JP5896292B2 - Operation control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内燃料噴射手段及び燃料を吸気ポート内に燃料を噴射する吸気ポート燃料噴射手段を備えた内燃機関であって、冷態始動時に触媒昇温運転を行う内燃機関の運転制御装置に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine provided with an in-cylinder fuel injection means for directly injecting fuel into a combustion chamber and an intake port fuel injection means for injecting fuel into an intake port, and a catalyst temperature increasing operation at a cold start The present invention relates to an operation control device for an internal combustion engine.
一般的に、燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内燃料噴射手段及び燃料を吸気ポート内に噴射する吸気ポート燃料噴射手段を備えた自動車の内燃機関が知られている。この内燃機関では、冷態始動時、即ち常温に近い状態での始動時は、排ガスを浄化する触媒を早期に活性温度まで昇温させることを目的として触媒昇温運転が行われる。触媒昇温運転では、膨張〜吸気工程で吸気ポート燃料噴射手段から燃料を吸気ポート内に噴射するとともに、圧縮行程後半に筒内燃料噴射手段から燃料を燃焼室内に噴射して、空燃比が理論空燃比若しくは理論空燃比よりもややリーンとなる混合気とし、燃焼させる(例えば、特許文献1)。これにより、始動時の燃焼を安定させることができる。このため、点火時期の遅角量を大きく設定することができる。点火時期の遅角量を大きく設定することにより排ガス温度を高めることができ、触媒を速やかに昇温させることが可能となる。 2. Description of the Related Art In general, an internal combustion engine of an automobile is known that includes an in-cylinder fuel injection unit that directly injects fuel into a combustion chamber and an intake port fuel injection unit that injects fuel into an intake port. In this internal combustion engine, at the time of cold start, that is, at the time of start in a state close to normal temperature, a catalyst temperature raising operation is performed for the purpose of quickly raising the temperature of the catalyst for purifying exhaust gas to the activation temperature. In the catalyst temperature rising operation, fuel is injected into the intake port from the intake port fuel injection means in the expansion to intake process, and fuel is injected into the combustion chamber from the in-cylinder fuel injection means in the latter half of the compression stroke, so that the air-fuel ratio is theoretical. The air-fuel ratio or the air-fuel mixture that is slightly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is combusted (for example, Patent Document 1). Thereby, the combustion at the time of starting can be stabilized. For this reason, the retard amount of the ignition timing can be set large. By setting the retard amount of the ignition timing to be large, the exhaust gas temperature can be increased, and the catalyst can be quickly heated.
触媒昇温運転を実施すると、内燃機関が時間の経過とともに昇温する。この内燃機関の燃焼室内に噴射された燃料の気化性等は内燃機関の温度によって異なるため、触媒昇温運転中に燃料の噴射量、噴射時期等の運転条件を一定にすることは、不必要な燃料を噴射し続けることとなる。したがって、燃費が悪くなるという問題点があった。
また、筒内燃料噴射手段からの燃料の噴射割合が多くなると、点火装置周辺に形成される成層部分の空燃比がリッチとなり、燃焼が悪化してスモークが発生したり、PN(パティキュレートナンバー)が増加したりする。
When the catalyst temperature raising operation is performed, the temperature of the internal combustion engine rises with time. Since the volatility of the fuel injected into the combustion chamber of the internal combustion engine varies depending on the temperature of the internal combustion engine, it is unnecessary to make the operating conditions such as the fuel injection amount and the injection timing constant during the catalyst temperature raising operation. Will continue to inject fuel. Therefore, there has been a problem that fuel consumption is deteriorated.
In addition, when the fuel injection ratio from the in-cylinder fuel injection means increases, the air-fuel ratio of the stratified portion formed around the ignition device becomes rich, combustion deteriorates and smoke is generated, or PN (particulate number) Or increase.
そこで、本発明は、このような問題を解決するものであって、冷態始動時に触媒昇温運転を実施しながら、良好な燃焼を図りつつ燃費を向上可能な内燃機関の運転制御装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides an operation control device for an internal combustion engine that solves such a problem and can improve fuel efficiency while achieving good combustion while performing a catalyst temperature raising operation during cold start. The purpose is to do.
上述した課題を解決する本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、
排ガス通路に設けられて排ガスを浄化する触媒と、燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内燃料噴射手段と、燃料を吸気ポート内に噴射する吸気ポート燃料噴射手段とを有する内燃機関であって、冷態始動時に前記内燃機関の圧縮行程で前記筒内燃料噴射手段より前記燃焼室内に燃料を噴射して空燃比を理論空燃比或いは理論空燃比よりもリーンとした触媒昇温運転を行う内燃機関の運転制御装置において、
前記筒内燃料噴射手段から噴射される燃料の噴射時期及び噴射量を制御する筒内燃料噴射制御手段と、
前記吸気ポート燃料噴射手段から噴射される燃料の噴射時期及び噴射量を制御する吸気ポート燃料噴射制御手段と、
前記内燃機関を冷却する冷却水の温度又は前記触媒昇温運転の運転開始からの経過時間に応じて、前記筒内燃料噴射手段の噴射量に対する前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合を始動時の初期設定値の割合よりも増加させる燃料噴射割合制御手段と、を備え、
前記燃料噴射割合制御手段は、前記冷却水が所定温度又は前記触媒昇温運転の運転開始から所定時間に達するまでは前記筒内燃料噴射手段の噴射量に対する前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合として前記初期設定値を一定に保持し、前記冷却水が該所定温度又は前記触媒昇温運転の運転開始から該所定時間に達した後に該噴射量の割合を増加させる制御を実施することを特徴とする。
An operation control device for an internal combustion engine according to the present invention that solves the above-described problems is provided.
An internal combustion engine having a catalyst for purifying exhaust gas provided in an exhaust gas passage, in-cylinder fuel injection means for directly injecting fuel into a combustion chamber, and intake port fuel injection means for injecting fuel into an intake port, An internal combustion engine that performs a catalyst heating operation in which the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio by injecting fuel into the combustion chamber from the in-cylinder fuel injection means during the compression stroke of the internal combustion engine at the cold start In the operation control device of
In-cylinder fuel injection control means for controlling the injection timing and amount of fuel injected from the in-cylinder fuel injection means;
Intake port fuel injection control means for controlling the injection timing and injection amount of fuel injected from the intake port fuel injection means;
The ratio of the injection amount of the intake port fuel injection means to the injection amount of the in-cylinder fuel injection means is started according to the temperature of the cooling water for cooling the internal combustion engine or the elapsed time from the start of the catalyst temperature raising operation. A fuel injection ratio control means for increasing the ratio of the initial setting value at the time ,
The fuel injection ratio control means determines the injection amount of the intake port fuel injection means relative to the injection amount of the in-cylinder fuel injection means until the cooling water reaches a predetermined temperature or a predetermined time from the start of the catalyst temperature raising operation. The initial set value is kept constant as a ratio, and control is performed to increase the ratio of the injection amount after the cooling water reaches the predetermined temperature or the predetermined time from the start of the catalyst heating operation. Features.
上記内燃機関の運転制御装置によれば、燃料噴射割合制御手段を備えて、触媒昇温運転の際に、冷却水の温度又は触媒昇温運転の運転開始からの経過時間に応じて、吸気ポート燃料噴射手段からの燃料噴射量の割合を増加させることで、昇温された吸気ポート内で効率良く気化された燃料を燃焼室へ供給することができる。即ち、時間の経過による吸気ポートの昇温によって燃料の気化が促進され、燃焼効率が良くなり燃費を向上させることができる。
また、吸気ポートに噴射された燃料は、吸気ポート内の空気中に均一に拡散することとなる。この状態で吸気バルブが開弁することで、燃料が均一に拡散された空気を燃焼室内に供給できるため、良好な燃焼を得ることができる。そして、吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合を増加させることで、燃料が均一に拡散された空気量の割合が増加するため、安定燃焼を得るとともに、排出ガス中の有害成分を低減することができる。
According to the operation control apparatus for an internal combustion engine, the fuel injection ratio control means is provided, and the intake port according to the temperature of the cooling water or the elapsed time from the start of the operation of the catalyst temperature increase operation during the catalyst temperature increase operation. By increasing the ratio of the fuel injection amount from the fuel injection means, the fuel vaporized efficiently in the intake port whose temperature has been raised can be supplied to the combustion chamber. That is, vaporization of fuel is promoted by the temperature rise of the intake port over time, combustion efficiency is improved, and fuel consumption can be improved.
Further, the fuel injected into the intake port is uniformly diffused into the air in the intake port. By opening the intake valve in this state, air in which fuel is uniformly diffused can be supplied into the combustion chamber, so that good combustion can be obtained. And by increasing the ratio of the injection amount of the intake port fuel injection means, the ratio of the amount of air in which the fuel is uniformly diffused increases, so that stable combustion is obtained and harmful components in the exhaust gas are reduced. Can do.
