WO2018198537A1 - 内燃機関の制御装置及び制御方法 - Google Patents

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WO2018198537A1
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internal combustion
combustion engine
injection end
fuel
end timing
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PCT/JP2018/008597
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高輔 神田
村井　淳
吉辰 中村
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
    • F02D41/34—Controlling fuel injection of the low pressure type with means for controlling injection timing or duration

Definitions

  • the present invention relates to a control device and a control method for controlling a fuel injection valve that injects fuel into an intake pipe of an internal combustion engine.
  • the fuel supply control device for an internal combustion engine disclosed in Patent Document 1 supplies fuel from the fuel injection valve in synchronization with the intake stroke when the intake air amount is small, and before the intake stroke starts when the intake air amount is large. Complete the fuel supply.
  • the present invention has been made in view of conventional circumstances, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine control apparatus and control method capable of improving exhaust properties by setting an injection end timing.
  • the injection end timing of the fuel injection valve is set to a timing advanced within the crank angle region after the intake top dead center as the load of the internal combustion engine increases.
  • the exhaust properties of the internal combustion engine can be improved by optimizing the injection end timing.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram of an internal combustion engine in an embodiment of the present invention. It is a flowchart which shows the setting process of the injection end time in embodiment of this invention. It is a diagram which shows the correlation with the engine load and injection completion time in embodiment of this invention. It is a figure for demonstrating the condition where wall flow inflow amount increases with the excessive advance angle at the time of high load. It is a figure for demonstrating the condition where the amount of wall flow inflow increases by the excessive retardation at the time of low load. It is a diagram which shows the correlation with wall flow inflow amount at the time of low load, the number PN of discharge
  • FIG. 1 is a diagram showing an aspect of an internal combustion engine to which a control device and a control method according to the present invention are applied.
  • An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a spark ignition gasoline engine for vehicles, and includes an ignition device 4, a fuel injection valve 5, and the like in an engine body 1a.
  • the fuel injection valve 5 injects fuel into the intake pipe 2a in the vicinity of the umbrella portion of the intake valve 19. That is, the internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a so-called port injection type internal combustion engine in which the fuel injection valve 5 injects fuel into the intake pipe 2a.
  • the air sucked through the air cleaner 7 is adjusted in flow rate by the throttle valve 8 a of the electric throttle 8, and then mixed with the fuel injected from the fuel injection valve 5 into the intake pipe 2 a to enter the combustion chamber 10. Sucked.
  • the electric throttle 8 is a device that opens and closes the throttle valve 8a with a throttle motor 8b, and includes a throttle opening sensor 8c that outputs a signal corresponding to the opening TPS of the throttle valve 8a.
  • the rotation speed detection device 6 outputs a signal of the rotation angle NE for each predetermined rotation angle of the crankshaft 17 by detecting the protrusion of the ring gear 14.
  • the water temperature sensor 15 outputs a signal corresponding to the temperature of the cooling water in the water jacket 18 provided in the engine body 1a (hereinafter referred to as the water temperature TW).
  • the flow rate detection device 9 is disposed upstream of the electric control throttle 8 and outputs a signal corresponding to the intake air flow rate QAR of the internal combustion engine 1. Further, the exhaust purification catalyst device 12 disposed in the exhaust pipe 3a purifies the exhaust gas of the internal combustion engine 1.
  • the air-fuel ratio sensor 11 is disposed in the exhaust pipe 3a on the upstream side of the exhaust purification catalyst device 12, and outputs a signal corresponding to the exhaust air-fuel ratio RABF (oxygen concentration).
  • the exhaust temperature sensor 16 is disposed in the exhaust pipe 3 a upstream of the exhaust purification catalyst device 12 and outputs a signal corresponding to the exhaust temperature TEX (° C.) at the inlet of the exhaust purification catalyst device 12.
  • Fuel is adjusted to a predetermined pressure by the fuel supply device 31 and supplied to the fuel injection valve 5.
  • the fuel supply device 31 includes a fuel tank 32, an electric fuel pump 33, a pressure regulator 34, a fuel supply pipe 35, a fuel return pipe 36, and a fuel pressure sensor 37.
  • the fuel pump 33 sucks the fuel in the fuel tank 32 and pumps the fuel to the fuel injection valve 5 through the fuel supply pipe 35.
  • One end of the fuel return pipe 36 is connected to the middle of the fuel supply pipe 35, the other end is opened in the fuel tank 32, and a pressure regulator 34 for returning the fuel to the fuel tank 32 through an orifice is interposed.
  • the pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve 5 is detected by the fuel pressure sensor 37, and the pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve 5 is controlled by controlling the drive voltage of the fuel pump 33 according to the fuel pressure detection value by the fuel pressure sensor 37. Is set to be variable.
  • the control device 13 incorporating the microcomputer outputs sensor signals such as the opening degree TPS, the intake air flow rate QAR, the rotation angle NE, the water temperature TW, the exhaust air / fuel ratio RABF, the exhaust temperature TEX, and the fuel pressure PF, which are output from the various sensors described above. Capture. Then, the control device 13 calculates a fuel injection pulse width TI (fuel injection amount) and injection timing based on the acquired sensor signal, and outputs a valve opening command signal corresponding to the fuel injection pulse width TI (ms) at the injection timing. It functions as a command output unit that outputs to the fuel injection valve 5.
  • sensor signals such as the opening degree TPS, the intake air flow rate QAR, the rotation angle NE, the water temperature TW, the exhaust air / fuel ratio RABF, the exhaust temperature TEX, and the fuel pressure PF, which are output from the various sensors described above. Capture. Then, the control device 13 calculates a fuel injection pulse width TI (fuel injection amount) and injection timing based
  • control device 13 also outputs command signals to the ignition device 4, the electric throttle 8, and the fuel pump 33 to control the ignition timing of the ignition device 4, the opening degree of the throttle valve 8 a, and the fuel pressure of the fuel injection valve 5.
  • the control device 13 inputs / outputs data (measurement results of various sensors and operation amounts output to various devices), an analog input circuit 20, an A / D conversion circuit 21, a digital input circuit 22, an output circuit 23, and An I / O circuit 24 is provided.
  • control device 13 includes a microcomputer including an MPU (Microprocessor Unit) 26, a ROM (Read Only Memory) 27, and a RAM (Random Access Memory) 28 in order to perform data arithmetic processing.
  • Sensor signals such as the intake air flow rate QAR, the opening degree TPS, the exhaust air / fuel ratio RABF, the exhaust gas temperature TEX, the water temperature TW, and the fuel pressure PF are input to the analog input circuit 20.
  • Various signals input to the analog input circuit 20 are respectively supplied to the A / D conversion circuit 21, converted into digital signals, and output onto the bus 25.
  • the signal of the rotation angle NE input to the digital input circuit 22 is output on the bus 25 via the I / O circuit 24.
  • Connected to the bus 25 are an MPU 26, a ROM 27, a RAM 28, a timer / counter (TMR / CNT) 29, and the like.
  • the MPU 26, ROM 27, and RAM 28 exchange data via the bus 25.
  • a clock signal is supplied from the clock generator 30 to the MPU 26, and the MPU 26 executes various calculations and processes in synchronization with the clock signal.
  • the ROM 27 is composed of, for example, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) capable of erasing and rewriting data, and stores a program for operating the control device 13, setting data, initial values, and the like.
  • EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory
  • the ROM 27 Information stored in the ROM 27 is read into the RAM 28 and the MPU 26 via the bus 25.
  • the RAM 28 is used as a work area for temporarily storing calculation results and processing results by the MPU 26.
