JP2009250160A

JP2009250160A - Controller of internal combustion engine

Info

Publication number: JP2009250160A
Application number: JP2008101147A
Authority: JP
Inventors: Toru Saito; 徹齊藤; Masatoshi Umasaki; 政俊馬▲崎▼; Kimitaka Saito; 公孝斎藤; Kenichi Saito; 健一齋藤
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 2008-04-09
Filing date: 2008-04-09
Publication date: 2009-10-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller of an engine which effectively prevents the deposit of fuel with a high sulfur content from being accumulated at an injection section. <P>SOLUTION: The controller is provided with a fuel injection valve 13 which directly injects fuel in a cylinder of an engine, a sulfur detecting sensor 45 which detects the amount of sulfur contained in the fuel, and a temperature calculating section 6a which calculates the temperature of the injection section of the fuel injection valve, and a spark plug 15 executing operation for increasing or decreasing the temperature of the injection section, a valve timing varying mechanism 31 on a suction side and a high pressure fuel pump 133. The controller is also provided with an ECU 6 which increases the temperature of the injection section by controlling the sparking time of the spark plug on an advance side when the amount of sulfur contained in the fuel calculated based on the value of the sulfur detecting sensor exceeds a predetermined value and the temperature of the injection section calculated by the temperature calculating section is lower than the predetermined value by controlling the valve timing of an inlet valve 16 on an advanced side, and by controlling the pressure of supplied fuel by the high pressure fuel pump on a high pressure side. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料噴射弁から気筒内に燃料を直接噴射供給する筒内噴射式の内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an in-cylinder internal combustion engine that directly injects fuel into a cylinder from a fuel injection valve.

一般に、筒内噴射式の内燃機関では、その気筒内に燃料噴射弁から燃料を直接噴射供給することによって、理論空燃比よりも極めてリーンな空燃比での燃焼、いわゆる成層燃焼を実現するようにしている。 In general, in a cylinder injection internal combustion engine, fuel is directly injected and supplied from a fuel injection valve into a cylinder so as to realize combustion at an air-fuel ratio that is much leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, so-called stratified combustion. ing.

しかし、このような筒内噴射式の内燃機関では、燃料噴射弁の噴孔部の温度が低いと、燃料噴射弁から噴射された燃料の一部が燃焼することなく噴孔部に付着したままの状態になることがある。このように燃料が噴孔部に付着すると、その付着した燃料の揮発成分が燃料噴射弁の熱によって蒸発し、同燃料中の揮発性の低い炭化成分がデポジットとして噴孔部に堆積することになる。このため、燃料噴射弁の噴孔部の温度を高く設定して、噴孔部の温度低下を抑制し、デポジットの堆積を抑制するようにしている。この場合、噴孔部は、燃料の最終噴射経路の下流端に開口する噴孔と、その最終噴射経路の上流端に対し着座または離座して噴孔を開閉させるニードルとを含んで構成されるものであり、デポジットは、噴孔のみならずニードル付近にも堆積する（以下、噴孔部については、同様である）。 However, in such an in-cylinder injection type internal combustion engine, when the temperature of the injection hole portion of the fuel injection valve is low, a part of the fuel injected from the fuel injection valve remains attached to the injection hole portion without burning. It may become the state of. When the fuel adheres to the nozzle hole in this manner, the volatile component of the attached fuel evaporates due to the heat of the fuel injection valve, and the low-volatile carbonized component in the fuel accumulates in the nozzle hole as a deposit. Become. For this reason, the temperature of the nozzle hole part of the fuel injection valve is set high so as to suppress the temperature drop of the nozzle hole part and to suppress deposit accumulation. In this case, the injection hole portion includes an injection hole that opens at the downstream end of the fuel final injection path and a needle that opens or closes the injection hole by seating on or away from the upstream end of the final injection path. The deposit accumulates not only in the nozzle hole but also in the vicinity of the needle (hereinafter, the same applies to the nozzle hole part).

一方、燃料噴射弁の噴孔部の温度があまりにも高く設定されていると、燃料中における酸化物の生成が促進され、温度上昇とともにデポジットの堆積量も多くなるおそれがある。 On the other hand, when the temperature of the nozzle hole portion of the fuel injection valve is set too high, the generation of oxide in the fuel is promoted, and there is a possibility that the deposit amount increases as the temperature rises.

そこで、従来より、燃料噴射弁の噴孔部に堆積するデポジットを低減させる上で、燃料噴射弁の噴孔部に冷却水通路を設けて積極的に噴孔部を冷却して、燃料噴射弁の噴孔部の温度を１７０°Ｃ以下に設定することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−２６４２３２号公報 Therefore, conventionally, in order to reduce deposits accumulated in the injection hole portion of the fuel injection valve, a cooling water passage is provided in the injection hole portion of the fuel injection valve to actively cool the injection hole portion. The temperature of the nozzle hole is set to 170 ° C. or lower (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-9-264232

ところで、海外輸出される自動車などに搭載される内燃機関にあっては、その輸出先での燃料事情によって弊害が生ずることがある。たとえば、中近東、アフリカ諸国や中国などにおいて使用される内燃機関の燃料には、その燃料に含まれる硫黄分が国内の基準値を大きく超えることがある。 By the way, in the case of an internal combustion engine mounted on an automobile or the like exported overseas, a harmful effect may occur depending on the fuel situation at the export destination. For example, in the fuel of an internal combustion engine used in the Middle East, African countries, China, etc., the sulfur content in the fuel may greatly exceed the domestic standard value.

