WO2019049674A1 - 内燃機関の制御装置および制御方法 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a control device and control method of fuel injection of an internal combustion engine.
- the control device and control method control an internal combustion engine including a port injection valve that injects fuel into an intake passage.
- the fuel injection control device described in Patent Document 1 calculates the pulse width ⁇ a corresponding to the required fuel amount based on the intake air amount, and operates the fuel injection valve based thereon. Further, the control device described in Patent Document 1 executes the multi-injection process by operating the port injection valve so as to inject the required fuel amount based on the intake air amount. In the multi-injection process, the required amount of fuel is divided into an intake stroke injection for injecting fuel into an intake stroke and a combustion stroke injection for injecting fuel into a combustion stroke. More specifically, this control device sets the division ratio between intake stroke injection and combustion stroke injection according to the rotational speed of the crankshaft of the internal combustion engine.
- the control device described in Patent Document 1 injects fuel by dividing it into intake stroke injection, which injects fuel in the intake stroke, and combustion stroke injection, which injects fuel in the subsequent combustion stroke.
- a division ratio R to be divided into intake stroke injection and combustion stroke injection is set according to the rotational speed.
- PN number of particulate matter (PM)
- PM number of particulate matter
- Example 1 A control device for fuel injection of an internal combustion engine, wherein the internal combustion engine to be controlled by the control device includes a port injection valve that injects fuel into an intake passage, and the control device includes: Required injection amount calculation processing for calculating a required injection amount for controlling the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio based on the amount of air charged into the cylinders of the internal combustion engine; An operation process of operating the port injection valve is performed to inject the required injection amount of fuel.
- the operation processing includes synchronous injection amount and asynchronous injection amount according to at least one of a load, which is a physical amount having a correlation with the amount of air to be charged, and a temperature of the internal combustion engine.
- the multi-injection process includes dividing the fuel of the required injection amount and injecting the fuel in the order of intake asynchronous injection and intake synchronous injection, and the synchronous injection amount is an intake that injects the fuel in synchronization with the valve opening period of the intake valve. It is an injection amount of synchronous injection, and the non-synchronous injection amount is an injection amount of non-intake asynchronous injection for injecting fuel at a timing more advanced than the intake synchronous injection. Control device for an internal combustion engine.
- the inventor has found that when the temperature of the internal combustion engine is low, injecting all of the required fuel amount before the intake stroke may increase the number of particulate matter (PM) (PN) depending on the load.
- PM particulate matter
- PN particulate matter
- the required injection amount is set to the asynchronous injection amount according to at least one of the load having a strong correlation with PN and the temperature having a strong correlation with the amount of fuel adhering to the intake passage. Determine how to divide into the synchronous injection amount.
- the load and the temperature are parameters having information for determining how to reduce the asynchronous injection amount. Therefore, it is possible to appropriately reduce the asynchronous injection amount so that the adhesion amount of the fuel to the intake passage can be reduced while suppressing the increase of PN due to the increase of the synchronous injection amount, thereby suppressing the generation of PM it can.
- Example 2 In the control device of Example 1, the operation processing is The multi-injection processing is performed on the condition that the temperature of the internal combustion engine is equal to or lower than a predetermined temperature, and when the temperature of the internal combustion engine exceeds the predetermined temperature, the fuel of the required injection amount is injected by single fuel injection. And The single fuel injection starts the injection at a timing that is more advanced than the valve opening timing of the intake valve.
- the multi injection processing is not performed. Therefore, as compared with, for example, the case where the multi-injection process is continued, the drive frequency of the port injection valve can be reduced, and the progress of deterioration of the port injection valve can be delayed. Therefore, if the predetermined temperature is set at or above the upper limit value of the temperature at which the occurrence of PM becomes significant when only the asynchronous injection is performed, the occurrence of PM is suppressed and the deterioration of the port injection valve is suppressed.
- the predetermined temperature is set at or above the upper limit value of the temperature at which the occurrence of PM becomes significant when only the asynchronous injection is performed, the occurrence of PM is suppressed and the deterioration of the port injection valve is suppressed.
- Favorable coexistence can be aimed at.
- Example 3 In the control device of Example 1, the operation process performs the multi-injection process on the condition that the load is equal to or more than a predetermined value, and when the load is less than the predetermined value, the single fuel injection is performed. Including the process of injecting the required injection amount of fuel; The single fuel injection starts the injection at a timing that is more advanced than the valve opening timing of the intake valve.
- the port injection valve has a minimum injection amount capable of fuel injection. Therefore, if the above predetermined value is set to the lower limit value that does not become less than the minimum injection amount even if the required injection amount is divided, it is possible to prevent the amount from becoming less than the minimum injection amount by executing the multi injection process. Also, as the load increases to some extent, PN tends to increase. Therefore, if the above-mentioned predetermined value is set to less than the lower limit value at which PN increases, it is possible to preferably suppress the occurrence of PM becoming significant.
- Example 4 In any one of the control devices according to the above-described Examples 1 to 3, the control device is further configured to execute variable setting processing for variably setting the injection start timing of the intake non-synchronous injection based on the temperature of the internal combustion engine. And The difference between the injection start timings of the intake non-synchronous injection between the time when the temperature of the internal combustion engine is a first temperature and the time when the second temperature is higher than the first temperature is the injection of the intake synchronous injection. Greater than the difference between the start times.
- the lower the temperature of the internal combustion engine the larger the asynchronous injection amount tends to be. Therefore, in order to set the start timing of intake synchronous injection to an appropriate value, the injection start timing of asynchronous injection is advanced, for example, according to the temperature of the internal combustion engine, compared to the case where the temperature of the internal combustion engine is low. Therefore, it may be necessary to greatly change the start timing of the asynchronous injection. Therefore, in the above-mentioned composition, the above-mentioned difference of injection start time of asynchronous injection was enlarged.
- Example 5 In the control device according to any one of Examples 1 to 4, the operation processing is A process of calculating the synchronous injection amount and the non-synchronous injection amount based on the temperature of the internal combustion engine at the start of the internal combustion engine regardless of the amount of air charged into the cylinder; Injecting fuel of the asynchronous injection amount by the intake asynchronous injection, and then injecting the fuel of the synchronous injection amount by the intake synchronous injection; The control device further executes variable setting processing for variably setting the injection start timing of the intake non-synchronous injection based on the temperature of the internal combustion engine at the start of the internal combustion engine.
- the synchronous injection amount and the asynchronous injection amount are calculated based on the temperature of the internal combustion engine.
- the time interval between the injection end timing of asynchronous injection, and the injection start timing of intake synchronous injection or more predetermined by the structure of a port injection valve On the other hand, the lower the temperature of the internal combustion engine, the larger the asynchronous injection amount tends to be. Therefore, in the above configuration, the injection start timing of the intake non-synchronous injection is variably set based on the temperature of the internal combustion engine. Therefore, even if the asynchronous injection amount fluctuates according to the temperature, the above-mentioned time interval can be appropriately secured.
- Example 6 In the control device of any one of Examples 1 to 5, the control device is A base injection amount calculation process for calculating a base injection amount which is an injection amount proportional to an air amount charged into a cylinder of the internal combustion engine; Synchronous injection amount calculation processing for calculating the synchronous injection amount according to the amount of air charged and the temperature of the intake system of the internal combustion engine; A correction process including at least one of two processes of a transient correction process and an increase correction process, wherein the transient correction process is performed according to a transient correction amount when the amount of air to be charged changes.
- Asynchronous injection amount calculation processing for calculating an asynchronous injection amount is executed based on a value obtained by subtracting the synchronous injection amount from the base injection amount corrected by the correction processing.
- the inventor has found that the synchronous injection amount appropriate for suppressing the PN changes in accordance with the amount of air to be charged and the temperature of the intake system.
- the reason that PN is influenced by the amount of air to be filled is that the base injection amount is determined according to the amount of air to be filled, and the pressure in the intake passage is determined according to the amount of air to be filled. It is considered to be for.
- the reason why PN is influenced by the temperature of the intake system is considered to be that the ease of atomization of fuel differs depending on the temperature of the intake system. Therefore, in the above configuration, the synchronous injection amount is calculated based on the amount of air to be charged and the temperature of the intake system. Therefore, it is possible to calculate the appropriate synchronous injection amount in order to suppress the PN.
- the inventor instead of injecting all the fuel injected from the port injection valve by the intake asynchronous injection injecting before the intake stroke in order to reduce PN which is the number of particulate matter (PM) in the exhaust gas.
- PN which is the number of particulate matter (PM) in the exhaust gas.
- a multi-injection process was considered in which a part of the fuel injected from the port injection valve is injected by the intake synchronous injection that is injected in synchronization with the valve opening period of the intake valve.
- the setting of the synchronous injection amount which is the injection amount of the intake synchronous injection, is particularly important for PN.
- the above configuration corresponds to such a study.
- Example 7 In the control device of Example 6, the correction process includes the increase correction process, and the increase correction process is the intake passage to which fuel is added by the port injection valve even if the temperature of the intake system is the same. A process of increasing the increase correction ratio is included if the fluid pressure in the fluid is high and low.
- the increase correction ratio is set according to the pressure of the fluid in the intake passage. Therefore, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to be burned in the combustion chamber can be controlled with high accuracy by the aimed value, as compared with, for example, setting regardless of the pressure.
- Example 8 In the control device of Example 6 or 7, the internal combustion engine includes a variable valve characteristic device configured to change valve characteristics of the intake valve, and the control device further includes the variable valve characteristic device.
- the valve-characteristics control process which variably controls the valve opening start timing of the said intake valve may be performed, and the said synchronous injection amount calculation process is the said air quantity charged and the temperature of the said intake system And the process of calculating the synchronous injection amount in accordance with the opening start timing of the intake valve.
- valve opening start timing of the intake valve becomes an advance side value and an overlap period occurs in which both the intake valve and the exhaust valve open
- the mixture supplied to combustion in the combustion chamber becomes the intake passage. It is blown back inside.
- the amount blown back here depends on the length of the overlap period.
- the valve opening start timing of the intake valve is a parameter for changing the synchronous injection amount suitable for suppressing the PN. Therefore, in the above configuration, the synchronous injection amount is calculated according to the valve opening start timing. Therefore, PN can be suppressed as compared with, for example, the case where the valve opening start timing is not referred to.
- Example 9 In the control device of Example 8, the synchronous injection amount calculation processing includes the rotation of the crankshaft of the internal combustion engine in addition to the amount of air to be charged, the temperature of the intake system, and the opening start timing of the intake valve. The synchronous injection amount is calculated according to the speed.
- the rotational speed is a parameter that changes the synchronous injection amount appropriate to suppress the PN. Therefore, in the above configuration, the synchronous injection amount is calculated according to the rotational speed. Therefore, PN can be suppressed, for example, as compared with the case where the rotational speed is not referred to.
- the internal combustion engine includes an adjustment device that adjusts the pressure of the fuel supplied to the port injection valve;
- the control device is further a selection process for selecting one of a single injection process and a multi-injection process, and the single injection process is configured to select the fuel according to the base injection amount corrected by the correction process.
- the fuel injection is performed by operating the port injection valve by operating the intake asynchronous injection
- the multi-injection process is performed by operating the selection process and the adjusting device, which include the intake asynchronous injection and the intake synchronous injection.
- variable fuel pressure processing for variably controlling the pressure of The operation process is a process of executing the process selected by the selection process
- the variable fuel pressure process includes a process of increasing the pressure of the fuel when the multi-injection process is performed as compared to when the single injection process is performed.
- the fuel When the pressure of the fuel injected from the port injection valve is high, the fuel can be atomized more easily than when the pressure is low, so that the fuel is easily atomized, and the energy consumption of the adjusting device is increased.
- the pressure of the fuel when aiming at suppression of PN by multi-injection processing, if the pressure of the fuel is increased, atomization of the fuel can be promoted and the suppression effect of PN becomes larger, so the energy consumption amount is increased.
- the merit of raising the pressure of fuel is great.
- the single injection process when the single injection process is performed, the multi-injection process aiming to suppress the PN is not performed, so there is little merit to increase the fuel pressure by increasing the energy consumption. So, in the said structure, a pressure is made high in multi injection processing compared with single injection processing. Therefore, the pressure can be increased when the advantage of promoting atomization is remarkable by increasing the pressure.
- Example 11 A control device for an internal combustion engine, wherein the internal combustion engine to which the control device is applied includes a port injection valve that injects fuel into an intake passage, and the control device is configured to A base injection amount calculation process for calculating a base injection amount which is an injection amount proportional to an air amount charged into a cylinder of the internal combustion engine; Synchronous injection amount calculation processing for calculating a synchronous injection amount according to the air amount to be charged and the temperature of the intake system of the internal combustion engine, wherein the synchronous injection amount is in the valve opening period of the intake valve.
- the synchronous injection amount calculating process which is an injection amount of intake synchronous injection for synchronously injecting fuel, A correction process including at least one of two processes of a transient correction process and an increase correction process, wherein the transient correction process is performed according to a transient correction amount when the amount of air to be charged changes. Correcting the base injection amount by correcting the base injection amount, and correcting the base injection amount by the increase correction ratio which is larger when the temperature of the intake system is low than when the temperature of the intake system is low; Asynchronous injection amount calculation processing for calculating an asynchronous injection amount based on a value obtained by subtracting the synchronous injection amount from the base injection amount corrected by the correction processing, wherein the asynchronous injection amount is more than the intake synchronous injection.
- the asynchronous injection amount calculation process which is an injection amount of intake asynchronous injection in which fuel is injected at timing on the advance side
- a control device for an internal combustion engine configured to execute operation processing for operating the port injection valve in accordance with the asynchronous injection amount and the synchronous injection amount.
- Example 12 The present invention is embodied as a control method of an internal combustion engine that executes the various processes described in each of the above-described first to tenth examples.
- Example 13 The present invention is embodied as a control method of an internal combustion engine that executes the various types of processing described in the above example 11.
- Example 14 The present invention is embodied as a non-temporary computer-readable recording medium storing a program that causes a processing apparatus to execute the various processes described in each of the above-described first to eleventh examples.
- FIG. 1 is a view showing a control device for fuel injection and an internal combustion engine according to a first embodiment embodying the present disclosure.
- FIG. 2 is a block diagram showing part of processing of a control device in the internal combustion engine of FIG. 1;
- the internal combustion engine of FIG. 1 it is a time chart which illustrates fuel injection, and (a) part and (b) part show each of two patterns.
- the time chart which shows the subject solved in the internal combustion engine of FIG.
- the flowchart which shows the procedure of the process regarding the fuel injection immediately after starter ON in the internal combustion engine of FIG.
- the flowchart which shows the procedure of the process regarding the fuel injection after predetermined period progress in internal combustion engine of FIG. 1 after starter ON.
- the internal combustion engine of FIG. 1 WHEREIN The figure which shows the relationship of the injection start time of a multi-injection process, and the generation amount of PN.
- the internal combustion engine of FIG. 1 WHEREIN The figure which shows the relationship of the injection start timing of multi injection processing, and the generation amount of HC.
- the internal combustion engine of FIG. 1 WHEREIN The figure which shows the relationship of the completion
- the part (a) and the part (b) are time charts which show the injection pattern in the internal combustion engine of FIG.
- the internal combustion engine of FIG. 10 WHEREIN The flowchart which shows the procedure of injection valve operation processing.
- 10 WHEREIN The figure which shows the relationship of the ratio of synchronous injection quantity and asynchronous injection quantity, and PN.
- the internal combustion engine of FIG. 10 WHEREIN The figure which shows the relationship of the ratio of synchronous injection quantity and asynchronous injection quantity, and HC.
- a throttle valve 14 is provided in an intake passage 12 of the internal combustion engine 10 shown in FIG. 1, and a port injection valve 16 is provided downstream of the throttle valve 14.
- the mixture of fuel and air is subjected to combustion by the spark discharge of the igniter 26, and the combustion energy generated thereby is converted to rotational energy of the crankshaft 28 via the piston 22.
- the air-fuel mixture supplied to the combustion is discharged to the exhaust passage 32 as the exhaust as the exhaust valve 30 is opened.
- a catalyst 34 is provided in the exhaust passage 32.
- the crankshaft 28 is mechanically connected to a starter motor 36 that provides the crankshaft 28 with an initial rotation.
- the rotational power of the crankshaft 28 is transmitted to the intake camshaft 40 and the exhaust camshaft 42 via the timing chain 38.
- the power of the timing chain is transmitted to the intake camshaft 40 via the intake valve timing adjustment device 44.
- the intake valve timing adjustment device 44 is an actuator that adjusts the opening timing of the intake valve 18 by adjusting the rotational phase difference between the crankshaft 28 and the intake camshaft 40.
- the control device 50 controls the internal combustion engine 10 and controls the control amount (torque, exhaust component, etc.) of the internal combustion engine 10 by the throttle valve 14, the port injection valve 16, the ignition device 26, and the intake valve timing.
- the operation unit of the internal combustion engine 10 such as the adjustment device 44 and the starter motor 36 are operated.
- the controller 50 controls the output signal Scr of the crank angle sensor 60, the intake air amount Ga detected by the air flow meter 62, and the upstream air-fuel ratio detected by the upstream air-fuel ratio sensor 64 provided upstream of the catalyst 34.
- Afu refers to the downstream air-fuel ratio Afd detected by the downstream air-fuel ratio sensor 66 provided downstream of the catalyst 34.
- the control device 50 refers to the temperature (water temperature THW) of the cooling water of the internal combustion engine 10 detected by the water temperature sensor 68 and the output signal Sca of the intake cam angle sensor 70.
- the control device 50 includes a CPU 52, a ROM 54, and a RAM 56.
- the CPU 52 executes a program stored in the ROM 54 to execute control of the control amount.
- FIG. 2 shows a part of the process executed by the control device 50.
- Each process (each process part) shown in FIG. 2 is implement
- the intake phase difference calculation process M14 is a phase difference of the rotation angle of the intake camshaft 40 with respect to the rotation angle of the crankshaft 28 based on the output signal Scr of the crank angle sensor 60 and the output signal Sca of the intake cam angle sensor 70.
- the intake phase difference DIN is calculated.
- the target intake phase difference calculation process M16 variably sets the target intake phase difference DIN * based on the operating point of the internal combustion engine 10. In the present embodiment, the operating point is defined by the rotational speed NE and the load factor KL.
- the CPU 52 calculates the rotational speed NE based on the output signal Scr of the crank angle sensor 60, and calculates the load factor KL based on the rotational speed NE and the intake air amount Ga.
- the load factor KL is a ratio of the amount of inflowing air per one combustion cycle of one cylinder to the reference amount of inflowing air.
- the reference inflow air amount is the inflow air amount per one combustion cycle of one cylinder when the opening degree of the throttle valve 14 is maximized.
- the reference inflow air amount may be an amount variably set according to the rotational speed NE.
- the intake phase difference control process M18 outputs an operation signal MS5 to operate the intake valve timing adjustment device 44 in order to control the intake phase difference DIN to the target intake phase difference DIN *.
- the base injection amount calculation processing M30 calculates a base injection amount Qb based on the rotational speed NE and the intake air amount Ga.
- the base injection amount Qb is a base value of the fuel amount for making the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber 24 the target air-fuel ratio.
- the rotational speed NE and the intake air amount Ga are parameters that determine the amount of air charged into the cylinder, and the base injection amount Qb is set to the target air fuel ratio based on the amount of air charged into the cylinder. It is the amount of fuel calculated to control.
- the theoretical air-fuel ratio is illustrated as the target air-fuel ratio.
- the target value setting process M118 sets the upstream air-fuel ratio Afu as a feedback control amount, and sets a target value Af * for performing feedback control of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber 24 to the target air-fuel ratio.
- the target value setting process M118 is performed for the value when the upstream air-fuel ratio Afu becomes the target air-fuel ratio
- the target value Af * may be slightly changed. Such processing may be realized, for example, by correcting the value when the upstream air-fuel ratio Afu becomes the target air-fuel ratio, by an operation amount for feedback controlling the downstream air-fuel ratio Afd to the downstream target value.
- the feedback processing M32 calculates a feedback operation amount KAF1 which is an operation amount for performing feedback control of the upstream air-fuel ratio Afu to the target value Af *. Specifically, the feedback processing M32 sets a sum of respective output values of a proportional element, an integral element, and a differential element, to which the difference between the upstream air fuel ratio Afu and the target value Af * is input, as a feedback operation amount KAF1.
- the correction process M122 calculates the required injection amount Qd by multiplying the base injection amount Qb by the feedback operation amount KAF1.
- the increase coefficient calculation processing M36 outputs the increase coefficient for increasing the actual injection amount more than the required injection amount Qd as a value larger than "1".
- the increase coefficient is set to a value capable of sufficiently suppressing misfire even if the fuel injected from the port injection valve 16 is a heavy fuel. Such processing is a setting to increase the injection amount as compared to the case where heavy fuel is not assumed.
- the injection valve operation process M40 operates the port injection valve 16 so as to operate the port injection valve 16 based on the required injection amount Qd and the output value of the increase coefficient calculation process M36 after a predetermined period has elapsed since the starter motor 36 was activated.
- the operation signal MS2 is output to the valve 16.
- Part (a) of FIG. 3 is a single injection that starts injection of fuel before opening the intake valve 18 and ends injection of fuel before opening the intake valve 18 unless the injection amount is excessively large ( A single injection).
- Part (b) of FIG. 3 corresponds to intake synchronous injection that starts fuel injection at injection start timing Is in synchronization with the valve opening timing of the intake valve 18 and injection start timing Ins that is more advanced than the intake synchronous injection. It is a pattern of the multi-injection process which performs two fuel injections with the intake asynchronous injection which starts the fuel injection.
- a broken line extending across both the (a) part and the (b) part of FIG. 3 indicates the valve opening timing of the intake valve 18.
- the injection start timing Is of the intake synchronous injection is set on the advanced side by the minute time ⁇ 1 relative to the valve opening timing (the above-mentioned broken line) of the intake valve 18.
- the minute time ⁇ 1 is set to the time required for the fuel injected from the port injection valve 16 to reach the position before the intake valve 18 is opened. Such processing is set so that the injected fuel flows into the combustion chamber 24 as soon as possible with the opening of the intake valve 18.
- the injection start timing is described as "injection start timing Ins.”
- the injection valve operation processing M40 operates the port injection valve 16 regardless of the required injection amount Qd within a predetermined period after the starter motor 36 is started.
- the “predetermined period” is a period immediately after the starter motor 36 applies the initial rotation to the crankshaft 28 and is a period in which the required injection amount Qd can not be calculated appropriately.
- the multi-injection process is performed even within a predetermined period.
- FIG. 4 shows changes of the vehicle speed, the rotational speed NE, the load factor KL, the injection amount, the water temperature THW, and PN when only the intake asynchronous injection exemplified in the part (a) of FIG. 3 is performed.
- PN increases in the region where the water temperature THW is low to some extent, at the time of start-up, and the load factor KL is relatively high.
- the fuel injection control of the internal combustion engine 10 in the present embodiment aiming to reduce the PN will be described in detail.
- FIG. 5 shows the procedure of the process at the start of the internal combustion engine 10.
- the processing shown in FIG. 5 is realized by the CPU 52 repeatedly executing the program stored in the ROM 54 at a predetermined cycle, for example.
- the step number is represented by a number with "S" added at the beginning.
- the CPU 52 first determines whether or not it is within a predetermined period after the starter motor 36 is activated (S10).
- the “predetermined period” is a period in which the amount of air charged into the combustion chamber 24 can not be accurately grasped, and the required injection amount Qd can not be accurately computed.
- the CPU 52 acquires the crank angle ⁇ calculated from the output signal Scr of the crank angle sensor 60 (S12) when determining that it is within the predetermined period after the starter motor 36 is activated (S10: YES). Then, based on the crank angle ⁇ , the CPU 52 determines whether it is time to fix the injection amount (S14). The timing for determining the injection amount is set once in one combustion cycle for one cylinder.
- the CPU 52 determines that it is time to fix the injection amount (S14: YES)
- the water temperature THW is acquired (S16).
- the CPU 52 calculates a total injection amount Qtotal that is the sum of the fuel amounts injected from each of the intake non-synchronous injection and the intake synchronous injection (S18).
- the total injection amount Qtotal is set to a larger amount than when the water temperature THW is high.
- Such processing is realized, for example, by storing map data in which the water temperature THW is an input variable and the total injection amount Qtotal is an output variable in the ROM 54, and the CPU 52 calculates the total injection amount Qtotal. Good.
- map data is set data of discrete values of input variables and values of output variables corresponding to the values of the input variables. Further, in the map calculation, for example, when the value of the input variable matches any of the values of the input variable of map data, the value of the output variable of the corresponding map data is taken as the calculation result, and when it does not match, it is included in the map data
- the processing may be such that a value obtained by interpolating the values of a plurality of output variables is used as the calculation result.
- the CPU 52 sets an injection ratio Km between the intake non-synchronous injection and the intake synchronous injection according to the water temperature THW (S20).
- Such processing may be realized, for example, by storing map data in which the water temperature THW is an input variable and the injection ratio Km is an output variable in the ROM 54, and the injection ratio Km is map-calculated by the CPU 52.
- the CPU 52 substitutes a value obtained by multiplying the total injection amount Qtotal by the injection ratio Km into the asynchronous injection amount Qns, which is the injection amount of the intake asynchronous injection (S22).
- the CPU 52 substitutes a value obtained by subtracting the asynchronous injection amount Qns from the total injection amount Qtotal into the synchronous injection amount Qs, which is the injection amount of the intake synchronous injection (S24).
- the CPU 52 calculates the injection start timing Ins of the intake non-synchronous injection based on the water temperature THW (S26).
- Such processing is realized, for example, by storing map data in which the water temperature THW is used as an input variable and the injection start time Ins is used as an output variable in the ROM 54 and the CPU 52 performs map operation for the injection start time Ins. Good.
- the CPU 52 calculates an injection start timing Is of intake synchronous injection based on the water temperature THW (S28).
- Such processing is realized, for example, by storing map data in which the water temperature THW is an input variable and the injection start timing Is is an output variable in the ROM 54 and the CPU 52 performs map operation on the injection start timing Is. Good.
- the CPU 52 outputs the operation signal MS2 to inject the fuel according to the asynchronous injection amount Qns at the injection start timing Ins, and the operation signal to inject the fuel according to the synchronous injection amount Qs at the injection start timing Is.
- Output MS2 (S30).
- FIG. 6 shows the procedure of processing after a predetermined period has elapsed since the starter motor 36 was started. The process shown in FIG. 6 is realized by the CPU 52 repeatedly executing the program stored in the ROM 54 at a predetermined cycle, for example, after the predetermined period has elapsed.