  • the timer / counter 29 is used for measuring time, measuring various times, and the like. Calculation results and processing results by the MPU 26 are output to the bus 25 and then supplied from the output circuit 23 to the ignition device 4, the fuel injection valve 5, the electric throttle 8 and the fuel pump 33 via the I / O circuit 24. Is done.
  • the control device 13 calculates the injection end timing IET and the fuel injection pulse width TI (ms) based on the operating conditions of the internal combustion engine 1, and further calculates the crank angle converted value of the fuel injection pulse width TI.
  • the injection start timing IST is calculated based on the injection end timing IET.
  • the control device 13 detects the injection start timing IST based on the signal of the rotation angle NE and outputs a valve opening command signal having the fuel injection pulse width TI to the fuel injection valve 5.
  • the injection end timing IET and the injection start timing IST are represented by a crank angle with the intake top dead center (intake TDC) as a reference position.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the procedure of the setting process of the injection end time IET by the control device 13, in other words, the function as the injection end time setting unit.
  • the control device 13 calculates the basic injection end timing IETb based on the load of the internal combustion engine 1.
  • the control device 13 obtains the fuel injection pulse width TI, the cylinder intake air amount, the throttle opening, the intake negative pressure, and the like as state quantities indicating the load of the internal combustion engine 1, and based on these, the basic injection end timing IETb is determined.
  • FIG. 3 is a diagram showing an aspect of the correlation between the engine load and the basic injection end timing IETb.
  • the control device 13 calculates the basic injection end timing IETb based on the engine load according to the correlation shown in FIG.
  • the control device 13 sets the basic injection end timing IETb to a timing that is advanced as the load of the internal combustion engine 1 becomes higher in the crank angle region after the intake top dead center.
  • the basic injection end timing IETb is preliminarily adapted based on experiments, simulations, and the like so as to suppress an increase in the wall flow inflow amount flowing into the cylinder from the intake pipe 2a according to a load change of the internal combustion engine 1. It has been done.
  • the wall flow inflow rate changes from a decrease change to an increase change (minimum) when the injection end timing IET is changed to advance or retard under the same engine load condition.
  • the wall flow inflow amount increases.
  • the injection end timing IET at which the wall flow inflow amount becomes a minimum value is a timing that is advanced more as the engine load is higher.
  • the control device 13 performs basic injection based on the correlation between the engine load and the basic injection end timing IETb determined so as to trace the injection end timing IET where the wall flow inflow amount becomes a value near the minimum value for each engine load.
  • the end time IETb is determined, and the injection end time IET at which the wall flow inflow amount becomes a minimum value is a more advanced time as the engine load is higher. Therefore, the basic injection end time IETb is determined by the internal combustion engine 1. It is set at a time when the angle is advanced as the load increases.
  • the setting range of the injection end timing IET in which the wall flow inflow amount is in the vicinity of the minimum value that is, the advance limit and delay limit of the injection end timing IET for suppressing the wall flow inflow amount in the vicinity of the minimum value.
  • the control device 13 is configured to change the basic injection end timing IETb in accordance with the engine load within the set range.
  • the fuel wall flow flowing into the cylinder from the intake pipe 2a adheres to the cylinder bore or the like and becomes steamed when the air-fuel mixture burns, thereby increasing the number of exhausted particles PN of the particulate matter and improving the exhaust properties of the internal combustion engine 1. It becomes a factor to worsen. Therefore, the control device 13 controls the injection timing of the fuel injection valve 5 based on the basic injection end timing IETb, thereby reducing the inflow amount of the wall flow, that is, the number of discharged particles PN as much as possible. The exhaust property of can be improved.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a situation in which the wall flow inflow increases when the internal combustion engine 1 is in a high load state.
  • FIG. 5 illustrates a situation in which the wall flow inflow increases in the low load state of the internal combustion engine 1. It is a figure for demonstrating.
  • injection end timing IET is excessively advanced while the internal combustion engine 1 is in a high load state, more fuel is injected toward the umbrella portion of the intake valve 19 while the intake valve 19 is closed. The amount of fuel adhering to the liquid in the umbrella portion of the intake valve 19 increases and a thick liquid film is formed.
  • the injection end timing IET is excessively retarded in a low load state of the internal combustion engine 1, the fuel injected toward the intake valve 19 while the intake valve 19 is open is deflected by the intake flow, The amount of fuel adhering to the intake port in a liquid state increases to form a thick liquid film.
  • the fuel that is thickly attached to the umbrella portion and the intake port of the intake valve 19 flows into the cylinder as a wall flow when the intake valve 19 is opened, and adheres to the cylinder bore and the like.
  • the fuel adhering to the cylinder bore is in a steamed state when the air-fuel mixture burns in the combustion chamber, and this increases the number PN of discharged particles of particulate matter. Therefore, the present inventors analyzed the correlation between the wall flow inflow amount and the number of discharged particles PN and the injection end timing IET, and obtained the characteristics of the injection end timing IET that can reduce the number of discharged particles PN as much as possible.
  • FIG. 6 shows the correlation between the number of discharged particles PN [N / cc] and the injection end timing IET [degATDC] and the wall flow inflow [mg] when the internal combustion engine 1 is warmed up at a low load near idling.
  • the correlation with the injection end timing IET [degATDC] is shown.
  • the wall flow inflow becomes the smallest when the injection end timing IET is approximately 30 deg to 90 deg after the intake top dead center (30 degATDC-90 degATDC), and this wall flow inflow becomes the smallest.
  • the emission particle number PN tended to be the smallest when the injection end time IET was reached.
  • FIG. 7 shows the correlation between the number of exhaust particles PN and the injection end timing IET and the wall flow inflow amount and the injection end timing IET when the internal combustion engine 1 is operated at a high load (full load) with the throttle fully open after warming up.
  • the correlation is shown.
  • the throttle end is fully opened and the injection end timing IET is 90 degATDC in which the wall flow inflow and the number of discharged particles PN are reduced by idling
  • the wall flow inflow and the number of discharged particles PN are larger than in idling.
  • the wall flow inflow and the number of discharged particles PN tended to decrease as the end time IET was advanced from 90 degATDC.
  • the wall flow inflow is suppressed to near the minimum amount at idling, and the injection end timing is further increased.
  • the IET is advanced to the intake top dead center (0 degATDC)
  • the wall flow inflow becomes the smallest.
  • the wall flow inflow increases as the injection end timing IET is advanced. Showed a trend.
  • the present inventors reduce the amount of unburned fuel (HC) discharged as the injection end timing IET approaches the intake top dead center after the intake top dead center at a high load (full load) with the throttle fully open.
  • HC unburned fuel
  • the control device 13 needs to determine the fuel injection pulse width TI at an earlier time as the injection end timing IET is advanced, and the follow-up delay of the fuel injection pulse width TI with respect to the load change becomes large, so There is a possibility that an air-fuel ratio shift will occur. That is, the control response of the fuel injection pulse width TI by the control device 13 decreases as the injection end timing IET is advanced. Thus, it can be said that the injection end timing IET before the intake top dead center does not significantly affect the reduction of unburned fuel (HC), and the injection end timing in terms of the control response of the fuel injection pulse width TI. An excessive advance of the IET is undesirable.
  • the injection end timing IET is set to 60 deg after the intake TDC (0 degATDC-60 degATDC) with a high load with the throttle fully open, the amount of unburned fuel (HC) is reduced as much as possible.
  • the wall flow inflow amount and the number of discharged particles PN can be reduced to the same level or less as that during idling, and a decrease in the control response of the fuel injection pulse width TI can be suppressed.
  • the present inventors set the injection end timing IET between 30 degATDC-90 degATDC at a low load near idling, and the injection end timing IET between 0 degATDC-60 degATDC at a high load at full throttle. As a result, the analysis result that the wall flow inflow amount and the number of discharged particles PN can be reduced as much as possible while suppressing the discharge amount of unburned fuel (HC).
