WO2016158018A1 - エンジンの制御装置 - Google Patents

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WO2016158018A1
WO2016158018A1 PCT/JP2016/053784 JP2016053784W WO2016158018A1 WO 2016158018 A1 WO2016158018 A1 WO 2016158018A1 JP 2016053784 W JP2016053784 W JP 2016053784W WO 2016158018 A1 WO2016158018 A1 WO 2016158018A1
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injection valve
fuel
engine
temperature
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望 中村
健介 柳川
文昭 平石
山下　正行
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三菱自動車工業株式会社
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Definitions

  • This invention relates to an engine control device that suppresses the occurrence of pre-ignition.
  • an engine having an in-cylinder injection valve that injects fuel directly into a cylinder and a port injection valve that injects fuel into an intake port is known.
  • in-cylinder injection ports and port injection valves are used depending on the operating conditions, such as fuel injection using only port injection valves, fuel injection using only in-cylinder injection valves, or fuel injection using both.
  • the control apparatus and the control method which use these selectively or in combination are employ
  • a phenomenon called pre-ignition in which fuel spontaneously ignites in a cylinder, may occur earlier than ignition of fuel by an ignition device such as a spark plug.
  • an ignition device such as a spark plug.
  • pre-ignition occurs, a rapid pressure rise occurs in the combustion chamber, and the shock wave collides with the inner wall of the piston or cylinder. Due to this collision, the temperature in the cylinder further increases, and the engine may not be able to exhibit a predetermined performance.
  • Examples of techniques for preventing pre-ignition include a technique for lowering the intake air temperature and a technique for reducing the oxygen concentration in the air-fuel mixture.
  • a technique for lowering the intake air temperature for example, there is a method of reducing the supercharging pressure of intake air by waste gate valve control or the like, or a method of lowering the actual compression ratio by retarding control of the intake valve by a variable valve timing mechanism.
  • Patent Documents 1 and 2 show a countermeasure for avoiding occurrence of pre-ignition in a high rotation and high load range. However, this is not a measure for suppressing the occurrence of pre-ignition before the occurrence. In particular, there is no disclosure about measures for suppressing so-called low speed pre-ignition in a low rotation and high load range.
  • an object of the present invention is to more effectively suppress the occurrence of pre-ignition without causing a significant decrease in output.
  • the present invention provides a first fuel injection valve provided at a position where fuel adheres relatively to the inner peripheral wall of the cylinder, and a fuel relatively to the inner peripheral wall of the cylinder.
  • the cooling water temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling water of the engine
  • Injection ratio determining means for determining a ratio between the fuel injection amount by the first fuel injection valve and the fuel injection amount by the second fuel injection valve
  • the injection ratio determination means comprises the cooling ratio
  • An engine control apparatus in which an injection amount adjustment operation region is set in which the ratio of the fuel injection amount by the second fuel injection valve occupying the total fuel injection amount as the water temperature becomes relatively low is set. It was adopted.
  • the ratio of the fuel injection amount by the second fuel injection valve to the total fuel injection amount is set to be large.
  • a configuration can be employed.
  • the injection amount adjustment operation region is used when increasing the ratio of the fuel injection amount by the second fuel injection valve to the total fuel injection amount as the temperature of the cooling water becomes relatively low. It is possible to adopt a configuration in which the value of the load serving as the threshold is gradually set smaller.
  • the first fuel injection valve is an in-cylinder injection valve that directly injects fuel into the combustion chamber
  • the second fuel injection valve is a port injection valve that injects fuel into an intake passage that leads to the combustion chamber.
  • the first fuel injection valve is a side cylinder injection valve provided on the inner peripheral wall of the combustion chamber or the peripheral portion of the top of the cylinder head
  • the second fuel injection valve is a cylinder head of the combustion chamber.
  • the structure which is a direct upper cylinder injection valve provided in the center part of a side top part is employable.
  • injection timing determining means for determining the fuel injection timing by each fuel injection valve, and the injection timing determining means has a relatively low temperature of the cooling water during the intake stroke injection. Accordingly, it is possible to adopt a configuration in which an injection timing adjustment operation region in which the fuel injection timing by the first fuel injection valve is advanced is set.
  • the injection timing adjustment operation region is set to a low rotation high load region of the engine, and the fuel injection timing by the first fuel injection valve is advanced as the temperature of the cooling water becomes relatively low. It is possible to adopt a configuration in which the load value serving as a threshold value for cornering is set gradually smaller.
  • each of these configurations includes injection timing determining means for determining the fuel injection timing by each of the fuel injection valves, and the injection timing determining means has a relative temperature of the cooling water during the compression stroke injection. As the temperature decreases, it is possible to employ a configuration in which an injection timing adjustment operation region is set in which the fuel injection timing by the first fuel injection valve is retarded.
  • the injection timing adjustment operation region is set to a low rotation / high load region of the engine, and the fuel injection timing by the first fuel injection valve is delayed as the temperature of the cooling water becomes relatively low. It is possible to adopt a configuration in which the load value serving as a threshold value for cornering is set gradually smaller.
  • the present invention includes a first fuel injection valve having a relatively large amount of fuel adhering to the inner peripheral wall of the cylinder and a second fuel injection valve having a small amount of fuel adhering, and the temperature of the cooling water is relatively low.
  • the injection amount adjustment operation region is set to increase the ratio of the fuel injection amount by the second fuel injection valve to the total fuel injection amount, so that pre-ignition can be generated without causing a significant decrease in output. It can suppress more effectively.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an engine showing an embodiment of the present invention. It is a graph which shows control of the engine of this invention. It is a graph which shows control of the engine of this invention. It is a graph which shows control of the engine of this invention. It is a graph which shows control of the engine of this invention. It is a graph which shows control of the engine of this invention. It is a graph which shows control of the engine of this invention. It is a graph which shows control of the engine of this invention. It is a graph which shows control of the engine of this invention. It is a graph which shows control of the engine of this invention. It is a graph which shows control of the engine of this invention. It is a graph which shows control of the engine of this invention. It is a graph which shows control of the engine of this invention. It is a graph which shows control of the engine of this invention. It is a graph which shows control of the engine of this invention. It is a longitudinal cross-sectional view of the engine which shows other embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one cylinder of the engine of the present invention.
  • the engine of this embodiment is a 4-cycle gasoline engine for automobiles.
  • a piston 2 is accommodated in a cylinder of the engine 1.
  • a combustion chamber 3 is formed by the inner peripheral wall of the cylinder, the top of the cylinder head, the upper surface of the piston 2, and the like.
  • the engine 1 includes an intake passage 4 that feeds intake air into the combustion chamber 3 of each cylinder that houses the piston 2, an exhaust passage 5 drawn out from the combustion chamber 3, and the like.
  • An ignition plug is provided as the ignition means 15 downward from the cylinder head side along the cylinder axis.
  • the engine 1 may be a single cylinder or a multi-cylinder having a plurality of cylinders.
  • the intake valve hole 8 which is an opening to the combustion chamber 3 in the intake passage 4 is opened and closed by the intake valve 6.
  • An exhaust valve hole 9 that is an opening to the combustion chamber 3 of the exhaust passage 5 is opened and closed by the exhaust valve 7. Since these intake valve 6 and exhaust valve 7 are connected to a camshaft provided on the cylinder head side via a valve lifter, the intake valve hole 8 and the exhaust valve hole 9 are opened at a predetermined timing by the rotation of the camshaft. Open and close.
  • the number of intake valves 6 and exhaust valves 7 is appropriately determined according to the application and specifications of the engine 1, and a configuration in which one intake valve 6 and two exhaust valves 7 are provided in one cylinder, or one is provided. Various configurations such as a configuration may be used.
  • the engine 1 is provided with a plurality of fuel injection devices.
  • the fuel injection device has a first fuel injection valve A provided at a position where the fuel adheres relatively to the inner peripheral wall of the cylinder, and a position where the fuel adheres relatively less to the inner peripheral wall of the cylinder. And a second fuel injection valve B provided.
  • the first fuel injection valve A is an in-cylinder injection valve 11 that directly injects fuel into the combustion chamber 3
  • the second fuel injection valve B is an intake passage that leads to the combustion chamber 3.
  • 4 is a port injection valve 12 for injecting fuel into the inside.
