JP5400700B2 - Fuel injection control device for internal combustion engine - Google Patents

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本発明は、吸気ポートに燃料を噴射するポート燃料噴射弁と、気筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁とによって燃料を供給する自己着火式の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 a self-ignition internal combustion engine that supplies fuel by a port fuel injection valve that injects fuel into an intake port and an in-cylinder fuel injection valve that injects fuel into a cylinder.

従来の内燃機関の燃料噴射制御装置として、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。この内燃機関は、吸気ポートに燃料を噴射するポート燃料噴射弁と、気筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を有している。また、この内燃機関は、複数の燃焼モードを有しており、その中の1つである火種自己着火燃焼モードでは、内燃機関の吸気行程中にポート燃料噴射弁から燃料を噴射することにより、均質混合気を生成するとともに、圧縮行程中に筒内燃料噴射弁から極少量の燃料を噴射することにより、筒内燃料噴射弁の付近に混合気を生成する。そして、この混合気を火花点火によって燃焼させ、それによって生成された火種を中心とする火炎伝播燃焼により、気筒内の温度を上昇させ、均質混合気を自己着火によって燃焼させる。   As a conventional fuel injection control device for an internal combustion engine, for example, one disclosed in Patent Document 1 is known. This internal combustion engine has a port fuel injection valve that injects fuel into an intake port and an in-cylinder fuel injection valve that injects fuel into a cylinder. Further, this internal combustion engine has a plurality of combustion modes, and in the fire type self-ignition combustion mode, which is one of them, by injecting fuel from the port fuel injection valve during the intake stroke of the internal combustion engine, A homogeneous air-fuel mixture is generated, and an air-fuel mixture is generated near the in-cylinder fuel injection valve by injecting a very small amount of fuel from the in-cylinder fuel injection valve during the compression stroke. Then, this air-fuel mixture is burned by spark ignition, the temperature in the cylinder is increased by flame propagation combustion centered on the fire type generated thereby, and the homogeneous air-fuel mixture is burned by self-ignition.

特開2008−163870号公報JP 2008-163870 A

しかし、上述した従来の燃料噴射制御装置では、圧縮行程中に筒内燃料噴射弁から噴射される筒内噴射量が極少量に設定されている。このため、この筒内噴射量が過少な場合には、火花点火による火種が小さく、混合気の燃焼によって気筒内の温度が十分に上昇しないため、自己着火による燃焼が安定して行えないおそれがあり、その場合には、ドライバビリティが悪化する。また、このような不具合を回避するために、筒内噴射量を増加させた場合には、火種の周辺の混合気がオーバーリッチになり、気筒内の酸素が不足することで、均質混合気が燃え残り、スモークの発生量が増大するおそれがある。   However, in the above-described conventional fuel injection control device, the in-cylinder injection amount injected from the in-cylinder fuel injection valve during the compression stroke is set to a very small amount. For this reason, if the in-cylinder injection amount is too small, the spark type by spark ignition is small, and the temperature in the cylinder does not rise sufficiently due to combustion of the air-fuel mixture, so there is a possibility that combustion by self-ignition cannot be performed stably. In that case, drivability deteriorates. In addition, in order to avoid such problems, when the in-cylinder injection amount is increased, the air-fuel mixture around the fire type becomes overrich, and oxygen in the cylinder becomes insufficient, resulting in a homogeneous air-fuel mixture. There is a risk of remaining unburned and increasing the amount of smoke generated.

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ポート燃料噴射弁および筒内燃料噴射弁からそれぞれ噴射される噴射量を適切に設定し、それにより、燃焼変動やスモークの発生量を抑制しながら、自己着火による燃焼を良好に行うことができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve such problems, and appropriately sets the injection amounts respectively injected from the port fuel injection valve and the in-cylinder fuel injection valve, thereby reducing combustion fluctuations and smoke. An object of the present invention is to provide a fuel injection control device for an internal combustion engine that can satisfactorily perform combustion by self-ignition while suppressing the generation amount.