  • the setting range of the injection end timing IET from the range of 30 degATDC-90 degATDC to the range of 0 degATDC-60 degATDC as the engine load increases
  • the point indicating 90 degATDC which is the retard limit of the injection end timing IET at a low load near idling
  • the point indicating 60 degATDC which is the delay limit of the injection end timing IET at a high load with the throttle fully open.
  • the line connecting the two lines becomes the retardation limit of the injection end timing IET that can suppress the wall flow inflow amount and the number of discharged particles PN under each load condition.
  • the point indicating 30 degATDC which is the advance angle limit of the injection end timing IET at a low load near idling and the intake top dead center which is the advance angle limit of the injection end timing IET at a high load with the throttle fully opened.
  • a line connecting a point indicating (0 degATDC) is an advance angle limit of the injection end timing IET under each load condition. Then, the control device 13 advances the injection end timing IET in accordance with the increase in the engine load within the range between the retard limit of the injection end timing IET and the advance limit of the injection end timing IET. By making the angle, the wall flow inflow amount and the number of discharged particles PN can be reduced as much as possible.
  • the control device 13 advances the injection end timing IET in accordance with the increase in the engine load within the crank angle range from the intake TDC to ATDC 90 deg, thereby suppressing the amount of unburned fuel (HC) emission.
  • the number of discharged particles PN due to wall flow inflow can be reduced as much as possible.
  • the control device 13 sets a crank angle near the advance angle limit within a range between the retard angle limit and the advance angle limit as the basic injection end timing IETb.
  • the control device 13 is not limited to the configuration in which the crank angle near the advance angle limit is set to the basic injection end timing IETb, and the control device 13 responds to an increase in engine load within the range between the retard angle limit and the advance angle limit.
  • Various characteristics for advancing the basic injection end timing IETb can be employed.
  • step S101 When the basic injection end timing IETb is set in step S101, the control device 13 proceeds to step S102, and sets the retardation correction value HIETD1 for the basic injection end timing IETb according to the spray particle diameter of the fuel injection valve 5.
  • the basic injection end timing IETb is a value adapted to the spray particle diameter of the reference fuel injection valve, whereas the fuel injection valve 5 having a spray particle diameter different from the reference fuel injection valve is employed.
  • the optimum value of the injection end timing IET is different.
  • the memory of the control device 13 is provided with a table that stores the retardation correction value HIETD1 for each of a plurality of different spray particle sizes (for each of a plurality of types of fuel injection valves), and the control device 13 is given from the outside.
  • the retard correction value HIETD1 is set based on the information on the spray particle size (type of fuel injection valve).
  • the spray particle diameter of the fuel injection valve 5 is smaller, the fuel spray is caused to flow into the intake flow and the fuel adhering to the cylinder bore decreases. Therefore, even if the injection end timing IET is delayed, the deterioration of the number PN of exhaust particles can be suppressed.
  • the in-cylinder direct entry rate of the fuel is improved, the decrease in the combustion chamber temperature is promoted, and knocking is improved.
  • the table in which the retardation correction value HIETD1 is stored for each of a plurality of different spray particle sizes is set so that the basic injection end timing IETb is delayed more as the spray particle size is smaller.
  • FIG. 8 shows an example of a table in which the retardation correction value HIETD1 is stored for each of a plurality of different spray particle sizes
  • FIG. 9 shows an aspect of the injection end timing IET as a result of applying the retardation correction value HIETD1. Show.
  • the table of retardation correction value HIETD1 shown in FIG. 8 is divided into three types of spray particle sizes of large, medium, and small, and the retardation correction value HIETD1 is set for each of the large, medium, and small spray particle sizes, and the spray particle size “small”.
  • the retard correction value HIETD11 is the largest and the basic injection end timing IETb is corrected to the most retarded timing
  • the retard correction value HIETD13 is the smallest and the basic injection end timing IETb is It is corrected to the most advanced time.
  • the retardation correction value HIETD13 at the spray particle size “large” is set to zero and correction is substantially performed.
  • the retard correction value HIETD12 at the spray particle size “medium” is used to retard the basic injection end timing IETb, and the retard correction value HIETD11 at the spray particle size “small” is set to the spray particle size “medium”.
  • the basic injection end timing IETb is set to a value that is retarded more than when “.”
  • the retardation correction value HIETD12 at the spray particle size “medium” is set to zero and the correction is substantially performed.
  • the retard correction value HIETD11 for the spray particle size “small” is used to retard the basic injection end timing IETb
  • the retard correction value HIETD13 for the spray particle size “large” is the basic injection end timing IETb. Is a value that advances.
  • the injection end timing IET as a result of applying the retard correction value HIETD1 is the latest in the crank angle region after the intake TDC when the spray particle size is “small” as shown in FIG.
  • the particle size is “large”, it becomes the fastest in the crank angle region after the intake TDC, and when the spray particle size is “medium”, the injection end timing IET at the spray particle size “small” and the spray particle size It is set to the injection end timing IET between the “large” injection end timing IET.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the effect of the process of delaying the injection end timing IET as the spray particle size is smaller, and illustrates the change in the charging efficiency and the number of discharged particles PN with respect to the injection end timing IET at a high load.
  • the spray particle size becomes smaller, the number of discharged particles PN at the injection end timing IET after the intake top dead center is reduced, and by delaying the injection end timing IET, the direct in-cylinder rate of the fuel is increased.
  • the reduction of the combustion chamber temperature is promoted, and as a result, the charging efficiency is improved and knocking is less likely to occur and the ignition timing can be further advanced.
  • step S103 the control device 13 determines whether or not the pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve 5 to be controlled is variable, in other words, whether or not the internal combustion engine 1 has a variable fuel pressure system. Is determined.
  • the internal combustion engine 1 of the present embodiment is provided with a variable fuel pressure system, and the control device 13 proceeds to step S104 and corrects the retardation of the basic injection end timing IETb according to the fuel pressure set value (target fuel pressure value) in the variable fuel pressure system. Set the value HIETD2.
  • the injection end timing IET is delayed, the deterioration of the number of exhausted particles PN can be suppressed.
  • the control device 13 sets the retard correction value HIETD2 that retards the basic injection end timing IETb as the fuel pressure set value increases, thereby improving the charging efficiency and allowing the ignition timing to be advanced more. .
  • 11 and 12 are diagrams illustrating the difference in the injection timing depending on the fuel pressure setting value when the basic injection end timing IETb is corrected with the retard correction value HIETD2.
  • the control device 13 delays the injection end timing IET more in the crank angle range from the intake TDC to ATDC 90 deg when the fuel pressure set value is high than when it is low.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the difference in the spray particle size SMD, the number of exhausted particles PN, and the unburned fuel HC due to the difference in the fuel pressure setting value when the internal combustion engine 1 is warmed up at a low load near idling.
  • the spray particle size SMD is decreased by increasing the fuel pressure set value, and the spray particle size SMD is decreased. While the number of emitted particles PN was reduced, the decrease in the spray particle size SMD did not contribute to the improvement of the unburned fuel HC. That is, even when the internal combustion engine 1 is warmed up at a low load near idling, if the fuel pressure set value is increased, the spray particle size SMD is reduced, and the number of discharged particles PN can be improved.
  • FIG. 14 exemplifies the difference in the spray particle size SMD, the number of discharged particles PN, and the unburned fuel HC depending on the difference in the fuel pressure setting value when the internal combustion engine 1 is operated at a high load (full load) with the throttle fully opened after warming up. It is a figure to do.