  • the fuel is fed into the first fuel injection valve A and the second fuel injection valve B using a pump provided in the fuel tank, and the first fuel injection valve A that is used as the in-cylinder injection valve 11.
  • a high-pressure pump having a higher fuel injection pressure is used for the above.
  • the fuel injection from each fuel injection valve is switched between fuel injection and injection stop by opening and closing a solenoid valve provided therein, and the injection amount is increased and decreased and the injection timing is adjusted.
  • a cooling water path for cooling the engine 1 is provided with a cooling water temperature detecting means 25 for detecting the temperature of the cooling water.
  • the cooling water temperature detection means 25 is provided in a part of the radiator or the cooling water pipe. Information on the water temperature detected by the cooling water temperature detection means 25 can be acquired by the electronic control unit 20.
  • the electronic control unit 20 includes an injection ratio determining means 21 that determines the fuel injection ratio between the first fuel injection valve A and the second fuel injection valve B, and the first fuel injection.
  • Injection timing determining means 22 for determining the fuel injection timing of the valve A and the second fuel injection valve B, total injection amount determining means 23 for determining the total fuel injection amount per cycle for one cylinder, engine 1 and a driving situation determination means 24 for judging a driving situation of a vehicle on which the engine 1 is mounted.
  • the operating status determination means 24 acquires information on the coolant temperature of the engine 1, the number of revolutions of the engine 1, information on the load of the engine 1, and the like, and uses the information for controlling the engine 1.
  • the driving situation determination unit 24 acquires information on the rotational speed of the engine 1 based on information from a crank angle sensor or the like. Further, information on the load on the engine 1 is acquired based on information such as the opening degree of the throttle valve linked to the accelerator pedal, the fuel injection amount, the engine speed, and the vehicle speed.
  • the injection ratio determination means 21 is based on the coolant temperature detected by the coolant temperature detection means 25 and the fuel injection amount by the first fuel injection valve A and the fuel injection by the second fuel injection valve B. Determine the ratio to the quantity.
  • control by the injection ratio determining means 21 is an injection that increases the ratio of the fuel injection amount by the second fuel injection valve B to the total fuel injection amount as the temperature of the cooling water becomes relatively low.
  • a quantity adjustment operation region R is set.
  • the injection amount adjustment operation region R is set in a low rotation high load region of the engine (hereinafter referred to as “low speed high load region”) from the viewpoint of preventing low speed pre-ignition. Whether to set is appropriately determined according to the application and specifications of the engine 1.
  • the injection timing determination means 22 is based on the driving situation obtained by the driving situation judgment means 24, and the fuel injection by all the fuel injection valves, that is, the first fuel injection valve A and the second fuel injection valve B, respectively. Determine the injection timing.
  • the total injection amount determining means 23 is based on the operating situation obtained by the operating situation discriminating means 24 by all the fuel injectors, that is, the first fuel injector A and the second fuel injector B. The total amount of fuel injection required per cycle for one cylinder is determined.
  • Normal control relating to fuel injection is performed by the control means provided in the electronic control unit 20 in accordance with the driving situation. Further, in the case of an operating situation in which pre-ignition may occur in the engine 1, control is performed to adjust the fuel injection amount ratio and the injection timing by the injection ratio determining means 21, the injection timing determining means 22, and the like.
  • the second fuel accounts for the total fuel injection amount by both the first fuel injection valve A and the second fuel injection valve B.
  • An injection amount adjustment operation region R for increasing the ratio of the fuel injection amount by the fuel injection valve B (port injection valve 12) is set.
  • the injection amount adjustment operation region R is set to a low-speed and high-load region in which low-speed pre-ignition may occur in the engine 1. Specifically, this corresponds to a case where the load of the engine 1 exceeds the value a in the graph in a predetermined low speed region.
  • the second fuel injection valve B is provided at a position where the adhesion of fuel to the inner peripheral wall of the cylinder is relatively less than that of the first fuel injection valve A, an operation that may cause pre-ignition is particularly generated. In the situation, the ratio of fuel injection by the second fuel injection valve B is increased to reduce the adhesion of fuel to the inner peripheral wall of the cylinder. Thereby, the occurrence of pre-ignition is avoided.
  • the second fuel injection valve B gradually increases as the coolant temperature relatively decreases. Will increase the fuel injection ratio.
  • the port injection ratio is set to increase as the temperature of the cooling water relatively decreases.
  • the injection ratio p in the normal operating state is maintained, and 90 If the water temperature is below 80 ° C. and is 80 ° C. or higher, the fuel injection ratio q is increased to a ratio of fuel injection by the second fuel injection valve B. If the water temperature is lower than 80 ° C. and 70 ° C. or higher, the fuel injection ratio by the second fuel injection valve B is further increased to an injection ratio r, and the water temperature is lower than 70 ° C. and 60 ° C. or higher. If there is, the fuel injection ratio by the second fuel injection valve B shifts to the highest injection ratio s. When the water temperature falls below 60 ° C., the immediately preceding injection ratio s may be maintained, or a further higher injection ratio may be set (the same applies in the following examples).
  • the injection ratio p in the normal operation state is maintained, and if the water temperature is lower than 90 ° C., Depending on the temperature, the injection ratio s is increased by increasing the ratio of fuel injection by the second fuel injection valve B. If the temperature of the transition is below 90 ° C. and the water temperature is 80 ° C. or higher, the load of the engine 1 is set at a relatively high value c, and if the temperature is below 80 ° C. and the water temperature is 70 ° C. or higher.
  • the load of the engine 1 is set to a value of b slightly lower than the value of c and the water temperature is below 70 ° C.
  • the load of the engine 1 is set to the value of a that is the lowest. That is, as the water temperature is lower, the load value that is a threshold value for increasing the ratio of fuel injection by the second fuel injection valve B is gradually set smaller.
  • the injection ratio is the initial injection ratio p regardless of the water temperature, and if the load exceeds a and b or less, the injection ratio is only when the injection ratio falls below the water temperature of 70 ° C. Raised to a higher ratio s. If the load exceeds b and equal to or less than c, the injection ratio is set to a higher injection ratio s only when the water temperature falls below 80 ° C. If the load exceeds c, the injection ratio falls below the water temperature 90 ° C. A higher injection ratio s is set only in the case.
  • the injection ratio p in the normal operation state is maintained, and if the water temperature is lower than 90 ° C.
  • the fuel injection ratios q, r, and s are increased by increasing the ratio of fuel injection by the second fuel injection valve B. If the temperature of the transition is below 90 ° C. and the water temperature is 80 ° C. or higher, the load of the engine 1 is set at a relatively high value c, and if the temperature is below 80 ° C. and the water temperature is 70 ° C. or higher.
  • the load of the engine 1 is set to a value of b slightly lower than the value of c and the water temperature is below 70 ° C.
  • the load of the engine 1 is set to the value of a that is the lowest. That is, the lower the water temperature, the smaller the load value when increasing the ratio of fuel injection by the second fuel injection valve B is set.
  • the set injection ratio is below 90 ° C. and a water temperature of 80 ° C. or higher
  • the injection ratio q is set to be slightly higher than the initial injection ratio p, and the water temperature is below 80 ° C. and above 70 ° C. If so, it is set to a higher injection ratio r, and if the water temperature is below 70 ° C., it is set to the highest injection ratio s.
  • the injection ratio is the initial injection ratio p regardless of the water temperature, and if the load exceeds a and b or less, the injection ratio is only when the injection ratio falls below the water temperature of 70 ° C. Raised to a higher ratio s. If the load exceeds b and is less than or equal to c, the injection ratio is set to the injection ratio s if the water temperature is below 70 ° C, and to the injection ratio r if the water temperature is below 80 ° C and above 70 ° C.
  • the injection ratio is below the water temperature 70 ° C, the injection ratio s, when the water temperature is below 80 ° C and above 70 ° C, the injection ratio r is below the water temperature 90 ° C. In the case of 80 ° C. or higher, the injection ratio q is set.
  • the initial injection ratio p in the normal operation state is maintained. If the water temperature is lower than 90 ° C., the fuel injection ratio of the second fuel injection valve B is increased according to the temperature and the load value. The injection ratio is gradually increased as the load is higher. If the water temperature is lower than 90 ° C. and equal to or higher than 80 ° C., the upper limit value of the load sets the injection ratio q slightly higher than the initial injection ratio p. Is done. Further, if the water temperature is lower than 80 ° C. and 70 ° C.