- the CPU 52 acquires the crank angle ⁇ (S40) as in the processes of S12 and S14 in FIG. 5 (S40), and the patterns illustrated in FIG. b) It is determined whether it is time to determine which of the patterns exemplified in the portion is to be adopted (S42). When the CPU 52 determines that it is time to confirm (S42: YES), the CPU 52 acquires the required injection amount Qd (S44). Next, the CPU 52 determines whether the water temperature THW is equal to or lower than a predetermined temperature Tth1 (S46). This process is a process of determining whether one of the conditions for executing the multi-injection process is satisfied. That is, as shown in FIG. 4, the occurrence of PM becomes remarkable when the water temperature THW is low. Therefore, the fact that the water temperature THW is equal to or lower than the predetermined temperature Tth1 is one of the execution conditions of the multi-injection process. Do.
- the CPU 52 determines whether the required injection amount Qd is higher than the predetermined value Qdth (S48).
- This process is a process of determining whether one of the conditions for executing the multi-injection process is satisfied. That is, the port injection valve 16 has a minimum injection amount capable of fuel injection. Therefore, when the required injection amount Qd is excessively small, if the required injection amount Qd is divided to perform the multi-injection process, the asynchronous injection amount Qns and the synchronous injection amount Qs may fall below the minimum injection amount. Therefore, in the present embodiment, the predetermined value Qdth is set to be equal to or more than the lower limit value of the injection amount at which the asynchronous injection amount Qns and the synchronous injection amount Qs are equal to or more than the minimum injection amount.
- the CPU 52 determines whether the rotational speed NE is equal to or less than the predetermined speed NEth (S50).
- This process is a process of determining whether one of the conditions for executing the multi-injection process is satisfied. Such processing shortens the time required to rotate the unit crank angle as the rotation speed NE increases. Therefore, when the rotation speed NE is excessively large, the fuel of the required injection amount Qd is rotated by a predetermined crank angle range by multi injection. It is in view of the possibility that it may become impossible to inject within the time required to.
- the predetermined speed NEth is set to be lower than a lower limit speed at which fuel of the required injection amount Qd can not be injected within the time required for rotation of a predetermined crank angle region by multi-injection.
- the asynchronous injection amount Qns and the synchronous injection amount are based on the water temperature THW, the rotational speed NE, the load factor KL, and the intake phase difference DIN.
- a ratio (injection ratio Km) to Qs is calculated (S52).
- the load factor KL is a parameter having a strong correlation with PN.
- FIG. 7A shows the relationship between the load factors KL and PN
- FIG. 7B shows the relationship between the load factor KL and the amount of fuel attached to the intake passage 12. As shown in FIG.
- the amount of adhesion of fuel to the intake passage 12 depends not only on the load factor KL but also on the water temperature THW.
- the adhesion amount increases when the water temperature THW is low than when the water temperature THW is high. Therefore, since the water temperature THW is a parameter having a strong correlation with the adhesion amount, in the present embodiment, in addition to the load factor KL, the injection ratio Km is adapted according to the water temperature THW.
- the adhesion amount also depends on the rotational speed NE and the intake phase difference DIN. Therefore, in the present embodiment, the injection ratio Km is adapted in accordance with the rotational speed NE and the intake phase difference DIN in addition to the load factor KL and the water temperature THW.
- the ROM 54 stores map data using the load ratio KL, the water temperature THW, the rotational speed NE, and the intake phase difference DIN as input variables, the injection ratio Km as an output variable, and the CPU 52 maps the injection ratio Km It suffices to calculate.
- the CPU 52 substitutes, for the asynchronous injection amount Qns, a value obtained by multiplying the required injection amount Qd by the injection ratio Km and the asynchronous increase coefficient Kwns output from the increase coefficient calculation processing M36 (S54).
- the asynchronous increase coefficient Kwns takes a value of “1” or more.
- the asynchronous increase coefficient Kwns is a value larger than "1"
- the lower the water temperature THW the larger the asynchronous increase coefficient Kwns.
- the CPU 52 calculates a value obtained by multiplying the value obtained by subtracting the asynchronous injection amount Qns calculated in the process of S54 from the required injection amount Qd by the synchronous increase coefficient Kws output by the increase coefficient calculation process M36 as a synchronous injection. It substitutes to the quantity Qs (S56). Similar to the asynchronous increase coefficient Kwns, the synchronous increase coefficient Kws takes a value of “1” or more, and is larger than “1” when the water temperature THW is equal to or lower than a predetermined temperature Tth1, and larger as the water temperature THW decreases. Become. In the present embodiment, the synchronous increase coefficient Kws is set to a value equal to or less than the asynchronous increase coefficient Kwns.
- the CPU 52 determines whether the synchronous injection amount Qs calculated by the process of S56 exceeds the synchronous upper limit value Qsth (S58).
- This process is a process of determining whether the amount of fuel adhering to the cylinder increases due to the increase of the synchronous injection amount Qs and, consequently, the generation amount of PN and HC increases.
- the CPU 52 variably sets the synchronization upper limit value Qsth in accordance with the rotational speed NE, the load factor KL, and the intake phase difference DIN.
- Such processing stores, for example, map data in which the rotational speed NE, the load factor KL, and the intake phase difference DIN are input variables and the synchronization upper limit value Qsth is an output variable in the ROM 54, and the CPU 52 It may be realized by performing a map operation on Qsth.
- the CPU 52 substitutes the synchronous upper limit value Qsth for the synchronous injection amount Qs, and subtracts the synchronous injection amount Qs from the required injection amount Qd.
- a value obtained by multiplying the value by the asynchronous increase coefficient Kwns is substituted for the asynchronous injection amount Qns (S60).
- the CPU 52 calculates the injection start timing Ins of the intake non-synchronous injection according to the water temperature THW (S62).
- Such processing is realized, for example, by storing map data in which the water temperature THW is used as an input variable and the injection start time Ins is used as an output variable in the ROM 54 and the CPU 52 performs map operation for the injection start time Ins. Good.
- the CPU 52 calculates an injection start timing Is of intake synchronous injection based on the water temperature THW (S64).
- Such processing is realized, for example, by storing map data in which the water temperature THW is an input variable and the injection start timing Is is an output variable in the ROM 54 and the CPU 52 performs map operation on the injection start timing Is. Good.
- the difference ⁇ ns between the injection start timings Ins and the injection start It shows the difference ⁇ s between the time Is.
- the difference ⁇ ns between the injection start timings Ins of the intake non-synchronous injection is larger than the difference ⁇ s between the injection start timings Is of the intake synchronous injection.
- FIG. 8A shows PN when the injection start timings Ins and Is are changed
- FIG. 8B shows the amount of generated HC when the injection start timings Ins and Is are changed.
- the white plot is when the injection start timing Ins of the intake asynchronous injection is fixed and the injection start timing Is of the intake synchronous injection is changed
- the solid plot is the injection of the intake synchronous injection.
- the start timing Is is fixed, and the injection start timing Ins of the intake asynchronous injection is changed.
- the ratio of the asynchronous injection amount Qns to the synchronous injection amount Qs is “8: 2”, “7: 3”, “6: 4”, “5 : 5 "corresponding to each.
- the injection start timing Is of the synchronous injection is set to an appropriate value that can reduce the generation amount of PN and HC.
- the injection start time Ins of asynchronous injection sets so that the space
- the asynchronous increase coefficient Kwns becomes larger, so the injection time of the asynchronous injection becomes longer. Therefore, in order to secure the interval from the injection end timing of the asynchronous injection to the injection start timing Is of the synchronous injection, for example, the injection start timing Ins of the asynchronous injection is advanced more than when the water temperature THW is low. Therefore, it is necessary to largely change the injection start timing Ins of the asynchronous injection in accordance with the water temperature THW.
- the CPU 52 outputs an operation signal MS2 to start injection of fuel according to the asynchronous injection amount Qns at the injection start timing Ins, and injects fuel according to the synchronous injection amount Qs at the injection start timing Is.
- the operation signal MS2 is output to start (S66).
- the value obtained by multiplying the required injection amount Qd by the increase coefficient Kw1 output by the increase coefficient calculation process M36 is shown in FIG. It is calculated as the injection quantity of the fuel injection of (a) part of (S68).
- the increase coefficient Kw1 takes a value of “1” or more as in the asynchronous increase coefficient Kwns, and when the water temperature THW is equal to or less than the predetermined temperature Tth1, the value is larger than “1” and becomes larger as the water temperature THW decreases. .
- the CPU 52 calculates the injection start timing Ins shown in part (a) of FIG. 3 according to the water temperature THW (S70). Then, the CPU 52 outputs the operation signal MS2 at the injection start timing Ins in order to start the injection of the fuel according to the injection amount calculated in the process of S68 (S66).
- step S66 When the process of S66 is completed or when the determination of step S42 is negative, the CPU 52 temporarily ends the series of processes shown in FIG. Here, the operation of this embodiment will be described.
- the CPU 52 executes multi-injection processing consisting of intake asynchronous injection and intake synchronous injection, in principle, when the amount of fuel adhering to the intake passage 12 tends to be large because the water temperature THW is low. Moreover, at that time, the injection ratio Km is variably set in accordance with the load factor KL. Therefore, PN increases due to an increase in the amount of fuel adhering to the intake passage 12 due to an increase in the injection amount of the intake asynchronous injection and an increase in the PN due to an increase in the synchronous injection amount Qs. Can be suitably suppressed.
- the reduction amount of the injection amount of the intake non-synchronous injection becomes larger than the amount of the required injection amount Qd allocated to the injection amount of the synchronous injection.
- the reason is that the value obtained by multiplying the injection amount allocated to the asynchronous injection among the required injection amount Qd by the asynchronous increase coefficient Kwns becomes the asynchronous injection amount Qns. Therefore, when performing the multi-injection processing, the injection amount of the injection amount by the non-synchronous increase coefficient Kwns, which is set with a margin so as not to cause a misfire even in the case of heavy fuel The amount can be reduced, and thus the amount of fuel adhering to the intake passage 12 can be further reduced.
- the catalyst 34 is activated before the water temperature THW reaches the predetermined temperature Tth1 when the water temperature THW is started with a certain degree of low temperature. That is, even after the process for warming up the catalyst 34 is finished, the multi-injection process is performed.
- known techniques such as retard control of ignition timing and dither control for providing a cylinder whose air-fuel ratio is richer and a cylinder leaner than the theoretical air-fuel ratio can be adopted.
- the multi injection processing is not performed. Therefore, for example, when the water temperature THW is “40 ° C.”, the multi injection process is performed, and when the water temperature THW is “80 ° C.”, the multi injection is not performed. Therefore, since the drive frequency of the port injection valve 16 can be reduced compared with the case where the multi-injection process is temporarily continued, the progress of the deterioration of the port injection valve 16 can be delayed. Furthermore, in the case of single injection processing, by adopting intake asynchronous injection, generation of HC can be suppressed and uniformity between fuel and air can be improved as compared with the case where intake synchronous injection is temporarily adopted. be able to.
- the difference ⁇ ns between the injection start timings Ins of the intake non-synchronous injection is made larger than the difference ⁇ s between the injection start timings Is of the intake synchronous injection. Therefore, the injection start timing Is of intake synchronous injection can be set to an appropriate value for reducing PN while securing the interval between the injection end timing of intake asynchronous injection and the injection start timing Is of intake synchronous injection. .
- the “required injection amount calculation process” corresponds to the base injection amount calculation process M30, the target value setting process M118, the feedback process M32, and the correction process M122.
- the “operation processing” corresponds to the processing of S66.
- the “multi-injection process” corresponds to the process of S66 in the case of an affirmative determination in the process of S50.
- the “control device” corresponds to the control device 50.
- Example 2 corresponds to the processing of the case where the positive determination is made in the process of S46 and the case where the negative determination is made.
- Example 3 corresponds to the processing of the case where the positive determination is made in the process of S48 and the case where the negative determination is made.
- the "variable setting process” corresponds to the process of S62. The magnitude relationship between the difference ⁇ ns between the injection start timings Ins of the intake non-synchronous injection and the difference ⁇ s between the injection start timings Is of the intake synchronous injection is shown in FIG.
- the required injection amount Qd may be a value obtained by subtracting the amount of fuel purged to each cylinder. Further, the required injection amount Qd may be corrected by the base injection amount Qb based on the feedback operation amount KAF1 and the learning value LAF.
- the calculation process of the learning value LAF is a process of receiving the feedback operation amount KAF1 and updating the learning value LAF so that the correction rate of the base injection amount Qb by the feedback operation amount KAF1 decreases.
- the learning value LAF is desirably stored in an electrically rewritable non-volatile memory.
- the required injection amount Qd may be the one in which the base injection amount Qb is corrected by the increase coefficient Kw1.
- the multiplication process of the increase coefficient is deleted from the processes of S54, S56, and S60 of FIG.
- the injection start timing Is is set immediately before the intake valve 18 opens, but the invention is not limited thereto.
- the intake synchronous operation is performed after the opening start timing of the intake valve 18
- the injection start timing Is may be set when the valve 18 is open.
- the intake synchronous injection is not limited to the one realized by the processing in which the injection end timing is determined by the injection start timing Is.
- the fuel injected from the port injection valve 16 reaches a position in the closing period of the intake valve 18 (i.e., the downstream end of the intake port, in other words, the inlet portion to the combustion chamber 24).
- the arrival end timing which is a target value of the end point of the period to be calculated may be calculated, and the injection start timing Is may be calculated based on the arrival end timing, the synchronous injection amount Qs and the rotational speed NE.
- the end point of the period is the timing at which the fuel injected at the latest timing among the fuel injected from the port injection valve 16 reaches the position in the valve closing period of the intake valve 18.
- the intake synchronous injection injects the fuel in synchronization with the opening period of the intake valve 18.
- the fuel is injected such that the period during which the fuel injected from the port injection valve 16 reaches the position before the valve opening of the intake valve 18 is the valve opening period of the intake valve 18 is there.
- the intake non-synchronous injection fuel is injected such that the period in which the fuel injected from the port injection valve 16 reaches the position before the opening of the intake valve 18 is the closing period of the intake valve 18 It is.
- FIG. 9A shows PN when the arrival end timing of the intake non-synchronous injection or the intake synchronous injection is changed
- FIG. 9B shows when the arrival end timing of the intake non-synchronous injection or the intake synchronous injection changes.
- the white plot is when the arrival end timing of intake asynchronous injection is fixed and the arrival end timing of intake synchronous injection is changed
- the solid plot is the arrival end timing of intake synchronous injection. Is fixed, and the arrival end timing of the intake asynchronous injection is changed.
- the ratio of the asynchronous injection amount Qns to the synchronous injection amount Qs is “8: 2”, “7: 3”, “6: 4”, “5 : 5 "corresponding to each.
- the amount of PN or HC generated changes significantly due to the change in the arrival / termination end timing of the intake synchronous injection.
- the temperature at which the increasing coefficient (Kw1, Kwns, Kws) is a value larger than “1” and the predetermined temperature Tth1 serving as the execution condition of the multi-injection process are equal values, the present invention is limited thereto Absent.
- predetermined temperature Tth1 used as the execution conditions of a multi injection process is not restricted to "60 degreeC.”
- the required injection amount Qd is used as a load parameter for determining the execution condition of the multi-injection process
- the load factor KL may be used. Even in this case, it is possible to determine whether the injection amount of the port injection valve 16 may be less than the minimum injection amount.
- the condition that the required injection amount Qd is equal to or more than the predetermined value Qdth is the multi-injection execution condition, and the predetermined value Qdth is a fixed value.
- the predetermined value Qdth may be set to a larger value than when the pressure is high.
- the processing on the condition that the amount of fuel injected from the port injection valve 16 does not become smaller than the minimum injection amount is not limited to the processing performed before the calculation of the asynchronous injection amount Qns and the synchronous injection amount Qs. For example, after the calculation of the asynchronous injection amount Qns and the synchronous injection amount Qs, if they are less than the minimum injection amount, the multi injection processing may be prohibited.
- the conditions for executing the multi-injection process are not limited to those intended to suppress the injection amount of the port injection valve 16 from falling below the minimum injection amount according to the load. For example, when the load is small after a predetermined period of time has elapsed since the starter motor 36 was started, the PN decreases as shown in FIG. 7A. It may be aimed not to execute multiple injections.
- the injection amount correction amount (wet correction amount) of the feedforward control that compensates for the change in the amount of fuel adhering to the intake passage 12 due to the change in the load factor KL and the rotation speed NE is not particularly described. However, this may be used. That is, for example, instead of the process of S54, a value obtained by adding the wet correction amount to a value obtained by multiplying the required injection amount Qd by the injection ratio Km and the asynchronous increase coefficient Kwns output by the increase coefficient calculation process M36 is A process of substituting the asynchronous injection amount Qns may be employed.
- a value obtained by multiplying the required injection amount Qd by “Km ⁇ Qd” and the synchronous increase coefficient Kws be the synchronous injection amount Qs.
- a value obtained by further adding the wet correction amount to a value obtained by multiplying the asynchronous increase coefficient Kwns by the value obtained by subtracting the synchronous injection amount Qs from the required injection amount Qd May be
- the injection ratio Km is variably set based on the rotational speed NE, the load factor KL, the water temperature THW, and the intake phase difference DIN, but the invention is not limited thereto.
- the required injection amount Qd may be used instead of the load factor KL as a load parameter that is a parameter indicating a load.
- the injection ratio Km can be variably set based on two parameters of the load parameter and the rotational speed NE, or variably set based on two parameters of the load parameter and the water temperature THW, or two of the load parameter and the intake phase difference DIN. It may be set variably based on one parameter.
- the injection ratio Km can be variably set based on the load parameter, the rotational speed NE, and the water temperature THW, or can be variably set based on the load parameter, the rotational speed NE, and the intake phase difference DIN. It may be variably set based on three parameters of the load parameter, the water temperature THW, and the intake phase difference DIN. Further, among the four parameters of at least the load parameter, the rotational speed NE, the water temperature THW, and the intake phase difference DIN, the injection ratio Km is variably set using only the load parameter, or variably set using only the water temperature THW. You may In addition to the above four parameters, for example, intake pressure or flow velocity of intake air may be used. However, according to the above four parameters, the intake pressure and the flow velocity of the intake air can be grasped.
- the synchronous injection amount Qs may be calculated by the above-described parameters illustrated in setting the injection ratio Km, and a value obtained by subtracting the synchronous injection amount Qs from the required injection amount Qd may be set as the asynchronous injection amount Qns.
- the water temperature THW is employed as the temperature of the internal combustion engine 10 which is a parameter for determining the injection ratio Km, the injection start timings Is, Ins, the increase coefficients (Kw1, Kwns, Kws), and the execution condition of multi injection.
- the wall surface temperature may be adopted.
- both the injection start timing Ins of the intake asynchronous injection and the injection start timing Is of the intake synchronous injection are variably set according to the water temperature THW, but the invention is not limited thereto.
- the injection start timing Is of intake synchronous injection may be a fixed value.
- the injection start timing Ins of the intake non-synchronous injection instead of variably setting the injection start timing Ins of the intake non-synchronous injection according to only the water temperature THW, for example, the rotational speed NE, the non-synchronous injection amount Qns, and the intake phase difference DIN May be set variably according to other parameters such as. Furthermore, the injection start timing Ins of the intake non-synchronous injection may be variably set according to the non-synchronous injection amount Qns, for example, without using the water temperature THW.
- the injection start timing Is of the intake synchronous injection instead of variably setting the injection start timing Is of the intake synchronous injection according to only the water temperature THW, the water temperature THW and, for example, the rotational speed NE, the synchronous injection amount Qs, and the intake phase difference DIN May be set variably according to other parameters such as.
- the difference ⁇ ns between the injection start timings Ins of the intake non-synchronous injection is larger than the difference ⁇ s between the injection start timings Is of the intake synchronous injection.
- variable characteristic device for changing the characteristic of the intake valve 18 is not limited to the intake valve timing adjustment device 44.
- the lift amount of the intake valve 18 may be changed.
- the parameter indicating the valve characteristic of the intake valve 18 is a lift amount or the like instead of the intake phase difference DIN.
- the fuel injection control device is not limited to one that includes the CPU 52 and the ROM 54 and executes software processing.
- a dedicated hardware circuit for example, an ASIC or the like
- the fuel injection control device may have any one of the following configurations (a) to (c).
- B A processing device and a program storage device that execute part of the above processing according to a program, and a dedicated hardware circuit that performs the remaining processing.
- a dedicated hardware circuit is provided to execute all of the above processes.
- the software processing circuit provided with the processing device and the program storage device, and a dedicated hardware circuit may be plural. That is, the above process may be performed by a processing circuit including at least one of one or more software processing circuits and one or more dedicated hardware circuits.
- the internal combustion engine 10 shown in FIG. 10 is mounted on a vehicle.
- a throttle valve 14 and a port injection valve 16 are provided in the intake passage 12 of the internal combustion engine 10 sequentially from the upstream side.
- the air taken into the intake passage 12 and the fuel injected from the port injection valve 16 flow into the combustion chamber 24 divided by the cylinder 20 and the piston 22 as the intake valve 18 is opened.
- the mixture of fuel and air is subjected to combustion by the spark discharge of the igniter 26.
- the combustion energy generated by the combustion is then converted to rotational energy of the crankshaft 28 via the piston 22.
- the air-fuel mixture supplied to the combustion is discharged to the exhaust passage 32 as the exhaust as the exhaust valve 30 is opened.
- a catalyst 34 is provided in the exhaust passage 32.
- the crankshaft 28 is mechanically connected to the internal combustion engine 10 and a motor generator 136 for generating a thrust of the vehicle. That is, the vehicle according to the present embodiment is a hybrid vehicle in which the internal combustion engine 10 and the motor generator 136 are used as a thrust generating device of the vehicle.
- the rotational power of the crankshaft 28 is transmitted to the intake camshaft 40 and the exhaust camshaft 42 via the timing chain 38.
- the power of the timing chain 38 is transmitted to the intake camshaft 40 via the intake valve timing adjustment device 44.
- the intake valve timing adjustment device 44 is an actuator that adjusts the opening start timing of the intake valve 18 by adjusting the rotational phase difference between the crankshaft 28 and the intake camshaft 40.
- the fuel supplied to the port injection valve 16 is stored in the fuel tank 46.
- the fuel in the fuel tank 46 is drawn by the feed pump 48 and supplied to the delivery pipe 49.
- the port injection valve 16 injects the fuel in the delivery pipe 49.
- the control device 50 controls the internal combustion engine 10 and controls the control amount (torque, exhaust component ratio, etc.) of the internal combustion engine 10 by the throttle valve 14, the port injection valve 16, the ignition device 26, and the intake valve.
- the operation unit of the internal combustion engine 10 such as the timing adjustment device 44 and the feed pump 48 is operated.
- the control device 50 outputs an output signal Scr of the crank angle sensor 60, an intake air amount Ga detected by the air flow meter 62, an air-fuel ratio Af detected by the upstream air-fuel ratio sensor 64 as an air-fuel ratio sensor
- the output signal Sca of the angle sensor 70 and the temperature (water temperature THW) of the coolant of the internal combustion engine 10 detected by the water temperature sensor 68 are referred to.
- control device 50 controls the temperature of the gas in the intake passage 12 (intake temperature Tia) detected by the intake temperature sensor 170, the atmospheric pressure Pa detected by the atmospheric pressure sensor 72, and the accelerator detected by the accelerator sensor 74.
- intake temperature Tia the temperature of the gas in the intake passage 12
- the atmospheric pressure Pa detected by the atmospheric pressure sensor 72
- the accelerator detected by the accelerator sensor 74 Refer to the depression amount of the pedal (acceleration operation amount ACCP).
- operation signals MS1 to MS3 and MS5 to MS6 for operating the throttle valve 14, the port injection valve 16, the ignition device 26, the intake valve timing adjustment device 44, and the feed pump 48 are described. ing.
- the control device 50 includes a CPU 52, a ROM 54, and a power supply circuit 156.
- the CPU 52 executes a program stored in the ROM 54 to execute control of the control amount.
- the power supply circuit 156 supplies power to each point in the control device 50.
- FIG. 11 shows a part of the process executed by the control device 50.
- the process shown in FIG. 11 is realized by the CPU 52 executing a program stored in the ROM 54.
- the target fuel pressure calculation process M10 is a process of calculating a target fuel pressure P * that is a target value of the pressure of the fuel in the delivery pipe 49 based on the water temperature THW and the intake air temperature Tia.
- the pump operation process M12 is a process of operating the feed pump 48 by outputting the operation signal MS6 to the feed pump 48 in order to control the fuel pressure in the delivery pipe 49 to the target fuel pressure P *.
- the intake phase difference calculation process M14 is a phase difference of the rotation angle of the intake camshaft 40 with respect to the rotation angle of the crankshaft 28 based on the output signal Scr of the crank angle sensor 60 and the output signal Sca of the intake cam angle sensor 70. This is a process of calculating the intake phase difference DIN.
- the target intake phase difference calculation processing M16 is processing for variably setting the target intake phase difference DIN * based on the operating point of the internal combustion engine 10. In the present embodiment, the operating point is defined by the rotational speed NE and the filling efficiency ⁇ .
- the CPU 52 calculates the rotational speed NE based on the output signal Scr of the crank angle sensor 60, and calculates the charging efficiency ⁇ ⁇ ⁇ based on the rotational speed NE and the intake air amount Ga.
- the charging efficiency ⁇ is a parameter that determines the amount of air charged into the combustion chamber 24.
- the intake phase difference control process M18 is a process of outputting the operation signal MS5 to operate the intake valve timing adjustment device 44 in order to control the intake phase difference DIN to the target intake phase difference DIN *.
- the opening degree target value setting process M20 is a process of setting a target value (target opening degree TA *) of the opening degree of the throttle valve 14 based on the accelerator operation amount ACCP.
- the opening degree target value setting process M20 is, for example, a process of setting the target opening degree TA * to a larger value than when it is small when the accelerator operation amount ACCP is large.
- the throttle control process M22 is a process of outputting an operation signal MS1 to operate the throttle valve 14 in order to control the opening degree of the throttle valve 14 according to the target opening degree TA *.
- the base injection amount calculation process M30 is a process of calculating a base injection amount Qb, which is a base value of the fuel amount for making the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber 24 the target air-fuel ratio, based on the charging efficiency ⁇ . .
- the base injection amount calculating process M30 sets the charging efficiency ⁇ to the fuel amount QTH per 1% of the charging efficiency ⁇ for setting the air fuel ratio to the target air fuel ratio.
- the process may be performed to calculate the base injection amount Qb by multiplication.
- the base injection amount Qb is a fuel amount calculated to control the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio based on the amount of air charged into the combustion chamber 24.
- the target air-fuel ratio may be, for example, the theoretical air-fuel ratio.
- the feedback process M32 is a process of calculating and outputting a feedback correction coefficient KAF obtained by adding “1” to the correction ratio ⁇ of the base injection amount Qb.
- the correction ratio ⁇ of the base injection amount Qb is a feedback operation amount as an operation amount for performing feedback control of the air-fuel ratio Af to the target value Af *. More specifically, feedback processing M32 is performed according to the difference between each output value of the proportional element and the differential element to which the difference between the air fuel ratio Af and the target value Af * is input and the difference between the air fuel ratio Af and the target value Af *. The sum with the output value of the integral element that holds and outputs the integrated value is taken as a correction ratio ⁇ .