また、前記筒内燃料噴射手段の噴射量に対する前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合を増加させる制御を、前記冷却水が所定温度又は前記触媒昇温運転の運転開始から所定時間に達した後に実施する。
In addition, the control for increasing the ratio of the injection amount of the intake port fuel injection means to the injection amount of the in-cylinder fuel injection means has reached a predetermined time from the start of the operation of the catalyst temperature raising operation or the cooling water. To be implemented later .
このように、冷却水が所定温度又は触媒昇温運転の運転開始から所定時間に達した後に、筒内燃料噴射手段の噴射量に対する吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合を増加させる制御を実施することによって、始動時直後に燃焼が不安定となって、失火等により内燃機関が停止することを防止できる。 As described above, after the cooling water reaches a predetermined temperature or a predetermined time from the start of the catalyst heating operation, the control is performed to increase the ratio of the injection amount of the intake port fuel injection means to the injection amount of the in-cylinder fuel injection means. By doing so, it becomes possible to prevent combustion from becoming unstable immediately after starting and stopping the internal combustion engine due to misfire or the like.
また、前記吸気ポート燃料噴射制御手段は、前記所定時間に達した後であって前記触媒昇温運転の運転開始から計測された経過時間から該所定時間を減算して算出される時間差分が予め設定された時間差分以上の場合に、前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射時期を始動時の初期設定値の噴射角度よりも進角させる制御を実施するとよい。
Further, the intake port fuel injection control means has a time difference calculated in advance by subtracting the predetermined time from an elapsed time measured after the start of the catalyst temperature raising operation after the predetermined time is reached. When the time difference is greater than or equal to the set time difference, it is preferable to perform control to advance the injection timing of the intake port fuel injection means from the injection angle of the initial set value at the start.
このように、吸気ポート燃料噴射制御手段を備えて、吸気ポート燃料噴射手段の燃料の噴射時期が早くなることで、吸気ポート内に存在する時間が長くなる。これにより、燃料が気化する時間が長くなるため、燃料の気化が促進され、良好な燃焼を得て燃費の向上を図るとともに、排出ガス中の有害成分を低減することができる。 As described above, the intake port fuel injection control means is provided, and the fuel injection timing of the intake port fuel injection means is advanced, so that the time existing in the intake port becomes longer. As a result, it takes a long time for the fuel to vaporize, so that vaporization of the fuel is promoted, and good combustion can be obtained to improve fuel consumption, and harmful components in the exhaust gas can be reduced.
また、前記燃料噴射割合制御手段は、前記筒内燃料噴射手段の噴射量を始動時の初期設定値の噴射量よりも低減することで、前記筒内燃料噴射手段の噴射量に対する前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合を増加させるとよい。 Further, the fuel injection ratio control means reduces the injection amount of the in-cylinder fuel injection means from the injection amount of the initial set value at the time of starting, whereby the intake port fuel with respect to the injection amount of the in-cylinder fuel injection means The ratio of the injection amount of the injection means may be increased.
このように、燃料噴射割合制御手段により、筒内燃料噴射手段の噴射量を始動時の初期設定値の噴射量よりも低減することで、吸気ポート燃料噴射手段の噴射量を相対的に増加させることができる。これにより、空燃比をリーン化させて燃費を向上させることができる。
また、前記燃料噴射割合制御手段は、前記所定時間に達した後であって前記触媒昇温運転の運転開始から計測された経過時間から該所定時間を減算して算出される時間差分が予め設定された時間差分以上の場合に、前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射量をそのままで、前記筒内燃料噴射手段の噴射量を減少させて空燃比をリーン化させるとよい。
Thus, the fuel injection ratio control means reduces the injection amount of the in-cylinder fuel injection means from the injection amount of the initial set value at the time of starting, thereby relatively increasing the injection amount of the intake port fuel injection means. be able to. As a result, the air-fuel ratio can be made lean to improve fuel efficiency.
Further, the fuel injection ratio control means sets in advance a time difference calculated by subtracting the predetermined time from the elapsed time measured after the start of the catalyst temperature raising operation after the predetermined time has been reached. If the time difference is greater than or equal to the time difference, the air-fuel ratio may be made lean by decreasing the injection amount of the in-cylinder fuel injection means while maintaining the injection amount of the intake port fuel injection means.
本発明によれば、冷態始動時に触媒昇温運転を実施しながら、良好な燃焼を図りつつ燃費を向上可能な内燃機関の運転制御装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the operation control apparatus of the internal combustion engine which can improve a fuel consumption, aiming at favorable combustion, implementing a catalyst temperature rising operation at the time of cold start can be provided.
以下、本発明に係る内燃機関の運転制御装置について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, an operation control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the following examples are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative. It is just an example.
<第一実施形態>
<内燃機関及び制御装置の構成>
図1は、本発明の第一実施形態に係る内燃機関の概略構成図である。図1に示すように、内燃機関(以下、エンジン1という)は4サイクル機関であって、火花点火式で、且つ、燃焼室2内に燃料を直接噴射可能に構成されている。
<First embodiment>
<Configuration of internal combustion engine and control device>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the internal combustion engine (hereinafter referred to as the engine 1) is a four-cycle engine, is a spark ignition type, and is configured so that fuel can be directly injected into the
エンジン1のシリンダヘッド3には、吸気バルブ5で開閉される吸気ポート7及び排気バルブ9で開閉される排気ポート11が形成されている。吸気ポート7、排気ポート11には、それぞれ吸気流路13及び排気流路15が接続されている。
The cylinder head 3 of the
また、吸気バルブ5及び排気バルブ9の開閉タイミングをそれぞれ可変調整可能な吸気バルブタイミング調整装置17、排気バルブタイミング調整装置19が設けられている。吸気バルブタイミング調整装置17及び排気バルブタイミング調整装置19は、例えば、図示しないタイミングベルトを介してクランクシャフト33に連結されるタイミングプーリに対する吸気カム軸及び排気カム軸の位相を調整し、吸気バルブ5及び排気バルブ9の開閉タイミングをそれぞれ連続的に調整するようになっている。
In addition, an intake valve
また、シリンダヘッド3には、燃焼室2内に直接、燃料を噴射する筒内燃料噴射手段23が設けられている。本実施形態では、筒内燃料噴射手段23として、燃料噴射弁を用いた。筒内燃料噴射手段23は、燃料タンク24内のフィードポンプ25の吐出側に設けた高圧ポンプ27に接続されている。燃料は、高圧ポンプ27で増圧され高圧燃料として筒内燃料噴射手段23から噴射される。
さらに、シリンダヘッド3には、吸気ポート7内へ燃料を噴射する吸気ポート燃料噴射手段83が設けられている。吸気ポート燃料噴射手段83は、フィードポンプ25を介して燃料タンクに接続されている。燃料タンク内の燃料は、フィードポンプ25により圧送される燃料がそのまま吸気ポート燃料噴射手段83から噴射される。
The cylinder head 3 is provided with in-cylinder fuel injection means 23 for directly injecting fuel into the
Further, the cylinder head 3 is provided with intake port fuel injection means 83 for injecting fuel into the intake port 7. The intake port fuel injection means 83 is connected to the fuel tank via the
シリンダヘッド3の各気筒の燃焼室2の頂部中央には、点火装置29が設けられている。本実施形態では、点火装置29として点火プラグを用いた。
また、シリンダブロック4には、エンジン1の冷却水の水温を検出する冷却水温度センサ31、クランクシャフト33の回転に同期してクランク角情報を出力するクランク角センサ35が設けられている。クランク角センサ35からのクランク角情報は、後述するECU61に入力されて、エンジン回転数の算出、燃料噴射時期の制御、点火時期の制御等に用いられる。さらに、アクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ(図示しない)が設けられている。
