JP5262857B2 - In-cylinder direct injection engine controller - Google Patents
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Description
この発明は筒内直接噴射式エンジンの制御装置、特に低回転速度域でのプレイグニッションを回避するようにするものに関する。 The present invention relates to a control device for an in-cylinder direct injection engine, and particularly to a device for avoiding preignition in a low rotational speed range.
ハイオク燃料仕様のエンジンにレギュラー燃料が使用された場合に低回転速度域からのアクセルペダル急踏み込み時に発生するプレイグニッションを回避するべく、ハイオク燃料使用時に対してレギュラー燃料使用時に、アイドル回転速度を高く設定すると共に、アクセル開度を制限するアクセル開度上限リミッタ値を小さく設定することにより、自着火反応時間の短縮化と回転速度上昇時の体積効率の低下を図り、これによって低回転速度域からのアクセルペダル急踏み込み時に発生するプレイグニッションを回避するようにしたものがある(特許文献1参照)。 When regular fuel is used in a high-octane fuel engine, the idle rotation speed is increased when using regular fuel compared to when using high-octane fuel to avoid pre-ignition that occurs when the accelerator pedal is suddenly depressed from the low speed range. By setting the accelerator opening upper limit limiter value to limit the accelerator opening, the auto ignition reaction time is shortened and the volumetric efficiency is reduced when the rotational speed is increased. There is one that avoids pre-ignition that occurs when the accelerator pedal is suddenly depressed (see Patent Document 1).
ところで、プレイグニッション回避のためとはいえ、レギュラー燃料の使用時にアクセル開度上限リミッタ値をハイオク燃料の使用時よりも小さく設定したのでは、低回転速度域から同じにアクセルペダルを踏み込んでも、レギュラー燃料の使用時にハイオク燃料の使用時よりもスロットルバルブの開きが悪くなり、運転性が悪くなる。 By the way, although it is for pre-ignition avoidance, if the accelerator opening upper limit limiter is set smaller than when using high-octane fuel when using regular fuel, even if the accelerator pedal is depressed from the low speed range, the regular When using fuel, the throttle valve opens more poorly than when using high-octane fuel, resulting in poor operability.
そこで本発明は、プレイグニッション回避制御に伴うエンジントルク低下が小さくなるようにプレイグニッション回避制御を行い得る装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an apparatus that can perform pre-ignition avoidance control so that a decrease in engine torque associated with pre-ignition avoidance control is reduced.
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。 The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.
本発明は、燃焼室(5)内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁(21)と、燃焼室(5)に形成された混合気に点火する点火プラグ(14)を備えた筒内直接噴射式エンジンの制御装置において、低回転速度域で燃料のオクタン価、環境条件及び運転条件に基づいてプレイグニッション発生の程度の異なる複数のいずれの場合であるのかを判定する判定手段(42)と、判定された場合毎にプレイグニッション回避制御に伴うエンジントルク低下が小さくなるようにプレイグニッション回避制御を行うプレイグニッション回避制御手段(43)とを備え、前記プレイグニッション発生の程度の異なる複数の場合に、前記オクタン価が相対的に低い場合、前記オクタン価が相対的に高い場合、吸気温が相対的に高い場合、水温が相対的に高い場合を含み、前記判定手段は、前記オクタン価が相対的に低い場合を最初に判定する。 The present invention provides a direct injection in a cylinder provided with a fuel injection valve (21) for directly injecting fuel into a combustion chamber (5) and an ignition plug (14) for igniting an air-fuel mixture formed in the combustion chamber (5). Determination means (42) for determining which of the plurality of cases where the degree of occurrence of pre-ignition is different based on the octane number of the fuel, the environmental conditions, and the operating conditions in the low rotational speed region And a pre-ignition avoidance control means (43) for performing pre-ignition avoidance control so that a decrease in engine torque associated with the pre-ignition avoidance control is reduced in each case, a plurality of cases where the degree of occurrence of the pre-ignition differs, When the octane number is relatively low, when the octane number is relatively high, when the intake air temperature is relatively high, when the water temperature is relatively high Wherein said determination means first determines if the octane number is relatively low.
本発明によれば、筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、燃焼室に形成された混合気に点火する点火プラグを備えた筒内直接噴射式エンジンの制御装置において、低回転速度域で燃料のオクタン価、環境条件及び運転条件に基づいてプレイグニッション発生の程度の異なる複数のいずれの場合であるのかを判定し、判定された場合毎にプレイグニッション回避制御に伴うエンジントルク低下が小さくなるようにプレイグニッション回避制御を行うと共に、前記プレイグニッション発生の程度の異なる複数の場合に、前記オクタン価が相対的に低い場合、前記オクタン価が相対的に高い場合、吸気温が相対的に高い場合、水温が相対的に高い場合を含み、前記判定手段は、前記オクタン価が相対的に低い場合を最初に判定するので、プレイグニッション回避制御に伴うエンジントルク低下代を従来装置の場合よりも低減することができる。 According to the present invention, in a control apparatus for an in-cylinder direct injection engine that includes a fuel injection valve that directly injects fuel into a cylinder and an ignition plug that ignites an air-fuel mixture formed in a combustion chamber, In this case, it is determined whether the preignition occurrence level is different based on the octane number of the fuel, the environmental conditions, and the operating conditions, and the engine torque reduction associated with the preignition avoidance control is reduced every time the determination is made. In the case where the pre-ignition avoidance control is performed as described above, and when the octane number is relatively low, when the octane number is relatively low, when the octane number is relatively high, when the intake air temperature is relatively high, includes a case where the water temperature is relatively high, the determination means, so first determines if the octane number is relatively low, plague The engine torque drop allowance due to cushion avoidance control can be reduced than in conventional apparatus.
また、プレイグニッション発生の程度の異なる複数の場合に場合分けしているので、各場合に合わせた最適なプレイグニッション回避制御を行わせることが可能となり、プレイグニッション回避制御を精度良く行わせることができる。 In addition, since the cases are divided into a plurality of cases where the degree of occurrence of pre-ignition is different, it is possible to perform optimal pre-ignition avoidance control according to each case, and to accurately perform pre-ignition avoidance control. it can.
また、オクタン価、環境条件及び運転条件に基づいているので、低回転速度域でプレイグニッションが生じがちな場合のほぼ全てを網羅することが可能となっており、プレイグニッション回避性能を向上できる。 Moreover, since it is based on an octane number, environmental conditions, and driving conditions, it is possible to cover almost all cases where pre-ignition tends to occur in a low rotational speed range, and pre-ignition avoidance performance can be improved.
さらに、従来装置は、ハイオク燃料であるのかレギュラー燃料であるのかを判定しているだけなので、ハイオク燃料のオクタン価とレギュラー燃料のオクタン価との中間のオクタン価の燃料(中間燃料)が使用される場合の低回転速度域で、完全にはプレイグニッションを回避できなかったのであるが、本発明によれば、オクタン価に基づいてプレイグニッション回避制御を行うので、中間燃料が使用される場合の低回転速度域でもプレイグニッションを回避することができる。 Furthermore, since the conventional device only determines whether the fuel is a high-octane fuel or a regular fuel, a fuel with an octane number intermediate between the octane number of the high-octane fuel and the regular fuel octane number (intermediate fuel) is used. Although the pre-ignition could not be avoided completely in the low rotation speed range, according to the present invention, the pre-ignition avoidance control is performed based on the octane number, so the low rotation speed range when the intermediate fuel is used. But you can avoid pre-ignition.