  • the higher injection ratio r is set as the upper limit, and if the water temperature is lower than 70 ° C., the highest injection ratio s is set as the upper limit.
  • the relationship between the injection ratio and the load in the injection amount adjusting operation region R may be a straight line composed of a linear function when the load is on the horizontal axis and the injection ratio is on the vertical axis as shown in the graph. Or the like (same in each example of FIGS. 2D to 2F).
  • the initial injection ratio p in the normal operating condition is maintained, and the water temperature should be lower than 90 ° C.
  • the fuel injection ratio by the second fuel injection valve B is shifted to an injection ratio that is increased. If the temperature of the transition is below 90 ° C. and the water temperature is 80 ° C. or higher, the load of the engine 1 is set at a relatively high value c, and if the temperature is below 80 ° C. and the water temperature is 70 ° C. or higher.
  • the load of the engine 1 is set to a value of b slightly lower than the value of c and the water temperature is below 70 ° C.
  • the load of the engine 1 is set to the value of a that is the lowest. That is, as the water temperature is lower, the load value that is a threshold value for increasing the ratio of fuel injection by the second fuel injection valve B is gradually set smaller.
  • the injection ratio at the upper limit value of the load is set to the ratio s regardless of the water temperature.
  • the injection ratio is the initial injection ratio p regardless of the water temperature, and if the load exceeds a and b or less, the injection ratio is only when the injection ratio falls below the water temperature of 70 ° C. Raised to a higher injection ratio. If the load exceeds b and is less than or equal to c, the injection ratio is set to a higher injection ratio only when the water temperature falls below 80 ° C. If the load exceeds c, the injection ratio falls below the water temperature 90 ° C. Only higher injection ratio is set.
  • the initial injection ratio p in the normal operation state is maintained, and the water temperature is lower than 90 ° C.
  • the fuel injection ratio by the second fuel injection valve B is shifted to an injection ratio that is increased. If the temperature of the transition is below 90 ° C. and the water temperature is 80 ° C. or higher, the load of the engine 1 is set at a relatively high value c, and if the temperature is below 80 ° C. and the water temperature is 70 ° C. or higher.
  • the load of the engine 1 is set to a value of b slightly lower than the value of c and the water temperature is below 70 ° C.
  • the load of the engine 1 is set to the value of a that is the lowest. That is, as the water temperature is lower, the load value that is a threshold value for increasing the ratio of fuel injection by the second fuel injection valve B is gradually set smaller.
  • the injection ratio is gradually increased as the load is higher, and if the water temperature is lower than 90 ° C. and 80 ° C. or more, the upper limit of the load is set to an injection ratio q slightly higher than the initial injection ratio p.
  • the higher injection ratio r is set as the upper limit, and if the water temperature is lower than 70 ° C., the highest injection ratio s is set as the upper limit.
  • in-cylinder injection provided on the inner peripheral wall of the combustion chamber 3 or the peripheral portion of the top on the cylinder head side so as to inject fuel directly into the combustion chamber 3 of the cylinder 1.
  • the valve (side cylinder injection valve) 11 is the first fuel injection valve A
  • the port injection valve 12 that injects fuel into the intake passage 4 is the second fuel injection valve B.
  • the side cylinder injection valve 11 is the first fuel injection valve A
  • the cylinder head side top portion of the combustion chamber 3 is directed downward, that is, directly above the piston head side.
  • the in-cylinder injection valve 13 may be the second fuel injection valve B.
  • the ignition means 15 is not shown.
  • the first fuel injection valve A is a side cylinder injection valve 11 provided on the inner peripheral wall of the combustion chamber 3 or the peripheral edge of the cylinder head side top portion
  • the second fuel injection valve B Is a direct cylinder injection valve 13 provided at the center of the top of the combustion chamber 3 on the cylinder head side.
  • the control in FIGS. 2A to 2F occupies the entire fuel injection amount as the temperature of the cooling water relatively decreases.
  • the ratio of fuel injection by the direct cylindrical injection valve 13, that is, the central injection ratio is set to increase.
  • the port injection valve 12 is replaced with the directly above cylindrical injection valve 13, and the port injection ratio shown on the vertical axis of the graph is replaced with the central injection ratio. The repeated explanation is omitted.
  • the fuel injection by the second fuel injection valve B is gradually performed as the temperature of the cooling water becomes relatively low with reference to a predetermined region of every 10 ° C.
  • the temperature range is not limited to the setting at every 10 ° C., and can be set to any width, for example, every 5 ° C. or every 4 ° C.
  • the injection ratio may be increased or decreased steplessly in accordance with the temperature of the cooling water without setting this region.
  • control shown in FIGS. 3A to 3F is performed in accordance with the fuel injection timing of the second fuel injection valve B (port injection valve 12 or direct upper cylindrical injection valve 13) performed in addition to the control of FIGS. 2A to 2F. Control.
  • the injection timing determining means 22 performs the relative temperature of the cooling water when performing fuel injection in the intake stroke in one cycle of the piston 2, that is, during the intake stroke injection.
  • the fuel injection timing adjustment operation region T for advancing the fuel injection timing by the first fuel injection valve A is set as the temperature decreases. In the intake stroke, the earlier the fuel injection timing is, the more the inner peripheral wall of the cylinder is hidden by the piston 2, so that the advance of the injection timing suppresses the adhesion of fuel to the inner peripheral wall, Ignition can be avoided.
  • the control is shown in FIGS. 3A to 3C.
  • the injection timing determining means 22 is configured so that when the fuel injection is performed during the compression stroke in one cycle of the piston, that is, during the compression stroke injection, the temperature of the cooling water becomes relatively low.
  • An injection timing adjustment operation region T for retarding the fuel injection timing by the injection valve A is set.
  • the control is shown in FIGS. 3D to 3F.
  • the fuel injection timing of the first fuel injection valve A is advanced according to the temperature and load value. The injection timing is gradually advanced as the load increases. If the water temperature is below 90 ° C. and 80 ° C. or higher, the upper limit value of the load is an injection timing u slightly advanced from the initial injection timing t. Set to the upper limit. Further, if the water temperature is lower than 80 ° C. and 70 ° C.
  • the advanced injection timing v is set as the upper limit, and if the water temperature is lower than 70 ° C., the most advanced injection timing w is set as the upper limit. Is done.
  • the relationship between the injection timing and the load in the injection timing adjustment operation region T may be a straight line composed of a linear function when the load is on the horizontal axis and the injection timing (advance angle side is up) as shown in the graph. This may be a curve such as a quadratic function (the same applies to the examples of FIGS. 3B to 3F).
  • the initial injection timing t in the normal operation state is maintained, and 90 ° C. is set. If the water temperature is lower, the fuel injection timing of the first fuel injection valve A is advanced according to the temperature. If the temperature of the transition is below 90 ° C. and the water temperature is 80 ° C. or higher, the load of the engine 1 is set at a relatively high value c, and if the temperature is below 80 ° C. and the water temperature is 70 ° C. or higher.
  • the load of the engine 1 is set to a value of b slightly lower than the value of c and the water temperature is below 70 ° C.
  • the load of the engine 1 is set to the value of a that is the lowest. That is, as the water temperature is lower, the lower limit value of the load when the fuel injection timing by the first fuel injection valve A is advanced is set smaller.
  • the injection timing at the upper limit value of the load is set to the injection timing w regardless of the water temperature.
  • the initial injection timing t in the normal operation state is maintained, and 90 ° C. is set. If the water temperature is lower, the fuel injection timing of the first fuel injection valve A is advanced according to the temperature. If the temperature of the transition is below 90 ° C. and the water temperature is 80 ° C. or higher, the load of the engine 1 is set at a relatively high value c, and if the temperature is below 80 ° C. and the water temperature is 70 ° C. or higher. If the load of the engine 1 is set to a value of b slightly lower than the value of c and the water temperature is below 70 ° C., the load of the engine 1 is set to the value of a that is the lowest.
  • the injection timing gradually increases as the load increases. If the water temperature is lower than 90 ° C. and 80 ° C. or higher, the upper limit value of the load is slightly earlier than the initial injection timing t. The injection timing u is set to the upper limit. If the water temperature is lower than 80 ° C. and 70 ° C. or higher, the earlier injection timing v is set as the upper limit, and if the water temperature is lower than 70 ° C., the earliest injection timing w is set as the upper limit.
