JP4992699B2 - Engine control device - Google Patents
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Description
本発明は、気筒内に燃料を直接噴射する直噴式エンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a direct injection engine that directly injects fuel into a cylinder.
直噴式エンジンでは、燃料を高圧ポンプにより加圧し、加圧された高圧燃料を燃料噴射弁に接続するデリバリパイプへ供給する。高圧燃料はデリバリパイプ内で蓄圧されて、燃料噴射弁から燃焼室内に噴射される。このような直噴式エンジンにおいては、エンジン停止後に、高圧に保たれたデリバリパイプ内の燃料が燃料噴射弁から漏れ出て、この燃料が未燃ガスとして、エンジンから大気中に排出されるという問題があった。 In the direct injection engine, fuel is pressurized by a high-pressure pump, and the pressurized high-pressure fuel is supplied to a delivery pipe connected to a fuel injection valve. The high-pressure fuel is accumulated in the delivery pipe and injected from the fuel injection valve into the combustion chamber. In such a direct injection type engine, after the engine is stopped, the fuel in the delivery pipe maintained at a high pressure leaks from the fuel injection valve, and this fuel is discharged as unburned gas from the engine into the atmosphere. was there.
特許文献１には、エンジンの停止要求があったときに排気行程において、燃料噴射弁から燃料を噴射し、デリバリパイプ内の燃料圧力（以下「燃圧」という）を低下せて、燃料噴射弁からの燃料漏れを抑制する直噴式エンジンが開示されている。
しかしながら、特許文献１に記載の直噴式エンジンでは、冷間始動後しばらくしてエンジンが停止された場合などにおいて、噴射された燃料が触媒に到達する前に、触媒温度が低下してしまい、未燃ガスが触媒で燃焼せずにそのまま大気中に排出されてしまうという問題がある。
However, in the direct injection engine described in
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、燃料噴射弁からの燃料漏れを抑え、未燃ガスが大気中に排出するのを抑制することができる直噴式エンジンの制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made paying attention to such problems, and is a direct injection engine that can suppress fuel leakage from the fuel injection valve and suppress discharge of unburned gas into the atmosphere. An object of the present invention is to provide a control device.
本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。 The present invention solves the above problems by the following means .
本発明は、高圧ポンプによって加圧された燃料を燃料噴射弁によって気筒内に直接に噴射する多気筒の直噴式エンジンの燃圧制御装置において、前記エンジンの停止後に、吸気弁と排気弁とが閉弁している閉塞気筒があるか否かを判定する閉塞気筒判定手段と、膨張行程にある前記閉塞気筒を判定する膨張行程側気筒判定手段と、圧縮行程にある前記閉塞気筒を判定する圧縮行程側気筒判定手段と、膨張行程と圧縮行程とにある前記閉塞気筒に前記燃料噴射弁によって燃料を噴射する燃圧低下用燃料噴射制御手段と、前記閉塞気筒に形成された混合気に点火装置によって点火する点火制御手段と、前記膨張行程にある閉塞気筒に点火したときに生じるエンジン回転トルクと、前記圧縮行程にある閉塞気筒に点火したときに生じるエンジン回転トルクとの和である合成トルクを算出する合成トルク算出手段と、前記点火制御手段は、前記合成トルクによるエンジン回転方向が、前記膨張行程にある閉塞気筒からのエンジン回転トルクによるエンジン回転方向と同方向である場合には、前記膨張行程側の閉塞気筒に点火した後に前記圧縮行程側の閉塞気筒に点火することを特徴とする。
また、高圧ポンプによって加圧された燃料を燃料噴射弁によって気筒内に直接に噴射する多気筒の直噴式エンジンの燃圧制御装置において、前記エンジンの停止後に、吸気弁と排気弁とが閉弁している閉塞気筒があるか否かを判定する閉塞気筒判定手段と、膨張行程にある前記閉塞気筒を判定する膨張行程側気筒判定手段と、圧縮行程にある前記閉塞気筒を判定する圧縮行程側気筒判定手段と、膨張行程と圧縮行程とにある前記閉塞気筒に前記燃料噴射弁によって燃料を噴射する燃圧低下用燃料噴射制御手段と、前記閉塞気筒に形成された混合気に点火装置によって点火する点火制御手段と、前記膨張行程にある閉塞気筒に点火したときに生じるエンジン回転トルクと、前記圧縮行程にある閉塞気筒に点火したときに生じるエンジン回転トルクとの和である合成トルクを算出する合成トルク算出手段と、前記点火制御手段は、前記合成トルクによるエンジン回転方向が、前記圧縮行程にある閉塞気筒からのエンジン回転トルクによるエンジン回転方向と同方向である場合には、前記圧縮行程側の閉塞気筒に点火した後に前記膨張行程側の閉塞気筒に点火することを特徴とする。
The present invention relates to a fuel pressure control device for a multi-cylinder direct injection engine in which fuel pressurized by a high pressure pump is directly injected into a cylinder by a fuel injection valve. After the engine is stopped, the intake valve and the exhaust valve are closed. Closed cylinder determining means for determining whether or not there is a closed cylinder, valve expansion side cylinder determining means for determining the closed cylinder in the expansion stroke, and compression stroke