構成図である。It is a block diagram which shows notionally the basic composition of the port which concerns on this embodiment, and a cylinder injection type engine. 本実施形態に係るポート及び筒内噴射型エンジンの断面を概念的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows notionally the cross section of the port which concerns on this embodiment, and a cylinder injection type engine. 本実施形態に係るポート及び筒内噴射型エンジンが備えるインジェクタの断面を概念的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows notionally the cross section of the injector with which the port which concerns on this embodiment, and a cylinder injection type engine are provided. 本実施形態に係る内燃機関の制御装置における制御処理の流れを示したフローチャートである。3 is a flowchart showing a flow of control processing in the control device for an internal combustion engine according to the present embodiment. 本実施形態に係る、ポート噴射割合と点火時期と運転領域との関係を規定する所定マップを示したテーブルである。It is the table which showed the predetermined map which prescribes | regulates the relationship between a port injection ratio, ignition timing, and an operation area | region based on this embodiment. 本実施形態に係る、運転領域と内燃機関の過給圧(即ち、吸気圧)と機関回転数との関係を示したグラフである。4 is a graph showing a relationship among an operation region, a supercharging pressure (that is, intake pressure) of an internal combustion engine, and an engine speed according to the present embodiment. 本実施形態に係る、ポート噴射割合とトレースノック値と運転領域との関係を示したテーブルである。It is the table which showed the relationship between a port injection ratio, a trace knock value, and an operation area | region based on this embodiment. 本実施形態に係る、機関回転数が所定値Kiである場合における、ポート噴射割合、直噴噴射割合、負荷及び運転領域に対する、3つの変数(スモークの発生量、点火時期及びトレースノック値)の変化を示したテーブル群(図8(a)、図8(b)及び図8(c))である。According to the present embodiment, when the engine speed is a predetermined value Ki, three variables (smoke generation amount, ignition timing, and trace knock value) for the port injection ratio, the direct injection ratio, the load, and the operation region It is the table group (FIG. 8 (a), FIG.8 (b), and FIG.8 (c)) which showed the change. 本実施形態に係る、ポート噴射割合、負荷、及びスモークの発生量における関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship in the amount of generation | occurrence | production of the port injection ratio, load, and smoke based on this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 ポート及び筒内噴射型エンジン
2 シリンダ
3 インテークマニホールド
4 エギゾーストマニホールド
5 ピストン
6 キャビティ
7 インテークポート
8 エギゾーストポート
11d 直噴インジェクタ
11p ポートインジェクタ
12 ノッキングセンサ
13 点火プラグ
14 燃料供給ユニット
15 燃料管路
16 燃料タンク
21 排気タービン
22 コンプレッサー
23 ローターシャフト
24 エアクリーナー
25 インタークーラー
30 ECU
301 燃圧設定部
302 噴射期間設定部
303 噴射回数設定部
304 噴射制御部
305 点火時期制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Port and cylinder injection type engine 2 Cylinder 3 Intake manifold 4 Exhaust manifold 5 Piston 6 Cavity 7 Intake port 8 Exhaust port 11d Direct-injection injector 11p Port injector 12 Knocking sensor 13 Spark plug 14 Fuel supply unit 15 Fuel pipe 16 Fuel tank 21 Exhaust turbine 22 Compressor 23 Rotor shaft 24 Air cleaner 25 Intercooler 30 ECU
301 Fuel Pressure Setting Unit 302 Injection Period Setting Unit 303 Injection Number Setting Unit 304 Injection Control Unit 305 Ignition Timing Control Unit

Claims (4)

過給機を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の気筒内に第1所定量の燃料を噴射可能な第1燃料噴射手段と、
前記内燃機関の吸気通路内に第2所定量の燃料を噴射可能な第2燃料噴射手段と、
前記気筒内の燃料に所定点火時期で点火を行う点火手段と、
前記第1燃料噴射手段の噴射口の温度を上昇させる場合、前記過給機による過給圧及び前記内燃機関の機関回転数に基づいて、前記第1所定量及び前記第2所定量を合計した全噴射量に対する前記第1所定量の第1割合並びに前記全噴射量に対する前記第2所定量の第2割合を変化させるように、前記第1燃料噴射手段及び前記第2燃料噴射手段のうち少なくとも一方の噴射手段を制御すると共に、前記過給圧、前記第1割合、前記第2割合及び前記機関回転数に基づいて、前記所定点火時期を変化させるように前記点火手段を制御する制御手段と
を備え
前記制御手段は、前記温度を上昇させる場合であって前記機関回転数が所定数より大きく且つ前記過給圧がゼロを含む所定範囲内にある場合、前記第2割合を前記第1割合より大きくするように、前記少なくとも一方の噴射手段を制御すると共に、前記所定点火時期を前記内燃機関が発生するトルクが最大となる点火時期である最大トルク点火時期より進角側になるように、前記点火手段を制御する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
A control device for an internal combustion engine for controlling an internal combustion engine including a supercharger,
First fuel injection means capable of injecting a first predetermined amount of fuel into the cylinder of the internal combustion engine;