An
The cylinder block 4 is also provided with a
また、シリンダブロック4内にはピストン37が往復可能に収められている。このピストン37がコンロッド39を介してクランクシャフト33に連結されている。そして、エンジン1は、点火装置29の点火、ピストン37の往復、筒内燃料噴射手段23及び吸気ポート燃料噴射手段83からの燃料噴射、吸気バルブ5及び排気バルブ9の開閉等の動作から4サイクル運転を形成して、ピストン37で得られる動力がクランクシャフト33から出力される。
A
エンジン1の吸気流路13には、電子スロットル41、フローセンサ43及びエアクリーナ45が設けられている。
An
また、排気流路15の下流には、排ガス浄化装置47が設けられている。排ガス浄化装置47は、排気ガス中の有害成分(CO、未燃HC、NOx等)を浄化する装置であり、三元触媒49を内包した構造になっている。なお、触媒の種類には限定はなく、NOx触媒等にも適用可能である。
排ガス浄化装置47の上流側には、排ガス中に含まれる酸素の濃度を検出する酸素濃度センサ51が設けられている。排ガス中に含まれる酸素量は、理論空燃比(以下、ストイキオという)を境としてその出力が大きく変化する特性を有している。
Further, an exhaust
An
さらに、エンジン1を制御するためのECU61(運転制御装置に相当)が備えられている。ECU61は、図示しないROM、RAM、CPU等を備えている。
Further, an ECU 61 (corresponding to an operation control device) for controlling the
図2は、第一実施形態に係るECU61及び当該ECU61に関連する機器の構成ブロック図である。
図2に示すように、ECU61は、タイマーカウンタ63と、回転数制御手段65と、バルブタイミング制御手段67と、点火時期制御手段69と、筒内燃料噴射制御手段71と、吸気ポート燃料噴射制御手段85と、燃料噴射割合制御手段87と、を備えている。
FIG. 2 is a configuration block diagram of the
As shown in FIG. 2, the
タイマーカウンタ63は、圧縮スライトリーン運転(触媒昇温運転に相当)の運転開始からの経過時間を計測した経過時間情報を回転数制御手段65、バルブタイミング制御手段67、点火時期制御手段69及び筒内燃料噴射制御手段71、吸気ポート燃料噴射制御手段85、燃料噴射割合制御手段87等に出力する。なお、本明細書では、ストイキオ或いはストイキオよりも若干リーンなスライトリーン空燃比(A/F=15〜16)としつつ圧縮行程で燃料を噴射する運転を圧縮スライトリーン運転という(以下、圧縮S/L運転という)。
The
回転数制御手段65は、クランク角センサ35から入力されたクランク角情報に基づいてエンジン1の回転数を算出する。また、回転数制御手段65は、タイマーカウンタ63から入力された経過時間情報、及び冷却水温度センサ31、アクセルポジションセンサ、フローセンサ43、クランク角センサ35等からの検出情報に基づいて、エンジン1の回転数を制御する。回転数制御手段65は、電子スロットル41の開弁角度及び燃料の噴射量をROM等のメモリに格納されたマップに基づいて算出し、その後、電子スロットル41の開弁角度を制御するとともに、燃料噴射量情報を筒内燃料噴射制御手段71及び吸気ポート燃料噴射制御手段85に出力する。
The rotational speed control means 65 calculates the rotational speed of the
バルブタイミング制御手段67は、タイマーカウンタ63から入力された経過時間情報、クランク角センサ35からの検出情報、予め設定された圧縮S/L運転の経過時間と吸気バルブ5の開閉角との関係を示すマップ、及び予め設定された圧縮S/L運転の経過時間と排気バルブ9の開閉角との関係を示すマップ等に基づいて、吸気バルブ5及び排気バルブ9の開閉時期をそれぞれ算出する。これらのマップは、予めROM等のメモリに格納されている。
The valve timing control means 67 determines the relationship between the elapsed time information input from the
バルブタイミング制御手段67は、算出した吸気バルブ5及び排気バルブ9の開閉時期情報をそれぞれ吸気バルブタイミング調整装置17及び排気バルブタイミング調整装置19に出力する。吸気バルブタイミング調整装置17及び排気バルブタイミング調整装置19は、バルブタイミング制御手段67から入力された吸気バルブ5及び排気バルブ9の開閉時期情報に基づいて、それぞれ吸気バルブ5及び排気バルブ9を開閉させる。
The valve timing control means 67 outputs the calculated opening / closing timing information of the
点火時期制御手段69は、クランク角センサ35から入力されたクランク角情報及びタイマーカウンタ63から入力された経過時間情報等に基づいて、点火時期を制御する。
The ignition timing control means 69 controls the ignition timing based on the crank angle information input from the
燃料噴射割合制御手段87は、回転数制御手段65から入力された燃料噴射量、酸素濃度センサ51から入力された検出情報、クランク角センサ35から入力されたクランク角情報等に基づいて、筒内燃料噴射手段23の噴射量に対する吸気ポート燃料噴射手段83の噴射量の割合を算出するとともに、筒内燃料噴射手段23、吸気ポート燃料噴射手段83の噴射量をそれぞれ算出する。その後、燃料噴射割合制御手段87は、算出した筒内燃料噴射手段23、吸気ポート燃料噴射手段83の噴射量情報をそれぞれ筒内燃料噴射制御手段71、吸気ポート燃料噴射制御手段85に出力する。
Based on the fuel injection amount input from the rotation speed control means 65, the detection information input from the
吸気ポート燃料噴射制御手段85は、入力された燃料噴射量情報及びクランク角情報等に基づいて、吸気ポート燃料噴射手段83の燃料噴射量及び噴射時期を制御する。 The intake port fuel injection control means 85 controls the fuel injection amount and injection timing of the intake port fuel injection means 83 based on the inputted fuel injection amount information and crank angle information.
また、筒内燃料噴射制御手段71は、入力された燃料噴射量情報及びクランク角情報等に基づいて、筒内燃料噴射手段23の燃料噴射量及び噴射時期を制御する。 Further, the in-cylinder fuel injection control means 71 controls the fuel injection amount and the injection timing of the in-cylinder fuel injection means 23 based on the inputted fuel injection amount information, crank angle information, and the like.
本実施形態に係るECU61には、エンジン1の運転状態に応じて、筒内燃料噴射手段23と吸気ポート燃料噴射手段83とを噴き分ける通常モードが設定されている。この通常モードは、極低負荷時、低中負荷時及び高負荷時における3種類の噴射モードから構成されている。
具体的には、極低負荷時に、吸気ポート燃料噴射手段83のみから膨張行程で低圧燃料を噴射する噴射モードを有している。
また、低中負荷時に、筒内燃料噴射手段23と吸気ポート燃料噴射手段83とに分けた分割噴射モードで負荷に応じて噴射割合を燃料噴射割合制御手段87により変えながら膨張行程〜吸気行程で吸気ポート燃料噴射手段83から燃料を噴射し、吸気行程〜圧縮行程で筒内燃料噴射手段23から燃料を噴射する噴射モードを有している。
そして、高負荷時に、筒内燃料噴射手段23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有している。
これらの噴射モードは、ECU61によって、予めROM等のメモリに格納されたエンジン1の運転領域のマップにしたがって選択される。
In the
Specifically, it has an injection mode in which low-pressure fuel is injected in the expansion stroke only from the intake port fuel injection means 83 at an extremely low load.
Further, at the time of low and medium load, in the split injection mode divided into the in-cylinder fuel injection means 23 and the intake port fuel injection means 83, the fuel injection ratio control means 87 changes the injection ratio in accordance with the load while the expansion stroke to the intake stroke. There is an injection mode in which fuel is injected from the intake port fuel injection means 83 and fuel is injected from the in-cylinder fuel injection means 23 in the intake stroke to the compression stroke.
And it has the injection mode which injects high pressure fuel only by the in-cylinder fuel injection means 23 at an exhaust stroke-intake stroke at the time of high load.
These injection modes are selected by the
本実施形態においてECU61は、圧縮S/L運転を実施する際に上記分割噴射モードを選択する。ECU61が圧縮S/L運転を選択すると、燃料噴射割合制御手段87によって空燃比がストイキオ或いはストイキオよりも若干リーンとなるように、筒内燃料噴射制御手段71及び吸気ポート燃料噴射手段85の噴射時期及び噴射量が設定される。
In the present embodiment, the
圧縮S/L運転は、エンジン1の冷態始動直後に、冷態の触媒を早期に活性温度まで昇温させるために用いられる。圧縮S/L運転では、エンジン1の冷態始動直後に筒内燃料噴射手段23及び吸気ポート燃料噴射手段83から燃料を噴射する。この噴射により空燃比が圧縮行程でストイキオ或いはストイキオよりも若干リーンとすることにより行われる。この空燃比の運転は、燃焼が極めて安定するため、圧縮S/L運転のときは、点火時期制御手段69により点火時期を通常よりも遅らせて、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。これにより、触媒が活性温度に達するまでの時間を短縮することができる。この圧縮S/L運転の実施のために、ECU61は、イグニッションスイッチの始動情報、冷却水の水温情報等、圧縮S/L運転に必要な各種情報を上述した各種センサから入力させている。
圧縮S/L運転を開始するとECU61に設けられたタイマーカウンタ63により運転開始からの経過時間が計測される。そして、経過時間が上記経過時間情報として出力される。
The compression S / L operation is used to quickly raise the temperature of the cold catalyst to the activation temperature immediately after the cold start of the
When the compression S / L operation is started, an elapsed time from the start of operation is measured by a
<制御フロー>
次に、圧縮S/L運転時に係る制御フローについて、図3〜図5を用いて説明する。
<Control flow>
Next, a control flow related to the compression S / L operation will be described with reference to FIGS.
まず、図3に示すように、エンジン1のイグニッションスイッチをON操作してエンジン1を始動させると、ECU61がエンジン1の始動を検出する(ステップS1)。
First, as shown in FIG. 3, when the
続いて、エンジン1の冷却水の水温W、エンジン回転数Ne、筒内燃料噴射手段23の燃料噴射時期IT、吸気ポート燃料噴射手段83の燃料噴射時期MPIT、燃料噴射比率(以下、MPI比率RAという)、空燃比A/Fを算出する(ステップS2)。
なお、本明細書では、MPI比率RAを、筒内燃料噴射手段23からの燃料噴射量に対する吸気ポート燃料噴射手段83からの燃料噴射量の割合とする。
Subsequently, the coolant temperature W of the
In this specification, the MPI ratio RA is the ratio of the fuel injection amount from the intake port fuel injection means 83 to the fuel injection amount from the in-cylinder fuel injection means 23.