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施形態の筒内直接噴射式エンジン制御装置の概略構成図、図2はエンジン本体の概略図である。燃料噴射弁21は、図1で示したように吸気マニホールド3に取り付けてはおらず、図2に示したように燃焼室5に臨んで取り付けられている。また点火プラグ14は、図1で示したように燃焼室の天井中央位置に取り付けてはおらず、図2に示したように、燃料噴射弁21が燃焼室の天井位置に取り付けられているために、点火プラグ14は、天井中央位置から少し離れた位置に少し傾けて取り付けられている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an in-cylinder direct injection engine control device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of an engine body. The
図1において、空気は吸気コレクタ2上流のスロットル弁23により調量されてエンジン1の燃焼室5に供給される。燃料は図2に示したように燃料噴射弁21(燃料供給手段)より燃焼室5内に向けて所定の時期に噴射される。燃料噴射弁21からの燃料噴霧は燃焼室5内で気化しながら混合気を形成し、燃焼室5内のガスは吸気バルブ15が閉じた後にピストン6によって圧縮される。そして、点火プラグ14による着火で燃焼し、燃焼後のガスは排気バルブ16が開いたときに排気通路8に出て、排気通路8の三元触媒9、10により浄化される。
In FIG. 1, air is metered by a
上記のスロットル弁23はスロットルモータ24により駆動される。運転者が要求するトルクはアクセルペダル41の踏み込み量(アクセル開度)に現れるので、エンジンコントローラ31ではアクセルセンサ42からの信号に基づいて目標トルクを定め、この目標トルクを実現するための目標空気量を定め、この目標空気量が得られるようにスロットルモータ24を介して吸気絞り弁23の開度を制御する。
The
エンジン1には吸気バルブ15のバルブリフト量及び作動角を連続的に可変制御する多節リンク状の機構で構成される可変バルブ機構(以下、「VEL機構」という。)26と、クランクシャフト7と吸気バルブ用カムシャフト25との回転位相差を連続的に可変制御して、吸気バルブ15のバルブタイミング(吸気バルブ閉時期や吸気バルブ開時期)を進遅角する可変バルブタイミング機構(以下「VTC機構」という。)27とを備える。これらVEL機構26及びVTC機構27を用いることで、吸気バルブ15のバルブリフト量及び作動角と吸気バルブ15の開時期IVO及び閉時期IVCとを任意に制御できる。
The
エアフローメータ32からの吸入空気量の信号、クランク角センサ33からのクランク角の信号、カム角センサ34からのカム角の信号、水温センサ37からの冷却水温の信号、触媒上流側の空燃比センサ35からの空燃比の信号、触媒下流側の酸素濃度センサ(図示しない)からの酸素濃度の信号が入力されるエンジンコントローラ31では、燃料噴射弁21からの燃料噴射と点火プラグ14による点火時期とを制御する。具体的には、燃料噴射制御では、三元触媒9、10を流れる排気の空燃比が理論空燃比を中心とするウインドウに収まるように燃料噴射弁21からの燃料噴射量を制御する。また、エンジンコントローラ31は、運転条件に応じた吸気バルブ15のバルブタイミング(吸気バルブ開時期IVO及び吸気バルブ閉時期IVC)と、吸気バルブ15の作動角及びバルブリフト量とが得られるようにVEL機構26(作動角・リフト量可変機構)とVTC機構27(リフト中心角位相可変機構)を制御(通常制御)し、プレイグニッションが発生しがちな運転条件である低回転速度域になると、VEL機構26及びVTC機構27を用い、上記通常制御に優先して後述するプレイグニッション回避制御を行う。
An intake air amount signal from the
さて、低回転速度域では、プレイグニッションが発生することが知られている。プレイグニッションは、過早着火と称されるものであり、点火プラグ14により着火する前に燃焼室5内の混合気が熱的に高温となって着火する現象(自着火反応現象)である。ここで、点火プラグ14により着火する前に、燃焼室5内の混合気が熱的に高い部分(例えば高温となっている点火プラグ)に触れることによって着火することがあるが、こうした着火は自着火でないため本発明で扱うプレイグニッションでない。プレイグニッションによる燃焼は、点火プラグ14により着火して発生する火炎と違い、急激であるため異音が発生し、エンジンの耐久性を悪くする恐れがある。
Now, it is known that pre-ignition occurs in a low rotation speed region. The pre-ignition is called pre-ignition, and is a phenomenon (auto-ignition reaction phenomenon) in which the air-fuel mixture in the combustion chamber 5 becomes thermally hot before being ignited by the
プレイグニッションが発生する条件は、使用燃料の燃料性状、環境条件、運転条件に分けて考えることができ、まとめると次の通りである。 The conditions under which pre-ignition occurs can be divided into the fuel properties, environmental conditions, and operating conditions of the fuel used, and are summarized as follows.
〈1〉低オクタン価燃料の場合:オクタン価と自着火性との間には関係があり、オクタ ン価が低い場合のほうが自着火し易い。 <1> For low-octane fuel: There is a relationship between octane number and self-ignitability, and self-ignition is easier when the octane number is low.
〈2〉温度(吸気温、水温)が高い場合:
〈3〉燃焼室5内の温度が高い(圧縮温度が高い)場合:
〈4〉吸入空気量が多い場合:
〈5〉燃料が高温に晒される時間(受熱時間)が長い場合:具体的には高回転速度域よ りも低回転速度域のほうが受熱時間が長くなる。
<2> When the temperature (intake air temperature, water temperature) is high:
<3> When the temperature in the combustion chamber 5 is high (the compression temperature is high):
<4> When the amount of intake air is large:
<5> When the time during which the fuel is exposed to a high temperature (heat receiving time) is long: Specifically, the heat receiving time is longer in the low rotational speed region than in the high rotational speed region.
さて、上記〈1〉に着目し、ハイオク燃料(高オクタン価燃料)仕様のエンジンに、レギュラー燃料(低オクタン価燃料)が使用された場合に低回転速度域からのアクセルペダル急踏み込み時に発生するプレイグニッションを回避するため、レギュラー燃料使用時にハイオク燃料使用時よりもスロットル弁23を閉じ側に制御しエンジントルクを減少させるといったトルクカット制御を主として行う従来装置があるが、安易にトルクカット制御を行うのでは、エンジントルクの低下で運転性が悪くなってしまう。つまり、エンジントルク低下に対する補償が従来装置では不十分である。また、ハイオク燃料のオクタン価とレギュラー燃料のオクタン価の間のオクタン価の燃料(中間燃料)が使用される場合に、完全にはプレイグニッションを回避できない。
Now, paying attention to the above <1>, pre-ignition that occurs when the accelerator pedal suddenly depresses from the low speed range when regular fuel (low octane fuel) is used in a high-octane fuel (high octane fuel) engine. In order to avoid this, there is a conventional device that mainly performs torque cut control such as controlling the
そこで本発明は、上記〈1〉と〈2〉の両方に着目し、低回転速度域で燃料のオクタン価、環境条件及び運転条件に基づいてプレイグニッション発生の程度の異なる複数のいずれの場合であるのかを判定し、判定された場合毎にプレイグニッション回避制御に伴うエンジントルク低下が小さくなるようにプレイグニッション回避制御を行う。 Accordingly, the present invention focuses on both <1> and <2> above, and is any of a plurality of cases in which the degree of pre-ignition occurrence differs in the low rotational speed range based on the octane number of fuel, environmental conditions, and operating conditions. The pre-ignition avoidance control is performed so that the decrease in engine torque associated with the pre-ignition avoidance control is reduced every time it is determined.
図3はエンジンコントローラ31で行われるプレイグニッション回避制御の機能をブロックで示した概略図で、オクタン価推定ブロック41、判定・プレイグニッション回避制御方法選択ブロック42(判定手段)、プレイグニッション回避制御ブロック43(プレイグニッション回避制御手段)からなっている。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the function of pre-ignition avoidance control performed by the
オクタン価推定ブロック41では、エンジン回転速度、充填効率、水温、吸気温、当量比、ノック信号、燃圧、燃料噴射時期に基づいて、使用している燃料のオクタン価を推定する。オクタン価の推定には公知の手法(例えば特開2005−315097号公報参照)を用いればよい。本実施形態では、オクタン価の推定に8つのパラメータを用いているが、この場合に限られない。
In the octane
8つのパラメータのうち充填効率の算出には公知の手法(例えば特開2006−83804号公報参照)を用いればよい。当量比としては目標当量比TFBYAを用いる。目標当量比TFBYAは制御空燃比を定める値で、理論空燃比で運転するときには1.0となる。また、冷間始動時には1.0より大きくなって理論空燃比よりもリッチ側の空燃比とする。 A known method (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-83804) may be used to calculate the charging efficiency among the eight parameters. The target equivalent ratio TFBYA is used as the equivalent ratio. The target equivalent ratio TFBYA is a value that determines the control air-fuel ratio, and is 1.0 when operating at the stoichiometric air-fuel ratio. Further, at the cold start, the air-fuel ratio becomes larger than 1.0 and is richer than the stoichiometric air-fuel ratio.