for determining the closed cylinder in the compression stroke Side cylinder determining means, fuel pressure reducing fuel injection control means for injecting fuel into the closed cylinder in the expansion stroke and compression stroke by the fuel injection valve, and the mixture formed in the closed cylinder is ignited by an ignition device Ignition control means, engine rotation torque generated when the closed cylinder in the expansion stroke is ignited, and engine rotation generated when the closed cylinder in the compression stroke is ignited The combined torque calculating means for calculating the combined torque that is the sum of the torque and the ignition control means, the engine rotation direction by the combined torque is the same as the engine rotation direction by the engine rotation torque from the closed cylinder in the expansion stroke. In the case of the direction, the closed cylinder on the compression stroke side is ignited after the closed cylinder on the expansion stroke side is ignited .
Further, in a fuel pressure control apparatus for a multi-cylinder direct injection engine in which fuel pressurized by a high pressure pump is directly injected into a cylinder by a fuel injection valve, the intake valve and the exhaust valve are closed after the engine is stopped. Closed cylinder determining means for determining whether there is a closed cylinder, expansion stroke side cylinder determining means for determining the closed cylinder in the expansion stroke, and compression stroke side cylinder for determining the closed cylinder in the compression stroke Determination means, fuel pressure reducing fuel injection control means for injecting fuel into the closed cylinder in the expansion stroke and compression stroke by the fuel injection valve, and ignition for igniting an air-fuel mixture formed in the closed cylinder by an ignition device Control means, engine rotation torque generated when the closed cylinder in the expansion stroke is ignited, and engine rotation torque generated when the closed cylinder in the compression stroke is ignited The combined torque calculating means for calculating the combined torque and the ignition control means, wherein the engine rotation direction by the combined torque is the same as the engine rotation direction by the engine rotation torque from the closed cylinder in the compression stroke In this case, the closed cylinder on the expansion stroke side is ignited after the closed cylinder on the compression stroke side is ignited.
本発明によれば、エンジン停止後に、吸気弁と排気弁とがともに閉弁している閉塞気筒に燃料を噴射して混合気を形成し、その混合気を点火して燃焼させるので、燃料噴射弁に供給される燃圧を低下させることができ、燃料噴射弁からの燃料漏れを抑制することができる。また、閉塞気筒内で混合気を燃焼させるので、燃焼時の火炎によって吸気系や排気系が破損するのを防止できるとともに、噴射された燃料が未燃ガスとして大気中に排出されることがない。 According to the present invention, after the engine is stopped, fuel is injected into a closed cylinder in which both the intake valve and the exhaust valve are closed to form a mixture, and the mixture is ignited and burned. The fuel pressure supplied to the valve can be reduced, and fuel leakage from the fuel injection valve can be suppressed. Further, since the air-fuel mixture is burned in the closed cylinder, it is possible to prevent the intake system and exhaust system from being damaged by the flame during combustion, and the injected fuel is not discharged into the atmosphere as unburned gas. .