この目的を達成するために、本願の請求項1に係る発明は、吸気ポート3fに燃料を噴射するポート燃料噴射弁8と、気筒3a内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁6とを有するとともに、気筒3a内に供給された燃料と空気との混合気を自己着火によって燃焼させる内燃機関の燃料噴射制御装置1であって、内燃機関3に要求される気筒3aごとの燃料供給量を、全体要求燃料量GFTOTALとして算出する全体要求燃料量算出手段(実施形態における(以下、本項において同じ)ECU2、図4のステップ1)と、筒内燃料噴射弁6から噴射される筒内噴射量GFDIを、全体要求燃料量GFTOTALの3%以上かつ10%未満に設定する筒内噴射量設定手段(ECU2、図4のステップ10〜14)と、ポート燃料噴射弁8から噴射されるポート噴射量GFPIを、全体要求燃料量GFTOTALと筒内噴射量GFDIとの差に設定するポート噴射量設定手段(ECU2、図4のステップ15)と、内燃機関3の吸気行程中にポート燃料噴射弁8からポート噴射量GFPIの燃料を噴射させるとともに、圧縮行程中に筒内燃料噴射弁6から筒内噴射量GFDIの燃料を噴射させる噴射制御手段(ECU2)と、混合気の着火時期CAFMを気筒3aごとに取得する着火時期取得手段(筒内圧センサ21、クランク角センサ22、気筒判別センサ23、ECU2、図4のステップ3)と、を備え、筒内噴射量設定手段は、取得された着火時期CAFMが所定時期CAREFよりも進角側にある気筒3aに噴射される筒内噴射量GFDIを減少させる(図4のステップ8,10)とともに、取得された着火時期CAFMが所定時期CAREFよりも遅角側にある気筒3aに噴射される筒内噴射量GFDIを増加させる(図4のステップ9)ことを特徴とする。 In order to achieve this object, the invention according to claim 1 of the present application includes a port fuel injection valve 8 that injects fuel into the intake port 3f and an in-cylinder fuel injection valve 6 that injects fuel into the cylinder 3a. A fuel injection control device 1 for an internal combustion engine that burns a mixture of fuel and air supplied into the cylinder 3a by self-ignition, wherein the fuel supply amount for each cylinder 3a required for the internal combustion engine 3 is The total required fuel amount calculating means (the ECU 2 in the embodiment (hereinafter, the same applies to this section), step 1 in FIG. 4) and the in-cylinder injection amount injected from the in-cylinder fuel injection valve 6 to calculate as the total required fuel amount GFTOTAL the GFDI, 3% or more and in-cylinder injection quantity setting means for setting to less than 10% of the total required fuel quantity GFTOTAL (ECU2, step 10 to 14 in FIG. 4), the injection from the port fuel injection valve 8 Port injection amount setting means (ECU 2, step 15 in FIG. 4) for setting the port injection amount GFPI to be set to the difference between the total required fuel amount GFTOTAL and the in-cylinder injection amount GFDI, and the port fuel during the intake stroke of the internal combustion engine 3 An injection control means (ECU2) for injecting fuel of the port injection amount GFPI from the injection valve 8 and injecting fuel of the in-cylinder injection amount GFDI from the in-cylinder fuel injection valve 6 during the compression stroke, and an ignition timing CAFM of the mixture Ignition timing acquisition means (in-cylinder pressure sensor 21, crank angle sensor 22, cylinder discrimination sensor 23, ECU 2, step 3 in FIG. 4) for acquiring each cylinder 3 a, and the in-cylinder injection amount setting means is acquired. The in-cylinder injection amount GFDI injected into the cylinder 3a whose ignition timing CAFM is ahead of the predetermined timing CAREF is decreased (steps 8 and 10 in FIG. 4). Together, characterized in that the obtained ignition timing CAFM increases the in-cylinder injection amount GFDI injected into the cylinder 3a in the retard side of the predetermined time CAREF (step 9 in FIG. 4).

この内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、内燃機関の吸気行程中にポート燃料噴射弁から燃料を噴射することにより、均質混合気を生成し、圧縮行程中に筒内燃料噴射弁から燃料を噴射することにより、筒内燃料噴射弁の付近にリッチな混合気を生成する。そして、このリッチな混合気を燃焼させ、これを火種とする火炎伝播によって均質混合気を燃焼させることによって、自己着火による燃焼が行われる。また、このときの筒内燃料噴射弁から噴射される筒内噴射量、およびポート燃料噴射弁から噴射されるポート噴射量を、それぞれ以下のように設定する。まず、内燃機関に要求される気筒ごとの全体要求燃料量を算出し、筒内噴射量を全体要求燃料量の3%以上かつ10%未満に設定し、ポート噴射量を全体要求燃料量と筒内噴射量との差に設定する。 According to this fuel injection control device for an internal combustion engine, fuel is injected from the port fuel injection valve during the intake stroke of the internal combustion engine, thereby generating a homogeneous mixture and fuel from the in-cylinder fuel injection valve during the compression stroke. By injecting, a rich air-fuel mixture is generated in the vicinity of the cylinder fuel injection valve. And combustion by self-ignition is performed by burning this rich air-fuel mixture and combusting the homogeneous air-fuel mixture by flame propagation using this as a fire type. Further, the in-cylinder injection amount injected from the in-cylinder fuel injection valve and the port injection amount injected from the port fuel injection valve at this time are set as follows. First, the total required fuel amount for each cylinder required for the internal combustion engine is calculated, the in-cylinder injection amount is set to 3% or more and less than 10% of the total required fuel amount, and the port injection amount is set to the total required fuel amount and the cylinder. Set to the difference from the internal injection amount.

図3は、全体要求燃料量に対する筒内噴射量の割合(以下「筒内噴射率」という)と、燃焼変動率およびスモーク発生量との関係を、各種の自己着火式の内燃機関を対象とした実験によって求め、その結果を表したものである。いずれの内燃機関においてもほぼ同じ実験結果が得られており、図3はその1つを示している。なお、燃焼変動率は、燃焼の変動の度合を表すパラメータとして用いたものであり、同一の気筒の異なる燃焼サイクル間における図示平均有効圧力の変動率である。   FIG. 3 shows the relationship between the ratio of the in-cylinder injection amount with respect to the total required fuel amount (hereinafter referred to as the “in-cylinder injection rate”), the combustion fluctuation rate, and the amount of smoke generated for various self-ignition internal combustion engines. It is obtained by the experiment and the result is shown. Almost the same experimental results have been obtained with any internal combustion engine, and FIG. 3 shows one of them. The combustion fluctuation rate is used as a parameter representing the degree of combustion fluctuation, and is the fluctuation rate of the indicated mean effective pressure between different combustion cycles of the same cylinder.

