JP4442534B2 - Fuel injection control device for in-cylinder injection type internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、圧縮行程時に燃料噴射を実行可能な筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。 The present invention relates to a fuel injection control device for a direct injection internal combustion engine capable of executing fuel injection during a compression stroke.
従来より、筒内(シリンダ内)に直接燃料を噴射する筒内噴射型の内燃機関(エンジン)として筒内噴射型ガソリンエンジンが実用化されている。一般的に、このような筒内噴射型のガソリンエンジンにおいては、圧縮行程に燃料を噴射する圧縮行程噴射モードと主に吸気行程に燃料を噴射する吸気行程噴射モードとが切り換え可能に設定されている。このうち圧縮行程噴射モード(圧縮リーン噴射モード)では、ピストンの上昇時或いは上昇終了時に燃料を噴射するモードであって、ピストンが圧縮行程上死点近傍にあるときに点火プラグへ向けて燃料を噴射して、燃料の噴射力(貫徹力)によって点火プラグに燃料を供給し、この燃料に直接点火するようにした噴射モード(スプレーガイド噴射モード)が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a cylinder injection gasoline engine has been put to practical use as a cylinder injection type internal combustion engine (engine) that directly injects fuel into the cylinder (inside the cylinder). Generally, in such a cylinder injection type gasoline engine, a compression stroke injection mode in which fuel is injected in a compression stroke and an intake stroke injection mode in which fuel is mainly injected in an intake stroke are set to be switchable. Yes. Of these, the compression stroke injection mode (compression lean injection mode) is a mode in which fuel is injected when the piston rises or ends, and when the piston is near the top dead center of the compression stroke, the fuel is injected toward the spark plug. There is known an injection mode (spray guide injection mode) in which fuel is injected and fuel is supplied to a spark plug by the fuel injection force (penetration force) and the fuel is directly ignited.
また、吸気行程噴射モードでは、燃料の予混合により燃焼室全体の空燃比状態を均一化しながら、安定した着火と確実な火炎伝播を実現して十分な高出力を得られるように運転を行うことができる。なお、吸気行程噴射モードには、空燃比を理論空燃比(ストイキオ)近傍として大きな出力を得られるようにしたストイキオモードと、空燃比をストイキオよりも希薄(例えばA/F15〜20)にして燃費の向上を図るリーンモードと、急加速時等に一時的に空燃比をストイキオよりも濃化(リッチ)にするエンリッチモード等が設けられている。
Also, in the intake stroke injection mode, the fuel is premixed and the air-fuel ratio of the entire combustion chamber is made uniform, and stable ignition and reliable flame propagation are realized to obtain a sufficiently high output. Can do. In the intake stroke injection mode, the stoichiometric mode in which a large output is obtained with the air-fuel ratio in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio (stoichio), and the air-fuel ratio is made leaner (for example, A /
そして、このような筒内噴射エンジンでは、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて、圧縮行程噴射モード(圧縮リーンモード),吸気行程噴射ストイキオモード(ストイキオモード),吸気行程噴射リーンモード(吸気リーンモード),吸気行程噴射エンリッチモード(エンリッチモード)等の各運転モードが切り換えられる。
また、下記の特許文献1には、圧縮行程噴射モードとして、燃料噴射中又は燃料噴射直後のピストンに衝突する以前の燃料に点火する第1の運転モードと、燃料噴射終了後ピストンを経由した燃料に点火する第2の運転モードとをそなえ、これらの運転モードをエンジン運転状態に応じて切り換える技術が開示されている。
Further, in
ところで、上述したスプレーガイド噴射モードでは希薄な空燃比で燃焼可能であり、このため燃費が良いという利点を有している。そこで、エンジンの運転中には極力スプレーガイド噴射モードで運転したいという要望がある。
しかしながら、スプレーガイド噴射モードは燃料圧力(以下、燃圧という)の変化に対して燃焼安定性が変動しやすく、常時エンジンを安定して運転するのが困難であるという課題がある。以下、このようなスプレーガイド噴射モードの燃焼安定性について図を用いて簡単に説明すると、図6はアイドル運転(無負荷運転)におけるスプレーガイド噴射モードでの燃焼安定特性を示す図であって、図中縦軸は点火時期、横軸は噴射時期である。
By the way, in the above-described spray guide injection mode, combustion is possible at a lean air-fuel ratio, and thus there is an advantage that fuel efficiency is good. Therefore, there is a desire to operate in the spray guide injection mode as much as possible during the operation of the engine.
However, the spray guide injection mode has a problem that the combustion stability tends to fluctuate with respect to a change in fuel pressure (hereinafter referred to as fuel pressure), and it is difficult to always operate the engine stably. Hereinafter, the combustion stability in the spray guide injection mode will be briefly described with reference to the drawings. FIG. 6 is a diagram showing the combustion stability characteristics in the spray guide injection mode in the idle operation (no-load operation). In the figure, the vertical axis represents the ignition timing, and the horizontal axis represents the injection timing.