冷却水の水温Wは、冷却水温度センサ31にて検出される。冷却水温度センサ31にて計測された水温Wの水温情報(以下、単に水温Wという)は、冷却水温度センサ31からECU61に入力される。
The coolant temperature W is detected by the
また、エンジン回転数Neは、クランク角センサ35から入力されたクランク角情報に基づいて算出される。
The engine speed Ne is calculated based on crank angle information input from the
始動直後の筒内燃料噴射手段23及び吸気ポート燃料噴射手段83の燃料噴射時期IT及びMPITは、それぞれ圧縮S/L運転領域の各マップにしたがって設定されており、筒内燃料噴射制御手段71及び吸気ポート燃料噴射制御手段85は、当該各マップを読み込むことにより燃料噴射時期IT及びMPITを算出する。
また、始動直後のMPI比率RA及び空燃比A/Fは、それぞれ圧縮S/L運転領域の各マップにしたがって設定されており、燃料噴射割合制御手段87は、当該各マップを読み込むことによりMPI比率RA及び空燃比A/Fを算出する。
The fuel injection timings IT and MPIT of the in-cylinder fuel injection means 23 and the intake port fuel injection means 83 immediately after the start are set according to each map of the compression S / L operation region, and the in-cylinder fuel injection control means 71 and The intake port fuel injection control means 85 calculates the fuel injection timing IT and MPIT by reading each map.
Further, the MPI ratio RA and the air-fuel ratio A / F immediately after start-up are set according to the respective maps in the compression S / L operation region, and the fuel injection ratio control means 87 reads the respective maps to read the MPI ratio. RA and air-fuel ratio A / F are calculated.
次に、ECU61は、冷却水温度センサ31から入力された水温Wが、予め設定された閾値Wth以下か否かを判定する(ステップS3)。本実施形態では、閾値Wthを、例えば50℃としたが、この値に限定されるものではない。
冷却水の水温Wが、閾値Wthよりも大きい場合には、触媒は十分に暖められているとして、通常の制御運転を実施する(ステップS4)。
Next, the
When the coolant temperature W is higher than the threshold value Wth, the catalyst is sufficiently warmed and normal control operation is performed (step S4).
一方、冷却水の水温Wが、閾値Wth以下の場合には、エンジン1が既に圧縮S/L運転状態か否かを判定する(ステップS5)。
エンジン1が圧縮S/L運転状態で無い場合は、圧縮S/L運転を開始する(ステップS6)。
圧縮S/L運転を開始するとともに、筒内燃料噴射制御手段71、吸気ポート燃料噴射制御手段85、燃料噴射割合制御手段87は、それぞれ筒内燃料噴射手段23の燃料噴射時期IT、吸気ポート燃料噴射手段83の燃料噴射時期MPIT、MPI比率RA、空燃比A/Fについて、冷態始動時のアイドル運転用に予め設定された初期設定値の燃料噴射時期IT1、燃料噴射時期MPIT1、MPI比率RA1、空燃比A/F1に設定する。
On the other hand, when the coolant temperature W is equal to or lower than the threshold value Wth, it is determined whether or not the
When the
In addition to starting the compression S / L operation, the in-cylinder fuel injection control means 71, the intake port fuel injection control means 85, and the fuel injection ratio control means 87 are respectively connected to the fuel injection timing IT and the intake port fuel of the in-cylinder fuel injection means 23. Regarding the fuel injection timing MPIT, the MPI ratio RA, and the air-fuel ratio A / F of the injection means 83, the fuel injection timing IT1, the fuel injection timing MPIT1, and the MPI ratio RA1 of initial setting values that are preset for idle operation at the time of cold start are preset. The air-fuel ratio A / F1 is set.
圧縮S/L運転を開始したら、燃料噴射時期IT1、燃料噴射時期MPIT1、MPI比率RA1、及び空燃比A/F1を一定に保持する(例えば、図5(A)〜図5(E)参照)。
また、図5(G)に示すように、圧縮S/L運転を開始するとともに、タイマーカウンタ63は、当該タイマーカウンタ63の値を0(ゼロ)にリセットして、圧縮S/L運転の経過時間の計測を開始する。
圧縮S/L運転開始後、図5(F)に示すように、時間の経過とともに水温Wは徐々に上昇する。
When the compression S / L operation is started, the fuel injection timing IT1, the fuel injection timing MPIT1, the MPI ratio RA1, and the air-fuel ratio A / F1 are kept constant (see, for example, FIGS. 5A to 5E). .
Further, as shown in FIG. 5G, while starting the compression S / L operation, the
After the compression S / L operation is started, as shown in FIG. 5 (F), the water temperature W gradually rises with time.
冷態始動時のように触媒温度が低く排ガス浄化装置47の浄化能力が低いときには、空燃比A/Fは燃焼が悪化しない範囲で極力リーン化したほうが未燃HCの低減に効果がある。筒内燃料噴射手段23の噴射時期は、吸気行程噴射よりも圧縮行程噴射のほうが成層燃焼のため燃焼が早く、燃焼安定性に優れており、ドライバビリティも良好となる。加えて、圧縮S/L運転時には、空燃比をストイキオ或いはストイキオよりも若干リーン寄りのスライトリーン空燃比に制御して圧縮行程噴射を行う。この場合には、局部的に極めて燃料濃度の濃いリッチ領域と燃料濃度の薄いリーン領域とが燃焼室2内に形成される。そして、リッチ領域では局部的に酸素が不足するために不完全燃焼(例えば、C8H18+O2→CO+H2)が生起されて比較的多量のCO、H2が発生し、リーン領域では燃焼に寄与しないO2が余剰O2として多く存在することになる。
したがって、圧縮S/L運転を実施することにより、反応性に富むCO、H2と余剰O2とを排気流路15を経て排ガス浄化装置47へ同時供給することができ、排気流路15及び排ガス浄化装置47内での酸化反応によるCO、H2とO2との反応熱によって排ガス浄化装置47(三元触媒49)の昇温が図られることになる。
When the catalyst temperature is low and the purification capability of the exhaust
Therefore, by performing the compression S / L operation, reactive CO, H 2 and surplus O 2 can be simultaneously supplied to the exhaust
ところで、図3に示すように、ステップS5にて、エンジン1が既に圧縮S/L運転状態の場合は、当該圧縮S/L運転を継続して、後述するステップS7を実施する。
By the way, as shown in FIG. 3, when the
次に、ステップ7では、タイマーカウンタ63にて圧縮S/L運転の運転開始からの経過時間を計測する。タイマーカウンタ63により計測された経過時間情報(以下、経過時間Tという)は、タイマーカウンタ63から回転数制御手段65、バルブタイミング制御手段67、点火時期制御手段69、筒内燃料噴射制御手段71、吸気ポート燃料噴射制御手段85及び燃料噴射割合制御手段87に出力される。
Next, in step 7, the
ECU61は、タイマーカウンタ63により計測された経過時間Tが、予め設定された所定時間Tth1以上か否かを判定する(ステップS8)。
所定時間Tth1は、予め実験等により設定された値であり、本実施形態では、例えば10秒とした。なお、この値に限定されるものではない。
経過時間Tが、所定時間Tth1未満の場合には、そのまま圧縮S/L運転を継続する。そして、再び、ステップS2を実施する。
The
The predetermined time Tth1 is a value set in advance by experiments or the like, and is set to 10 seconds in the present embodiment, for example. The value is not limited to this value.
When the elapsed time T is less than the predetermined time Tth1, the compression S / L operation is continued as it is. And step S2 is implemented again.
一方、経過時間Tが所定時間Tth1以上の場合には、経過時間Tが予め設定された所定時間Tend未満か否かを判定する(ステップS9)。
所定時間Tendは、予め実験等により設定された圧縮S/L運転の運転時間である。即ち、所定時間Tendを経過したら、圧縮S/L運転を終了する。本実施形態では、所定時間Tendを、例えば90秒とした。なお、この値に限定されるものではない。
経過時間Tが、所定時間Tend以上の場合には、圧縮S/L運転が充分に実施されて触媒が暖められたとして、ステップS4にて通常制御を実施する。
On the other hand, when the elapsed time T is equal to or longer than the predetermined time Tth1, it is determined whether or not the elapsed time T is less than the predetermined time Tend set in advance (step S9).
The predetermined time Tend is an operation time of the compression S / L operation set in advance by an experiment or the like. That is, when the predetermined time Tend has elapsed, the compression S / L operation is terminated. In the present embodiment, the predetermined time Tend is set to 90 seconds, for example. The value is not limited to this value.
When the elapsed time T is equal to or longer than the predetermined time Tend, normal control is performed in step S4, assuming that the compression S / L operation is sufficiently performed and the catalyst is warmed.