- the intake pressure estimation processing M34 is performed based on the predicted opening degree TAe output from the throttle control processing M22, the intake air amount Ga, the atmospheric pressure Pa, the rotational speed NE, and the intake phase difference DIN. This is a process of estimating the downstream pressure (intake pressure Pin).
- the predicted opening degree TAe is the opening degree of the throttle valve 14 predicted in the future for a prescribed time by being controlled by the throttle control processing M22.
- the actual opening degree is controlled to the delayed opening degree which is the opening degree obtained by delaying the change of the target opening degree TA * by the prescribed time, and the predicted opening degree TAe is targeted. It can be realized by setting the value according to the opening degree TA *.
- the intake pressure estimation process M34 is a process of estimating the intake pressure Pin to a larger value than when it is small when the predicted opening degree TAe is large. Further, the intake pressure estimation process M34 is a process of estimating the intake pressure Pin to a larger value when the atmospheric pressure Pa is high than when it is low. Further, the intake pressure estimation process M34 is a process of estimating the intake pressure Pin to a larger value when the intake air amount Ga is large than when it is small.
- the intake pressure Pin is a predicted value of the intake pressure Pin in the future for the specified time.
- the increase coefficient calculation process M36 is a process of calculating the low temperature increase coefficient Kw to a value larger than “1” in order to increase the base injection amount Qb when the water temperature THW is less than the specified temperature Tth (for example, 70 ° C.). Specifically, the low temperature increase coefficient Kw is calculated to be a larger value than when the water temperature THW is low than when it is high. When the water temperature THW is equal to or higher than the specified temperature Tth, the low temperature increase coefficient Kw is “1”, so the correction amount of the base injection amount Qb by the low temperature increase coefficient Kw is zero. Such processing is performed in view of the fact that the amount of fuel not contributing to combustion in the combustion chamber 24 among the fuel injected from the port injection valve 16 is increased compared to the case where it is high when the water temperature THW is low. is there.
- the increase coefficient calculation process M36 includes a process of calculating the low temperature increase coefficient Kw to a larger value when the water temperature THW is lower than the specified temperature Tth than when the intake pressure Pin is high.
- the intake pressure Pin when the intake pressure Pin is high, the vapor pressure of the fuel in the intake passage 12 is higher than when it is low, so the fuel is less likely to be atomized.
- injection from the port injection valve 16 This is in view of the fact that the amount of the fuel that does not contribute to the combustion in the combustion chamber 24 increases.
- the increase coefficient calculation process M36 calculates the low temperature increase coefficient Kw by the CPU 52 in a state where map data with the water temperature THW and the intake pressure Pin as input variables and the low temperature increase coefficient Kw as the output variable is stored in the ROM 54. It is realized by doing.
- map data is set data of discrete values of input variables and values of output variables corresponding to the values of the input variables. Further, in the map calculation, for example, when the value of the input variable matches any of the values of the input variable of map data, the value of the output variable of the corresponding map data is taken as the calculation result, while the value does not match.
- a process may be performed in which a value obtained by interpolation of values of a plurality of output variables included in data is used as a calculation result.
- the transient correction amount calculation process M38 is a process of calculating the transient correction amount ⁇ Q.
- the transient correction amount ⁇ Q is an operation amount of feedforward control that suppresses excess or deficiency of the amount of fuel flowing into the combustion chamber 24 at the transition time when the amount of fuel adhering to the intake passage 12 changes.
- the transient correction amount calculation process M38 for example, when the charging efficiency ⁇ decreases, the amount of fuel adhering to the intake passage 12 transiently decreases, and this decrease is added and flows into the combustion chamber 24.
- a process of calculating the transient correction amount ⁇ Q to a negative value is included to suppress an excessive amount of fuel to the base injection amount Qb.
- the transient correction amount calculation process M38 when the charging efficiency ⁇ increases, the amount of fuel adhering to the intake passage 12 transiently increases, and the combustion chamber 24 is increased by this amount. Since the amount of fuel flowing into the inside is insufficient with respect to the base injection amount Qb, a process of calculating the transient correction amount ⁇ Q to a positive value is included. Specifically, the transient correction amount calculation process M38 is based on the charging efficiency ⁇ , the water temperature THW, the rotational speed NE, and the intake phase difference DIN, and the transient correction amount ⁇ Q based on whether it is multi injection processing or single injection processing described later. Is a process of calculating The transient correction amount ⁇ Q is zero in the steady state.
- FIG. 11 shows a curve f2 showing the relationship between the charging efficiency ⁇ in the case of multi-injection processing and the amount of adhesion of fuel to the intake passage 12, and the charging efficiency ⁇ and the amount of adhesion in the case of single injection processing.
- a curve f1 showing a relationship is schematically shown.
- the injection valve operation process M40 outputs an operation signal MS2 to the port injection valve 16 to operate the port injection valve 16 based on the base injection amount Qb, the feedback correction coefficient KAF, the low temperature increase coefficient Kw, and the transient correction amount ⁇ Q. It is a process. More specifically, the port injection valve 16 injects a required injection amount Qd, which is a fuel amount required to be supplied from the port injection valve 16 to one cylinder in one combustion cycle.
- the fuel injection process has two processes, that is, the process illustrated in part (a) of FIG. 12 and the process illustrated in part (b) of FIG. 12.
- Part (a) of FIG. 12 shows intake synchronous injection that injects fuel in synchronization with the valve opening period of the intake valve 18, and intake asynchronous injection that injects fuel at a timing that is more advanced than the intake synchronous injection.
- This is a multi-injection process that executes two fuel injections. Specifically, in the intake synchronous injection, fuel is injected such that the period in which the fuel injected from the port injection valve 16 reaches the position before the opening of the intake valve 18 falls within the opening period of the intake valve 18. is there.
- the "position before opening the intake valve 18" refers to the downstream end of the intake port, in other words, the inlet IN portion to the combustion chamber 24 shown in FIG. In FIG. 10, a state in which the intake valve 18 is open is described. Further, the start point of the “attainment period” is the timing at which the fuel injected at the earliest timing of the fuel injected from the port injection valve 16 reaches the position before the valve opening of the intake valve 18, “ The end point of “the reaching period” is the timing at which the fuel injected at the latest timing among the fuel injected from the port injection valve 16 reaches the position before the intake valve 18 is opened.
- intake asynchronous injection injects fuel so that the fuel injected from the port injection valve 16 reaches the intake valve 18 before the intake valve 18 opens.
- the fuel injected from the port injection valve 16 stays in the intake passage 12 until the intake valve 18 opens, and after the intake valve 18 opens, the fuel is injected into the combustion chamber 24. It is injection which flows in.
- fuel is injected so that the period in which the fuel injected from the port injection valve 16 reaches the position before opening the intake valve 18 falls within the closing period of the intake valve 18. It shall be.
- Part (b) of FIG. 12 is a single injection process in which only intake asynchronous injection is performed.
- the multi-injection process is performed aiming to reduce the number (PN) of particulate matter (PM) in the exhaust gas. That is, in the case where the temperature of the intake system of the internal combustion engine 10 such as the intake passage 12 and the intake valve 18 is low to a certain extent, performing single injection processing in a region where the filling efficiency ⁇ ⁇ ⁇ is relatively large tends to increase PN.
- the reason for this is considered to be that the required injection amount Qd becomes a larger value when the filling efficiency ⁇ is larger than when it is small, and as a result, the amount of fuel adhering to the intake system increases.
- the amount of fuel adhering to the intake system increases to some extent, it is presumed that part of the adhering fuel flows into the combustion chamber 24 as droplets as it is due to the shear of the adhering fuel. Therefore, in the present embodiment, by injecting a part of the required injection amount Qd by the intake synchronous injection, even if the required injection amount Qd is large, the amount of fuel adhering to the intake system can be divided by the required injection amount Qd. To reduce the PN.
- the transient correction amount calculation processing M38 in FIG. 11 sets the transient correction amount ⁇ Q to a value other than zero even when switching between the multi injection processing and the single injection processing. That is, the amount of fuel adhering to the intake passage 12 is larger when performing the single injection process than when performing the multi-injection process. Therefore, for example, when switching from single injection processing to multi-injection processing, the amount of fuel adhering to the intake passage 12 transiently decreases, and this amount of reduction is added and flows into the combustion chamber 24. Therefore, by setting the transient correction amount ⁇ Q to a value smaller than zero, it is suppressed that the amount of fuel flowing into the combustion chamber 24 becomes excessive.
- FIG. 13 shows the procedure of the injection valve operation process M40.
- the process shown in FIG. 13 is realized by the CPU 52 repeatedly executing the program stored in the ROM 54 at a predetermined cycle, for example.
- the step number of each process is represented by the number to which "S" was provided at the head.
- the CPU 52 first calculates the required injection amount Qd by multiplying the base injection amount Qb by the low temperature increase coefficient Kw and the feedback correction coefficient KAF and adding the transient correction amount ⁇ Q. (S110). Next, the CPU 52 determines whether there is a multi-injection request (S112). Here, the CPU 52 indicates that the condition (i) that the water temperature THW is less than or equal to the specified temperature Tth, the condition (ii) that the filling efficiency ⁇ is greater than or equal to the specified value, and that the rotational speed NE is less than or equal to the predetermined speed NEth If the logical product with the condition (iii) of is true, it is determined that there is a request to execute the multi-injection process.
- Condition (iii) is a condition for securing a time interval between the end timing of intake asynchronous injection and the start timing of intake synchronous injection at a predetermined time or more. Further, this condition is a condition to suppress that the calorific value becomes excessive due to the increase of the calculation load of the control device 50, since the multi-injection process has a larger calculation load than the single injection process.
- the "predetermined time” is determined according to the structure of the port injection valve 16, and is set to a value that can avoid the start of intake synchronous injection before the end of the intake asynchronous injection.
- the CPU 52 calculates a synchronous injection amount Qs that is an injection amount of the intake synchronous injection (S114).
- the CPU 52 calculates the synchronous injection amount Qs in accordance with the rotational speed NE, the charging efficiency ⁇ , the water temperature THW, and the intake phase difference DIN.
- the synchronous injection amount Qs is adapted to an appropriate value for suppressing the PN.
- PN is affected by the filling efficiency ⁇ because the base injection amount Qb is determined according to the filling efficiency ⁇ and that the pressure in the intake passage 12 is determined according to the filling efficiency ⁇ .
- PN is influenced by the water temperature THW because the water temperature THW has a correlation with the temperature of the intake system, but the ease of atomization of the fuel differs depending on the temperature of the intake system.
- the reason that PN is influenced by the intake phase difference DIN is that the length of the overlap period in which both the intake valve 18 and the exhaust valve 30 are opened changes according to the intake phase difference DIN. It is considered that the amount by which the mixture supplied to combustion within 24 is blown back into the intake passage 12 changes.
- the required injection amount Qd becomes larger when the water temperature THW is low than when it is high, it is desirable to set the synchronous injection amount Qs to a large value. Further, when the charging efficiency ⁇ is large, the required injection amount Qd becomes larger than when the filling efficiency ⁇ ⁇ ⁇ is small. Therefore, it is desirable to set the synchronous injection amount Qs to a large value. Furthermore, when the overlap amount is large, it is desirable to reduce the ratio of the synchronous injection amount Qs to the base injection amount Qb as compared to the case where the overlap amount is small.
- the synchronous injection amount is stored by the CPU 52 Qs is subjected to map operation.
- the CPU 52 subtracts the synchronous injection amount Qs from the required injection amount Qd to calculate an asynchronous injection amount Qns that is an injection amount of the intake asynchronous injection (S116). Therefore, the sum of the asynchronous injection amount Qns and the synchronous injection amount Qs is equal to the required injection amount Qd. That is, the fuel of the required injection amount Qd is divided into the asynchronous injection amount Qns and the synchronous injection amount Qs by the processing of S114 and S116.
- the synchronous injection amount Qs is not influenced by the values of the feedback correction coefficient KAF, the low temperature increase coefficient Kw, and the transient correction amount ⁇ Q.
- the reason for fixing the synchronous injection amount Qs is that the synchronous injection amount Qs is adapted to an appropriate value for suppressing the PN, so if the synchronous injection amount Qs changes largely due to the correction, the PN The reason is that it may cause an increase in
- the CPU 52 calculates an arrival end timing AEs shown in part (a) of FIG. 12 based on the rotational speed NE, the filling efficiency ⁇ , the water temperature THW, and the intake phase difference DIN (S118).
- the arrival end timing AEs is a target value of the timing at which the fuel injected at the latest timing among the fuel injected from the port injection valve 16 reaches the position (IN portion in FIG. 10) in the valve closing period of the intake valve 18 It is.
- the CPU 52 calculates the injection start timing Is (crank angle) of the intake synchronous injection based on the arrival end timing AEs obtained by the processing of S118, the synchronous injection amount Qs and the rotational speed NE (S120).
- the CPU 52 calculates the injection start timing Is to a more advanced value than when the synchronous injection amount Qs is large than when it is small.
- the CPU 52 sets the injection start timing Is to a more advanced side value than when the rotational speed NE is large, as compared with the case where the rotational speed NE is small.
- the CPU 52 sets the injection start timing Is to a timing advanced from the arrival end timing AEs by a value obtained by adding the injection period, the flight time and the invalid injection time by the port injection valve 16 determined from the synchronous injection amount Qs.
- the "flight time” is the time required for the fuel injected from the port injection valve 16 to reach the inlet IN of the combustion chamber 24, and is a fixed value in this embodiment.
- the "ineffective injection time” is the time from when the operation signal MS2 for opening the port injection valve 16 is output to when fuel injection is actually started.
- the CPU 52 calculates the injection start time Ins of the asynchronous injection based on the injection start time Is (S122).
- the time interval between the injection end timing of the intake non-synchronous injection and the injection start timing Is should be equal to or longer than the above-mentioned predetermined time for avoiding the start of the intake synchronous injection before the end of the non-intake asynchronous injection.
- the injection start timing Is of the intake synchronous injection is set independently of the injection start timing Ins of the intake asynchronous injection.
- the reason is that the arrival completion timing AEs of the intake synchronous injection is particularly susceptible to PN and HC in the exhaust gas.
- the CPU 52 injects the fuel of the asynchronous injection amount Qns at the injection start timing Ins, and outputs the operation signal MS2 to the port injection valve 16 to inject the fuel of the synchronous injection amount Qs next at the injection start timing Is.
- the port injection valve 16 is operated (S124).
- the CPU 52 calculates the injection start timing Isin of single injection (S126). Specifically, as shown in the part (b) of FIG. 12, the CPU 52 sets a timing after advancing the valve opening start timing of the intake valve 18 by a predetermined amount ⁇ 1 as an arrival end timing AEns. Next, the CPU 52 sets the injection start timing Isin to a timing that advances the arrival end timing AEns by a value obtained by adding the injection period by the port injection valve 16 determined from the required injection amount Qd, the flight time and the invalid injection time. Do. Returning to FIG. 13, the CPU 52 operates the port injection valve 16 by outputting the operation signal MS2 to the port injection valve 16 in order to inject fuel of the required injection amount Qd at the injection start timing Isin (S124).
- FIG. 14 shows the procedure of the target fuel pressure calculation process M10.
- the process shown in FIG. 14 is realized by the CPU 52 repeatedly executing the program stored in the ROM 54 at, for example, a predetermined cycle.
- the CPU 52 first calculates the ambient temperature Tat, which is the ambient temperature for the fuel in the delivery pipe 49, based on the water temperature THW and the intake air temperature Tia (S130). Specifically, the CPU 52 sets the ambient temperature Tat as a weighted moving average processing value of the water temperature THW and the intake air temperature Tia. That is, it is set as " ⁇ 1 ⁇ THW + (1- ⁇ 1) ⁇ Tia" using a weighting coefficient ⁇ 1 of zero or more and "1" or less.
- the water temperature THW is a parameter that indicates the temperature of the internal combustion engine 10
- the intake air temperature Tia is a parameter that indicates the temperature of the outside air. Since the ambient temperature Tat is considered to be a value between the intake air temperature Tia and the water temperature THW, the above-mentioned weighted moving average processing value is used.
- the CPU 52 calculates the incoming fuel temperature Tif, which is the temperature of the fuel flowing into the delivery pipe 49, based on the water temperature THW and the intake air temperature Tia (S132). Specifically, the CPU 52 sets the input fuel temperature Tif as a weighted moving average processing value of the water temperature THW and the intake temperature Tia. That is, the weight coefficient ⁇ 2 of zero or more and “1” or less is used to obtain “ ⁇ 2 ⁇ THW + (1 ⁇ 2) ⁇ Tia”. Since it is considered that the intake fuel temperature Tif is a value between the intake air temperature Tia and the water temperature THW, the above-mentioned weighted moving average processing value is used.
- the CPU 52 calculates a delivery passing flow rate FQ, which is the flow rate of fuel passing through the delivery pipe 49 per unit time, based on the required injection amount Qd (S134).
- the delivery passing flow rate FQ is a dimensionless amount proportional to the actual fuel flow rate.
- the CPU 52 uses a weighted moving average processing value of the temperature Td of the fuel in the delivery pipe 49, the ambient temperature Tat, the input fuel temperature Tif multiplied by the delivery passing flow rate FQ, and the water temperature THW. , And update the in-delivery temperature Td (S136).
- the water temperature THW is regarded as the temperature of the port injection valve 16.
- the temperature of the fuel in the delivery pipe 49 is considered to depend on the ambient temperature Tat, the temperature of the port injection valve 16, and the temperature of the fuel flowing into the delivery pipe 49.
- the influence of the fuel flowing into the delivery pipe 49 depends not only on the temperature but also on the flow rate. Therefore, the value obtained by multiplying the incoming fuel temperature Tif by the delivery passing flow rate FQ is used.
- the CPU 52 determines whether or not multi-injection processing is to be performed (S138).
- the CPU 52 variably sets the target fuel pressure P * according to the water temperature THW and the delivery internal temperature Td (S140). Specifically, when the water temperature THW is equal to or higher than a predetermined temperature TL (for example, 20 ° C.), the CPU 52 sets the target fuel pressure P * to the reference pressure Pr (for example, 300 to 350 kPa) if the in-delivery temperature Td is less than the first temperature Td1. I assume.
- the CPU 52 sets the target fuel pressure P * to the vapor suppression first pressure Ph1 (for example, 500 to 550 kPa) when the in-delivery temperature Td is equal to or higher than the first temperature Td1 and less than the second temperature Td2. If it is the above, it is set as the vapor suppression second pressure Ph2 (for example, 580 to 620 kPa).
- the target fuel pressure P * is increased in order to suppress the evaporation of the fuel.
- the CPU 52 performs the target fuel pressure P * if the in-delivery temperature Td is the first temperature Td1 or more, and the same as when the water temperature THW is the predetermined temperature TL or more. It will be a value.
- the CPU 52 sets the target fuel pressure P * to the second reference pressure Prh (for example, 380 to 420 kPa) higher than the reference pressure Pr.
- the reason for this setting is that, when the coolant temperature THW is low, the low temperature increase coefficient Kw becomes a large value, and even if the required injection amount Qd becomes a large value, within the limited rotation angle region of the crankshaft 28 This is for setting for securely injecting the fuel.
- the water temperature THW is smaller than the predetermined temperature TL when the single injection process is performed according to the in-delivery temperature Td.
- the target fuel pressure P * is set to the same value (S142). The reason is that the fuel injected from the port injection valve 16 is atomized more when the pressure is high than when it is low. That is, atomization is promoted when the fuel is atomized. Therefore, compared to, for example, the case where the target fuel pressure P * is not the second reference pressure Prh but the reference pressure Pr, the amount of fuel adhering to the intake system without flowing into the combustion chamber 24 can be reduced. As a result, PN can be suppressed.
- the internal combustion engine 10 may be mounted on the hybrid vehicle, and in the case where no abnormality occurs, the above condition (iii) is satisfied in principle.
- the injection end timing of the intake non-synchronous injection and the injection start timing Is of the intake synchronous injection are set when the target fuel pressure P * is made the reference pressure Pr at the time of multi injection processing.
- the interval between the above can be maintained longer than the predetermined time. That is, the reason for raising the target fuel pressure P * during multi-injection processing in this embodiment is to aim at atomization of the fuel, and it is not to aim at securing the interval between intake asynchronous injection and intake synchronous injection. .
- the target fuel pressure P * is used as the reference pressure Pr during single injection processing is that the energy consumption of the feed pump 48 can be reduced more than when the second reference pressure Prh is used.
- the target fuel pressure P * is set as the reference pressure Pr from the viewpoint of reducing the energy consumption.
- the CPU 52 calculates the asynchronous injection amount Qns by calculating the synchronous injection amount Qs based on the rotational speed NE, the charging efficiency ⁇ , the water temperature THW, and the intake phase difference DIN and subtracting the synchronous injection amount Qs from the required injection amount Qd. .
- the synchronous injection amount Qs can be made an appropriate amount for suppressing PN.
- FIG. 15A shows the relationship between the division ratio of the non-synchronous injection amount Qns in the required injection amount Qd and the concentration of PN in the exhaust gas discharged to the exhaust passage 32.
- FIG. 15B shows the relationship between the division ratio of the non-synchronous injection amount Qns in the required injection amount Qd and the concentration of HC in the exhaust gas discharged to the exhaust passage 32.
- PN has a local minimum corresponding to the division ratio. Since this minimum value changes in accordance with the rotational speed NE, the filling efficiency ⁇ , the water temperature THW, and the intake phase difference DIN, in the present embodiment, the synchronous injection amount Qs is optimized in accordance with those parameters. As shown in FIG.
- the concentration of HC in the exhaust gas decreases as the proportion of the asynchronous injection amount Qns increases.
- the reason for this is that the intake asynchronous injection can secure the atomization time of the fuel more than the intake synchronous injection, and therefore the atomization can be promoted.
- the reason why priority is given to the suppression of PN in this embodiment is that HC in the exhaust gas can be purified by the catalyst 34 unless the concentration of HC in the exhaust gas is excessively high.
- [6], [9] “synchronous injection amount calculation processing” corresponds to the processing of S114.
- the “increasing correction process” corresponds to the process of the increasing coefficient calculation process M36 and S110.
- the “transient correction process” corresponds to the process of the transient correction amount calculation process M38 and S110.
- the “asynchronous injection amount calculation process” corresponds to the process of S116.
- the “operation process” corresponds to the process of S124 via the process of S122.
- Example 7 corresponds to the processing in which the increase coefficient calculation processing M36 calculates the low temperature increase coefficient Kw based on the intake pressure Pin.
- the “variable valve characteristic device” corresponds to the intake valve timing adjustment device 44.
- the “valve characteristic control process” corresponds to the target intake phase difference calculation process M16 and the intake phase difference control process M18.
- the “adjustment device” corresponds to the feed pump 48, and the “selection process” corresponds to the process of S112.
- the “fuel pressure variable process” corresponds to the target fuel pressure calculation process M10 and the pump operation process M12.
- the low temperature increase coefficient Kw is calculated based on the water temperature THW and the intake pressure Pin in the above embodiment, the present invention is not limited to this.
- the low temperature increase coefficient Kw may be calculated based on the water temperature THW and the filling efficiency ⁇ . In this case, the intake pressure is higher when the charging efficiency ⁇ ⁇ ⁇ is larger than when it is small, so the low temperature increase coefficient Kw is set to a large value.
- the intake pressure Pin is not limited to the estimated value.
- an intake pressure sensor may be provided downstream of the throttle valve 14 in the intake passage 12 and a detection value thereof may be used.
- the transient correction amount is calculated according to the charging efficiency ⁇ , the rotational speed NE, the water temperature THW, and the intake phase difference DIN and whether it is single injection processing or multi injection processing. Not exclusively.
- the base injection amount Qb may be used instead of the filling efficiency ⁇ .
- the transient correction amount ⁇ Q may be calculated based on only four of them, or may be calculated based on only three to one, for example.
- the transient correction amount ⁇ Q is calculated based on the change amount of the filling efficiency ⁇ with reference to at least the filling efficiency ⁇ and its equivalent value.
- the base injection amount Qb is corrected by the transient correction amount ⁇ Q and the low temperature increase coefficient Kw, but the present invention is not limited to this.
- the correction based on the low temperature increase coefficient Kw may be performed without the correction based on the transient correction amount ⁇ Q, or the correction based on the transient correction amount ⁇ Q may be performed without the correction based on the low temperature increase coefficient Kw.
- the synchronous injection amount Qs is map calculated using map data with the rotational speed NE, the filling efficiency ⁇ , the intake phase difference DIN, and the water temperature THW as input variables and the synchronous injection amount Qs as an output variable.
- the water temperature THW is input
- the correction coefficient may be subjected to map calculation using map data having the correction coefficient as an output variable as a variable, and the base value may be corrected with the correction coefficient to calculate the synchronous injection amount Qs.
- the synchronous injection amount Qs may be calculated based only on the filling efficiency ⁇ , the intake phase difference DIN, and the water temperature THW, or may be calculated based on only the rotational speed NE, the filling efficiency ⁇ , and the water temperature THW, It may be calculated based only on the filling efficiency ⁇ and the water temperature THW.
- the parameter indicating the amount of air charged into the combustion chamber 24 is not limited to the filling efficiency ⁇ , and may be, for example, the base injection amount Qb. Further, for example, in view of the positive correlation between the intake pressure Pin and the charging efficiency ⁇ , the intake pressure Pin may be used as the above-mentioned parameter.
- the correction amount with respect to the base injection amount is all included in the asynchronous injection amount Qns, and the value calculated in the processing of S114 is used as it is as the synchronous injection amount Qs.
- base injection amount Qb is corrected accurately by correction amount of feed forward control, such as correction of base injection amount Qb using low temperature increase coefficient Kw or transient correction amount ⁇ Q
- feedback correction coefficient KAF is It does not become so big value. Therefore, the synchronous injection amount Qs may be corrected by the feedback correction coefficient KAF.
- the second reference pressure has the same value as the case where the water temperature THW is less than the predetermined temperature TL in the single injection process when performing the multi-injection process when the in-delivery temperature Td is less than the first temperature Td1.
- the target fuel pressure P * was set to Prh, it is not limited to this.
- the target fuel pressure P * of the multi-injection process may be set as a higher pressure than when the water temperature THW is less than the predetermined temperature TL in the single injection process.
- the target fuel pressure P * is the same for the multi-injection process and the single injection process, but the invention is not limited thereto.
- the target fuel pressure P * may be higher than in the case of single injection processing.
- the target fuel pressure P * variable according to the in-delivery temperature Td.
- it may be set variably according to the operating point of the internal combustion engine 10. Even in such a case, raising the target fuel pressure P * at the time of multi-injection processing as compared to single injection processing is effective in making the effect of suppressing PN remarkable.
- the aim of increasing the target fuel pressure P * at the time of multi-injection processing as compared with single injection processing is not limited to the suppression of PN.
- it may be aimed to secure a time interval between the injection end timing of intake asynchronous injection and the injection start timing Is of intake synchronous injection.