その場合、燃料中に硫黄分が多く含まれていると、燃料噴射弁の噴孔部が冷却されて温度が１２０°Ｃを下回ると、硫黄分由来の燃焼生成物である硫酸アンモニアを生成し、これが噴孔部にデポジットとなって堆積することになる。 In that case, if the fuel contains a large amount of sulfur, the injection hole of the fuel injection valve is cooled, and when the temperature falls below 120 ° C, ammonia sulfate, which is a combustion product derived from sulfur, is produced. This deposits in the nozzle hole as a deposit.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、硫黄分を多く含む燃料から生成された硫酸アンモニアよりなるデポジットの噴孔部への堆積を効果的に防止することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to effectively prevent deposits in a nozzle hole portion of a deposit made of ammonia sulfate generated from a fuel containing a large amount of sulfur. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine.

上記目的を達成するため、本発明では、内燃機関の制御装置として、内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、燃料中における硫黄の含有量を検出する硫黄検出手段と、上記燃料噴射弁の噴孔部の温度を検出する温度検出手段と、上記燃料噴射弁の噴孔部の温度を昇降させるように動作する実行手段とを備える。そして、上記硫黄検出手段により検出された硫黄の含有量が所定値を超え、かつ上記温度検出手段により検出された上記燃料噴射弁の噴孔部の温度が所定値よりも低いときに、上記実行手段により上記燃料噴射弁の噴孔部の温度を上昇させるように制御する制御手段を備えている。 In order to achieve the above object, in the present invention, as a control device for an internal combustion engine, a fuel injection valve that directly injects fuel into a cylinder of the internal combustion engine, a sulfur detection means that detects the content of sulfur in the fuel, Temperature detection means for detecting the temperature of the nozzle hole of the fuel injection valve; and execution means that operates to raise and lower the temperature of the nozzle hole of the fuel injection valve. When the sulfur content detected by the sulfur detection means exceeds a predetermined value and the temperature of the injection hole portion of the fuel injection valve detected by the temperature detection means is lower than the predetermined value, the execution is performed. Control means for controlling so as to increase the temperature of the nozzle hole of the fuel injection valve is provided.

この特定事項により、硫黄検出手段により検出された硫黄の含有量が所定値（例えば数百ｐｐｍ）を超え、かつ温度検出手段により検出された燃料噴射弁の噴孔部の温度が所定値（例えば１２０°Ｃ）よりも低いときに、制御手段により実行手段を動作させて燃料噴射弁の噴孔部の温度を上昇させるようにしている。これにより、燃料中に硫黄分が所定値以上含有していても、各燃料噴射弁の噴孔部の温度が所定値を下回ることがなく、硫黄分由来の燃焼生成物である硫酸アンモニアの生成が抑制され、噴孔部にデポジットとなって堆積することが効果的に防止されることになる。 Due to this specific matter, the sulfur content detected by the sulfur detection means exceeds a predetermined value (for example, several hundred ppm), and the temperature of the nozzle hole portion of the fuel injection valve detected by the temperature detection means is a predetermined value (for example, When the temperature is lower than 120 ° C., the execution means is operated by the control means to increase the temperature of the injection hole of the fuel injection valve. As a result, even if the sulfur content in the fuel exceeds a predetermined value, the temperature of the nozzle hole portion of each fuel injection valve does not fall below the predetermined value, and the production of ammonia sulfate, which is a combustion product derived from the sulfur content. Is suppressed, and deposits in the nozzle hole portion are effectively prevented from being deposited.

しかも、燃料噴射弁の噴孔部の温度が所定値（例えば１２０°Ｃ）を下回った際の排気性能の悪化や、アイドル時の失火も抑制することが可能となる。 In addition, it is possible to suppress deterioration in exhaust performance when the temperature of the nozzle hole portion of the fuel injection valve falls below a predetermined value (for example, 120 ° C.) and misfire during idling.

また、上記硫黄検出手段として、上記気筒から排出された排気ガス中における硫黄の含有量に基づいて燃料中における硫黄の含有量を検出する排気ガス中硫黄検出手段を適用している場合には、硫黄検出手段が比較的簡易にかつコンパクトに構成され、実施する上で非常に有利なものとなる。 Further, when the sulfur detection means for detecting the sulfur content in the fuel based on the sulfur content in the exhaust gas discharged from the cylinder is applied as the sulfur detection means, The sulfur detection means is relatively simple and compact, and is very advantageous for implementation.