一方、経過時間Tが所定時間Tend未満の場合には、運転制御その1を実施する(ステップS30)。
運転制御その1では、図4に示すように、ECU61は、タイマーカウンタ63により計測された経過時間Tから所定時間Tth1を減算して時間差分ΔTを算出するとともに、当該時間差分ΔTが、予め設定された時間差分ΔTth未満か否かを判定する(ステップS31)。
時間差分ΔTthは、予め実験等により設定された値であり、本実施形態では、例えば10秒とした。なお、この値に限定されるものではない。
時間差分ΔTが、時間差分ΔTth未満の場合には、後述するステップS32を実施する。
On the other hand, when the elapsed time T is less than the predetermined time Tend, the
In
The time difference ΔTth is a value set in advance by an experiment or the like, and is set to, for example, 10 seconds in this embodiment. The value is not limited to this value.
When the time difference ΔT is less than the time difference ΔTth, step S32 described later is performed.
次に、ステップS32では、燃料噴射割合制御手段87は、ステップS2で算出されたMPI比率RAが、予め設定された閾値RAth未満か否かを判定する。閾値RAthは、予め実験等により設定された値である。 Next, in step S32, the fuel injection ratio control means 87 determines whether or not the MPI ratio RA calculated in step S2 is less than a preset threshold value RAth. The threshold value RAth is a value set in advance through experiments or the like.
そして、MPI比率RAが、閾値RAth未満の場合に、燃料噴射割合制御手段87は、現在のMPI比率RAに所定値eを加算して新たなMPI比率RAを算出する(ステップS33)。続いて、新たなMPI比率RAとなるように、吸気ポート燃料噴射手段83及び筒内燃料噴射手段23の各噴射量を決定する。
具体的には、図5(A)〜図5(C)に示すように、吸気ポート燃料噴射手段83からの噴射量を増加させるとともに、筒内燃料噴射手段23からの噴射量を減少させて新たなMPI比率RAとする。このとき、吸気ポート燃料噴射手段83からの噴射量は増加するが、筒内燃料噴射手段23からの噴射量は減少するため、空燃比A/Fは変化しない。その後、ステップS2を実施する。
一方、ステップS32にて、ステップS2で算出されたMPI比率RAが、閾値RAth以上の場合は、MPI比率RAを変化させることなく、再びステップS2を実施する。即ち、MPI比率RAは、閾値RAthよりも大きくならないように設定されている。
When the MPI ratio RA is less than the threshold value RAth, the fuel injection
Specifically, as shown in FIGS. 5A to 5C, the injection amount from the intake port fuel injection means 83 is increased and the injection amount from the in-cylinder fuel injection means 23 is decreased. A new MPI ratio RA is assumed. At this time, the injection amount from the intake port fuel injection means 83 increases, but the injection amount from the in-cylinder fuel injection means 23 decreases, so the air-fuel ratio A / F does not change. Then, step S2 is implemented.
On the other hand, if the MPI ratio RA calculated in step S2 is greater than or equal to the threshold RAth in step S32, step S2 is performed again without changing the MPI ratio RA. That is, the MPI ratio RA is set so as not to be larger than the threshold value RAth.
ステップS31にて、時間差分ΔTが、時間差分ΔTth以上の場合には、ステップS34を実施する。
ステップS34では、燃料噴射割合制御手段87は、ステップS2にて算出された空燃比A/Fが、予め設定された閾値A/Fth未満か否かを判定する。閾値A/Fthは、予め実験等により設定された値である。
If the time difference ΔT is greater than or equal to the time difference ΔTth in step S31, step S34 is performed.
In step S34, the fuel injection ratio control means 87 determines whether the air-fuel ratio A / F calculated in step S2 is less than a preset threshold A / Fth. The threshold value A / Fth is a value set in advance through experiments or the like.
そして、空燃比A/Fが、閾値A/Fth未満の場合に、燃料噴射割合制御手段87は、現在の空燃比A/Fに所定値fを加算して新たな空燃比A/Fを算出する(ステップS35)。続いて、図5(B)〜図5(D)に示すように、吸気ポート燃料噴射手段83の噴射量をそのままで、筒内燃料噴射手段23の噴射量を減少させて空燃比A/Fをリーン化させる。その後、後述するステップS36を実施する。
一方、ステップS34にて空燃比A/Fが、閾値A/Fth以上の場合は、空燃比A/Fをリーン化させることなくそのまま保持する。即ち、空燃比A/Fは、閾値FAthよりもリーンにならないように設定されている。その後、後述するステップS36を実施する。
When the air-fuel ratio A / F is less than the threshold value A / Fth, the fuel injection ratio control means 87 calculates a new air-fuel ratio A / F by adding a predetermined value f to the current air-fuel ratio A / F. (Step S35). Subsequently, as shown in FIGS. 5B to 5D, the air-fuel ratio A / F is decreased by decreasing the injection amount of the in-cylinder fuel injection means 23 while keeping the injection amount of the intake port fuel injection means 83 as it is. To make it lean. Thereafter, step S36 described later is performed.
On the other hand, if the air-fuel ratio A / F is greater than or equal to the threshold value A / Fth in step S34, the air-fuel ratio A / F is maintained as it is without leaning. That is, the air-fuel ratio A / F is set so as not to become leaner than the threshold value FAth. Thereafter, step S36 described later is performed.
ステップS36では、吸気ポート燃料噴射制御手段85は、ステップS2にて算出された燃料噴射時期MPITが予め設定された閾値MPITthよりも大きいか否かを判定する。閾値MPITthは、予め実験等により設定された値である。 In step S36, the intake port fuel injection control means 85 determines whether or not the fuel injection timing MPIT calculated in step S2 is larger than a preset threshold value MPITth. The threshold value MPITth is a value set in advance by experiments or the like.
そして、燃料噴射時期MPITが、閾値MPITthよりも大きい(遅角している)場合に、吸気ポート燃料噴射制御手段85は、現在の燃料噴射時期MPITから所定値gを減算して(進角して)新たな燃料噴射時期MPITを算出する。続いて、図5(E)に示すように、吸気ポート燃料噴射手段83の噴射時期を新たな燃料噴射時期MPITに進角させる(ステップS37)。その後、再びステップS2を実施する。
一方、ステップS36にて燃料噴射時期MPITが、閾値MPITth以下の場合は、燃料噴射時期MPITを進角させることなく、そのまま燃料噴射時期MPITを保持する。即ち、燃料噴射時期MPITは、閾値MPITthよりも進角しないように設定されている。その後、ステップS2を実施する。
When the fuel injection timing MPIT is larger (retarded) than the threshold value MPITth, the intake port fuel injection control means 85 subtracts the predetermined value g from the current fuel injection timing MPIT (advances). A) A new fuel injection timing MPIT is calculated. Subsequently, as shown in FIG. 5E, the injection timing of the intake port fuel injection means 83 is advanced to a new fuel injection timing MPIT (step S37). Thereafter, step S2 is performed again.
On the other hand, if the fuel injection timing MPIT is equal to or less than the threshold value MPITth in step S36, the fuel injection timing MPIT is held as it is without advancing the fuel injection timing MPIT. That is, the fuel injection timing MPIT is set so as not to advance more than the threshold value MPITth. Then, step S2 is implemented.
<効果>
上述した第一実施形態によれば、筒内燃料噴射制御手段71、吸気ポート燃料噴射制御手段85及び燃料噴射割合制御手段87を備えて、圧縮S/L運転の所定時間Tth1経過後に、吸気ポート燃料噴射手段83の噴射量を増加(即ちMPI比率RAを増加)させることで、昇温された吸気ポート7内で効率良く気化された燃料を燃焼室2へ供給することができる。即ち、時間の経過による吸気ポート7の昇温によって燃料の気化が促進され、燃焼効率が良くなり燃費を向上させることができる。
<Effect>
According to the first embodiment described above, the in-cylinder fuel injection control means 71, the intake port fuel injection control means 85, and the fuel injection ratio control means 87 are provided, and after the predetermined time Tth1 of the compression S / L operation has elapsed, the intake port By increasing the injection amount of the fuel injection means 83 (that is, increasing the MPI ratio RA), the fuel vaporized efficiently in the intake port 7 whose temperature has been raised can be supplied to the
また、吸気ポート7に噴射された燃料は、吸気ポート7内の空気中に均一に拡散することとなる。この状態で吸気バルブ5が開弁することで、燃料が均一に拡散された空気を燃焼室2内に供給できるため、良好な燃焼を得ることができる。そして、吸気ポート燃料噴射手段83の噴射量の割合を増加させることで、燃料が均一に拡散された空気量の割合が増加するため、安定燃焼を得るとともに、排出ガス中の有害成分を低減することができる。
Further, the fuel injected into the intake port 7 is uniformly diffused into the air in the intake port 7. Since the
そして、筒内燃料噴射手段23の噴射量を冷態始動時の噴射量よりも低減させた場合には、吸気ポート燃料噴射手段83の噴射量を相対的に増加させることができる。これにより、空燃比A/Fがリーン化して良好な燃焼を得ることができる。さらに、燃料の全体供給量を増加させることなく、良好な燃焼を安定して得ることができるため、燃費を向上させることができる。 When the injection amount of the in-cylinder fuel injection means 23 is reduced below the injection amount at the time of cold start, the injection amount of the intake port fuel injection means 83 can be relatively increased. As a result, the air-fuel ratio A / F becomes lean and good combustion can be obtained. Furthermore, since good combustion can be stably obtained without increasing the total supply amount of fuel, fuel efficiency can be improved.