そして、図中、閉曲線で囲まれた領域が安定した燃焼を実現することができる領域(安定燃焼領域)であって、燃圧が変動するとこの領域が変化することを示している。特に、スプレーガイド噴射モードのアイドル運転では、燃圧が高くなるほど安定燃焼領域が狭くなり、燃圧が低くなるほど安定燃焼領域は広がる特性を有している。
したがって、アイドル運転時にスプレーガイド噴射モードで安定した燃焼を実現するためには低い燃圧が必要とされる。しかし、アイドル運転以外の運転領域では、スプレーガイド噴射モードを成立させるためには比較的高い燃圧(図6中の高燃圧に相当)が必要であり、このため、スプレーガイド噴射モードでアイドル運転以外からアイドル運転に移行するときには燃圧を低下させる必要がある。
In the figure, the region surrounded by the closed curve is a region where stable combustion can be realized (stable combustion region), and this region changes when the fuel pressure varies. In particular, in the idle operation in the spray guide injection mode, the stable combustion region becomes narrower as the fuel pressure becomes higher, and the stable combustion region becomes wider as the fuel pressure becomes lower.
Therefore, a low fuel pressure is required to realize stable combustion in the spray guide injection mode during idle operation. However, in an operation region other than the idle operation, a relatively high fuel pressure (corresponding to the high fuel pressure in FIG. 6) is necessary to establish the spray guide injection mode. It is necessary to reduce the fuel pressure when shifting from idling to idling.
しかしながら、アイドル運転以外からアイドル運転時に燃圧を低下させる場合であっても、制御遅れ等により燃圧は速やかに低下させることができず、このため燃圧が十分に低下しない状態で、アイドル運転のスプレーガイド噴射モードに移行してしまう場合がある。そして、このような場合には、上述したように燃焼安定領域が狭いため、場合によっては失火を招く恐れがある。 However, even when the fuel pressure is reduced during idle operation from other than idle operation, the fuel pressure cannot be quickly reduced due to a control delay or the like. There is a case where the mode is shifted to the injection mode. In such a case, since the combustion stable region is narrow as described above, there is a risk of misfire in some cases.
本発明はこのような課題に鑑みて創案されたものであって、アイドル運転時の失火を防止してエンジン(内燃機関)の運転信頼性を確保するようにした、筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of such problems, and is directed to an in-cylinder injection internal combustion engine that prevents misfire during idle operation and ensures the operational reliability of the engine (internal combustion engine). An object is to provide a fuel injection control device.
本発明の筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置は、筒内に燃料を直接噴射して点火プラグにより着火する筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置であって、燃料の噴射力によって点火プラグに燃料を供給して点火する第1の燃料噴射モードと、吸気行程中に主に燃料を噴射する第2の燃料噴射モードとを切り換え可能な切り換え手段と、噴射される燃料の圧力を検出又は推定する燃圧検出手段とをそなえ、該切り換え手段は、該内燃機関の運転領域が低負荷運転領域以外から低負荷運転領域に移行する際、該燃圧検出手段で検出又は推定される該燃料圧力が所定圧力以上である期間は、該第1の燃料噴射モードを禁止するとともに、該第2の燃料噴射モードに燃料噴射モードを切り換えることを特徴としている(請求項1)。 A fuel injection control device for a cylinder injection type internal combustion engine according to the present invention is a fuel injection control device for a cylinder injection type internal combustion engine in which fuel is directly injected into a cylinder and ignited by a spark plug. a first fuel injection mode for ignition by supplying fuel to the ignition plug, and a switching means capable of switching the second fuel injection mode is set to mainly injecting fuel during the intake stroke, the pressure of fuel injected and a fuel pressure detecting means for detecting or estimating the, said switching means, when the operation range of the internal combustion engine shifts from other than the low negative Niun rolling region in the low-load operation region, is detected or estimated by said fuel pressure detecting means that period fuel pressure is higher than a predetermined pressure, the fuel injection mode of the first as well as prohibiting is characterized by switching the fuel injection mode to the fuel injection mode of the second (claim 1).
また、該内燃機関のアイドル運転を検出又は判定するアイドル運転検出手段とをそなえ、該切り換え手段は、該アイドル運転検出手段からの情報に基づき該内燃機関の運転状態がアイドル運転以外からアイドル運転に変更されたことを検出又は判定すると、該燃圧検出手段で検出又は推定される該燃料圧力が所定圧力以上であれば、該第1の燃料噴射モードを禁止するとともに、該燃料噴射モードを該第2の燃料噴射モードに切り換えるように構成しても良い(請求項2)。 And an idle operation detecting means for detecting or determining an idle operation of the internal combustion engine, wherein the switching means changes the operation state of the internal combustion engine from an idle operation to an idle operation based on information from the idle operation detection means. When the change is detected or determined, if the fuel pressure detected or estimated by the fuel pressure detecting means is equal to or higher than a predetermined pressure, the first fuel injection mode is prohibited and the fuel injection mode is changed to the first fuel injection mode. The fuel injection mode may be switched to the second fuel injection mode (claim 2).
また、該切り換え手段は、該燃圧検出手段で検出又は推定される該燃料圧力が所定圧力未満となったとき該第1の燃料噴射モードに切り換えるのが好ましい(請求項3)。 Further, the switching means preferably switches to the first fuel injection mode when the fuel pressure detected or estimated by said fuel pressure detecting means becomes less than the predetermined pressure (claim 3).