燃料噴射時期は、均質燃焼を行わせるときの燃料噴射時期である。筒内直接噴射式エンジンでは、成層燃焼と均質燃焼とを切換可能であり、成層燃焼時には圧縮行程噴射を行い、均質燃焼時には吸気行程噴射を行っているが、本発明が対象とする燃焼は均質燃焼のほうであり、従って燃料噴射時期は均質燃焼時の燃料噴射時期である。これは均質燃焼時の低回転速度域でプレイグニッションが発生するためである。ただし、吸気行程噴射に限定されるものではない。筒内直接噴射式エンジンにおいて圧縮行程噴射を行う場合であっても、圧縮行程噴射を複数回に分けて行う(分割噴射を行う)ときにはプレイグニッションが発生し得るので、本発明の適用がある。燃料噴射時期は予め定められているものとする。 The fuel injection timing is a fuel injection timing when homogeneous combustion is performed. In-cylinder direct injection engines can switch between stratified combustion and homogeneous combustion, and compression stroke injection is performed during stratified combustion and intake stroke injection is performed during homogeneous combustion, but the combustion targeted by the present invention is homogeneous. Therefore, the fuel injection timing is the fuel injection timing during homogeneous combustion. This is because pre-ignition occurs in a low rotational speed region during homogeneous combustion. However, it is not limited to intake stroke injection. Even when compression stroke injection is performed in an in-cylinder direct injection engine, pre-ignition can occur when compression stroke injection is performed in a plurality of times (divided injection is performed), and therefore, the present invention is applicable. Assume that the fuel injection timing is predetermined.
ノック信号はノックセンサ36からの信号である。エンジン回転速度はクランク角センサ33とカム角センサ34により、水温は水温センサ37により、吸気温は吸気温センサ(図示しない)により、燃圧は燃圧センサ(図示しない)により検出する。吸気温センサはエアフローメータ32の位置に取り付けられている。燃料タンク内の燃料は高圧燃料ポンプ22により燃料噴射弁21に圧送されており、燃圧センサは、この高圧燃料ポンプ22下流の燃料供給通路に取り付けられている。
The knock signal is a signal from the
判定・プレイグニッション回避制御方法選択ブロック42では、オクタン価推定ブロック41で推定されたオクタン価、水温センサ37により検出される水温及び吸気温センサにより検出される吸気温に基づいて、プレイグニッションの程度の異なる複数のいずれの場合であるのかを判定する。具体的には、低オクタン価時(オクタン価が相対的に低い場合)、高オクタン価時(オクタン価が相対的に高い場合)、高吸気温時(吸気温が相対的に高い場合)、高水温時(水温が相対的に高い場合)のいずれの場合であるのかを判定し、判定結果に応じてプレイグニッション回避制御方法を選択する。ここでは、4つのプレイグニッション回避制御方法がある。プレイグニッション発生の程度の異なる複数のいずれの場合であるのかの判定と、その判定結果に応じた具体的なプレイグニッション回避制御方法の選択とは図9のフローで後述する。
In the determination / pre-ignition avoidance control
判定・プレイグニッション回避制御方法選択ブロック42での選択結果と、オクタン価、エンジン回転速度、充填効率、水温、吸気温、当量比、燃圧とが入力されるプレイグニッション回避制御ブロック43は、燃料噴射時期(図では「IT」で略記。)制御かつ燃圧制御ブロック44、バルブタイミング制御ブロック45、スロットル制御ブロック46、点火時期制御ブロック47の4つで構成され、燃料噴射時期制御かつ燃圧制御ブロック44では燃料噴射時期と燃圧を、バルブタイミング制御ブロック45では吸気バルブ15の作動角及びバルブリフト量と吸気バルブ15の閉時期とを、スロットル制御ブロック46ではスロットル弁23の開度を、点火時期制御ブロック47では点火時期をそれぞれ制御する。ここで、燃料噴射時期制御かつ燃圧制御ブロック44、バルブタイミング制御ブロック45、点火時期制御ブロック47が行う制御は基本的にオープンループ制御であるが、スロットル制御ブロック46だけは、フィードバック制御することがあり得るので、フィードバック制御系を構成させている。
The pre-ignition avoidance control block 43 to which the selection result in the determination / pre-ignition avoidance control
このように、プレイグニッションを回避するための制御項目として、燃料噴射時期、燃圧、吸気バルブ15の作動角及びバルブリフト量、吸気バルブ15の閉時期、スロットル弁開度、点火時期の6つを選択することとなったのは、次に示す図4〜図8の特性によるものである。このうち、図4〜図6は低回転速度域でプレイグニッションを回避する方法を、図7、図8はプレイグニッション回避のために低下したエンジントルクの補償を行わせる方法を示している。順に説明する。
As described above, six control items for avoiding pre-ignition are fuel injection timing, fuel pressure,
まず、図4は吸気温・水温と燃料噴射時期の関係を示している。本発明では、基本的に、燃料噴射時期をリタードさせることによってプレイグニッションを回避する。プレイグニッション回避のため温度上昇に伴って燃料噴射時期をリタード(遅角)させる理由は、燃料噴射時期をリタードさせると燃料噴射タイミングから点火タイミングまでの時間(つまり受熱時間)を短くすることができ、かつ燃料噴霧と空気との混合が進まないようにすることができ、これによってプレイグニッションを回避できるためである。 FIG. 4 shows the relationship between the intake air temperature / water temperature and the fuel injection timing. In the present invention, basically, the pre-ignition is avoided by retarding the fuel injection timing. The reason for retarding the fuel injection timing as the temperature rises to avoid pre-ignition is that if the fuel injection timing is retarded, the time from the fuel injection timing to the ignition timing (that is, the heat receiving time) can be shortened. This is because the mixing of the fuel spray and the air can be prevented from proceeding, thereby avoiding pre-ignition.
図5は吸気温・水温と吸気バルブ15の作動角及びバルブリフト量の関係を示している。プレイグニッション回避のため温度上昇に伴って吸気バルブ15の作動角及びバルブリフト量を拡大させる理由は、吸気バルブ15の作動角及びバルブリフト量を拡大させると新気量が多くなって燃焼室5を冷却でき、これによってプレイグニッションを回避できるためである。また、吸気バルブ15の作動角及びバルブリフト量の拡大によって吸気バルブ閉時期が遅角され、有効圧縮比が低下するので、これによってもプレイグニッション回避される。
FIG. 5 shows the relationship between the intake air temperature / water temperature, the operating angle of the
図6は吸気温・水温と吸気バルブ閉時期IVCの関係を示している。プレイグニッション回避のため温度上昇に伴って吸気バルブ閉時期IVCを下死点から遠ざける理由は、吸気バルブ閉時期IVCを下死点から遠ざけると、有効圧縮比が低下して圧縮温度が低下し、これによってプレイグニッションを回避できるためである。吸気バルブ閉時期IVCを下死点から遠ざける方法には、進角側に遠ざける方法と、遅角側に遠ざける方法とがある。 FIG. 6 shows the relationship between the intake air temperature / water temperature and the intake valve closing timing IVC. The reason why the intake valve closing timing IVC is moved away from the bottom dead center as the temperature rises to avoid pre-ignition is that when the intake valve closing timing IVC is moved away from the bottom dead center, the effective compression ratio is lowered and the compression temperature is lowered. This is because preignition can be avoided. As a method of moving the intake valve closing timing IVC away from the bottom dead center, there are a method of moving it to the advance side and a method of moving it to the retard side.
図7は燃料噴射時期と点火時期の関係を示している。プレイグニッション回避のため燃料噴射時期をリタードすると、リタードしない状態よりエンジントルクが低下する。この燃料噴射時期のリタードに伴うトルク低下を補償するため燃料噴射時期がリタードするほど点火時期を進角させる理由は、点火進角によって燃焼速度を上昇させ、エンジントルクを増加させるためである。 FIG. 7 shows the relationship between the fuel injection timing and the ignition timing. If the fuel injection timing is retarded in order to avoid pre-ignition, the engine torque will be lower than the state in which the fuel is not retarded. The reason why the ignition timing is advanced as the fuel injection timing is retarded in order to compensate for the torque reduction accompanying the retard of the fuel injection timing is that the combustion speed is increased by the ignition advance and the engine torque is increased.
