JP5321844B2 - Fuel injection control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、ポート噴射弁と筒内噴射弁を併用した燃料噴射を行う内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine that performs fuel injection using both a port injection valve and an in-cylinder injection valve.
自動車に搭載されるエンジン(内燃機関)には、高圧インジェクタ(筒内噴射弁)から筒内の燃焼室内に燃料を直接噴射して燃焼を行うエンジンがある。近時、こうした直噴エンジンには、高圧インジェクタの噴射量の分解能を補うため、吸気ポート内(吸気バルブの上流側)に燃料を噴射する低圧インジェクタ(ポート噴射弁)を併用して、例えば始動は低圧インジェクタによる噴射、低中負荷域は低圧インジェクタと高圧インジェクタとで分けた噴射、高負荷域は高圧インジェクタによる噴射という具合にエンジンの運転状態に応じ噴き分けて、エンジンの全運転領域で良好に燃料供給を行わせるエンジンが市場に出てきた(特許文献1、非特許文献1,2を参照)。 An engine (internal combustion engine) mounted on an automobile includes an engine that directly injects fuel from a high-pressure injector (in-cylinder injection valve) into a combustion chamber in the cylinder. Recently, in order to supplement the resolution of the injection amount of the high pressure injector, such a direct injection engine is also used in combination with a low pressure injector (port injection valve) that injects fuel into the intake port (upstream of the intake valve), for example. Is a low pressure injector, low and medium load areas are divided into low pressure injectors and high pressure injectors, and high load areas are injected with high pressure injectors, depending on engine operating conditions. Engines that supply fuel to the market have appeared on the market (see Patent Document 1, Non-Patent Documents 1 and 2).
ところで、自動車用のエンジンは、排気浄化のため、エンジン始動直後から触媒による排ガスの浄化が求められる。
ところが、冷態始動時は、触媒が暖機されていないので、排ガスが触媒で浄化されにくい。このため、直噴エンジンでは、触媒を早期に活性温度まで昇温させるため、冷態始動直後から、高圧インジェクタの圧縮行程での噴射により、空燃比が理論空燃比(ストイキオ)近傍のリーンとなる混合気で燃焼させ、燃焼室で安定して燃料を燃焼させることが行われている。この運転を圧縮スライトリーン運転という。
By the way, in order to purify exhaust, automobile engines are required to purify exhaust gas with a catalyst immediately after the engine is started.
However, at the time of cold start, since the catalyst is not warmed up, the exhaust gas is not easily purified by the catalyst. For this reason, in a direct injection engine, the temperature of the catalyst is quickly raised to the activation temperature, so that the air-fuel ratio becomes lean in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio (stoichio) by the injection in the compression stroke of the high-pressure injector immediately after the cold start. Combustion is performed with an air-fuel mixture, and fuel is stably combusted in a combustion chamber. This operation is referred to as “compressed light lean operation”.
近時の高圧インジェクタ、低圧インジェクタを備えるエンジンでは、燃料を高圧インジェクタからのみ噴射するのではなく、高圧インジェクタと低圧インジェクタとに分けて噴射(分割噴射モード)することで、燃焼しやすい混合気を確保し、圧縮スライトリーン運転を行っている。具体的には、圧縮スライトリーン運転は、低圧インジェクタから通常モードの噴射時期(膨張〜吸入行程)に燃料を噴射(ポート噴射)するとともに、高圧インジェクタから圧縮行程、例えば圧縮行程後半に燃料を噴射(筒内噴射)することで行っている(非特許文献1,2を参照)。 In an engine equipped with a recent high-pressure injector and low-pressure injector, fuel is not injected only from the high-pressure injector, but is injected separately into the high-pressure injector and the low-pressure injector (divided injection mode), so that an easily combusted air-fuel mixture is produced. Secured and operated in a compressed light lean operation. Specifically, in the compression-slight lean operation, fuel is injected (port injection) from the low pressure injector at the normal mode injection timing (expansion to suction stroke), and fuel is injected from the high pressure injector in the second half of the compression stroke, for example. (In-cylinder injection) (see Non-Patent Documents 1 and 2).