以上、要するに、硫黄の含有量が所定値を超え、かつ燃料噴射弁の噴孔部の温度が所定値よりも低いときに、実行手段を動作させて燃料噴射弁の噴孔部の温度を上昇させるようにすることで、燃料中に硫黄分が所定値以上含有していても、硫酸アンモニアの生成を抑制し、デポジットとなって噴孔部に堆積することを効果的に防いで、噴孔部への堆積による悪影響を防止することができる。しかも、燃料噴射弁の噴孔部の温度が所定値を下回った際の排気性能の悪化や、アイドル時の失火も抑制することができる。 In short, in short, when the sulfur content exceeds a predetermined value and the temperature of the injection hole of the fuel injection valve is lower than the predetermined value, the execution means is operated to increase the temperature of the injection hole of the fuel injection valve. By doing so, even if the sulfur content in the fuel exceeds a predetermined value, the production of ammonia sulfate is suppressed, effectively preventing deposits from depositing on the nozzle hole and It is possible to prevent adverse effects due to deposition on the part. Moreover, deterioration of exhaust performance when the temperature of the nozzle hole portion of the fuel injection valve falls below a predetermined value and misfire during idling can be suppressed.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図１および図２はエンジン制御システム全体の概略構成を示している。図１において、内燃機関としてのガソリンエンジン１（以下、エンジンと称する）は４つの気筒１ａ，１ａ，…を備えている。これらの気筒１ａ，１ａ，…は、それぞれ対応する吸気枝管１０，１０，…を介してサージタンク２０に接続されている。このサージタンク２０は、図２に示すように、吸気ダクト１１を介してエアフローメータ２１に接続され、エアフローメータ２１はエアクリーナ２２に接続されている。吸気ダクト１１内には、ＤＣモータ等のモータ２３によって駆動されるスロットルバルブ２４が設けられ、このスロットルバルブ２４の開度（スロットル開度）がスロットル開度センサ２５によって検出されている。 1 and 2 show a schematic configuration of the entire engine control system. In FIG. 1, a gasoline engine 1 (hereinafter referred to as an engine) as an internal combustion engine includes four cylinders 1a, 1a,. These cylinders 1a, 1a,... Are connected to the surge tank 20 via corresponding intake branch pipes 10, 10,. As shown in FIG. 2, the surge tank 20 is connected to an air flow meter 21 via an intake duct 11, and the air flow meter 21 is connected to an air cleaner 22. A throttle valve 24 driven by a motor 23 such as a DC motor is provided in the intake duct 11, and an opening degree (throttle opening degree) of the throttle valve 24 is detected by a throttle opening degree sensor 25.

そして、図１に示すように、エンジン１の各気筒１ａの上部には、それぞれ燃料を筒内に直接噴射する燃料噴射弁１３が取り付けられている。この燃料噴射弁１３は共通の燃料分配管１３１に接続され、この燃料分配管１３１は、その燃料分配管１３１に向けて流通可能な逆止弁１３２を介して高圧燃料ポンプ１３３に接続されている。この高圧燃料ポンプ１３３の吐出側は、スピル電磁弁１３４を介して高圧燃料ポンプ１３３の吸入側に接続されている。このスピル電磁弁１３４は、後述するＥＣＵ６からの制御信号によって制御され、スピル電磁弁１３４の開度が小さくなるに従って高圧燃料ポンプ１３３から燃料分配管１３１内に供給される燃料量が増大される一方、スピル電磁弁１３４が全開すると高圧燃料ポンプ１３３から燃料分配管１３１内への燃料供給が停止される。また、高圧燃料ポンプ１３３は燃料圧レギュレータ１３５を介して低圧燃料ポンプ１３６に接続され、低圧燃料ポンプ１３６は燃料フィルタ１３７を介して燃料タンク１３８に接続されている。燃料圧レギュレータ１３５は低圧燃料ポンプ１３６から吐出された燃料の燃料圧が予め設定された設定燃料圧よりも高くなると低圧燃料ポンプ１３６から吐出された燃料の一部を燃料タンク１３８に戻し、これによって高圧燃料ポンプ１３３に供給される燃料圧が上記設定燃料圧よりも高くなるのを防止している。 As shown in FIG. 1, a fuel injection valve 13 for directly injecting fuel into the cylinder is attached to the upper part of each cylinder 1 a of the engine 1. The fuel injection valve 13 is connected to a common fuel distribution pipe 131, and the fuel distribution pipe 131 is connected to a high-pressure fuel pump 133 via a check valve 132 that can flow toward the fuel distribution pipe 131. . The discharge side of the high pressure fuel pump 133 is connected to the suction side of the high pressure fuel pump 133 via a spill solenoid valve 134. The spill electromagnetic valve 134 is controlled by a control signal from the ECU 6 described later, and the amount of fuel supplied from the high-pressure fuel pump 133 into the fuel distribution pipe 131 increases as the opening of the spill electromagnetic valve 134 decreases. When the spill electromagnetic valve 134 is fully opened, the fuel supply from the high-pressure fuel pump 133 into the fuel distribution pipe 131 is stopped. The high pressure fuel pump 133 is connected to the low pressure fuel pump 136 via the fuel pressure regulator 135, and the low pressure fuel pump 136 is connected to the fuel tank 138 via the fuel filter 137. The fuel pressure regulator 135 returns a part of the fuel discharged from the low pressure fuel pump 136 to the fuel tank 138 when the fuel pressure of the fuel discharged from the low pressure fuel pump 136 becomes higher than a preset set fuel pressure, thereby The fuel pressure supplied to the high-pressure fuel pump 133 is prevented from becoming higher than the set fuel pressure.

また、図２に示すように、エンジン１のシリンダヘッド１４には、各気筒１ａ毎に点火プラグ１５が取り付けられ、各点火プラグ１５の火花放電によって各気筒１ａ内の混合気に着火される。また、エンジン１の吸気バルブ１６と排気バルブ１７には、それぞれ開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング機構３１，３２が設けられている。 Further, as shown in FIG. 2, a spark plug 15 is attached to each cylinder 1 a in the cylinder head 14 of the engine 1, and an air-fuel mixture in each cylinder 1 a is ignited by spark discharge of each spark plug 15. In addition, the intake valve 16 and the exhaust valve 17 of the engine 1 are provided with variable valve timing mechanisms 31 and 32 for varying the opening and closing timing, respectively.

