JP2016017416A - Internal combustion engine control unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を有する筒内直接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 a direct injection type internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism capable of changing a compression ratio.
筒内直接噴射式の内燃機関においては、筒内の高温に晒される燃料噴射弁の噴射口付近で燃料の変質が起こり、デポジットが発生する可能性がある。そして、このデポジットが、燃料噴射弁の噴射口に付着すると、燃料噴射量にばらつきが生じ、エミションが悪化して排気通路に配置された排気浄化用触媒の劣化が促進されてしまう虞がある。 In an in-cylinder direct injection internal combustion engine, fuel deterioration may occur near the injection port of a fuel injection valve that is exposed to high temperatures in the cylinder, and deposits may occur. If this deposit adheres to the injection port of the fuel injection valve, the fuel injection amount varies, and the emission may be deteriorated to promote deterioration of the exhaust purification catalyst disposed in the exhaust passage.
そこで、例えば、特許文献1、特許文献2には、燃料噴射弁の噴射口にデポジットが付着すると、燃料噴射弁の燃料噴射圧力を大きくすることで付着したデポジットを除去するようにした内燃機関が開示されている。
Therefore, for example, Patent Document 1 and
しかしながら、このような特許文献1、特許文献2においては、燃料噴射弁の噴射口に付着したデポジットの除去能力は向上するものの、燃料噴射圧力を大きくすることに伴って燃費が悪化してしまうという問題がある。
However, in Patent Document 1 and
本発明の内燃機関の制御装置は、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁の噴射口にデポジットが付着する可能性のある運転領域での運転が所定時間連続した場合に、圧縮比を低下させることを特徴としている。 The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention reduces the compression ratio when operation in an operation region where deposits may adhere to the injection port of a fuel injection valve that directly injects fuel into the combustion chamber continues for a predetermined time. It is characterized by letting.
本発明によれば、圧縮比を低下させることによって、燃料噴射弁の燃料噴射圧と筒内の圧力差が大きくなるので、デポジットが噴射口から剥がれやすくなり、燃費を悪化させることなくデポジットの除去能力を向上させることができる。 According to the present invention, by reducing the compression ratio, the difference between the fuel injection pressure of the fuel injection valve and the pressure in the cylinder increases, so the deposit is easily peeled off from the injection port, and the deposit is removed without deteriorating the fuel consumption. Ability can be improved.
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明が適用される筒内直接噴射式の内燃機関1の概略構成を示している。なお、内燃機関1は、例えばガソリンを燃料とするものである。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a direct injection type internal combustion engine 1 to which the present invention is applied. The internal combustion engine 1 uses gasoline as fuel, for example.
内燃機関1の燃焼室2には、吸気弁3を介して吸気通路4が接続されているとともに、排気弁5を介して排気通路6が接続されている。
An intake passage 4 is connected to the
吸気通路4には、電子制御式のスロットル弁7が配置されている。また、スロットル弁7の上流側には、吸入空気量を検出するエアフローメータ8が設けられている。エアフローメータ8の検出信号は、ECU(エンジンコントロールユニット)20に入力されている。
An electronically controlled
吸気弁3は、バルブタイミングを可変可能な可変動弁機構9によって開閉駆動される。本実施例の可変動弁機構9は、吸気弁3の作動角及びリフト量を連続的に変更可能なリフト作動角可変機構と、吸気弁3の作動角の中心位相を連続的に変更可能な位相可変機構と、から構成されている。なお、可変動弁機構9は、上記リフト作動角可変機構と上記位相可変機構とから構成されるものに限定されるものではなく、例えば、上記位相可変機構のみから構成されるものであってもよい。また、吸気弁3は、バルブタイミングが常に一定となるいわゆる直動式の動弁機構によって開閉駆動されるものでもよい。 The intake valve 3 is driven to open and close by a variable valve mechanism 9 that can vary the valve timing. The variable valve mechanism 9 of the present embodiment is capable of continuously changing the lift operating angle variable mechanism capable of continuously changing the operating angle and lift amount of the intake valve 3 and the center phase of the operating angle of the intake valve 3. And a phase variable mechanism. The variable valve mechanism 9 is not limited to the lift operating angle variable mechanism and the phase variable mechanism. For example, the variable valve mechanism 9 may include only the phase variable mechanism. Good. The intake valve 3 may be driven to open and close by a so-called direct-acting valve mechanism in which the valve timing is always constant.