  • the spray particle size SMD is decreased by increasing the fuel pressure set value, and the spray particle size SMD.
  • the decrease in the number of discharged particles PN is reduced by the decrease in, while the decrease in the spray particle size SMD does not contribute to the improvement of the unburned fuel HC.
  • the control device 13 sets the retardation correction value HIETD2 to zero in step S105 and sets the retardation correction value HIETD2.
  • the correction of the basic injection end timing IETb by is canceled.
  • the control device 13 sets the basic injection end timing IETb to the retard correction value HIETD1 and the retard in step S106.
  • the control device 13 obtains the injection start timing IST from the injection end timing IET and the crank angle converted value of the fuel injection pulse width TI, and at the injection start timing IST, the valve opening command signal (injection pulse). Signal) is output to the fuel injection valve 5 to terminate the fuel injection by the fuel injection valve 5 at the injection end timing IET.
  • control device 13 sets the injection end timing to a timing that is advanced as the load on the internal combustion engine increases within the crank angle region after the intake top dead center. Reduce the exhaust properties of the engine, specifically the number of exhausted particles PN.
  • control device 13 performs one or both of correction of the injection end timing IET according to the spray particle diameter (type of the fuel injection valve 5) of the fuel injection valve 5 and correction of the injection end timing IET according to the fuel pressure set value. Can be omitted.
  • control device 13 can correct the basic injection end timing IETb set according to the engine load according to the cooling water temperature representing the temperature of the internal combustion engine 1, and more specifically, the cooling water temperature is high.
  • the injection end timing IET can be delayed more in the crank angle range from the intake TDC to ATDC 90 deg (as the fuel spray is easily vaporized).
  • the control device 13 sets the basic injection end timing IETb set according to the engine load in the particulate form. Correction based on the particulate matter detected by the substance detection sensor, or learning processing for changing the correlation between the engine load and the basic injection end timing IETb based on the particulate matter detected by the particulate matter detection sensor can do.

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Abstract

本願発明の内燃機関の制御装置は、燃料噴射弁の噴射終了時期を設定する噴射終了時期設定部と、前記噴射終了時期に燃料噴射を終了する開弁指令信号を燃料噴射弁に出力する指令出力部と、を有し、前記噴射終了時期設定部は、前記噴射終了時期を、内燃機関の負荷が高くなるほど、吸気上死点後のクランク角領域内で進角した時期に設定する。係る噴射終了時期の設定処理によって、壁流としてシリンダ内に流入する燃料の量が減り、排気における粒子状物質の排出粒子数ＰＮが低減する。

Description

内燃機関の制御装置及び制御方法
　本発明は、内燃機関の吸気管内に燃料を噴射する燃料噴射弁を制御する制御装置及び制御方法に関する。
　特許文献１に開示される内燃機関の燃料供給制御装置は、吸入空気量が少ないときには吸気行程に同期させて燃料噴射弁から燃料を供給させ、吸入空気量が多いときには吸気行程が開始する前に燃料供給を完了させる。
特開２００２－２３５５８０号公報
　ところで、内燃機関の吸気管内に燃料を噴射する燃料噴射弁を制御する制御装置が、機関負荷に応じて噴射時期を進角、遅角させる場合、噴射時期の過進角、過遅角によって吸気バルブの傘部や吸気ポート壁面に燃料の厚い液膜が形成され、吸気バルブの開弁後に燃料が壁流として筒内に流入してボアに付着し、ボアに付着した燃料が蒸し焼き状態となることで粒子状物質の排出粒子数ＰＮが増え排気性状が悪化することがあった。
　本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、噴射終了時期の設定によって排気性状を改善できる、内燃機関の制御装置及び制御方法を提供することにある。
　本発明によれば、その１つの態様において、燃料噴射弁の噴射終了時期を、内燃機関の負荷が高くなるほど、吸気上死点後のクランク角領域内で進角した時期に設定する。
　上記発明によると、噴射終了時期の適正化により内燃機関の排気性状を改善できる。