この分割噴射で行う圧縮スライトリーン運転は、ポート噴射により燃焼室内に均質な混合気が供給されるとともに、筒内噴射により、点火プラグ周辺の混合気が成層化される。このため、着火が促進され、燃焼室での燃焼はかなり安定する。この圧縮スライトリーン運転は、燃焼室内での燃焼が極めて安定であるため、点火時期をかなり遅角(リタード)させることができ、排ガス温度がかなり高められる。そのため、触媒が速やかに昇温できる特徴がある。 In the compression light lean operation performed by this divided injection, a homogeneous air-fuel mixture is supplied into the combustion chamber by port injection, and the air-fuel mixture around the spark plug is stratified by in-cylinder injection. For this reason, ignition is promoted and combustion in the combustion chamber is considerably stabilized. In this compression slight lean operation, the combustion in the combustion chamber is extremely stable, so that the ignition timing can be considerably retarded (retarded), and the exhaust gas temperature can be considerably increased. Therefore, there is a feature that the temperature of the catalyst can be increased quickly.
ところで、こうしたエンジンでは、冷態始動から触媒が活性温度に達するまでの間に排出される未燃燃料(未燃HC)を低減させることが課題となっている。
すなわち、圧縮スライトリーン運転は、確かに膨張〜吸入行程でのポート噴射の併用により、吸気ポートに噴射された燃料の気化は促進され、触媒が活性するまでの時間の短縮が図れる。しかし、エンジンは、冷態な状態であるために、吸気ポート内に噴射された燃料は、十分に気化しないまま燃焼室に供給されることがある。このため、たとえ圧縮スライトリーン運転により触媒を活性するまで時間が短縮されても、その触媒が活性するまでの間に、未燃HCが排出されることがある。
By the way, in such an engine, it has been a problem to reduce unburned fuel (unburned HC) discharged from the cold start until the catalyst reaches the activation temperature.
In other words, in the compression / slight lean operation, the vaporization of the fuel injected into the intake port is surely promoted by the combined use of the port injection in the expansion / intake stroke, and the time until the catalyst is activated can be shortened. However, since the engine is in a cold state, the fuel injected into the intake port may be supplied to the combustion chamber without being sufficiently vaporized. For this reason, even if the time is shortened until the catalyst is activated by the compression-slight lean operation, unburned HC may be discharged before the catalyst is activated.
そこで、本発明の目的は、圧縮スライトリーン運転を妨げずに、当該圧縮スライトリーン運転時に排出されるHC量の低減が図れる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fuel injection control device for an internal combustion engine that can reduce the amount of HC discharged during the compression / slight lean operation without disturbing the compression / slight lean operation.
請求項1に記載の発明は、上記目的を達成するために、内燃機関の燃焼室に燃料を供給する筒内噴射弁と、内燃機関の吸気ポート内に燃料を供給するポート噴射弁と、燃焼室へポート噴射弁のみで燃料を供給するポート噴射モードと、燃焼室へ筒内噴射弁とポート噴射弁に分けて燃料を供給する分割噴射モードを少なくとも有し、内燃機関の運転状態に応じて燃料の噴射モードを選択する燃料噴射制御手段とを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、燃料噴射制御手段は、内燃機関の圧縮行程で筒内噴射弁による燃料噴射するとともに、燃焼空燃比を理論空燃比近傍のリーンとする圧縮スライトリーン運転のときに分割噴射モードを選択し、当該圧縮スライトリーン運転における分割噴射モードのポート噴射弁からの燃料噴射時期を、他の運転状態に応じた噴射モードにおける当該ポート噴射弁の燃料噴射時期よりも進角させるものとした。
同構成によると、圧縮スライトリーン運転において吸気ポート内へ噴射した燃料は、他の噴射モードの燃料噴射時期ときよりも進角した時期から噴射され、吸気ポート内にいる期間が長い。それ故、燃料の気化する時間が稼げ、当該燃料の気化が促進される。これにより、圧縮スライトリーン運転が始まるエンジン冷態始動直後から、十分に気化した混合気が燃焼室へ供給され、エンジン始動から触媒活性温度に達するまでの間に排出される未燃燃料(未燃HC)の排出量は低減される。しかも、圧縮スライトリーン運転の筒内噴射は変更しないので、触媒を早期に昇温させる圧縮スライトリーン運転を妨げることはない。
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides an in-cylinder injection valve that supplies fuel to a combustion chamber of an internal combustion engine, a port injection valve that supplies fuel into an intake port of the internal combustion engine, and a combustion At least a port injection mode for supplying fuel to the chamber only with the port injection valve, and a divided injection mode for supplying fuel to the combustion chamber divided into the in-cylinder injection valve and the port injection valve, depending on the operating state of the internal combustion engine A fuel injection control device for an internal combustion engine comprising a fuel injection control means for selecting a fuel injection mode, wherein the fuel injection control means injects fuel with a cylinder injection valve during a compression stroke of the internal combustion engine and ratio select split injection mode when the compression slight lean operation to lean around the stoichiometric air-fuel ratio and the fuel injection timing of in-port injection valve split injection mode in the compression slight lean operation, Than the fuel injection timing of the port injection valve in the injection mode according to the operating condition was assumed to be advanced.