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
（第１実施形態）
図１は、直噴式エンジンの概略構成図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a direct injection engine.
直噴式エンジン１００はＶ型６気筒エンジンであって、シリンダヘッド１及びシリンダブロック２を備える。シリンダヘッド１及びシリンダブロック２は、それぞれ複数の気筒からなる左右のバンク、すなわち右バンク１０Ｒ及び左バンク１０Ｌを有する。右バンク１０Ｒは、第１気筒＃１、第３気筒＃３及び第５気筒＃５の３つの気筒を直列に有する。また、左バンク１０Ｌは、第２気筒＃２、第４気筒＃４及び第６気筒＃６の３つの気筒を直列に有する。
The
上記したシリンダヘッド１は、点火プラグ１１と、燃料噴射装置２０とを備える。
The
点火プラグ１１は気筒（＃１〜＃６）毎に設けられ、エンジン運転状態に応じて気筒内で圧縮された混合気に着火する。
The
燃料噴射装置２０は気筒内に燃料を噴射する装置であって、燃料噴射弁２１と、右バンク側デリバリパイプ２２Ｒと、左バンク側デリバリパイプ２２Ｌと、高圧燃料ポンプ２３と、燃料タンク２４とを備える。
The
燃料噴射弁２１は気筒（＃１〜＃６）毎に設けられ、エンジン運転状態に応じて気筒内に直接燃料を噴射する。燃料噴射弁２１に供給される燃料は、燃料タンク２４に貯蔵される。この燃料タンク２４に貯蔵された燃料は、燃料タンク内に設けられた図示しないフィードポンプから吐出される。フィードポンプから吐出された低圧燃料は、低圧燃料通路２５を通って高圧燃料ポンプ２３に供給される。そして、高圧燃料ポンプ２３から吐出された高圧燃料の一部が右バンク側デリバリパイプ２２Ｒを通って右バング側気筒＃１、＃３、＃５に設けられた燃料噴射弁２１に供給され、残りの燃料が左バンク側デリバリパイプ２２Ｌを通って左バング側気筒＃２、＃４、＃６に設けられた燃料噴射弁２１に供給される。
The
一方、右バンク側のシリンダヘッド１には、気筒＃１、＃３、＃５とそれぞれ連通する吸気ポート１２Ｒと排気ポート１３Ｒとが形成される。
On the other hand, the
吸気ポート１２Ｒは、外部から取り込んだ吸気を気筒＃１、＃３、＃５に流す。
The
排気ポート１３Ｒは、気筒＃１、＃３、＃５からの排気を、シリンダヘッド側部に設置される排気マニホールド１４Ｒに流す。排気マニホールド１４Ｒは、各気筒から排出された排気を集合して下流に流す。この排気マニホールド１４Ｒは、排気管１５Ｒに接続する。排気管１５Ｒには、触媒１６Ｒが設けられる。
The
触媒１６Ｒは、三元触媒であって、排気管１５Ｒを流れる排気に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素(ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を酸化及び還元し、排気を浄化する。
The
また、左バンク側のシリンダヘッド１も、右バンク側と同様の構成であって、気筒＃２、＃４、＃６とそれぞれ連通する吸気ポート１２Ｌと排気ポート１３Ｌとが形成される。左バンク側のシリンダヘッド側部には各気筒からの排気を集合する排気マニホールド１４Ｌが設置され、この排気マニホールド１４Ｌは下流で排気管１５Ｌに接続する。そして、排気管１５Ｌには、三元触媒である触媒１６Ｌが設けられ、排気管１５Ｌを流れる排気を浄化する。
The
Ｖ型６気筒の直噴式エンジン１００は、エンジン運転状態に応じて燃料噴射量や燃料噴射時期、点火時期などを制御するためにコントローラ３０を備える。コントローラ３０は、中央演算装置(ＣＰＵ)、読み出し専用メモリ(ＲＯＭ)、ランダムアクセスメモリ(ＲＡＭ)及び入出力インタフェース(Ｉ／Ｏインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。このコントローラ３０には、クランク角度センサ３１やイグニッションスイッチ３２などのエンジン運転状態を検出するセンサからの信号が入力する。そして、コントローラ３０は、上記した各種センサからの検出信号に基づいて燃料噴射弁２１や点火プラグ１１を制御する。
The V-type six-cylinder
このように構成される直噴式エンジン１００では、エンジン停止後もデリバリパイプ内の燃料が高圧に維持されるため、燃料噴射弁２１から各気筒（＃１〜＃６）内に燃料が漏れ出ることがある。そのため、エンジン停止時に吸気ポート１２Ｒ、１２Ｌや排気ポート１３Ｒ、１３Ｌが開弁している気筒では、漏れ出た燃料が未燃ガスとして大気中に排出されてしまうという問題がある。