図8は燃料噴射時期と燃圧の関係を示している。燃料噴射時期がリタードするほど燃圧をアップする(上昇させる)理由は、燃料噴射時期のリタードに伴う燃焼悪化を改善するためである。すなわち、燃料噴射時期をリタードすると、燃料噴霧と空気の混ざる時間が短くなり、燃焼状態が悪くなる。このとき燃圧をアップすると、燃料噴霧の微粒化が促進され、かつ燃料噴霧により燃焼室5内にガス流動が生じて燃焼しやすくなる(燃焼状態が良くなる)のである。このことから、燃料噴射時期のリタードと燃圧のアップとは同時に実行すべきであると考えられるので、図3に示したように燃料噴射時期制御と燃圧制御とを1つのブロック44で構成している。
FIG. 8 shows the relationship between fuel injection timing and fuel pressure. The reason why the fuel pressure is increased (increased) as the fuel injection timing is retarded is to improve the deterioration of combustion due to the retard of the fuel injection timing. That is, when the fuel injection timing is retarded, the time for mixing the fuel spray and air is shortened, and the combustion state is deteriorated. If the fuel pressure is increased at this time, atomization of the fuel spray is promoted, and the gas flow is generated in the combustion chamber 5 by the fuel spray, so that combustion is facilitated (the combustion state is improved). From this, it is considered that the retarding of the fuel injection timing and the increase of the fuel pressure should be executed at the same time. Therefore, the fuel injection timing control and the fuel pressure control are configured by one
図9は、図3の判定・プレイグニッション回避制御方法選択ブロック42で行われる内容をフローとして示したものである。プレイグニッションが発生しがちな運転条件である低回転速度域に限って、このフローを実行させる。エンジン回転速度Neと所定値N1を比較し、エンジン回転速度Neが所定値N1以下であれば低回転速度域であると判断させる。所定値N1は適合により予め定めておく。
FIG. 9 is a flowchart showing the contents performed in the determination / pre-ignition avoidance control
図9において、ステップ1では、オクタン価(オクタン価推定ブロック41で推定済み)と所定値Aを比較する。所定値Aは低オクタン価であるか否かを定める値である。市販されている燃料(ガソリン)のオクタン価は、一般的に92〜100程度であるので、ここでは95程度を設定する。もちろんこの場合に限定されるものでない。オクタン価が所定値A以下であれば低オクタン価時であると判断しステップ4に進んで低オクタン価時制御方法を選択する。
In FIG. 9, in
オクタン価が所定値Aを超えているときには、低オクタン価でないつまり高オクタン価時であると判断しステップ2、3に進んで吸気温センサにより検出される吸気温と所定値Bとを、水温と所センサ37により検出される水温と所定値Cとをそれぞれ比較する。所定値Bは高吸気温(具体的には都会での夏場のような吸気温)であるか否かを定める値で、例えば70℃程度である。一方、所定値Cは高水温(具体的にはオーバーヒート直前のような水温)であるか否かを定める値で、例えば100℃程度である。 When the octane number exceeds the predetermined value A, it is determined that the octane number is not low, that is, when the octane number is high, and the process proceeds to Steps 2 and 3 where the intake air temperature detected by the intake air temperature sensor and the predetermined value B are The water temperature detected at 37 is compared with a predetermined value C. The predetermined value B is a value that determines whether or not the intake air temperature is high (specifically, the intake air temperature as in summer in the city), and is about 70 ° C., for example. On the other hand, the predetermined value C is a value that determines whether or not the water temperature is high (specifically, the water temperature just before overheating), and is about 100 ° C., for example.
ステップ2で吸気温が所定値Bを超えていれば高吸気温時であると判断し、ステップ6に進んで高吸気温時制御方法を選択する。ステップ2、3で吸気温が所定値B以下でかつ水温が所定値Cを超えていれば高水温時であると判断し、ステップ7に進んで高水温時制御方法を選択する。 If the intake air temperature exceeds the predetermined value B in step 2, it is determined that the intake air temperature is high, and the process proceeds to step 6 to select the high intake air temperature control method. In steps 2 and 3, if the intake air temperature is equal to or lower than the predetermined value B and the water temperature exceeds the predetermined value C, it is determined that the water temperature is high, and the process proceeds to step 7 to select the high water temperature control method.
ステップ2、3で吸気温が所定値B以下でかつ水温が所定値C以下であればステップ5に進んで高オクタン価時制御方法を選択する。 If the intake air temperature is equal to or lower than the predetermined value B and the water temperature is equal to or lower than the predetermined value C in Steps 2 and 3, the process proceeds to Step 5 to select the high octane time control method.
図9のフローは低回転速度域において一定の周期毎(例えば10msec毎)に繰り返し実行する。1回のエンジン運転中に使用燃料のオクタン価や吸気温(環境条件)が変化することはないと仮定すると、低オクタン価燃料(レギュラー燃料や中間燃料)の給油後のエンジン運転中には、低回転速度域で低オクタン価時制御方法が選択される。また、都会での夏場のような高吸気温の状態で高オクタン価燃料(ハイオク燃料)を使用してのエンジン運転中にあれば、低回転速度域で高吸気温時制御方法が選択される。さらに、都会での夏場のような高吸気温の状態で高負荷運転を継続すればやがて高水温の状態となり、その後に低回転速度域に戻ったときに、高水温時制御方法が選択される。また、上記3つのいずれでもない場合には、低回転速度域で高オクタン価時制御方法が選択される。 The flow of FIG. 9 is repeatedly executed at regular intervals (for example, every 10 msec) in the low rotation speed region. Assuming that the octane number and intake air temperature (environmental conditions) of the fuel used do not change during a single engine operation, low engine speeds during engine operation after refueling with low-octane fuel (regular fuel or intermediate fuel) The low octane control method is selected in the speed range. In addition, if the engine is operating with high octane fuel (high-octane fuel) at a high intake temperature such as in the summer in the city, the control method at the time of high intake temperature is selected in the low rotation speed range. In addition, if the high load operation is continued in the state of high intake air temperature as in the summer in the city, the high water temperature state will eventually be reached, and then the high water temperature control method is selected when returning to the low rotation speed range. . If none of the above three is selected, the control method with a high octane number is selected in the low rotational speed range.
オクタン価は燃料性状を、吸気温は環境条件を、水温は運転条件を代表する値である。これらに基づいてプレイグニッション発生の程度の異なる複数のいずれの場合であるのかを判定させるのは、低回転速度域でプレイグニッションが発生する全ての場合を網羅することを意図するものである。しかしながら、場合分けの数を多くし過ぎたのでは、プレイグニッション回避制御が複雑化するので、ここでは、妥当と思われる4つの場合に場合分けしている。 The octane number represents the fuel properties, the intake air temperature represents the environmental conditions, and the water temperature represents the operating conditions. It is intended to cover all cases where pre-ignition occurs in a low rotation speed range to determine which of the plurality of cases has different degrees of pre-ignition occurrence based on these. However, if the number of cases is increased too much, the preignition avoidance control becomes complicated. Therefore, here, four cases that are considered to be appropriate are divided.
また、低オクタン価時であるか否かを最初に判定するのは、プレイグニッション回避のための制御対象項目が多い場合を先とするためである。すなわち、低オクタン価時の制御対象には吸気バルブ15の作動角及びバルブリフト量、吸気バルブの閉時期が含まれ、VEL機構26やVTC機構27ではエンジンコントローラ31より指令値(目標値)を与えて作動を開始させてから実際値が指令値(目標値)と一致するまでに応答遅れがあるので、これら機構26、27に早く指令値を与えて作動させないと、プレイグニッションが発生してしまうためである。
The reason why the low octane number is first determined is that the case where there are a lot of control target items for pre-ignition avoidance first. That is, the control object at the time of the low octane number includes the operating angle and valve lift amount of the
一方、高吸気温時と、高水温時を比較すると、高吸気温時となる頻度が高いので、2番目に高吸気温時であるか否かを判定している。高水温時も低オクタン価時と同様に制御対象項目が多いのであるが、高水温時になる頻度は小さいと思われるので、最後に判定するものとしている。 On the other hand, when the high intake air temperature is compared with the high water temperature, the frequency of the high intake air temperature is high, so it is determined whether the intake air temperature is the second highest. Although there are many items to be controlled at the time of high water temperature as well as at the time of low octane number, it seems that the frequency of high water temperature is low, so it is determined last.
次に、図9で選択された各制御方法に従いプレイグニッション回避制御ブロック43が低回転速度域で行うプレイグニッション回避制御を図10〜図13を参照して説明する。 Next, preignition avoidance control performed by the preignition avoidance control block 43 in the low rotation speed range according to each control method selected in FIG. 9 will be described with reference to FIGS. 10 to 13.