本発明の筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、内燃機関の低負荷運転領域において、燃料の圧力が所定値以上のとき第1の燃料噴射モードを禁止して第2の燃料噴射モードに切り換えるので、低負荷運転領域での燃焼が安定して失火を回避することができる。したがってエンジンの運転信頼性を高めることができる利点がある。 According to the fuel injection control device for a direct injection internal combustion engine of the present invention, in the low load operation region of the internal combustion engine, when the fuel pressure is equal to or higher than a predetermined value, the first fuel injection mode is prohibited and the second fuel is controlled. Since the mode is switched to the injection mode, the combustion in the low load operation region is stabilized and misfire can be avoided. Therefore, there is an advantage that the operation reliability of the engine can be improved.
以下、図面により、本発明の一実施形態にかかる筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置について説明すると、図1はその要部の機能構成を示す模式的なブロック図、図2及び図3は内燃機関の要部構成を示す模式図であって、図2はスプレーガイド噴射モードについて説明するための図、図3はウォールガイド噴射モードについて説明するための図、図4はその作用について説明するためのタイムチャート、図5はその作用について説明するためのフローチャートである。 Hereinafter, a fuel injection control device for a direct injection type internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing the functional configuration of the main part, FIG. 2 and FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the main part of the internal combustion engine, FIG. 2 is a diagram for explaining the spray guide injection mode, FIG. 3 is a diagram for explaining the wall guide injection mode, and FIG. Thai whip for chart, FIG 5 is a flowchart for explaining operation thereof.
図2及び図3に示すように、本発明に適用される内燃機関(エンジン)は、筒内に直接燃料を噴射して点火するようにした筒内噴射型内燃機関1であって、本実施形態ではガソリンエンジンが適用されている。
図示するように、このエンジン1の燃焼室3は、シリンダヘッド8の下面と、シリンダ7の壁面と、ピストン2の頂面とにより形成されている。また、シリンダヘッド8には燃料噴射弁(以下、単にインジェクタという)4が取り付けられている。このインジェクタ4は、その先端側が燃焼室3に臨むように配設されており、このインジェクタ4から燃焼室3内に直接燃料が噴射されるようになっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the internal combustion engine (engine) applied to the present invention is a cylinder injection type
As shown in the figure, the combustion chamber 3 of the
また、インジェクタ4と図示しない燃料タンクとの間には燃料供給路9が設けられ、この燃料供給路9上に、図示しない低圧ポンプ、可変燃圧ポンプ(高圧ポンプ)10等が介装されている。また、この可変燃圧ポンプ10の下流側には各気筒に燃料を供給するデリバリパイプ9aが設けられ、このデリバリパイプ9aよりも下流において燃料供給路9は各気筒毎に分岐して分岐通路9bが形成されている。そして、各分岐通路がそれぞれの気筒のインジェクタ4に接続されている。
A fuel supply path 9 is provided between the
一方、燃焼室3の下面を形成するピストン2の頂面には、図示するような凹部(キャビティという)6が形成されており、この凹部6は、本実施形態では下に凸状に湾曲した球面状に形成されている。なお、このような凹部6の形状としては球面に限定されるものではなく種々の形状を適用することができる。
また、シリンダヘッド8の中央よりもやや変位した位置に点火プラグ5が取り付けられている。そして、インジェクタ4と点火プラグ5は、少なくともインジェクタ4から供給される燃料が噴射力によって直接点火プラグ5の先端に到達可能なように燃料噴射方向や点火プラグ5の突き出し量等が設定されている。
On the other hand, the top surface of the piston 2 forming the lower surface of the combustion chamber 3 is formed with a recess (referred to as a cavity) 6 as shown in the drawing, and this recess 6 is curved downwardly in this embodiment. It is formed in a spherical shape. The shape of the recess 6 is not limited to a spherical surface, and various shapes can be applied.