In the
図２は、エンジン停止時のデリバリパイプ内の燃圧と、燃料噴射弁２１から漏れた燃料の燃料気化量との関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the fuel pressure in the delivery pipe when the engine is stopped and the amount of fuel vaporized from the fuel leaking from the
図２（Ａ）に示すように、エンジン停止時のデリバリパイプ内の燃圧が高くなるほど、燃料噴射弁２１から漏れ出る燃料の燃料量（以下「燃料漏れ量」という）は増加する。この燃料漏れ量が増加すると、図２（Ｂ）に示すように、気筒内で気化する燃料気化量も増大する。したがって、漏れ出た燃料が未燃ガスとして大気中に排出されるのを抑制するためには、エンジン停止時のデリバリパイプ内の燃圧を低下させることが効果的である。 As shown in FIG. 2A, the higher the fuel pressure in the delivery pipe when the engine is stopped, the greater the amount of fuel leaked from the fuel injection valve 21 (hereinafter referred to as “fuel leakage amount”). When this amount of fuel leakage increases, the amount of fuel vaporized in the cylinder also increases as shown in FIG. Therefore, in order to suppress the leaked fuel from being discharged into the atmosphere as unburned gas, it is effective to reduce the fuel pressure in the delivery pipe when the engine is stopped.
そこで、本実施形態では、エンジン停止後、吸気弁と排気弁がともに閉弁している気筒に燃料を噴射して混合気を形成し、その混合気を点火して燃焼させることで、デリバリパイプ内の燃圧を低下させて燃料噴射弁２１からの燃料漏れを抑制して、未燃ガスの大気中への排出を抑制する。
Therefore, in the present embodiment, after the engine is stopped, fuel is injected into a cylinder in which both the intake valve and the exhaust valve are closed to form an air-fuel mixture, and the air-fuel mixture is ignited and burned, thereby delivering the delivery pipe. The fuel pressure from the
本実施形態のコントローラ３０が実行する直噴式エンジン１００の制御について、図３を参照して説明する。
Control of the
図３は、コントローラ３０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御は、エンジン運転開始ともに実施され、一定周期、例えば１０ミリ秒周期でエンジン運転終了まで実施される。
FIG. 3 is a flowchart showing a control routine executed by the
ステップＳ１０１では、コントローラ３０は、イグニッションスイッチ３２からの出力信号に基づいて直噴式エンジン１００が停止したか否かを判定する。つまり、イグニッションスイッチ３２がオンからオフに切り替わったときに、直噴式エンジン１００が停止したと判定する。
In step S <b> 101, the
ステップＳ１０２では、コントローラ３０は、車両がアイドルストップ中か否かを判定する。車両がアイドルストップ中でない場合には、ステップＳ１０３に移る。これに対して、車両がアイドルストップ中である場合には、後述する燃圧低下用燃料噴射を実施せずに処理を終了する。
In step S102, the