- the arrival end timing AEs is set based on the rotational speed NE, the filling efficiency ⁇ , the water temperature THW, and the intake phase difference DIN, but the invention is not limited thereto.
- the injection start timing Is may be set directly based on the rotational speed NE, the filling efficiency ⁇ , the water temperature THW, and the intake phase difference DIN.
- a parameter indicating a load which is a parameter indicating the amount of air filled in the combustion chamber 24, for example, a base injection amount Qb may be used instead of the filling efficiency ⁇ .
- the arrival end timing AEs and the injection start timing Is are variably set based on only three parameters among them, or two parameters Variable setting may be performed based on only one parameter, or variable setting may be performed based on only one parameter.
- the conditions for selecting the multi-injection process are not limited to those exemplified in the above embodiment.
- a condition may be used that the filling efficiency ⁇ is less than a predetermined value.
- the "predetermined value” is a value larger than the specified value used for the condition (ii).
- the target intake phase difference DIN * is variably set according to the rotational speed NE and the filling efficiency ⁇ , but the present invention is not limited to this.
- the actual timing may be limited to a retarded side with respect to the valve opening timing of the intake valve 18, which is determined according to the rotational speed NE and the charging efficiency ⁇ . .
- variable characteristic device for changing the characteristic of the intake valve 18 is not limited to the intake valve timing adjustment device 44.
- the lift amount of the intake valve 18 may be changed.
- the parameter specifying the opening start timing of the intake valve 18 is a lift amount or the like instead of the intake phase difference DIN.
- control device is not limited to one that includes the CPU 52 and the ROM 54 and executes software processing.
- a dedicated hardware circuit for example, an ASIC or the like
- the control device may have any one of the following configurations (a) to (c).
- B A processing device and a program storage device that execute part of the above processing according to a program, and a dedicated hardware circuit that performs the remaining processing.
- a dedicated hardware circuit is provided to execute all of the above processes.
- the software processing circuit provided with the processing device and the program storage device, and a dedicated hardware circuit may be plural. That is, the above process may be performed by a processing circuit including at least one of one or more software processing circuits and one or more dedicated hardware circuits.
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Abstract
ポート噴射弁(16)は、吸気通路(12)に燃料を噴射する。マルチ噴射処理は、充填される空気量(NE,Ga)との相関を有する物理量である負荷(Qd)と、内燃機関(10)の温度(THW)との2つのうちの少なくとも1つに応じて、同期噴射量(Qs)と非同期噴射量(Qns)とに、要求噴射量(Qd)の燃料を分割する。吸気非同期噴射、吸気同期噴射の順に燃料を噴射する。吸気同期噴射は、吸気バルブ(18)の開弁期間に同期して燃料を噴射する。吸気非同期噴射は、吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する。
Description
本開示は、内燃機関の燃料噴射の制御装置および制御方法に関する。制御装置および制御方法は、吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁を備える内燃機関を制御対象とする。
たとえば特許文献1に記載の燃料噴射制御装置は、吸入空気量に基づき要求される燃料量に相当するパルス幅τaを算出し、これに基づき燃料噴射弁を操作する。
また、特許文献1に記載されている制御装置は、吸入空気量に基づき要求される燃料量を噴射すべく、ポート噴射弁を操作してマルチ噴射処理を実行する。マルチ噴射処理は、前記要求される燃料量を、吸気行程に燃料を噴射する吸気行程噴射と、燃焼行程に燃料を噴射する燃焼行程噴射とに分割して噴射する。詳しくは、この制御装置は、内燃機関のクランクシャフトの回転速度に応じて、吸気行程噴射と燃焼行程噴射との分割比を設定している。
また、特許文献1に記載されている制御装置は、吸入空気量に基づき要求される燃料量を噴射すべく、ポート噴射弁を操作してマルチ噴射処理を実行する。マルチ噴射処理は、前記要求される燃料量を、吸気行程に燃料を噴射する吸気行程噴射と、燃焼行程に燃料を噴射する燃焼行程噴射とに分割して噴射する。詳しくは、この制御装置は、内燃機関のクランクシャフトの回転速度に応じて、吸気行程噴射と燃焼行程噴射との分割比を設定している。
すなわち特許文献1に記載の制御装置は、吸気行程に燃料を噴射する吸気行程噴射と、その後の燃焼行程において燃料を噴射する燃焼行程噴射とに分割して燃料を噴射する。吸気行程噴射と燃焼行程噴射とに分割する分割比Rを、回転速度に応じて設定している。ただし、内燃機関の温度が低いときには、上記のように回転速度に応じて分割比Rを定めて燃料を2回に分けて噴射することによっては、PN(粒子状物質(PM)の数)を十分に抑制できないおそれがある。
以下、本開示の例について記載する。
例1.内燃機関の燃料噴射の制御装置であって、前記制御装置が制御対象とする前記内燃機関は、吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁を備え、前記制御装置は、
前記内燃機関の気筒内に充填される空気量に基づき、空燃比を目標空燃比に制御するための要求噴射量を算出する要求噴射量算出処理と、
前記要求噴射量の燃料を噴射すべく、前記ポート噴射弁を操作する操作処理と
を実行するように構成され、
前記操作処理は、前記充填される空気量との相関を有する物理量である負荷と、前記内燃機関の温度との2つのうちの少なくとも1つに応じて、同期噴射量と非同期噴射量とに、前記要求噴射量の燃料を分割して吸気非同期噴射、吸気同期噴射の順に燃料を噴射するマルチ噴射処理を含み、前記同期噴射量は、吸気バルブの開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射の噴射量であり、前記非同期噴射量は、前記吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射の噴射量である、
内燃機関の制御装置。
例1.内燃機関の燃料噴射の制御装置であって、前記制御装置が制御対象とする前記内燃機関は、吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁を備え、前記制御装置は、
前記内燃機関の気筒内に充填される空気量に基づき、空燃比を目標空燃比に制御するための要求噴射量を算出する要求噴射量算出処理と、
前記要求噴射量の燃料を噴射すべく、前記ポート噴射弁を操作する操作処理と
を実行するように構成され、
前記操作処理は、前記充填される空気量との相関を有する物理量である負荷と、前記内燃機関の温度との2つのうちの少なくとも1つに応じて、同期噴射量と非同期噴射量とに、前記要求噴射量の燃料を分割して吸気非同期噴射、吸気同期噴射の順に燃料を噴射するマルチ噴射処理を含み、前記同期噴射量は、吸気バルブの開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射の噴射量であり、前記非同期噴射量は、前記吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射の噴射量である、
内燃機関の制御装置。
発明者は、内燃機関の温度が低いときには、要求される燃料量の全てを吸気行程前に噴射すると、負荷によっては粒子状物質(PM)の数(PN)が多くなるおそれがあることを見出した。すなわち、内燃機関の温度が低いときに、要求噴射量の燃料を全て吸気非同期噴射によって噴射する場合、負荷によってはPNが多くなるおそれがある。この理由は、吸気通路に付着する燃料量が多くなり、付着した燃料のせん断によって、一部の燃料が液滴のまま燃焼室に流入することによってPMが発生するためであると推察される。そこで上記構成では、要求噴射量の一部を吸気同期噴射によって噴射することで、非同期噴射量を低減し、ひいては吸気通路に付着する燃料量を低減する。よって、付着した燃料のせん断によって液滴のまま燃料が燃焼室に流入することを抑制できる。ただし発明者は、同期噴射量が多くなる場合、かえってPNが多くなることを見出した。そこで上記構成では、PNとの強い相関を有する負荷と、吸気通路に付着する燃料量との強い相関を有する温度との2つのうちの少なくとも1つに応じて、要求噴射量を非同期噴射量と同期噴射量とへ分割する仕方を定める。負荷や温度は、非同期噴射量をいかに低減すべきかを定めるための情報を有したパラメータである。よって、同期噴射量が増加することによるPNの増加を抑制しつつも、吸気通路への燃料の付着量を低減できるように非同期噴射量を適切に低減することができ、ひいてはPMの発生を抑制できる。
例2.上記例1の制御装置において、前記操作処理は、
前記内燃機関の温度が所定温度以下であることを条件に、前記マルチ噴射処理を実行する一方、前記内燃機関の温度が前記所定温度を超える場合、シングル燃料噴射によって前記要求噴射量の燃料を噴射し、
前記シングル燃料噴射は、前記吸気バルブの開弁タイミングよりも進角側のタイミングにて噴射を開始する。
前記内燃機関の温度が所定温度以下であることを条件に、前記マルチ噴射処理を実行する一方、前記内燃機関の温度が前記所定温度を超える場合、シングル燃料噴射によって前記要求噴射量の燃料を噴射し、
前記シングル燃料噴射は、前記吸気バルブの開弁タイミングよりも進角側のタイミングにて噴射を開始する。
上記構成では、内燃機関の温度が所定温度を超える場合、マルチ噴射処理を実行しない。したがって、たとえばマルチ噴射処理を継続する場合と比較して、ポート噴射弁の駆動頻度を低減できるので、ポート噴射弁の劣化の進行を遅らせることができる。よって、所定温度を、非同期噴射のみを実行する場合にPMの発生が顕著となる温度の上限値以上とするなら、PMの発生を抑制することと、ポート噴射弁の劣化を抑制することとの好適な両立を図ることができる。
例3.上記例1の制御装置において、前記操作処理は、前記負荷が所定値以上であることを条件に、前記マルチ噴射処理を実行する一方、前記負荷が前記所定値未満である場合、シングル燃料噴射によって前記要求噴射量の燃料を噴射する処理を含み、
前記シングル燃料噴射は、前記吸気バルブの開弁タイミングよりも進角側のタイミングにて噴射を開始する。
前記シングル燃料噴射は、前記吸気バルブの開弁タイミングよりも進角側のタイミングにて噴射を開始する。
ポート噴射弁には、燃料噴射が可能な最小噴射量が存在する。よって、上記所定値を、要求噴射量を分割しても最小噴射量以下とならない下限値以上とするなら、マルチ噴射処理を実行することで最小噴射量未満となることを回避することができる。また、負荷がある程度高くなることによって、PNは増加する傾向がある。よって、上記所定値を、PNが多くなる下限値未満に設定するなら、PMの発生が顕著となる事態を好適に抑制することができる。
例4.上記例1~例3のいずれか1つの制御装置において、前記制御装置はさらに、前記吸気非同期噴射の噴射開始時期を、前記内燃機関の温度に基づき可変設定する可変設定処理を実行するように構成され、
前記内燃機関の温度が第1温度であるときと、該第1温度よりも高い第2温度であるときとのそれぞれにおける前記吸気非同期噴射の噴射開始時期同士の差が、前記吸気同期噴射の噴射開始時期同士の差よりも大きい。
前記内燃機関の温度が第1温度であるときと、該第1温度よりも高い第2温度であるときとのそれぞれにおける前記吸気非同期噴射の噴射開始時期同士の差が、前記吸気同期噴射の噴射開始時期同士の差よりも大きい。
発明者は、マルチ噴射処理によってPNを抑制する上では、吸気同期噴射の噴射開始時期を適合することが特に重要であることを見出した。一方、マルチ噴射を実行する場合、ポート噴射弁の構造上、非同期噴射の噴射終了時期と、吸気同期噴射の噴射開始時期との間の時間間隔を所定以上とする必要がある。一方、内燃機関の温度が低いほど、非同期噴射量は多くなる傾向がある。よって、吸気同期噴射の開始時期を適切な値とするうえでは、内燃機関の温度が低い場合に高い場合よりも、非同期噴射の噴射開始時期を進角させるなどして、内燃機関の温度に応じて非同期噴射の開始時期を大きく変動させる必要が生じうる。したがって上記構成では、非同期噴射の噴射開始時期同士の上記差を大きくした。
例5.上記例1~例4のいずれか1つの制御装置において、前記操作処理は、
前記内燃機関の始動時、前記気筒内に充填される空気量によらずに前記内燃機関の温度に基づき、前記同期噴射量および前記非同期噴射量を算出する処理と、
前記非同期噴射量の燃料を前記吸気非同期噴射によって噴射した後、前記同期噴射量の燃料を前記吸気同期噴射によって噴射する処理と
を含み、
前記制御装置はさらに、前記内燃機関の始動時、前記吸気非同期噴射の噴射開始時期を、前記内燃機関の温度に基づき可変設定する可変設定処理を実行する。
前記内燃機関の始動時、前記気筒内に充填される空気量によらずに前記内燃機関の温度に基づき、前記同期噴射量および前記非同期噴射量を算出する処理と、
前記非同期噴射量の燃料を前記吸気非同期噴射によって噴射した後、前記同期噴射量の燃料を前記吸気同期噴射によって噴射する処理と
を含み、
前記制御装置はさらに、前記内燃機関の始動時、前記吸気非同期噴射の噴射開始時期を、前記内燃機関の温度に基づき可変設定する可変設定処理を実行する。
充填される空気量に基づき精度よく要求噴射量を算出することは、始動時においては困難である。そこで上記構成では、内燃機関の温度に基づき、同期噴射量および非同期噴射量を算出する。ところで、マルチ噴射を実行する場合、ポート噴射弁の構造上、非同期噴射の噴射終了時期と、吸気同期噴射の噴射開始時期との間の時間間隔を所定以上とする必要がある。一方、内燃機関の温度が低いほど、非同期噴射量は多くなる傾向がある。よって、上記構成では、吸気非同期噴射の噴射開始時期を、内燃機関の温度に基づき可変設定する。したがって、温度に応じて非同期噴射量が変動したとしても、上記時間間隔を適切に確保することができる。
例6.例1~例5のいずれか1つの制御装置において、前記制御装置は、
前記内燃機関の気筒内に充填される空気量に比例した噴射量である、ベース噴射量を算出するベース噴射量算出処理と、
前記充填される空気量と、前記内燃機関の吸気系の温度とに応じて、前記同期噴射量を算出する同期噴射量算出処理と、
過渡補正処理および増量補正処理の2つの処理のうちの少なくとも1つの処理を含んだ補正処理であって、前記過渡補正処理は、前記充填される空気量が変化する場合に、過渡補正量によって前記ベース噴射量を補正し、前記増量補正処理は、前記吸気系の温度が低い場合に高い場合よりも大きくなる増量補正比率によって、前記ベース噴射量を補正する、前記補正処理と、
前記補正処理によって補正されたベース噴射量から、前記同期噴射量を減算した値に基づき、非同期噴射量を算出する非同期噴射量算出処理と
を実行するように構成される。
前記内燃機関の気筒内に充填される空気量に比例した噴射量である、ベース噴射量を算出するベース噴射量算出処理と、
前記充填される空気量と、前記内燃機関の吸気系の温度とに応じて、前記同期噴射量を算出する同期噴射量算出処理と、
過渡補正処理および増量補正処理の2つの処理のうちの少なくとも1つの処理を含んだ補正処理であって、前記過渡補正処理は、前記充填される空気量が変化する場合に、過渡補正量によって前記ベース噴射量を補正し、前記増量補正処理は、前記吸気系の温度が低い場合に高い場合よりも大きくなる増量補正比率によって、前記ベース噴射量を補正する、前記補正処理と、
前記補正処理によって補正されたベース噴射量から、前記同期噴射量を減算した値に基づき、非同期噴射量を算出する非同期噴射量算出処理と
を実行するように構成される。
内燃機関の吸気系の温度が低いときに、ポート噴射弁から噴射される燃料を全て吸気非同期噴射によって噴射する場合、負荷によっては排気中の粒子状物質(PM)の数(PN)が多くなるおそれがある。この理由は、吸気系に付着する燃料量が多くなり、付着した燃料のせん断によって、一部の燃料が液滴のまま燃焼室に流入することによってPMが発生するからであると推察される。そこで上記構成では、ポート噴射弁から噴射される燃料の一部を同期噴射によって噴射する。したがって、非同期噴射量を低減し、ひいては吸気系に付着する燃料量を低減する。よって、付着した燃料のせん断によって液滴のまま燃料が燃焼室に流入することを抑制できる。
ただし発明者は、PNを抑制する上で適切な同期噴射量が、充填される空気量や吸気系の温度に応じて変化することを見出した。ここでPNが、充填される空気量に影響される理由は、充填される空気量に応じてベース噴射量が定まることや、充填される空気量に応じて吸気通路内の圧力が定まることのためであると考えられる。また、PNが吸気系の温度に影響される理由は、吸気系の温度によって燃料の霧化のしやすさが異なるからであると考えられる。そこで上記構成では、充填される空気量および吸気系の温度に基づき同期噴射量を算出する。したがって、PNを抑制する上で適切な同期噴射量を算出することができる。
ところで、発明者は、排気中の粒子状物質(PM)の数であるPNを減少させるべく、ポート噴射弁から噴射される燃料を全て吸気行程よりも前に噴射する吸気非同期噴射によって噴射する代わりに、ポート噴射弁から噴射される燃料の一部を、吸気バルブの開弁期間に同期して噴射する吸気同期噴射によって噴射するマルチ噴射処理を検討した。そして、発明者は、吸気同期噴射の噴射量である同期噴射量の設定が、PNにとって特に重要であることを見出した。上記構成は、このような検討に対応する。
例7.上記例6の制御装置において、前記補正処理は前記増量補正処理を含み、前記増量補正処理は、前記吸気系の温度が同一であっても、前記ポート噴射弁によって燃料が添加される前記吸気通路内の流体の圧力が高い場合に低い場合よりも、前記増量補正比率を大きくする処理を含む。
吸気通路内の流体の圧力が高い場合には低い場合よりも、燃料が霧化しづらくなるので、ベース噴射量のうちの燃焼室内において実際に燃焼対象となる燃料量の割合が小さくなる傾向がある。そこで上記構成では、吸気通路内の流体の圧力に応じて増量補正比率を設定する。したがって、たとえば圧力によらずに設定する場合と比較して、燃焼室内において燃焼対象とされる混合気の空燃比を、狙いとする値によって高精度に制御することができる。
例8.上記例6または例7の制御装置において、前記内燃機関は、前記吸気バルブのバルブ特性を可変とするように構成されたバルブ特性可変装置を備え、前記制御装置はさらに、前記バルブ特性可変装置を操作することで、前記吸気バルブの開弁開始時期を可変制御するバルブ特性制御処理を実行するように構成され、前記同期噴射量算出処理は、前記充填される空気量と、前記吸気系の温度とに加えて、前記吸気バルブの開弁開始時期に応じて、前記同期噴射量を算出する処理である。
たとえば吸気バルブの開弁開始時期が進角側の値となって、吸気バルブと排気バルブとの双方が開弁するオーバーラップ期間が生じる場合、燃焼室内において燃焼に供された混合気が吸気通路内に吹き戻される。また、ここで吹き戻される量は、オーバーラップ期間の長さに依存する。そして、吹き戻される量に応じて吸気系の温度が上昇するので、燃料の霧化のしやすさが変化する。よって、吸気バルブの開弁開始時期は、PNを抑制するうえで適切な同期噴射量を変化させるパラメータとなる。そこで上記構成では、開弁開始時期に応じて同期噴射量を算出する。したがって、たとえば開弁開始時期を参照しない場合と比較して、PNを抑制できる。
例9.上記例8の制御装置において、前記同期噴射量算出処理は、前記充填される空気量、前記吸気系の温度、および前記吸気バルブの開弁開始時期に加えて、前記内燃機関のクランクシャフトの回転速度に応じて前記同期噴射量を算出する処理である。
回転速度が高くなるほど、ポート噴射弁から噴射された燃料が霧化するまでにクランクシャフトが回転する量が大きくなるので、霧化に余裕がなくなる傾向がある。よって、回転速度は、PNを抑制するうえで適切な同期噴射量を変化させるパラメータとなる。そこで上記構成では、回転速度に応じて同期噴射量を算出する。したがって、たとえば回転速度を参照しない場合と比較して、PNを抑制できる。
例10.上記例6~例9のいずれか1つの制御装置において、前記内燃機関は、前記ポート噴射弁に供給される燃料の圧力を調整する調整装置を備え、
前記制御装置はさらに、シングル噴射処理とマルチ噴射処理とのいずれかを選択する選択処理であって、前記シングル噴射処理は、前記補正処理によって補正された前記ベース噴射量に応じた燃料を、前記ポート噴射弁を操作することで前記吸気非同期噴射によって噴射し、前記マルチ噴射処理は、前記吸気非同期噴射および前記吸気同期噴射からなる、前記選択処理と、前記調整装置を操作することで、前記燃料の圧力を可変制御する燃圧可変処理とを実行するように構成され、
前記操作処理は、前記選択処理によって選択された処理を実行する処理であり、
前記燃圧可変処理は、前記マルチ噴射処理が実行される場合には、前記シングル噴射処理が実行される場合と比較して前記燃料の圧力を高くする処理を含む。
前記制御装置はさらに、シングル噴射処理とマルチ噴射処理とのいずれかを選択する選択処理であって、前記シングル噴射処理は、前記補正処理によって補正された前記ベース噴射量に応じた燃料を、前記ポート噴射弁を操作することで前記吸気非同期噴射によって噴射し、前記マルチ噴射処理は、前記吸気非同期噴射および前記吸気同期噴射からなる、前記選択処理と、前記調整装置を操作することで、前記燃料の圧力を可変制御する燃圧可変処理とを実行するように構成され、
前記操作処理は、前記選択処理によって選択された処理を実行する処理であり、
前記燃圧可変処理は、前記マルチ噴射処理が実行される場合には、前記シングル噴射処理が実行される場合と比較して前記燃料の圧力を高くする処理を含む。
ポート噴射弁から噴射される燃料の圧力が高い場合には低い場合よりも、燃料を微粒化させることができるので、燃料が霧化しやすくなる一方、調整装置のエネルギ消費量が大きくなる。ここで、マルチ噴射処理によってPNの抑制を狙うときに、燃料の圧力を上昇させるなら、燃料の霧化を促進させることができ、PNの抑制効果がより大きくなるので、エネルギ消費量を大きくしてでも燃料の圧力を上昇させるメリットが大きい。これに対し、シングル噴射処理を実行する場合には、PNの抑制を狙ったマルチ噴射処理を行っていないのであるから、エネルギ消費量を大きくしてまで燃料の圧力を上昇させるメリットが少ない。そこで上記構成では、マルチ噴射処理においてシングル噴射処理と比較して圧力を高くする。したがって、圧力を高めることによって霧化を促進するメリットが顕著となる場合に、圧力を上昇させることができる。
例11.内燃機関の制御装置であって、前記制御装置が適用される前記内燃機関は、吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁を備え、前記制御装置は、
前記内燃機関の気筒内に充填される空気量に比例した噴射量である、ベース噴射量を算出するベース噴射量算出処理と、
前記充填される空気量と、前記内燃機関の吸気系の温度とに応じて、同期噴射量を算出する同期噴射量算出処理であって、前記同期噴射量は、前記吸気バルブの開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射の噴射量である、前記同期噴射量算出処理と、
過渡補正処理および増量補正処理の2つの処理のうちの少なくとも1つの処理を含んだ補正処理であって、前記過渡補正処理は、前記充填される空気量が変化する場合に、過渡補正量によって前記ベース噴射量を補正し、前記増量補正処理は、前記吸気系の温度が低い場合に高い場合よりも大きくなる増量補正比率によって、前記ベース噴射量を補正する、前記補正処理と、
前記補正処理によって補正されたベース噴射量から、前記同期噴射量を減算した値に基づき、非同期噴射量を算出する非同期噴射量算出処理であって、前記非同期噴射量は、前記吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射の噴射量である、前記非同期噴射量算出処理と、
前記非同期噴射量および前記同期噴射量に応じて、前記ポート噴射弁を操作する操作処理と
を実行するように構成される、内燃機関の制御装置。
前記内燃機関の気筒内に充填される空気量に比例した噴射量である、ベース噴射量を算出するベース噴射量算出処理と、
前記充填される空気量と、前記内燃機関の吸気系の温度とに応じて、同期噴射量を算出する同期噴射量算出処理であって、前記同期噴射量は、前記吸気バルブの開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射の噴射量である、前記同期噴射量算出処理と、
過渡補正処理および増量補正処理の2つの処理のうちの少なくとも1つの処理を含んだ補正処理であって、前記過渡補正処理は、前記充填される空気量が変化する場合に、過渡補正量によって前記ベース噴射量を補正し、前記増量補正処理は、前記吸気系の温度が低い場合に高い場合よりも大きくなる増量補正比率によって、前記ベース噴射量を補正する、前記補正処理と、
