JPH1113513A - エンジン制御装置 - Google Patents

エンジン制御装置

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Publication number
JPH1113513A
JPH1113513A JP9163090A JP16309097A JPH1113513A JP H1113513 A JPH1113513 A JP H1113513A JP 9163090 A JP9163090 A JP 9163090A JP 16309097 A JP16309097 A JP 16309097A JP H1113513 A JPH1113513 A JP H1113513A
Authority
JP
Japan
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temperature
fuel
catalyst
combustion chamber
injection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9163090A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuo Imatake
信夫 今竹
Kimitaka Saito
公孝 斎藤
Tokio Kohama
時男 小浜
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Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
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Publication date
Application filed by Nippon Soken Inc filed Critical Nippon Soken Inc
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Publication of JPH1113513A publication Critical patent/JPH1113513A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

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  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン構造の複雑化を防止しつつ、触媒温
度を早期に上昇させる。 【解決手段】 燃焼室CCの温度が所定温度以下のとき
には、膨張行程中においても燃焼室CC内に燃料を噴射
する。これにより、膨張行程前(吸入行程中または圧縮
行程中)に噴射された燃料の爆発後に再び燃料が噴射さ
れることとなるので、燃焼時間を長く持続させることが
できる。したがって、高温の排気ガスを触媒16に向け
て排出することができるので、触媒16の温度を早期に
上昇させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室に直接燃料
を噴射するとともに、排気側に排気ガスを浄化する触媒
を有する内燃機関(エンジン)のエンジン制御装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】車両用エンジンの多くには、前述のごと
く、排気ガスの酸化還元反応を促進して排気ガスの浄化
を図る触媒(三元触媒)が設けられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、触媒は、周
知のごとく、所定温度(活性化温度)以上までに触媒温
度が上昇しないと、十分にその能力が発揮されない。そ
こで、電気ヒータや燃焼式ヒータ等の加熱手段により、
触媒温度を上昇させる等の手段が提案されているが、い
ずれの手段も排気系を含むエンジン構造の複雑化を招い
てしまうので、エンジンの製造原価上昇を招くという問
題があった。
【0004】本発明は、上記点に鑑み、エンジン構造の
複雑化を防止しつつ、触媒温度を早期に上昇させること
を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項1〜
3に記載の発明では、燃焼室(CC)の温度が所定温度
以下のときには、膨張行程以後においても燃焼室(C
C)内に燃料を噴射することを特徴とする。
【0006】これにより、膨張行程前に噴射された燃料
の爆発(着火)後に再び燃料が噴射されることとなるの
で、燃焼時間を長く持続させることができる。したがっ
て、高温の排気ガス(燃焼ガス)を触媒(16)に向け
て排出することができるので、触媒(16)の温度を早
期に上昇させることができる。また、本発明は、膨張行
程以後においても燃料を噴射するという簡便な手段であ
るので、エンジン構造の複雑化を招くことなく、電気ヒ
ータや燃焼式ヒータ等の加熱手段により加熱する手段に
比べて安価に触媒(16)の温度を早期に上昇させるこ
とができる。
【0007】以上に述べたように、本発明によれば、エ