図10は低オクタン価時に、図11は高オクタン価時に、図12は高吸気温時に、図13は高水温時にプレイグニッション回避制御ブロック43を構成する燃料噴射時期制御かつ燃圧制御ブロック44、バルブタイミング制御ブロック45、スロットル制御ブロック46、点火時期制御ブロック47が制御対象をそれぞれどのように制御するのかを示している。
10 is a low octane number, FIG. 11 is a high octane number, FIG. 12 is a high intake air temperature, FIG. 13 is a fuel injection timing control / fuel
図10に示したように、低オクタン価時には、燃料噴射時期制御かつ燃圧制御ブロック44が、燃料噴射時期ITをリタードする側に補正してプレイグニッションを回避し、燃料噴射時期ITのリタード側補正に伴う燃焼悪化を、燃圧をアップする側に補正することで補償する。低オクタン価時にはプレイグニッションが発生し易い(プレイグニッション発生の程度が大きい)ので、さらに、燃焼室5内の圧縮温度を下げるため、バルブタイミング制御ブロック45が吸気バルブ15の作動角及びバルブリフト量を拡大する側に補正して燃焼室5内の新気量を増加させ、これによって燃焼室5内を多量の新気で冷却する。かつ、実圧縮比を下げるため、バルブタイミング制御ブロック45が吸気バルブ閉時期IVCを下死点から遠ざける側に補正(最適化)して有効圧縮比を低下させる。
As shown in FIG. 10, at the time of low octane number, the fuel injection timing control and fuel
燃料噴射時期ITのリタード側補正による燃焼状態の悪化は、燃圧のアップ側補正によって補償されるが、その一方で、燃料噴射時期ITのリタード側補正に伴いエンジントルクが低下する。そこで、そのエンジントルク低下を補償するため、点火時期制御ブロック47が、燃料噴射時期のリタード側補正に応じて点火時期を進角する側に補正し、エンジントルクを増加させる。燃料噴射時期ITのリタード側補正と、吸気バルブ15の作動角及びバルブリフト量の拡大側補正と、吸気バルブ閉時期IVCの最適化との全て行うことにより、プレイグニッション回避制御を行ってもなお、プレイグニッションが発生するときには、スロットル制御ブロック46によりスロットル弁開度を閉じ側に補正することによりプレイグニッションを回避する。すなわち、実際にプレイグニッションが発生するか否かを検出または予測し、実際にプレイグニッションが発生すると検出しまたは予測したときにスロットル弁開度を閉じ側に補正する。実際にプレイグニッションが発生するか否かを検出または予測する方法は公知である(特開2002−339780号公報参照)。
The deterioration of the combustion state due to the retard side correction of the fuel injection timing IT is compensated for by the fuel pressure up side correction, while the engine torque decreases with the retard side correction of the fuel injection timing IT. Therefore, in order to compensate for the decrease in the engine torque, the ignition
プレイグニッション回避を考えないときの運転時を、「通常運転時」とすると、通常運転時に最適な目標燃料噴射時期、目標燃圧、吸気バルブ15の目標作動角及び目標バルブリフト量、目標吸気バルブ閉時期並びに目標点火時期を、基本的にはエンジン回転速度と充填効率(エンジン負荷相当)とをパラメータとして予め定めている。例えば、燃圧は必要以上にアップすると高圧燃料ポンプ22の駆動ロスが大きくなって燃費が悪化するため、通常は燃費が悪くならない範囲で良好な燃焼状態が得られるようにプレイグニッション回避を考えないときの目標燃圧を決定している。「通常運転時」には、低回転速度域でも目標燃料噴射時期、目標燃圧、吸気バルブ15の目標作動角及び目標バルブリフト量、目標吸気バルブ閉時期並びに目標点火時期を用いてエンジンを制御しており、そうした「通常運転時」の制御(基本的制御)を行うことを前提として、本発明ではプレイグニッション回避制御を追加するので、プレイグニッション回避制御としては、「通常運転時」の制御に用いている目標燃料噴射時期、目標燃圧、吸気バルブの目標作動角及び目標バルブリフト量、目標吸気バルブ閉時期並びに目標点火時期を上記のように補正してプレイグニッションを回避することとなる。
If the operation when pre-ignition avoidance is not considered is “normal operation”, the optimal target fuel injection timing, target fuel pressure, target operating angle and target valve lift of the
一方、図11に示したように、高オクタン価時にはプレイグニッションが発生しにくい(プレイグニッション発生の程度が小さい)ため、燃料噴射時期制御かつ燃圧制御ブロック44が、燃料噴射時期ITをリタードする側に補正して燃焼室5内混合気の受熱時間を低下させる(自着火防止)と共に、圧縮工程中の遅いタイミングつまり点火直前に噴射することによる燃料冷却の効果を利用することで、プレイグニッションを回避すると共に、燃料噴射時期ITのリタード側補正に伴う燃焼悪化を、燃圧をアップする側に補正することで補償する。すなわち、高オクタン価時の燃料噴射は圧縮行程噴射となるが、これは成層燃焼を行わせるためではなく、プレイグニッションを回避するために、たまたま圧縮行程噴射となっただけである。バルブタイミング制御ブロック45では吸気バルブ15の作動角及びバルブリフト量と、吸気バルブ閉時期とを補正しない。
On the other hand, as shown in FIG. 11, preignition is less likely to occur when the octane number is high (the degree of occurrence of preignition is small), so that the fuel injection timing control and fuel
燃料噴射時期ITの点火直前までのリタード側補正に伴いエンジントルクが低下するので、そのエンジントルク低下を補償するため、点火時期制御ブロック47が燃料噴射時期のリタード側補正に応じて点火時期を進角する側に補正し、エンジントルクを増加させる。燃料噴射時期ITのリタード側補正でプレイグニッション回避制御を行ってもなお、プレイグニッションが発生するときには、上記の低オクタン価時と同様に、スロットル制御ブロック46によりスロットル弁開度を閉じ側に補正することによりプレイグニッションを回避する。
Since the engine torque decreases with the correction of the retarded side of the fuel injection timing IT until just before ignition, the ignition
次に、高吸気温時にはプレイグニッション発生の程度は大きくも小さくもない中間の程度となると考えられる。高吸気温時には新気によって燃焼室5内を冷却することは期待できないため、図12に示したように、燃料噴射時期制御かつ燃圧制御ブロック44が燃料噴射時期ITをリタードする側に補正すると共に、バルブタイミング制御ブロック45が、吸気バルブ閉時期IVCを下死点から遠ざける側に補正(最適化)し、圧縮温度を低下させることによりプレイグニッションを回避する。
Next, when the intake air temperature is high, it is considered that the degree of pre-ignition is an intermediate level that is neither large nor small. Since it is not expected to cool the combustion chamber 5 with fresh air at a high intake air temperature, as shown in FIG. 12, the fuel injection timing control and the fuel
燃料噴射時期ITのリタード側補正に伴いエンジントルクが低下するので、そのエンジントルク低下を補償するため、点火時期制御ブロック47が燃料噴射時期のリタード側補正に応じて点火時期を進角する側に補正し、エンジントルクを増加させる。燃料噴射時期ITのリタード側補正及び吸気バルブ閉時期IVCの最適化でプレイグニッション回避制御を行ってもなお、プレイグニッションが発生するときには、上記の低オクタン価時と同様に、スロットル制御ブロック46によりスロットル弁開度を閉じ側に補正することによりプレイグニッションを回避する。
The engine torque decreases with the correction of the retarded side of the fuel injection timing IT, so that the ignition
次に、高水温時は燃焼室5内温度が高いため、低オクタン価時と同様に、プレイグニッションが発生し易い(プレイグニッション発生の程度が大きい)。従って、低オクタン価時と同様の制御を行う。すなわち、図13に示したように、燃料噴射時期制御かつ燃圧制御ブロック44が、燃料噴射時期ITをリタードする側に補正してプレイグニッションを回避し、燃料噴射時期ITのリタード側補正に伴う燃焼悪化を、燃圧をアップする側に補正することで補償する。さらに燃焼室5内の圧縮温度を下げるため、バルブタイミング制御ブロック45が吸気バルブ15の作動角及びバルブリフト量を拡大する側に補正して燃焼室5内の新気量の増加させる。これによって燃焼室5内を多量の新気で冷却する。かつ、実圧縮比を下げるため、バルブタイミング制御ブロック45が吸気バルブ閉時期IVCを下死点から遠ざける側に補正(最適化)して有効圧縮比を低下させる。
Next, since the temperature in the combustion chamber 5 is high when the water temperature is high, pre-ignition is likely to occur (the degree of pre-ignition is large) as in the case of the low octane number. Therefore, the same control as in the low octane number is performed. That is, as shown in FIG. 13, the fuel injection timing control and fuel
燃料噴射時期ITのリタード側補正に伴いエンジントルクが低下するので、そのエンジントルク低下を補償するため、点火時期制御ブロック47が燃料噴射時期のリタード側補正に応じて点火時期を進角する側に補正し、エンジントルクを増加させる。燃料噴射時期ITのリタード側補正と、吸気バルブ15の作動角及びバルブリフト量の拡大側補正と、吸気バルブ閉時期IVCの最適化との全て行うことにより、プレイグニッション回避制御を行ってもなお、プレイグニッションが発生するときには、上記の低オクタン価時と同様に、スロットル制御ブロック46によりスロットル弁開度を閉じ側に補正する。
The engine torque decreases with the correction of the retarded side of the fuel injection timing IT, so that the ignition
図14はハイオク燃料仕様のエンジンにレギュラー燃料を給油したために、図9のフローにおいて、低回転速度域で低オクタン価時であるとして低オクタン価時制御方法が選択され、その選択された低オクタン価時制御方法に従って図10に示したようにプレイグニッション回避制御が行われたときにエンジントルクがどうなるかを実験により確かめたエンジントルクの特性図である。横軸は低回転速度域での回転速度である。 In FIG. 14, since regular fuel is supplied to the high-octane fuel engine, the low octane time control method is selected as the low octane time control method in the flow of FIG. FIG. 11 is an engine torque characteristic diagram in which an experiment confirms what happens to the engine torque when preignition avoidance control is performed as shown in FIG. 10 according to a method. The horizontal axis is the rotational speed in the low rotational speed range.