前記補正処理によって補正されたベース噴射量から、前記同期噴射量を減算した値に基づき、非同期噴射量を算出する非同期噴射量算出処理であって、前記非同期噴射量は、前記吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射の噴射量である、前記非同期噴射量算出処理と、
前記非同期噴射量および前記同期噴射量に応じて、前記ポート噴射弁を操作する操作処理と
を実行するように構成される、内燃機関の制御装置。
例12.上記の各例1~例10に記載された各種処理を実行する内燃機関の制御方法として具現化される。
例13.上記例11に記載された各種処理を実行する内燃機関の制御方法として具現化される。
例13.上記例11に記載された各種処理を実行する内燃機関の制御方法として具現化される。
例14.上記の各例1~例11に記載された各種処理を処理装置に実行させるプログラムを記憶した非一時的なコンピュータ読取可能な記録媒体として具現化される。
以下、本開示を具体化した第1実施形態に係る内燃機関の制御装置について、図1~図9Bを参照しつつ説明する。
図1に示す内燃機関10の吸気通路12には、スロットルバルブ14が設けられており、スロットルバルブ14の下流には、ポート噴射弁16が設けられている。吸気通路12に吸入された空気と、ポート噴射弁16から噴射された燃料とは、吸気バルブ18の開弁に伴って、シリンダ20およびピストン22によって区画された燃焼室24に流入する。燃焼室24において、燃料と空気との混合気は、点火装置26の火花放電によって燃焼に供され、その際生成される燃焼エネルギは、ピストン22を介してクランクシャフト28の回転エネルギに変換される。燃焼に供された混合気は、排気バルブ30の開弁に伴って、排気として排気通路32に排出される。排気通路32には、触媒34が設けられている。
図1に示す内燃機関10の吸気通路12には、スロットルバルブ14が設けられており、スロットルバルブ14の下流には、ポート噴射弁16が設けられている。吸気通路12に吸入された空気と、ポート噴射弁16から噴射された燃料とは、吸気バルブ18の開弁に伴って、シリンダ20およびピストン22によって区画された燃焼室24に流入する。燃焼室24において、燃料と空気との混合気は、点火装置26の火花放電によって燃焼に供され、その際生成される燃焼エネルギは、ピストン22を介してクランクシャフト28の回転エネルギに変換される。燃焼に供された混合気は、排気バルブ30の開弁に伴って、排気として排気通路32に排出される。排気通路32には、触媒34が設けられている。
クランクシャフト28には、クランクシャフト28に初期回転を付与するスタータモータ36が機械的に接続されている。また、クランクシャフト28の回転動力は、タイミングチェーン38を介して、吸気カム軸40および排気カム軸42に伝達される。なお、本実施形態では、吸気カム軸40には、吸気バルブタイミング調整装置44を介してタイミングチェーンの動力が伝達される。吸気バルブタイミング調整装置44は、クランクシャフト28と吸気カム軸40との回転位相差を調整することによって、吸気バルブ18の開弁タイミングを調整するアクチュエータである。
制御装置50は、内燃機関10を制御対象とし、内燃機関10の制御量(トルク、排気成分等)を制御するために、上記スロットルバルブ14や、ポート噴射弁16、点火装置26、吸気バルブタイミング調整装置44等の内燃機関10の操作部や、スタータモータ36を操作する。この際、制御装置50は、クランク角センサ60の出力信号Scrや、エアフローメータ62によって検出される吸入空気量Ga、触媒34の上流に設けられた上流空燃比センサ64によって検出される上流空燃比Afu、触媒34の下流に設けられた下流空燃比センサ66によって検出される下流空燃比Afdを参照する。また、制御装置50は、水温センサ68によって検出される内燃機関10の冷却水の温度(水温THW)や、吸気カム角センサ70の出力信号Scaを参照する。
制御装置50は、CPU52、ROM54、およびRAM56を備えており、ROM54に記憶されたプログラムをCPU52が実行することで、上記制御量の制御を実行する。
図2に、制御装置50が実行する処理の一部を示す。図2に示す各処理(各処理部)は、ROM54に記憶されたプログラムを、CPU52が実行することで実現される。
吸気位相差算出処理M14は、クランク角センサ60の出力信号Scrと、吸気カム角センサ70の出力信号Scaとに基づき、クランクシャフト28の回転角度に対する吸気カム軸40の回転角度の位相差である吸気位相差DINを算出する。目標吸気位相差算出処理M16は、内燃機関10の動作点に基づき、目標吸気位相差DIN*を可変設定する。なお、本実施形態では、回転速度NEと負荷率KLとによって動作点を定義している。ここで、CPU52は、回転速度NEを、クランク角センサ60の出力信号Scrに基づき算出し、負荷率KLを回転速度NEおよび吸入空気量Gaに基づき算出する。負荷率KLは、基準流入空気量に対する、1気筒の1燃焼サイクル当たりの流入空気量の比である。ここで、基準流入空気量は、スロットルバルブ14の開口度を最大としたときの1気筒の1燃焼サイクル当たりの流入空気量である。ちなみに、基準流入空気量は、回転速度NEに応じて可変設定される量としてもよい。
吸気位相差算出処理M14は、クランク角センサ60の出力信号Scrと、吸気カム角センサ70の出力信号Scaとに基づき、クランクシャフト28の回転角度に対する吸気カム軸40の回転角度の位相差である吸気位相差DINを算出する。目標吸気位相差算出処理M16は、内燃機関10の動作点に基づき、目標吸気位相差DIN*を可変設定する。なお、本実施形態では、回転速度NEと負荷率KLとによって動作点を定義している。ここで、CPU52は、回転速度NEを、クランク角センサ60の出力信号Scrに基づき算出し、負荷率KLを回転速度NEおよび吸入空気量Gaに基づき算出する。負荷率KLは、基準流入空気量に対する、1気筒の1燃焼サイクル当たりの流入空気量の比である。ここで、基準流入空気量は、スロットルバルブ14の開口度を最大としたときの1気筒の1燃焼サイクル当たりの流入空気量である。ちなみに、基準流入空気量は、回転速度NEに応じて可変設定される量としてもよい。
吸気位相差制御処理M18は、吸気位相差DINを目標吸気位相差DIN*に制御するために吸気バルブタイミング調整装置44を操作すべく、操作信号MS5を出力する。
ベース噴射量算出処理M30は、回転速度NEおよび吸入空気量Gaに基づき、ベース噴射量Qbを算出する。ベース噴射量Qbは、燃焼室24内の混合気の空燃比を目標空燃比とするための燃料量のベース値である。なお、回転速度NEおよび吸入空気量Gaは、気筒内に充填される空気量を定めるパラメータであり、ベース噴射量Qbは、筒内に充填される空気量に基づき、空燃比を目標空燃比に制御するために算出された燃料量である。ちなみに、本実施形態においては、目標空燃比として、理論空燃比を例示する。
ベース噴射量算出処理M30は、回転速度NEおよび吸入空気量Gaに基づき、ベース噴射量Qbを算出する。ベース噴射量Qbは、燃焼室24内の混合気の空燃比を目標空燃比とするための燃料量のベース値である。なお、回転速度NEおよび吸入空気量Gaは、気筒内に充填される空気量を定めるパラメータであり、ベース噴射量Qbは、筒内に充填される空気量に基づき、空燃比を目標空燃比に制御するために算出された燃料量である。ちなみに、本実施形態においては、目標空燃比として、理論空燃比を例示する。
目標値設定処理M118は、上流空燃比Afuをフィードバック制御量とし、燃焼室24内の混合気の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御するための目標値Af*を設定する。ただし、目標値設定処理M118は、下流空燃比Afdの値に応じて、触媒34の酸素吸蔵量を所定量に制御すべく、上流空燃比Afuが目標空燃比となるときの値に対して、目標値Af*を微小に変化させることもある。このような処理は、たとえば下流空燃比Afdを下流目標値にフィードバック制御するための操作量によって、上流空燃比Afuが目標空燃比となるときの値を補正することによって実現してもよい。
フィードバック処理M32は、上流空燃比Afuを目標値Af*にフィードバック制御するための操作量であるフィードバック操作量KAF1を算出する。詳しくは、フィードバック処理M32は、上流空燃比Afuと目標値Af*との差を入力とする比例要素、積分要素、および微分要素の各出力値の和を、フィードバック操作量KAF1とする。
補正処理M122は、ベース噴射量Qbにフィードバック操作量KAF1を乗算することによって、要求噴射量Qdを算出する。
増量係数算出処理M36は、水温THWが所定温度Tth1(たとえば60°C)以下の場合、要求噴射量Qdよりも実際の噴射量を増量するための増量係数を「1」よりも大きい値として出力する。本実施形態では、増量係数は、ポート噴射弁16から噴射する燃料が仮に重質燃料であった場合であっても、失火を十分に抑制することができる値に設定されている。このような処理は、重質燃料であった場合を想定しない場合と比較して、噴射量を増量する値とする設定である。
増量係数算出処理M36は、水温THWが所定温度Tth1(たとえば60°C)以下の場合、要求噴射量Qdよりも実際の噴射量を増量するための増量係数を「1」よりも大きい値として出力する。本実施形態では、増量係数は、ポート噴射弁16から噴射する燃料が仮に重質燃料であった場合であっても、失火を十分に抑制することができる値に設定されている。このような処理は、重質燃料であった場合を想定しない場合と比較して、噴射量を増量する値とする設定である。
噴射弁操作処理M40は、スタータモータ36を起動した後に所定期間が経過した後においては、要求噴射量Qdおよび増量係数算出処理M36の出力値に基づき、ポート噴射弁16を操作すべく、ポート噴射弁16に操作信号MS2を出力する。
本実施形態では、燃料噴射のパターンとして、図3の(a)部分に例示するパターンと、図3の(b)部分に例示するパターンとの2通りのパターンを有する。
図3の(a)部分は、吸気バルブ18の開弁前に燃料の噴射を開始し、噴射量が過度に多くならない限り、吸気バルブ18の開弁前に燃料の噴射を終了させるシングル噴射(単一の噴射)を実行するパターンである。
図3の(a)部分は、吸気バルブ18の開弁前に燃料の噴射を開始し、噴射量が過度に多くならない限り、吸気バルブ18の開弁前に燃料の噴射を終了させるシングル噴射(単一の噴射)を実行するパターンである。
図3の(b)部分は、吸気バルブ18の開弁タイミングに同期して噴射開始時期Isに燃料の噴射を開始する吸気同期噴射と、吸気同期噴射よりも進角側の噴射開始時期Insにて燃料の噴射を開始する吸気非同期噴射との2つの燃料噴射を実行するマルチ噴射処理のパターンである。なお、図3の(a)部分と(b)部分との両方に跨がって延びる破線は、吸気バルブ18の開弁タイミングを示す。本実施形態において、吸気同期噴射の噴射開始時期Isは、吸気バルブ18の開弁タイミング(上記破線)よりも微小時間δ1だけ進角側に設定されている。ここで、微小時間δ1は、ポート噴射弁16から噴射された燃料が、吸気バルブ18の開弁前の位置に到達するのに要する時間に設定されている。このような処理は、噴射された燃料を、吸気バルブ18の開弁に伴って極力早期に燃焼室24に流入させる設定である。なお、図3の(a)部分に示したパターンは、吸気非同期噴射のみを実行するパターンであるので、噴射開始時期を「噴射開始時期Ins」と記載している。
噴射弁操作処理M40は、スタータモータ36を起動した後の所定期間内には、要求噴射量Qdによらずにポート噴射弁16を操作する。ここで、「所定期間」とは、スタータモータ36によってクランクシャフト28に初期回転が付与された直後であって、要求噴射量Qdを適切に算出することができない期間のこととする。本実施形態では、所定期間内においても、マルチ噴射処理を実行する。
本実施形態においてマルチ噴射処理は、PNを低減することを狙って実行される。図4に、図3の(a)部分に例示した吸気非同期噴射のみを実行する場合の、車速、回転速度NE、負荷率KL、噴射量、水温THW、およびPNの推移を示す。
図4に示すように、水温THWがある程度低く、始動時、および負荷率KLがある程度高い領域において、PNが増加している。
以下、PNの低減を狙った本実施形態における内燃機関10の燃料噴射制御について詳述する。
以下、PNの低減を狙った本実施形態における内燃機関10の燃料噴射制御について詳述する。
図5に、内燃機関10の始動時における処理の手順を示す。図5に示す処理は、ROM54に記憶されたプログラムを、CPU52がたとえば所定周期で繰り返し実行することで実現される。なお、以下では、先頭に「S」を付与した数字によってステップ番号を表現する。
図5に示す一連の処理において、CPU52は、まず、スタータモータ36が起動されてから所定期間内であるか否かを判定する(S10)。ここで「所定期間」とは、燃焼室24内に充填される空気量を精度よく把握することができず、要求噴射量Qdを精度よく算出することができない期間とする。CPU52は、スタータモータ36が起動されてから所定期間内であると判定する場合(S10:YES)、クランク角センサ60の出力信号Scrから算出されるクランク角θを取得する(S12)。そしてCPU52は、クランク角θに基づき、噴射量を確定させる時期であるか否かを判定する(S14)。噴射量を確定させる時期は、1つの気筒につき、1燃焼サイクルに1度設定されている。CPU52は、噴射量を確定させる時期であると判定する場合(S14:YES)、水温THWを取得する(S16)。次にCPU52は、水温THWに基づき、吸気非同期噴射と吸気同期噴射とのそれぞれから噴射される燃料量の合計である総噴射量Qtotalを算出する(S18)。水温THWが低い場合に高い場合よりも、総噴射量Qtotalは多い量とされる。このような処理は、たとえば、ROM54に、水温THWを入力変数とし、総噴射量Qtotalを出力変数とするマップデータを記憶しておき、CPU52によって総噴射量Qtotalをマップ演算することで実現すればよい。ここで、マップデータとは、入力変数の離散的な値と、入力変数の値のそれぞれに対応する出力変数の値と、の組データである。またマップ演算は、たとえば、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれかに一致する場合、対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とし、一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値の補間によって得られる値を演算結果とする処理とすればよい。
次にCPU52は、水温THWに応じて、吸気非同期噴射と吸気同期噴射との噴射割合Kmを設定する(S20)。このような処理は、たとえば、ROM54に、水温THWを入力変数とし、噴射割合Kmを出力変数とするマップデータを記憶しておき、CPU52によって噴射割合Kmをマップ演算することで実現すればよい。そしてCPU52は、総噴射量Qtotalに噴射割合Kmを乗算した値を、吸気非同期噴射の噴射量である非同期噴射量Qnsに代入する(S22)。次に、CPU52は、総噴射量Qtotalから非同期噴射量Qnsを減算した値を、吸気同期噴射の噴射量である同期噴射量Qsに代入する(S24)。
次にCPU52は、水温THWに基づき、吸気非同期噴射の噴射開始時期Insを算出する(S26)。このような処理は、たとえば、ROM54に、水温THWを入力変数とし、噴射開始時期Insを出力変数とするマップデータを記憶しておき、CPU52によって噴射開始時期Insをマップ演算することで実現すればよい。
次にCPU52は、水温THWに基づき、吸気同期噴射の噴射開始時期Isを算出する(S28)。このような処理は、たとえば、ROM54に、水温THWを入力変数とし、噴射開始時期Isを出力変数とするマップデータを記憶しておき、CPU52によって噴射開始時期Isをマップ演算することで実現すればよい。
そしてCPU52は、噴射開始時期Insには非同期噴射量Qnsに応じた燃料を噴射すべく操作信号MS2を出力するとともに、噴射開始時期Isには同期噴射量Qsに応じた燃料を噴射すべく操作信号MS2を出力する(S30)。
なお、CPU52は、S30の処理が完了する場合や、S10,S14の処理において否定判定する場合には、図5に示す一連の処理を一旦終了する。
図6に、スタータモータ36が起動されてから所定期間が経過した後における処理の手順を示す。図6に示す処理は、所定期間経過後において、ROM54に記憶されたプログラムをCPU52がたとえば所定周期で繰り返し実行することで実現される。
図6に、スタータモータ36が起動されてから所定期間が経過した後における処理の手順を示す。図6に示す処理は、所定期間経過後において、ROM54に記憶されたプログラムをCPU52がたとえば所定周期で繰り返し実行することで実現される。
図6に示す一連の処理において、CPU52は、図5のS12,S14の処理と同様、クランク角θを取得し(S40)、図3の(a)部分に例示するパターンと、図3の(b)部分に例示するパターンとのいずれのパターンを採用するかを確定させる時期であるか否かを判定する(S42)。そしてCPU52は、確定させる時期であると判定する場合(S42:YES)、要求噴射量Qdを取得する(S44)。次に、CPU52は、水温THWが所定温度Tth1以下であるか否かを判定する(S46)。この処理は、マルチ噴射処理を実行する条件の1つが成立するか否かを判定する処理である。すなわち、図4に示したように、PMの発生が顕著となるのは、水温THWが低い場合であるので、水温THWが所定温度Tth1以下であることを、マルチ噴射処理の実行条件の1つとする。
そして、CPU52は、所定温度Tth1以下であると判定する場合(S46:YES)、要求噴射量Qdが所定値Qdth以上であるか否かを判定する(S48)。この処理は、マルチ噴射処理を実行する条件の1つが成立するか否かを判定する処理である。すなわち、ポート噴射弁16には、燃料噴射が可能な最小噴射量が存在する。よって、要求噴射量Qdが過度に小さい場合、マルチ噴射処理をすべく要求噴射量Qdを分割すると、非同期噴射量Qnsや同期噴射量Qsが最小噴射量を下回るおそれがある。よって、本実施形態では、所定値Qdthを、マルチ噴射処理を実行しても、非同期噴射量Qnsおよび同期噴射量Qsが最小噴射量以上となる噴射量の下限値以上に設定する。
CPU52は、要求噴射量Qdが所定値Qdth以上であると判定する場合(S48:YES)、回転速度NEが所定速度NEth以下であるか否かを判定する(S50)。この処理は、マルチ噴射処理を実行する条件の1つが成立するか否かを判定する処理である。このような処理は、回転速度NEが大きいほど単位クランク角度の回転に要する時間が短くなるので、回転速度NEが過度に大きい場合、マルチ噴射によって要求噴射量Qdの燃料を所定クランク角度領域の回転に要する時間内に噴射することができなくなるおそれがあることに鑑みたものである。上記所定速度NEthは、マルチ噴射によって要求噴射量Qdの燃料を所定クランク角度領域の回転に要する時間内に噴射することができなくなるおそれがある下限速度未満に設定されている。
CPU52は、回転速度NEが所定速度NEth以下であると判定する場合(S50:YES)、水温THW、回転速度NE、負荷率KL、および吸気位相差DINに基づき、非同期噴射量Qnsと同期噴射量Qsとの割合(噴射割合Km)を算出する(S52)。ここで、負荷率KLは、PNとの強い相関を有するパラメータである。図7Aに、負荷率KLとPNとの関係を示し、図7Bに、負荷率KLと吸気通路12への燃料の付着量との関係を示す。図7Bに示すように、負荷率KLが大きいほど吸気通路12への燃料の付着量が多くなり、また、図7Aに示すように、負荷率KLが所定以上となることでPNが急激に増加している。この理由は、吸気通路12への燃料の付着量がある程度多くなると、付着した燃料のせん断によって、付着した燃料の一部が液滴のまま燃焼室24に流入するからと推察される。非同期噴射量Qnsを低減することで吸気通路12への燃料の付着量は低減できる一方、同期噴射量Qsを過度に増加させるとかえってPNが増加することが発明者によって見出されている。よって、負荷率KLに応じて最適な噴射割合Kmを適合する。
吸気通路12への燃料の付着量は、負荷率KLのみならず、水温THWにも依存する。特に、水温THWが低い場合には高い場合よりも、付着量が増加する。よって、水温THWは付着量との強い相関を有するパラメータであるので、本実施形態では、負荷率KLに加えて、水温THWに応じて噴射割合Kmを適合する。さらに、付着量は、回転速度NEや、吸気位相差DINにも依存する。よって、本実施形態では、負荷率KLおよび水温THWに加えて、回転速度NE、および吸気位相差DINに応じて噴射割合Kmを適合する。
詳しくは、ROM54に、負荷率KL、水温THW、回転速度NE、および吸気位相差DINを入力変数とし、噴射割合Kmを出力変数とするマップデータを記憶しておき、CPU52によって噴射割合Kmをマップ演算すればよい。
次にCPU52は、要求噴射量Qdに、噴射割合Kmと、上記増量係数算出処理M36が出力する非同期増量係数Kwnsとを乗算した値を、非同期噴射量Qnsに代入する(S54)。非同期増量係数Kwnsは「1」以上の値をとる。そして水温THWが所定温度Tth1以下である場合、非同期増量係数Kwnsは「1」よりも大きい値であり、且つ水温THWが低いほど非同期増量係数Kwnsはより大きい値となる。このような処理は、内燃機関10の温度が低い場合、噴射された燃料のうちの燃焼に寄与しない燃料量が多くなることに鑑みたものである。
次に、CPU52は、要求噴射量Qdから、S54の処理にて算出した非同期噴射量Qnsを減算した値に、上記増量係数算出処理M36が出力する同期増量係数Kwsを乗算した値を、同期噴射量Qsに代入する(S56)。同期増量係数Kwsは、非同期増量係数Kwns同様、「1」以上の値をとり、水温THWが所定温度Tth1以下である場合、「1」より大きい値であって水温THWが低いほどより大きい値となる。なお、本実施形態では、同期増量係数Kwsは、非同期増量係数Kwns以下の値とされている。
次に、CPU52は、S56の処理によって算出した同期噴射量Qsが、同期上限値Qsthを上回るか否かを判定する(S58)。この処理は、同期噴射量Qsが多くなることに起因して、気筒内に付着する燃料量が増加し、ひいてはPNやHCの発生量が多くなるか否かを判定する処理である。CPU52は、同期上限値Qsthを、回転速度NE、負荷率KL、および吸気位相差DINに応じて可変設定する。このような処理は、たとえばROM54に、回転速度NE、負荷率KL、および吸気位相差DINを入力変数とし、同期上限値Qsthを出力変数とするマップデータを記憶しておき、CPU52によって同期上限値Qsthをマップ演算することで実現すればよい。
CPU52は、同期噴射量Qsが同期上限値Qsthを上回ると判定する場合(S58:YES)、同期噴射量Qsに同期上限値Qsthを代入し、この同期噴射量Qsを要求噴射量Qdから減算した値に非同期増量係数Kwnsを乗算した値を、非同期噴射量Qnsに代入する(S60)。
CPU52は、S60の処理が完了する場合や、S58の処理において否定判定する場合には、水温THWに応じて吸気非同期噴射の噴射開始時期Insを算出する(S62)。このような処理は、たとえば、ROM54に、水温THWを入力変数とし、噴射開始時期Insを出力変数とするマップデータを記憶しておき、CPU52によって噴射開始時期Insをマップ演算することで実現すればよい。
次にCPU52は、水温THWに基づき、吸気同期噴射の噴射開始時期Isを算出する(S64)。このような処理は、たとえば、ROM54に、水温THWを入力変数とし、噴射開始時期Isを出力変数とするマップデータを記憶しておき、CPU52によって噴射開始時期Isをマップ演算することで実現すればよい。
図3には、水温THWが想定される最低値であるとき(第1温度)と、所定温度Tth1(第2温度)であるときとのそれぞれにおける噴射開始時期Ins同士の差Δnsと、噴射開始時期Is同士の差Δsとを示している。図3に示すように、本実施形態では、吸気非同期噴射の噴射開始時期Ins同士の差Δnsの方が、吸気同期噴射の噴射開始時期Is同士の差Δsよりも大きくなっている。このような処理は、以下のように、吸気同期噴射の噴射開始時期Isの設定が、排気成分に敏感に反応することに鑑みたものである。
図8Aには、噴射開始時期Ins,Isを変化させたときのPNを示し、図8Bは、噴射開始時期Ins,Isを変化させたときのHC発生量を示す。ここで、白抜きのプロットは、吸気非同期噴射の噴射開始時期Insを固定し、吸気同期噴射の噴射開始時期Isを変化させたときのものであり、黒塗りのプロットは、吸気同期噴射の噴射開始時期Isを固定し、吸気非同期噴射の噴射開始時期Insを変化させたときのものである。また、○印、ひし形、四角、三角のプロットのそれぞれは、非同期噴射量Qnsと同期噴射量Qsとの割合が、「8:2」,「7:3」,「6:4」,「5:5」のそれぞれに対応する。
図8Aおよび図8Bに示すように、同期噴射量Qsの割合が大きい場合、PNやHCの発生量を低減しにくくなる。また、図8Aおよび図8Bに示すように、同期噴射量Qsの割合をある程度小さくした場合であっても、同期噴射の噴射開始時期Isの変化によって、PNやHCの発生量が大きく変化する。よって、本実施形態では、同期噴射の噴射開始時期Isを、PNやHCの発生量を低減できる適切な値に設定する。そして、非同期噴射の噴射開始時期Insについては、非同期噴射の噴射終了時期から同期噴射の噴射開始時期Isまでの間隔が、ポート噴射弁16の構造上必要な値以上となるように設定する。ここで、水温THWが低いほど非同期増量係数Kwnsが大きくなるので、非同期噴射の噴射時間が長くなる。よって、非同期噴射の噴射終了時期から同期噴射の噴射開始時期Isまでの間隔を確保するためには、たとえば水温THWが低い場合に高い場合よりも、非同期噴射の噴射開始時期Insを進角させるなどして、非同期噴射の噴射開始時期Insを水温THWに応じて大きく変動させる必要がある。
図6に戻り、CPU52は、噴射開始時期Insに非同期噴射量Qnsに応じた燃料の噴射を開始すべく操作信号MS2を出力し、噴射開始時期Isに同期噴射量Qsに応じた燃料の噴射を開始すべく操作信号MS2を出力する(S66)。
これに対し、CPU52は、S46,S48,S50のいずれか1つの処理において否定判定する場合、要求噴射量Qdに、上記増量係数算出処理M36が出力する増量係数Kw1を乗算した値を、図3の(a)部分の燃料噴射の噴射量として算出する(S68)。増量係数Kw1は、非同期増量係数Kwns同様、「1」以上の値をとり、水温THWが所定温度Tth1以下である場合、「1」より大きい値であって水温THWが低いほどより大きい値となる。そして、CPU52は、図3の(a)部分に示した噴射開始時期Insを、水温THWに応じて算出する(S70)。そして、CPU52は、噴射開始時期Insに、S68の処理にて算出した噴射量に応じた燃料の噴射を開始すべく、操作信号MS2を出力する(S66)。
なお、CPU52は、S66の処理が完了する場合や、S42の処理において否定判定する場合には、図6に示す一連の処理を一旦終了する。
ここで本実施形態の作用を説明する。
ここで本実施形態の作用を説明する。
CPU52は、水温THWが低いために吸気通路12に付着する燃料量が多くなりやすいとき、原則、吸気非同期噴射と吸気同期噴射とからなるマルチ噴射処理を実行する。しかもその際、噴射割合Kmを、負荷率KLに応じて可変設定する。よって、吸気非同期噴射の噴射量が多くなって吸気通路12に付着する燃料が多くなることに起因してPNが多くなることと、同期噴射量Qsが多くなることに起因してPNが多くなることとを好適に抑制することができる。なお、マルチ噴射処理によれば、要求噴射量Qdのうち同期噴射の噴射量に割り当てた量以上に、吸気非同期噴射の噴射量の低減量が多くなる。この理由は、そもそも要求噴射量Qdのうち非同期噴射に割り当てられた噴射量に、非同期増量係数Kwnsを乗算した値が非同期噴射量Qnsとなるからである。よって、マルチ噴射処理を実行する場合には、重質燃料の場合にも失火が生じないように余裕を持って設定されている非同期増量係数Kwnsによる噴射量の増量分をも吸気非同期噴射の噴射量から低減することができ、ひいては吸気通路12に付着する燃料量をいっそう低減できる。
ちなみに、本実施形態では、水温THWがある程度低い状態で始動する場合、水温THWが所定温度Tth1に達する前に触媒34が活性状態となることを想定している。すなわち、触媒34を暖機するための処理が終了した後であっても、マルチ噴射処理を実行している。触媒34を早期に暖機するうえでは、点火時期の遅角制御や、空燃比が理論空燃比よりもリッチな気筒とリーンな気筒とを設けるディザ制御等の周知技術を採用することができる。