本発明の実施形態における内燃機関のシステム構成図である。 本発明の実施形態における噴射終了時期の設定処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における機関負荷と噴射終了時期との相関を示す線図である。 高負荷時の過進角によって壁流流入量が増える状況を説明するための図である。 低負荷時の過遅角によって壁流流入量が増える状況を説明するための図である。 低負荷時における壁流流入量、排出粒子数ＰＮと噴射終了時期との相関を示す線図である。 高負荷時における壁流流入量、排出粒子数ＰＮと噴射終了時期との相関を示す線図である。 本発明の実施形態における遅角補正値ＨＩＥＴＤ１のテーブルを示す図である。 本発明の実施形態における噴霧粒径と噴射タイミングとの相関を示す図である。 高負荷時における排出粒子数ＰＮ、充填効率、ノック限界点火時期と噴射終了時期との相関を示す線図である。 本発明の実施形態における燃圧と噴射終了時期との相関を示す線図である。 本発明の実施形態における燃圧と噴射タイミングとの相関を示す図である。 低負荷時における噴霧粒径ＳＭＤ、排出粒子数ＰＮ、未燃燃料ＨＣと燃圧設定値との相関を示す線図である。 高負荷時における噴霧粒径ＳＭＤ、排出粒子数ＰＮ、未燃燃料ＨＣと燃圧設定値との相関を示す線図である。
　以下、本発明に係る内燃機関の制御装置及び制御方法の実施形態を図面に基づいて説明する。
　図１は、本発明に係る制御装置及び制御方法を適用する内燃機関の一態様を示す図である。
　図１に示す内燃機関１は、車両用の火花点火ガソリン機関であり、機関本体１ａに点火装置４、燃料噴射弁５などを備える。
　燃料噴射弁５は、吸気バルブ１９の傘部付近を指向して燃料を吸気管２ａ内に噴射する。つまり、図１に示す内燃機関１は、燃料噴射弁５が吸気管２ａ内に燃料を噴射する所謂ポート噴射式内燃機関である。
　エアークリーナ７を介して吸入される空気は、電制スロットル８のスロットルバルブ８ａで流量を調節された後、燃料噴射弁５から吸気管２ａ内に噴射される燃料と混合して燃焼室１０に吸引される。
　電制スロットル８は、スロットルモータ８ｂでスロットルバルブ８ａを開閉する装置であり、スロットルバルブ８ａの開度ＴＰＳに対応する信号を出力するスロットル開度センサ８ｃを備える。
　回転数検出装置６は、リングギア１４の突起を検出することで、クランクシャフト１７の所定回転角毎に回転角ＮＥの信号を出力する。
　水温センサ１５は、機関本体１ａに設けられたウォータジャケット１８内の冷却水の温度（以下、水温ＴＷと称する）に対応する信号を出力する。
　流量検出装置９は、電制スロットル８の上流側に配置され、内燃機関１の吸入空気流量ＱＡＲに対応する信号を出力する。
　また、排気管３ａに配置される排気浄化触媒装置１２は、内燃機関１の排気を浄化する。
　空燃比センサ１１は、排気浄化触媒装置１２の上流側の排気管３ａに配置され、排気空燃比ＲＡＢＦ（酸素濃度）に対応する信号を出力する。
　また、排気温度センサ１６は、排気浄化触媒装置１２の上流側の排気管３ａに配置され、排気浄化触媒装置１２の入口での排気温度ＴＥＸ（℃）に対応する信号を出力する。
　燃料噴射弁５には燃料供給装置３１によって燃料が所定圧力に調整されて供給される。
　燃料供給装置３１は、燃料タンク３２、電動式の燃料ポンプ３３、プレッシャレギュレータ３４、燃料供給配管３５、燃料リターン配管３６、燃圧センサ３７を含んで構成される。
　燃料ポンプ３３は、燃料タンク３２内の燃料を吸引し、燃料供給配管３５を介して燃料噴射弁５に燃料を圧送する。燃料リターン配管３６は、一端が燃料供給配管３５の途中に接続され、他端が燃料タンク３２内に開放され、オリフィスを介して燃料を燃料タンク３２に戻すプレッシャレギュレータ３４が介装される。
　燃料噴射弁５に供給される燃料の圧力は燃圧センサ３７で検出され、燃圧センサ３７による燃圧検出値に応じた燃料ポンプ３３の駆動電圧の制御によって、燃料噴射弁５に供給される燃料の圧力が可変に設定される。
　マイクロコンピュータを内蔵する制御装置１３は、前述した各種センサから出力される、開度ＴＰＳ、吸入空気流量ＱＡＲ、回転角ＮＥ、水温ＴＷ、排気空燃比ＲＡＢＦ、排気温度ＴＥＸ、燃圧ＰＦなどのセンサ信号を取り込む。
　そして、制御装置１３は、取り込んだセンサ信号に基づき燃料噴射パルス幅ＴＩ（燃料噴射量）及び噴射タイミングを演算し、噴射タイミングにて燃料噴射パルス幅ＴＩ（ms）に応じた開弁指令信号を燃料噴射弁５に出力する指令出力部としての機能を有する。
　更に、制御装置１３は、点火装置４、電制スロットル８、燃料ポンプ３３にも指令信号を出力し、点火装置４の点火時期、スロットルバルブ８ａの開度、燃料噴射弁５の燃圧を制御して、内燃機関１の運転を制御する。
　制御装置１３は、データ（各種センサの計測結果や各種装置に出力する操作量）の入出力を行うために、アナログ入力回路２０、Ａ／Ｄ変換回路２１、デジタル入力回路２２、出力回路２３及びＩ／Ｏ回路２４を備える。
　また、制御装置１３は、データの演算処理を行うために、ＭＰＵ（Microprocessor Unit）２６、ＲＯＭ（Read Only Memory）２７、ＲＡＭ（Random Access Memory）２８を含むマイクロコンピュータを備える。
　アナログ入力回路２０には、吸入空気流量ＱＡＲ、開度ＴＰＳ、排気空燃比ＲＡＢＦ、排気温度ＴＥＸ、水温ＴＷ、及び、燃圧ＰＦなどのセンサ信号が入力される。
　アナログ入力回路２０に入力された各種信号は、それぞれＡ／Ｄ変換回路２１に供給されてデジタル信号に変換され、バス２５上に出力される。
　また、デジタル入力回路２２に入力された回転角ＮＥの信号は、Ｉ／Ｏ回路２４を介してバス２５上に出力される。
　バス２５には、ＭＰＵ２６、ＲＯＭ２７、ＲＡＭ２８、タイマ／カウンタ（ＴＭＲ／ＣＮＴ）２９等が接続されている。そして、ＭＰＵ２６、ＲＯＭ２７、ＲＡＭ２８は、バス２５を介してデータの授受を行う。
　ＭＰＵ２６には、クロックジェネレータ３０からクロック信号が供給され、ＭＰＵ２６は、クロック信号に同期して様々な演算や処理を実行する。
　ＲＯＭ２７は、例えばデータの消去と書き換えが可能なＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）で構成され、制御装置１３を動作させるためのプログラム、設定データ及び初期値などを記憶する。
　ＲＯＭ２７が記憶する情報は、バス２５を介してＲＡＭ２８及びＭＰＵ２６に読み込まれる。
　ＲＡＭ２８は、ＭＰＵ２６による演算結果や処理結果を一時的に記憶する作業領域として用いられる。
　なお、タイマ／カウンタ２９は、時間の測定や様々な回数の測定などに用いられる。
　ＭＰＵ２６による演算結果や処理結果は、バス２５上に出力された後、Ｉ／Ｏ回路２４を介して出力回路２３から点火装置４、燃料噴射弁５、電制スロットル８、燃料ポンプ３３などに供給される。
　制御装置１３は、燃料噴射弁５の制御において、内燃機関１の運転条件に基づき噴射終了時期ＩＥＴ及び燃料噴射パルス幅ＴＩ（ms）を演算し、更に、燃料噴射パルス幅ＴＩのクランク角度換算値と噴射終了時期ＩＥＴとに基づき噴射開始時期ＩＳＴを演算する。
　そして、制御装置１３は、噴射開始時期ＩＳＴを回転角ＮＥの信号などに基づき検出し、燃料噴射パルス幅ＴＩの開弁指令信号を燃料噴射弁５に出力する。
　なお、噴射終了時期ＩＥＴ及び噴射開始時期ＩＳＴは、吸気上死点（吸気ＴＤＣ）を基準位置とするクランク角度で表される。
　図２は、制御装置１３による噴射終了時期ＩＥＴの設定処理の手順、換言すれば、噴射終了時期設定部としての機能を示すフローチャートである。
　制御装置１３は、ステップＳ１０１で、基本噴射終了時期ＩＥＴｂを内燃機関１の負荷に基づき演算する。
　ここで、制御装置１３は、内燃機関１の負荷を示す状態量として、燃料噴射パルス幅ＴＩ、シリンダ吸入空気量、スロットル開度、吸気負圧などを求め、これらに基づき基本噴射終了時期ＩＥＴｂを設定する。