According to the same configuration, the fuel injected into the intake port in the compression / slight lean operation is injected from the advanced timing as compared with the fuel injection timing of the other injection modes, and the period of staying in the intake port is long. Therefore, it takes time to vaporize the fuel, and the vaporization of the fuel is promoted. As a result, immediately after the engine cold start when the compression-slight lean operation starts, a sufficiently vaporized air-fuel mixture is supplied to the combustion chamber and unburned fuel (unburned fuel) discharged from the engine start until the catalyst activation temperature is reached. HC) emissions are reduced. In addition, since the in-cylinder injection in the compression / slight lean operation is not changed, the compression / slight lean operation in which the temperature of the catalyst is raised quickly is not hindered.
請求項2に記載の発明は、さらに吸気バルブの閉じている時期を利用して、できるだけ燃料の気化する時間が稼げるよう、圧縮スライトリーン運転における分割噴射モードのポート噴射弁の燃料噴射時期は、内燃機関の圧縮行程であるものとした。
請求項3に記載の発明は、さらに圧縮スライトリーン運転に入るまでの僅かなときでもHC排出が抑えられるよう、筒内噴射弁に供給される燃料の圧力が所定値を下回るときは、ポート噴射モードを選択し、同ポート噴射モードのポート噴射弁の噴射時期を膨張行程から排気行程までの期間とした。
According to the second aspect of the present invention, the fuel injection timing of the port injection valve in the split injection mode in the compression-slight lean operation is as follows so that the time to vaporize the fuel can be obtained as much as possible by using the timing when the intake valve is closed. The compression stroke of the internal combustion engine was assumed.
According to the third aspect of the present invention, when the pressure of the fuel supplied to the in-cylinder injection valve is lower than a predetermined value so that the HC emission can be suppressed even at a slight time until the start of the compression-slight lean operation, the port injection is performed. The mode was selected, and the injection timing of the port injection valve in the port injection mode was the period from the expansion stroke to the exhaust stroke.
請求項1の発明によれば、圧縮スライトリーン運転時、ポート噴射された燃料は、噴射時期の進角により、気化する時間が稼げるから、エンジン冷態始動直後から、十分に気化した混合気を吸気ポートから燃焼室へ供給することができる。これにより、エンジン始動から触媒が活性温度に達するまでの間に排出される未燃燃料(未燃HC)の排出は低減される。しかも、圧縮スライトリーン運転の主体となる筒内噴射時期は変更していないので、触媒を早期に昇温させる運転は良好に保たれる。 According to the first aspect of the present invention, the fuel injected by the port during the compression lean lean operation can be vaporized by the advance of the injection timing. It can be supplied from the intake port to the combustion chamber. Thereby, the discharge | emission of the unburned fuel (unburned HC) discharged | emitted after an engine start until a catalyst reaches activation temperature is reduced. In addition, since the in-cylinder injection timing that is the main component of the compression / slight lean operation has not been changed, the operation of quickly raising the temperature of the catalyst can be maintained satisfactorily.
それ故、圧縮スライトリーン運転を妨げずに、圧縮スライトリーン運転時、エンジンから排出されるHC量の低減を図ることができる。
請求項2の発明によれば、吸気バルブの閉じている時期を利用して、できるだけ燃料の気化する時間を稼ぐことができ、HC排出量の低減に優れた効果を発揮する。
請求項3の発明によれば、筒内噴射弁に供給される燃料の圧力が確保されないときは、膨張行程から排気行程までを噴射時期としたポート噴射モードに切換わり、燃料が吸気ポート内で十分に気化されるから、圧縮スライトリーン運転を行う燃圧が確保されるまでの僅かなときでもHC排出を抑えることができる。
Therefore, it is possible to reduce the amount of HC exhausted from the engine during the compression / slight lean operation without disturbing the compression / slight lean operation.
According to the second aspect of the present invention, it is possible to obtain as much fuel vaporization time as possible by using the time when the intake valve is closed, and the effect of reducing the HC emission amount is exhibited.
According to the third aspect of the invention, when the pressure of the fuel supplied to the in-cylinder injection valve is not ensured, the mode is switched to the port injection mode in which the injection timing is from the expansion stroke to the exhaust stroke, and the fuel enters the intake port. Since it is sufficiently vaporized, it is possible to suppress HC emission even when the fuel pressure for performing the compressed sleek lean operation is small.