以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する効果が得られる。
(1)水温THWが所定温度Tth1を超える場合、マルチ噴射処理を実行しないこととした。よって、たとえば水温THWが「40°C」の場合には、マルチ噴射処理が実行され、水温THWが「80°C」の場合には、マルチ噴射が実行されない。よって、仮にマルチ噴射処理を継続する場合と比較して、ポート噴射弁16の駆動頻度を低減できるので、ポート噴射弁16の劣化の進行を遅らせることができる。さらに、シングル噴射処理の際、吸気非同期噴射を採用することで、仮に吸気同期噴射を採用する場合と比較して、HCの発生を抑制したり、燃料と空気との均一度を向上させたりすることができる。
(1)水温THWが所定温度Tth1を超える場合、マルチ噴射処理を実行しないこととした。よって、たとえば水温THWが「40°C」の場合には、マルチ噴射処理が実行され、水温THWが「80°C」の場合には、マルチ噴射が実行されない。よって、仮にマルチ噴射処理を継続する場合と比較して、ポート噴射弁16の駆動頻度を低減できるので、ポート噴射弁16の劣化の進行を遅らせることができる。さらに、シングル噴射処理の際、吸気非同期噴射を採用することで、仮に吸気同期噴射を採用する場合と比較して、HCの発生を抑制したり、燃料と空気との均一度を向上させたりすることができる。
(2)要求噴射量Qdが所定値Qdth未満である場合、マルチ噴射を実行することなく、吸気非同期噴射のみを実行した。よって、ポート噴射弁16による1回の噴射量が最小噴射量未満となることを抑制することができる。
(3)吸気非同期噴射の噴射開始時期Ins同士の上記差Δnsを、吸気同期噴射の噴射開始時期Is同士の上記差Δsよりも大きくした。よって、吸気非同期噴射の噴射終了時期と吸気同期噴射の噴射開始時期Isとの間隔を確保しつつも、吸気同期噴射の噴射開始時期IsをPNを低減する上で適切な値とすることができる。
<対応関係>
上記実施形態における事項と、上記「概要」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「概要」の欄に記載した例の番号毎に、対応関係を示している。
上記実施形態における事項と、上記「概要」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「概要」の欄に記載した例の番号毎に、対応関係を示している。
[1]「要求噴射量算出処理」は、ベース噴射量算出処理M30、目標値設定処理M118、フィードバック処理M32、および補正処理M122の処理に対応する。
「操作処理」はS66の処理に対応する。
「操作処理」はS66の処理に対応する。
「マルチ噴射処理」は、S50の処理において肯定判定される場合のS66の処理に対応する。「制御装置」は制御装置50に対応する。
[2]例2は、S46の処理において肯定判定される場合と、否定判定される場合との処理に対応する。
[2]例2は、S46の処理において肯定判定される場合と、否定判定される場合との処理に対応する。
[3]例3は、S48の処理において肯定判定される場合と、否定判定される場合との処理に対応する。
[4]「可変設定処理」はS62の処理に対応する。吸気非同期噴射の噴射開始時期Ins同士の差Δnsと、吸気同期噴射の噴射開始時期Is同士の差Δsとの大小関係は、図3に示してある。
[4]「可変設定処理」はS62の処理に対応する。吸気非同期噴射の噴射開始時期Ins同士の差Δnsと、吸気同期噴射の噴射開始時期Is同士の差Δsとの大小関係は、図3に示してある。
[5]「操作処理」はS30の処理に対応し、「可変設定処理」はS26の処理に対応する。
<その他の実施形態>
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも1つを、以下のように変更してもよい。上記実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
<その他の実施形態>
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも1つを、以下のように変更してもよい。上記実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・「要求噴射量Qdについて」
ベース噴射量Qbが、フィードバック操作量KAF1によって補正されたものであることは必須ではない。またたとえば、パージ制御を実行する場合には、要求噴射量Qdを、各気筒にパージされる燃料量を減算した値としてもよい。さらに、要求噴射量Qdを、ベース噴射量Qbがフィードバック操作量KAF1と、学習値LAFとによって補正されたものとしてもよい。ちなみに、学習値LAFの算出処理は、フィードバック操作量KAF1を入力とし、フィードバック操作量KAF1によるベース噴射量Qbの補正率が小さくなるように学習値LAFを更新する処理である。なお、学習値LAFは、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリに記憶されることが望ましい。
ベース噴射量Qbが、フィードバック操作量KAF1によって補正されたものであることは必須ではない。またたとえば、パージ制御を実行する場合には、要求噴射量Qdを、各気筒にパージされる燃料量を減算した値としてもよい。さらに、要求噴射量Qdを、ベース噴射量Qbがフィードバック操作量KAF1と、学習値LAFとによって補正されたものとしてもよい。ちなみに、学習値LAFの算出処理は、フィードバック操作量KAF1を入力とし、フィードバック操作量KAF1によるベース噴射量Qbの補正率が小さくなるように学習値LAFを更新する処理である。なお、学習値LAFは、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリに記憶されることが望ましい。
また、要求噴射量Qdを、増量係数Kw1によってベース噴射量Qbが補正されたものとしてもよい。この場合、図6のS54,S56,S60の処理から増量係数の乗算処理を削除する。
・「吸気同期噴射について」
上記実施形態では、吸気同期噴射として、吸気バルブ18が開弁する直前に噴射開始時期Isが設定されるものを例示したがこれに限らず、吸気バルブ18の開弁開始時期後であって吸気バルブ18が開弁しているときに噴射開始時期Isが設定されるものであってもよい。
上記実施形態では、吸気同期噴射として、吸気バルブ18が開弁する直前に噴射開始時期Isが設定されるものを例示したがこれに限らず、吸気バルブ18の開弁開始時期後であって吸気バルブ18が開弁しているときに噴射開始時期Isが設定されるものであってもよい。
吸気同期噴射としては、噴射開始時期Isによって噴射終了時期が定まる処理によって実現されるものにも限らない。たとえば、ポート噴射弁16から噴射された燃料が、吸気バルブ18の閉弁期間における位置(吸気ポートの下流端のことであり、換言すれば燃焼室24への入口部分のことである)に到達する期間の終点の目標値である到達終了時期を算出し、到達終了時期と同期噴射量Qsと回転速度NEとに基づき、噴射開始時期Isを算出してもよい。ここで、「期間の終点」とは、ポート噴射弁16から噴射された燃料のうち最も遅いタイミングで噴射された燃料が、吸気バルブ18の閉弁期間における位置に到達するタイミングである。この場合であっても、吸気同期噴射は、吸気バルブ18の開弁期間に同期して燃料を噴射するものであることが望ましい。詳しくは、吸気同期噴射は、ポート噴射弁16から噴射された燃料が吸気バルブ18の開弁前の位置に到達する期間が、吸気バルブ18の開弁期間となるように燃料を噴射するものである。これに対し、吸気非同期噴射は、ポート噴射弁16から噴射された燃料が吸気バルブ18の開弁前の位置に到達する期間が、吸気バルブ18の閉弁期間となるように燃料を噴射するものである。
なお、図9Aには、吸気非同期噴射や吸気同期噴射の上記到達終了時期を変化させたときのPNを示し、図9Bは、吸気非同期噴射や吸気同期噴射の上記到達終了時期を変化させたときのHC発生量を示す。ここで、白抜きのプロットは、吸気非同期噴射の到達終了時期を固定し、吸気同期噴射の到達終了時期を変化させたときのものであり、黒塗りのプロットは、吸気同期噴射の到達終了時期を固定し、吸気非同期噴射の到達終了時期を変化させたときのものである。また、○印、ひし形、四角、三角のプロットのそれぞれは、非同期噴射量Qnsと同期噴射量Qsとの割合が、「8:2」,「7:3」,「6:4」,「5:5」のそれぞれに対応する。
図9Aと図9Bの白抜きのプロットに示されるように、吸気同期噴射の到達終了時期の変化によって、PNやHCの発生量が大きく変化する。
・「マルチ噴射処理の実行条件について」
上記実施形態では、増量係数(Kw1,Kwns,Kws)が「1」よりも大きい値とされる温度と、マルチ噴射処理の実行条件となる所定温度Tth1とを等しい値としたが、これに限らない。また、マルチ噴射処理の実行条件となる所定温度Tth1は、「60°C」に限らない。
・「マルチ噴射処理の実行条件について」
上記実施形態では、増量係数(Kw1,Kwns,Kws)が「1」よりも大きい値とされる温度と、マルチ噴射処理の実行条件となる所定温度Tth1とを等しい値としたが、これに限らない。また、マルチ噴射処理の実行条件となる所定温度Tth1は、「60°C」に限らない。
なお、マルチ噴射処理の実行条件に、内燃機関10の温度が低い旨の条件を含めることは必須ではない。
上記実施形態では、マルチ噴射処理の実行条件を定めるための負荷パラメータとして、要求噴射量Qdを用いたがこれに限らない。たとえば、負荷率KLを用いてもよい。この場合であっても、ポート噴射弁16の噴射量が最小噴射量を下回るおそれがあるか否かを判定することは可能である。
上記実施形態では、マルチ噴射処理の実行条件を定めるための負荷パラメータとして、要求噴射量Qdを用いたがこれに限らない。たとえば、負荷率KLを用いてもよい。この場合であっても、ポート噴射弁16の噴射量が最小噴射量を下回るおそれがあるか否かを判定することは可能である。
上記実施形態では、要求噴射量Qdが所定値Qdth以上であることをマルチ噴射の実行条件として且つ、所定値Qdthを固定値としたが、これに限らず、ポート噴射弁16から噴射される燃料の圧力が高い場合に低い場合よりも、所定値Qdthを多い値としてもよい。
ポート噴射弁16から噴射される燃料量が最小噴射量未満とならないことを条件とする処理としては、非同期噴射量Qnsおよび同期噴射量Qsの算出前に行う処理に限らない。たとえば、非同期噴射量Qnsおよび同期噴射量Qsの算出後、それらが最小噴射量未満であるなら、マルチ噴射処理を禁止する処理としてもよい。
マルチ噴射処理の実行条件を負荷に応じて定めるものとしては、ポート噴射弁16の噴射量が最小噴射量を下回ることを抑制することを狙ったものに限らない。たとえば、スタータモータ36の起動後に所定期間が経過した後において、負荷が小さい場合には、図7Aに示したようにPNが少なくなるので、所定期間経過後であって負荷が小さい場合には、マルチ噴射を実行しないようにすることを狙ってもよい。
なお、マルチ噴射の実行条件に、負荷が所定以上である旨の条件を含めることは必須ではない。
・「非同期噴射量Qnsおよび同期噴射量Qsについて」
S56の処理において、要求噴射量Qdから「Km・Qd」を減算した値に、同期増量係数Kwsを乗算した値を、同期噴射量Qsとしてもよい。
・「非同期噴射量Qnsおよび同期噴射量Qsについて」
S56の処理において、要求噴射量Qdから「Km・Qd」を減算した値に、同期増量係数Kwsを乗算した値を、同期噴射量Qsとしてもよい。
上記実施形態では、負荷率KLや回転速度NEの変化によって、吸気通路12に付着する燃料量が変化することを補償するフィードフォワード制御の噴射量補正量(ウェット補正量)については特に記載しなかったが、これを用いてもよい。すなわち、たとえばS54の処理に代えて、要求噴射量Qdに、噴射割合Kmと、上記増量係数算出処理M36が出力する非同期増量係数Kwnsとを乗算した値に、ウェット補正量を加算した値を、非同期噴射量Qnsに代入する処理を採用してもよい。この場合、S56の処理は、要求噴射量Qdから「Km・Qd」を減算した値に、同期増量係数Kwsを乗算した値を、同期噴射量Qsとすることが望ましい。また、S60の処理における非同期噴射量Qnsについても、要求噴射量Qdから同期噴射量Qsを減算した値に非同期増量係数Kwnsを乗算した値に対して、さらにウェット補正量を加算した値を代入してもよい。
・「要求噴射量Qdの分割手法について」
上記実施形態では、回転速度NE、負荷率KL、水温THW、および吸気位相差DINに基づき噴射割合Kmを可変設定したが、これに限らない。たとえば、負荷を示すパラメータである負荷パラメータとして、負荷率KLに代えて、要求噴射量Qdを用いてもよい。また、負荷パラメータと回転速度NEとの2つのパラメータに基づき噴射割合Kmを可変設定したり、負荷パラメータと水温THWの2つのパラメータに基づき可変設定したり、負荷パラメータと吸気位相差DINとの2つのパラメータに基づき可変設定したりしてもよい。また、負荷パラメータと回転速度NEと水温THWとの3つのパラメータに基づき噴射割合Kmを可変設定したり、負荷パラメータと回転速度NEと吸気位相差DINとの3つのパラメータに基づき可変設定したり、負荷パラメータと水温THWと吸気位相差DINとの3つのパラメータに基づき可変設定したりしてもよい。さらに、少なくとも負荷パラメータ、回転速度NE、水温THW、および吸気位相差DINの4つのパラメータのなかでは、負荷パラメータのみを用いて噴射割合Kmを可変設定したり、水温THWのみを用いて可変設定したりしてもよい。なお、上記4つのパラメータ以外にたとえば、吸気圧や、吸入空気の流速を用いてもよい。ただし、上記4つのパラメータによれば、吸気圧や吸入空気の流速を把握することができる。
上記実施形態では、回転速度NE、負荷率KL、水温THW、および吸気位相差DINに基づき噴射割合Kmを可変設定したが、これに限らない。たとえば、負荷を示すパラメータである負荷パラメータとして、負荷率KLに代えて、要求噴射量Qdを用いてもよい。また、負荷パラメータと回転速度NEとの2つのパラメータに基づき噴射割合Kmを可変設定したり、負荷パラメータと水温THWの2つのパラメータに基づき可変設定したり、負荷パラメータと吸気位相差DINとの2つのパラメータに基づき可変設定したりしてもよい。また、負荷パラメータと回転速度NEと水温THWとの3つのパラメータに基づき噴射割合Kmを可変設定したり、負荷パラメータと回転速度NEと吸気位相差DINとの3つのパラメータに基づき可変設定したり、負荷パラメータと水温THWと吸気位相差DINとの3つのパラメータに基づき可変設定したりしてもよい。さらに、少なくとも負荷パラメータ、回転速度NE、水温THW、および吸気位相差DINの4つのパラメータのなかでは、負荷パラメータのみを用いて噴射割合Kmを可変設定したり、水温THWのみを用いて可変設定したりしてもよい。なお、上記4つのパラメータ以外にたとえば、吸気圧や、吸入空気の流速を用いてもよい。ただし、上記4つのパラメータによれば、吸気圧や吸入空気の流速を把握することができる。
噴射割合Kmを用いることは必須ではない。たとえば、噴射割合Kmを設定するうえで例示した上記パラメータによって同期噴射量Qsを算出し、要求噴射量Qdから同期噴射量Qsを減算した値を非同期噴射量Qnsとしてもよい。
・「内燃機関の温度について」
上記実施形態では、噴射割合Kmや、噴射開始時期Is,Ins、増量係数(Kw1,Kwns,Kws)、マルチ噴射の実行条件のそれぞれを定めるパラメータである内燃機関10の温度として、水温THWを採用したが、これに限らない。たとえば、吸気通路12の壁面温度の情報を取得できる場合、壁面温度を採用してもよい。
上記実施形態では、噴射割合Kmや、噴射開始時期Is,Ins、増量係数(Kw1,Kwns,Kws)、マルチ噴射の実行条件のそれぞれを定めるパラメータである内燃機関10の温度として、水温THWを採用したが、これに限らない。たとえば、吸気通路12の壁面温度の情報を取得できる場合、壁面温度を採用してもよい。
・「噴射開始時期の可変設定処理について」
図5の処理や図6の処理においては、吸気非同期噴射の噴射開始時期Insと、吸気同期噴射の噴射開始時期Isとの双方を、水温THWに応じて可変設定したがこれに限らない。たとえば、吸気同期噴射の噴射開始時期Isについては固定値としてもよい。
図5の処理や図6の処理においては、吸気非同期噴射の噴射開始時期Insと、吸気同期噴射の噴射開始時期Isとの双方を、水温THWに応じて可変設定したがこれに限らない。たとえば、吸気同期噴射の噴射開始時期Isについては固定値としてもよい。
要求噴射量Qdを分割する場合において、吸気非同期噴射の噴射開始時期Insを、水温THWのみに応じて可変設定する代わりに、水温THWと、たとえば回転速度NEや非同期噴射量Qns、吸気位相差DIN等の他のパラメータに応じて可変設定してもよい。さらに、水温THWを用いることなく、たとえば非同期噴射量Qnsに応じて吸気非同期噴射の噴射開始時期Insを可変設定してもよい。
要求噴射量Qdを分割する場合において、吸気同期噴射の噴射開始時期Isを、水温THWのみに応じて可変設定する代わりに、水温THWと、たとえば回転速度NEや同期噴射量Qs、吸気位相差DIN等の他のパラメータに応じて可変設定してもよい。
なお、要求噴射量Qdを分割する場合において、吸気非同期噴射の噴射開始時期Ins同士の上記差Δnsが、吸気同期噴射の噴射開始時期Is同士の上記差Δsよりも大きいことは必須ではない。
・「吸気バルブの特性可変装置について」
吸気バルブ18の特性を変更する特性可変装置としては、吸気バルブタイミング調整装置44に限らない。たとえば、吸気バルブ18のリフト量を変更するものであってもよい。この場合、吸気バルブ18のバルブ特性を示すパラメータは、吸気位相差DINに代えて、リフト量等となる。
吸気バルブ18の特性を変更する特性可変装置としては、吸気バルブタイミング調整装置44に限らない。たとえば、吸気バルブ18のリフト量を変更するものであってもよい。この場合、吸気バルブ18のバルブ特性を示すパラメータは、吸気位相差DINに代えて、リフト量等となる。
・「燃料噴射制御装置について」
燃料噴射制御装置がCPU52とROM54とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路(たとえばASIC等)を備えてもよい。すなわち、燃料噴射制御装置は、以下の(a)~(c)のいずれかの構成であればよい。(a)上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するROM等のプログラム格納装置(非一時的なコンピュータ読取可能な記録媒体を含む)とを備える。(b)上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。(c)上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、1または複数のソフトウェア処理回路および1または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。
燃料噴射制御装置がCPU52とROM54とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路(たとえばASIC等)を備えてもよい。すなわち、燃料噴射制御装置は、以下の(a)~(c)のいずれかの構成であればよい。(a)上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するROM等のプログラム格納装置(非一時的なコンピュータ読取可能な記録媒体を含む)とを備える。(b)上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。(c)上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、1または複数のソフトウェア処理回路および1または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。
・「そのほか」
内燃機関10が、吸気バルブタイミング調整装置44を備えることは必須ではない。内燃機関10が、スロットルバルブ14を備えることは必須ではない。なお、スロットルバルブ14を備えない場合の負荷率KLの定義は、スロットルバルブ14の開口度とは無関係に、上記基準空気量を定義することで可能である。
内燃機関10が、吸気バルブタイミング調整装置44を備えることは必須ではない。内燃機関10が、スロットルバルブ14を備えることは必須ではない。なお、スロットルバルブ14を備えない場合の負荷率KLの定義は、スロットルバルブ14の開口度とは無関係に、上記基準空気量を定義することで可能である。
以下、本開示を具体化した第2実施形態にかかる内燃機関の制御装置について、図10~図15Bを参照しつつ説明する。
図10に示す内燃機関10は、車両に搭載される。内燃機関10の吸気通路12には、上流から順に、スロットルバルブ14およびポート噴射弁16が設けられている。吸気通路12に吸入された空気と、ポート噴射弁16から噴射された燃料とは、吸気バルブ18の開弁に伴って、シリンダ20およびピストン22によって区画された燃焼室24に流入する。燃焼室24において、燃料と空気との混合気は、点火装置26の火花放電によって燃焼に供される。そして、燃焼によって生成される燃焼エネルギは、ピストン22を介してクランクシャフト28の回転エネルギに変換される。燃焼に供された混合気は、排気バルブ30の開弁に伴って、排気として排気通路32に排出される。排気通路32には、触媒34が設けられている。
図10に示す内燃機関10は、車両に搭載される。内燃機関10の吸気通路12には、上流から順に、スロットルバルブ14およびポート噴射弁16が設けられている。吸気通路12に吸入された空気と、ポート噴射弁16から噴射された燃料とは、吸気バルブ18の開弁に伴って、シリンダ20およびピストン22によって区画された燃焼室24に流入する。燃焼室24において、燃料と空気との混合気は、点火装置26の火花放電によって燃焼に供される。そして、燃焼によって生成される燃焼エネルギは、ピストン22を介してクランクシャフト28の回転エネルギに変換される。燃焼に供された混合気は、排気バルブ30の開弁に伴って、排気として排気通路32に排出される。排気通路32には、触媒34が設けられている。
なお、クランクシャフト28には、内燃機関10とともに車両の推力を生成するモータジェネレータ136が機械的に連結されている。すなわち、本実施形態にかかる車両は、内燃機関10とモータジェネレータ136とを車両の推力生成装置とするハイブリッド車両である。
クランクシャフト28の回転動力は、タイミングチェーン38を介して、吸気カム軸40および排気カム軸42に伝達される。なお、本実施形態では、吸気カム軸40には、吸気バルブタイミング調整装置44を介してタイミングチェーン38の動力が伝達される。吸気バルブタイミング調整装置44は、クランクシャフト28と吸気カム軸40との回転位相差を調整することによって、吸気バルブ18の開弁開始時期を調整するアクチュエータである。
燃料タンク46には、ポート噴射弁16に供給される燃料が貯蔵されている。燃料タンク46内の燃料は、フィードポンプ48によって吸入され、デリバリパイプ49へと供給される。ポート噴射弁16は、デリバリパイプ49内の燃料を噴射する。
制御装置50は、内燃機関10を制御対象とし、内燃機関10の制御量(トルク、排気成分比率等)を制御するために、上記スロットルバルブ14や、ポート噴射弁16、点火装置26、吸気バルブタイミング調整装置44、およびフィードポンプ48等の内燃機関10の操作部を操作する。この際、制御装置50は、クランク角センサ60の出力信号Scrや、エアフローメータ62によって検出される吸入空気量Ga、空燃比センサとしての上流空燃比センサ64によって検出される空燃比Af、吸気カム角センサ70の出力信号Sca、および水温センサ68によって検出される内燃機関10の冷却水の温度(水温THW)を参照する。また、制御装置50は、吸気温センサ170によって検出される吸気通路12内の気体の温度(吸気温Tia)や、大気圧センサ72によって検出される大気圧Pa、アクセルセンサ74によって検出されるアクセルペダルの踏込量(アクセル操作量ACCP)を参照する。なお、図10には、スロットルバルブ14、ポート噴射弁16、点火装置26、吸気バルブタイミング調整装置44、およびフィードポンプ48のそれぞれを操作するための操作信号MS1~MS3およびMS5~MS6を記載している。
制御装置50は、CPU52、ROM54、および電源回路156を備えており、ROM54に記憶されたプログラムをCPU52が実行することで、上記制御量の制御を実行する。電源回路156は、制御装置50内の各箇所に電力を供給する。
図11に、制御装置50が実行する処理の一部を示す。図11に示す処理は、ROM54に記憶されたプログラムをCPU52が実行することで実現される。
目標燃圧算出処理M10は、水温THWと吸気温Tiaとに基づき、デリバリパイプ49内の燃料の圧力の目標値である目標燃圧P*を算出する処理である。
目標燃圧算出処理M10は、水温THWと吸気温Tiaとに基づき、デリバリパイプ49内の燃料の圧力の目標値である目標燃圧P*を算出する処理である。
ポンプ操作処理M12は、デリバリパイプ49内の燃圧を目標燃圧P*に制御すべく、フィードポンプ48に操作信号MS6を出力することで、フィードポンプ48を操作する処理である。
吸気位相差算出処理M14は、クランク角センサ60の出力信号Scrと、吸気カム角センサ70の出力信号Scaとに基づき、クランクシャフト28の回転角度に対する吸気カム軸40の回転角度の位相差である吸気位相差DINを算出する処理である。目標吸気位相差算出処理M16は、内燃機関10の動作点に基づき、目標吸気位相差DIN*を可変設定する処理である。なお、本実施形態では、回転速度NEと充填効率ηとによって動作点を定義している。ここで、CPU52は、回転速度NEを、クランク角センサ60の出力信号Scrに基づき算出し、充填効率ηを回転速度NEおよび吸入空気量Gaに基づき算出する。なお、充填効率ηは、燃焼室24内に充填される空気量を定めるパラメータである。
吸気位相差制御処理M18は、吸気位相差DINを目標吸気位相差DIN*に制御するために吸気バルブタイミング調整装置44を操作すべく、操作信号MS5を出力する処理である。
開口度目標値設定処理M20は、アクセル操作量ACCPに基づき、スロットルバルブ14の開口度の目標値(目標開口度TA*)を設定する処理である。具体的には、開口度目標値設定処理M20は、たとえば、アクセル操作量ACCPが大きい場合に小さい場合よりも、目標開口度TA*を大きい値に設定する処理である。
スロットル制御処理M22は、スロットルバルブ14の開口度を目標開口度TA*に応じて制御するために、スロットルバルブ14を操作すべく操作信号MS1を出力する処理である。
ベース噴射量算出処理M30は、充填効率ηに基づき、燃焼室24内の混合気の空燃比を目標空燃比とするための燃料量のベース値である、ベース噴射量Qbを算出する処理である。詳しくは、ベース噴射量算出処理M30は、たとえば充填効率ηが百分率で表現される場合、空燃比を目標空燃比とするための充填効率ηの1%当たりの燃料量QTHに、充填効率ηを乗算することでベース噴射量Qbを算出する処理とすればよい。ベース噴射量Qbは、燃焼室24内に充填される空気量に基づき、空燃比を目標空燃比に制御するために算出された燃料量である。ちなみに、目標空燃比は、たとえば理論空燃比とすればよい。
フィードバック処理M32は、ベース噴射量Qbの補正比率δに、「1」を加算したフィードバック補正係数KAFを算出して出力する処理である。ここでベース噴射量Qbの補正比率δは、空燃比Afを目標値Af*にフィードバック制御するための操作量としてのフィードバック操作量である。詳しくは、フィードバック処理M32は、空燃比Afと目標値Af*との差を入力とする比例要素および微分要素の各出力値と、空燃比Afと目標値Af*との差に応じた値の積算値を保持し出力する積分要素の出力値との和を、補正比率δとする。