　図３は、機関負荷と基本噴射終了時期ＩＥＴｂとの相関の一態様を示す線図であり、制御装置１３は、図３に示す相関にしたがって機関負荷に基づき基本噴射終了時期ＩＥＴｂを演算する。
　図３に示すように、制御装置１３は、基本噴射終了時期ＩＥＴｂを、吸気上死点後のクランク角領域内で内燃機関１の負荷が高くなるほど進角した時期に設定する。
　ここで、基本噴射終了時期ＩＥＴｂは、吸気管２ａから筒内に流入する壁流流入量が内燃機関１の負荷変化に応じて増大することを抑制するように、実験やシミュレーションなどに基づき予め適合されたものである。
　壁流流入量は、同一の機関負荷状態で噴射終了時期ＩＥＴを進角・遅角変化させたときに減少変化から増大変化に切り替わるところ（極小）が存在し、壁流流入量が極小値となる噴射終了時期ＩＥＴから噴射終了時期ＩＥＴを過進角、過遅角すると壁流流入量は増大する。また、壁流流入量が極小値となる噴射終了時期ＩＥＴは、機関負荷が高いほどより進角した時期になる。
　そこで、制御装置１３は、機関負荷毎に壁流流入量が極小値近傍の値となる噴射終了時期ＩＥＴをトレースするように定められた機関負荷と基本噴射終了時期ＩＥＴｂとの相関に基づき基本噴射終了時期ＩＥＴｂを決定するものであり、壁流流入量が極小値となる噴射終了時期ＩＥＴは機関負荷が高いほどより進角した時期になることから、基本噴射終了時期ＩＥＴｂは、内燃機関１の負荷が高くなるほど進角した時期に設定される。
　換言すれば、壁流流入量が極小値近傍の値となる噴射終了時期ＩＥＴの設定範囲、つまり、壁流流入量を極小値近傍に抑えるための噴射終了時期ＩＥＴの進角限界及び遅角限界が実験やシミュレーションなどによって予め定められ、制御装置１３は、係る設定範囲内で基本噴射終了時期ＩＥＴｂを機関負荷に応じて変化させるように構成される。
　吸気管２ａから筒内に流入する燃料壁流は、シリンダボアなどに付着して混合気の燃焼時に蒸し焼き状態になることで、粒子状物質の排出粒子数ＰＮを増やし、内燃機関１の排気性状を悪化させる要因になる。
　したがって、制御装置１３は、基本噴射終了時期ＩＥＴｂに基づき燃料噴射弁５の噴射時期を制御することで、壁流流入量、引いては、排出粒子数ＰＮを可及的に減らし、内燃機関１の排気性状を改善することができる。
　以下で、噴射終了時期ＩＥＴと壁流流入量との相関を詳細に説明する。
　図４は、内燃機関１の高負荷状態で壁流流入量が増える状況を説明するための図であり、また、図５は、内燃機関１の低負荷状態で壁流流入量が増える状況を説明するための図である。
　内燃機関１の高負荷状態で噴射終了時期ＩＥＴが過剰に進角されると、吸気バルブ１９が閉じられている間に吸気バルブ１９の傘部に向けて噴射される燃料が多くなり、その結果、吸気バルブ１９の傘部に液状に付着する燃料量が多くなって厚い液膜を形成する。
　一方、内燃機関１の低負荷状態で噴射終了時期ＩＥＴが過剰に遅角されると、吸気バルブ１９が開いている間に吸気バルブ１９を指向して噴射された燃料が吸気流動によって偏向し、吸気ポートに液状に付着する燃料量が多くなって厚い液膜を形成する。
　上記のようにして、吸気バルブ１９の傘部や吸気ポートに厚く付着した燃料は、吸気バルブ１９が開いたときにそのまま壁流として筒内に流入し、シリンダボアなどに付着する。そして、シリンダボアに付着した燃料は、燃焼室内で混合気が燃焼するときに蒸し焼き状態になり、これが粒子状物質の排出粒子数ＰＮを増やす要因となる。
　そこで、本発明者等は、壁流流入量及び排出粒子数ＰＮと噴射終了時期ＩＥＴとの相関を解析し、排出粒子数ＰＮを可及的に少なくできる噴射終了時期ＩＥＴの特性を求めた。
　図６は、内燃機関１をアイドリング付近の低負荷で暖機運転させたときの排出粒子数ＰＮ［N/cc］と噴射終了時期ＩＥＴ［degATDC］との相関及び壁流流入量［mg］と噴射終了時期ＩＥＴ［degATDC］との相関を示す。
　アイドリング付近の低負荷では、噴射終了時期ＩＥＴが概ね吸気上死点後３０degから９０degの間（３０degATDC－９０degATDC）であるときに壁流流入量が最も少なくなり、この壁流流入量が最も少なくなる噴射終了時期ＩＥＴであるときに排出粒子数ＰＮが最も小さくなる傾向を示した。
　一方、図７は、内燃機関１を暖機後にスロットル全開の高負荷（全負荷）で運転させたときの排出粒子数ＰＮと噴射終了時期ＩＥＴとの相関及び壁流流入量と噴射終了時期ＩＥＴとの相関を示す。
　スロットル全開の高負荷では、噴射終了時期ＩＥＴをアイドリングで壁流流入量及び排出粒子数ＰＮが少なくなる９０degATDCとすると、アイドリングのときよりも壁流流入量及び排出粒子数ＰＮが大きくなるが、噴射終了時期ＩＥＴを９０degATDCから進角させるにしたがって壁流流入量及び排出粒子数ＰＮが低下する傾向を示した。
　そして、スロットル全開の高負荷では、噴射終了時期ＩＥＴを吸気上死点後６０deg（６０degATDC）まで進角させたときにアイドリングでの最小量付近にまで壁流流入量が抑えられ、更に噴射終了時期ＩＥＴを吸気上死点（０degATDC）まで進角させたときに壁流流入量が最も小さくなり、吸気上死点前の領域では噴射終了時期ＩＥＴを進角させるほど、壁流流入量が増大する傾向を示した。
　更に、本発明者等は、スロットル全開の高負荷（全負荷）において、噴射終了時期ＩＥＴを吸気上死点後から吸気上死点に近づけるにしたがって未燃燃料（ＨＣ）の排出量が低下するものの、噴射終了時期ＩＥＴを吸気上死点前に設定しても、噴射終了時期ＩＥＴを吸気上死点としたときに比べて未燃燃料（ＨＣ）の排出量に有意な差が発生しないことを見出した。
　一方、制御装置１３は、噴射終了時期ＩＥＴが進角するほどより早い時点で燃料噴射パルス幅ＴＩを確定する必要が生じ、負荷変化に対する燃料噴射パルス幅ＴＩの追従遅れが大きくなって、過渡的に空燃比ずれが生じる可能性がある。つまり、制御装置１３による燃料噴射パルス幅ＴＩの制御応答は、噴射終了時期ＩＥＴを進角させるほど低下することになる。
　このように、吸気上死点前の噴射終了時期ＩＥＴは、未燃燃料（ＨＣ）の低減に有意に作用するとは言えず、また、燃料噴射パルス幅ＴＩの制御応答の点からは噴射終了時期ＩＥＴの過度の進角は好ましくない。
　したがって、スロットル全開の高負荷で、噴射終了時期ＩＥＴを吸気ＴＤＣから吸気ＴＤＣ後６０degの間（０degATDC－６０degATDC）に設定すれば、未燃燃料（ＨＣ）の排出量を可及的に抑えつつ、アイドリング時と同等以下に壁流流入量及び排出粒子数ＰＮを低減でき、また、燃料噴射パルス幅ＴＩの制御応答の低下を抑制できることになる。
　以上のようにして、本発明者等は、アイドリング付近の低負荷では噴射終了時期ＩＥＴを３０degATDC－９０degATDCの間に設定し、スロットル全開の高負荷では、噴射終了時期ＩＥＴを０degATDC－６０degATDCの間にまで進角させることで、未燃燃料（ＨＣ）の排出量を抑えつつ、壁流流入量及び排出粒子数ＰＮを可及的に低減できるという解析結果を得た。
　したがって、アイドリング付近の低負荷からスロットル全開の高負荷までの間の中間負荷領域では、機関負荷の増大に応じて３０degATDC－９０degATDCの範囲から０degATDC－６０degATDCの範囲に向けて噴射終了時期ＩＥＴの設定範囲を徐々に進角させることで、全ての負荷条件で、壁流流入量及び排出粒子数ＰＮを可及的に低減することが可能である。
　つまり、図３において、アイドリング付近の低負荷での噴射終了時期ＩＥＴの遅角限界である９０degATDCを示す点と、スロットル全開の高負荷での噴射終了時期ＩＥＴの遅角限界である６０degATDCを示す点とを結んだ線が、各負荷条件で壁流流入量及び排出粒子数ＰＮを抑えることができる噴射終了時期ＩＥＴの遅角限界となる。