また、圧縮S/L運転の所定時間Tth1経過後に、吸気ポート燃料噴射手段83の燃料噴射時期MPITを進角させることによって、良好な燃焼を得て排出ガスを昇温することができる。 Further, after the predetermined time Tth1 of the compression S / L operation has elapsed, the fuel injection timing MPIT of the intake port fuel injection means 83 is advanced to obtain good combustion and raise the exhaust gas temperature.
さらに、圧縮S/L運転が所定時間Tth1に達してから、運転制御その1を実施するので、始動直後に燃焼が不安定となって、失火等によりエンジン1が停止することを防止できる。
Further, since the
<第二実施形態>
次に、本発明の第二実施形態について説明する。以下の説明において、上述した第一実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
第二実施形態の運転制御は、圧縮S/L運転が所定時間Tth1経過すると、後述する運転制御その2を実施し、圧縮S/L運転が所定時間Tth2(>Tth1)経過すると、後述する運転制御その3を更に実施し、圧縮S/L運転が所定時間Tth3(>Tth2)経過すると、第一実施形態と同様に、運転制御その1を更に実施するものである。
運転制御その2及び運転制御その3については、以下で説明する。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, portions corresponding to those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and differences are mainly described.
In the operation control of the second embodiment, when the compression S / L operation is performed for a predetermined time Tth1,
<制御フロー>
本実施形態に係る圧縮S/L運転時に係る制御フローについて、図6〜図14を用いて説明する。
<Control flow>
A control flow related to the compression S / L operation according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、図6に示すように、エンジン1のイグニッションスイッチをON操作してエンジン1を始動させる(ステップS1)。
First, as shown in FIG. 6, the
そして、冷却水の水温W、エンジン回転数Ne、バルブオーバーラップ角VOL、点火時期SA、筒内燃料噴射手段23の燃料噴射時期IT、吸気ポート燃料噴射手段83の燃料噴射時期MPIT、MPI比率RA、空燃比A/Fを算出する(ステップS2´)。 Then, the coolant temperature W, the engine speed Ne, the valve overlap angle VOL, the ignition timing SA, the fuel injection timing IT of the in-cylinder fuel injection means 23, the fuel injection timing MPIT of the intake port fuel injection means 83, and the MPI ratio RA Then, the air-fuel ratio A / F is calculated (step S2 ′).
エンジン始動直後の吸気バルブ5及び排気バルブ9の開閉時期は、それぞれ予め設定されたエンジン1の運転領域のマップに基づいて算出された設定値となっている。バルブタイミング制御手段67は、吸気バルブ5及び排気バルブ9の開閉時期の設定値に基づいて、図8に示すように、吸気バルブ開弁時期Inから排気バルブ閉止時期Outまでのバルブオーバーラップ角VOLを算出する。
The opening / closing timings of the
点火時期制御手段69及び筒内燃料噴射制御手段71は、それぞれ予め設定されたエンジン1の運転領域の各マップに基づいて点火時期SA及び燃料噴射時期ITを算出する。
The ignition timing control means 69 and the in-cylinder fuel injection control means 71 calculate the ignition timing SA and the fuel injection timing IT based on the respective maps of the operating region of the
次に、第一実施形態と同様に、ステップS3からステップS9までを実施する。
なお、ステップS6において、圧縮S/L運転を開始する際は、回転数制御手段65、バルブタイミング制御手段67、点火時期制御手段69は、それぞれエンジン回転数Ne、バルブオーバーラップ角VOL(吸気バルブ開弁時期In及び排気バルブ閉止時期Outから算出)、点火時期SAについて、冷態始動時のアイドル運転用に予め設定された初期設定値のエンジン回転数Ne1、バルブオーバーラップ角VOL1(吸気バルブ開弁時期In1及び排気バルブ閉止時期Out1から算出)、点火時期SA1に設定する。
Next, similarly to the first embodiment, steps S3 to S9 are performed.
In step S6, when the compression S / L operation is started, the rotational speed control means 65, the valve timing control means 67, and the ignition timing control means 69 are the engine rotational speed Ne, the valve overlap angle VOL (intake valve The engine speed Ne1 and the valve overlap angle VOL1 (the intake valve opening) are set in advance for the idling operation at the time of cold start with respect to the ignition timing SA and the ignition timing SA, calculated from the valve opening timing In and the exhaust valve closing timing Out. Calculated from the valve timing In1 and the exhaust valve closing timing Out1) and the ignition timing SA1.
次に、ステップS9において、経過時間Tが、所定時間Tend以上の場合には、第一実施形態と同様に、続いてステップS4を実施する。
一方、経過時間Tが所定時間Tend未満の場合には、運転制御その2を実施する(ステップS10)。
運転制御その2では、図7に示すように、回転数制御手段65は、ステップS2´にて算出されたエンジン回転数Neが予め設定された閾値Nthよりも大きいか否かを判定する(ステップS11)。閾値Nthは、予め実験等により設定された値である。
Next, when the elapsed time T is equal to or longer than the predetermined time Tend in step S9, step S4 is subsequently performed as in the first embodiment.
On the other hand, when the elapsed time T is less than the predetermined time Tend, the
In
そして、エンジン回転数Neが、閾値Nthよりも大きい場合に、回転数制御手段65は、現在のエンジン回転数Neから所定値aを減算して新たなエンジン回転数Neを算出する。続いて、エンジン1の回転を新たなエンジン回転数Neに低下させる(ステップS12、図9(A)参照)。その後、後述するステップS13を実施する。
一方、ステップ2´にて算出されたエンジン回転数Neが、閾値Nth以下の場合は、エンジン回転数Neを低下させることなく、続いてステップS13を実施する。即ち、エンジン回転数Neは、閾値Nthよりも低下しないように設定されている。
When the engine speed Ne is larger than the threshold value Nth, the speed control means 65 calculates a new engine speed Ne by subtracting the predetermined value a from the current engine speed Ne. Subsequently, the rotation of the
On the other hand, when the engine speed Ne calculated in
ステップS13では、バルブタイミング制御手段67は、ステップS2´にて算出されたバルブオーバーラップ角VOLが予め設定された閾値VOLth未満か否かを判定する(ステップS13)。 In step S13, the valve timing control means 67 determines whether or not the valve overlap angle VOL calculated in step S2 ′ is less than a preset threshold value VOLth (step S13).
バルブオーバーラップ角VOLが、閾値VOLth未満の場合に、バルブタイミング制御手段67は、バルブオーバーラップ角VOLに所定値bを加算して新たなバルブオーバーラップ角VOLを算出するとともに、バルブオーバーラップを新たなバルブオーバーラップ角VOLとする(ステップS14)。具体的には、図9(C)及び図9(D)に示すように、吸気バルブ開弁時期Inを進角させるとともに、排気バルブ閉止時期Outを遅角させる。本実施形態では、吸気バルブ開弁時期Inの進角角度、排気バルブ閉止時期Outの遅角角度を、例えばb/2ずつとした。なお、吸気バルブ開弁時期Inの進角角度と排気バルブ閉止時期Outの遅角角度を同じ値にすることに限定されるものではなく異なる値としてもよい。例えば、吸気バルブ開弁時期Inの進角角度、排気バルブ閉止時期Outの遅角角度をそれぞれb/3、2b/3としてもよい。 When the valve overlap angle VOL is less than the threshold value VOLth, the valve timing control means 67 calculates a new valve overlap angle VOL by adding a predetermined value b to the valve overlap angle VOL, and sets the valve overlap. A new valve overlap angle VOL is set (step S14). Specifically, as shown in FIGS. 9C and 9D, the intake valve opening timing In is advanced and the exhaust valve closing timing Out is retarded. In the present embodiment, the advance angle of the intake valve opening timing In and the retard angle of the exhaust valve closing timing Out are set to, for example, b / 2. The advance angle of the intake valve opening timing In and the retard angle of the exhaust valve closing timing Out are not limited to the same value, and may be different values. For example, the advance angle of the intake valve opening timing In and the retard angle of the exhaust valve closing timing Out may be set to b / 3 and 2b / 3, respectively.