吸気圧推定処理M34は、スロットル制御処理M22から出力される予測開口度TAeや、吸入空気量Ga、大気圧Pa、回転速度NE、吸気位相差DINに基づき、吸気通路12のうちスロットルバルブ14の下流の圧力(吸気圧Pin)を推定する処理である。ここで、予測開口度TAeは、スロットル制御処理M22による制御がなされることによって規定時間未来において予測されるスロットルバルブ14の開口度である。このような処理は、たとえばスロットル制御処理M22において、目標開口度TA*の変化を上記規定時間だけ遅延させた開口度である遅延開口度に実際の開口度を制御し、予測開口度TAeを目標開口度TA*に応じた値とすることで実現できる。詳しくは、吸気圧推定処理M34は、予測開口度TAeが大きい場合に小さい場合よりも、吸気圧Pinを大きい値に推定する処理である。また、吸気圧推定処理M34は、大気圧Paが高い場合に低い場合よりも、吸気圧Pinを大きい値に推定する処理である。また吸気圧推定処理M34は、吸入空気量Gaが大きい場合に小さい場合よりも、吸気圧Pinを大きい値に推定する処理である。なお、吸気圧Pinは、上記規定時間だけ未来の吸気圧Pinの予測値である。
増量係数算出処理M36は、水温THWが規定温度Tth(たとえば70℃)未満の場合、ベース噴射量Qbを増量すべく、低温増量係数Kwを「1」よりも大きい値に算出する処理である。詳しくは、水温THWが低い場合に高い場合よりも、低温増量係数Kwは大きい値に算出される。なお、水温THWが規定温度Tth以上の場合には、低温増量係数Kwは「1」とされるので、低温増量係数Kwによるベース噴射量Qbの補正量はゼロとなる。このような処理は、水温THWが低い場合に高い場合と比較して、ポート噴射弁16から噴射された燃料のうち燃焼室24内において燃焼に寄与しない燃料量が多くなることに鑑みたものである。
また、増量係数算出処理M36は、水温THWが規定温度Tth未満であるときにおいて、吸気圧Pinが高い場合に低い場合よりも、低温増量係数Kwを大きい値に算出する処理を含む。このような処理は、吸気圧Pinが高い場合には低い場合と比較して、吸気通路12内の燃料の蒸気圧が高くなるので、燃料が霧化しづらく、その結果、ポート噴射弁16から噴射された燃料のうち燃焼室24内において燃焼に寄与しない量が多くなることに鑑みたものである。
なお、増量係数算出処理M36は、水温THWおよび吸気圧Pinを入力変数とし、低温増量係数Kwを出力変数とするマップデータがROM54に記憶されている状態で、CPU52によって低温増量係数Kwをマップ演算することで実現される。ここで、マップデータとは、入力変数の離散的な値と、入力変数の値のそれぞれに対応する出力変数の値と、の組データである。またマップ演算は、たとえば、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれかに一致する場合、対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とするのに対し、一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値の補間によって得られる値を演算結果とする処理とすればよい。
過渡補正量算出処理M38は、過渡補正量ΔQを算出する処理である。過渡補正量ΔQは、吸気通路12に付着している燃料量が変化する過渡時に、燃焼室24内に流入する燃料量の過不足が生じることを抑制するフィードフォワード制御の操作量である。過渡補正量算出処理M38は、たとえば、充填効率ηが減少する場合、吸気通路12に付着している燃料量が過渡的に減少していき、この減少分が上乗せされて燃焼室24内に流入する燃料量がベース噴射量Qbに対して過剰となることを抑制すべく、過渡補正量ΔQを負の値に算出する処理を含む。またたとえば、過渡補正量算出処理M38は、充填効率ηが増加する場合、吸気通路12に付着している燃料量が過渡的に増加していくことに起因して、この増加分だけ燃焼室24内に流入する燃料量がベース噴射量Qbに対して不足するので、過渡補正量ΔQを正の値に算出する処理を含む。詳しくは、過渡補正量算出処理M38は、充填効率η、水温THW、回転速度NE、および吸気位相差DINと、後述するマルチ噴射処理であるかシングル噴射処理であるかとに基づき、過渡補正量ΔQを算出する処理である。なお、過渡補正量ΔQは、定常時にはゼロとなる。
ちなみに、図11には、マルチ噴射処理の場合の充填効率ηと、吸気通路12への燃料の付着量との関係を示す曲線f2と、シングル噴射処理の場合の充填効率ηと付着量との関係を示す曲線f1とを模式的に示した。
噴射弁操作処理M40は、ベース噴射量Qb、フィードバック補正係数KAF、低温増量係数Kw、および過渡補正量ΔQに基づき、ポート噴射弁16を操作すべく、ポート噴射弁16に操作信号MS2を出力する処理である。詳しくは、ポート噴射弁16から1燃焼サイクル内に1つの気筒に供給することが要求される燃料量である要求噴射量Qdを、ポート噴射弁16から噴射させる処理である。
本実施形態では、燃料噴射処理として、図12の(a)部分に例示する処理と、図12の(b)部分に例示する処理との2通りの処理を有する。
図12の(a)部分は、吸気バルブ18の開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射と、吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射との2つの燃料噴射を実行するマルチ噴射処理である。詳しくは、吸気同期噴射は、ポート噴射弁16から噴射された燃料が吸気バルブ18の開弁前の位置に到達する期間が、吸気バルブ18の開弁期間に収まるように燃料を噴射するものである。ここで、「吸気バルブ18の開弁前の位置」とは、吸気ポートの下流端のことであり、換言すれば図10に示す燃焼室24への入口IN部分のことである。なお、図10においては、吸気バルブ18が開弁している状態を記載している。また、「到達する期間」の始点は、ポート噴射弁16から噴射された燃料のうちの最も早いタイミングで噴射された燃料が、吸気バルブ18の開弁前の位置に到達するタイミングであり、「到達する期間」の終点は、ポート噴射弁16から噴射された燃料のうちの最も遅いタイミングで噴射された燃料が、吸気バルブ18の開弁前の位置に到達するタイミングである。これに対し、吸気非同期噴射は、ポート噴射弁16から噴射された燃料が、吸気バルブ18が開弁する前に吸気バルブ18に到達するように燃料を噴射するものである。換言すれば、吸気非同期噴射は、ポート噴射弁16から噴射された燃料が、吸気バルブ18が開弁するまでは吸気通路12内で滞留し、吸気バルブ18が開弁した後に燃焼室24内に流入する噴射である。なお、本実施形態において吸気非同期噴射は、ポート噴射弁16から噴射された燃料が吸気バルブ18の開弁前の位置に到達する期間が、吸気バルブ18の閉弁期間に収まるように燃料を噴射するものとする。
図12の(a)部分は、吸気バルブ18の開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射と、吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射との2つの燃料噴射を実行するマルチ噴射処理である。詳しくは、吸気同期噴射は、ポート噴射弁16から噴射された燃料が吸気バルブ18の開弁前の位置に到達する期間が、吸気バルブ18の開弁期間に収まるように燃料を噴射するものである。ここで、「吸気バルブ18の開弁前の位置」とは、吸気ポートの下流端のことであり、換言すれば図10に示す燃焼室24への入口IN部分のことである。なお、図10においては、吸気バルブ18が開弁している状態を記載している。また、「到達する期間」の始点は、ポート噴射弁16から噴射された燃料のうちの最も早いタイミングで噴射された燃料が、吸気バルブ18の開弁前の位置に到達するタイミングであり、「到達する期間」の終点は、ポート噴射弁16から噴射された燃料のうちの最も遅いタイミングで噴射された燃料が、吸気バルブ18の開弁前の位置に到達するタイミングである。これに対し、吸気非同期噴射は、ポート噴射弁16から噴射された燃料が、吸気バルブ18が開弁する前に吸気バルブ18に到達するように燃料を噴射するものである。換言すれば、吸気非同期噴射は、ポート噴射弁16から噴射された燃料が、吸気バルブ18が開弁するまでは吸気通路12内で滞留し、吸気バルブ18が開弁した後に燃焼室24内に流入する噴射である。なお、本実施形態において吸気非同期噴射は、ポート噴射弁16から噴射された燃料が吸気バルブ18の開弁前の位置に到達する期間が、吸気バルブ18の閉弁期間に収まるように燃料を噴射するものとする。
図12の(b)部分は、吸気非同期噴射のみを実行するシングル噴射処理である。
本実施形態においてマルチ噴射処理は、排気中の粒子状物質(PM)の数(PN)を低減することを狙って実行される。すなわち、吸気通路12や吸気バルブ18等の内燃機関10の吸気系の温度がある程度低い場合、充填効率ηがある程度大きい領域においてシングル噴射処理を実行すると、PNが増加する傾向がある。この理由は、充填効率ηが大きい場合には小さい場合よりも、要求噴射量Qdが大きい値となり、結果、吸気系に付着する燃料量が多くなることに起因していると考えられる。詳しくは、吸気系に付着した燃料量がある程度多くなる場合、付着した燃料のせん断によって、付着した燃料の一部が液滴のまま燃焼室24に流入するからであると推察される。そこで本実施形態では、要求噴射量Qdの一部を吸気同期噴射によって噴射することで、要求噴射量Qdが多い場合であっても、吸気系に付着する燃料量を要求噴射量Qdが多い割に少なくし、ひいてはPNの低減を図る。
本実施形態においてマルチ噴射処理は、排気中の粒子状物質(PM)の数(PN)を低減することを狙って実行される。すなわち、吸気通路12や吸気バルブ18等の内燃機関10の吸気系の温度がある程度低い場合、充填効率ηがある程度大きい領域においてシングル噴射処理を実行すると、PNが増加する傾向がある。この理由は、充填効率ηが大きい場合には小さい場合よりも、要求噴射量Qdが大きい値となり、結果、吸気系に付着する燃料量が多くなることに起因していると考えられる。詳しくは、吸気系に付着した燃料量がある程度多くなる場合、付着した燃料のせん断によって、付着した燃料の一部が液滴のまま燃焼室24に流入するからであると推察される。そこで本実施形態では、要求噴射量Qdの一部を吸気同期噴射によって噴射することで、要求噴射量Qdが多い場合であっても、吸気系に付着する燃料量を要求噴射量Qdが多い割に少なくし、ひいてはPNの低減を図る。
なお、図11の過渡補正量算出処理M38は、マルチ噴射処理とシングル噴射処理との切り替わりにおいても過渡補正量ΔQをゼロ以外の値とする。すなわち、シングル噴射処理を実施しているときの方がマルチ噴射処理を実施しているときよりも、吸気通路12に付着している燃料量が多くなる。そのため、たとえばシングル噴射処理からマルチ噴射処理に切り替わる場合、吸気通路12に付着している燃料量が過渡的に減少していき、この減少分が上乗せされて燃焼室24に流入する。そのため、過渡補正量ΔQをゼロよりも小さい値とすることで、燃焼室24内に流入する燃料量が過剰となることを抑制する。
図13に、噴射弁操作処理M40の処理の手順を示す。図13に示す処理は、ROM54に記憶されたプログラムを、CPU52がたとえば所定周期で繰り返し実行することで実現される。なお、以下では、先頭に「S」が付与された数字によって各処理のステップ番号を表現する。
図13に示す一連の処理において、CPU52は、まず、ベース噴射量Qbに低温増量係数Kwおよびフィードバック補正係数KAFを乗算するとともに、過渡補正量ΔQを加算することによって、要求噴射量Qdを算出する(S110)。次に、CPU52は、マルチ噴射要求があるか否かを判定する(S112)。ここでCPU52は、水温THWが規定温度Tth以下である旨の条件(i)と、充填効率ηが規定値以上である旨の条件(ii)と、回転速度NEが所定速度NEth以下である旨の条件(iii)との論理積が真である場合に、マルチ噴射処理を実行する要求があると判定する。なお、条件(iii)は、吸気非同期噴射の終了タイミングと吸気同期噴射の開始タイミングとの間の時間間隔を所定時間以上に確保するための条件である。また、この条件は、マルチ噴射処理がシングル噴射処理よりも演算負荷が大きいので、制御装置50の演算負荷の増大によって発熱量が過大となることを抑制する旨の条件である。なお、上記「所定時間」は、ポート噴射弁16の構造に応じて定まるものであり、吸気非同期噴射の終了前に吸気同期噴射が開始されることを回避できる値とされている。
そしてCPU52は、マルチ噴射要求があると判定する場合(S112:YES)、吸気同期噴射の噴射量である同期噴射量Qsを算出する(S114)。ここで、CPU52は、回転速度NE、充填効率η、水温THW、および吸気位相差DINに応じて、同期噴射量Qsを算出する。同期噴射量Qsは、PNを抑制する上で適切な値に適合されている。
ここでPNが充填効率ηに影響されるのは、充填効率ηに応じてベース噴射量Qbが定まることや、充填効率ηに応じて吸気通路12内の圧力が定まることのためであると考えられる。また、PNが水温THWに影響されるのは、水温THWは吸気系の温度との相関を有する一方、吸気系の温度によって燃料の霧化のしやすさが異なるからであると考えられる。また、PNが吸気位相差DINに影響される理由は、吸気位相差DINに応じて、吸気バルブ18と排気バルブ30との双方が開弁するオーバーラップ期間の長さが変化するので、燃焼室24内において燃焼に供された混合気が吸気通路12内に吹き戻される量が変化するからであると考えられる。すなわち、燃焼室24内において燃焼に供された混合気が吸気通路12内に吹き戻される量に応じて吸気系の温度が上昇するので、吸気位相差DINに応じて燃料の霧化のしやすさが変化する。また、PNが回転速度NEに影響される理由は、回転速度NEが高くなるほど、ポート噴射弁16から噴射された燃料が霧化するまでにクランクシャフト28が回転する量が大きくなるので、霧化に余裕がなくなる傾向があるからであると考えられる。
ちなみに、水温THWが低い場合には高い場合よりも、要求噴射量Qdが大きくなるので、同期噴射量Qsを大きい値とすることが望ましい。また、充填効率ηが大きい場合には小さい場合よりも、要求噴射量Qdが大きくなるので、同期噴射量Qsを大きい値とすることが望ましい。さらに、オーバーラップ量が大きい場合には小さい場合と比較して、ベース噴射量Qbに占める同期噴射量Qsの割合を小さくすることが望ましい。
詳しくは、回転速度NE、充填効率η、水温THW、および吸気位相差DINを入力変数とし、同期噴射量Qsを出力変数とするマップデータが予めROM54に記憶された状態で、CPU52によって同期噴射量Qsがマップ演算される。
次にCPU52は、要求噴射量Qdから同期噴射量Qsを減算することによって、吸気非同期噴射の噴射量である非同期噴射量Qnsを算出する(S116)。
よって、非同期噴射量Qnsと同期噴射量Qsとの和は、要求噴射量Qdに等しい。すなわち、S114,S116の処理によって、要求噴射量Qdの燃料が、非同期噴射量Qnsと同期噴射量Qsとに分割される。ちなみに、同期噴射量Qsは、フィードバック補正係数KAF、低温増量係数Kw、および過渡補正量ΔQの値に影響されない。このように、同期噴射量Qsを固定する理由は、同期噴射量QsはPNを抑制する上で適切な値に適合されているので、仮に同期噴射量Qsが補正によって大きく変化する場合にはPNの増加を招くおそれがあるからである。
よって、非同期噴射量Qnsと同期噴射量Qsとの和は、要求噴射量Qdに等しい。すなわち、S114,S116の処理によって、要求噴射量Qdの燃料が、非同期噴射量Qnsと同期噴射量Qsとに分割される。ちなみに、同期噴射量Qsは、フィードバック補正係数KAF、低温増量係数Kw、および過渡補正量ΔQの値に影響されない。このように、同期噴射量Qsを固定する理由は、同期噴射量QsはPNを抑制する上で適切な値に適合されているので、仮に同期噴射量Qsが補正によって大きく変化する場合にはPNの増加を招くおそれがあるからである。
次に、CPU52は、回転速度NE、充填効率η、水温THW、および吸気位相差DINに基づき、図12の(a)部分に示す到達終了時期AEsを算出する(S118)。到達終了時期AEsは、ポート噴射弁16から噴射された燃料のうち最も遅いタイミングで噴射された燃料が、吸気バルブ18の閉弁期間における位置(図10のIN部分)に到達するタイミングの目標値である。
そしてCPU52は、S118の処理によって求めた到達終了時期AEsと、同期噴射量Qsと回転速度NEとに基づき、吸気同期噴射の噴射開始時期Is(クランク角度)を算出する(S120)。ここで、CPU52は、同期噴射量Qsが大きい場合に小さい場合よりも、噴射開始時期Isをより進角側の値に算出する。また、CPU52は、回転速度NEが大きい場合に小さい場合よりも、噴射開始時期Isをより進角側の値とする。詳しくはCPU52は、同期噴射量Qsから定まるポート噴射弁16による噴射期間と飛行時間と無効噴射時間とを加算した値だけ、到達終了時期AEsに対して進角したタイミングを噴射開始時期Isとする。ここで、「飛行時間」とは、ポート噴射弁16から噴射された燃料が燃焼室24の入口INに到達するまでの所要時間のことであり、本実施形態では固定値としている。また、「無効噴射時間」とは、ポート噴射弁16を開弁させる操作信号MS2を出力した後、実際に燃料の噴射が開始されるまでの時間のことである。
次にCPU52は、噴射開始時期Isに基づき、非同期噴射の噴射開始時期Insを算出する(S122)。ここでは、吸気非同期噴射の噴射終了時期と噴射開始時期Isとの間の時間間隔が、吸気非同期噴射の終了前に吸気同期噴射が開始されることを回避できるための上記所定時間以上となるようにする。
上記処理によって、吸気同期噴射の噴射開始時期Isが、吸気非同期噴射の噴射開始時期Insとは独立に設定される。この理由は、吸気同期噴射の上記到達終了時期AEsが、排気中のPNやHCに特に影響しやすいからである。
そして、CPU52は、噴射開始時期Insとなると非同期噴射量Qnsの燃料を噴射し、次に噴射開始時期Isとなると同期噴射量Qsの燃料を噴射すべく、ポート噴射弁16に操作信号MS2を出力することでポート噴射弁16を操作する(S124)。
一方、CPU52は、マルチ噴射処理の要求がないと判定する場合(S112:NO)、シングル噴射の噴射開始時期Isinを算出する(S126)。詳しくは、CPU52は、図12の(b)部分に示すように、吸気バルブ18の開弁開始時期に対して所定量Δ1だけ進角したタイミングを、到達終了時期AEnsとする。次にCPU52は、要求噴射量Qdから定まるポート噴射弁16による噴射期間と、飛行時間と無効噴射時間とを加算した値だけ、到達終了時期AEnsに対して進角したタイミングを噴射開始時期Isinとする。図13に戻り、CPU52は、噴射開始時期Isinにおいて要求噴射量Qdの燃料を噴射すべく、ポート噴射弁16に操作信号MS2を出力することでポート噴射弁16を操作する(S124)。
なお、CPU52は、S124の処理が完了する場合には、図13に示す一連の処理を一旦終了する。
図14に、目標燃圧算出処理M10の手順を示す。図14に示す処理は、ROM54に記憶されたプログラムを、CPU52がたとえば所定周期で繰り返し実行することで実現される。
図14に、目標燃圧算出処理M10の手順を示す。図14に示す処理は、ROM54に記憶されたプログラムを、CPU52がたとえば所定周期で繰り返し実行することで実現される。
図14に示す一連の処理において、CPU52は、まず水温THWおよび吸気温Tiaに基づき、デリバリパイプ49内の燃料にとっての周囲の温度である雰囲気温度Tatを算出する(S130)。詳しくは、CPU52は、雰囲気温度Tatを水温THWおよび吸気温Tiaの加重移動平均処理値とする。すなわち、ゼロ以上「1」以下の重み係数α1を用いて、「α1・THW+(1-α1)・Tia」とする。ここで、水温THWは、内燃機関10の温度を示すパラメータであり、吸気温Tiaは、外気の温度を示すパラメータである。雰囲気温度Tatは、吸気温Tiaと水温THWとの間の値となると考えられるので、上記加重移動平均処理値を用いている。
次にCPU52は、水温THWおよび吸気温Tiaに基づき、デリバリパイプ49に流入する燃料の温度である、入り燃温Tifを算出する(S132)。詳しくは、CPU52は、入り燃温Tifを水温THWおよび吸気温Tiaの加重移動平均処理値とする。すなわち、ゼロ以上「1」以下の重み係数α2を用いて、「α2・THW+(1-α2)・Tia」とする。入り燃温Tifは、吸気温Tiaと水温THWとの間の値となると考えられるので、上記加重移動平均処理値を用いている。
次にCPU52は、要求噴射量Qdに基づき、単位時間当たりデリバリパイプ49を通過する燃料の流量であるデリバリ通過流量FQを算出する(S134)。なお、デリバリ通過流量FQは、実際の燃料の流量に比例する無次元量とする。
そしてCPU52は、デリバリパイプ49内の燃料の温度であるデリバリ内温度Tdと、雰囲気温度Tatと、入り燃温Tifにデリバリ通過流量FQを乗算した値と、水温THWとの加重移動平均処理値によって、デリバリ内温度Tdを更新する(S136)。ここで、水温THWは、ポート噴射弁16の温度とみなしている。デリバリパイプ49内の燃料の温度は、雰囲気温度Tatや、ポート噴射弁16の温度、デリバリパイプ49内に流入する燃料の温度に依存すると考えられる。ここで、デリバリパイプ49内に流入する燃料の影響は、その温度のみならず、流量にも依存する。よって、入り燃温Tifにデリバリ通過流量FQを乗算した値を用いている。詳しくは、ゼロ以上「1」以下の重み係数α3,α4,α5を用いて、
(1-α3-α4・FQ-α5)・Td+α3・Tat+α4・FQ・Tif
+α5・THW
とする。
(1-α3-α4・FQ-α5)・Td+α3・Tat+α4・FQ・Tif
+α5・THW
とする。
なお、「α3+α4・FQ+α5」は「1」以下である。
次にCPU52は、マルチ噴射処理がなされるときであるか否かを判定する(S138)。そしてCPU52は、シングル噴射処理がなされるときであると判定する場合(S138:NO)、水温THWおよびデリバリ内温度Tdに応じて、目標燃圧P*を可変設定する(S140)。詳しくは、CPU52は、水温THWが所定温度TL(たとえば20℃)以上である場合、デリバリ内温度Tdが第1温度Td1未満であれば、目標燃圧P*を基準圧力Pr(たとえば300~350kPa)とする。またCPU52は、デリバリ内温度Tdが第1温度Td1以上であって且つ第2温度Td2未満である場合、目標燃圧P*を蒸気抑制第1圧力Ph1(たとえば500~550kPa)とし、第2温度Td2以上であれば、蒸気抑制第2圧力Ph2(たとえば580~620kPa)とする。ここで、水温THWが第1温度Td1以上である場合には、燃料の蒸発を抑制すべく目標燃圧P*を上昇させている。
次にCPU52は、マルチ噴射処理がなされるときであるか否かを判定する(S138)。そしてCPU52は、シングル噴射処理がなされるときであると判定する場合(S138:NO)、水温THWおよびデリバリ内温度Tdに応じて、目標燃圧P*を可変設定する(S140)。詳しくは、CPU52は、水温THWが所定温度TL(たとえば20℃)以上である場合、デリバリ内温度Tdが第1温度Td1未満であれば、目標燃圧P*を基準圧力Pr(たとえば300~350kPa)とする。またCPU52は、デリバリ内温度Tdが第1温度Td1以上であって且つ第2温度Td2未満である場合、目標燃圧P*を蒸気抑制第1圧力Ph1(たとえば500~550kPa)とし、第2温度Td2以上であれば、蒸気抑制第2圧力Ph2(たとえば580~620kPa)とする。ここで、水温THWが第1温度Td1以上である場合には、燃料の蒸発を抑制すべく目標燃圧P*を上昇させている。
これに対し、CPU52は、水温THWが所定温度TL未満であっても、デリバリ内温度Tdが第1温度Td1以上であれば、目標燃圧P*を、水温THWが所定温度TL以上のときと同じ値とする。これに対し、CPU52は、デリバリ内温度Tdが第1温度Td1未満の場合、目標燃圧P*を、基準圧力Prよりも高い第2基準圧力Prh(たとえば380~420kPa)に設定する。このような設定にする理由は、水温THWが低い場合、低温増量係数Kwが大きい値となることによって要求噴射量Qdが大きい値となっても、クランクシャフト28の限られた回転角度領域内で燃料を確実に噴射するための設定とするためである。
一方、CPU52は、マルチ噴射処理がなされるときであると判定する場合(S138:YES)、デリバリ内温度Tdに応じて、シングル噴射処理がなされる場合における水温THWが所定温度TL未満の場合と同じ値に、目標燃圧P*を設定する(S142)。この理由は、ポート噴射弁16から噴射される燃料は、その圧力が高い場合に低い場合よりも、より微粒化されることに鑑みたものである。すなわち、燃料が微粒化されると、霧化が促進される。そのため、たとえば目標燃圧P*を第2基準圧力Prhでなく基準圧力Prとする場合と比較して、燃焼室24内に流入することなく吸気系に付着して留まる燃料量を減らすことができ、ひいてはPNを抑制できる。
ちなみに、本実施形態では、ハイブリッド車両に内燃機関10が搭載されることもあり、異常が生じない場合には、原則、上記条件(iii)が成立する。特に本実施形態では、水温THWが所定温度TL以上である場合、マルチ噴射処理時に、目標燃圧P*を基準圧力Prとしたところで、吸気非同期噴射の噴射終了時期と吸気同期噴射の噴射開始時期Isとの間隔を上記所定時間以上に維持できる。すなわち、本実施形態においてマルチ噴射処理時において目標燃圧P*を上昇させる理由は、燃料の微粒化を狙ったものであり、吸気非同期噴射と吸気同期噴射とのインターバル確保を狙いとするものではない。
なお、シングル噴射処理時には目標燃圧P*を基準圧力Prとする理由は、第2基準圧力Prhとするよりもフィードポンプ48のエネルギ消費量を低減できるからである。ちなみに、シングル噴射処理をするときは、原則、PNが顕在化しにくいときであるので、吸気通路12内の燃料の付着は、さほど問題とならない。したがって、エネルギ消費量の低減の観点から、目標燃圧P*を基準圧力Prとする。
ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。
CPU52は、回転速度NE、充填効率η、水温THW、および吸気位相差DINに基づき同期噴射量Qsを算出し、要求噴射量Qdから同期噴射量Qsを減算することによって非同期噴射量Qnsを算出する。このように、同期噴射量Qsを上記パラメータに基づき可変設定することで、同期噴射量Qsを、PNを抑制する上で適切な量とすることができる。
CPU52は、回転速度NE、充填効率η、水温THW、および吸気位相差DINに基づき同期噴射量Qsを算出し、要求噴射量Qdから同期噴射量Qsを減算することによって非同期噴射量Qnsを算出する。このように、同期噴射量Qsを上記パラメータに基づき可変設定することで、同期噴射量Qsを、PNを抑制する上で適切な量とすることができる。
図15Aに、要求噴射量Qdのうち非同期噴射量Qnsが占める分割割合と、排気通路32に排出される排気中のPNの濃度との関係を示す。図15Bに、要求噴射量Qdのうち非同期噴射量Qnsが占める分割割合と、排気通路32に排出される排気中のHCの濃度との関係を示す。図15Aに示すように、PNは分割割合に応じた極小値を有する。この極小値は、回転速度NE、充填効率η、水温THW、および吸気位相差DINに応じて変化するので、本実施形態では、それらのパラメータに応じて同期噴射量Qsを最適化している。なお、図15Bに示すように、非同期噴射量Qnsの割合が大きいほど、排気中のHCの濃度は小さくなる。この理由は、吸気非同期噴射の方が吸気同期噴射よりも燃料の霧化時間を確保できるので、霧化を促進できるからである。本実施形態においてPNの抑制を優先する理由としては、排気中のHCの濃度が過度に高くならない限り、排気中のHCは触媒34において浄化可能であるからである。
<対応関係>
上記実施形態における事項と、上記「概要」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「概要」の欄に記載した例の番号毎に、対応関係を示している。
上記実施形態における事項と、上記「概要」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「概要」の欄に記載した例の番号毎に、対応関係を示している。
[6],[9]「同期噴射量算出処理」は、S114の処理に対応する。「増量補正処理」は、増量係数算出処理M36およびS110の処理に対応する。「過渡補正処理」は、過渡補正量算出処理M38およびS110の処理に対応する。「非同期噴射量算出処理」は、S116の処理に対応する。「操作処理」は、S122の処理を経由したS124の処理に対応する。
[7]例7は、増量係数算出処理M36が、吸気圧Pinに基づき低温増量係数Kwを算出する処理に対応する。
[8]「バルブ特性可変装置」は、吸気バルブタイミング調整装置44に対応する。「バルブ特性制御処理」は、目標吸気位相差算出処理M16および吸気位相差制御処理M18に対応する。