  • the water temperature is 90 ° C. or higher, in the normal operation situation. If the water temperature is lower than 90 ° C. while maintaining the initial injection timing t ′, the fuel injection timing of the first fuel injection valve A is shifted to a state delayed according to the load value. . The injection timing is gradually retarded as the load increases. If the water temperature is below 90 ° C. and 80 ° C. or higher, the injection timing u is slightly retarded from the initial injection timing t ′ at the upper limit of the load. 'Is set as the upper limit.
  • the retarded injection timing v ′ is set as the upper limit, and if the water temperature is lower than 70 ° C., the most retarded injection timing w ′ is the upper limit.
  • the initial injection timing t ′ in the normal operation state is maintained, and 90 ° C. If the water temperature is lower than, the fuel injection timing of the first fuel injection valve A is shifted to a state delayed according to the temperature. If the temperature of the transition is below 90 ° C. and the water temperature is 80 ° C. or higher, the load of the engine 1 is set at a relatively high value c, and if the temperature is below 80 ° C. and the water temperature is 70 ° C. or higher.
  • the load of the engine 1 is set to a value of b slightly lower than the value of c and the water temperature is below 70 ° C.
  • the load of the engine 1 is set to the value of a that is the lowest. That is, as the water temperature is lower, the value of the load that becomes a threshold for retarding the fuel injection timing by the first fuel injection valve A is set gradually smaller.
  • the injection timing at the upper limit value of the load is set to the injection timing w 'regardless of the water temperature.
  • the initial injection timing t ′ in the normal operation state is maintained, and 90 ° C. If the water temperature is lower than, the fuel injection timing of the first fuel injection valve A is shifted to a state delayed according to the temperature. If the temperature of the transition is below 90 ° C. and the water temperature is 80 ° C. or higher, the load of the engine 1 is set at a relatively high value c, and if the temperature is below 80 ° C. and the water temperature is 70 ° C. or higher. If the load of the engine 1 is set to a value of b slightly lower than the value of c and the water temperature is below 70 ° C., the load of the engine 1 is set to the value of a that is the lowest.
  • the retarding angle gradually increases, and if the water temperature is below 90 ° C. and above 80 ° C., the upper limit value of the load is slightly later than the initial injection timing t ′.
  • the injection timing u ′ is set to the upper limit. Further, if the water temperature is lower than 80 ° C. and is 70 ° C. or higher, the slower injection timing v ′ is set as the upper limit, and if the water temperature is lower than 70 ° C., the latest injection timing w ′ is set as the upper limit. .
  • the temperature of the cooling water is based on a predetermined region of 10 ° C., and the fuel injection by the first fuel injection valve A is stepwise as the region becomes relatively low.
  • the temperature range is not limited to every 10 ° C. setting, for example, every 5 ° C. or every 4 ° C. Can be set.
  • the injection timing may be retarded or advanced steplessly in accordance with the temperature of the cooling water.
  • the configuration of the present invention has been described by taking a four-cycle gasoline engine for automobiles as an example.
  • the present invention can be applied to other types of engines that may cause pre-ignition.

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Abstract

　顕著な出力低下を招くことなくプレイグニッションの発生をより効果的に抑制する。相対的に気筒の内周壁への燃料の付着が多い第一の燃料噴射弁（Ａ）と、相対的に気筒の内周壁への燃料の付着が少ない第二の燃料噴射弁（Ｂ）と、エンジン（１）の冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段（２５）と、冷却水の温度に基づいて燃料の噴射量との比率を決定する噴射比率決定手段（２１）とを備え、冷却水の温度が相対的に低くなるにつれて第二の燃料噴射弁（Ｂ）による燃料の噴射量の比率を大きくする噴射量調整運転領域（Ｒ）が設定されているエンジンの制御装置である。