燃焼室2の頂部には、ピストン10と対向するように点火プラグ11が配置されている。この燃焼室2の吸気通路側の側部には、燃焼室2内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁12が配置されている。
A
排気弁5を駆動する排気弁側の動弁機構は、直動式の駆動カム13を用いたものであり、バルブタイミングが常に一定となっている。なお、排気弁5は、バルブタイミングを可変可能な可変動弁機構で開閉駆動するようにしてもよい。
The valve operating mechanism on the exhaust valve side for driving the exhaust valve 5 uses a
ECU20は、マイクロコンピュータを内蔵し、内燃機関1の種々の制御を行うものであって、各種のセンサからの信号を基に処理を行うようになっている。各種のセンサとしては、前述のエアフローメータ8のほかに、運転者により操作されるアクセルペダルの開度(踏込量)を検出するアクセル開度センサ21、クランク角度と共に機関回転速度を検出可能なクランク角センサ22、スロットル弁7の開度を検出するスロットルセンサ23、内燃機関1の冷却水温を検出する水温センサ24、排気通路6に設けられた排気浄化用の図示せぬ触媒コンバータの上流側に配置された第1空燃比センサ25、上記触媒コンバータの下流側に配置された第2空燃比センサ26等がある。なお、空燃比センサ25、26は、空燃比のリッチ、リーンのみを検出する酸素センサであってもよく、あるいは空燃比の値に応じた出力が得られる広域型空燃比センサであってもよい。
The ECU 20 incorporates a microcomputer and performs various controls of the internal combustion engine 1, and performs processing based on signals from various sensors. As various sensors, in addition to the
そして、ECU20では、これらの検出信号に基づいて、燃料噴射弁12の噴射量、噴射時期及び燃料噴射圧力や、点火プラグ11による点火時期、可変動弁機構9によるバルブタイミング、スロットル弁7の開度などを制御する。
Based on these detection signals, the
ここで、燃料噴射弁12には、高圧燃料ポンプ(図示せず)により加圧された比較的高い圧力の燃料が燃圧可変部としての電磁弁14を介して導入されている。電磁弁14の開度はECU20からの制御指令に基づいて制御されており、運転条件に応じて電磁弁14の開度を変更することで、燃料噴射弁12に供給される燃圧を変化させることが可能となっている。なお、上記燃圧可変部は、電磁弁14に限定されるものではなく、燃料噴射弁12に供給される燃圧を変更可能であれば、電磁弁14以外の構成であってもよい。
Here, a relatively high pressure fuel pressurized by a high pressure fuel pump (not shown) is introduced into the
また、内燃機関1は、図2に示すように、シリンダブロック31のシリンダ32内を往復動するピストン10の上死点位置を変更することで機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構30を有している。
In addition, as shown in FIG. 2, the internal combustion engine 1 includes a variable
可変圧縮比機構30は、ピストン10とクランクシャフト33のクランクピン34とを複数のリンクで連係した複リンク式ピストン−クランク機構を利用したものであって、クランクピン34に回転可能に装着されたロアリンク35と、このロアリンク35とピストン10とを連結するアッパリンク36と、偏心軸部38が設けられた制御軸37と、偏心軸部38とロアリンク35とを連結するコントロールリンク39と、を有している。
The variable
クランクシャフト33は、クランク軸受ブラケット40によってシリンダブロック31に回転可能に支持されている。
The
アッパリンク36は、一端がピストンピン41に回転可能に取り付けられ、他端が第1連結ピン42によりロアリンク35と回転可能に連結されている。コントロールリンク39は、一端が第2連結ピン43によりロアリンク35と回転可能に連結されており、他端が偏心軸部38に回転可能に取り付けられている。
One end of the
制御軸37は、クランクシャフト33と平行に配置され、かつシリンダブロック31に回転可能に支持されている。詳述すると、制御軸37は、クランク軸受ブラケット40と制御軸受ブラケット44との間に回転可能に支持されている。
The
そして、この制御軸37は、歯車機構45を介して電動モータからなるアクチュエータ46によって回転駆動され、その回転位置が制御されている。アクチュエータ46は、ECU20からの指令に基づき制御される。なお、制御軸37を油圧アクチュエータによって回転駆動するようにしてもよい。
The
アクチュエータ46により制御軸37の回転位置を変更することで、コントロールリンク39の揺動支点47となる偏心軸部38の位置が変化する。これにより、コントロールリンク39によるロアリンク35の姿勢が変化し、ピストン10のピストンモーション(ストローク特性)、すなわちピストン10の上死点位置及び下死点位置の変化を伴って、機関圧縮比が連続的に変更される。
By changing the rotational position of the