Second fuel injection means capable of injecting a second predetermined amount of fuel into the intake passage of the internal combustion engine;
Ignition means for igniting the fuel in the cylinder at a predetermined ignition timing;
When raising the temperature of the injection port of the first fuel injection means, the first predetermined amount and the second predetermined amount are summed based on the supercharging pressure by the supercharger and the engine speed of the internal combustion engine . At least one of the first fuel injection means and the second fuel injection means so as to change the first ratio of the first predetermined amount to the total injection amount and the second ratio of the second predetermined amount to the total injection amount. Control means for controlling one of the injection means and controlling the ignition means so as to change the predetermined ignition timing based on the supercharging pressure, the first ratio , the second ratio, and the engine speed ; equipped with a,
In the case where the temperature is increased and the engine speed is larger than a predetermined number and the supercharging pressure is within a predetermined range including zero, the control means increases the second ratio above the first ratio. And controlling the at least one injection means so that the predetermined ignition timing is advanced from a maximum torque ignition timing that is an ignition timing at which the torque generated by the internal combustion engine is maximum. Control means
A control device for an internal combustion engine.
前記制御手段は、前記温度を上昇させる場合、前記過給圧及び前記機関回転数を二軸とする座標面上で区分される複数の領域別に、前記第1割合及び前記第2割合を変化させるように、前記少なくとも一方の噴射手段を制御すると共に、前記複数の領域別に前記第1割合及び前記第2割合に基づいて、前記所定点火時期を変化させるように、前記点火手段を制御することを特徴とする請求項に記載の内燃機関の制御装置。 When the temperature is increased, the control means changes the first ratio and the second ratio for each of a plurality of regions divided on a coordinate plane having the supercharging pressure and the engine speed as two axes. And controlling the at least one injection means and controlling the ignition means so as to change the predetermined ignition timing based on the first ratio and the second ratio for each of the plurality of regions. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 , wherein the control apparatus is an internal combustion engine. 前記制御手段は、前記温度を上昇させる場合であって前記過給圧が吸気及び排気を促進する正の圧力範囲内にある場合、前記第2割合を前記第1割合より大きくするように、前記少なくとも一方の噴射手段を制御すると共に、前記所定点火時期を、前記過給圧、前記第1割合及び前記第2割合に加えて、前記内燃機関でノッキングが発生する度合いに基づいて、変化させるように前記点火手段を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置。 The control means is configured to increase the second ratio to be greater than the first ratio when the temperature is increased and the supercharging pressure is within a positive pressure range that promotes intake and exhaust. At least one injection unit is controlled, and the predetermined ignition timing is changed based on the degree of occurrence of knocking in the internal combustion engine in addition to the supercharging pressure, the first ratio, and the second ratio. 3. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the ignition means is controlled. 前記制御手段は、前記温度を上昇させる場合であって前記過給圧が吸気及び排気を促進しない負の圧力範囲内にある場合、前記第2割合を100%にするように、前記少なくとも一方の噴射手段を制御すると共に、前記所定点火時期を前記内燃機関が発生するトルクが最大となる点火時期である最大トルク点火時期に近付けるように、前記点火手段を制御することを特徴とする請求項1からのうちいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 When the temperature is increased and the supercharging pressure is in a negative pressure range that does not promote intake and exhaust, the control means is configured to set the second ratio to 100%. 2. The injection means is controlled, and the ignition means is controlled so that the predetermined ignition timing approaches a maximum torque ignition timing that is an ignition timing at which a torque generated by the internal combustion engine is maximum. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3 .
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