Description

エンジンの制御装置
　この発明は、プレイグニッションの発生を抑制するエンジンの制御装置に関する。
　従来から、気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁と、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射弁とを備えたエンジンが知られている。
　この種のエンジンでは、ポート噴射弁のみによる燃料噴射、筒内噴射弁のみによる燃料噴射、あるいは、両方を用いた燃料噴射というように、運転状況に応じて、筒内噴射弁とポート噴射弁とを選択的に、又は、組み合わせて用いる制御装置及び制御方法を採用している。
　ところで、特に、筒内噴射弁を備えたエンジンでは、点火プラグ等の点火装置による燃料への点火よりも早く、気筒内で燃料が自然発火してしまうプレイグニッションと呼ばれる現象が生じることがある。プレイグニッションが発生すると、燃焼室内に急激な圧力上昇が生じ、その衝撃波がピストンやシリンダ内壁に衝突する。この衝突により、シリンダ内の温度はさらに上昇し、エンジンは所定の性能を発揮できなくなる場合もある。
　特に、近年の高圧縮比エンジンでは、従来よりも圧縮比が高く設定されるにつれて、また、過給器を搭載したエンジンでは過給圧が高く設定されるにつれて、低回転高負荷域で発生する低速プレイグニッションと呼ばれる現象が発生しやすくなり、その対策が課題となっている。
　プレイグニッションの発生原因の一つは、燃焼室内に堆積したデポジットやシリンダの内周壁から飛散する潤滑油の液滴が、燃焼室内の温度上昇とともに発火し、それがエンドガスを自着火させる火種になっているといわれている。
　プレイグニッションを防止する手法として、例えば、吸気温度を低下させる手法や、混合気中の酸素濃度を下げる手法が挙げられる。吸気温度を下げるためには、例えば、ウェイストゲートバルブ制御等により吸気の過給圧を低下させたり、可変バルブタイミング機構による吸気バルブの遅角制御により実圧縮比を下げる手法等がある。
　また、下記特許文献１、下記特許文献２に記載の技術では、高回転高負荷域におけるプレイグニッション発生後の回避対策として、空燃比のリッチ化や吸気弁の閉弁時期の遅角、一部の燃料の噴射時期の遅角等を段階的に行っている。
特開２０１１－２２６４７３号公報 特開２０１１－２１４４４７号公報
　上記の吸気温度を低下させる手法や、混合気中の酸素濃度を下げる手法によると、運転条件によっては顕著な出力低下を招く場合がある。
　また、特許文献１、２に記載の技術では、高回転高負荷域においてプレイグニッションが発生した後の回避対策が示されている。しかし、これは、プレイグニッションの発生を、その発生前に抑制するための対策ではない。また、特に、低回転高負荷域における、いわゆる低速プレイグニッションの抑制対策については、何ら開示されていない。
　そこで、この発明の課題は、顕著な出力低下を招くことなくプレイグニッションの発生をより効果的に抑制することである。
　上記の課題を解決するために、この発明は、相対的に気筒の内周壁への燃料の付着が多くなる位置に設けられる第一の燃料噴射弁と、相対的に気筒の内周壁への燃料の付着が少なくなる位置に設けられる第二の燃料噴射弁と、エンジンの冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段と、前記冷却水温度検出手段により検出された冷却水の温度に基づいて、前記第一の燃料噴射弁による燃料の噴射量と前記第二の燃料噴射弁による燃料の噴射量との比率を決定する噴射比率決定手段と、を備え、前記噴射比率決定手段は、前記冷却水の温度が相対的に低くなるにつれ、全ての燃料の噴射量に占める前記第二の燃料噴射弁による燃料の噴射量の比率を大きくする噴射量調整運転領域が設定されているエンジンの制御装置を採用した。
　ここで、前記噴射量調整運転領域は、前記エンジンの負荷が相対的に高くなるにつれ、全ての燃料の噴射量に占める前記第二の燃料噴射弁による燃料の噴射量の比率が大きく設定される構成を採用することができる。
　前記噴射量調整運転領域は、前記エンジンの低回転高負荷域に設定される構成を採用することができる。
　また、前記噴射量調整運転領域は、前記冷却水の温度が相対的に低くなるにつれ、全ての燃料の噴射量に占める前記第二の燃料噴射弁による燃料の噴射量の比率を大きくする際の閾値となる負荷の値が、徐々に小さく設定される構成を採用することができる。
　また、前記第一の燃料噴射弁は、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁であり、前記第二の燃料噴射弁は、燃焼室へ通じる吸気通路内に燃料を噴射するポート噴射弁である構成を採用することができる。
　あるいは、前記第一の燃料噴射弁は、燃焼室の内周壁又はシリンダヘッド側頂部の周縁部に設けられる側方筒内噴射弁であり、前記第二の燃料噴射弁は、燃焼室のシリンダヘッド側頂部の中央部に設けられる直上筒内噴射弁である構成を採用することができる。
　これらの各構成において、前記各燃料噴射弁による燃料の噴射時期を決定する噴射時期決定手段を備え、前記噴射時期決定手段は、吸気行程噴射の際に、前記冷却水の温度が相対的に低くなるにつれ、前記第一の燃料噴射弁による燃料の噴射時期を進角する噴射時期調整運転領域が設定されている構成を採用することができる。
　このとき、前記噴射時期調整運転領域は、前記エンジンの低回転高負荷域に設定され、前記冷却水の温度が相対的に低くなるにつれ、前記第一の燃料噴射弁による燃料の噴射時期を進角する際の閾値となる負荷の値が、徐々に小さく設定される構成を採用することができる。
　あるいは、これらの各構成において、前記各燃料噴射弁による燃料の噴射時期を決定する噴射時期決定手段を備え、前記噴射時期決定手段は、圧縮行程噴射の際に、前記冷却水の温度が相対的に低くなるにつれ、前記第一の燃料噴射弁による燃料の噴射時期を遅角する噴射時期調整運転領域が設定されている構成を採用することができる。
　このとき、前記噴射時期調整運転領域は、前記エンジンの低回転高負荷域に設定され、前記冷却水の温度が相対的に低くなるにつれ、前記第一の燃料噴射弁による燃料の噴射時期を遅角する際の閾値となる負荷の値が、徐々に小さく設定される構成を採用することができる。
　この発明は、相対的に気筒の内周壁への燃料の付着が多い第一の燃料噴射弁と、燃料の付着が少ない第二の燃料噴射弁とを備え、冷却水の温度が相対的に低くなるにつれ、全ての燃料の噴射量に占める第二の燃料噴射弁による燃料の噴射量の比率を大きくする噴射量調整運転領域を設定したので、顕著な出力低下を招くことなくプレイグニッションの発生をより効果的に抑制することができる。
この発明の一実施形態を示すエンジンの縦断面図である。 この発明のエンジンの制御を示すグラフ図である。 この発明のエンジンの制御を示すグラフ図である。 この発明のエンジンの制御を示すグラフ図である。 この発明のエンジンの制御を示すグラフ図である。 この発明のエンジンの制御を示すグラフ図である。 この発明のエンジンの制御を示すグラフ図である。 この発明のエンジンの制御を示すグラフ図である。 この発明のエンジンの制御を示すグラフ図である。 この発明のエンジンの制御を示すグラフ図である。 この発明のエンジンの制御を示すグラフ図である。 この発明のエンジンの制御を示すグラフ図である。 この発明のエンジンの制御を示すグラフ図である。 この発明の他の実施形態を示すエンジンの縦断面図である。
　この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。図１は、この発明のエンジンの一つの気筒を示す縦断面図である。
　この実施形態のエンジンは自動車用の４サイクルガソリンエンジンである。図１に示すように、エンジン１のシリンダ内にはピストン２が収容されている。シリンダの内周壁、及び、シリンダヘッド側頂部、ピストン２の上面等により燃焼室３が形成されている。
　エンジン１は、ピストン２を収容した各シリンダの燃焼室３内に吸気を送り込む吸気通路４、燃焼室３から引き出された排気通路５等を備えている。また、シリンダヘッド側からシリンダの軸線に沿って下向きに、点火手段１５として点火プラグが備えられている。
　これらの図面では、この発明に直接関係する部材、手段を中心に示し、他の部材等については図示省略している。また、図面では、一つのシリンダのみを示しているが、エンジン１は単気筒であってもよいし、複数のシリンダを備えた多気筒であってもよい。
　吸気通路４の燃焼室３への開口部である吸気弁孔８は、吸気バルブ６によって開閉される。また、排気通路５の燃焼室３への開口部である排気弁孔９は、排気バルブ７によって開閉される。これらの吸気バルブ６及び排気バルブ７は、シリンダヘッド側に設けたカムシャフトにバルブリフタを介して接続されているので、カムシャフトの回転によって、所定のタイミングで吸気弁孔８、排気弁孔９を開閉する。