以下、本発明を図1〜図4に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図1は、自動車(車両)に搭載される自動車用の多気筒エンジン1(内燃機関)の主要部ならびに同エンジン1の燃料噴射制御装置2の概略的な構成を示している。
同エンジン1の基本的な構造を説明すると、図1中5は、気筒6を有するシリンダブロック、7は同シリンダブロック5の頭部に搭載されたシリンダヘッドである。気筒6と対向するシリンダヘッド7の下面には燃焼室8が形成されている。この燃焼室8の両側には、吸気バルブ10で開閉される吸気ポート12、排気バルブ13で開閉される排気ポート14が形成されている。吸気ポート12は、電子スロットル6、エアフローセンサ17を介してエアクリーナ18に接続され、エアクリーナ18から燃焼空気が燃焼室8へ取り込める。排気ポート14は、排ガス浄化装置19を構成する触媒コンバータ20に接続してあり、触媒コンバータ20内蔵の触媒21により排ガスの浄化が行なえる。シリンダヘッド7には、燃焼室8へ直接、燃料を噴射する高圧インジェクタ22(本願の筒内噴射弁に相当)と、吸気ポート12内へ燃料を噴射する低圧インジェクタ23(本願のポート噴射弁に相当)が設けられている。このうち低圧インジェクタ23は、フィードポンプ25を介して燃料タンク26に接続される。また高圧インジェクタ22は、フィードポンプ25の吐出側から分岐して設けた高圧ポンプ26に接続されている。つまり、燃料タンク26内の燃料は、フィードポンプ25により圧送される燃料がそのまま低圧燃料として低圧インジェクタ23から噴射されたり、更に高圧ポンプ27で増圧され高圧燃料として高圧インジェクタ22から噴射されたりする。また気筒6内にはピストン29が往復可能に収められている。このピストン29がコンロッド28を介してクランクシャフト(図示しない)につながっている。さらにシリンダヘッド7には点火プラグ30が設けられている。エンジン1は、点火プラグ30の点火、ピストン29の往復、インジェクタ噴射、吸・排気バルブ12,13の開閉などの動作から、所定の燃焼サイクル、すなわち吸気行程、圧縮行程、膨張(燃焼)行程、排気行程を繰り返す4つのサイクルを形成して、ピストン25で得られる動力がクランクシャフト(図示しない)から出力される構造となっている。
Hereinafter, the present invention will be described based on an embodiment shown in FIGS.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a main part of an automobile multi-cylinder engine 1 (internal combustion engine) mounted on an automobile (vehicle) and a fuel
The basic structure of the engine 1 will be described. In FIG. 1, 5 is a cylinder block having a cylinder 6, and 7 is a cylinder head mounted on the head of the
燃料噴射制御装置2は、主に高圧インジェクタ22、低圧インジェクタ23を制御する装置である。同装置2は、例えばCPU、周辺の電子回路、メモリなどから構成された、エンジン1の各部を制御する制御部35(本願の燃料噴射制御手段に相当)を用いて構成されている。
すなわち、制御部35には、エンジン1の運転状態に応じて、高圧インジェクタ22、低圧インジェクタ23を噴き分ける通常モードが設定されている。通常モードは、例えば予めメモリに格納されたエンジンの運転領域のマップにしたがい、極低負荷時は低圧インジェクタ23のみから膨張行程で低圧燃料を噴射する噴射モード、低中負荷時は高圧インジェクタ22と低圧インジェクタ23とに分けた分割噴射モードで負荷に応じて分割比を変えながら低圧燃料を膨張行程〜吸気行程で噴射し、高圧燃料を排気行程〜吸気行程で噴射する噴射モード、高負荷時は高圧インジェクタ22のみから排気行程〜吸気行程で高圧燃料を噴射する噴射モードを選択する設定と、選択したモードの燃料噴射量をエンジン1の運転状態に応じて制御する設定とを有している。いずれの噴射モードも、例えば圧縮行程でストイキの空燃比が得られるよう制御され、筒内噴射、ポート噴射の特性を活かして燃料を燃焼室8内で燃焼させる(ストイキ直噴エンジン)。制御部35は、これらモードの実行のため、アクセル開度情報、エンジン回転数情報、空気量情報(エアフローセンサ17)など、エンジンの運転領域や運転状態を判定するのに必要な各種情報を入力させている。
The fuel
That is, the