A spark plug 5 is attached at a position slightly displaced from the center of the cylinder head 8. The
ところで、図1に示すように、エンジン1には、その作動全般を電子制御するECU(制御手段;コントローラ)11が付設されている。また、上記コントローラ11の入力側にはエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ15、吸気流量を検出するエアフローセンサ(AFS)16、燃料の圧力を検出する燃圧センサ(燃圧検出手段)30及びアクセル開度を検出するアクセル開度センサ31が接続されている。ここで、コントローラ11では、アクセル開度センサ31で得られるアクセル開度に基づきアイドル運転を検出することができるので、アクセル開度センサ31はアイドル運転検出手段ということができる。なお、アイドル運転検出手段として、アクセル全閉を検出するようなアイドルスイッチを設けてもよい。また、このアクセル開度に基づいてエンジン負荷が検出されるようになっており、アクセル開度センサ31は負荷検出手段ということもできる。また、エアフローセンサ(AFS)16で得られる吸気流量に基づいてエンジン負荷を求めてもよく、この場合はエアフローセンサ16が負荷検出手段として機能する。
Incidentally, as shown in FIG. 1, the
また、コントローラ11内には、燃料噴射モードを切り換えるための燃料噴射モード切り換え手段12が設けられており、上述の各センサ15,16,30,31で得られる情報に基づいて、この燃料噴射モード切り換え手段12により燃料噴射モードが設定されるようになっている。
ここで、図示するように、燃料噴射モード切り換え手段12には、インジェクタ4に対して吸気行程噴射に適したタイミングでインジェクタ駆動信号を出力する吸気行程噴射用インジェクタ制御手段13と、インジェクタ4に対して圧縮行程噴射に適したタイミングでインジェクタ駆動信号を出力する圧縮行程噴射用インジェクタ制御手段14とをそなえている。
Further, a fuel injection mode switching means 12 for switching the fuel injection mode is provided in the
Here, as shown in the figure, the fuel injection mode switching means 12 includes an intake stroke injection injector control means 13 that outputs an injector drive signal to the
また、燃料噴射モード切り換え手段12には、エンジン回転数Ne及び負荷Peをパラメータとしたマップ(図示省略)が記憶されており、基本的にはこれらのパラメータに応じた燃料噴射モードがマップから読み出されて、燃料噴射モードが設定されるようになっている。そして、所定の運転条件が成立すると、圧縮行程噴射モードが選択され、これ以外では吸気行程噴射モードが選択されるようになっている。なお、ここで所定の運転条件とは、スロットル開度が所定開度以下(低負荷)、エンジン回転数が所定回転数以下(低回転)、水温が温態(例えば80℃以上)、燃圧が所定値以上等である。 Further, the fuel injection mode switching means 12 stores a map (not shown) using the engine speed Ne and the load Pe as parameters, and basically reads the fuel injection mode corresponding to these parameters from the map. The fuel injection mode is set. When a predetermined operating condition is established, the compression stroke injection mode is selected, and the intake stroke injection mode is selected otherwise. Here, the predetermined operating conditions are that the throttle opening is below a predetermined opening (low load), the engine speed is below a predetermined speed (low rotation), the water temperature is warm (for example, 80 ° C. or higher), and the fuel pressure is More than a predetermined value.
そして、圧縮行程噴射モードが選択されると、圧縮行程噴射用インジェクタ制御手段14からインジェクタ4に対する制御信号が出力されて、インジェクタ4の作動が制御される。この場合には、圧縮行程にあるときに燃料噴射を行い、燃焼室内に全体として超リーンな混合気を形成して燃焼を行う。
ここで、圧縮行程噴射モード(圧縮リーン噴射モード)は、ピストン2が圧縮行程上死点近傍にあるときに点火プラグ5へ向けて燃料を噴射して、この燃料に直接点火するようにした燃料噴射モード(スプレーガイド噴射モード)として設定されている。
When the compression stroke injection mode is selected, a control signal for the
Here, in the compression stroke injection mode (compression lean injection mode), when the piston 2 is in the vicinity of the compression stroke top dead center, fuel is injected toward the spark plug 5 and the fuel is directly ignited. It is set as an injection mode (spray guide injection mode).
スプレーガイド噴射モードでは、点火プラグ5へ向けて燃料を直接的に噴射することで、燃焼室3内に層状希薄状態を形成することができ、圧縮行程の上死点前にピストン2の凹部6に向けて燃料を噴射するウォールガイド噴射モードよりもさらに超希薄な空燃比(例えばA/F25〜40)で運転することができる。したがって、このスプレーガイド噴射モードでは燃費が非常に良いという利点がある。 In the spray guide injection mode, fuel is directly injected toward the spark plug 5 to form a layered lean state in the combustion chamber 3, and the recess 6 of the piston 2 before the top dead center of the compression stroke. It is possible to operate at a super lean air / fuel ratio (for example, A / F 25 to 40) as compared with the wall guide injection mode in which the fuel is injected toward. Therefore, this spray guide injection mode has an advantage that fuel efficiency is very good.
一方、吸気行程噴射モードが選択されると、吸気行程噴射用インジェクタ制御手段13からインジェクタ4に対する制御信号が出力されて、インジェクタ4の作動が制御される。この場合には、吸気行程にあるときに燃料噴射を行い、燃焼室内にエンジン1の運転状態に応じた空燃比の混合気を形成して燃焼を行う。
吸気行程噴射モードでは、燃料の予混合により燃焼室全体の空燃比状態を均一化しながら、安定した着火と確実な火炎伝播を実現して十分な高出力を得られるように運転を行なうことができ、空燃比を理論空燃比(ストイキオ)近傍として大きな出力を得られるようにしたストイキオモード(第2の燃料噴射モード)や急加速時等に一時的に空燃比をストイキオよりも濃化(リッチ)にするエンリッチモード等が設けられている。
On the other hand, when the intake stroke injection mode is selected, a control signal for the
In the intake stroke injection mode, it is possible to achieve stable ignition and reliable flame propagation to achieve a sufficiently high output while making the air-fuel ratio of the entire combustion chamber uniform by premixing the fuel. In the stoichiometric mode (second fuel injection mode) in which a large output can be obtained by setting the air-fuel ratio in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio (stoichio), the air-fuel ratio is temporarily concentrated (richer) than in stoichio during sudden acceleration, etc. ) Enrichment mode is provided.