このようにアイドルストップ時に燃圧低下のための燃料噴射を実施しないのは、アイドルストップは基本的にエンジン停止時間が短いので、燃料噴射弁２１からの燃料漏れが発生しにくいからである。
The reason why the fuel injection for reducing the fuel pressure is not performed at the time of idling stop is that the idling stop basically has a short engine stop time, so that fuel leakage from the
ステップＳ１０３では、コントローラ３０は、クランク角度センサ３１からの出力値に基づいて、吸気弁と排気弁がともに閉弁している気筒があるか否かを判定する。吸気弁と排気弁がともに閉弁している気筒がある場合には、燃圧低下用燃料噴射を実施するためにステップＳ１０４に移る。これに対して、吸気弁又は排気弁のいずれか一方が開弁している場合には、燃圧低下用燃料噴射を実施せずに処理を終了する。
In step S103, the
ステップＳ１０４では、コントローラ３０は、吸気弁と排気弁がともに閉弁している気筒において、ピストン位置に基づいて気筒内に噴射する燃料噴射量を設定する。
In step S104, the
ここで、ピストン位置は、クランク角度センサ３１からの出力値に基づいて検出することができる。また、燃料噴射量は、燃料を噴射する気筒内の容積に基づいて確実に燃焼することできる混合気濃度に設定される。この燃料噴射量の設定については、図５を参照して後述する。
Here, the piston position can be detected based on the output value from the
ステップＳ１０５では、コントローラ３０は、設定された燃料噴射量となるように燃料噴射弁２１を制御し、燃圧低下用燃料噴射を実施してステップＳ１０６に移る。
In step S105, the
ステップＳ１０６では、コントローラ３０は、噴射された燃料が気筒内で気化して均質な混合気を形成するまでの時間（以下「均質化時間」という）を経過したか否かを判定する。つまり、燃料噴射後からの時間を計測して、その計測時間が均質化時間よりも大きくなった場合にはステップＳ１０７に移り、それ以外の場合には一旦処理を終了する。
In step S <b> 106, the
ステップＳ１０７では、コントローラ３０は、燃料が噴射された気筒内の混合気に点火プラグ１１によって点火する。
In step S107, the
図４は、エンジン停止時の気筒ごとの行程の一例を示す図である。なお、図３のフローチャートとの対応を明確にするため、フローチャートのステップ番号を併記して説明する。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a stroke for each cylinder when the engine is stopped. In addition, in order to clarify correspondence with the flowchart of FIG.
図４に示すように、時刻ｔ0において直噴式エンジン１００が停止すると（Ｓ１０１でＹｅｓ、Ｓ１０２でＹｅｓ）、吸気弁と排気弁とが閉弁している気筒が選定される。ここでは、ピストン位置が膨張行程の途中にあって吸気弁と排気弁とが閉弁している第３気筒＃３と、ピストン位置が圧縮行程の途中にあって吸気弁と排気弁とが閉弁している第４気筒＃４とが存在するので（Ｓ１０３でＹｅｓ）、この２つの気筒に燃料噴射弁２１から燃料を噴射する。そして、第３気筒＃３と第４気筒＃４に燃料を噴射して均質化時間を経過した後に（Ｓ１０６でＹｅｓ）、点火プラグ１１によって第３気筒＃３と第４気筒＃４の混合気に同時に点火する。
As shown in FIG. 4, when the
ここで、第３気筒＃３と第４気筒＃４に燃圧低下用燃料噴射を実施するときの燃料噴射量について図５を参照して説明する。
Here, the fuel injection amount when the fuel injection for reducing the fuel pressure is performed in the
図５は、ピストン位置と燃料噴射量との特性を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing the characteristics of the piston position and the fuel injection amount.