ンジン構造の複雑化を招くことなく製造原価上昇を防止
しつつ、触媒温度を早期に上昇させる。因みに、特開昭
61−250354号公報に記載の発明では、エンジン
始動時には、予混合燃焼(空燃比が比較的濃い状態での
燃焼)を行い、暖機運転の進行とともに予混合燃焼から
成層燃焼(空燃比が薄い状態での燃焼)に移行させると
いった手段が示されている。
【0008】しかし、上記公報に記載の手段では、予混
合燃焼時に発生した熱の多くは、エンジン(ピストン、
クランクシャフトやカムシャフト等のエンジンの構成機
器)の駆動等の機械仕事、並びにピストン、シリンダブ
ロック(冷却水)およびシリンダヘッドの温度上昇に費
やされるので、燃焼室(CC)から排出される排気ガス
の温度が既に低下している可能性が高い。
【0009】これに比べて、本発明によれば、膨張行程
以後に再び燃料を燃焼室(CC)内に噴射する(以下、
この噴射を副噴射と呼ぶ。)ので、この副噴射により発
生する熱の多くは上記機械仕事に費やされることなく、
主にシリンダブロック等の温度上昇および触媒(16)
の温度上昇に費やされる。したがって、本発明によれ
ば、上記公報に記載の手段に比べて早期に触媒(16)
の温度を上昇させることができる。
【0010】請求項2に記載の発明では、燃焼室(C
C)に噴射された燃料の量と、燃焼室(CC)に吸入さ
れる空気量との比が略理想空燃比となるようにすること
を特徴とする。これにより、周知のごとく、触媒(1
6)の酸化還元反応が有効に進むので、排気ガスの有す
る熱に加えて、酸化還元反応による発熱によって触媒
(16)の温度が上昇する。したがって、触媒(16)
が有効に働くとともに、触媒(16)の活性化が促進さ
れるので、さらに早期に触媒(16)の温度を上昇させ
ることができる。
【0011】請求項3に記載の発明では、第1制御手段
(S140)により燃料が噴射された後、および第2制
御手段(S160)により燃料が噴射された後の各場合
において、点火プラグ(6)に通電することを特徴とす
る。これにより、副噴射による燃料を確実に燃焼させる
ことできるので、確実に高温の排気ガスを触媒(16)
に供給することができる。延いては、確実に触媒(1
6)の温度を早期に上昇させることができる。
【0012】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は第1実施形態に係るエンジ
ン制御装置、および4つの燃焼室CCを有するエンジン
の概略を示す模式図であり、これらの燃焼室CCは、シ
リンダ(シリンダブロック)1、ピストン2、およびシ
リンダヘッド3から構成されている。また、シリンダヘ
ッド3には、吸気弁4、排気弁5、点火プラグ6、およ
び燃焼室CC内に高圧燃料を噴霧状に噴射する燃料噴射
弁(以下、噴射弁と略す。)7が配設されており、この
噴射弁7には、高圧ポンプ8により燃料タンク9内の燃
料が供給されている。
【0014】また、各燃焼室CCに連通する各吸気管
(インテークマニホールド)の集合部位には、4つ燃焼
室CCに吸入される吸入空気の量を調節するスロットル
弁10が配設されており、このスロットル弁10の吸入
空気流れ上流側には、吸入空気の量を検出するエアフロ
ーセンサ(吸入空気量検出手段)11が配設されてい
る。
【0015】なお、スロットル弁10は、サーボモータ
等のアクチュエータ(図示せず)により駆動されてお
り、このアクチュエータによりスロットル弁10の弁開
度が調節される。また、12はエンジンのクランクシャ
フトのクランク角を検出するクランク角センサ(クラン
ク角検出手段)であり、13はエンジンの回転数を制御
するために乗員が操作するアクセルペダル(アクセル手
段)の操作量を検出するアクセルポジションセンサ(ア
クセル操作量検出手段)である。
【0016】さらに、14はエンジン冷却水の温度を検
出する水温センサ(温度検出手段)であり、この水温セ
ンサ14の検出水温TW が燃焼室CC内の温度に略比例
して変化することから、本実施形態では検出水温TW
ら燃焼室CCの温度を推定している。また、15は燃焼
室CCから排出される排気ガスの温度を検出する排気温
センサ(排気温検出手段)であり、本実施形態では排気
温センサ15の検出ガス温T E により触媒16の温度を
推定している。
【0017】なお、触媒16は、一酸化炭素(CO)お
よび炭化水素(HC)の酸化を促進する酸化触媒と、窒
素酸化物(NOX )の還元を促進する還元触媒からな
る、周知の三元触媒である。そして、これらセンサ11
〜15の出力信号は、ROM(読込専用記憶装置)、R
AM(随時読書可能記憶装置)、CPU(中央演算装
置)および信号の入出力ポートからなる電子制御装置
(以下、ECUと呼ぶ。)17に入力されており、この
ECU17は、これらセンサ11〜15からの信号に基
づいて、予め記憶されたプログラムに従って噴射弁7の
開閉、点火プラグ6への通電、およびスロットル弁10
を駆動するアクチュエータを制御する。
【0018】なお、本実施形態では、エンジンの負荷
は、アクセルポジションセンサ13により検出されたア
クセルペダルの操作量から決定しており、アクセルペダ
ルの操作量が大きいほど、エンジンの負荷が高いものと
みなされる。次に、図2に示すフローチャートを用いて