　また、図３において、アイドリング付近の低負荷での噴射終了時期ＩＥＴの進角限界である３０degATDCを示す点と、スロットル全開の高負荷での噴射終了時期ＩＥＴの進角限界である吸気上死点（０degATDC）を示す点とを結んだ線が、各負荷条件での噴射終了時期ＩＥＴの進角限界となる。
　そして、制御装置１３は、噴射終了時期ＩＥＴの遅角限界と噴射終了時期ＩＥＴの進角限界とで挟まれる範囲内で、噴射終了時期ＩＥＴを機関負荷の増大に応じて噴射終了時期ＩＥＴを進角させることで、壁流流入量及び排出粒子数ＰＮを可及的に低減できることになる。
　換言すれば、制御装置１３は、吸気ＴＤＣからＡＴＤＣ９０degまでのクランク角範囲内で機関負荷の増大に応じて噴射終了時期ＩＥＴを進角させることで、未燃燃料（ＨＣ）の排出量を抑えつつ、壁流流入に因る排出粒子数ＰＮを可及的に低減できる。
　図３に示す例では、制御装置１３は、遅角限界と進角限界とで挟まれる範囲内の進角限界近傍のクランク角を基本噴射終了時期ＩＥＴｂに設定する。
　但し、進角限界近傍のクランク角を基本噴射終了時期ＩＥＴｂに設定する構成に限定されず、制御装置１３は、遅角限界と進角限界とで挟まれる範囲内で、機関負荷の増大に応じて基本噴射終了時期ＩＥＴｂを進角させる種々の特性を採用できる。
　制御装置１３は、ステップＳ１０１で基本噴射終了時期ＩＥＴｂを設定すると、ステップＳ１０２に進み、燃料噴射弁５の噴霧粒径に応じて基本噴射終了時期ＩＥＴｂの遅角補正値ＨＩＥＴＤ１を設定する。
　基本噴射終了時期ＩＥＴｂは、基準とする燃料噴射弁での噴霧粒径に適合させた値であるのに対し、係る基準燃料噴射弁とは異なる噴霧粒径の燃料噴射弁５が採用された場合、噴射終了時期ＩＥＴの最適値が異なるようになる。
　そこで、制御装置１３のメモリには、複数の異なる噴霧粒径毎（複数型式の燃料噴射弁毎）に遅角補正値ＨＩＥＴＤ１を記憶したテーブルが備えられ、制御装置１３は、外部から与えられた噴霧粒径（燃料噴射弁の型式）の情報に基づき、遅角補正値ＨＩＥＴＤ１を設定する。
　ここで、燃料噴射弁５の噴霧粒径が小さいほど、燃料噴霧が吸気流動に流されてシリンダボアに付着する燃料が減るので、噴射終了時期ＩＥＴを遅らせても排出粒子数ＰＮの悪化を抑制できる一方、噴射終了時期ＩＥＴを遅らせることで燃料の筒内直入率が向上して燃焼室温度の低下が促進され、ノッキングが改善される。
　そこで、複数の異なる噴霧粒径毎に遅角補正値ＨＩＥＴＤ１を記憶したテーブルは、噴霧粒径が小さいほど基本噴射終了時期ＩＥＴｂをより遅角させよう設定される。
　図８は、複数の異なる噴霧粒径毎に遅角補正値ＨＩＥＴＤ１を記憶したテーブルの一態様を示し、図９は、遅角補正値ＨＩＥＴＤ１を適用した結果としての噴射終了時期ＩＥＴの一態様を示す。
　図８に示した遅角補正値ＨＩＥＴＤ１のテーブルは、噴霧粒径が大中小の３種類に分けられ、大中小の噴霧粒径毎に遅角補正値ＨＩＥＴＤ１が設定され、噴霧粒径「小」のときに遅角補正値ＨＩＥＴＤ１１が最も大きく基本噴射終了時期ＩＥＴｂが最も遅角側の時期に補正され、噴霧粒径「大」のときに遅角補正値ＨＩＥＴＤ１３が最も小さく基本噴射終了時期ＩＥＴｂが最も進角側の時期に補正される。
　なお、基本噴射終了時期ＩＥＴｂが、例えば図８のテーブルの噴霧粒径「大」に適合している場合、噴霧粒径「大」での遅角補正値ＨＩＥＴＤ１３を零として実質的に補正が行われないようにし、噴霧粒径「中」での遅角補正値ＨＩＥＴＤ１２は基本噴射終了時期ＩＥＴｂを遅角補正し、噴霧粒径「小」での遅角補正値ＨＩＥＴＤ１１は、噴霧粒径「中」のときよりも基本噴射終了時期ＩＥＴｂをより大きく遅角させる値とする。
　また、基本噴射終了時期ＩＥＴｂが、例えば図８のテーブルの噴霧粒径「中」に適合している場合、噴霧粒径「中」での遅角補正値ＨＩＥＴＤ１２を零として実質的に補正が行われないようにし、噴霧粒径「小」での遅角補正値ＨＩＥＴＤ１１は基本噴射終了時期ＩＥＴｂを遅角補正し、噴霧粒径「大」での遅角補正値ＨＩＥＴＤ１３は、基本噴射終了時期ＩＥＴｂを進角させる値とする。
　そして、遅角補正値ＨＩＥＴＤ１を適用した結果としての噴射終了時期ＩＥＴは、図９に示すように、噴霧粒径「小」であるときが吸気ＴＤＣ後のクランク角領域内で最も遅くなり、噴霧粒径「大」であるときが吸気ＴＤＣ後のクランク角領域内で最も早くなり、噴霧粒径「中」であるときは、噴霧粒径「小」での噴射終了時期ＩＥＴと、噴霧粒径「大」での噴射終了時期ＩＥＴとの間の噴射終了時期ＩＥＴに設定される。
　図１０は、噴霧粒径が小さいほど噴射終了時期ＩＥＴを遅角させる処理の効果を説明するための図であり、高負荷での噴射終了時期ＩＥＴに対する充填効率、排出粒子数ＰＮの変化を例示する。
　図１０に示すように、噴霧粒径が小さくなると吸気上死点後の噴射終了時期ＩＥＴでの排出粒子数ＰＮが低減され、また、噴射終了時期ＩＥＴを遅らせることで燃料の筒内直入率が向上して燃焼室温度の低下が促進され、その結果、充填効率が改善されるとともにノッキングが発生し難くなって点火時期をより進角できるようになる。
　次いで、制御装置１３は、ステップＳ１０３で、制御対象の燃料噴射弁５に供給される燃料の圧力が可変であるか否か、換言すれば、内燃機関１が可変燃圧システムを備えているか否かを判別する。
　本実施形態の内燃機関１は可変燃圧システムを備えており、制御装置１３は、ステップＳ１０４に進み、可変燃圧システムにおける燃圧設定値（目標燃圧値）に応じて基本噴射終了時期ＩＥＴｂの遅角補正値ＨＩＥＴＤ２を設定する。
　ここで、燃圧設定値が高いほど燃料噴射弁５の噴霧粒径が小さくなり、燃料噴射弁５の噴霧粒径が小さいほど、燃料噴霧が吸気流動に流されてシリンダボアに付着する燃料が減るので、噴射終了時期ＩＥＴを遅らせても排出粒子数ＰＮの悪化を抑制できる一方、噴射終了時期ＩＥＴを遅らせることで燃料の筒内直入率が向上して燃焼室温度の低下が促進され、ノッキングが改善される。
　そこで、制御装置１３は、燃圧設定値が高いほど基本噴射終了時期ＩＥＴｂをより遅角させる遅角補正値ＨＩＥＴＤ２を設定することで、充填効率を改善し、点火時期をより進角できるようにする。
　図１１及び図１２は、基本噴射終了時期ＩＥＴｂを遅角補正値ＨＩＥＴＤ２で補正したときの燃圧設定値による噴射タイミングの違いを例示する図である。
　図１１及び図１２に示すように、制御装置１３は、燃圧設定値が高いときは、低いときに比べ、吸気ＴＤＣからＡＴＤＣ９０degまでのクランク角範囲内で噴射終了時期ＩＥＴをより遅角させる。
　図１３は、内燃機関１をアイドリング付近の低負荷で暖機運転させたときの燃圧設定値の違いによる噴霧粒径ＳＭＤ、排出粒子数ＰＮ、未燃燃料ＨＣの違いを例示する図である。
　この図１３に示すように、内燃機関１をアイドリング付近の低負荷で暖機運転させるときに、燃圧設定値を高くすることで噴霧粒径ＳＭＤが小さくなり、噴霧粒径ＳＭＤが小さくなることで排出粒子数ＰＮが低減される一方、噴霧粒径ＳＭＤの低下は未燃燃料ＨＣの改善に寄与しない結果となった。
　つまり、内燃機関１をアイドリング付近の低負荷で暖機運転させるときでも、燃圧設定値を高くすれば噴霧粒径ＳＭＤが小さくなり、排出粒子数ＰＮを改善できる。
　図１４は、内燃機関１を暖機後にスロットル全開の高負荷（全負荷）で運転させたときの燃圧設定値の違いによる噴霧粒径ＳＭＤ、排出粒子数ＰＮ、未燃燃料ＨＣの違いを例示する図である。
　この図１４に示すように、内燃機関１を暖機後にスロットル全開の高負荷（全負荷）で運転させる場合も、燃圧設定値を高くすることで噴霧粒径ＳＭＤが小さくなり、噴霧粒径ＳＭＤが小さくなることで排出粒子数ＰＮが低減される一方、噴霧粒径ＳＭＤの低下は未燃燃料ＨＣの改善に寄与しない結果となった。
　なお、内燃機関１が可変燃圧システムを備えていない場合、つまり、燃圧設定値が固定である場合、制御装置１３は、ステップＳ１０５で遅角補正値ＨＩＥＴＤ２を零に設定し、遅角補正値ＨＩＥＴＤ２による基本噴射終了時期ＩＥＴｂの補正をキャンセルする。