エンジン１のシリンダブロック１８には、冷却水温を検出する冷却水温センサ４２が取り付けられている。また、クランク軸（図示せず）の外周側には、所定のクランク角毎にクランク角信号を出力するクランク角センサ４３が取り付けられている。 A cooling water temperature sensor 42 for detecting the cooling water temperature is attached to the cylinder block 18 of the engine 1. A crank angle sensor 43 that outputs a crank angle signal at every predetermined crank angle is attached to the outer peripheral side of the crankshaft (not shown).

一方、エンジン１の各気筒１ａは、共通の排気マニホールド１２を介して排気管１９に連結されている。この排気管１９には、排出ガスを浄化する上流側触媒５１と下流側触媒５２が設けられ、上流側触媒５１の上流側に、排出ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ４４が設けられているとともに、排気ガス中における硫黄の含有量を検出する排気ガス中硫黄検出手段としての硫黄検出センサ４５（硫黄検出手段）が設けられている。上記硫黄検出センサ４５としては赤外線吸収方式のものが用いられている。そして、本実施形態では、上流側触媒５１としては理論空燃比付近で排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する三元触媒が用いられ、下流側触媒５２としてはＮＯｘ吸蔵還元型触媒が用いられている。このＮＯｘ吸蔵還元型触媒５２は、排出ガスの空燃比がリーンのときに排出ガス中のＮＯｘを吸蔵し、空燃比が理論空燃比付近又はリッチになったときに吸蔵ＮＯｘを還元浄化して放出する特性を持っている。 On the other hand, each cylinder 1 a of the engine 1 is connected to an exhaust pipe 19 via a common exhaust manifold 12. The exhaust pipe 19 is provided with an upstream catalyst 51 and a downstream catalyst 52 for purifying exhaust gas, and an oxygen concentration sensor 44 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas is provided upstream of the upstream catalyst 51. In addition, there is provided a sulfur detection sensor 45 (sulfur detection means) as sulfur detection means in the exhaust gas for detecting the sulfur content in the exhaust gas. As the sulfur detection sensor 45, an infrared absorption type sensor is used. In this embodiment, the upstream catalyst 51 is a three-way catalyst that purifies CO, HC, NOx, etc. in the exhaust gas near the theoretical air-fuel ratio, and the downstream catalyst 52 is a NOx occlusion reduction catalyst. It is used. This NOx occlusion reduction type catalyst 52 occludes NOx in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, and reduces and purifies the occluded NOx when the air-fuel ratio becomes near the stoichiometric air-fuel ratio or becomes rich. It has the characteristic to do.

また、排気管１９のうちの上流側触媒５１の下流側と、吸気ダクト１１のうちのスロットルバルブ２４の下流側のサージタンク２０との間には、排出ガスの一部を吸気側に還流させるためのＥＧＲ配管１１１が接続され、このＥＧＲ配管１１１の途中には排出ガス還流量（ＥＧＲ量）を制御するＥＧＲ弁１１２が設けられている。このＥＧＲ弁１１２は、図３に示すように、制御手段としてのエンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）６によって制御されている。 A part of the exhaust gas is recirculated to the intake side between the downstream side of the upstream catalyst 51 in the exhaust pipe 19 and the surge tank 20 on the downstream side of the throttle valve 24 in the intake duct 11. For this purpose, an EGR pipe 111 for controlling the exhaust gas recirculation amount (EGR amount) is provided in the middle of the EGR pipe 111. As shown in FIG. 3, the EGR valve 112 is controlled by an engine control circuit (hereinafter referred to as “ECU”) 6 as control means.

ＥＣＵ６は、デジタルコンピュータからなり、双方向性バス６１を介して相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）６２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）６３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）６４、入力ポート６５および出力ポート６６を具備している。エアフローメータ２１は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ２１の出力電圧はＡＤ変換器６７を介して入力ポート６５に入力されている。また、燃料分配管１３１には燃料分配管１３１内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧センサ４０が取付けられ、この燃料圧センサ４０の出力電圧はＡＤ変換器６８を介して入力ポート６５に入力される。更に、硫黄検出センサ４５は、排気ガス中の硫黄の含有量に比例した出力電圧を発生し、この硫黄検出センサ４５の出力電圧はＡＤ変換器６９を介して入力ポート６５に入力され、ＥＣＵ６によって燃料中の硫黄の含有量が算定される。 The ECU 6 comprises a digital computer and is connected to each other via a bidirectional bus 61, a ROM (read only memory) 62, a RAM (random access memory) 63, a CPU (microprocessor) 64, an input port 65 and an output port. 66. The air flow meter 21 generates an output voltage proportional to the intake air amount, and the output voltage of the air flow meter 21 is input to the input port 65 via the AD converter 67. A fuel pressure sensor 40 that generates an output voltage proportional to the fuel pressure in the fuel distribution pipe 131 is attached to the fuel distribution pipe 131, and the output voltage of the fuel pressure sensor 40 is input to an input port via an AD converter 68. 65 is input. Further, the sulfur detection sensor 45 generates an output voltage proportional to the sulfur content in the exhaust gas, and the output voltage of the sulfur detection sensor 45 is input to the input port 65 via the AD converter 69 and is output by the ECU 6. The sulfur content in the fuel is calculated.