制御部35は、この他、エンジン1の冷態始動直後から圧縮スライトリーン運転を行わせる機能が設定されている。圧縮スライトリーン運転は、冷態の触媒21を早期に活性温度まで昇温させる運転である。この圧縮スライトリーン運転は、エンジン1の冷態始動直後に高圧インジェクタ22と低圧インジェクタ23とに分けて燃料を噴射する分割噴射モードを選択し、この分割噴射により燃焼空燃比が圧縮行程で理論空燃比(ストイキオ)近傍のリーンとすることにより行われる。例えば圧縮行程の空燃比A/Fが理論混合比よりも僅かに希薄な空燃比(例えば15.5前後)に設定する。この空燃比の運転は、燃焼が極めて安定する。そのため、圧縮スライトリーン運転のときは、点火時期を通常よりも遅らし、限界まで遅角(リタード)させるという、特に排ガスの温度を高める設定もなされている。これで、触媒21が活性温度に達するまでの時間を短縮できるようにしている。この圧縮スライトリーン運転の実行のため制御部35は、イグニッションスイッチの始動情報、冷却水温情報(エンジン冷態状態)など、圧縮スライトリーン運転に必要な各種情報を入力させている。
In addition to this, the
圧縮スライトリーン運転のときは、エンジン1が冷態状態なので、ポート噴射された燃料の気化が十分でなく、触媒21が活性温度に達するまでの間に、未燃燃料(未燃HC)が排出されることがある。そこで、制御部35には、これを改善する機能が設定されている。
この設定は、圧縮スライトリーン運転で行われる分割噴射モードの低圧インジェクタ23の燃料噴射時期だけを進角させて、できるだけ燃料の気化する期間を稼ごうとするものである。具体的には低圧インジェクタ23の燃料噴射時期は、他の運転状態(通常モードを含む)の低圧インジェクタ23で行う燃料噴射時期(ポート噴射)よりも進角させてある。特に、できるだけ燃料の気化する時間が稼げるよう、図4に示されるようにエンジン1の圧縮行程、具体的には圧縮行程前半の時期(吸気バルブ10が閉じている時期)まで進角させている。
During the compression lean operation, since the engine 1 is in a cold state, the fuel injected through the port is not sufficiently vaporized, and unburned fuel (unburned HC) is discharged before the
This setting is to advance only the fuel injection timing of the low-
また制御部35には、高圧インジェクタ22に供給される燃料の圧力(燃圧)が所定値である求められる圧力値を下回るときは、不安定な燃焼状態を招くのを回避するために、HC排出量の低減を重視した、膨張行程から排気行程までの期間を燃料噴射時期としたポート噴射モード、例えば排気行程を噴射時期とした低圧インジェクタ22からのみ燃料を噴射するポート噴射モードに切換わる設定がされている。このため、制御部35には、高圧インジェクタ22に供給される燃圧を検出する燃圧センサ36から燃圧情報を入力させている。さらに始動後のエンジン回転数が安定しない状態のときも、不安定な燃焼状態を招くとして、エンジン始動後は、エンジン回転数が安定状態にならないと、ここではエンジン回転数が安定するのに要していた所定時間Aを越えないと、圧縮スライトリーン運転へ切換わらないようにしてある。
Further, when the pressure (fuel pressure) of the fuel supplied to the
図2にはこうした圧縮スライトリーン運転に係る制御フローが示され、図3にはこのときのエンジン各部の挙動が示され、図4には各インジェクタ22,23の燃料噴射時期が示されている。なお、図2〜図4中のPIはポート噴射を表し、DIは筒内噴射を表している。
図2に示す制御フローを参照してエンジン1の燃料噴射を説明する。なお、同フローのルーチンは所定時間毎に繰り返されるものである。
FIG. 2 shows a control flow relating to such a compression / slight lean operation, FIG. 3 shows the behavior of each part of the engine at this time, and FIG. 4 shows the fuel injection timing of each
The fuel injection of the engine 1 will be described with reference to the control flow shown in FIG. The routine of the same flow is repeated every predetermined time.
すなわち、例えば自動車を走行させるため、低外気温下(例えば10°C以下)で、イグニッションスイッチを操作し、スタータ(図示しない)を作動させたとする(ファスト始動)。
このときのエンジン1は、冷却水温が低い。またクランキング中でもある。そのため、制御部35は、ステップS1において冷態始動であると判定し、ステップS2へ進み、さらに同ステップS2でクランキング中と判定する。
That is, for example, in order to drive an automobile, it is assumed that an ignition switch is operated and a starter (not shown) is operated at a low outside air temperature (for example, 10 ° C. or less) (fast start).