　吸気バルブ６や排気バルブ７の数は、エンジン１の用途や仕様に応じて適宜決定され、一つの気筒に吸気バルブ６と排気バルブ７を２つずつ備えられる構成や、あるいは、一つずつ備える構成等、種々の構成としてよい。
　これらの吸気バルブ６や排気バルブ７、点火手段１５、その他エンジンの動作に必要な機器は、それぞれケーブルを通じて、電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）２０に備えられた制御手段によって制御される。
　エンジン１内は、複数の燃料噴射装置が備えられている。燃料噴射装置は、相対的に気筒の内周壁への燃料の付着が多くなる位置に設けられる第一の燃料噴射弁Ａと、相対的に気筒の内周壁への燃料の付着が少なくなる位置に設けられる第二の燃料噴射弁Ｂとからなる。
　図１の実施形態では、第一の燃料噴射弁Ａは、燃焼室３内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁１１であり、第二の燃料噴射弁Ｂは、燃焼室３へ通じる吸気通路４内に燃料を噴射するポート噴射弁１２である。
　第一の燃料噴射弁Ａと第二の燃料噴射弁Ｂへの燃料の送り込みは、燃料タンクに設けられたポンプを用いて行われ、筒内噴射弁１１とされる第一の燃料噴射弁Ａへは、より燃料噴射圧が高い高圧ポンプが用いられている。各燃料噴射弁からの燃料の噴射は、それぞれが備える電磁弁が開閉することにより、燃料の噴射、噴射の停止が切り替えられ、噴射量の増減、噴射時期の調整が行われる。
　また、エンジン１を冷却する冷却水経路には、その冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段２５が設けられている。冷却水温度検出手段２５は、ラジエターや冷却水配管の一部に設けられる。冷却水温度検出手段２５によって検出された水温の情報は、電子制御ユニット２０が取得することができる。
　また、電子制御ユニット２０は、図１に示すように、第一の燃料噴射弁Ａと第二の燃料噴射弁Ｂとの燃料の噴射比率を決定する噴射比率決定手段２１、第一の燃料噴射弁Ａと第二の燃料噴射弁Ｂのそれぞれの燃料の噴射時期を決定する噴射時期決定手段２２、一つの気筒に対する１サイクル当たりの燃料の総噴射量を決定する総噴射量決定手段２３、エンジン１やそのエンジン１を搭載した車両の運転状況を判断する運転状況判別手段２４等を備える。
　運転状況判別手段２４は、エンジン１の冷却水の温度の情報や、エンジン１の回転数、エンジン１の負荷の情報等を取得し、その情報をエンジン１の制御に活用している。運転状況判別手段２４は、クランク角センサ等からの情報に基づいて、エンジン１の回転数の情報を取得する。また、アクセルペダルに連動するスロットルバルブの開度や、燃料噴射量、エンジンの回転数、車速等の情報に基づいて、エンジン１への負荷の情報を取得する。
　噴射比率決定手段２１は、冷却水温度検出手段２５により検出された冷却水の温度に基づいて、第一の燃料噴射弁Ａによる燃料の噴射量と、第二の燃料噴射弁Ｂによる燃料の噴射量との比率を決定する。
　また、噴射比率決定手段２１による制御には、冷却水の温度が相対的に低くなるにつれ、全ての燃料の噴射量に占める第二の燃料噴射弁Ｂによる燃料の噴射量の比率を大きくする噴射量調整運転領域Ｒが設定されている。この実施形態では、噴射量調整運転領域Ｒは、低速プレイグニッション防止の観点からエンジンの低回転高負荷域（以下、「低速高負荷域」と記載）に設定されているが、その領域をどこに設定するかは、エンジン１の用途や仕様に応じて適宜決定される。
　噴射時期決定手段２２は、運転状況判別手段２４によって得られた運転状況に基づいて、全ての燃料噴射弁、すなわち、第一の燃料噴射弁Ａと第二の燃料噴射弁Ｂのそれぞれによる燃料の噴射時期を決定する。
　総噴射量決定手段２３は、運転状況判別手段２４によって得られた運転状況に基づいて、全ての燃料噴射弁、すなわち、第一の燃料噴射弁Ａと第二の燃料噴射弁Ｂとによって、一つの気筒に対して１サイクル当たりに必要となる燃料の総噴射量を決定する。
　燃料噴射に関する通常の制御は、電子制御ユニット２０が備える制御手段によって、運転状況に応じて行われる。また、エンジン１にプレイグニッションが生じる可能性がある運転状況の場合には、噴射比率決定手段２１や噴射時期決定手段２２等による燃料噴射量の比率や噴射時期を調整する制御が行われる。
　以下、その制御について、図２Ａ～図３Ｆに基づいて説明する。
　図２Ａ～図２Ｆに示す制御は、冷却水の温度が相対的に低くなるにつれ、第一の燃料噴射弁Ａと第二の燃料噴射弁Ｂの両方による燃料の総噴射量に占める第二の燃料噴射弁Ｂ（ポート噴射弁１２）による燃料の噴射量の比率を大きくする噴射量調整運転領域Ｒが設定されている。ここでは、噴射量調整運転領域Ｒは、エンジン１に低速プレイグニッションが生じる可能性がある低速高負荷域に設定されている。具体的には予め決められた所定の低速領域において、エンジン１の負荷がグラフ中のａの値を超えた場合に相当する。
　第二の燃料噴射弁Ｂは、第一の燃料噴射弁Ａよりも相対的に気筒の内周壁への燃料の付着が少なくなる位置に設けられるので、特に、プレイグニッションが生じる可能性がある運転状況では、第二の燃料噴射弁Ｂによる燃料噴射の比率を増やして、気筒の内周壁への燃料の付着を低減する。これにより、プレイグニッションの発生を回避する。
　このとき、冷却水の水温が低いほどプレイグニッションの発生の危惧が高まるので、噴射量調整運転領域Ｒでは、冷却水の温度が相対的に低くなるにつれて、段階的に第二の燃料噴射弁Ｂによる燃料噴射の比率を増やしていく。ここでは、第二の燃料噴射弁Ｂはポート噴射弁１２であるので、冷却水の温度が相対的に低くなるにつれて、ポート噴射比率が上昇するように設定される。
　図２Ａの制御の例では、エンジン１の負荷がグラフ中のａの値を超えた場合であっても、水温が９０℃以上であれば、通常の運転状況における噴射比率ｐを維持し、９０℃を下回って８０℃以上の水温であれば、第二の燃料噴射弁Ｂによる燃料噴射の比率を高めた噴射比率ｑに移行する。また、８０℃を下回って７０℃以上の水温であれば、第二の燃料噴射弁Ｂによる燃料噴射の比率をさらに高めた噴射比率ｒに移行し、７０℃を下回って６０℃以上の水温であれば、第二の燃料噴射弁Ｂによる燃料噴射の比率が最も高い噴射比率ｓに移行する。なお、水温が６０℃を下回った場合には、直前の噴射比率ｓを維持する設定してもよいし、別途のさらに高い噴射比率を設定してもよい（以下の各例で同じ）。
　図２Ｂの制御の例では、エンジン１の負荷の値に関わらず、水温が９０℃以上であれば、通常の運転状況における噴射比率ｐを維持し、９０℃を下回った水温であれば、その温度に応じて、第二の燃料噴射弁Ｂによる燃料噴射の比率を高めた噴射比率ｓに移行する。その移行の時期は、９０℃を下回って８０℃以上の水温であれば、エンジン１の負荷が比較的高いｃの値の位置に設定され、８０℃を下回って７０℃以上の水温であれば、エンジン１の負荷がｃの値よりもやや低いｂの値に設定され、７０℃を下回った水温であれば、エンジン１の負荷が最も低いａの値に設定される。すなわち、水温が低いほど、第二の燃料噴射弁Ｂによる燃料噴射の比率を上げる際の閾値となる負荷の値が、徐々に小さく設定される。
　このため、負荷がａ以下であれば、噴射比率は水温に関わらず初期値の噴射比率ｐに、負荷がａを超えてｂ以下であれば、噴射比率は水温７０℃を下回った場合のみ、より高い比率ｓに上げられる。負荷がｂを超えてｃ以下であれば、噴射比率は水温８０℃を下回った場合のみより高い噴射比率ｓに設定され、負荷がｃを超えた場合は、噴射比率は水温９０℃を下回った場合のみより高い噴射比率ｓに設定される。
　また、図２Ｃの制御の例では、エンジン１の負荷の値に関わらず、水温が９０℃以上であれば、通常の運転状況における噴射比率ｐを維持し、９０℃を下回った水温であれば、その温度に応じて、第二の燃料噴射弁Ｂによる燃料噴射の比率を高めた燃料噴射比率ｑ、ｒ、ｓに移行する。その移行の時期は、９０℃を下回って８０℃以上の水温であれば、エンジン１の負荷が比較的高いｃの値の位置に設定され、８０℃を下回って７０℃以上の水温であれば、エンジン１の負荷がｃの値よりもやや低いｂの値に設定され、７０℃を下回った水温であれば、エンジン１の負荷が最も低いａの値に設定される。すなわち、水温が低いほど、第二の燃料噴射弁Ｂによる燃料噴射の比率を上げる際の負荷の値が小さく設定される。また、設定される噴射比率は、９０℃を下回って８０℃以上の水温であれば、初期値の噴射比率ｐよりもやや高い噴射比率ｑに設定され、８０℃を下回って７０℃以上の水温であれば、さらに高い噴射比率ｒに設定され、７０℃を下回った水温であれば、最も高い噴射比率ｓに設定される。