通常、吸気弁と排気弁とがともに閉弁している第３気筒＃３と第４気筒＃４には、図５（Ａ）の領域Ａに示すように、それら気筒のピストン位置に関わらず燃料噴射量が一定（所定値Ｑ１）となるように燃料が噴射される。
Normally, in the
これに対して、図５（Ｂ）に示すように、第３気筒＃３のピストン位置が上死点（ＴＤＣ）位置近傍にある場合には、第３気筒内の容積が小さくなるので、気筒内の空気量も少なくなる。このとき、第４気筒＃４のピストン位置は上死点（ＴＤＣ）と下死点（ＢＤＣ）の中間にあるため、第４気筒内の容積は大きくなって、気筒内の空気量も多くなる。このような場合に、燃料噴射量を所定値Ｑ１とすると、第３気筒＃３では空気量に対して噴射される燃料量が多くすぎて失火してしまい、第４気筒では空気量に対して噴射される燃料量が少なくすぎて失火してしまう可能性がある。そこで、第３気筒＃３では、図５（Ａ）の領域Ｂに示すように、気筒内の空気量が少なくなる場合に、リッチ側可燃限界線にしたがって、筒内の空気量が少なくなるほど燃料噴射量を低減させる。また、第４気筒＃４では、気筒内の空気量が多くなる場合に、リーン側可燃限界線にしたがって、筒内の空気量が多くなるほど燃料噴射量を増加させる。
On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the piston position of the
一方、図５（Ｃ）に示すように、第３気筒＃３のピストン位置が上死点（ＴＤＣ）と下死点の中間近傍にある場合には、第３気筒内の容積が大きくなるので、気筒内の空気量も多くなる。このとき、第４気筒＃４のピストン位置は上死点（ＴＤＣ）近傍にあるため、第４気筒内の容積が小さくなって、気筒内の空気量が少なくなる。このような場合には、図５（Ａ）の領域Ｃに示すように、第３気筒＃３ではリーン側可燃限界線にしたがって筒内の空気量が多くなくなるほど燃料噴射量を増加させ、第４気筒＃４ではリッチ側可燃限界線にしたがって筒内の空気量が少なくなるほど燃料噴射量を低減させる。
On the other hand, as shown in FIG. 5C, when the piston position of the
このように直噴式エンジン１００では、ピストン位置に応じて燃料噴射量を設定するので、噴射された燃料を確実に燃焼させることができる。
Thus, in the
以上により、第１実施形態では下記の効果を得ることができる。 As described above, the following effects can be obtained in the first embodiment.
直噴式エンジン１００では、エンジン停止後に、吸気弁と排気弁とがともに閉弁している気筒に燃料を噴射して混合気を形成し、その混合気を点火して燃焼させる。これにより、デリバリパイプ内の燃圧が低下するので、燃料噴射弁からの燃料漏れを抑制することができる。そして、吸気弁と排気弁が閉弁している気筒内で混合気を燃焼させるので、燃焼時の火炎によって吸気系や排気系が破損するのを防止できるとともに、噴射された燃料が未燃ガスとして大気中に排出されることがない。
In the
また、直噴式エンジン１００では、デリバリパイプ内の燃圧を低下させるための燃料噴射をしてから均質化時間を経過した後に点火する。これにより、噴射された燃料が気化して均質な混合気になったときに点火できるので、燃焼性能が向上し、未燃ガスの大気中への排出を抑制できる。
Further, in the
さらに、直噴式エンジン１００では、ピストン位置に基づいて燃料噴射量を設定する。これにより、気筒内の容積に応じて混合気濃度を失火しないように設定できるので、燃焼性能が向上し、未燃ガスの大気中への排出を抑制できる。
Further, in the
（第２実施形態）
第２実施形態の直噴式エンジン１００は、第１実施形態とほぼ同様であるが、燃圧低下用燃料噴射の燃料に点火した場合であっても可能な限りエンジン回転しないように制御する点において一部相違する。つまり、膨張行程にある気筒から生じるトルクと圧縮行程にある気筒から生じるトルクとの合成トルクが許容範囲内にある場合に限り燃圧低下用燃料噴射を実施し、２つの気筒内の混合気に同時期に点火するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
The
Ｖ型６気筒の直噴式エンジン１００では、図４に示したように、エンジン停止時に吸気弁と排気弁とが閉弁している第３気筒＃３と第４気筒＃４の２つの気筒に燃圧低下用燃料を実施して、２つの気筒内の混合気に点火する。このようにエンジン停止時に燃料を噴射して点火すると、そのときの燃焼圧力によって、エンジン停止後にもかかわらず直噴式エンジン１００がクランクを回転させるので、運転者が違和感を受ける。
In the V-type six-cylinder