The engine 1 at this time has a low cooling water temperature. It is also cranking. Therefore, the
すると、ステップS3へ進み、制御部35は、例えば低圧インジェクタ23からのみ噴射するポート噴射モードを選び、低圧インジェクタ23から始動用燃料を吸気ポート12内へ噴射する。このポート噴射は、例えばエンジン1の排気行程の期間に行われる。この燃料は、吸気ポート12を通じて燃焼室8へ供給される。この間に燃料は気化される。なお、始動は、高圧インジェクタ23で燃料を筒内噴射するモードで行ってもよい(吸気行程噴射)。
Then, it progresses to step S3 and the
続く点火プラグ30の点火動作により、燃焼室8内に供給された混合気が点火される。すると、エンジン1は始動を始め、図3に示されるようにエンジン1の回転数は急激に上昇し始める。制御部35は、このエンジン回転数の上昇にしたがい、噴射量を減らす制御や点火プラグ30の点火時期を進角させる制御が行われ、燃焼を安定させながらアイドリングに向かう。この間、高圧ポンプ27はクランク出力により駆動され、高圧インジェクタ22へ供給される燃圧は次第に上昇する。
By the subsequent ignition operation of the
このエンジン1の始動に伴い、ステップS2からステップS4へ進む。ステップS4は、始動直後のエンジン回転数が安定しているか否かを判定するものである。ここでは、例えばエンジン1の始動履歴に基づき定めたしきい値、例えばエンジン始動から安定したエンジン回転数になったことを示す所定時間A(経過時間:図3)をしきい値として、エンジン回転数の安定した状態であるか否かを判定している。他の判定方法でエンジン回転数が安定しているか否かを判定しても構わない。 As the engine 1 starts, the process proceeds from step S2 to step S4. Step S4 determines whether or not the engine speed immediately after starting is stable. Here, for example, the engine speed is set with a threshold value determined based on the start history of the engine 1, for example, a predetermined time A (elapsed time: FIG. 3) indicating that the engine speed has been stabilized since the engine start. It is determined whether the number is in a stable state. It may be determined whether the engine speed is stable by another determination method.
ここで、経過時間が所定時間Aを越えたと判定すると、制御部35は、エンジン1の回転数が安定状態にあると判定してステップS5へ進む。このステップS5は、圧縮スライトリーン運転の終了を判定するものである。このステップS5は、エンジン始動からの経過時間を例えば所定時間B(>所定時間A)として圧縮スライトリーン運転の終わりを判断している。始動直後の時点では、まだ所定時間Bに達していないから、続くステップS6へ進む。
If it is determined that the elapsed time has exceeded the predetermined time A, the
ステップS6は、高圧インジェクタ22の燃圧が所定に確保されているか否かを判定するものである(燃圧センサ36の検出による)。このとき、圧縮スライトリーン運転に要する燃圧(高圧)が確保されたと判定されると、触媒21の早期暖機が求められるファストアイドルか否かを判定するステップS7へ進む。なお、ステップS6において、未だ圧縮スライトリーン運転に求められる燃圧が確保されていないと判定されると、ステップS3に戻り、低圧インジェクタ23からのみの排気行程噴射(ポート噴射)を続ける。
In step S6, it is determined whether or not the fuel pressure of the
ステップS7は、例えばアクセル開度が全閉か否かで判定するものである。ここで、アクセル全閉と判定されると、触媒21の早期暖機が必要であるとして、ステップS8へ進み、高圧インジェクタ22、低圧インジェクタ22に分けた燃料噴射(分割噴射モード)による圧縮スライトリーン運転を実行する。すると、圧縮行程で理論混合比よりも僅かに希薄な空燃比(例えば15.5前後)が得られるよう、図4のように低圧インジェクタ23から、吸気バルブ10が閉じている期間のうち、最も早い圧縮行程前半にアイドリング燃料の変量が噴射(ポート噴射:PI)され、高圧インジェクタ22から、圧縮行程、例えば圧縮行程後半に残りの燃料が噴射(筒内噴射:DI)される(分割噴射)。
Step S7 is to determine whether the accelerator opening is fully closed, for example. Here, if it is determined that the accelerator is fully closed, it is determined that early warm-up of the
ポート噴射された燃料は、吸気ポート12内で気化しながら燃料室8へ向かう。このポート噴射により、燃焼室8内には均質な混合気が供給されるとともに、筒内噴射により、点火プラグ30周辺の混合気が成層化され、着火性が促進される。燃焼室8での燃焼は極めて安定する。このため制御部35は、図3のように圧縮スライト運転に入るにしたがい点火プラグ30の点火時期をリタード(遅角)させ、例えば限界までリタードさせる。これにより、排ガス温度はかなり高められる。この排ガスにより触媒21は、速やかに活性温度まで昇温する。
The port-injected fuel travels toward the
エンジン始動から所定時間Bを経過すると、制御部35は、触媒活性温度まで触媒21が昇温したと判定して圧縮スライトリーン運転を終了し、通常のエンジン運転状態に応じて燃料を噴き分けるモード、すなわち通常モード(低圧インジェクタ23のみで噴射、高圧インジェクタ22と低圧インジェクタ23とに分けて噴射、高圧インジェクタ22のみで噴射)に切換わる。また圧縮スライトリーン運転の途中でアクセルペダルが踏み込まれ、アクセル開度が増加した場合も、圧縮スライトリーン運転を終了して、通常モードに切換わる(増えた燃料が排ガス温度を高めるため)。
When a predetermined time B has elapsed from the start of the engine, the
このとき、冷態始動直後に行われる圧縮スライトリーン運転は、エンジン1が冷態状態であるため、低圧インジェクタ23からポート噴射された燃料が、十分に気化しないまま燃焼室8に供給されやすく、これが要因で、触媒21が活性するまでの間に、多くの未燃燃料(未燃HC)が排出されることが懸念される。