図14において、太実線は、ハイオク燃料を使用していれば出るであろうスロットル弁全開時のエンジントルクを推定したもので、低回転速度域においてエンジン回転速度が大きくなるほど、A→B→C→Dと大きくなっている。 In FIG. 14, the thick solid line is an estimate of the engine torque when the throttle valve is fully opened, which would come out if high-octane fuel was used. As the engine speed increases in the low speed range, A → B → C → D is larger.
さて、レギュラー燃料が使用されるとき(低オクタン価時)には、低回転速度域でプレイグニッションが発生し易い。この低オクタン価時に発生するプレイグニッションを回避するためスロットル弁開度を閉じ側に補正したとき(つまり従来装置の場合)、エンジントルクは、細実線のようにE→F→G→Dと変化するのであり、低回転速度域の全範囲で低回転速度側ほど太実線からのトルク低下が大きい。 When regular fuel is used (when the octane number is low), pre-ignition is likely to occur at a low rotational speed range. When the throttle valve opening is corrected to the closed side in order to avoid the pre-ignition that occurs at this low octane number (that is, in the case of the conventional device), the engine torque changes from E → F → G → D as shown by the thin solid line. Therefore, the torque decrease from the thick solid line is larger at the lower rotational speed side in the entire range of the low rotational speed range.
一方、低回転速度域で発生するプレイグニッション回避のため従来装置のようにスロットル弁開度を閉じ側に補正するのではなく、本実施形態により燃料噴射時期ITをリタード側に補正したとき、エンジントルクは、破線のようにH→I→C→Dと変化するのであり、C−D間の回転速度範囲ではレギュラー燃料を使用していても太実線からのトルク低下が生じておらず、かつH−C間の回転速度範囲でのトルク低下代は、細実線の場合(スロットル弁開度を閉じ側に補正したとき)よりも小さくなっている。 On the other hand, when the fuel injection timing IT is corrected to the retard side according to this embodiment instead of correcting the throttle valve opening to the closed side as in the conventional device in order to avoid pre-ignition that occurs in the low rotation speed range, the engine The torque changes from H → I → C → D as shown by the broken line, and even if regular fuel is used in the rotational speed range between CD, there is no torque drop from the thick solid line, and The torque reduction allowance in the rotational speed range between H and C is smaller than in the case of the thin solid line (when the throttle valve opening is corrected to the closing side).
さらに、本実施形態により、燃料噴射時期ITのリタード側補正に加えて点火時期を進角補正したとき、エンジントルクは、一点鎖線のようにJ→B→C→Dと変化するのであり、B−C−D間の回転速度範囲ではレギュラー燃料を使用していても太実線からのトルク低下が生じておらず、わずかにA−B間の回転速度範囲でのみ小さなトルク低下が生じている。 Furthermore, according to the present embodiment, when the ignition timing is advanced in addition to the retard side correction of the fuel injection timing IT, the engine torque changes from J → B → C → D as indicated by a one-dot chain line. In the rotational speed range between -C and D, even if regular fuel is used, there is no torque reduction from the thick solid line, and there is a small torque reduction only in the rotational speed range between AB.
従って、レギュラー燃料使用時の低回転速度域において本実施形態のプレイグニッション回避制御を行っても、トルク低下が補償されないのは、A−B間の回転速度範囲、つまりアイドル時及びアイドルに近い回転速度時の場合のみである。そして、このアイドル時及びアイドルに近い回転速度時のトルク低下に対しては、フィードバック制御系を構成する。すなわち、A−B間のトルク特性を目標トルクのテーブルとして記憶させておき、A−B間の回転速度範囲で実際のエンジントルクを推定し、実際のエンジントルクが、そのときの回転速度に応じた目標トルクと一致するようにスロットル弁開度をフィードバック制御する。 Therefore, even if the pre-ignition avoidance control according to the present embodiment is performed in the low rotational speed range when using regular fuel, the torque reduction is not compensated for in the rotational speed range between A and B, that is, when the engine is idling and near idling. Only at speed. A feedback control system is configured for the torque reduction at the time of idling and at a rotational speed close to idling. That is, the torque characteristics between A and B are stored as a table of target torque, the actual engine torque is estimated in the rotation speed range between A and B, and the actual engine torque depends on the rotation speed at that time. The throttle valve opening is feedback controlled so as to match the target torque.
このように本実施形態(請求項1に記載の発明)によれば、燃焼室5内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁21と、燃焼室5に形成された混合気に点火する点火プラグ14を備えた筒内直接噴射式エンジンの制御装置において、低回転速度域で燃料のオクタン価、環境条件及び運転条件に基づいてプレイグニッション発生の程度の異なる複数のいずれの場合であるのかを判定し、判定された場合毎にプレイグニッション回避制御に伴うエンジントルク低下が小さくなるようにプレイグニッション回避制御を行うので(図9〜図13参照)、プレイグニッション回避制御に伴うエンジントルク低下代を従来装置の場合よりも低減することができる。
Thus, according to this embodiment (the invention described in claim 1), the
また、本実施形態(請求項1に記載の発明)によれば、プレイグニッション発生の程度の異なる複数の場合に場合分けしているので(図9のステップ1〜3参照)、各場合に合わせた最適なプレイグニッション回避制御を行わせることが可能となり、プレイグニッション回避制御を精度良く行わせることができる。
Further, according to the present embodiment (the invention described in claim 1), the cases are divided into a plurality of cases where the degree of pre-ignition is different (see
また、本実施形態(請求項1に記載の発明)によれば、オクタン価、吸気温(環境条件)及び水温(運転条件)に基づいているので(図9のステップ1〜3参照)、低回転速度域でプレイグニッションが発生しがちな場合のほぼ全てを網羅することが可能となっており、プレイグニッション回避性能を向上できる。
Further, according to the present embodiment (the invention described in claim 1), since it is based on the octane number, the intake air temperature (environmental condition), and the water temperature (operating condition) (see
さらに、従来装置は、ハイオク燃料であるのかレギュラー燃料であるのかを判定しているだけなので、ハイオク燃料のオクタン価とレギュラー燃料のオクタン価との中間のオクタン価の燃料(中間燃料)が使用される場合の低回転速度域で、完全にはプレイグニッションを回避できなかったのであるが、本実施形態(請求項1に記載の発明)によれば、オクタン価に基づいてプレイグニッション回避制御を行うので(図9のステップ1、4、5、図10、図11参照)、中間燃料が使用される場合の低回転速度域でもプレイグニッションを回避することができる。
Furthermore, since the conventional device only determines whether the fuel is a high-octane fuel or a regular fuel, a fuel with an octane number intermediate between the octane number of the high-octane fuel and the regular fuel octane number (intermediate fuel) is used. Although the pre-ignition could not be completely avoided in the low rotation speed range, according to the present embodiment (the invention described in claim 1), the pre-ignition avoidance control is performed based on the octane number (FIG. 9).