[8]「バルブ特性可変装置」は、吸気バルブタイミング調整装置44に対応する。「バルブ特性制御処理」は、目標吸気位相差算出処理M16および吸気位相差制御処理M18に対応する。
[10]「調整装置」はフィードポンプ48に対応し、「選択処理」はS112の処理に対応する。「燃圧可変処理」は、目標燃圧算出処理M10およびポンプ操作処理M12に対応する。
<その他の実施形態>
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・「増量補正処理について」
上記実施形態では、水温THWおよび吸気圧Pinに基づき、低温増量係数Kwを算出したが、これに限らない。たとえば、吸気圧Pinが充填効率ηとの相関を有することに鑑み、水温THWおよび充填効率ηに基づき低温増量係数Kwを算出してもよい。この場合、充填効率ηが大きい場合に小さい場合よりも、吸気圧が高くなるので、低温増量係数Kwを大きい値とする。
上記実施形態では、水温THWおよび吸気圧Pinに基づき、低温増量係数Kwを算出したが、これに限らない。たとえば、吸気圧Pinが充填効率ηとの相関を有することに鑑み、水温THWおよび充填効率ηに基づき低温増量係数Kwを算出してもよい。この場合、充填効率ηが大きい場合に小さい場合よりも、吸気圧が高くなるので、低温増量係数Kwを大きい値とする。
また、吸気圧Pinとしては、推定値に限らず、たとえば、吸気通路12のうちスロットルバルブ14の下流に吸気圧センサを備えて、その検出値を用いてもよい。
・「過渡補正処理について」
上記実施形態では、過渡補正量を、充填効率η、回転速度NE、水温THW、および吸気位相差DINと、シングル噴射処理とマルチ噴射処理とのいずれであるかとに応じて算出したが、これに限らない。たとえば、充填効率ηに代えて、ベース噴射量Qbを用いてもよい。またたとえば、上記5個の要素については、それらのうちの4個のみに基づき過渡補正量ΔQを算出してもよく、またたとえば、3~1個のみに基づき算出してもよい。ただし、少なくとも充填効率ηやその相当値を参照し、充填効率ηの変化量に基づき過渡補正量ΔQを算出する。
・「過渡補正処理について」
上記実施形態では、過渡補正量を、充填効率η、回転速度NE、水温THW、および吸気位相差DINと、シングル噴射処理とマルチ噴射処理とのいずれであるかとに応じて算出したが、これに限らない。たとえば、充填効率ηに代えて、ベース噴射量Qbを用いてもよい。またたとえば、上記5個の要素については、それらのうちの4個のみに基づき過渡補正量ΔQを算出してもよく、またたとえば、3~1個のみに基づき算出してもよい。ただし、少なくとも充填効率ηやその相当値を参照し、充填効率ηの変化量に基づき過渡補正量ΔQを算出する。
・「補正処理について」
上記実施形態では、ベース噴射量Qbを、過渡補正量ΔQおよび低温増量係数Kwによって補正したが、これに限らない。たとえば、過渡補正量ΔQによる補正を行わず、低温増量係数Kwによる補正のみを行ってもよく、またたとえば低温増量係数Kwによる補正を行わず、過渡補正量ΔQによる補正のみを行ってもよい。
上記実施形態では、ベース噴射量Qbを、過渡補正量ΔQおよび低温増量係数Kwによって補正したが、これに限らない。たとえば、過渡補正量ΔQによる補正を行わず、低温増量係数Kwによる補正のみを行ってもよく、またたとえば低温増量係数Kwによる補正を行わず、過渡補正量ΔQによる補正のみを行ってもよい。
・「同期噴射量算出処理について」
上記実施形態では、回転速度NE、充填効率η、吸気位相差DIN、および水温THWを入力変数とし、同期噴射量Qsを出力変数とするマップデータを用いて、同期噴射量Qsをマップ演算したが、これに限らない。たとえば、回転速度NE、充填効率η、および吸気位相差DINを入力変数とし、同期噴射量Qsを出力変数とするマップデータを用いて同期噴射量のベース値をマップ演算した後、水温THWを入力変数とし補正係数を出力変数とするマップデータを用いて補正係数をマップ演算し、ベース値を補正係数で補正して同期噴射量Qsを算出してもよい。
上記実施形態では、回転速度NE、充填効率η、吸気位相差DIN、および水温THWを入力変数とし、同期噴射量Qsを出力変数とするマップデータを用いて、同期噴射量Qsをマップ演算したが、これに限らない。たとえば、回転速度NE、充填効率η、および吸気位相差DINを入力変数とし、同期噴射量Qsを出力変数とするマップデータを用いて同期噴射量のベース値をマップ演算した後、水温THWを入力変数とし補正係数を出力変数とするマップデータを用いて補正係数をマップ演算し、ベース値を補正係数で補正して同期噴射量Qsを算出してもよい。
回転速度NE、充填効率η、吸気位相差DIN、および水温THWに基づき同期噴射量Qsを算出すること自体必須ではない。たとえばこれら4つのパラメータについては、充填効率η、吸気位相差DIN、および水温THWのみに基づき同期噴射量Qsを算出したり、回転速度NE、充填効率η、および水温THWのみに基づき算出したり、充填効率ηおよび水温THWのみに基づき算出したりしてもよい。
なお、燃焼室24内に充填される空気量を示すパラメータとしては、充填効率ηに限らず、たとえばベース噴射量Qbであってもよい。またたとえば、吸気圧Pinと充填効率ηとの間に正の相関関係があることに鑑み、吸気圧Pinを上記パラメータとして用いてもよい。
・「同期噴射量Qsの補正について」
上記実施形態では、ベース噴射量に対する補正量を、全て非同期噴射量Qnsに含め、同期噴射量Qsについては、S114の処理において算出された値をそのまま用いたが、これに限らない。たとえば、低温増量係数Kwや過渡補正量ΔQを用いてベース噴射量Qbを補正する等、フィードフォワード制御の補正量によってベース噴射量Qbの補正が精度良くなされるのであれば、フィードバック補正係数KAFはさほど大きい値とならない。よって、フィードバック補正係数KAFによって同期噴射量Qsを補正してもよい。これはたとえば、一旦、非同期噴射量Qnsを、「Kw・Qb+ΔQ-Qs」として算出した後、同期噴射量Qsおよび非同期噴射量Qnsの双方にフィードバック補正係数KAFを乗算することで実現できる。
上記実施形態では、ベース噴射量に対する補正量を、全て非同期噴射量Qnsに含め、同期噴射量Qsについては、S114の処理において算出された値をそのまま用いたが、これに限らない。たとえば、低温増量係数Kwや過渡補正量ΔQを用いてベース噴射量Qbを補正する等、フィードフォワード制御の補正量によってベース噴射量Qbの補正が精度良くなされるのであれば、フィードバック補正係数KAFはさほど大きい値とならない。よって、フィードバック補正係数KAFによって同期噴射量Qsを補正してもよい。これはたとえば、一旦、非同期噴射量Qnsを、「Kw・Qb+ΔQ-Qs」として算出した後、同期噴射量Qsおよび非同期噴射量Qnsの双方にフィードバック補正係数KAFを乗算することで実現できる。
・「燃圧可変処理について」
上記実施形態では、デリバリ内温度Tdが第1温度Td1未満の場合にマルチ噴射処理をするときには、シングル噴射処理において水温THWが所定温度TL未満である場合と同一の値である、第2基準圧力Prhに目標燃圧P*を設定したがこれに限らない。たとえば、シングル噴射処理において水温THWが所定温度TL未満である場合よりも、高い圧力としてマルチ噴射処理の目標燃圧P*を設定してもよい。
上記実施形態では、デリバリ内温度Tdが第1温度Td1未満の場合にマルチ噴射処理をするときには、シングル噴射処理において水温THWが所定温度TL未満である場合と同一の値である、第2基準圧力Prhに目標燃圧P*を設定したがこれに限らない。たとえば、シングル噴射処理において水温THWが所定温度TL未満である場合よりも、高い圧力としてマルチ噴射処理の目標燃圧P*を設定してもよい。
上記実施形態では、デリバリ内温度Tdが第1温度Td1以上である場合、マルチ噴射処理とシングル噴射処理とで、目標燃圧P*を同一としたが、これに限らず、マルチ噴射処理の場合の方がシングル噴射処理の場合よりも目標燃圧P*を高くしてもよい。
またたとえば目標燃圧P*を、デリバリ内温度Tdに応じて可変とすることも必須ではない。たとえば、内燃機関10の動作点に応じて可変設定してもよい。その場合であっても、シングル噴射処理と比較してマルチ噴射処理時に目標燃圧P*を高くすることは、PNの抑制効果を顕著とするうえで有効である。
もっとも、シングル噴射処理と比較して、マルチ噴射処理時に目標燃圧P*を高くする狙いとしては、PNの抑制に限らない。たとえば、吸気非同期噴射の噴射終了時期と、吸気同期噴射の噴射開始時期Isとの間の時間間隔を確保できるようにすることを狙ったものであってもよい。
・「吸気系の温度について」
上記構成では、吸気系の温度として水温THWを用いたが、これに限らない。たとえば内燃機関10の潤滑油の温度を用いてもよい。
上記構成では、吸気系の温度として水温THWを用いたが、これに限らない。たとえば内燃機関10の潤滑油の温度を用いてもよい。
・「吸気同期噴射について」
上記実施形態では、回転速度NE、充填効率η、水温THW、および吸気位相差DINに基づき、到達終了時期AEsを設定したが、これに限らない。たとえば、回転速度NE、充填効率η、水温THW、および吸気位相差DINに基づき噴射開始時期Isを直接設定してもよい。また、燃焼室24内に充填される空気量を示すパラメータである負荷を示すパラメータとして、充填効率ηに代えて、たとえばベース噴射量Qbを用いてもよい。また、回転速度NE、負荷、水温THW、および吸気位相差DINの4つのパラメータに関しては、そのうちの3つのパラメータのみに基づき、到達終了時期AEsや噴射開始時期Isを可変設定したり、2つのパラメータのみに基づき可変設定したり、1つのパラメータのみに基づき可変設定したりしてもよい。
上記実施形態では、回転速度NE、充填効率η、水温THW、および吸気位相差DINに基づき、到達終了時期AEsを設定したが、これに限らない。たとえば、回転速度NE、充填効率η、水温THW、および吸気位相差DINに基づき噴射開始時期Isを直接設定してもよい。また、燃焼室24内に充填される空気量を示すパラメータである負荷を示すパラメータとして、充填効率ηに代えて、たとえばベース噴射量Qbを用いてもよい。また、回転速度NE、負荷、水温THW、および吸気位相差DINの4つのパラメータに関しては、そのうちの3つのパラメータのみに基づき、到達終了時期AEsや噴射開始時期Isを可変設定したり、2つのパラメータのみに基づき可変設定したり、1つのパラメータのみに基づき可変設定したりしてもよい。
・「選択処理について」
マルチ噴射処理を選択する条件としては、上記実施形態において例示したものに限らない。たとえば、上記(iii)の条件に代えて、充填効率ηが所定値未満である旨の条件を用いてもよい。ここで、「所定値」は、上記条件(ii)に用いられている規定値よりも大きい値である。またたとえば上記条件(i)における規定温度Tthと、低温増量係数Kwが「1」よりも大きい値となるときの水温THWを定める規定温度Tthとが同一であることは必須ではない。
マルチ噴射処理を選択する条件としては、上記実施形態において例示したものに限らない。たとえば、上記(iii)の条件に代えて、充填効率ηが所定値未満である旨の条件を用いてもよい。ここで、「所定値」は、上記条件(ii)に用いられている規定値よりも大きい値である。またたとえば上記条件(i)における規定温度Tthと、低温増量係数Kwが「1」よりも大きい値となるときの水温THWを定める規定温度Tthとが同一であることは必須ではない。
・「吸気非同期噴射について」
上記実施形態では、吸気非同期噴射を、ポート噴射弁16から噴射された燃料が吸気バルブ18の開弁前の位置に到達する期間が吸気バルブ18の閉弁期間に収まるように燃料を噴射するものとしたが、これに限らない。たとえば回転速度NEが高くて且つ非同期噴射量Qnsが過度に多い場合、ポート噴射弁16から噴射された燃料が吸気バルブ18の開弁前の位置に到達する期間の一部が、吸気バルブ18の開弁期間と重複してもよい。
上記実施形態では、吸気非同期噴射を、ポート噴射弁16から噴射された燃料が吸気バルブ18の開弁前の位置に到達する期間が吸気バルブ18の閉弁期間に収まるように燃料を噴射するものとしたが、これに限らない。たとえば回転速度NEが高くて且つ非同期噴射量Qnsが過度に多い場合、ポート噴射弁16から噴射された燃料が吸気バルブ18の開弁前の位置に到達する期間の一部が、吸気バルブ18の開弁期間と重複してもよい。
・「シングル噴射処理について」
上記実施形態では、シングル噴射処理を、ポート噴射弁16から噴射された燃料が吸気バルブ18の開弁前の位置に到達する期間が、吸気バルブ18の閉弁期間に収まるように燃料を噴射するものとしたがこれに限らない。たとえば、回転速度NEが高くて且つ要求噴射量Qdが大きい場合には、ポート噴射弁16から噴射された燃料が吸気バルブ18の開弁前の位置に到達する期間の一部が、吸気バルブ18の開弁期間と重複することがあってもよい。なお、シングル噴射処理を実行することは必須ではない。
上記実施形態では、シングル噴射処理を、ポート噴射弁16から噴射された燃料が吸気バルブ18の開弁前の位置に到達する期間が、吸気バルブ18の閉弁期間に収まるように燃料を噴射するものとしたがこれに限らない。たとえば、回転速度NEが高くて且つ要求噴射量Qdが大きい場合には、ポート噴射弁16から噴射された燃料が吸気バルブ18の開弁前の位置に到達する期間の一部が、吸気バルブ18の開弁期間と重複することがあってもよい。なお、シングル噴射処理を実行することは必須ではない。
・「バルブ特性制御処理について」
上記実施形態では、回転速度NEおよび充填効率ηに応じて目標吸気位相差DIN*を可変設定したが、これに限らない。たとえば、水温THWが低い場合には例外的に、回転速度NEおよび充填効率ηに応じて定まる吸気バルブ18の開弁タイミングに対して、実際のタイミングを遅角側に制限するなどしてもよい。
上記実施形態では、回転速度NEおよび充填効率ηに応じて目標吸気位相差DIN*を可変設定したが、これに限らない。たとえば、水温THWが低い場合には例外的に、回転速度NEおよび充填効率ηに応じて定まる吸気バルブ18の開弁タイミングに対して、実際のタイミングを遅角側に制限するなどしてもよい。
・「吸気バルブの特性可変装置について」
吸気バルブ18の特性を変更する特性可変装置としては、吸気バルブタイミング調整装置44に限らない。たとえば、吸気バルブ18のリフト量を変更するものであってもよい。この場合、吸気バルブ18の開弁開始時期を特定するパラメータは、吸気位相差DINに代えて、リフト量等となる。
吸気バルブ18の特性を変更する特性可変装置としては、吸気バルブタイミング調整装置44に限らない。たとえば、吸気バルブ18のリフト量を変更するものであってもよい。この場合、吸気バルブ18の開弁開始時期を特定するパラメータは、吸気位相差DINに代えて、リフト量等となる。
・「制御装置について」
制御装置がCPU52とROM54とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路(たとえばASIC等)を備えてもよい。すなわち、制御装置は、以下の(a)~(c)のいずれかの構成であればよい。(a)上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するROM等のプログラム格納装置(非一時的なコンピュータ読取可能な記録媒体を含む)とを備える。(b)上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。(c)上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、1または複数のソフトウェア処理回路および1または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。
制御装置がCPU52とROM54とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路(たとえばASIC等)を備えてもよい。すなわち、制御装置は、以下の(a)~(c)のいずれかの構成であればよい。(a)上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するROM等のプログラム格納装置(非一時的なコンピュータ読取可能な記録媒体を含む)とを備える。(b)上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。(c)上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、1または複数のソフトウェア処理回路および1または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。
・「そのほか」
内燃機関10が、吸気バルブ18の特性を変更する特性可変装置を備えることは必須ではない。内燃機関10が、スロットルバルブ14を備えることは必須ではない。
内燃機関10が、吸気バルブ18の特性を変更する特性可変装置を備えることは必須ではない。内燃機関10が、スロットルバルブ14を備えることは必須ではない。
Claims (14)
- 内燃機関の燃料噴射の制御装置であって、前記制御装置が制御対象とする前記内燃機関は、吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁を備え、前記制御装置は、
前記内燃機関の気筒内に充填される空気量に基づき、空燃比を目標空燃比に制御するための要求噴射量を算出する要求噴射量算出処理と、
前記要求噴射量の燃料を噴射すべく、前記ポート噴射弁を操作する操作処理と
を実行するように構成され、
前記操作処理は、前記充填される空気量との相関を有する物理量である負荷と、前記内燃機関の温度との2つのうちの少なくとも1つに応じて、同期噴射量と非同期噴射量とに、前記要求噴射量の燃料を分割して吸気非同期噴射、吸気同期噴射の順に燃料を噴射するマルチ噴射処理を含み、前記同期噴射量は、吸気バルブの開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射の噴射量であり、前記非同期噴射量は、前記吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射の噴射量である、
内燃機関の制御装置。 - 前記操作処理は、
前記内燃機関の温度が所定温度以下であることを条件に、前記マルチ噴射処理を実行する一方、前記内燃機関の温度が前記所定温度を超える場合、シングル燃料噴射によって前記要求噴射量の燃料を噴射し、
前記シングル燃料噴射は、前記吸気バルブの開弁タイミングよりも進角側のタイミングにて噴射を開始する、
請求項1記載の内燃機関の制御装置。 - 前記操作処理は、前記負荷が所定値以上であることを条件に、前記マルチ噴射処理を実行する一方、前記負荷が前記所定値未満である場合、シングル燃料噴射によって前記要求噴射量の燃料を噴射する処理を含み、
前記シングル燃料噴射は、前記吸気バルブの開弁タイミングよりも進角側のタイミングにて噴射を開始する、
請求項1記載の内燃機関の制御装置。 - 前記制御装置はさらに、前記吸気非同期噴射の噴射開始時期を、前記内燃機関の温度に基づき可変設定する可変設定処理を実行するように構成され、
前記内燃機関の温度が第1温度であるときと、該第1温度よりも高い第2温度であるときとのそれぞれにおける前記吸気非同期噴射の噴射開始時期同士の差が、前記吸気同期噴射の噴射開始時期同士の差よりも大きい、
請求項1~3のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記操作処理は、
前記内燃機関の始動時、前記気筒内に充填される空気量によらずに前記内燃機関の温度に基づき、前記同期噴射量および前記非同期噴射量を算出する処理と、
前記非同期噴射量の燃料を前記吸気非同期噴射によって噴射した後、前記同期噴射量の燃料を前記吸気同期噴射によって噴射する処理と
を含み、
前記制御装置はさらに、前記内燃機関の始動時、前記吸気非同期噴射の噴射開始時期を、前記内燃機関の温度に基づき可変設定する可変設定処理を実行する、
請求項1~4のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記制御装置は、
前記内燃機関の気筒内に充填される空気量に比例した噴射量である、ベース噴射量を算出するベース噴射量算出処理と、
前記充填される空気量と、前記内燃機関の吸気系の温度とに応じて、前記同期噴射量を算出する同期噴射量算出処理と、
過渡補正処理および増量補正処理の2つの処理のうちの少なくとも1つの処理を含んだ補正処理であって、前記過渡補正処理は、前記充填される空気量が変化する場合に、過渡補正量によって前記ベース噴射量を補正し、前記増量補正処理は、前記吸気系の温度が低い場合に高い場合よりも大きくなる増量補正比率によって、前記ベース噴射量を補正する、前記補正処理と、
前記補正処理によって補正されたベース噴射量から、前記同期噴射量を減算した値に基づき、非同期噴射量を算出する非同期噴射量算出処理と
を実行するように構成される、請求項1~5のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記補正処理は前記増量補正処理を含み、
前記増量補正処理は、前記吸気系の温度が同一であっても、前記ポート噴射弁によって燃料が添加される前記吸気通路内の流体の圧力が高い場合に低い場合よりも、前記増量補正比率を大きくする処理を含む、
請求項6記載の内燃機関の制御装置。 - 前記内燃機関は、前記吸気バルブのバルブ特性を可変とするように構成されたバルブ特性可変装置を備え、
前記制御装置はさらに、前記バルブ特性可変装置を操作することで、前記吸気バルブの開弁開始時期を可変制御するバルブ特性制御処理を実行するように構成され、
前記同期噴射量算出処理は、前記充填される空気量と、前記吸気系の温度とに加えて、前記吸気バルブの開弁開始時期に応じて、前記同期噴射量を算出する処理である、
請求項6または7記載の内燃機関の制御装置。 - 前記同期噴射量算出処理は、前記充填される空気量、前記吸気系の温度、および前記吸気バルブの開弁開始時期に加えて、前記内燃機関のクランクシャフトの回転速度に応じて前記同期噴射量を算出する処理である、
請求項8記載の内燃機関の制御装置。 - 前記内燃機関は、前記ポート噴射弁に供給される燃料の圧力を調整する調整装置を備え、
前記制御装置はさらに、シングル噴射処理とマルチ噴射処理とのいずれかを選択する選択処理であって、前記シングル噴射処理は、前記補正処理によって補正された前記ベース噴射量に応じた燃料を、前記ポート噴射弁を操作することで前記吸気非同期噴射によって噴射し、前記マルチ噴射処理は、前記吸気非同期噴射および前記吸気同期噴射からなる、前記選択処理と、
前記調整装置を操作することで、前記燃料の圧力を可変制御する燃圧可変処理と
を実行するように構成され、
前記操作処理は、前記選択処理によって選択された処理を実行する処理であり、
前記燃圧可変処理は、前記マルチ噴射処理が実行される場合には、前記シングル噴射処理が実行される場合と比較して前記燃料の圧力を高くする処理を含む、
請求項6~9のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 - 内燃機関の制御装置であって、前記制御装置が適用される前記内燃機関は、吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁を備え、前記制御装置は、
前記内燃機関の気筒内に充填される空気量に比例した噴射量である、ベース噴射量を算出するベース噴射量算出処理と、
前記充填される空気量と、前記内燃機関の吸気系の温度とに応じて、同期噴射量を算出する同期噴射量算出処理であって、前記同期噴射量は、吸気バルブの開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射の噴射量である、前記同期噴射量算出処理と、
過渡補正処理および増量補正処理の2つの処理のうちの少なくとも1つの処理を含んだ補正処理であって、前記過渡補正処理は、前記充填される空気量が変化する場合に、過渡補正量によって前記ベース噴射量を補正し、前記増量補正処理は、前記吸気系の温度が低い場合に高い場合よりも大きくなる増量補正比率によって、前記ベース噴射量を補正する、前記補正処理と、
前記補正処理によって補正されたベース噴射量から、前記同期噴射量を減算した値に基づき、非同期噴射量を算出する非同期噴射量算出処理であって、前記非同期噴射量は、前記吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射の噴射量である、前記非同期噴射量算出処理と、
前記非同期噴射量および前記同期噴射量に応じて、前記ポート噴射弁を操作する操作処理と
を実行するように構成される、内燃機関の制御装置。 - 内燃機関の燃料噴射の制御方法であって、前記制御方法が制御対象とする前記内燃機関は、吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁を備え、前記制御方法は、
前記内燃機関の気筒内に充填される空気量に基づき、空燃比を目標空燃比に制御するための要求噴射量を算出する要求噴射量算出処理と、
前記要求噴射量の燃料を噴射すべく、前記ポート噴射弁を操作する操作処理と
を含み、
前記操作処理は、前記充填される空気量との相関を有する物理量である負荷と、前記内燃機関の温度との2つのうちの少なくとも1つに応じて、同期噴射量と非同期噴射量とに、前記要求噴射量の燃料を分割して吸気非同期噴射、吸気同期噴射の順に燃料を噴射するマルチ噴射処理を含み、前記同期噴射量は、吸気バルブの開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射の噴射量であり、前記非同期噴射量は、前記吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射の噴射量である、
内燃機関の制御方法。 - 内燃機関の制御方法であって、前記制御方法が適用される前記内燃機関は、吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁を備え、前記制御方法は、
前記内燃機関の気筒内に充填される空気量に比例した噴射量である、ベース噴射量を算出するベース噴射量算出処理と、
前記充填される空気量と、前記内燃機関の吸気系の温度とに応じて、同期噴射量を算出する同期噴射量算出処理であって、前記同期噴射量は、吸気バルブの開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射の噴射量である、前記同期噴射量算出処理と、
過渡補正処理および増量補正処理の2つの処理のうちの少なくとも1つの処理を含んだ補正処理であって、前記過渡補正処理は、前記充填される空気量が変化する場合に、過渡補正量によって前記ベース噴射量を補正し、前記増量補正処理は、前記吸気系の温度が低い場合に高い場合よりも大きくなる増量補正比率によって、前記ベース噴射量を補正する、前記補正処理と、
前記補正処理によって補正されたベース噴射量から、前記同期噴射量を減算した値に基づき、非同期噴射量を算出する非同期噴射量算出処理であって、前記非同期噴射量は、前記吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射の噴射量である、前記非同期噴射量算出処理と、
前記非同期噴射量および前記同期噴射量に応じて、前記ポート噴射弁を操作する操作処理と
を含む、内燃機関の制御方法。 - 内燃機関の燃料噴射の制御処理を処理装置に実行させるプログラムを記憶した、非一時的なコンピュータ読取可能な記録媒体であって、前記制御処理が制御対象とする前記内燃機関は、吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁を備え、前記制御処理は、
前記内燃機関の気筒内に充填される空気量に基づき、空燃比を目標空燃比に制御するための要求噴射量を算出する要求噴射量算出処理と、
前記要求噴射量の燃料を噴射すべく、前記ポート噴射弁を操作する操作処理と
を含み、
前記操作処理は、前記充填される空気量との相関を有する物理量である負荷と、前記内燃機関の温度との2つのうちの少なくとも1つに応じて、同期噴射量と非同期噴射量とに、前記要求噴射量の燃料を分割して吸気非同期噴射、吸気同期噴射の順に燃料を噴射するマルチ噴射処理を含み、前記同期噴射量は、吸気バルブの開弁期間に同期して燃料を噴射する吸気同期噴射の噴射量であり、前記非同期噴射量は、前記吸気同期噴射よりも進角側のタイミングにて燃料を噴射する吸気非同期噴射の噴射量である、
非一時的なコンピュータ読取可能な記録媒体。
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