　このため、負荷がａ以下であれば、噴射比率は水温に関わらず初期値の噴射比率ｐに、負荷がａを超えてｂ以下であれば、噴射比率は水温７０℃を下回った場合のみ、より高い比率ｓに上げられる。負荷がｂを超えてｃ以下であれば、噴射比率は、水温７０℃を下回っていれば噴射比率sに、水温８０℃を下回って７０℃以上の場合には噴射比率ｒに設定される。負荷がｃを超えた場合は、噴射比率は、水温７０℃を下回っていれば噴射比率sに、水温８０℃を下回って７０℃以上の場合には噴射比率ｒに、水温９０℃を下回って８０℃以上の場合には噴射比率ｑに設定される。
　図２Ｄの制御の例では、エンジン１の負荷がグラフ中のａの値を超えた場合であっても、水温が９０℃以上であれば、通常の運転状況における初期値の噴射比率ｐを維持し、９０℃を下回った水温であれば、その温度及び負荷の値に応じて、第二の燃料噴射弁Ｂによる燃料噴射の比率を高めた噴射比率に移行する。その噴射比率は、負荷が高いほど徐々に高められ、９０℃を下回って８０℃以上の水温であれば、負荷の上限値では初期値の噴射比率ｐよりもやや高い噴射比率ｑを上限に設定される。また、８０℃を下回って７０℃以上の水温であれば、さらに高い噴射比率ｒが上限に設定され、７０℃を下回った水温であれば、最も高い噴射比率ｓが上限に設定される。噴射量調整運転領域Ｒにおける噴射比率と負荷との関係は、グラフのように負荷を横軸、噴射比率を縦軸とした場合に、一次関数からなる直線としてもよいが、これを二次関数等の曲線としてもよい（図２Ｄ～図２Ｆの各例で同じ）。
　図２Ｅの制御の例では、エンジン１の負荷の値に関わらず、水温が９０℃以上であれば、通常の運転状況における初期値の噴射比率ｐを維持し、９０℃を下回った水温であれば、その温度に応じて、第二の燃料噴射弁Ｂによる燃料噴射の比率を高めた噴射比率に移行する。その移行の時期は、９０℃を下回って８０℃以上の水温であれば、エンジン１の負荷が比較的高いｃの値の位置に設定され、８０℃を下回って７０℃以上の水温であれば、エンジン１の負荷がｃの値よりもやや低いｂの値に設定され、７０℃を下回った水温であれば、エンジン１の負荷が最も低いａの値に設定される。すなわち、水温が低いほど、第二の燃料噴射弁Ｂによる燃料噴射の比率を上げる際の閾値となる負荷の値が、徐々に小さく設定される。また、この例では、負荷の上限値での噴射比率は、水温に関わらず比率ｓに設定される。
　このため、負荷がａ以下であれば、噴射比率は水温に関わらず初期値の噴射比率ｐに、負荷がａを超えてｂ以下であれば、噴射比率は水温７０℃を下回った場合のみ、より高い噴射比率に上げられる。負荷がｂを超えてｃ以下であれば、噴射比率は水温８０℃を下回った場合のみより高い噴射比率に設定され、負荷がｃを超えた場合は、噴射比率は水温９０℃を下回った場合のみより高い噴射比率に設定される。
　図２Ｆの制御の例では、エンジン１の負荷の値に関わらず、水温が９０℃以上であれば、通常の運転状況における初期値の噴射比率ｐを維持し、９０℃を下回った水温であれば、その温度に応じて、第二の燃料噴射弁Ｂによる燃料噴射の比率を高めた噴射比率に移行する。その移行の時期は、９０℃を下回って８０℃以上の水温であれば、エンジン１の負荷が比較的高いｃの値の位置に設定され、８０℃を下回って７０℃以上の水温であれば、エンジン１の負荷がｃの値よりもやや低いｂの値に設定され、７０℃を下回った水温であれば、エンジン１の負荷が最も低いａの値に設定される。すなわち、水温が低いほど、第二の燃料噴射弁Ｂによる燃料噴射の比率を上げる際の閾値となる負荷の値が、徐々に小さく設定される。
　また、その噴射比率は、負荷が高いほど徐々に高められ、９０℃を下回って８０℃以上の水温であれば、負荷の上限値では初期値の噴射比率ｐよりもやや高い噴射比率ｑを上限に設定される。また、８０℃を下回って７０℃以上の水温であれば、さらに高い噴射比率ｒが上限に設定され、７０℃を下回った水温であれば、最も高い噴射比率ｓが上限に設定される。
　なお、上記の実施形態では、燃焼の噴射装置として、シリンダ１の燃焼室３内に直接燃料を噴射するように、燃焼室３の内周壁又はシリンダヘッド側頂部の周縁部に設けられる筒内噴射弁（側方筒内噴射弁）１１を第一の燃料噴射弁Ａとし、吸気通路４内に燃料を噴射するポート噴射弁１２を第二の燃料噴射弁Ｂとしたが、これを、例えば、図４に示すように、側方筒内噴射弁１１を第一の燃料噴射弁Ａとし、燃焼室３のシリンダヘッド側頂部の中央部に下向き、すなわち、ピストンヘッド側へ向けて配置される直上筒内噴射弁１３を第二の燃料噴射弁Ｂとしてもよい。なお、図４では、点火手段１５の図示を省略している。
　すなわち、この図４では、第一の燃料噴射弁Ａは、燃焼室３の内周壁又はシリンダヘッド側頂部の周縁部に設けられる側方筒内噴射弁１１であり、第二の燃料噴射弁Ｂは、燃焼室３のシリンダヘッド側頂部の中央部に設けられる直上筒内噴射弁１３である。
　このように、第二の燃料噴射弁Ｂは直上筒状噴射弁１３であるので、図２Ａ～図２Ｆの制御では、冷却水の温度が相対的に低くなるにつれて、全体の燃料噴射量に占める直上筒状噴射弁１３による燃料噴射の比率、すなわち、中央噴射比率が上昇するように設定される。前述の図２Ａ～図２Ｆの各例における燃料噴射の制御については、ポート噴射弁１２を直上筒状噴射弁１３に置き換え、グラフの縦軸に示すポート噴射比率を中央噴射比率に置き換えることで、繰り返しの説明を省略する。
　噴射量調整運転領域Ｒでは、冷却水の温度が、予め設定された１０℃毎の領域を基準として、その領域が相対的に低くなるにつれて、段階的に第二の燃料噴射弁Ｂによる燃料噴射の比率を増やしていくようにしたが、この温度の領域は、１０℃毎の設定に限定されず、例えば、５℃毎、あるいは、４℃毎の設定とするなど自由な幅に設定できる。また、この領域を設定せず、冷却水の温度に応じて無段階で噴射比率を増減するようにしてもよい。
　つぎに、図３Ａ～図３Ｆに示す制御は、上記図２Ａ～図２Ｆの制御に加えて行う第二の燃料噴射弁Ｂ（ポート噴射弁１２又は直上筒状噴射弁１３）による燃料噴射時期の制御である。
　図３Ａ～図３Ｆに示す制御では、噴射時期決定手段２２は、ピストン２の一サイクル中における吸気行程において燃料噴射を行う際に、すなわち、吸気行程噴射の際に、冷却水の温度が相対的に低くなるにつれ、第一の燃料噴射弁Ａによる燃料の噴射時期を進角する噴射時期調整運転領域Ｔが設定されている。吸気行程では、燃料噴射時期を早めるほど、気筒の内周壁の多くがピストン２で隠れた状態になるので、このように、噴射時期の進角により内周壁への燃料の付着を抑制し、プレイグニッションを回避できる。図３Ａ～図３Ｃにその制御を示す。
　また、噴射時期決定手段２２は、ピストンの一サイクル中における圧縮行程において燃料噴射を行う際に、すなわち、圧縮行程噴射の際に、冷却水の温度が相対的に低くなるにつれ、第一の燃料噴射弁Ａによる燃料の噴射時期を遅角する噴射時期調整運転領域Ｔが設定されている。圧縮行程では、燃料噴射時期を遅らせるほど、気筒の内周壁の多くがピストン２で隠れた状態になるので、このように、噴射時期の遅角により内周壁への燃料の付着を抑制し、プレイグニッションを回避できる。図３Ｄ～図３Ｆにその制御を示す。
　図３Ａの制御の例では、吸気行程噴射において、エンジン１の負荷がグラフ中のａの値を超えた場合であっても、水温が９０℃以上であれば、通常の運転状況における初期値の噴射時期ｔを維持し、９０℃を下回った水温であれば、その温度及び負荷の値に応じて、第一の燃料噴射弁Ａによる燃料の噴射時期を進角させた状態に移行する。その噴射時期は、負荷が高くなるほど徐々に進角され、９０℃を下回って８０℃以上の水温であれば、負荷の上限値では初期値の噴射時期ｔよりもやや進角した噴射時期ｕを上限に設定される。また、８０℃を下回って７０℃以上の水温であれば、さらに進角した噴射時期ｖが上限に設定され、７０℃を下回った水温であれば、最も進角した噴射時期ｗが上限に設定される。噴射時期調整運転領域Ｔにおける噴射時期と負荷との関係は、グラフのように負荷を横軸、噴射時期（進角側が上）を縦軸とした場合に、一次関数からなる直線としてもよいが、これを二次関数等の曲線としてもよい（図３Ｂ～図３Ｆの各例で同じ）。
　図３Ｂの制御の例では、吸気行程噴射において、エンジン１の負荷の値に関わらず、水温が９０℃以上であれば、通常の運転状況における初期値の噴射時期ｔを維持し、９０℃を下回った水温であれば、その温度に応じて、第一の燃料噴射弁Ａによる燃料の噴射時期を進角させた状態に移行する。その移行の時期は、９０℃を下回って８０℃以上の水温であれば、エンジン１の負荷が比較的高いｃの値の位置に設定され、８０℃を下回って７０℃以上の水温であれば、エンジン１の負荷がｃの値よりもやや低いｂの値に設定され、７０℃を下回った水温であれば、エンジン１の負荷が最も低いａの値に設定される。すなわち、水温が低いほど、第一の燃料噴射弁Ａによる燃料の噴射時期を進角させる際の負荷の下限値が小さく設定される。また、この例では、負荷の上限値での噴射時期は、水温に関わらず噴射時期ｗに設定される。