本実施形態の特徴的作動を述べる。イグニッションスイ
ッチ(図示せず)、およびクランクシャフトを回転させ
るスタータモータ18(図1参照)のスタータスイッチ
(図示せず)が投入されると、検出水温TW に基づいて
エンジンの始動に適した空燃比をROMに記憶されたマ
ップ(図示せず)から選定するとともに(S100)、
検出水温TW が所定温度T0 以上であるか否かを判定す
る(S110)。
【0019】そして、検出水温TW が所定温度TW0未満
であるときは、暖機運転が終了していない(暖機運転中
である)ものとみなすとともに、クランク角センサ12
の信号より演算されたエンジン回転数Nが所定回転数N
0 以上であるか否を判定する(S120)。この時、回
転数Nが所定回転数N0 未満であるときは、エンジンが
完全に始動していないものとみなしてS100に戻る。
一方、回転数Nが所定回転数N0 以上であるときは、エ
ンジンが完全に始動したものとみなして検出ガス温TE
が所定温度TE0以上であるか否かを判定する(S13
0)。
【0020】そして、検出ガス温TE が所定温度TE0
満であるときは、触媒16の温度が活性化温度TC まで
上昇していないものとみなし、回転数Nおよびアクセル
ポジションセンサ13の検出ポジションPに基づいて、
圧縮行程中の燃焼室CC内に噴射する燃料の量(以下、
この噴射を主噴射と呼ぶ。)および主噴射の噴射時期を
ROMに記憶されたマップ(図示せず)から選定すると
ともに、噴射弁7を開弁して燃料を実際に噴射する(S
140)。次に、主噴射に対応する主点火時期を回転数
Nに基づいてROMに記憶されたマップ(図示せず)か
ら選定するとともに、点火プラグ6に通電して燃料を着
火(爆発)させる(S150)。
【0021】さらに、主噴射の量およびエアフローセン
サ11に基づいて、膨張行程中の燃焼室CC内に噴射す
る燃料の量(以下、この噴射を副噴射と呼ぶ。)および
副噴射の噴射時期をROMに記憶されたマップ(図示せ
ず)から選定するとともに、噴射弁7を開弁して燃料を
実際に噴射する(S160)。次に、副噴射に対応する
副点火時期を回転数Nに基づいてROMに記憶されたマ
ップ(図示せず)から選定するとともに、点火プラグ6
に通電して燃料を着火(爆発)させる(S170)。
【0022】ここで、副噴射の量は、主噴射の量と副噴
射の量との和と、吸入空気量との比が略理想空燃比とな
るように選定される。そして、検出ガス温TE が所定温
度TE0以上であるか否かを判定して(S180)、検出
ガス温TE が所定温度TE0未満である間は、S140〜
S170を繰り返す。
【0023】次に、検出ガス温TE が所定温度TE0以上
であるときは、触媒16の温度が活性化温度TC まで上
昇しているとともに暖機運転が終了したものとみなし
て、通常のエンジン制御モード(副噴射を行わず、主噴
射のみを行うモード)に移行する(S180)。なお、
S110にて検出水温TW が所定温度TW0以上であると
判定されたとき、およびS130にて検出ガス温TE
所定温度TE0以上であると判定されたときは、触媒16
の温度が活性化温度TC まで上昇しているものとみなし
てS180に移行する。
【0024】因みに、図3はクランク角に対応するS1
40〜S170の作動を示すチャートである。次に、本
実施形態の特徴を述べる。燃焼室CCの温度が所定温度
以下(TW ≦TW0)のときには、膨張行程中においても
燃焼室CC内に燃料を噴射するので、膨張行程前に噴射
された(主噴射の)燃料の爆発(着火)後に再び燃料が
噴射されることとなる。したがって、燃焼時間を長く持
続させることができるので、高温の排気ガス(燃焼ガ
ス)を触媒16に向けて排出することができ、触媒16
の温度を早期に上昇させることができる。
【0025】また、本実施形態では、膨張行程中におい
ても燃料を噴射するという簡便な手段であるので、エン
ジン構造の複雑化を招くことなく、前述のごとく、電気
ヒータや燃焼式ヒータ等の加熱手段により加熱する手段
に比べて安価に触媒16の温度を早期に上昇させること
ができる。以上に述べたように、本実施形態によれば、
エンジン構造の複雑化を招くことなく製造原価上昇を防
止しつつ、触媒温度を早期に上昇させる。
【0026】また、膨張行程中に副噴射するので、この
副噴射により発生する熱の多くは、主にシリンダブロッ
ク2、シリンダヘッド3等の温度上昇および触媒16の
温度上昇に費やされる。したがって、本実施形態によれ
ば、上記公報に記載の手段に比べて早期に触媒16の温
度を上昇させることができる。また、主噴射の量と副噴
射の量との和と、吸入空気量との比が略理想空燃比とな
るように、各噴射の量が選定されているので、周知のご
とく、触媒16の酸化還元反応が有効に進むので、排気
ガスの有する熱に加えて、酸化還元反応による発熱によ
って触媒16の温度が上昇する。したがって、触媒16
が有効に働くとともに、触媒16の活性化が促進される
ので、さらに早期に触媒16の温度を上昇させることが
できる。
【0027】また、副噴射後に点火プラグ6に通電する
ので、副噴射による燃料を確実に燃焼させることでき
る。したがって、確実に高温の排気ガスを触媒16に供
給することができるので、確実に触媒16の温度を早期