内燃機関1は筒内直接噴射式であるため、機関回転数とトルクによって規定されるマップ上に、燃料噴射弁12の噴射口12aにデポジットが付着堆積する可能性のあるデポジット領域が存在する。燃料噴射弁12の噴射口12aにデポジットが付着すると、燃料噴射量にバラツキが生じ、エミッションが悪化し、上記触媒コンバータの劣化が促進される虞がある。
Since the internal combustion engine 1 is an in-cylinder direct injection type, there is a deposit region on the map defined by the engine speed and torque where deposits may deposit on the
上記デポジット領域で内燃機関1を運転する場合、燃料噴射圧力を上昇させることや、点火プラグ11による点火時期をリタードさせることは、デポジットは除去する上で有効である。
When the internal combustion engine 1 is operated in the deposit region, increasing the fuel injection pressure or retarding the ignition timing by the
しかしながら、燃料噴射圧力を上昇させると、燃料噴射圧力と筒内圧(燃焼室2内の圧力)との圧力差が大きくなって、付着したデポジットが燃料噴射弁12の噴射口12aから剥がれやすくなるものの、燃圧の上昇により燃料噴射量が相対的に増加して燃費が悪化してしまう。また、点火時期をリタードさせると、燃焼温度が低下するためデポジットの発生が抑制されるものの、燃費が悪化してしまう。
However, when the fuel injection pressure is increased, the pressure difference between the fuel injection pressure and the in-cylinder pressure (the pressure in the combustion chamber 2) increases, and the deposited deposit tends to peel off from the
そこで、本実施例においては、上記デポジット領域での運転が所定時間T連続した時刻H1のタイミングで、図3に示すように、可変圧縮比機構30により内燃機関1の圧縮比を所定の低圧縮比ε1まで低下させる。低圧縮比ε1は、上記デポジット領域で設定される可能性のある圧縮比よりも低い値であり、予め設定されているものである。
Therefore, in the present embodiment, the compression ratio of the internal combustion engine 1 is reduced to a predetermined low compression rate by the variable
そして、圧縮比をε1に低下させてから所定時間t1経過後の時刻H2のタイミングで、燃料噴射弁12の噴射口12aにデポジットが付着しているか否かを判定するデポジット判定を実施する。
And the deposit determination which determines whether the deposit has adhered to the
このデポジット判定は、排気空燃比の目標値に対するずれ量の学習値が予め設定された所定量α1以上となっている場合に、燃料噴射弁12の噴射口12aのデポジットが除去されていないと判定するものであり、ECU20が実施するものである。つまり、ECU20がデポジット付着判定部に相当する。
In this deposit determination, when the learning value of the deviation amount with respect to the target value of the exhaust air-fuel ratio is equal to or greater than a predetermined amount α1, a deposit at the
このデポジット判定の結果、燃料噴射弁12の噴射口12aのデポジットが除去されていると判定されると、図3中に実線で示すように、圧縮比の低下を終了する。燃料噴射弁12の噴射口12aのデポジットが除去されていないと判定されると、図3中に破線で示すように、圧縮比をε1に維持しつつ、燃圧を所定の高燃圧P1に上昇させる。高燃圧P1は、上記デポジット領域で設定される可能性のある燃圧よりも高い値であり、予め設定されているものである。
As a result of the deposit determination, when it is determined that the deposit at the
そして、所定時間t2経過後の時刻H3にタイミングで、上記デポジット判定を再度実施する。図3に破線で示す例では、時刻H3のタイミングで、デポジットが付着していないと判定されているため、時刻H3で圧縮比の低下を終了するとともに、燃圧の上昇を終了している。 Then, the deposit determination is performed again at the time H3 after the elapse of the predetermined time t2. In the example shown by the broken line in FIG. 3, since it is determined that no deposit is attached at the time H3, the decrease in the compression ratio is finished and the increase in the fuel pressure is finished at the time H3.