また、酸素濃度センサ４４は排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生し、この酸素濃度センサ４４の出力電圧はＡＤ変換器７０を介して入力ポート６５に入力されている。冷却水温センサ４２は冷却水温に比例した出力電圧を発生し、この冷却水温センサ４２の出力電圧はＡＤ変換器７１を介して入力ポート６５に入力されている。更に、クランク角センサ４３は入力ポート６５に接続され、このクランク角センサ４３からの出力信号（パルス信号）に基づいてクランク角やエンジン回転速度が算定される。一方、出力ポート６６は、対応する駆動回路４７を介してモータ２３、各燃料噴射弁１３、高圧燃料ポンプ１３３、スピル電磁弁１３４、点火プラグ１５、ＥＧＲ弁１１２、吸気側および排気側の可変バルブタイミング機構３１，３２に接続されている。そして、ＥＣＵ６は、ＲＯＭ６２に記憶された各種の制御ルーチンを実行することで、エンジン運転状態に応じて各燃料噴射弁１３の燃料噴射量や燃料噴射時期、点火プラグ１５の点火時期等を制御すると共に、吸気側及び排気側の可変バルブタイミング機構３１，３２を制御して、吸気バルブ１６と排気バルブ１７の実バルブタイミングを目標バルブタイミングに一致させるように制御する。また、ＥＣＵ６は、エンジン運転状態（要求トルクやエンジン回転速度等）に応じて成層燃焼モードと均質燃焼モードとを切り換える。成層燃焼モードでは、少量の燃料を圧縮行程で各気筒１ａ内に直接噴射して点火プラグ１５の近傍に成層混合気を形成して成層燃焼させることで、燃費を向上させている。一方、均質燃焼モードでは、燃料噴射量を増量して吸気行程で各気筒１ａ内に燃料を直接噴射して均質混合気を形成して均質燃焼させることで、エンジン出力を高めている。 The oxygen concentration sensor 44 generates an output voltage proportional to the oxygen concentration in the exhaust gas, and the output voltage of the oxygen concentration sensor 44 is input to the input port 65 via the AD converter 70. The cooling water temperature sensor 42 generates an output voltage proportional to the cooling water temperature, and the output voltage of the cooling water temperature sensor 42 is input to the input port 65 via the AD converter 71. Further, the crank angle sensor 43 is connected to the input port 65, and the crank angle and the engine speed are calculated based on an output signal (pulse signal) from the crank angle sensor 43. On the other hand, the output port 66 is connected to the motor 23, each fuel injection valve 13, the high-pressure fuel pump 133, the spill solenoid valve 134, the spark plug 15, the EGR valve 112, the intake side and exhaust side variable valves via the corresponding drive circuit 47. The timing mechanisms 31 and 32 are connected. The ECU 6 executes various control routines stored in the ROM 62 to control the fuel injection amount and fuel injection timing of each fuel injection valve 13 and the ignition timing of the spark plug 15 according to the engine operating state. At the same time, the variable valve timing mechanisms 31 and 32 on the intake side and the exhaust side are controlled so that the actual valve timings of the intake valve 16 and the exhaust valve 17 coincide with the target valve timing. Further, the ECU 6 switches between the stratified combustion mode and the homogeneous combustion mode according to the engine operating state (required torque, engine speed, etc.). In the stratified charge combustion mode, a small amount of fuel is directly injected into each cylinder 1a in the compression stroke, and a stratified mixture is formed in the vicinity of the spark plug 15 for stratified charge combustion, thereby improving fuel efficiency. On the other hand, in the homogeneous combustion mode, the engine output is increased by increasing the fuel injection amount and directly injecting fuel into each cylinder 1a in the intake stroke to form a homogeneous mixture and performing homogeneous combustion.

更に、ＥＣＵ６は、均質燃焼モードの運転中に吸気バルブ１６と排気バルブ１７の両方が開いているバルブオーバーラップの有無を判定し、バルブオーバーラップがあるときには燃料噴射時期をバルブオーバーラップ期間内に設定する一方、バルブオーバーラップがないときには燃料噴射時期を吸気バルブ１６の開弁タイミング又はその付近に設定するようにしている。 Further, the ECU 6 determines whether or not there is a valve overlap in which both the intake valve 16 and the exhaust valve 17 are open during operation in the homogeneous combustion mode, and when there is a valve overlap, the fuel injection timing is set within the valve overlap period. On the other hand, when there is no valve overlap, the fuel injection timing is set at or near the opening timing of the intake valve 16.

また、ＥＣＵ６は、燃料噴射弁１３の噴孔部１３ａの温度を検出する温度検出手段としての温度算定部６ａを備えている。この温度算定部６ａは、エアフローメータ２１により検出された吸入空気量、点火プラグ１５の点火時期、および吸気側の可変バルブタイミング機構３１の制御値を用いて燃料噴射弁１３の噴孔部１３ａの温度を算定している。この場合、点火プラグ１５は、ＥＣＵ６によって点火時期を遅角側または進角側に制御することで、燃料噴射弁１３の噴孔部１３ａの温度を昇降させるように動作する実行手段としての機能を有している。また、吸気側の可変バルブタイミング機構３１は、ＥＣＵ６によって吸気バルブ１６のバルブタイミングを進角側または遅角側に制御することで、バルブオーバラップを増減させて燃料噴射弁１３の噴孔部１３ａの温度を昇降させるように動作する実行手段としての機能を有している。更に、高圧燃料ポンプ１３３は、ＥＣＵ６によって燃料分配管１３１へ供給される燃料の燃料圧力を高圧側または低圧側に制御することで、燃料噴射弁１３の噴孔部１３ａを通過する燃料による摩擦熱および冷却効果により同噴孔部１３ａの温度を昇降させるように動作する実行手段としての機能を有している。 In addition, the ECU 6 includes a temperature calculation unit 6 a as temperature detection means for detecting the temperature of the injection hole 13 a of the fuel injection valve 13. The temperature calculation unit 6 a uses the intake air amount detected by the air flow meter 21, the ignition timing of the spark plug 15, and the control value of the variable valve timing mechanism 31 on the intake side to control the injection hole 13 a of the fuel injection valve 13. Temperature is calculated. In this case, the spark plug 15 has a function as an execution means that operates to raise and lower the temperature of the injection hole 13a of the fuel injection valve 13 by controlling the ignition timing to the retard side or the advance side by the ECU 6. Have. Further, the intake side variable valve timing mechanism 31 controls the valve timing of the intake valve 16 to the advance side or the retard side by the ECU 6, thereby increasing or decreasing the valve overlap, and the nozzle hole portion 13 a of the fuel injection valve 13. It has a function as an execution means which operates so as to raise and lower the temperature. Further, the high pressure fuel pump 133 controls the fuel pressure of the fuel supplied to the fuel distribution pipe 131 by the ECU 6 to the high pressure side or the low pressure side, so that the frictional heat generated by the fuel passing through the nozzle hole portion 13a of the fuel injection valve 13 is obtained. And it has a function as an execution means which operates to raise and lower the temperature of the nozzle hole part 13a due to the cooling effect.