図3に示すように、燃焼変動率は、筒内噴射率が3%以上の範囲では、ほぼ一定で低く、筒内噴射率が3%を下回ると、急激に上昇するという特性を有する。これは、筒内噴射率が3%よりも低いときには、筒内燃料噴射弁から噴射された燃料によって形成される火種が小さいため、気筒内の温度が十分に上昇せず、自己着火による燃焼が不安定になるためと考えられる。   As shown in FIG. 3, the combustion fluctuation rate has a characteristic that it is substantially constant and low when the in-cylinder injection rate is 3% or more, and rapidly increases when the in-cylinder injection rate is less than 3%. This is because when the in-cylinder injection rate is lower than 3%, since the kind of fire formed by the fuel injected from the in-cylinder fuel injection valve is small, the temperature in the cylinder does not rise sufficiently, and combustion due to self-ignition does not occur. This is thought to be unstable.

また、スモーク発生量は、筒内噴射率が11%以下の範囲では、ほぼ一定で少なく、筒内噴射率が11%を上回ると、急激に増大するという特性を有する。これは、筒内噴射率が11%よりも高いときには、火種周辺の混合気が、オーバーリッチになり、酸素不足によって燃え残りやすいためと考えられる。   Further, the amount of smoke generated has a characteristic that it is substantially constant and small when the in-cylinder injection rate is 11% or less, and rapidly increases when the in-cylinder injection rate exceeds 11%. This is considered to be because when the in-cylinder injection rate is higher than 11%, the air-fuel mixture around the fire type becomes over-rich and easily burns away due to lack of oxygen.

以上の結果に基づき、本発明によれば、筒内噴射量を全体要求燃料量の3%以上かつ10%未満に設定するので、燃焼変動やスモーク発生量を抑制しながら、自己着火による燃焼を良好に行うことができる。また、ポート噴射量を全体要求燃料量と筒内噴射量との差に設定するので、内燃機関への出力の要求に応えることができる。さらに、複数の気筒を有する内燃機関においては、各気筒の筒内噴射量、ポート噴射量およびそれぞれの噴射時期が同じ場合でも、部品の摩耗度合や個体差などによって、気筒間で着火時期がばらつくことがある。この構成によれば、着火時期を気筒ごとに取得し、着火時期が所定時期よりも進角側にある気筒の筒内噴射量を減少させるとともに、着火時期が所定時期よりも遅角側にある気筒の筒内噴射量を増加させる。これにより、着火時期が所定時期よりも進角側にある気筒においては、自己着火を生じさせるための火種を小さくし、燃焼の伝播を遅らせることによって、その気筒の着火時期を遅角側に制御し、所定時期に近づけることができるとともに、着火時期が所定時期よりも遅角側にある気筒においては、火種を大きくし、燃焼の伝播を早めることによって、その気筒の着火時期を進角側に制御し、所定時期に近づけることができ、したがって、気筒間の着火時期のばらつきを抑制することができる。また、筒内噴射量の変更によって着火時期を制御するので、例えば内部EGR量の変更によって着火時期を制御する場合と比較して、熱損失を抑制でき、それにより、燃費を向上させることができる。また、内部EGR量の場合と異なり、筒内噴射量は気筒ごとに直接的に変更できるので、気筒ごとの着火時期の制御を精度良く行うことができる。 Based on the above results, according to the present invention, since the in-cylinder injection amount is set to 3% or more and less than 10% of the total required fuel amount, combustion by self-ignition is suppressed while suppressing combustion fluctuation and smoke generation amount. It can be done well. Further, since the port injection amount is set to the difference between the total required fuel amount and the in-cylinder injection amount, it is possible to meet the demand for output to the internal combustion engine. Further, in an internal combustion engine having a plurality of cylinders, even when the in-cylinder injection amount, port injection amount, and each injection timing of each cylinder are the same, the ignition timing varies among cylinders due to the degree of wear of parts and individual differences. Sometimes. According to this configuration, the ignition timing is acquired for each cylinder, the in-cylinder injection amount of the cylinder whose ignition timing is on the advance side with respect to the predetermined time is reduced, and the ignition timing is on the retard side with respect to the predetermined time. Increase the in-cylinder injection amount of the cylinder. As a result, in a cylinder whose ignition timing is more advanced than the predetermined timing, the ignition timing for that cylinder is controlled to be retarded by reducing the type of fire that causes self-ignition and delaying the propagation of combustion. However, in a cylinder where the ignition timing is retarded from the predetermined timing, the ignition timing of the cylinder can be set to the advanced timing by increasing the fire type and accelerating the propagation of combustion. It is possible to control and approach the predetermined time, and therefore it is possible to suppress variations in the ignition timing between the cylinders. Further, since the ignition timing is controlled by changing the in-cylinder injection amount, for example, heat loss can be suppressed and fuel consumption can be improved as compared with the case where the ignition timing is controlled by changing the internal EGR amount. . Further, unlike the case of the internal EGR amount, the in-cylinder injection amount can be directly changed for each cylinder, so that the ignition timing for each cylinder can be controlled with high accuracy.

本実施形態による燃料噴射制御装置を適用した内燃機関を概略的に示す図である。1 is a diagram schematically showing an internal combustion engine to which a fuel injection control device according to an embodiment is applied. 燃料噴射制御装置のブロック図である。It is a block diagram of a fuel injection control device. 筒内噴射率と燃焼変動率およびスモーク発生量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a cylinder injection rate, a combustion fluctuation rate, and the amount of smoke generation. 燃料噴射量の制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control process of fuel injection quantity. 着火時期の算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of ignition timing.