なお、吸気行程噴射モードについては従来より広く知られたものであるので、この吸気行程噴射モードについての説明については省略する。
次に、本発明の要部について説明すると、既に上述したように、圧縮行程燃料噴射モードとしてのスプレーガイド噴射モードでは超リーンな空燃比で燃焼可能であり、このため燃費が良いという利点を有している。このため、エンジン1の運転中には極力スプレーガイド噴射モードで運転したい。
Since the intake stroke injection mode has been widely known conventionally, the description of the intake stroke injection mode is omitted.
Next, the main part of the present invention will be described. As described above, in the spray guide injection mode as the compression stroke fuel injection mode, combustion can be performed at an ultra-lean air-fuel ratio, and thus there is an advantage that fuel consumption is good. is doing. For this reason, it is desired to operate in the spray guide injection mode as much as possible while the
一方、スプレーガイド噴射モードではアイドル運転以外では比較的高い燃圧が要求されるもののアイドル運転時には低い燃圧が要求されるため、スプレーガイド噴射モードでアイドル運転以外からアイドル運転に移行するときには燃圧を低下させる必要がある。
しかしながら、アイドル運転以外からアイドル運転時に燃圧を低下させる場合に、制御遅れ等により燃圧は速やかに低下せず、これにより燃圧が十分に低下しないままアイドル運転のスプレーガイド噴射モードに移行してしまう場合がある。そして、このような場合には、上述したように要求される圧力まで燃圧が低下していないと、燃焼が不安定となり失火を招く恐れがある。
On the other hand, in the spray guide injection mode, a relatively high fuel pressure is required except for the idle operation, but a low fuel pressure is required in the idle operation. Therefore, when the spray guide injection mode is shifted from the idle operation to the idle operation, the fuel pressure is reduced. There is a need.
However, when the fuel pressure is decreased during idle operation from other than idle operation, the fuel pressure does not decrease quickly due to a control delay or the like, and thus the fuel pressure does not sufficiently decrease and the operation proceeds to the spray guide injection mode for idle operation. There is. In such a case, if the fuel pressure is not reduced to the required pressure as described above, combustion may become unstable and misfire may occur.
そこで、本実施形態に係る燃料噴射制御装置では、スプレーガイド噴射モードでアイドル運転以外からアイドル運転に移行したと判定された場合、燃焼安定性を示す指標として燃料圧力(燃圧)に着目し、この燃料圧力が所定の圧力値以上であればスプレーガイド噴射モードを一時的に禁止して、代わりに燃焼安定性の吸気行程噴射モードに切り換えるように構成されている。また、燃圧が所定の圧力値まで低下した判定されると、再びスプレーガイド噴射モードに復帰させるようになっている。 Therefore, in the fuel injection control device according to the present embodiment, when it is determined that the spray guide injection mode has shifted from the idle operation to the idle operation, the fuel pressure (fuel pressure) is focused as an index indicating the combustion stability. If the fuel pressure is equal to or higher than a predetermined pressure value, the spray guide injection mode is temporarily prohibited and switched to the combustion stable intake stroke injection mode instead. Further, when it is determined that the fuel pressure has decreased to a predetermined pressure value, the spray guide injection mode is restored.
以下、詳しく説明すると、コントローラ11では、スプレーガイド噴射モードの実行時において、アクセル開度センサ31からの情報に基づいてアクセルオフを検出すると、エンジン1がアイドル運転(低負荷運転)となったと判定する。このとき、アイドル運転でのスプレーガイド噴射モードを成立させるべく高圧ポンプ10から供給される燃料の圧力は低下していくが、この燃圧は急激には低下しないためアイドル判定時においてはまだスプレーガイド噴射モードが成立するほど十分な圧力には低下していない。
Hereinafter, in detail, the
そこで、コントローラ11では、燃圧センサ30からの情報に基づいて、スプレーガイド噴射モードが確実に成立する所定の圧力値(以下所定値という)P1まで燃圧が低下したか否かを判定し、燃圧が所定の圧力値P1以上であれば、エンジン1がアイドル運転であってもスプレーガイド噴射モード(第1の燃料噴射モード)を禁止して、吸気行程噴射モードに切り換えるようになっている。なお、吸気行程噴射モードとしては、燃焼安定性の高いストイキオモード(第2の燃料噴射モード)に設定されるようになっている。
Therefore, the
そして、燃圧が所定の圧力値P1未満となると、ストイキオモードから再びスプレーガイド噴射モードに切り換えられるようになっている。
また、上述とは逆に、スプレーガイド噴射モードでアイドル運転からアイドル運転以外に移行する時にも、スプレーガイド噴射モードが確実に成立する第2の所定の圧力値P2(>P1)以上となるまではスプレーガイド噴射モードを禁止して、ストイキオモードでエンジンを運転するようになっている。なお、アイドル運転からアイドル運転以外に移行する際には燃圧を上昇させることになるが、高圧ポンプ10の特性上、通常燃圧を上昇させる場合には燃圧を低下させる場合よりも速やかに燃圧を変化させることができるので、アイドル運転からアイドル運転以外に移行する際には、上述のようなスプレーガイド噴射モードの禁止を実行しなくても良い。
When the fuel pressure becomes less than the predetermined pressure value P1, the stoichiometric mode is switched to the spray guide injection mode again.