そして、ＥＣＵ６は、硫黄検出センサ４５により検出された排気ガス中における硫黄の含有量が所定値（例えば４００ｐｐｍ）を超え、かつ温度算定部６ａにより算定された燃料噴射弁１３の噴孔部１３ａの温度が所定値（例えば１２０°Ｃ）未満であるときに、点火プラグ１５の点火時期を進角側に制御し、かつ吸気側の可変バルブタイミング機構３１による吸気バルブ１６のバルブタイミングを進角側に制御してバルブオーバラップを減少させるとともに、高圧燃料ポンプ１３３による燃料分配管１３１への供給燃料の圧力を高圧側に制御することで、燃料噴射弁１３の噴孔部１３ａの温度を上昇させるようにしている。 Then, the ECU 6 has a sulfur content in the exhaust gas detected by the sulfur detection sensor 45 that exceeds a predetermined value (for example, 400 ppm) and the injection hole 13a of the fuel injection valve 13 calculated by the temperature calculation unit 6a. When the temperature is less than a predetermined value (for example, 120 ° C.), the ignition timing of the spark plug 15 is controlled to the advance side, and the valve timing of the intake valve 16 by the intake side variable valve timing mechanism 31 is advanced. And the pressure of the fuel supplied to the fuel distribution pipe 131 by the high-pressure fuel pump 133 is controlled to the high-pressure side to increase the temperature of the injection hole 13a of the fuel injection valve 13. I am doing so.

ここで、ＥＣＵ６による燃料噴射弁１３の噴孔部１３ａの温度を上昇させる制御の流れを図４に基づいて説明する。 Here, the flow of control by the ECU 6 for increasing the temperature of the injection hole 13a of the fuel injection valve 13 will be described with reference to FIG.

まず、図４のステップＳＴ１において、硫黄検出センサ４５により検出された排気ガス中における硫黄の含有量が所定値（例えば４００ｐｐｍ）を超えているか否かを判定する。このステップＳＴ１の判定が、排気ガス中における硫黄の含有量が所定値を超えているＹＥＳの場合には、ステップＳＴ２において、温度算定部６ａにより、エアフローメータ２１により検出された吸入空気量、点火プラグ１５の点火時期、および吸気側の可変バルブタイミング機構３１の制御値を用いて燃料噴射弁１３の噴孔部１３ａの温度を算定する。 First, in step ST1 of FIG. 4, it is determined whether or not the sulfur content in the exhaust gas detected by the sulfur detection sensor 45 exceeds a predetermined value (for example, 400 ppm). If the determination in step ST1 is YES when the sulfur content in the exhaust gas exceeds a predetermined value, the intake air amount and ignition detected by the air flow meter 21 by the temperature calculation unit 6a in step ST2. The temperature of the injection hole 13a of the fuel injection valve 13 is calculated using the ignition timing of the plug 15 and the control value of the variable valve timing mechanism 31 on the intake side.

次いで、ステップＳＴ３において、温度算定部６ａにより算定された燃料噴射弁１３の噴孔部１３ａの温度が所定値（例えば１２０°Ｃ）未満であるか否かを判定する。このステップＳＴ３の判定が、燃料噴射弁１３の噴孔部１３ａの温度が所定値（例えば１２０°Ｃ）未満であるＹＥＳの場合には、ステップＳＴ４において、燃料噴射弁１３の噴孔部１３ａの温度を上昇させる制御を実行する。つまり、点火プラグ１５の点火時期を進角側に制御し、かつ吸気側の可変バルブタイミング機構３１による吸気バルブ１６のバルブタイミングを進角側に制御してバルブオーバラップを減少させるとともに、高圧燃料ポンプ１３３による燃料分配管１３１への供給燃料の圧力を高圧側に制御する。 Next, in step ST3, it is determined whether or not the temperature of the injection hole 13a of the fuel injection valve 13 calculated by the temperature calculation unit 6a is less than a predetermined value (for example, 120 ° C.). If the determination in step ST3 is YES when the temperature of the injection hole 13a of the fuel injection valve 13 is less than a predetermined value (for example, 120 ° C.), the injection hole 13a of the fuel injection valve 13 is determined in step ST4. Control to increase the temperature is executed. That is, the ignition timing of the spark plug 15 is controlled to the advance side, and the valve timing of the intake valve 16 by the intake side variable valve timing mechanism 31 is controlled to the advance side to reduce the valve overlap, and the high pressure fuel The pressure of the fuel supplied to the fuel distribution pipe 131 by the pump 133 is controlled to the high pressure side.