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図1に示す、本実施形態による燃料噴射制御装置1を適用した内燃機関(以下「エンジン」という)3は、車両(図示せず)に搭載された、例えば4気筒のガソリンエンジンである。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. An internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 3 to which the fuel injection control device 1 according to the present embodiment shown in FIG. 1 is applied is, for example, a 4-cylinder gasoline engine mounted on a vehicle (not shown).

エンジン3のシリンダヘッド3cには、気筒3aごとに、吸気管4および排気管5が接続されるとともに、筒内燃料噴射弁6および点火プラグ7(図2参照)が、燃焼室3dに臨むように取り付けられている(いずれも1つのみ図示)。筒内燃料噴射弁6は、自己着火燃焼を行う際に、圧縮行程において、第1燃料ポンプ(図示せず)で昇圧された燃料を燃焼室3d内の点火プラグ7の付近に噴射することにより、混合気を生成するものである。筒内燃料噴射弁6の開弁時間および開閉タイミングは、ECU2によって制御され、それにより、筒内燃料噴射弁6の燃料噴射量である筒内噴射量GFDIおよび燃料噴射時期が制御される。   An intake pipe 4 and an exhaust pipe 5 are connected to the cylinder head 3c of the engine 3 for each cylinder 3a, and the in-cylinder fuel injection valve 6 and the spark plug 7 (see FIG. 2) face the combustion chamber 3d. (Only one is shown). The in-cylinder fuel injection valve 6 injects fuel boosted by a first fuel pump (not shown) in the vicinity of the spark plug 7 in the combustion chamber 3d during the compression stroke when performing self-ignition combustion. The air-fuel mixture is generated. The valve opening time and opening / closing timing of the in-cylinder fuel injection valve 6 are controlled by the ECU 2, thereby controlling the in-cylinder injection amount GFDI, which is the fuel injection amount of the in-cylinder fuel injection valve 6, and the fuel injection timing.

また、点火プラグ7は、筒内燃料噴射弁6からの燃料によって生成された混合気を火花点火することにより、自己着火を生じさせるための火種を生成する。点火プラグ7の点火時期は、ECU2によって制御される。   The spark plug 7 sparks the air-fuel mixture generated by the fuel from the in-cylinder fuel injection valve 6 to generate sparks for causing self-ignition. The ignition timing of the spark plug 7 is controlled by the ECU 2.

また、筒内燃料噴射弁6には、筒内圧センサ21が一体に取り付けられている。この筒内圧センサ21は、リング状の圧電素子で構成されており、気筒3a内の圧力の変化量(以下「筒内圧変化量」という)DPVを表す検出信号をECU2に出力する。ECU2は、圧力変化量DPVに基づき、気筒3a内の圧力(以下「筒内圧」という)PSおよび図示平均有効圧力Pmiを算出する。   An in-cylinder pressure sensor 21 is integrally attached to the in-cylinder fuel injection valve 6. The in-cylinder pressure sensor 21 is configured by a ring-shaped piezoelectric element, and outputs a detection signal representing a change amount of pressure in the cylinder 3a (hereinafter referred to as “in-cylinder pressure change amount”) DPV to the ECU 2. The ECU 2 calculates a pressure (hereinafter referred to as “cylinder pressure”) PS and an indicated mean effective pressure Pmi in the cylinder 3a based on the pressure change amount DPV.

一方、エンジン3のクランクシャフト3eには、クランク角センサ22および気筒判別センサ23が設けられている。クランク角センサ22は、クランクシャフト3eの回転に伴い、パルス信号であるCRK信号およびTDC信号を、ECU2に出力する。   On the other hand, a crank angle sensor 22 and a cylinder discrimination sensor 23 are provided on the crankshaft 3 e of the engine 3. The crank angle sensor 22 outputs a CRK signal and a TDC signal, which are pulse signals, to the ECU 2 as the crankshaft 3e rotates.

このCRK信号は、所定のクランク角(例えば30゜)ごとに出力される。ECU2は、CRK信号に基づき、エンジン3の回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを算出する。TDC信号は、いずれかの気筒3aにおいてピストン3bが吸気行程開始時のTDC(上死点)付近の所定のクランク角度位置にあることを表す信号であり、4気筒タイプの本例では、クランク角180゜ごとに出力される。   The CRK signal is output every predetermined crank angle (for example, 30 °). The ECU 2 calculates the engine speed (hereinafter referred to as “engine speed”) NE of the engine 3 based on the CRK signal. The TDC signal is a signal indicating that the piston 3b in any one of the cylinders 3a is at a predetermined crank angle position near the TDC (top dead center) at the start of the intake stroke. Output every 180 °.

また、気筒判別センサ23は、気筒3aを判別するためのパルス信号であるCYL信号を、ECU2に出力する。ECU2は、これらのCYL信号、CRK信号およびTDC信号に応じ、クランク角度CAを気筒3aごとに算出する。   The cylinder discrimination sensor 23 outputs a CYL signal, which is a pulse signal for discriminating the cylinder 3a, to the ECU 2. The ECU 2 calculates the crank angle CA for each cylinder 3a according to the CYL signal, the CRK signal, and the TDC signal.