Contrary to the above, when the spray guide injection mode shifts from the idle operation to the non-idle operation, the spray guide injection mode is more than the second predetermined pressure value P2 (> P1) that is surely established. Prohibits the spray guide injection mode and operates the engine in the stoichiometric mode. The fuel pressure is increased when shifting from idle operation to non-idle operation. However, due to the characteristics of the high-pressure pump 10, the fuel pressure changes more quickly when the normal fuel pressure is increased than when the fuel pressure is decreased. Therefore, when shifting from idle operation to other than idle operation, it is not necessary to execute the prohibition of the spray guide injection mode as described above.
本発明の一実施形態に係る筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置は上述のように構成されているので、図4を用いてその作用を説明すると以下のようになる。
まず、燃料噴射モードがスプレーガイド噴射モードであるかを判定し(ステップS1)、スプレーガイド噴射モードでなければリターンし、スプレーガイド噴射モードであれば、アクセル開度センサ31からの情報に基づきアイドル状態か否かを判定する(ステップS2)。
Since the fuel injection control device for a direct injection internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is configured as described above, its operation will be described with reference to FIG.
First, it is determined whether or not the fuel injection mode is the spray guide injection mode (step S1). If the fuel injection mode is not the spray guide injection mode, the process returns. If the fuel injection mode is the spray guide injection mode, idling is performed based on information from the
アイドルスイッチ31がオンでなければ、エンジン1はアイドル運転ではないので、オフアイドル制御が実行される(ステップS3)。ここで、オフアイドル制御とは、アイドル運転以外の運転時に実行される燃料噴射制御の総称であり、エンジンの回転数Neや負荷Ev等に応じて燃料噴射モードが設定される。
ー方、アイドルスイッチ31がオン、即ちエンジン1がアイドル運転(無負荷運転)であると判定すると、次に、エンジン回転数Neを取り込み、エンジン回転数Neが燃料カット制御を禁止する所定回転数以下か否かを判定する(ステップS4)。
If the
On the other hand, if it is determined that the
ここで、エンジン回転数Neが上記の所定回転数より大きい値であれば燃料カットモードに移行し(ステップS5)、その後リターンする。ここで、燃料カットモードについて簡単に説明すると、この燃料カットモードは、所定の条件が成立すると燃料供給を停止して燃費の向上を図るものであって、所定の条件としては、例えばアクセルオフ(アイドル運転)、車速が所定車速以上、エンジンが所定回転数以上、且つ水温が所定温度以上等が設定されている。そして、これらの条件が全て成立すると燃料カットモードが実行され、また、上記のいずれか1つでも不成立となると燃料供給が再開される。 Here, if the engine rotational speed Ne is a value larger than the predetermined rotational speed, the fuel cut mode is entered (step S5), and then the routine returns. Here, the fuel cut mode will be briefly described. In this fuel cut mode, when a predetermined condition is satisfied, the fuel supply is stopped to improve fuel consumption. As the predetermined condition, for example, the accelerator off ( Idle operation), the vehicle speed is set to a predetermined vehicle speed or higher, the engine is set to a predetermined rotation speed or higher, and the water temperature is set to a predetermined temperature or higher. When all these conditions are satisfied, the fuel cut mode is executed, and when any one of the above conditions is not satisfied, the fuel supply is resumed.
次に、ステップS4においてエンジン回転数Neが所定回転数以下であると判定した場合には、燃料カットを実行せずにステップS6以降に進む。この場合には、まず、エンジン1の冷却水温度を取り込んで、水温がスプレーガイド噴射モードを許可する所定水温以上であるか否かを判定する(ステップS6)。ここで、所定水温は例えば70℃程度に設定されており、この所定水温以下か否かにより冷態始動直後か否かを判定する。そして、所定水温未満である場合には(即ち、冷態始動直後の場合)には、触媒の昇温及び燃焼安定性を考慮して、燃料噴射モードがストイキオモードに設定される(ステップS7)。
Next, when it is determined in step S4 that the engine speed Ne is equal to or lower than the predetermined speed, the process proceeds to step S6 and subsequent steps without executing the fuel cut. In this case, first, the coolant temperature of the
また、冷却水温度が上記所定水温以上であると、次に燃料の圧力を取り込み、燃料の圧力が所定圧力P1未満か否かを判定する(ステップS8)。そして、燃料の圧力が所定圧力P1以上であれば、スプレーガイド噴射モードによる燃料噴射では安定した燃焼状態を得ることができないので、ステップS7においてスプレーガイド噴射モードが禁止されるとともに、スプレーガイド噴射モードに代えてストイキオモードが設定される。 If the cooling water temperature is equal to or higher than the predetermined water temperature, then the fuel pressure is taken in, and it is determined whether or not the fuel pressure is lower than the predetermined pressure P1 (step S8). If the fuel pressure is equal to or higher than the predetermined pressure P1, a stable combustion state cannot be obtained by fuel injection in the spray guide injection mode. Therefore, in step S7, the spray guide injection mode is prohibited and the spray guide injection mode is set. Instead, the stoichiometric mode is set.