一方、上記ステップＳＴ１の判定が、排気ガス中における硫黄の含有量が所定値未満であるＮＯの場合、および上記ステップＳＴ３の判定が、燃料噴射弁１３の噴孔部１３ａの温度が所定値（例えば１２０°Ｃ）以上であるＮＯの場合には、共にステップＳＴ５に進み、このステップＳＴ５において、通常の運転制御を実行する。 On the other hand, when the determination in step ST1 is NO where the sulfur content in the exhaust gas is less than a predetermined value, and the determination in step ST3 is that the temperature of the injection hole 13a of the fuel injection valve 13 is a predetermined value ( In the case of NO that is 120 ° C. or more, for example, both proceed to step ST5, and normal operation control is executed in step ST5.

その後、ステップＳＴ６において、温度算定部６ａにより算定された燃料噴射弁１３の噴孔部１３ａの温度が所定値未満であるか否かを判定し、このステップＳＴ６の判定が、燃料噴射弁１３の噴孔部１３ａの温度が所定値未満であるＹＥＳの場合には、上記ステップＳＴ４に戻って、燃料噴射弁１３の噴孔部１３ａの温度を上昇させる制御を繰り返す。一方、上記ステップＳＴ６の判定が、燃料噴射弁１３の噴孔部１３ａの温度が所定値以上であるＮＯの場合には、上記ステップＳＴ５に進む。 Thereafter, in step ST6, it is determined whether or not the temperature of the injection hole 13a of the fuel injection valve 13 calculated by the temperature calculation unit 6a is less than a predetermined value. In the case of YES where the temperature of the nozzle hole part 13a is less than a predetermined value, the process returns to step ST4, and the control for increasing the temperature of the nozzle hole part 13a of the fuel injection valve 13 is repeated. On the other hand, if the determination in step ST6 is NO in which the temperature of the injection hole 13a of the fuel injection valve 13 is equal to or higher than a predetermined value, the process proceeds to step ST5.

したがって、上記実施形態では、硫黄検出センサ４５により検出された排気ガス中における硫黄の含有量が所定値（例えば４００ｐｐｍ）を超え、かつ温度算定部６ａにより算定された燃料噴射弁１３の噴孔部１３ａの温度が所定値（例えば１２０°Ｃ）未満であるときに、ＥＣＵ６により燃料噴射弁１３の噴孔部１３ａの温度を上昇させる制御を実行、つまり、点火プラグ１５の点火時期を進角側に制御し、かつ吸気側の可変バルブタイミング機構３１による吸気バルブ１６のバルブタイミングを進角側に制御してバルブオーバラップを減少させるとともに、高圧燃料ポンプ１３３による燃料分配管１３１への供給燃料の圧力を高圧側に制御することで、各燃料噴射弁１３の噴孔部１３ａの温度を上昇させるようにしている。これにより、燃料中に硫黄分が所定値以上含有していても、各燃料噴射弁１３の噴孔部１３ａの温度が所定値（１２０°Ｃ）を下回ることがなく、硫黄分由来の燃焼生成物である硫酸アンモニアの生成が抑制され、デポジットとなって噴孔部１３ａに堆積することを効果的に防いで、噴孔部１３ａへの堆積による悪影響を防止することができる。しかも、燃料噴射弁１３の噴孔部１３ａの温度が所定値を下回った際の排気性能の悪化や、アイドル時の失火も抑制することができる。 Therefore, in the above embodiment, the injection hole portion of the fuel injection valve 13 in which the sulfur content in the exhaust gas detected by the sulfur detection sensor 45 exceeds a predetermined value (for example, 400 ppm) and is calculated by the temperature calculation unit 6a. When the temperature of 13a is less than a predetermined value (for example, 120 ° C.), the ECU 6 executes control to increase the temperature of the injection hole 13a of the fuel injection valve 13, that is, the ignition timing of the spark plug 15 is advanced. And the valve timing of the intake valve 16 by the variable valve timing mechanism 31 on the intake side is controlled to the advance side to reduce the valve overlap, and the fuel supplied to the fuel distribution pipe 131 by the high-pressure fuel pump 133 is reduced. The temperature of the injection hole 13a of each fuel injection valve 13 is raised by controlling the pressure to the high pressure side. Thereby, even if the sulfur content in the fuel is greater than or equal to a predetermined value, the temperature of the injection hole 13a of each fuel injection valve 13 does not fall below the predetermined value (120 ° C), and combustion is derived from the sulfur content. The production of ammonia sulfate, which is a substance, is suppressed, and it is effectively prevented from depositing and depositing on the nozzle hole part 13a, and adverse effects due to deposition on the nozzle hole part 13a can be prevented. In addition, deterioration of exhaust performance when the temperature of the injection hole 13a of the fuel injection valve 13 falls below a predetermined value and misfire during idling can be suppressed.

また、排気ガス中における硫黄の含有量が赤外線吸収方式の硫黄検出センサ４５により検出されるので、硫黄検出手段が比較的簡易にかつコンパクトに構成され、実施する上で非常に有利なものとなる。 Further, since the sulfur content in the exhaust gas is detected by the infrared absorption type sulfur detection sensor 45, the sulfur detection means is relatively simple and compact, which is very advantageous for implementation. .

