JP2003227376A - 直噴式エンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents
直噴式エンジンの燃料噴射制御装置Info
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
し、燃料噴射を安定させ、触媒の早期活性化を促しつ
つ、燃費や排気組成の悪化を阻止する。 【解決手段】エンジン1に燃料を噴射する燃料噴射弁3
と、排気通路5に設置した触媒6とを備える。触媒6の
活性化状態を、例えば触媒温度に基づいて判定し、触媒
6が非活性状態にあるときに、燃料噴射期間が排気行程
から吸気行程にわたるようにして1回の燃料噴射を行
い、噴射燃料の一部が排気行程などにおいて燃焼するよ
うにする。
Description
燃料噴射制御装置に関するものである。
するために触媒が用いられるが、触媒はエンジンの始動
直後など温度が低いときには活性化されず、排気の浄化
効率が低下する。
ように、排気温度を高めて触媒を早期に活性化するため
に、燃料の噴射を、通常運転時の噴射とは別に圧縮行程
や膨張行程でも燃料を噴射し、排気行程や排気管内で燃
焼させる方法がある。
最大噴射量が大きい場合には、燃料噴射量を制限するオ
リフィスも大きくなるが、オリフィスが大きいと、上記
した排気温度上昇用の少量の燃料噴射時には、それだけ
噴射期間を短くする必要がある。
射期間があり、それよりも噴射期間が短くなると、噴射
される燃料量が変動しやすく、目標値よりも噴射量が多
すぎれば排気組成の悪化を招き、少な過ぎれば温度上昇
効果が損なわれる。
燃料噴射で昇温用の燃料の供給を可能とすることによ
り、燃料噴射を安定させ、触媒の早期活性化を促しつ
つ、燃費や排気組成の悪化を阻止することを目的とす
る。
に燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気系に設置した排気
浄化用の触媒とを備えた直噴式エンジンにおいて、触媒
の活性化状態を判定する手段と、触媒が非活性状態にあ
るときに、燃料噴射期間が排気行程から吸気行程にわた
るようにして1回の燃料噴射を行う燃料噴射制御手段
と、を備えたことを特徴とする。
燃料噴射弁と、排気系に設置した排気浄化用の触媒とを
備えた直噴式エンジンにおいて、触媒の活性化状態を判
定する手段と、触媒が非活性状態にあるときに、通常運
転時の燃料噴射時期と、これよりも遅い燃料噴射時期と
の2回に分けて燃料噴射を行うか、燃料噴射期間が排気
行程から吸気行程にわたるようにして1回の燃料噴射を
行うか、を運転条件に応じて選択して実行する燃料噴射
制御手段と、を備えたことを特徴する。
いて、前記1回の燃料噴射期間は、排気弁が閉じる前で
吸気弁が開く前から始まり、吸気弁が開き排気弁が閉じ
た後に終了する。
2回の燃料噴射の運転条件により決まる燃料噴射パルス
幅が、許容最小パルス幅よりも小さいときに前記1回の
燃料噴射を選択する。
いて、前記2回の燃料噴射のうち、後の燃料噴射は圧縮
行程または膨張行程で行われる。
て、エンジンの吸気弁、排気弁の開閉時期を変化させる
バルブタイミング可変装置をさらに備え、前記燃料噴射
制御手段は、排気弁閉時期、吸気弁開時期の少なくとも
いずれかに応じて前記1回の燃料噴射の噴射時期を補正
する。
排気弁の閉時期が進角側に変化するときは、前記1回の
燃料噴射の噴射時期を進角側に変化させる。
吸気弁の開時期が遅角側に変化するときは、前記1回の
燃料噴射の噴射時期を遅角側に変化させる。
いときは、燃料の噴射期間が排気行程から吸気行程にか
かるように、燃料噴射が行われ、燃料の一部がそのまま
排気行程もしくは排気管内で燃焼し、これにより排気温
度を高めて触媒の早期活性化を図る一方、残りの燃料は
シリンダ内にとどまり、通常の燃焼を行い、エンジン出
力を発生させる。燃料は通常燃焼用と触媒昇温用とが1
回の噴射で行われるため、噴射期間は長く、燃料噴射特
性が安定し、この結果、触媒の早期活性化を促しつつ、
燃費や排気組成の悪化を阻止できる。
温用の燃料噴射量が許容最小噴射量よりも多いときは、
2回に分けた燃料噴射に切り換えることで、より一層正
確な昇温用と通常燃焼用との燃料噴射を行うことが可能
となる。
燃料噴射を膨張行程とすると、排気温度の上昇効果を高
めることができる。
気弁の開閉時期が運転条件によって可変となったときに
は、1回の燃料噴射の噴射時期を、これら吸排気弁の開
閉時期に対応して遅らせたり、早めたりすることで、常
に噴射燃料の一部を確実に排気行程ないしは排気管内で
燃焼させることができ、このようなときでも触媒の活性
化を促すことが可能となる。
に基づいて説明する。
ジンであり、燃焼室2に直接的に燃料を噴射する燃料噴
射弁3が設けられる。4は吸気通路、5は排気通路であ