本実施形態(請求項2に記載の発明)によれば、VEL機構26(吸気バルブの作動角及びリフト量を連続的に拡大、縮小させ得る作動角・リフト量可変機構)と、VTC機構27(吸気バルブのリフト中心角の位相を進遅させ得るリフト中心角位相可変機構)とを備え、プレイグニッション回避制御ブロック43(プレイグニッション回避制御手段)は、燃料噴射時期をリタード側に補正し、かつVEL機構26を用いて吸気バルブ15の作動角及びバルブリフト量を補正するかまたはVTC機構27を用いて吸気バルブ閉時期(吸気バルブ15のリフト中心角の位相)を補正することによって、プレイグニッション回避制御を行うので(図10〜図13参照)、従来装置のようにスロットル弁開度を閉じ側に補正することによってプレイグニッション回避制御を行う場合より、プレイグニッション回避制御に伴うエンジントルク低下を抑制することができる。
According to the present embodiment (the invention according to claim 2), the VEL mechanism 26 (the operating angle / lift amount variable mechanism capable of continuously expanding and reducing the operating angle and the lift amount of the intake valve) and the VTC mechanism 27 (A lift center angle phase varying mechanism capable of advancing and retarding the phase of the lift center angle of the intake valve), and the preignition avoidance control block 43 (preignition avoidance control means) corrects the fuel injection timing to the retard side, In addition, the operating angle and the valve lift amount of the
本実施形態(請求項3に記載の発明)によれば、プレイグニッション回避制御を行ってもプレイグニッションが発生する場合に、スロットル制御ブロック46がスロットル弁開度の閉じ側補正(トルクカット制御)を行ってプレイグニッションを回避する(図10〜図13参照)。すなわち、スロットル弁開度の閉じ側補正を行うのを、プレイグニッション回避制御を行ってもプレイグニッションが発生する場合に限っているので、トルク低下を伴うスロットル弁開度の閉じ側補正を行う場合を必要最小限に抑えることができる。
According to the present embodiment (the invention described in claim 3), when pre-ignition occurs even if pre-ignition avoidance control is performed, the
本実施形態(請求項5に記載の発明)によれば、燃料噴射時期制御かつ燃圧制御ブロック44が燃料噴射時期のリタード側への補正で燃焼状態が悪化する分を、燃料噴射弁21に作用している燃圧のアップ側(上昇側)への補正で補わせるので(図10〜図13参照)、プレイグニッション回避のため燃料噴射時期をリタード側に補正しても燃焼状態が悪くなることがない。
According to the present embodiment (the invention described in claim 5), the fuel injection timing control and the fuel
本実施形態(請求項6に記載の発明)によれば、点火時期制御ブロック47が燃料噴射時期のリタード側への補正でエンジントルクが低下する分を、点火時期の進角側への補正で補わせるので(図10〜図13参照)、プレイグニッション回避のための燃料噴射時期のリタード側補正によるエンジントルクの低下を抑えることができる。
According to this embodiment (the invention described in claim 6), the ignition
本実施形態(請求項7、8に記載の発明)によれば、プレイグニッション発生の程度の異なる複数の場合に、オクタン価が所定値A以下の低オクタン価時(オクタン価が相対的に低い場合)とオクタン価が所定値Aを超える高オクタン価時(オクタン価が相対的に高い場合)とを含むので(図9のステップ1参照)、低オクタン価時と高オクタン価時との各場合に応じた最適なプレイグニッション回避制御制御を行わせることができる。
According to the present embodiment (the invention described in
本実施形態(請求項9に記載の発明)によれば、環境条件は吸気温であり、プレイグニッション発生の程度の異なる複数の場合に、吸気温が所定値Bを超える高吸気温時(吸気温が相対的に高い場合)を含むので(図9のステップ2参照)、高吸気温時に応じた最適なプレイグニッション回避制御制御を行わせることができる。 According to the present embodiment (the invention described in claim 9 ), the environmental condition is the intake air temperature, and the intake air temperature is higher than the predetermined value B (intake air) when there are a plurality of pre-ignition occurrence levels. (When the temperature is relatively high) (see step 2 in FIG. 9), optimal pre-ignition avoidance control control according to the high intake air temperature can be performed.
本実施形態(請求項10に記載の発明)によれば、運転条件は水温であり、プレイグニッション発生の程度の異なる複数の場合に、水温が所定値Cを超える高水温時(水温が相対的に高い場合)を含むので(図9のステップ3参照)、高水温時に応じた最適なプレイグニッション回避制御制御を行わせることができる。 According to the present embodiment (the invention described in claim 10 ), the operation condition is the water temperature, and the water temperature is higher than the predetermined value C when the water temperature is a plurality of different degrees of pre-ignition occurrence (the water temperature is relative). (See step 3 in FIG. 9), it is possible to perform optimal pre-ignition avoidance control control according to the high water temperature.
低オクタン価時(オクタン価が相対的に低い場合)はプレイグニッションが最も発生しやすい場合である。この場合に、プレイグニッション回避のための制御項目を多くすると、アクチュエータの中には応答遅れを有するものが含まれることが考えられる。このため、プレイグニッションが最も発生しやすい場合を時間的に後で判定するのでは、いざプレイグニッション回避制御に入ってからアクチュエータが作動して制御項目が目標に到達するまでの間でプレイグニッションが発生してしまうのであるが、本実施形態(請求項1に記載の発明)によれば、プレイグニッション発生の程度の異なる複数の場合に、低オクタン価時(オクタン価が相対的に低い場合)、高オクタン価時(オクタン価が相対的に高い場合)、高吸気温時(吸気温が相対的に高い場合)、高水温時(水温が相対的に高い場合)を含み、判定・プレイグニッション回避制御方法選択ブロック42(判定手段)は、低オクタン価時を最初に判定するので(図9のステップ1参照)、こうした事態を避けることができる。
When the octane number is low (when the octane number is relatively low), preignition is most likely to occur. In this case, if the number of control items for avoiding pre-ignition is increased, it is considered that some actuators have a response delay. For this reason, when the pre-ignition is most likely to occur is determined later in time, the pre-ignition is between the start of the pre-ignition avoidance control and the operation of the actuator until the control item reaches the target. However, according to the present embodiment (the invention described in claim 1 ), in a plurality of cases where the degree of pre-ignition is different, a high octane number (when the octane number is relatively low) is high. Select judgment / preignition avoidance control method, including when octane number (when octane number is relatively high), high intake air temperature (when intake air temperature is relatively high), and high water temperature (when water temperature is relatively high) Since the block 42 (determination means) first determines when the octane number is low (see
本実施形態(請求項7に記載の発明)によれば、低オクタン価時(オクタン価が相対的に低い場合)に燃料噴射時期制御かつ燃圧制御ブロック44が燃料噴射時期をリタード側に補正し、かつバルブタイミング制御ブロック45が燃焼室5内の新気量の増加で燃焼室5内の混合気が冷却されるように吸気バルブ15の作動角及びバルブリフト量を拡大する側に補正しかつ実圧縮比が下がるように吸気バルブ閉時期IVCを下死点から遠ざける側に補正するので(図10参照)、低オクタン価時に、従来装置のようにスロットル弁開度を閉じ側に補正することによってプレイグニッション回避制御を行う場合より、プレイグニッション回避制御に伴うエンジントルク低下を小さくすることができる。
According to this embodiment (the invention described in claim 7 ), the fuel injection timing control and the fuel
本実施形態(請求項8に記載の発明)によれば、高オクタン価時(オクタン価が相対的に高い場合)に燃料噴射時期制御かつ燃圧制御ブロック44が燃焼室5内の混合気の受熱時間が低下しかつ燃料噴射によって燃焼室5内の混合気が冷却されるように燃料噴射時期を点火直前までリタードする側に補正するので(図11参照)、高オクタン価時に、従来装置のようにスロットル弁開度を閉じ側に補正することによってプレイグニッション回避制御を行う場合より、プレイグニッション回避制御に伴うエンジントルク低下を小さくすることができる。
According to this embodiment (the invention described in claim 8 ), the fuel injection timing control and the fuel
本実施形態(請求項9に記載の発明)によれば、高吸気温時(吸気温が相対的に高い場合)に燃料噴射時期制御かつ燃圧制御ブロック44が燃料噴射時期をリタード側に補正し、かつバルブタイミング制御ブロック45が圧縮温度が低下するように吸気バルブ閉時期IVCを下死点から遠ざける側に補正するので(図12参照)、高吸気温時に、従来装置のようにスロットル弁開度を閉じ側に補正することによってプレイグニッション回避制御を行う場合より、プレイグニッション回避制御に伴うエンジントルク低下を小さくすることができる。
According to the present embodiment (the invention described in claim 9 ), the fuel injection timing control and the fuel
本実施形態(請求項10に記載の発明)によれば、高水温時(水温が相対的に高い場合)に燃料噴射時期制御かつ燃圧制御ブロック44が燃料噴射時期をリタード側に補正し、かつバルブタイミング制御ブロック45が燃焼室5内の新気量の増加で燃焼室5内の混合気が冷却されるように吸気バルブ15の作動角及びバルブリフト量を拡大する側に補正しかつ実圧縮比が下がるように吸気バルブ閉時期IVCを下死点から遠ざける側に補正するので(図13参照)、高水温時に、従来装置のようにスロットル弁開度を閉じ側に補正することによってプレイグニッション回避制御を行う場合より、プレイグニッション回避制御に伴うエンジントルク低下を小さくすることができる。
According to this embodiment (the invention described in claim 10 ), the fuel injection timing control and the fuel
1 エンジン
14 点火プラグ
15 吸気バルブ
21 燃料噴射弁
26 VEL機構(作動角・リフト量可変機構)
27 VTC機構(リフト中心角位相可変機構)
31 エンジンコントローラ
42 判定・プレイグニッション回避制御方法選択ブロック(判定手段)
43 プレイグニッション回避制御ブロック(プレイグニッション回避制御手段)
DESCRIPTION OF
27 VTC mechanism (lift center angle phase variable mechanism)
31