ここで、本実施形態の圧縮スライトリーン運転を担うポート噴射は、上記のように他の噴射モードより進角した時期で燃料を噴射させているから、燃料の吸気ポート12内にいる期間はかなり長くなる。そのためポート噴射された燃料は、吸気バルブ10が閉じている間を利用して、かなり気化する時間が稼げる。このことは、ポート噴射の噴射時期を進角させた分、燃料の気化は促進され、冷態始動直後から十分に気化した混合気が燃焼室8内へ供給でき、良好な燃焼が燃焼室8内で行われる。
At this time, the compression light lean operation performed immediately after the cold start is such that the engine 1 is in the cold state, so that the fuel injected from the
Here, since the port injection responsible for the compression light lean operation of the present embodiment injects fuel at a timing advanced from the other injection modes as described above, the period in which the fuel is in the
これにより、エンジン冷態時、エンジン始動から触媒活性温度に達するまでに排出される未燃燃料(未燃HC)は抑えられる。しかも、圧縮スライトリーン運転の主体となる筒内噴射時期は、何ら変更していないので、触媒21を早期に昇温させる運転は、当初のまま良好に維持される。
それ故、ポート噴射の噴射時期の進角により、触媒21を早期昇温させる圧縮スライトリーン運転を妨げることなく、当該圧縮スライトリーン運転の間に排出されるHC量を低減することができる。
Thereby, when the engine is cold, unburned fuel (unburned HC) discharged from the start of the engine until the catalyst activation temperature is reached is suppressed. In addition, since the in-cylinder injection timing that is the main subject of the compression / slight lean operation is not changed at all, the operation for raising the temperature of the
Therefore, the amount of HC exhausted during the compression / slight lean operation can be reduced without disturbing the compression / slight lean operation in which the temperature of the
しかも、圧縮スライトリーン運転におけるポート噴射の噴射時期をエンジン1の圧縮行程、特に圧縮行程前半にすると、吸気バルブ10の閉じている時期を利用して、できるだけ燃料の気化する時間が稼げるから、HC排出量の低減には有効である。
そのうえ、筒内噴射の燃圧が確保されない場合、燃料を排気行程(膨張行程)でポート噴射する噴射モードに切換え、燃料を吸気バルブ10が閉じられた吸気ポート12内で十分に気化させるから、始動から圧縮スライトリーン運転が始まるまでの僅かなとき(燃圧が確保されるまで間)もHCの排出を抑えることができる。
Moreover, if the injection timing of the port injection in the compression / slight lean operation is set to the compression stroke of the engine 1, particularly the first half of the compression stroke, the fuel vaporization time can be obtained as much as possible by using the closing timing of the
In addition, when the fuel pressure of in-cylinder injection is not ensured, the fuel is switched to the injection mode in which the fuel is port-injected in the exhaust stroke (expansion stroke), and the fuel is sufficiently vaporized in the
加えて、圧縮スライトリーン運転への切換えは、エンジン始動後のエンジン回転数が安定した状態になってから行うので、触媒8の昇温やHC低減を考慮した圧縮スライトリーン運転ができ、最大の触媒昇温性能と最大のHC低減性能を発揮させることができる。特に圧縮スライトリーン運転は、冷態始動直後の安定したアイドリング(アクセル全閉)のときには有効である。
In addition, since the engine speed after the start of the engine becomes stable after the engine is started, the switching to the compression / slight lean operation can be performed in consideration of the temperature increase of the
なお、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば一実施形態では、ストイキ直噴エンジンに本発明を適用したが、これに限らず、リーンバーン直噴エンジンに本発明を適用してもよい。また一実施形態では、ポート噴射、筒内噴射とポート噴射とによる分割噴射、筒内噴射といった3つの噴射モードを選択するエンジンに本発明を適用したが、これに限らず、本発明の適用に際しては、少なくともポート噴射、分割噴射を有するエンジンであれば構わない。また一実施形態では、圧縮スライトリーン運転の主体となる筒内噴射は何ら変更しない例を示したがこれに限定されない。また、ポート噴射の噴射時期の進角により燃料噴射から燃焼までの時間が長くなるため、この期間に生じるエンジン運転状況の変化、例えば急なエンジン回転数の変化への対応が問題になるが、状況変化に応じて筒内噴射の燃料量を適宜増減させても良い。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in one embodiment, the present invention is applied to a stoichiometric direct injection engine. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention may be applied to a lean burn direct injection engine. In one embodiment, the present invention is applied to an engine that selects three injection modes such as port injection, split injection by in-cylinder injection and port injection, and in-cylinder injection. However, the present invention is not limited to this. May be any engine that has at least port injection and split injection. Further, in the embodiment, an example in which the in-cylinder injection that is a main subject of the compression sleek lean operation is not changed is shown, but the embodiment is not limited thereto. In addition, since the time from fuel injection to combustion becomes longer due to the advance timing of port injection, the response to changes in engine operating conditions that occur during this period, for example, sudden changes in engine speed, becomes a problem. The amount of fuel for in-cylinder injection may be increased or decreased as appropriate according to changes in the situation.
1 エンジン(内燃機関)
2 燃料噴射制御装置
6 気筒
8 燃焼室
10 吸気バルブ
12 吸気ポート
21 触媒
22 高圧インジェクタ(筒内噴射弁)
23 低圧インジェクタ(ポート噴射弁)
35 制御部(燃料噴射制御部)
1 engine (internal combustion engine)
2 Fuel Injection Control Device 6
23 Low pressure injector (port injection valve)
35 Control unit (fuel injection control unit)
Claims (3)
内燃機関の吸気ポート内に燃料を供給するポート噴射弁と、
前記燃焼室へ前記ポート噴射弁のみで燃料を供給するポート噴射モードと、前記燃焼室へ前記筒内噴射弁と前記ポート噴射弁に分けて燃料を供給する分割噴射モードを少なくとも有し、内燃機関の運転状態に応じて燃料の噴射モードを選択する燃料噴射制御手段と、 を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記燃料噴射制御手段は、前記内燃機関の圧縮行程で前記筒内噴射弁による燃料噴射するとともに、燃焼空燃比を理論空燃比近傍のリーンとする圧縮スライトリーン運転のときに前記分割噴射モードを選択し、当該圧縮スライトリーン運転における前記分割噴射モードの前記ポート噴射弁からの燃料噴射時期を、他の運転状態に応じた噴射モードにおける当該ポート噴射弁の燃料噴射時期よりも進角させる
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 An in-cylinder injection valve for supplying fuel to the combustion chamber of the internal combustion engine;
A port injection valve for supplying fuel into the intake port of the internal combustion engine;
An internal combustion engine having at least a port injection mode in which fuel is supplied only to the port injection valve to the combustion chamber, and a split injection mode in which fuel is supplied separately to the in-cylinder injection port and the port injection valve to the combustion chamber; A fuel injection control means for selecting a fuel injection mode according to the operating state of the internal combustion engine, comprising:
The fuel injection control means selects the split injection mode at the time of compression slur lean operation in which fuel is injected by the in-cylinder injection valve in the compression stroke of the internal combustion engine and the combustion air-fuel ratio is lean near the stoichiometric air-fuel ratio. The fuel injection timing from the port injection valve in the split injection mode in the compression / slight lean operation is advanced with respect to the fuel injection timing of the port injection valve in the injection mode according to another operation state. A fuel injection control device for an internal combustion engine.
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