に上昇させることができる。ところで、上述の実施形態
では、主噴射を圧縮行程中に行ったが、図4に示すよう
に、主噴射を吸入行程中にに行ってもよい。
【0028】また、上述の実施形態では、副噴射を膨張
行程中に行ったが、副噴射を排気行程中に行ってもよ
い。また、上述の実施形態では副噴射後に副点火を行っ
たが、副噴射の時に、主噴射による火炎が残留している
場合(時期)には、副点火を廃止してもよい。また、上
述の実施形態では、主噴射の量と副噴射の量との和(以
下、噴射量と呼ぶ。)と、吸入空気量との比が略理想空
燃比となるように各噴射の量を選定したが、理想空燃比
より燃料が濃くなるように噴射量を増加させ、エンジン
の排気側であって触媒16の上流側で空気(以下、この
空気を二次空気と呼ぶ。)を排気管内に導入し、触媒1
6の直前にて噴射量と、吸入空気量と二次空気との和と
の比が略理想空燃比となるようにしてもよい。
【0029】また、上述の実施形態では、4つの燃焼室
CCを等しく制御したが、4つの燃焼室CCのうち少な
くとも1つの燃焼室CCを前述のごとく制御してもよ
い。また、上述の実施形態では、4つの燃焼室CCを有
するエンジンを例に本発明を説明したが、本発明は、4
つの燃焼室CCを有するエンジンにその適用が限定され
るものではなく、1つ以上の燃焼室CCを有するエンジ
ンに適用することができる。
【0030】また、上述の実施形態では、エアフローセ
ンサ11により触媒16に供給される空気量を検出した
が、エアフローセンサ11に代えて、エンジンの排気側
に酸素センサを配設し、この酸素センサの検出値に基づ
いて触媒16の直前で理想空燃比となるように、吸入空
気量および噴射量を制御してもよい。さらに、上述の実
施形態では、燃焼室CC内の温度が所定温度以下のと
き、すなわち冷間始動時に、主噴射と副噴射との2回に
分けて燃料を噴射したが、3回以上に分けて燃料を噴射
してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るエンジン制御装置を用
いたエンジンの模式図である。
【図2】エンジン制御装置の作動を示すフローチャート
である。
【図3】弁リフト量とクランク角との関係を示すチャー
ト図である。
【図4】本発明の変形例に係る弁リフト量とクランク角
との関係を示すチャート図である。
【符号の説明】 1…シリンダ、2…ピストン、3…シリンダヘッド、4
…吸気弁、5…排気弁、6…点火プラグ、7…燃料噴射
弁、8…高圧ポンプ、9…燃料タンク、10…スロット
ル弁、11…エアフローセンサ、12…クランク角セン
サ、13…アクセルポジションセンサ、14…水温セン
サ(温度検出手段)、15…排気温センサ(排気温検出
手段)、16…触媒、17…電子制御装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02D 43/00 301 F02D 43/00 301B F02P 9/00 305 F02P 9/00 305A

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼室(CC)に直接燃料を噴射すると
    ともに、排気側に排気ガスを浄化する触媒(16)を有
    するエンジンのエンジン制御装置であって、 前記燃焼室(CC)に設けられ、前記燃焼室(CC)に
    燃料を噴射する燃料噴射弁(7)と、 前記燃焼室(CC)の温度を検出する温度検出手段(1
    4)と、 前記燃料噴射弁(7)を開弁させ、膨張行程前の前記燃
    焼室(CC)内に燃料を噴射する第1制御手段(S14
    0)と、 前記温度検出手段(14)の検出温度が所定温度以下の
    ときに前記燃料噴射弁(7)を開弁させ、膨張行程以後
    の前記燃焼室(CC)内に燃料を噴射する第2制御手段
    (S160)とを備えていることを特徴とするエンジン
    制御装置。
  2. 【請求項2】 前記両制御手段(S140、S160)
    により噴射された燃料の量と、前記燃焼室(CC)に吸
    入される空気量との比が略理想空燃比となるように制御
    することを特徴とする請求項1に記載のエンジン制御装
    置。
  3. 【請求項3】 前記燃焼室(CC)内の燃料を着火させ
    る点火プラグ(6)を備えており、 前記第1制御手段(S140)により燃料が噴射された
    後、および前記第2制御手段(S160)により燃料が
    噴射された後の各場合において、前記点火プラグ(6)
    に通電することを特徴とする請求項1または2に記載の
    エンジン制御装置。
JP9163090A 1997-06-19 1997-06-19 エンジン制御装置 Withdrawn JPH1113513A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003102408A (ja) * 2001-09-27 2003-04-08 Bio Tec Japan:Kk ダイエット米及びその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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