また、吸気管4の吸気マニホールドには、ポート燃料噴射弁8が気筒3aごとに設けられている。ポート燃料噴射弁8は、自己着火燃焼を行う際に、吸気行程において、第2燃料ポンプ(図示せず)で昇圧された燃料を吸気ポート3fに向かって噴射する。また、ポート燃料噴射弁8の開弁時間および開閉タイミングは、ECU2によって制御され、それにより、ポート燃料噴射弁8の燃料噴射量であるポート噴射量GFPIおよび燃料噴射時期が制御される。   In addition, a port fuel injection valve 8 is provided for each cylinder 3 a in the intake manifold of the intake pipe 4. When performing the self-ignition combustion, the port fuel injection valve 8 injects fuel boosted by a second fuel pump (not shown) toward the intake port 3f during the intake stroke. Further, the opening time and the opening / closing timing of the port fuel injection valve 8 are controlled by the ECU 2, thereby controlling the port injection amount GFPI, which is the fuel injection amount of the port fuel injection valve 8, and the fuel injection timing.

また、吸気管4には、スロットル弁機構9が設けられている。スロットル弁機構9は、スロットル弁9aおよびこれを駆動するTHアクチュエータ9bを有している。スロットル弁9aの開度は、ECU2からの制御信号により、THアクチュエータ9bを駆動することによって制御され、それにより、エンジン3に吸入される吸気量が制御される。   The intake pipe 4 is provided with a throttle valve mechanism 9. The throttle valve mechanism 9 includes a throttle valve 9a and a TH actuator 9b that drives the throttle valve 9a. The opening degree of the throttle valve 9a is controlled by driving the TH actuator 9b in accordance with a control signal from the ECU 2, whereby the amount of intake air taken into the engine 3 is controlled.

また、吸気管4のスロットル弁9aよりも上流側には、エアフローメータ24が設けられている。エアフローメータ24は、吸気管4を流れる空気の質量(以下「空気質量」という)GAIRを検出し、その検出信号をECU2に出力する。   An air flow meter 24 is provided on the upstream side of the throttle valve 9 a of the intake pipe 4. The air flow meter 24 detects the mass of air flowing through the intake pipe 4 (hereinafter referred to as “air mass”) GAIR and outputs a detection signal to the ECU 2.

ECU2は、I/Oインターフェース、CPU、RAMおよびROM(いずれも図示せず)などから成るマイクロコンピュータで構成されている。また、ECU2は、前述した各種のセンサ21〜24からの検出信号に応じ、エンジン3の運転状態を判定するとともに、その判定結果に応じて、エンジン3の各種の制御処理を実行する。なお、本実施形態では、ECU2が全体要求燃料量算出手段、筒内噴射量設定手段、ポート噴射量設定手段、噴射制御手段および着火時期取得手段に相当する。   The ECU 2 is composed of a microcomputer including an I / O interface, a CPU, a RAM, and a ROM (all not shown). The ECU 2 determines the operating state of the engine 3 according to the detection signals from the various sensors 21 to 24 described above, and executes various control processes of the engine 3 according to the determination result. In the present embodiment, the ECU 2 corresponds to the total required fuel amount calculation means, the in-cylinder injection amount setting means, the port injection amount setting means, the injection control means, and the ignition timing acquisition means.

図4は、ECU2で実行されるエンジン3の燃料噴射量制御処理を示す。本処理は、TDC信号の発生に同期して、気筒3aごとに実行される。本処理ではまず、ステップ1(「S1」と図示。以下同じ)において、検出された空気質量GAIRおよびエンジン回転数NEに応じ、所定のマップ(図示せず)を検索することによって、全体要求燃料量GFTOTALを算出する。この全体要求燃料量GFTOTALは、エンジン3に要求される気筒3aごとの燃料供給量である。このマップでは、全体要求燃料量GFTOTALは、空気質量GAIRが大きいほど、またエンジン回転数NEが高いほど、より大きな値に設定されている。   FIG. 4 shows a fuel injection amount control process of the engine 3 executed by the ECU 2. This process is executed for each cylinder 3a in synchronization with the generation of the TDC signal. In this process, first, in step 1 (illustrated as “S1”, the same applies hereinafter), a predetermined map (not shown) is searched according to the detected air mass GAIR and the engine speed NE, so that the total required fuel is obtained. The quantity GFTOTAL is calculated. The total required fuel amount GFTOTAL is a fuel supply amount for each cylinder 3 a required for the engine 3. In this map, the total required fuel amount GFTOTAL is set to a larger value as the air mass GAIR is larger and the engine speed NE is higher.

次に、ステップ2において、算出された全体要求燃料量GFTOTALに所定の比率RGFREF(例えば7%)を乗じることによって、基本筒内噴射量GFDIBASEを算出する。   Next, in step 2, the basic in-cylinder injection amount GFDIBASE is calculated by multiplying the calculated total required fuel amount GFTOTAL by a predetermined ratio RGFREF (for example, 7%).

次に、ステップ3において、着火時期CAFMを算出する。図5はそのサブルーチンを示す。本処理は、所定時間ごとに実行される。本処理ではまず、ステップ21において、前回時に記憶された筒内圧PS(k)を前回筒内圧PS(k−1)にシフトするとともに、ステップ22において、そのときの筒内圧PSを今回筒内圧PS(k)として記憶する。   Next, in step 3, the ignition timing CAFM is calculated. FIG. 5 shows the subroutine. This process is executed every predetermined time. In this process, first, in step 21, the in-cylinder pressure PS (k) stored at the previous time is shifted to the previous in-cylinder pressure PS (k-1). In step 22, the current in-cylinder pressure PS is changed to the current in-cylinder pressure PS. Store as (k).