バルブオーバーラップ角VOLを増加させると、内部EGR量が増加して燃焼が不安定になる。このとき、ECU61は安定燃焼、即ちエンジン回転の安定制御のために、電子スロットル41の開度を大きくすることで、空気(O2)を燃焼室2に供給するように作動する。これにより、吸気量が増加して、その結果、排出ガス量も増加することとなる。
When the valve overlap angle VOL is increased, the amount of internal EGR increases and combustion becomes unstable. At this time, the
ステップS12にてエンジン回転数Neを低下させることで、排出ガス量を低下させることとなるが、ステップS14にてバルブオーバーラップ角VOLを増加させることで排出ガス量を増加させる。これによって、排出ガス量の大幅な低下を抑制することができる(図9(B)参照)。
ドライバビリティを考慮して水温Wが高くなるにつれてエンジン回転数Neを低下させることに伴って、排出ガス量の低下をバルブオーバーラップ角VOLの増加によって抑制できるため、冷態始動時の排ガス浄化装置47(三元触媒49)の昇温効果を保持できる。
By reducing the engine speed Ne in step S12, the exhaust gas amount is reduced. In step S14, the exhaust gas amount is increased by increasing the valve overlap angle VOL. As a result, a significant decrease in the amount of exhaust gas can be suppressed (see FIG. 9B).
In consideration of drivability, the exhaust gas purification device at the time of cold start can be reduced because the decrease in the exhaust gas amount can be suppressed by increasing the valve overlap angle VOL as the engine speed Ne decreases as the water temperature W increases. 47 (three-way catalyst 49) can be kept warm.
なお、本実施形態では、ステップS14において、吸気バルブ開弁時期In、排気バルブ閉止時期Outを共に移動させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、吸気バルブ開弁時期In、排気バルブ閉止時期Outの何れか一方のみを移動させてもよい。
ステップS14の後に、後述するステップS15(図6参照)を実施する。
In the present embodiment, the case where the intake valve opening timing In and the exhaust valve closing timing Out are both moved in step S14 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the intake valve opening timing In and the exhaust valve are not limited thereto. Only one of the valve closing times Out may be moved.
After step S14, step S15 (see FIG. 6) described later is performed.
一方、ステップS13において、バルブオーバーラップ角VOLが、閾値VOLth以上の場合は、バルブオーバーラップ角VOLを増加させることなく、ステップS15を実施する。即ち、バルブオーバーラップ角VOLは、閾値VOLthよりも大きくならないように設定されている。 On the other hand, if the valve overlap angle VOL is greater than or equal to the threshold value VOLth in step S13, step S15 is performed without increasing the valve overlap angle VOL. That is, the valve overlap angle VOL is set so as not to be larger than the threshold value VOLth.
ステップS15では、ECU61は、タイマーカウンタ63から入力された経過時間Tが、予め設定された所定時間Tth2以上か否かを判定する。
所定時間Tth2は、予め実験等により設定された値であり、本実施形態では、例えば20秒とした。なお、この値に限定されるものではない。
経過時間Tが、所定時間Tth2未満の場合には、再び、ステップS2´を実施する。
一方、経過時間Tが、所定時間Tth2以上の場合には、運転制御その3を更に実施する(ステップS20)。
In step S15, the
The predetermined time Tth2 is a value set in advance by experiments or the like, and is set to 20 seconds, for example, in the present embodiment. The value is not limited to this value.
If the elapsed time T is less than the predetermined time Tth2, step S2 ′ is performed again.
On the other hand, when the elapsed time T is equal to or longer than the predetermined time Tth2, operation control 3 is further performed (step S20).
運転制御その3では、図10に示すように、点火時期制御手段69は、ステップS2´にて算出された点火時期SAが、予め設定された閾値SAthよりも大きい(遅角している)か否かを判定する(ステップS21)。閾値SAthは、予め実験等により設定された値である。 In operation control # 3, as shown in FIG. 10, the ignition timing control means 69 determines whether the ignition timing SA calculated in step S2 'is greater (retarded) than a preset threshold value SAth. It is determined whether or not (step S21). The threshold value SAth is a value set in advance by experiments or the like.
そして、点火時期SAが、閾値SAthよりも大きい場合に、点火時期制御手段69は、現在の点火時期SAから所定値cを減算して(進角して)新たな点火時期SAを算出する。続いて、図8及び図9(E)に示すように、点火時期を新たな点火時期SAに進角させる(ステップS22)。その後、後述するステップS23を実施する。
一方、ステップS21にて、ステップS2´にて算出された点火時期SAが、閾値SAth以下の場合は、点火時期SAを進角させることなく、続いてステップS23を実施する。即ち、点火時期SAは、閾値SAthよりも進角しないように設定されている。
When the ignition timing SA is larger than the threshold value SAth, the ignition timing control means 69 calculates a new ignition timing SA by subtracting (advancing) the predetermined value c from the current ignition timing SA. Subsequently, as shown in FIGS. 8 and 9E, the ignition timing is advanced to a new ignition timing SA (step S22). Thereafter, step S23 described later is performed.
On the other hand, if the ignition timing SA calculated in step S2 ′ is equal to or less than the threshold value SAth in step S21, step S23 is subsequently performed without advancing the ignition timing SA. That is, the ignition timing SA is set so as not to advance more than the threshold value SAth.
ステップS23では、筒内燃料噴射制御手段71は、ステップS2´にて算出された燃料噴射時期ITが、予め設定された閾値ITthよりも大きいか否かを判定する(ステップS23)。閾値ITthは、予め実験等により設定された値である。 In step S23, the in-cylinder fuel injection control means 71 determines whether or not the fuel injection timing IT calculated in step S2 ′ is greater than a preset threshold ITth (step S23). The threshold value ITth is a value set in advance by experiments or the like.
そして、燃料噴射時期ITが、閾値ITthよりも大きい(遅角している)場合に、筒内燃料噴射制御手段71は、現在の燃料噴射時期ITから所定値dを減算して(進角して)新たな燃料噴射時期ITを算出する。続いて、図8及び図9(F)に示すように、燃料噴射時期を新たな燃料噴射時期ITに進角させる(ステップS24)。その後、ステップS25を実施する。
一方、ステップS23にて、ステップS2´にて算出された燃料噴射時期ITが、閾値ITth以下の場合は、燃料噴射時期ITを進角させることなく、続いてステップS25を実施する。即ち、燃料噴射時期ITは、閾値ITthよりも進角しないように設定されている。
When the fuel injection timing IT is larger (retarded) than the threshold ITth, the in-cylinder fuel injection control means 71 subtracts the predetermined value d from the current fuel injection timing IT (advances). A) A new fuel injection timing IT is calculated. Subsequently, as shown in FIGS. 8 and 9F, the fuel injection timing is advanced to a new fuel injection timing IT (step S24). Thereafter, step S25 is performed.
On the other hand, if the fuel injection timing IT calculated in step S2 ′ is equal to or less than the threshold ITth in step S23, step S25 is subsequently performed without advancing the fuel injection timing IT. That is, the fuel injection timing IT is set so as not to advance more than the threshold value ITth.
ステップS25では、回転数制御手段65は、経過時間Tが、予め設定された所定時間Tth3以上か否かを判定する。
所定時間Tth3は、予め実験等により設定された値であり、本実施形態では、例えば30秒とした。なお、この値に限定されるものではない。
経過時間Tが、所定時間Tth3未満の場合には、再び、ステップS2´を実施する。
一方、経過時間Tが、所定時間Tth3以上の場合には、図9(G)〜図9(K)に示すように、運転制御その1を更に実施する(ステップS30)。運転制御その1の制御内容は、第一実施形態と同様である。
In step S25, the rotation speed control means 65 determines whether or not the elapsed time T is equal to or longer than a predetermined time Tth3 set in advance.
The predetermined time Tth3 is a value set in advance by experiments or the like, and is set to 30 seconds, for example, in the present embodiment. The value is not limited to this value.
If the elapsed time T is less than the predetermined time Tth3, step S2 ′ is performed again.
On the other hand, when the elapsed time T is equal to or longer than the predetermined time Tth3, as shown in FIGS. 9 (G) to 9 (K),
<効果>
上述した第二実施形態によれば、回転数制御手段65を備え、圧縮S/L運転の所定時間Tth1経過後に、エンジン回転数Neを減少させることによって、冷態始動時におけるドライバビリティを向上させることができる。
<Effect>
According to the second embodiment described above, the rotational speed control means 65 is provided, and the drivability at the cold start is improved by decreasing the engine rotational speed Ne after a predetermined time Tth1 of the compression S / L operation. be able to.
また、バルブタイミング制御手段67を備えており、圧縮S/L運転の所定時間Tth1経過後に、吸気バルブ5及び排気バルブ9のうち少なくとも何れか一方の開閉時期を変更して吸気バルブ5と排気バルブ9とのバルブオーバーラップ角VOLを増加させることによって、排出ガス量の低下を抑制できる。したがって、排ガス浄化装置47(三元触媒49)を速やかに昇温させることができる。
Further, a valve timing control means 67 is provided, and after a predetermined time Tth1 of the compression S / L operation has elapsed, the opening / closing timing of at least one of the
さらに、筒内燃料噴射制御手段71を備え、圧縮S/L運転の所定時間Tth2経過後に、燃料噴射時期ITを進角させることで燃費を向上させることができる。
また、点火時期制御手段69を備えており、圧縮S/L運転の所定時間Tth2経過後に、点火時期SAを進角させることで良好な燃焼を得て触媒を昇温させるとともに、燃費を向上させることができる。
Further, in-cylinder fuel injection control means 71 is provided, and fuel efficiency can be improved by advancing the fuel injection timing IT after a predetermined time Tth2 of the compression S / L operation.