このような本実施例においては、上記デポジット領域での運転が所定時間T連続すると、圧縮比を低下させ、燃料噴射弁12の燃料噴射圧と燃焼室2(筒内)の圧力差を大きくしている。そのため、デポジットが燃料噴射弁12の噴射口12aから剥がれやすくなり、燃費を悪化させることなくデポジットの除去能力を向上させることができる。また、圧縮比を低下させることにより燃焼温度が低下するので、燃料噴射弁12の噴射口12aにおける燃料の変質が抑制され、デポジットの発生が抑制される。つまり、燃料噴射弁12の噴射口12aに付着するデポジットを除去するにあたり、燃料噴射弁12の燃料噴射圧力を上げることや、点火時期のリタードにより燃焼温度を下げることを行わずに、燃費の悪化やデポジットの発生を抑制しつつデポジットを除去できる。
In this embodiment, when the operation in the deposit region is continued for a predetermined time T, the compression ratio is lowered, and the pressure difference between the fuel injection pressure of the
そして、圧縮比を低下させてもデポジットが除去できない場合に限り、燃圧を上昇させて燃料噴射圧力を上昇させることで、燃費悪化を最小限に抑えつつ燃料噴射弁12の噴射口12aに付着したデポジットの除去能力を向上させる。これによって、エミションの改善と燃費性能の改善との両立を図ることができる。
Then, only when the deposit cannot be removed even if the compression ratio is lowered, the fuel pressure is increased to increase the fuel injection pressure, thereby adhering to the
なお、上記デポジット判定として、排気空燃比が目標値(例えば理論空燃比)となるように燃料噴射量を制御する空燃比フィードバック制御時のフィードバック量が予め設定された所定量以上となっている場合に、デポジットが付着していると判定するようにしてもよい。上記デポジット判定における排気空燃比の目標値に対するずれ量の学習値や上記フィードバック量は、いずれも燃料噴射弁12の噴射口12aに付着したデポジットが多くなるほど大きな値となるものである。
In addition, as the deposit determination, when the feedback amount at the time of air-fuel ratio feedback control for controlling the fuel injection amount so that the exhaust air-fuel ratio becomes a target value (for example, the theoretical air-fuel ratio) is equal to or larger than a predetermined amount set in advance. In addition, it may be determined that the deposit is attached. The learning value of the deviation amount with respect to the target value of the exhaust air-fuel ratio in the deposit determination and the feedback amount both increase as the deposit attached to the
図4は、上述した実施例の制御の流れを示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing a control flow of the above-described embodiment.
S1では、上記デポジット領域での連続運転時間をモニタリングする。S2では、上記デポジット領域での連続運転時間が所定時間T以上であるか否かを判定する。上記デポジット領域での連続運転時間が所定時間T以上であればS3へ進み、そうでなければ今回のルーチンを終了する。 In S1, the continuous operation time in the deposit area is monitored. In S2, it is determined whether or not the continuous operation time in the deposit area is a predetermined time T or more. If the continuous operation time in the deposit area is equal to or longer than the predetermined time T, the process proceeds to S3, and if not, the current routine is terminated.
S3では、圧縮比を所定の低圧縮比ε1まで低下させ、この状態を所定時間t1の間維持してS4へ進む。 In S3, the compression ratio is reduced to a predetermined low compression ratio ε1, this state is maintained for a predetermined time t1, and the process proceeds to S4.