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含している。例えば、上記実施形態では、ＥＣＵ６により各燃料噴射弁１３の噴孔部１３ａの温度を上昇させる制御を、点火プラグ１５の点火時期の進角側への制御、吸気側の可変バルブタイミング機構３１による吸気バルブ１６のバルブタイミングの進角側への制御、および高圧燃料ポンプ１３３による供給燃料の圧力の高圧側への制御により行ったが、これらのうちの少なくとも１つの制御により各燃料噴射弁の噴孔部の温度を上昇させるようにしてもよい。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, The other various modifications are included. For example, in the above-described embodiment, the ECU 6 controls the temperature of the injection hole 13a of each fuel injection valve 13 to be increased by controlling the ignition timing of the ignition plug 15 to the advance side and the variable valve timing mechanism 31 on the intake side. The control is performed by controlling the valve timing of the intake valve 16 to the advance side and controlling the pressure of the supplied fuel to the high pressure side by the high-pressure fuel pump 133. By at least one of these controls, the injection of each fuel injection valve is controlled. You may make it raise the temperature of a hole.

また、上記実施形態では、排気ガス中における硫黄の含有量を赤外線吸収方式の硫黄検出センサ４５により検出したが、これに限定されるものではなく、排気ガス中における硫黄の含有量を溶液導電率方式、紫外線吸収方式、炎光光度方式、または定電位電解方式などの排気ガス中硫黄検出手段が用いられていてもよい。また、これに代えて、燃料中における硫黄の含有量を燃料中から直接検出する硫黄検出手段であってもよく、微量電量滴定式酸化法、放射線励起法、または放射線式透過法などが適用される。 Moreover, in the said embodiment, although sulfur content in exhaust gas was detected by the sulfur detection sensor 45 of the infrared absorption system, it is not limited to this, Sulfur content in exhaust gas is solution conductivity. Exhaust gas sulfur detection means such as a method, an ultraviolet absorption method, a flame photometry method, or a constant potential electrolysis method may be used. Alternatively, a sulfur detection means for directly detecting the sulfur content in the fuel from the fuel may be used, and a microcoulometric titration method, a radiation excitation method, or a radiation transmission method is applied. The

更に、上記実施形態では、４つの気筒１ａ，１ａ，…を備えたガソリンエンジン１に適用した場合について述べたが、ディーゼルエンジンにも適用できるのはいうまでもない。また、単気筒もしくは４気筒を除く複数気筒のエンジンにも適用可能である。 Furthermore, although the case where it applied to the gasoline engine 1 provided with four cylinders 1a, 1a, ... was described in the said embodiment, it cannot be overemphasized that it can apply also to a diesel engine. Further, the present invention can also be applied to a single cylinder or a multi-cylinder engine excluding four cylinders.

本発明の実施形態に係る制御装置を適用したエンジンおよび燃料供給系統の概略構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows schematic structure of the engine and fuel supply system to which the control apparatus which concerns on embodiment of this invention is applied. エンジン制御システム全体の概略構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows schematic structure of the whole engine control system. ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of control systems, such as ECU. ＥＣＵによる燃料噴射弁の噴孔部の温度を上昇させる制御の流れを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the flow of control which raises the temperature of the nozzle hole part of a fuel injection valve by ECU.

符号の説明Explanation of symbols

１エンジン（内燃機関）
１ａ気筒
１３燃料噴射弁
１３ａ噴孔部
１３３高圧燃料ポンプ（実行手段）
１５点火プラグ（実行手段）
３１吸気側の可変バルブタイミング機構（実行手段）
４５硫黄検出センサ（排気ガス中硫黄検出手段、硫黄検出手段）
６ＥＣＵ（制御手段）
６ａ温度算定部（温度検出手段） 1 engine (internal combustion engine)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Cylinder 13 Fuel injection valve 13a Injection hole part 133 High pressure fuel pump (execution means)
15 Spark plug (execution means)
31 Intake side variable valve timing mechanism (execution means)
45 Sulfur detection sensor (exhaust gas sulfur detection means, sulfur detection means)
6 ECU (control means)
6a Temperature calculation part (temperature detection means)

Claims

内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
燃料中における硫黄の含有量を検出する硫黄検出手段と、
上記燃料噴射弁の噴孔部の温度を検出する温度検出手段と、
上記燃料噴射弁の噴孔部の温度を昇降させるように動作する実行手段と、
上記硫黄検出手段により検出された硫黄の含有量が所定値を超え、かつ上記温度検出手段により検出された上記燃料噴射弁の噴孔部の温度が所定値よりも低いときに、上記実行手段により上記燃料噴射弁の噴孔部の温度を上昇させるように制御する制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A fuel injection valve for directly injecting fuel into the cylinder of the internal combustion engine;
Sulfur detection means for detecting the sulfur content in the fuel;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the nozzle hole portion of the fuel injection valve;
Execution means that operates to raise and lower the temperature of the nozzle hole of the fuel injection valve;
When the sulfur content detected by the sulfur detection means exceeds a predetermined value and the temperature of the injection hole portion of the fuel injection valve detected by the temperature detection means is lower than a predetermined value, the execution means A control device for an internal combustion engine, comprising: control means for controlling the temperature of the injection hole of the fuel injection valve to increase.

請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
上記硫黄検出手段としては、上記気筒から排出された排気ガス中における硫黄の含有量に基づいて燃料中の硫黄の含有量を検出する排気ガス中硫黄検出手段が適用されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
As the sulfur detection means, exhaust gas sulfur detection means for detecting the sulfur content in the fuel based on the sulfur content in the exhaust gas discharged from the cylinder is applied. Control device for internal combustion engine.