一方、ステップS8で燃圧が所定圧力P1未満であると判定すると、スプレーガイド噴射モードでアイドル運転を安定して実行することができるので、燃料噴射モードを燃費の良いスプレーガイド噴射モードに設定してリターンする(ステップS9)。
ここで、図4に示すタイムチャートにしたがって、本装置の作用の具体例について説明すると、スプレーガイド噴射モードでエンジン1を運転中に、図4(d)に示すようにドライバがスロットルを戻し始めると(t=t1)、これに応じて吸気の体積効率Evが低下していくとともに燃圧も徐々に低下する〔図4(b),(c)参照〕。
On the other hand, if it is determined in step S8 that the fuel pressure is less than the predetermined pressure P1, the idle operation can be stably executed in the spray guide injection mode, so the fuel injection mode is set to the spray guide injection mode with good fuel consumption. Return (step S9).
Here, therefore the time chart shown in FIG. 4, to describe a specific example of the operation of this device, during operation of the
その後、スロットル全閉となると(t=t2)、アイドル運転と判定され、このときの燃圧が所定圧力P1以上であるとスプレーガイド噴射モードが禁止され、スプレーガイド噴射モードに代えてストイキオモードが実行される。そして、燃圧がP1未満になると、燃料噴射モードがストイキオモードから再びスプレーガイド噴射モードに切り換えられる(t=t3)。 Thereafter, when the throttle is fully closed (t = t2), it is determined that the engine is idling. When the fuel pressure at this time is equal to or higher than the predetermined pressure P1, the spray guide injection mode is prohibited, and the stoichiometric mode is switched to the spray guide injection mode. Executed. When the fuel pressure becomes less than P1, the fuel injection mode is switched again from the stoichiometric mode to the spray guide injection mode (t = t3).
以上詳述したように、本実施形態に係る筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、スプレーガイド噴射モードでアイドル運転以外からアイドル運転に移行したときに、安定した燃焼状態を確保できる所定燃圧以下に燃料の圧力が低下するまではスプレーガイド噴射モードを禁止してストイキオモードに切り換えるので、アイドル運転以外からアイドル運転に移行する際の燃焼が安定して失火を回避することができる。したがって、エンジンの運転信頼性を高めることができる。また、所定の燃圧P1以下になると、再びスプレーガイド噴射モードに切り換えるので安定した燃焼を実現しながら、燃費の良い運転を実現することができる。 As described above in detail, according to the fuel injection control device for a direct injection internal combustion engine according to the present embodiment, a stable combustion state is ensured when a transition is made from idle operation to idle operation in the spray guide injection mode. The spray guide injection mode is prohibited and switched to the stoichiometric mode until the fuel pressure drops below the specified fuel pressure, so that combustion during transition from idle operation to idle operation is stable and misfires can be avoided. it can. Therefore, the operation reliability of the engine can be improved. Further, when the fuel pressure becomes equal to or lower than the predetermined fuel pressure P1, the operation is switched to the spray guide injection mode again, so that an operation with good fuel efficiency can be realized while realizing stable combustion.
また、スプレーガイド噴射モードでアイドル運転からアイドル運転以外に移行する際に、アイドル運転以外でスプレーガイド噴射モードが確実に成立する第2の所定の圧力値P2以上となるまではスプレーガイド噴射モードを禁止して、ストイキオモードでエンジンを運転するような制御を加えた場合には、アイドル運転からアイドル運転以外に移行する際の燃焼が安定して失火を回避することができ、やはり、エンジンの運転信頼性を高めることができる。 In addition, when the spray guide injection mode is shifted from the idle operation to the non-idle operation, the spray guide injection mode is changed until the spray guide injection mode becomes the second predetermined pressure value P2 or more that is surely established in the non-idle operation. If the engine control is prohibited and the engine is operated in the stoichiometric mode, the combustion during the transition from idle operation to non-idle operation can be stabilized and misfire can be avoided. Driving reliability can be improved.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、上述では、スプレーガイド噴射モードを禁止する際に、代わり実行される第2の燃料噴射モードとして吸気行程噴射モードのストイキオモードが適用されているが、燃焼安定性さえ確保できれば他の燃料噴射モードを適用しても良い。例えば吸気行程噴射モードのうち、空燃比をストイキオよりも希薄にして燃費の向上を図るリーンモードや空燃比をストイキオよりもリッチにするエンリッチモードを用いても良い。また、これ以外にも、やはり燃焼安定性が確保できるのであれば、第2の燃料噴射モードとして、圧縮行程の上死点前にピストン1の凹部6に向けて燃料を噴射し、ピストン2の上昇により燃料を点火プラグの近傍に集めて点火するウォールガイド噴射モードを適用しても良い。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above description, when the spray guide injection mode is prohibited, the stoichiometric mode of the intake stroke injection mode is applied as the second fuel injection mode to be executed instead. An injection mode may be applied. For example, among the intake stroke injection modes, a lean mode that makes the air-fuel ratio leaner than stoichiometric and improves fuel efficiency, or an enriched mode that makes the air-fuel ratio richer than stoichiometric may be used. In addition to this, if combustion stability can be ensured as well, as the second fuel injection mode, fuel is injected toward the recess 6 of the
また、燃圧センサを用いて直接燃料の圧力を検出したが、燃圧を推定可能なパラメータ、例えば時間に置き換えても良い。この場合、アイドル運転となったときにスプレーガイド噴射モードを許容できる燃圧まで低下する時間を予め測定しておき、この時間の間、スプレーガイド噴射モードを禁止するようにすれば、燃圧センサ等のコストを低減できる。 Further, although the fuel pressure is directly detected using the fuel pressure sensor, it may be replaced with a parameter that can estimate the fuel pressure, for example, time. In this case, if the spray guide injection mode is reduced to an acceptable fuel pressure when idling operation is measured in advance, and the spray guide injection mode is prohibited during this time, the fuel pressure sensor or the like Cost can be reduced.