次に、ステップ23において、今回筒内圧PS(k)が所定圧PSREF以上であるか否かを判別する。この答がYESのときには、ステップ24において、前回筒内圧PS(k−1)が所定圧PSREFよりも小さいか否かを判別する。この答がYESで、前回から今回の間で筒内圧PSが所定圧PSREFを上回ったときには、着火が生じたとして、ステップ25において、そのときのクランク角CAを着火時期CAFMとして算出する。一方、上記ステップ23および24のいずれかの答がNOのときには、そのまま本処理を終了する。   Next, in step 23, it is determined whether or not the current in-cylinder pressure PS (k) is equal to or higher than a predetermined pressure PSREF. When the answer is YES, in step 24, it is determined whether or not the previous in-cylinder pressure PS (k-1) is smaller than a predetermined pressure PSREF. If the answer is YES and the in-cylinder pressure PS exceeds the predetermined pressure PSREF between the previous time and the current time, it is assumed that ignition has occurred, and in step 25, the crank angle CA at that time is calculated as the ignition timing CAFM. On the other hand, when the answer to either of the above steps 23 and 24 is NO, this process is terminated as it is.

図4に戻り、ステップ3に続くステップ4では、算出された着火時期CAFMと所定時期CAREFとの差の絶対値(=|CAFM−CAREF|)を、着火時期偏差DCAとして算出し、ステップ5において、算出された着火時期偏差DCAが値0に近い所定値DCAREFよりも小さいか否かを判別する。   Returning to FIG. 4, in step 4 following step 3, the absolute value (= | CAFM−CAREF |) of the difference between the calculated ignition timing CAFM and the predetermined timing CAREF is calculated as the ignition timing deviation DCA. Then, it is determined whether or not the calculated ignition timing deviation DCA is smaller than a predetermined value DCAREF close to the value 0.

この答がYESで、着火時期CAFMが所定時期CAREFにほぼ一致しているときには、ステップ6において、今回の補正燃料量GFDICORを前回の補正燃料量GFDICORに維持し、後述するステップ10に進む。   If the answer is YES and the ignition timing CAFM substantially coincides with the predetermined timing CAREF, in step 6, the current corrected fuel amount GFDICOR is maintained at the previous corrected fuel amount GFDICOR, and the process proceeds to step 10 described later.

一方、上記ステップ5の答がNOで、着火時期CAFMが所定時期CAFMREFに対してずれているときには、ステップ7において、着火時期CAFMが所定時期CAREFよりも小さいか否かを判別する。この答がYESで、着火時期CAFMが進角側にずれているときには、ステップ8において、前回の補正燃料量GFDICORから所定量ΔGFDIを減算することによって、今回の補正燃料量GFDICORを算出し、ステップ10に進む。   On the other hand, if the answer to step 5 is NO and the ignition timing CAFM is deviated from the predetermined timing CAFMREF, it is determined in step 7 whether the ignition timing CAFM is smaller than the predetermined timing CAREF. If the answer is YES and the ignition timing CAFM is shifted to the advance side, in step 8, the current correction fuel amount GFDICOR is calculated by subtracting the predetermined amount ΔGFDI from the previous correction fuel amount GFDICOR. Proceed to 10.

一方、上記ステップ7の答がNOで、着火時期CAFMが遅角側にずれているときには、ステップ9において、前回の補正燃料量GFDICORに所定量ΔGFDIを加算することによって、今回の補正燃料量GFDICORを算出し、ステップ10に進む。   On the other hand, when the answer to step 7 is NO and the ignition timing CAFM is shifted to the retarded side, in step 9, the predetermined amount ΔGFDI is added to the previous corrected fuel amount GFDICOR to thereby determine the current corrected fuel amount GFDICOR. And proceed to Step 10.

ステップ6、8または9に続くステップ10では、算出された補正燃料量GFDICORをステップ2で算出された基本筒内噴射量GFDIBASEに加算することによって、筒内噴射量GFDIを算出する。   In Step 10 following Step 6, 8 or 9, the in-cylinder injection amount GFDI is calculated by adding the calculated corrected fuel amount GFDICOR to the basic in-cylinder injection amount GFDIBASE calculated in Step 2.

次に、ステップ11以降において、筒内噴射量GFDIのリミット処理を行う。まず、ステップ11では、筒内噴射量GFDIが全体要求燃料量GFTOTALの3%よりも小さいか否かを判別する。この答がYESのときには、ステップ12において、筒内噴射量GFDIを全体要求燃料量GFTOTALの3%に設定し、後述するステップ15に進む。   Next, in step 11 and subsequent steps, limit processing of the in-cylinder injection amount GFDI is performed. First, in step 11, it is determined whether or not the in-cylinder injection amount GFDI is smaller than 3% of the total required fuel amount GFTOTAL. When the answer is YES, in step 12, the in-cylinder injection amount GFDI is set to 3% of the total required fuel amount GFTOTAL, and the process proceeds to step 15 described later.

一方、上記ステップ11の答がNOのときには、ステップ13において、筒内噴射量GFDIが全体要求燃料量GFTOTALの11%よりも大きいか否かを判別する。この答がYESのときには、ステップ14において、筒内噴射量GFDIを全体要求燃料量GFTOTALの11%に設定し、ステップ15に進む。一方、上記ステップ13の答がNOで、筒内噴射量GFDIが全体要求燃料量GFTOTALの3〜11%のときには、ステップ14をスキップし、ステップ15に進む。   On the other hand, when the answer to step 11 is NO, it is determined in step 13 whether or not the in-cylinder injection amount GFDI is larger than 11% of the total required fuel amount GFTOTAL. If the answer is YES, in step 14, the in-cylinder injection amount GFDI is set to 11% of the total required fuel amount GFTOTAL, and the process proceeds to step 15. On the other hand, if the answer to step 13 is NO and the in-cylinder injection amount GFDI is 3 to 11% of the total required fuel amount GFTOTAL, step 14 is skipped and the process proceeds to step 15.