　図３Ｃの制御の例では、吸気行程噴射において、エンジン１の負荷の値に関わらず、水温が９０℃以上であれば、通常の運転状況における初期値の噴射時期ｔを維持し、９０℃を下回った水温であれば、その温度に応じて、第一の燃料噴射弁Ａによる燃料の噴射時期を進角させた状態に移行する。その移行の時期は、９０℃を下回って８０℃以上の水温であれば、エンジン１の負荷が比較的高いｃの値の位置に設定され、８０℃を下回って７０℃以上の水温であれば、エンジン１の負荷がｃの値よりもやや低いｂの値に設定され、７０℃を下回った水温であれば、エンジン１の負荷が最も低いａの値に設定される。
　また、その噴射時期は、負荷が高いほど徐々にその進角度合いが高められ、９０℃を下回って８０℃以上の水温であれば、負荷の上限値では初期値の噴射時期ｔよりもやや早い噴射時期ｕを上限に設定される。また、８０℃を下回って７０℃以上の水温であれば、さらに早い噴射時期ｖが上限に設定され、７０℃を下回った水温であれば、最も早い噴射時期ｗが上限に設定される。
　つぎに、図３Ｄの制御の例では、圧縮行程噴射において、エンジン１の負荷がグラフ中のａの値を超えた場合であっても、水温が９０℃以上であれば、通常の運転状況における初期値の噴射時期ｔ’を維持し、９０℃を下回った水温であれば、その負荷の値に応じて、第一の燃料噴射弁Ａによる燃料の噴射時期を遅角させた状態に移行する。その噴射時期は、負荷が高くなるほど徐々に遅角され、９０℃を下回って８０℃以上の水温であれば、負荷の上限値では初期値の噴射時期ｔ’よりもやや遅角した噴射時期ｕ’を上限に設定される。また、８０℃を下回って７０℃以上の水温であれば、さらに遅角した噴射時期ｖ’が上限に設定され、７０℃を下回った水温であれば、最も遅角した噴射時期ｗ’が上限に設定される。
　図３Ｅの制御の例では、圧縮行程噴射において、エンジン１の負荷の値に関わらず、水温が９０℃以上であれば、通常の運転状況における初期値の噴射時期ｔ’を維持し、９０℃を下回った水温であれば、その温度に応じて、第一の燃料噴射弁Ａによる燃料の噴射時期を遅角させた状態に移行する。その移行の時期は、９０℃を下回って８０℃以上の水温であれば、エンジン１の負荷が比較的高いｃの値の位置に設定され、８０℃を下回って７０℃以上の水温であれば、エンジン１の負荷がｃの値よりもやや低いｂの値に設定され、７０℃を下回った水温であれば、エンジン１の負荷が最も低いａの値に設定される。すなわち、水温が低いほど、第一の燃料噴射弁Ａによる燃料の噴射時期を遅角させる際の閾値となる負荷の値が、徐々に小さく設定される。また、この例では、負荷の上限値での噴射時期は、水温に関わらず噴射時期ｗ’に設定される。
　図３Ｆの制御の例では、圧縮行程噴射において、エンジン１の負荷の値に関わらず、水温が９０℃以上であれば、通常の運転状況における初期値の噴射時期ｔ’を維持し、９０℃を下回った水温であれば、その温度に応じて、第一の燃料噴射弁Ａによる燃料の噴射時期を遅角させた状態に移行する。その移行の時期は、９０℃を下回って８０℃以上の水温であれば、エンジン１の負荷が比較的高いｃの値の位置に設定され、８０℃を下回って７０℃以上の水温であれば、エンジン１の負荷がｃの値よりもやや低いｂの値に設定され、７０℃を下回った水温であれば、エンジン１の負荷が最も低いａの値に設定される。
　また、その噴射時期は、負荷が高いほど徐々に遅角度合いが高められ、９０℃を下回って８０℃以上の水温であれば、負荷の上限値では初期値の噴射時期ｔ’よりもやや遅い噴射時期ｕ’を上限に設定される。また、８０℃を下回って７０℃以上の水温であれば、さらに遅い噴射時期ｖ’が上限に設定され、７０℃を下回った水温であれば、最も遅い噴射時期ｗ’が上限に設定される。
　噴射時期調整運転領域Ｔでは、冷却水の温度が、予め設定された１０℃毎の領域を基準とし、その領域が相対的に低くなるにつれて、段階的に第一の燃料噴射弁Ａによる燃料噴射の時期を遅角又は進角させるようにしたが、この温度の領域は、１０℃毎の設定に限定されず、例えば、５℃毎、あるいは、４℃毎の設定とするなど自由な幅に設定できる。また、この領域を設けずに、冷却水の温度に応じて無段階で噴射時期を遅角又は進角するようにしてもよい。
　これらの実施形態では、自動車用の４サイクルガソリンエンジンを例に、この発明の構成を説明したが、プレイグニッションを生じさせる可能性のある他の形式のエンジンにおいても、この発明を適用できる。
１　シリンダ
２　ピストン
３　燃焼室
４　吸気通路
５　排気通路
６　吸気バルブ
７　排気バルブ
８　吸気弁孔
９　排気弁孔
１０　過給機
１１　筒内噴射弁（側方筒内噴射弁）
１２　ポート噴射弁
１３　筒内噴射弁（直上筒内噴射弁）
１５　点火手段
２０　電子制御ユニット（Electronic Control Unit）
２１　噴射比率決定手段
２２　噴射時期決定手段
２３　総噴射量決定手段
２４　運転状況判別手段
２５　冷却水温度検出手段
Ａ　第一の燃料噴射弁
Ｂ　第二の燃料噴射弁

Claims (10)

  1. 　相対的に気筒の内周壁への燃料の付着が多くなる位置に設けられる第一の燃料噴射弁と、
    　相対的に気筒の内周壁への燃料の付着が少なくなる位置に設けられる第二の燃料噴射弁
    と、
    　エンジンの冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段と、
    　前記冷却水温度検出手段により検出された冷却水の温度に基づいて、前記第一の燃料噴射弁による燃料の噴射量と前記第二の燃料噴射弁による燃料の噴射量との比率を決定する噴射比率決定手段と、
    を備え、
    　前記噴射比率決定手段は、前記冷却水の温度が相対的に低くなるにつれ、全ての燃料の噴射量に占める前記第二の燃料噴射弁による燃料の噴射量の比率を大きくする噴射量調整運転領域が設定されている
    エンジンの制御装置。
  2. 　前記噴射量調整運転領域は、前記エンジンの負荷が相対的に高くなるにつれ、全ての燃料の噴射量に占める前記第二の燃料噴射弁による燃料の噴射量の比率が大きく設定される
    請求項１に記載のエンジンの制御装置。
  3. 　前記噴射量調整運転領域は、前記エンジンの低回転高負荷域に設定される
    請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置。
  4. 　前記噴射量調整運転領域は、前記冷却水の温度が相対的に低くなるにつれ、全ての燃料の噴射量に占める前記第二の燃料噴射弁による燃料の噴射量の比率を大きくする際の閾値となる負荷の値が、徐々に小さく設定される
    請求項３に記載のエンジンの制御装置。
  5. 　前記第一の燃料噴射弁は、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁であり、
    　前記第二の燃料噴射弁は、燃焼室へ通じる吸気通路内に燃料を噴射するポート噴射弁である
    請求項１から４の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
  6. 　前記第一の燃料噴射弁は、燃焼室の内周壁又はシリンダヘッド側頂部の周縁部に設けられる側方筒内噴射弁であり、
    　前記第二の燃料噴射弁は、燃焼室のシリンダヘッド側頂部の中央部に設けられる直上筒内噴射弁である
    請求項１から４の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
  7. 　前記各燃料噴射弁による燃料の噴射時期を決定する噴射時期決定手段を備え、
    　前記噴射時期決定手段は、吸気行程噴射の際に、前記冷却水の温度が相対的に低くなるにつれ、前記第一の燃料噴射弁による燃料の噴射時期を進角する噴射時期調整運転領域が設定されている
    請求項１から６の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
  8. 　前記噴射時期調整運転領域は、前記エンジンの低回転高負荷域に設定され、前記冷却水の温度が相対的に低くなるにつれ、前記第一の燃料噴射弁による燃料の噴射時期を進角する際の閾値となる負荷の値が、徐々に小さく設定される
    請求項７に記載のエンジンの制御装置。
  9. 　前記各燃料噴射弁による燃料の噴射時期を決定する噴射時期決定手段を備え、
    　前記噴射時期決定手段は、圧縮行程噴射の際に、前記冷却水の温度が相対的に低くなるにつれ、前記第一の燃料噴射弁による燃料の噴射時期を遅角する噴射時期調整運転領域が設定されている
    請求項１から８の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
  10. 　前記噴射時期調整運転領域は、前記エンジンの低回転高負荷域に設定され、前記冷却水の温度が相対的に低くなるにつれ、前記第一の燃料噴射弁による燃料の噴射時期を遅角する際の閾値となる負荷の値が、徐々に小さく設定される
    請求項９に記載のエンジンの制御装置。
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