り、排気通路5には排気浄化用の触媒6が設置される。
触媒6としてはNOxとCO、HCを浄化する三元触
媒、あるいはリーン空燃比下でNOxを吸収するNOx
触媒などが設置される。
るバルブタイミング可変装置8が設けられ、また排気弁
9についても同じ構造のバルブタイミング可変装置10
が設けられる。燃焼室2には、圧縮上死点付近で混合気
に着火する点火栓11が取付けられ、さらには排気還流
通路12による排気還流量を制御するための排気還流制
御弁13が備えられ、これらバルブタイミング可変装置
8、10、点火栓11、排気還流制御弁13の各作動を
制御すると共に、前記燃料噴射弁3からの燃料噴射量を
制御するために、コントローラ15が備えられる。
どで構成され、運転状態を代表する信号として、吸気通
路4のスロットル弁16の開度を検出するスロットル開
度センサ21、アクセル開度を検出するアクセル開度セ
ンサ22、エンジン吸入空気量を検出するエアフローセ
ンサ23、エンジン回転数を検出するクランク角センサ
24、エンジン冷却水温を検出する冷却水温センサ2
5、吸気温度を検出する吸気温センサ26、さらには排
気中の空燃比を検出する空燃比センサ27、触媒6の温
度を検出する触媒温度センサ28などから信号が入力
し、これら各検出信号に基づいて運転状態に応じて上記
した制御を行う。
ど、触媒6が不活性の状態にあるときに、燃料噴射弁3
からの燃料噴射量、噴射時期を調整することで、排気温
度を上昇させ、触媒6を早期に活性化するためにコント
ローラ15で行われる制御について、図2のフローチャ
ートにしたがって説明する。
は所定の単位時間毎に繰り返し実行される。
5、触媒温度センサ28などの故障診断を行い、これら
が正常のときは触媒活性化制御条件が成立したものと判
断し、ステップS02に移行するが、不成立のときはステ
ップS17に進んで、通常の燃料噴射(制御3)を行う。
なお、この通常噴射では、そのときのエンジン回転数と
吸入空気量により、予め設定されたマップから燃料噴射
パルス幅と噴射時期を算出し、燃料噴射を実施する。
S02において、触媒温度センサ28の検出した触媒温度
をTCATとして読み込む。
活性化を必要とする触媒温度に相当する基準温度TCATMA
Xと比較し、早期活性化が必要とされているかどうかの
判定を行う。この判定基準温度は触媒6に含まれる貴金
属の配合によって異なった値をとる。触媒温度が基準温
度よりも低ければ、ステップS04に進むが、基準温度よ
りも高い場合は、十分に活性化しているものとして、ス
テップS18に移行して前記ステップ17と同じように、通
常の燃料噴射を行う。
ための昇温制御として、通常燃料噴射と、これとは別に
噴射時期を遅らせた昇温用の燃料噴射との2回に分けた
燃料噴射(制御1)のために、そのときのエンジン回転
数と吸入空気量に基づいて、2回噴射用に設定されてい
る、通常燃料噴射パルス幅CT11と、昇温燃料噴射パルス
幅CT12とを、予め設定されたマップにしたがって算出す
る。
に燃料噴射できる最小パルス幅CTIMINと、これら算出し
たパルス幅CTII,CT12とをそれぞれ比較し、算出した燃
料噴射パルス幅のいずかでも小さいときには、ステップ
S06に進むが、そうでないときはステップS19に移行し
て、この算出した燃料噴射パルス幅CTIIとCT12に基づい
て燃料を2回噴射する(制御1)。
は、共に最小燃料噴射パルス幅よりも大きく、安定した
正確な噴射量制御が可能なため、噴射時期を遅らせた昇
温用の燃料噴射に基づいて排気温度を的確に上昇させ、
触媒6の早期活性化を促すことができる。
CTI2のいずれかが安定的な燃料噴射の限界である最小パ
ルス幅よりも小さいときには、ステップS06以降におい
て、触媒早期活性化制御として、通常噴射と昇温用噴射
の2回分の燃料を1回の燃料噴射で行い、かつ燃料噴射
時期を排気行程から吸気行程にかけて行うことで、噴射
燃料の一部を排気行程ないしは排気管内で燃焼させ、排
気温度を上昇させる(制御2)。
を、ステップS07でエンジン回転数を、ステップS08で
吸気弁開時期を、ステップS09で排気弁閉時期をそれぞ
れ読み込む。
と吸入空気量とから、予め設定してあるマップにしたが
って燃料噴射パルス幅CT13を算出する。ステップS11で
は触媒温度に相関のあるパルス幅補正係数を設定した、
図3に示すような、テーブルからそのときの触媒温度に
基づいて、補正係数KCT1を算出する。なお、この補正係
数は触媒温度が低いときほど大きくなる値となってい
る。
て噴射パルス幅CT13を補正して、最終的な燃料噴射パル
ス幅CT14を、CT14=CT13×KCT1として算出する。したが
って補正された噴射パルス幅は触媒温度が低いときほど
大きく、排気温度の上昇効果が高められる。