　制御装置１３は、上記のようにして、基本噴射終了時期ＩＥＴｂ、遅角補正値ＨＩＥＴＤ１、遅角補正値ＨＩＥＴＤ２を設定すると、ステップＳ１０６で、基本噴射終了時期ＩＥＴｂを遅角補正値ＨＩＥＴＤ１及び遅角補正値ＨＩＥＴＤ２で補正した結果を、最終的な噴射終了時期ＩＥＴ（ＩＥＴ＝ＩＥＴｂ＋ＨＩＥＴＤ１＋ＨＩＥＴＤ２）に設定する。
　そして、制御装置１３は、噴射終了時期ＩＥＴと燃料噴射パルス幅ＴＩのクランク角換算値とから噴射開始時期ＩＳＴを求め、噴射開始時期ＩＳＴにて燃料噴射パルス幅ＴＩの開弁指令信号（噴射パルス信号）を燃料噴射弁５に出力することで、燃料噴射弁５による燃料噴射を噴射終了時期ＩＥＴで終了させる。
　以上のように、本実施形態によると、制御装置１３は、噴射終了時期を吸気上死点後のクランク角領域内で前記内燃機関の負荷が高くなるほど進角した時期に設定することで、内燃機関の排気性状、詳しくは排出粒子数ＰＮを低減する。
　上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
　また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
　例えば、制御装置１３は、燃料噴射弁５の噴霧粒径（燃料噴射弁５の種別）に応じた噴射終了時期ＩＥＴの補正と燃圧設定値に応じた噴射終了時期ＩＥＴの補正との一方若しくは双方を省略することができる。
　また、制御装置１３は、機関負荷に応じて設定した基本噴射終了時期ＩＥＴｂを、内燃機関１の温度を代表する冷却水温度に応じて補正することができ、詳細には、冷却水温度が高いほど（燃料噴霧が気化し易いほど）噴射終了時期ＩＥＴを吸気ＴＤＣからＡＴＤＣ９０degまでのクランク角範囲内でより遅角させることができる。
　また、内燃機関１が、例えば特開２０１７－４０５６３号公報に開示されるような粒子状物質検出センサを備える場合、制御装置１３は、機関負荷に応じて設定した基本噴射終了時期ＩＥＴｂを粒子状物質検出センサによって検出された粒子状物質に基づき補正したり、粒子状物質検出センサによって検出された粒子状物質に基づき機関負荷と基本噴射終了時期ＩＥＴｂとの相関を変更する学習処理を実施したりすることができる。
　１…内燃機関、２ａ…吸気管、５…燃料噴射弁、１３…制御装置

Claims (8)

  1. 　内燃機関の吸気管内に燃料を噴射する燃料噴射弁を制御する制御装置であって、
    　前記制御装置は、
    　前記燃料噴射弁の噴射終了時期を設定する噴射終了時期設定部と、
    　前記噴射終了時期に燃料噴射を終了する開弁指令信号を前記燃料噴射弁に出力する指令出力部と、
    　を有し、
    　前記噴射終了時期設定部は、前記噴射終了時期を、前記内燃機関の負荷が高くなるほど、吸気上死点後のクランク角領域内で進角した時期に設定する、
    　内燃機関の制御装置。
  2. 　前記噴射終了時期設定部は、前記噴射終了時期を、前記燃料噴射弁の噴霧粒径が小さいほど、前記クランク角領域内で遅角した時期に設定する、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
  3. 　前記噴射終了時期設定部は、前記噴射終了時期を、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力が高いほど、前記クランク角領域内で遅角した時期に設定する、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
  4. 　前記噴射終了時期設定部は、
    　前記吸気管から筒内に流入する壁流流入量が前記内燃機関の負荷変化に応じて増大することを抑制するように前記噴射終了時期を設定する、
    　請求項１記載の内燃機関の制御装置。
  5. 　前記噴射終了時期設定部は、前記噴射終了時期を、前記内燃機関の負荷が高くなるほど、吸気上死点から吸気上死点後９０degまでのクランク角領域内で進角した時期に設定する、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
  6. 　内燃機関の吸気管内に燃料を噴射する燃料噴射弁を制御する制御方法であって、
    　前記内燃機関の負荷を検出する第1ステップと、
    　前記内燃機関の負荷が高くなるほど、前記噴射終了時期を、吸気上死点後のクランク角領域内で進角した時期に設定する第２ステップと、
    　前記噴射終了時期に燃料噴射を終了する開弁指令信号を前記燃料噴射弁に出力する第３ステップと、
    　を含む、内燃機関の制御方法。
  7. 　前記第２ステップは、前記噴射終了時期を、前記内燃機関の負荷が高くなるほど、前記クランク角領域内で進角した時期に設定し、前記燃料噴射弁の噴霧粒径が小さいほど、前記クランク角領域内で遅角した時期に設定する、請求項６記載の内燃機関の制御方法。
  8. 　前記第２ステップは、前記噴射終了時期を、前記内燃機関の負荷が高くなるほど、前記クランク角領域内で進角した時期に設定し、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力が高いほど、前記クランク角領域内で遅角した時期に設定する、請求項６記載の内燃機関の制御方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024201092A1 (ja) * 2023-03-31 2024-10-03 日産自動車株式会社 ハイブリッド車両の内燃機関の暖機制御方法および装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11148414A (ja) * 1998-09-14 1999-06-02 Hitachi Ltd 内燃機関の制御装置および制御方法
JP2000310150A (ja) * 1999-02-22 2000-11-07 Toyota Motor Corp 圧縮着火式内燃機関
JP2007315334A (ja) * 2006-05-29 2007-12-06 Hitachi Ltd 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP2015059456A (ja) * 2013-09-18 2015-03-30 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の制御装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3073118B2 (ja) * 1993-04-20 2000-08-07 株式会社日立製作所 筒内噴射式内燃機関
JPH07238849A (ja) * 1994-02-28 1995-09-12 Toyota Motor Corp 燃料噴射制御装置
CN102741532B (zh) * 2008-10-20 2016-01-27 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11148414A (ja) * 1998-09-14 1999-06-02 Hitachi Ltd 内燃機関の制御装置および制御方法
JP2000310150A (ja) * 1999-02-22 2000-11-07 Toyota Motor Corp 圧縮着火式内燃機関
JP2007315334A (ja) * 2006-05-29 2007-12-06 Hitachi Ltd 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP2015059456A (ja) * 2013-09-18 2015-03-30 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の制御装置

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