S4では、上記デポジット判定を実施し、デポジットが燃料噴射弁12の噴射口12aから除去されているか否かを判定する。デポジットが燃料噴射弁12の噴射口12aから除去されていると判定された場合にはS5進み、デポジットが除去されていないと判定された場合にはS6へ進む。
In S4, the deposit determination is performed, and it is determined whether or not the deposit is removed from the
S5では、低下させていた圧縮比を元に戻し、上記デポジット領域での連続運転時間のカウントをリセットする。 In S5, the reduced compression ratio is returned to the original, and the count of the continuous operation time in the deposit area is reset.
S6では、燃圧を所定の高燃圧P1まで上昇させ、この状態を所定時間t2の間維持してS7へ進む。 In S6, the fuel pressure is increased to a predetermined high fuel pressure P1, this state is maintained for a predetermined time t2, and the process proceeds to S7.
S7では、上記デポジット判定を実施し、デポジットが燃料噴射弁12の噴射口12aから除去されていると判定された場合にはS8進み、デポジットが除去されていないと判定された場合にはS6へ進む。つまり、燃料噴射弁12の噴射口12aからデポジットが除去されるまで、圧縮比を低下させ、かつ燃圧を上昇させた状態が維持される。そのため、燃料噴射弁12の噴射口12aに付着したデポジットは確実に除去されることになる。
In S7, the deposit determination is performed. If it is determined that the deposit is removed from the
S8では、低下させていた圧縮比と、上昇させていた燃圧をそれぞれ元に戻し、上記デポジット領域での連続運転時間のカウントをリセットする。 In S8, the reduced compression ratio and the increased fuel pressure are restored to their original values, and the count of the continuous operation time in the deposit region is reset.
なお、圧縮比を所定の低圧縮比ε1まで低下させても、上記デポジット判定の結果、デポジットが燃料噴射弁12の噴射口12aから除去されていないと判定された場合に、燃圧を所定の高燃圧P1まで上昇させるとともに、圧縮比を所定の低圧縮比ε1よりもさらに低い低圧縮比ε2まで低下させるようにしてもよい。
Even if the compression ratio is reduced to a predetermined low compression ratio ε1, if it is determined that the deposit is not removed from the
1…内燃機関
2…燃焼室
10…ピストン
11…点火プラグ
12…燃料噴射弁
12a…噴射口
14…電磁弁
20…ECU
30…可変圧縮比機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
30 ... Variable compression ratio mechanism
Claims (6)
内燃機関の圧縮比を変更可能な圧縮比可変機構と、を有し、
上記燃料噴射弁の噴射口にデポジットが付着する可能性のある運転領域での運転が所定時間連続した場合に、圧縮比を低下させることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A fuel injection valve that injects fuel directly into the combustion chamber;
A compression ratio variable mechanism capable of changing the compression ratio of the internal combustion engine,
A control apparatus for an internal combustion engine, wherein a compression ratio is lowered when an operation in an operation region where deposits may adhere to the injection port of the fuel injection valve continues for a predetermined time.
上記噴射口におけるデポジット付着の有無を検出するデポジット付着判定部と、を有し、
圧縮比を低下させて所定時間経過しても、デポジットが付着している場合には、上記燃圧を上昇させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 A fuel pressure variable section capable of changing the fuel pressure supplied to the fuel injection valve;
A deposit adhesion determination unit for detecting the presence or absence of deposit adhesion at the injection port,
2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein, even when a predetermined time elapses after the compression ratio is lowered, if the deposit is adhered, the fuel pressure is increased.
上記噴射口におけるデポジット付着の有無を検出するデポジット付着判定部と、を有し、
圧縮比を低下させて所定時間経過しても、デポジットが付着している場合には、圧縮比をさらに低下させるとともに、上記燃圧を上昇させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 A fuel pressure variable section capable of changing the fuel pressure supplied to the fuel injection valve;
A deposit adhesion determination unit for detecting the presence or absence of deposit adhesion at the injection port,
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein, even if a predetermined time elapses after the compression ratio is lowered, if the deposit is adhered, the compression ratio is further lowered and the fuel pressure is raised. Control device.
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