量に基づいて予め設定してある燃料噴射時期マップから
基本となる燃料噴射時期TITMを算出する。
時期に基づく噴射時期補正値を設定した、図4に示すよ
うな、マップにしたがって噴射時期補正値CTITMを算出
する。この噴射時期補正値CTITMは、排気弁閉時期と吸
気弁開時期が共に遅れるほど大きくなる値に設定されて
いる。
を補正値CTITMにより補正し、最終的な燃料噴射時期TIT
M2を、TITM2=TITM+CTITMとして算出する。この最終的
な燃料噴射時期TITM2は、図5にもあるように、吸気弁
7の開時期がバルブタイミング可変装置8によって遅れ
ると、噴射時期TITM2は相対的に遅れ側(クランク角で
遅角側)に制御され、また図6にあるように、バルブタ
イミング可変装置10によって、排気弁9の閉時期が早
まると、噴射時期TITM2は相対的に早められる(クラン
ク角で進角側)。
イミングがエンジンの運転状態に応じて最適状態に変化
したときでも、これに追従して燃料噴射時期を調整する
ことで、常に燃料が昇温燃焼用と、通常燃焼用とに適正
に分配される。
された燃料噴射パルス幅CT14と、噴射時期TITM2とによ
り燃料噴射が実行され、これらにより燃料噴射期間の一
部が必ず排気行程にかかり、排気行程もしくは排気管内
で一部の燃料が燃焼し、排気温度を上昇させる一方、吸
気行程にかかった残りの燃料が燃焼室2にとどまり、通
常燃焼によりエンジン出力を発生させるようになってい
る。
性化のための燃料噴射制御をまとめて説明する。
低く、活性化していない状態にあっては、触媒温度を高
めるための昇温用の燃料噴射が行われる。
噴射時期を遅らせての昇温用の比較的少量の燃料噴射と
の2回の燃料噴射に分けることにより達成されるが、こ
の場合に、とくに昇温用の燃料噴射パルス幅が、安定的
な燃料噴射を行うのに必要な許容最小噴射パルス幅以下
となったときには、排気行程から吸気行程にかけてのバ
ルブオーバラップ期間を含む領域で、1回の長い期間の
燃料噴射として行われる。
ときの運転状態によっても異なるが、例えば、aの場合
は、エンジンの吸気行程で通常噴射が行われ、均質混合
気燃焼を実現しつつ、その後圧縮行程終期で昇温用の燃
料噴射を行う。bの場合は、通常噴射はaと同じだが、
昇温用の燃料噴射は膨張行程で行うことで、いっそうの
排気温度の上昇効果を高める。また、cの場合は、通常
噴射は圧縮行程で行われ、これによりリーン混合気の成
層燃焼を可能としつつ、昇温用の燃料噴射は膨張行程で
行う。
って選択され、昇温用の燃料噴射は圧縮行程もしくは膨
張行程のいずれかを選択することができ、後者の方が燃
料の燃焼開始が遅くなる分、排気温度の上昇効果、つま
り触媒温度上昇効果は高い。
噴射パルス幅が、許容最小噴射パルス幅よりも小さく、
安定した燃料噴射が行えないときには、dで示すよう
に、1回噴射に切り換えられる。
ように、排気行程から吸気行程にかけての上死点を含ん
だ範囲、つまり吸気弁7と排気弁9が共に開いているバ
ルブオーバラップ期間を含む範囲に設定される。より詳
しくは排気弁9が閉じる前でかつ吸気弁7が開く前から
燃料噴射が始まり、吸気弁7が開きかつ排気弁9が閉じ
た後に燃料噴射が終了するこれにより、排気行程で行わ
れた初期の噴射燃料は、多くはそのまま排気管へと流
れ、排気管内で燃焼する。このため排気温度を上昇さ
せ、触媒6の昇温効果を高める。一方、吸気行程にかけ
て噴射された残りの燃料は、排気弁9が閉じた後の吸気
行程でシリンダ内にとどまり、圧縮、点火され、通常の
均質混合気燃焼を行い、エンジン出力を発生させる。
との両方に必要な燃料が1回の燃料噴射により行われる
ので、燃料噴射期間が長く、噴射パルス幅は大きくなる
ため、燃料噴射は安定し、正確に目標とする燃料噴射量
に制御される。昇温用の燃料噴射量としては少量であっ
ても、1回噴射のために正確な燃料噴射が実現し、かつ
確実に昇温用の燃焼を行え、燃費や排気組成を悪化させ
ることなく、触媒6の早期活性化を可能とするのであ
る。
に、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がな
しうることは明白である。
る。
す説明図である。
す説明図である。
Claims (8)
- 【請求項1】エンジンに燃料を噴射する燃料噴射弁と、 排気系に設置した排気浄化用の触媒とを備えた直噴式エ
ンジンにおいて、 触媒の活性化状態を判定する手段と、 触媒が非活性状態にあるときに、燃料噴射期間が排気行
程から吸気行程にわたるようにして1回の燃料噴射を行
う燃料噴射制御手段と、を備えたことを特徴とする直噴
式エンジンの燃料噴射制御装置。 - 【請求項2】エンジンに燃料を噴射する燃料噴射弁と、 排気系に設置した排気浄化用の触媒とを備えた直噴式エ