43 Pre-ignition avoidance control block (pre-ignition avoidance control means)
Claims (12)
低回転速度域で燃料のオクタン価、環境条件及び運転条件に基づいてプレイグニッション発生の程度の異なる複数のいずれの場合であるのかを判定する判定手段と、
判定された場合毎にプレイグニッション回避制御に伴うエンジントルク低下が小さくなるようにプレイグニッション回避制御を行うプレイグニッション回避制御手段と
を備え、
前記プレイグニッション発生の程度の異なる複数の場合に、前記オクタン価が相対的に低い場合、前記オクタン価が相対的に高い場合、吸気温が相対的に高い場合、水温が相対的に高い場合を含み、
前記判定手段は、前記オクタン価が相対的に低い場合を最初に判定することを特徴とする筒内直接噴射式エンジンの制御装置。 In a direct injection type engine control device having a fuel injection valve for directly injecting fuel into a combustion chamber and an ignition plug for igniting an air-fuel mixture formed in the combustion chamber,
A determination means for determining which is a plurality of cases where the degree of pre-ignition occurrence is different based on the octane number of fuel, environmental conditions and operating conditions in a low rotational speed range;
Pre-ignition avoidance control means for performing pre-ignition avoidance control so that a decrease in engine torque associated with the pre-ignition avoidance control is reduced every time it is determined ,
When the octane number is relatively low, the octane number is relatively high, the intake air temperature is relatively high, the water temperature is relatively high, in a plurality of cases where the degree of pre-ignition occurrence is different,
The control unit for a direct injection type in-cylinder engine, wherein the determination means first determines a case where the octane number is relatively low .
を備え、
前記プレイグニッション回避制御手段は、燃料噴射時期をリタード側に補正し、かつ前記作動角・リフト量可変機構を用いて吸気バルブの作動角及びリフト量を補正するかまたは前記リフト中心角位相可変機構を用いて吸気バルブのリフト中心角の位相を補正することによって、プレイグニッション回避制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の筒内直接噴射式エンジンの制御装置。 An operating angle / lift amount variable mechanism that can continuously increase and decrease the operating angle and lift amount of the intake valve, and a lift center angle phase variable mechanism that can advance and retard the phase of the lift center angle of the intake valve,
The pre-ignition avoidance control means corrects the fuel injection timing to the retard side and corrects the operating angle and lift amount of the intake valve by using the operating angle / lift amount variable mechanism, or the lift center angle phase variable mechanism. The pre-ignition avoidance control is performed by correcting the phase of the lift center angle of the intake valve using the control device for a direct injection type engine according to claim 1.
前記プレイグニッション回避制御手段は、前記オクタン価が相対的に低い場合に燃料噴射時期をリタード側に補正し、かつ燃焼室内の新気量の増加で燃焼室内の混合気が冷却されるように前記吸気バルブの作動角及びバルブリフト量を拡大する側に補正しかつ実圧縮比が下がるように前記吸気バルブ閉時期を下死点から遠ざける側に補正することを特徴とする請求項2に記載の筒内直接噴射式エンジンの制御装置。 In a plurality of cases where the degree of pre-ignition is different, including a case where the octane number is relatively low and a case where the octane number is relatively high,
The pre-ignition avoidance control means corrects the fuel injection timing to the retard side when the octane number is relatively low, and the intake air so that the air-fuel mixture in the combustion chamber is cooled by an increase in the amount of fresh air in the combustion chamber. The cylinder according to claim 2 , wherein the intake valve closing timing is corrected to a side away from the bottom dead center so that the valve operating angle and the valve lift amount are corrected and the actual compression ratio is decreased. Control device for internal direct injection engine.
前記プレイグニッション回避制御手段は、前記オクタン価が相対的に高い場合に燃焼室内の混合気の受熱時間が低下しかつ燃料噴射によって燃焼室内の混合気が冷却されるように燃料噴射時期を点火直前までリタードする側に補正することを特徴とする請求項2に記載の筒内直接噴射式エンジンの制御装置。 In a plurality of cases where the degree of pre-ignition is different, including a case where the octane number is relatively low and a case where the octane number is relatively high,
The pre-ignition avoidance control means sets the fuel injection timing until immediately before ignition so that the heat receiving time of the air-fuel mixture in the combustion chamber decreases when the octane number is relatively high and the air-fuel mixture in the combustion chamber is cooled by fuel injection. The control apparatus for a direct injection type in-cylinder engine according to claim 2 , wherein correction is performed to the retard side.
前記プレイグニッション発生の程度の異なる複数の場合に、この吸気温が相対的に高い場合を含み、
前記プレイグニッション回避制御手段は、前記吸気温が相対的に高い場合に燃料噴射時期をリタード側に補正し、かつ圧縮温度が低下するように前記吸気バルブ閉時期を下死点から遠ざける側に補正することを特徴とする請求項2に記載の筒内直接噴射式エンジンの制御装置。 The environmental condition is intake air temperature,
In a plurality of cases where the degree of pre-ignition is different, including the case where the intake air temperature is relatively high,
The preignition avoidance control means is corrected on the side away the intake valve closing timing as the intake air temperature of the fuel injection timing is corrected to retard side when relatively high, and the compression temperature decreases from bottom dead center The in-cylinder direct injection engine control device according to claim 2 , wherein:
前記プレイグニッション発生の程度の異なる複数の場合に、この水温が相対的に高い場合を含み、
前記プレイグニッション回避制御手段は、前記水温が相対的に高い場合に燃料噴射時期をリタード側に補正し、かつ燃焼室内の新気量の増加で燃焼室内の混合気が冷却されるように前記吸気バルブの作動角及びバルブリフト量を拡大する側に補正しかつ実圧縮比が下がるように前記吸気バルブ閉時期を下死点から遠ざける側に補正することを特徴とする請求項2に記載の筒内直接噴射式エンジンの制御装置。 The operating condition is water temperature,
In a plurality of cases where the degree of pre-ignition occurrence is different, including the case where the water temperature is relatively high,
The preignition avoidance control means such that said fuel injection timing is corrected to retard side when the water temperature is relatively high, and air-fuel mixture in a combustion chamber in an increase in the air volume of the combustion chamber is cooled intake The cylinder according to claim 2 , wherein the intake valve closing timing is corrected to a side away from the bottom dead center so that the valve operating angle and the valve lift amount are corrected and the actual compression ratio is decreased. Control device for internal direct injection engine.
前記オクタン価を推定するオクタン価推定手段を備え、
この推定したオクタン価と所定値を比較し、オクタン価が所定値以下である場合に前記オクタン価が相対的に低い場合であると、またオクタン価が所定値を超える場合に前記オクタン価が相対的に高い場合であると判定することを特徴とする請求項2に記載の筒内直接噴射式エンジンの制御装置。 In a plurality of cases where the degree of pre-ignition is different, including a case where the octane number is relatively low and a case where the octane number is relatively high,
An octane number estimating means for estimating the octane number;
Comparing the estimated octane number and the predetermined value, octane number if there if the octane number is relatively low when it is less than a predetermined value, and in case the octane number is relatively high when the octane number exceeds a predetermined value The in-cylinder direct injection engine control device according to claim 2 , wherein it is determined that there is one.
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