Further, an ignition timing control means 69 is provided, and after a predetermined time Tth2 of the compression S / L operation has elapsed, the ignition timing SA is advanced to obtain good combustion to raise the temperature of the catalyst and improve fuel efficiency. be able to.
また、所定時間Tth1経過後に、運転制御その2を実施するため、エンジン回転数Neの減少によるドライバビリティを確実に向上させることができるとともに、始動時に失火等によりエンジン1が停止することを防止できる。
そして、所定時間Tth2経過後に、運転制御その3を更に実施するため、始動時のエンジン回転数Neを安定保持しつつ排ガス浄化装置47の昇温を燃費良く効率的に行う事ができる。
さらに、所定時間Tth3経過後に、運転制御その1を更に実施するため、始動時のエンジン回転数Neを安定保持しつつ燃費を向上させることができる。
Further, since the
Then, after the predetermined time Tth2 has passed, since the operation control 3 is further performed, the temperature of the exhaust
Furthermore, after the predetermined time Tth3 has elapsed, since the
なお、本実施形態においても、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。 In this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
なお、本実施形態では、ステップS12にて、現在のエンジン回転数Neから所定値aを減算して新たなエンジン回転数Neを算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図11に示すように、予め実験等により取得された水温Wとエンジン回転数Neとの関係を示すマップに基づいて新たなエンジン回転数Neを算出してもよい。 In the present embodiment, the case where the new engine speed Ne is calculated by subtracting the predetermined value a from the current engine speed Ne in step S12 is not limited to this. For example, as shown in FIG. 11, a new engine speed Ne may be calculated based on a map showing the relationship between the water temperature W and the engine speed Ne acquired in advance through experiments or the like.
また、本実施形態では、ステップS22にて、現在の点火時期SAから所定値cを減算して新たな点火時期SAを算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ステップS2´にて算出した冷却水の水温W及びエンジン回転数Neに基づいて図12に示す体積効率のマップから体積効率Vを算出し、その後、図13に示す体積効率と点火時期との関係を示すマップから、当該体積効率Vに対応する点火時期SAを算出して新たな点火時期SAとしてもよい。なお、体積効率のマップ、及び体積効率と点火時期との関係を示すマップは、予めROM等のメモリに格納されている。 In the present embodiment, the case where the new ignition timing SA is calculated by subtracting the predetermined value c from the current ignition timing SA in step S22 is not limited to this. For example, The volumetric efficiency V is calculated from the volumetric efficiency map shown in FIG. 12 based on the coolant temperature W and the engine speed Ne calculated in step S2 ′, and then the relationship between the volumetric efficiency and ignition timing shown in FIG. The ignition timing SA corresponding to the volumetric efficiency V may be calculated from the map indicating the new ignition timing SA. A volume efficiency map and a map indicating the relationship between the volume efficiency and the ignition timing are stored in advance in a memory such as a ROM.
また、本実施形態では、ステップS24にて、現在の燃料噴射時期ITから所定値dを減算して新たな燃料噴射時期ITを算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ステップS2´にて算出した冷却水の水温W及びエンジン回転数Neに基づいて図14に示す噴射時期のマップから噴射角を算出して新たな燃料噴射時期ITとしてもよい。なお、噴射時期のマップは、予めROM等のメモリに格納されている。 In the present embodiment, the case where the new fuel injection timing IT is calculated by subtracting the predetermined value d from the current fuel injection timing IT in step S24 is not limited to this. For example, the injection angle may be calculated from the injection timing map shown in FIG. 14 based on the coolant temperature W and the engine speed Ne calculated in step S2 ′, and set as the new fuel injection timing IT. The injection timing map is stored in advance in a memory such as a ROM.
なお、本明細書では、説明を省略したが、圧縮S/L運転が所定時間Th1経過した後、運転制御その1、その2及びその3をほぼ同時に実施することとしてもよい。 Although description is omitted in this specification, after the compression S / L operation has elapsed for a predetermined time Th1, operation control No. 1, No. 2 and No. 3 may be performed almost simultaneously.
なお、上述した各実施形態において、圧縮S/L運転が所定時間Tth1や所定時間Tth2や所定時間Tth3を経過した後で、運転制御その1、その2、その3を実施する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、水温Wが所定温度Wth1、所定温度Wth2、所定温度Wth3以上となった後で、運転制御その1、その2、その3を実施することとしてもよい。 In each of the above-described embodiments, the case where the operation control No. 1, No. 2, and No. 3 are performed after the compression S / L operation has passed the predetermined time Tth1, the predetermined time Tth2, and the predetermined time Tth3 has been described. However, the present invention is not limited to this, and after the water temperature W becomes equal to or higher than the predetermined temperature Wth1, the predetermined temperature Wth2, and the predetermined temperature Wth3, the operation control Nos. 1, 2, and 3 may be performed.
冷態始動時に触媒昇温運転を行う内燃機関で排ガス温度を短時間で昇温させる場合に適用できる。 The present invention can be applied to a case where the exhaust gas temperature is raised in a short time in an internal combustion engine that performs a catalyst temperature raising operation during cold start.
1 エンジン
2 燃焼室
3 シリンダヘッド
4 シリンダブロック
5 吸気バルブ
7 吸気ポート
9 排気バルブ
11 排気ポート
13 吸気流路
15 排気流路
17 吸気バルブタイミング調整装置
19 排気バルブタイミング調整装置
23 筒内燃料噴射手段
24 燃料タンク
25 フィードポンプ
27 高圧ポンプ
29 点火装置
31 冷却水温度センサ
33 クランクシャフト
35 クランク角センサ
37 ピストン
39 コンロッド
41 電子スロットル
43 フローセンサ
45 エアクリーナ
47 排ガス浄化装置
49 三元触媒
51 酸素濃度センサ
61 ECU
63 タイマーカウンタ
65 回転数制御手段
67 バルブタイミング制御手段
69 点火時期制御手段
71 筒内燃料噴射制御手段
83 吸気ポート燃料噴射手段
85 吸気ポート燃料噴射制御手段
87 燃料噴射割合制御手段
1
63
Claims (4)
前記筒内燃料噴射手段から噴射される燃料の噴射時期及び噴射量を制御する筒内燃料噴射制御手段と、
前記吸気ポート燃料噴射手段から噴射される燃料の噴射時期及び噴射量を制御する吸気ポート燃料噴射制御手段と、
前記内燃機関を冷却する冷却水の温度又は前記触媒昇温運転の運転開始からの経過時間に応じて、前記筒内燃料噴射手段の噴射量に対する前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合を始動時の初期設定値の割合よりも増加させる燃料噴射割合制御手段と、を備え、
前記燃料噴射割合制御手段は、前記冷却水が所定温度又は前記触媒昇温運転の運転開始から所定時間に達するまでは前記筒内燃料噴射手段の噴射量に対する前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合として前記初期設定値を一定に保持し、前記冷却水が該所定温度又は前記触媒昇温運転の運転開始から該所定時間に達した後に該噴射量の割合を増加させる制御を実施することを特徴とする内燃機関の運転制御装置。 An internal combustion engine having a catalyst for purifying exhaust gas provided in an exhaust gas passage, in-cylinder fuel injection means for directly injecting fuel into a combustion chamber, and intake port fuel injection means for injecting fuel into an intake port, An internal combustion engine that performs a catalyst heating operation in which the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio by injecting fuel into the combustion chamber from the in-cylinder fuel injection means during the compression stroke of the internal combustion engine at the cold start In the operation control device of
In-cylinder fuel injection control means for controlling the injection timing and amount of fuel injected from the in-cylinder fuel injection means;
Intake port fuel injection control means for controlling the injection timing and injection amount of fuel injected from the intake port fuel injection means;
The ratio of the injection amount of the intake port fuel injection means to the injection amount of the in-cylinder fuel injection means is started according to the temperature of the cooling water for cooling the internal combustion engine or the elapsed time from the start of the catalyst temperature raising operation. A fuel injection ratio control means for increasing the ratio of the initial setting value at the time ,
The fuel injection ratio control means determines the injection amount of the intake port fuel injection means relative to the injection amount of the in-cylinder fuel injection means until the cooling water reaches a predetermined temperature or a predetermined time from the start of the catalyst temperature raising operation. The initial set value is kept constant as a ratio, and control is performed to increase the ratio of the injection amount after the cooling water reaches the predetermined temperature or the predetermined time from the start of the catalyst heating operation. An operation control apparatus for an internal combustion engine characterized by the above.
The fuel injection ratio control means is preset with a time difference calculated by subtracting the predetermined time from the elapsed time measured from the start of the catalyst temperature raising operation after the predetermined time is reached. 4. The air-fuel ratio is made lean by decreasing the injection amount of the in-cylinder fuel injection means while keeping the injection amount of the intake port fuel injection means as it is when the time difference is greater than or equal to the time difference. The operation control device for an internal combustion engine according to any one of the preceding claims .
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