このステップ15では、全体要求燃料量GFTOTALから筒内噴射量GFDIを減算することによって、ポート噴射量GFPIを算出し、本処理を終了する。   In this step 15, the port injection amount GFPI is calculated by subtracting the in-cylinder injection amount GFDI from the total required fuel amount GFTOTAL, and this processing is terminated.

以上のように、本実施形態によれば、筒内噴射量GFDIを全体要求燃料量GFTOTALの3〜11%に設定するので、燃焼変動やスモーク発生量を抑制しながら、自己着火による燃焼を良好に行うことができる。また、ポート噴射量GFPIを全体要求燃料量GFTOTALと筒内噴射量GFDIとの差(=GFTOTAL−GFDI)に設定するので、エンジン3への出力の要求に応えることができる。   As described above, according to the present embodiment, since the in-cylinder injection amount GFDI is set to 3 to 11% of the total required fuel amount GFTOTAL, combustion by self-ignition is good while suppressing combustion fluctuation and smoke generation amount. Can be done. Further, since the port injection amount GFPI is set to the difference between the total required fuel amount GFTOTAL and the in-cylinder injection amount GFDI (= GFTOTAL−GFDI), it is possible to meet the demand for output to the engine 3.

また、着火時期CAFMを気筒3aごとに算出し、着火時期CAFMが所定時期CAREFよりも進角側にある気筒3aの筒内噴射量GFDIを減少させるとともに、所定時期CAREFよりも遅角側にある気筒3aの筒内噴射量GFDIを増加させるので、その気筒3aの着火時期CAFMを所定時期CAREFに近づけることができ、したがって、気筒3a間の着火時期CAFMのばらつきを抑制することができる。また、筒内噴射量GFDIの変更によって着火時期CAFMを制御するので、例えば内部EGR量の変更によって着火時期CAFMを制御する場合と比較して、熱損失を抑制でき、それにより、燃費を向上させるとともに、気筒3aごとの着火時期CAFMの制御を精度良く行うことができる。   Further, the ignition timing CAFM is calculated for each cylinder 3a, and the ignition timing CAFM decreases the in-cylinder injection amount GFDI of the cylinder 3a that is on the advance side with respect to the predetermined time CAREF and is on the retard side with respect to the predetermined time CAREF. Since the in-cylinder injection amount GFDI of the cylinder 3a is increased, the ignition timing CAFM of the cylinder 3a can be brought close to the predetermined timing CAREF, and therefore variations in the ignition timing CAFM between the cylinders 3a can be suppressed. Further, since the ignition timing CAFM is controlled by changing the in-cylinder injection amount GFDI, heat loss can be suppressed compared to, for example, controlling the ignition timing CAFM by changing the internal EGR amount, thereby improving fuel efficiency. At the same time, the ignition timing CAFM for each cylinder 3a can be accurately controlled.

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、基本筒内噴射量GFDIBASEと補正燃料量GFDICORの和として算出された筒内噴射量GFDIに対してリミット処理を行うことによって、最終的な筒内噴射量GFDIを所定の範囲(全体要求燃料量GFTOTALの3〜11%)内に保持しているが、補正燃料量GFDICORに対してリミット処理を行うことによって、筒内噴射量GFDIを所定の範囲内に保持するようにしてもよい。   In addition, this invention can be implemented in various aspects, without being limited to the described embodiment. For example, in the embodiment, by performing limit processing on the in-cylinder injection amount GFDI calculated as the sum of the basic in-cylinder injection amount GFDIBASE and the corrected fuel amount GFDICOR, the final in-cylinder injection amount GFDI is set within a predetermined range. (3 to 11% of the total required fuel amount GFTOTAL), but by performing a limit process on the corrected fuel amount GFDICOR, the in-cylinder injection amount GFDI is held within a predetermined range. Also good.

また、着火時期CAFMが所定時期CAREFに対してずれているときに、補正燃料量GFDICORを所定量ΔGFDIずつ増加または減少させることによって、筒内噴射量GFDIを増減させているが、この筒内噴射量GFDIの増減を所定の係数を乗じることによって行ってもよい。   Further, when the ignition timing CAFM is deviated from the predetermined timing CAREF, the in-cylinder injection amount GFDI is increased or decreased by increasing or decreasing the corrected fuel amount GFDICOR by the predetermined amount ΔGFDI. The amount GFDI may be increased or decreased by multiplying by a predetermined coefficient.

また、実施形態では、全体要求燃料量GFTOTALを算出するためのパラメータとして、空気質量GAIRおよびエンジン回転数NEを用いているが、これらに代えてまたは加えて、例えば、アクセルペダルの開度や吸気管内の圧力を用いてもよい。   In the embodiment, the air mass GAIR and the engine speed NE are used as parameters for calculating the total required fuel amount GFTOTAL. However, instead of or in addition to these, for example, the opening degree of the accelerator pedal and the intake air The pressure in the tube may be used.