ンジンにおいて、 触媒の活性化状態を判定する手段と、 触媒が非活性状態にあるときに、通常運転時の燃料噴射
時期と、これよりも遅い燃料噴射時期との2回に分けて
燃料噴射を行うか、燃料噴射期間が排気行程から吸気行
程にわたるようにして1回の燃料噴射を行うか、を運転
条件に応じて選択して実行する燃料噴射制御手段と、を
備えたことを特徴する直噴式エンジンの燃料噴射制御装
置。 - 【請求項3】前記1回の燃料噴射期間は、排気弁が閉じ
る前で吸気弁が開く前から始まり、吸気弁が開き排気弁
が閉じた後に終了する請求項1または2に記載の直噴式
エンジンの燃料噴射制御装置。 - 【請求項4】前記2回の燃料噴射の運転条件により決ま
る燃料噴射パルス幅が、許容最小パルス幅よりも小さい
ときに前記1回の燃料噴射を選択する請求項2に記載の
直噴式エンジンの燃料噴射制御装置。 - 【請求項5】前記2回の燃料噴射のうち、後の燃料噴射
は圧縮行程または膨張行程で行われる請求項1または2
に記載の直噴式エンジンの燃料噴射制御装置。 - 【請求項6】エンジンの吸気弁、排気弁の開閉時期を変
化させるバルブタイミング可変装置をさらに備え、 前記燃料噴射制御手段は、排気弁閉時期、吸気弁開時期
の少なくともいずれかに応じて前記1回の燃料噴射の噴
射時期を補正する請求項1〜5のいずれか一つに記載の
直噴式エンジンの燃料噴射制御装置。 - 【請求項7】前記排気弁の閉時期が進角側に変化すると
きは、前記1回の燃料噴射の噴射時期を進角側に変化さ
せる請求項6に記載の直噴式エンジンの燃料噴射制御装
置。 - 【請求項8】前記吸気弁の開時期が遅角側に変化すると
きは、前記1回の燃料噴射の噴射時期を遅角側に変化さ
せる請求項6に記載の直噴式エンジンの燃料噴射制御装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002025485A JP2003227376A (ja) | 2002-02-01 | 2002-02-01 | 直噴式エンジンの燃料噴射制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002025485A JP2003227376A (ja) | 2002-02-01 | 2002-02-01 | 直噴式エンジンの燃料噴射制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003227376A true JP2003227376A (ja) | 2003-08-15 |
Family
ID=27747627
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002025485A Pending JP2003227376A (ja) | 2002-02-01 | 2002-02-01 | 直噴式エンジンの燃料噴射制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003227376A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011080424A (ja) * | 2009-10-07 | 2011-04-21 | Toyota Motor Corp | 内燃機関燃料噴射制御装置 |
US20150377175A1 (en) * | 2013-02-22 | 2015-12-31 | Nissan Motor Co., Ltd. | Device and method for controlling internal combustion engine |
-
2002
- 2002-02-01 JP JP2002025485A patent/JP2003227376A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011080424A (ja) * | 2009-10-07 | 2011-04-21 | Toyota Motor Corp | 内燃機関燃料噴射制御装置 |
US20150377175A1 (en) * | 2013-02-22 | 2015-12-31 | Nissan Motor Co., Ltd. | Device and method for controlling internal combustion engine |
US9909520B2 (en) * | 2013-02-22 | 2018-03-06 | Nissan Motor Co., Ltd. | Device and method for controlling internal combustion engine |
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