1 エンジン(内燃機関)
2 ピストン
3 燃焼室
4 インジェクタ(燃料噴射弁)
5 点火プラグ
6 凹部
7 シリンダ
8 シリンダヘッド
11 コントローラ(制御手段)
12 燃料噴射モード切り換え手段
13 吸気行程噴射用インジェクタ制御手段
14 圧縮行程噴射用インジェクタ制御手段
15 エンジン回転数センサ(エンジン回転数検出手段)
16 エアフローセンサ(吸気量検出手段)
30 燃圧センサ(燃圧検出手段)
31 アクセル開度センサ(アイドル運転検出手段)
1 engine (internal combustion engine)
2 Piston 3
5 Spark plug 6
16 Air flow sensor (intake air amount detection means)
30 Fuel pressure sensor (Fuel pressure detection means)
31 Accelerator opening sensor (idle operation detection means)
Claims (3)
該内燃機関の圧縮行程上死点近傍において該点火プラグに向けて燃料を噴射するとともに、燃料の噴射力によって該点火プラグに燃料を供給して点火する第1の燃料噴射モードと、主に吸気行程中に燃料を噴射する第2の燃料噴射モードとを切り換え可能な切り換え手段と、
噴射される燃料の圧力を検出又は推定する燃圧検出手段とをそなえ、
該切り換え手段は、該内燃機関の運転領域が低負荷運転領域以外から低負荷運転領域に移行する際、該燃圧検出手段で検出又は推定される該燃料圧力が所定圧力以上である期間は、該第1の燃料噴射モードを禁止するとともに、該第2の燃料噴射モードに燃料噴射モードを切り換える
ことを特徴とする、筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置。 A fuel injection control device for an in-cylinder injection internal combustion engine in which fuel is directly injected into a cylinder and ignited by an ignition plug,
With injecting fuel toward the said spark plug in the compression stroke near the top dead center of the internal combustion engine, the first fuel injection mode for ignition by supplying fuel to the ignition plug by the jet force of the fuel, primarily and switching means capable of switching the second fuel injection mode is set to inject fuel during the intake stroke,
Fuel pressure detecting means for detecting or estimating the pressure of the injected fuel,
When the operating range of the internal combustion engine shifts from a region other than the low load operating region to a low load operating region, the switching unit is configured so that the period during which the fuel pressure detected or estimated by the fuel pressure detecting unit is equal to or higher than a predetermined pressure is as well as prohibit first mode of fuel injection, characterized by switching the fuel injection mode to the fuel injection mode of the second fuel injection control apparatus for a cylinder injection type internal combustion engine.
該切り換え手段は、
該アイドル運転検出手段からの情報に基づき該内燃機関の運転状態がアイドル運転以外からアイドル運転に変更されたことを検出又は判定し、且つ、該燃圧検出手段で検出又は推定される該燃料圧力が所定圧力以上であると判定すると、該第1の燃料噴射モードを禁止するとともに、該燃料噴射モードを該第2の燃料噴射モードに切り換える
ことを特徴とする、請求項1記載の筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置。 Comprising idle operation detecting means for detecting or judging the idle operation of the internal combustion engine,
The switching means is
Based on information from the idle operation detection means, it is detected or determined that the operating state of the internal combustion engine has been changed from idle operation to idle operation, and the fuel pressure detected or estimated by the fuel pressure detection means is The in-cylinder injection type according to claim 1, wherein when the pressure is determined to be equal to or higher than a predetermined pressure, the first fuel injection mode is prohibited and the fuel injection mode is switched to the second fuel injection mode. A fuel injection control device for an internal combustion engine.
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の筒内噴射型内燃機関の燃料噴射制御装置。 The switching means, fuel pressure detected or estimated by said fuel pressure detecting means, characterized in that the switching to the first fuel injection mode when it becomes less than the predetermined pressure, according to claim 1 or 2, wherein in the cylinder A fuel injection control device for an injection type internal combustion engine.
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