また、実施形態では、着火時期CAFMを算出するためのパラメータとして、筒内圧PSを用いているが、これに代えて、例えば筒内圧PSの増加率を用い、この増加率が所定値を上回ったタイミングを着火時期CAFMとして算出してもよい。   In the embodiment, the in-cylinder pressure PS is used as a parameter for calculating the ignition timing CAFM. Instead, for example, an increase rate of the in-cylinder pressure PS is used, and this increase rate exceeds a predetermined value. The timing may be calculated as the ignition timing CAFM.

また、実施形態では、点火プラグ7の火花点火によって筒内燃料噴射弁6の付近の混合気を燃焼させ、自己着火を生じさせるための火種を生成しているが、点火プラグ7を用いず、ピストン3bによる圧縮によって、その混合気を燃焼させ、火種を生成してもよい。   Further, in the embodiment, sparks for spark ignition of the spark plug 7 burn the air-fuel mixture in the vicinity of the in-cylinder fuel injection valve 6 and generate a fire type for causing self-ignition, but without using the spark plug 7, The air-fuel mixture may be combusted by compression by the piston 3b to generate a fire type.

また、実施形態は、本発明を車両に搭載されたガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ガソリンエンジン以外のディーゼルエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。   The embodiment is an example in which the present invention is applied to a gasoline engine mounted on a vehicle, but the present invention is not limited to this, and may be applied to various engines such as a diesel engine other than a gasoline engine. Also, the present invention can be applied to engines other than those for vehicles, for example, engines for marine propulsion devices such as outboard motors having a crankshaft arranged vertically. In addition, it is possible to appropriately change the detailed configuration within the scope of the gist of the present invention.

1 燃料噴射制御装置
2 ECU(全体要求燃料量設定手段、筒内噴射量設定手段、ポート噴射量設定手段
、噴射制御手段、着火時期取得手段)
3 内燃機関(エンジン)
3a 気筒
3f 吸気ポート
6 筒内燃料噴射弁
8 ポート燃料噴射弁
21 筒内圧センサ(着火時期取得手段)
22 クランク角センサ(着火時期取得手段)
23 気筒判別センサ(着火時期取得手段)
GFDI 筒内噴射量
GFPI ポート噴射量
GFTOTAL 全体要求燃料量
CAFM 混合気の着火時期
CAREF 所定時期
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel injection control apparatus 2 ECU (Whole required fuel amount setting means, In-cylinder injection amount setting means, Port injection amount setting means
, Injection control means, ignition timing acquisition means)
3 Internal combustion engine
3a Cylinder 3f Intake port 6 In-cylinder fuel injection valve 8 Port fuel injection valve 21 In-cylinder pressure sensor (ignition timing acquisition means)
22 Crank angle sensor (ignition timing acquisition means)
23 cylinder discrimination sensor (ignition timing acquisition means)
GFDI In-cylinder injection amount GFPI Port injection amount GFTOTAL Total required fuel amount CAFM Mixture ignition timing CAREF Predetermined timing

Claims (1)

吸気ポートに燃料を噴射するポート燃料噴射弁と、気筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁とを有するとともに、前記気筒内に供給された燃料と空気との混合気を自己着火によって燃焼させる内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記内燃機関に要求される気筒ごとの燃料供給量を、全体要求燃料量として設定する全体要求燃料量設定手段と、
前記筒内燃料噴射弁から噴射される筒内噴射量を、前記全体要求燃料量の3%以上かつ10%未満に設定する筒内噴射量設定手段と、
前記ポート燃料噴射弁から噴射されるポート噴射量を、前記全体要求燃料量と前記筒内噴射量との差に設定するポート噴射量設定手段と、
前記内燃機関の吸気行程中に前記ポート燃料噴射弁から前記ポート噴射量の燃料を噴射させるとともに、圧縮行程中に前記筒内燃料噴射弁から前記筒内噴射量の燃料を噴射させる噴射制御手段と、
混合気の着火時期を前記気筒ごとに取得する着火時期取得手段と、
を備え、
前記筒内噴射量設定手段は、前記取得された着火時期が所定時期よりも進角側にある前記気筒に噴射される前記筒内噴射量を減少させるとともに、前記取得された着火時期が前記所定時期よりも遅角側にある前記気筒に噴射される前記筒内噴射量を増加させることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
It has a port fuel injection valve that injects fuel into the intake port and an in-cylinder fuel injection valve that injects fuel into the cylinder, and burns a mixture of fuel and air supplied into the cylinder by self-ignition A fuel injection control device for an internal combustion engine,
A total required fuel amount setting means for setting a fuel supply amount for each cylinder required for the internal combustion engine as a total required fuel amount;
In-cylinder injection amount setting means for setting the in-cylinder injection amount injected from the in-cylinder fuel injection valve to 3% or more and less than 10% of the total required fuel amount;
Port injection amount setting means for setting a port injection amount injected from the port fuel injection valve to a difference between the total required fuel amount and the in-cylinder injection amount;
Injection control means for injecting the port injection amount of fuel from the port fuel injection valve during the intake stroke of the internal combustion engine and for injecting the in-cylinder injection amount of fuel from the in-cylinder fuel injection valve during the compression stroke; ,
Ignition timing acquisition means for acquiring the ignition timing of the air-fuel mixture for each cylinder;
With
The in-cylinder injection amount setting means reduces the in-cylinder injection amount injected into the cylinder in which the acquired ignition timing is more advanced than a predetermined timing, and the acquired ignition timing is the predetermined ignition timing. A fuel injection control device for an internal combustion engine, characterized by increasing the in-cylinder injection amount injected into the cylinder that is retarded from the timing .
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