そこで、本実施形態では、膨張行程にあって吸気弁及び排気弁が閉弁している気筒と、圧縮行程にあって吸気弁及び排気弁が閉弁している気筒とに燃圧低下用燃料噴射を実施するか否かを、２つの気筒内の混合気に同時点火した場合における各気筒のエンジン回転トルクの和である合成トルクに基づいて判定する。 Therefore, in the present embodiment, fuel injection for reducing fuel pressure is applied to the cylinder in which the intake valve and the exhaust valve are closed in the expansion stroke and the cylinder in which the intake valve and the exhaust valve are closed in the compression stroke. Is determined based on the combined torque that is the sum of the engine rotational torques of the cylinders when the air-fuel mixture in the two cylinders is simultaneously ignited.
図６は、合成トルクについて説明する図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating the combined torque.
図６では、図４と同様のピストン位置で直噴式エンジン１００が停止した場合を考える。この場合に、第３気筒＃３と第４気筒＃４に燃圧低下用燃料噴射を実施して同時期に点火すると、第３気筒＃３は膨張行程であって第４気筒＃４は圧縮行程であるので、第３気筒内での燃焼によって生じるエンジン回転トルクの回転方向（正転方向）と、第４気筒内での燃焼によって生じるエンジン回転トルクの回転方向（逆転方向）とは互いに相反する向きとなる。そのため、第３気筒＃３からのエンジン回転トルクと第４気筒＃４からのエンジン回転トルクとの合成トルクは、図６の合成トルク線に示すようになる。
In FIG. 6, a case where the
この合成トルク線に示すように、膨張行程の第３気筒＃３のピストン位置が６０ｄｅｇＡＴＤＣにある場合に合成トルクがゼロとなるので、エンジン回転トルクが発生しなくなる。そして、第３気筒＃３のピストン位置が６０ｄｅｇＡＴＤＣよりも進角側にある場合には正転方向のエンジン回転トルクが発生する。また、第３気筒＃３のピストン位置が６０ｄｅｇＡＴＤＣよりも遅角側では、逆転方向のエンジン回転トルクが発生する。
As indicated by this combined torque line, when the piston position of the
本実施形態では、この合成トルクが許容範囲内にある場合にエンジン回転が小さいと判定して燃圧低下用燃料噴射を実施するようにしたので、燃圧低下用燃料噴射の燃料に点火した場合であっても可能な限りエンジン回転しないように直噴式エンジン１００を制御することができる。
In this embodiment, when the combined torque is within the allowable range, it is determined that the engine speed is small and the fuel injection for reducing the fuel pressure is performed, so that the fuel for the fuel injection for reducing the fuel pressure is ignited. However, the
第２実施形態の直噴式エンジン１００のコントローラ３０が実行する制御について、図７を参照して説明する。
Control executed by the
図７は、コントローラ３０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御は、エンジン運転開始ともに実施され、一定周期、例えば１０ミリ秒周期でエンジン運転終了まで実施される。
FIG. 7 is a flowchart showing a control routine executed by the
なお、ステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０４〜Ｓ１０６は第１実施形態と同様の制御であるので詳細な説明は省略する。 Note that steps S101, S102, and S104 to S106 are the same control as in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
ステップＳ１０８では、コントローラ３０は、エンジン停止後において、膨張行程にあって吸気弁と排気弁とがともに閉弁している気筒があるか否かを判定する。そのような気筒がある場合にはステップＳ１０９に移り、そうでない場合には処理を終了する。
In step S108, the
ステップＳ１０９では、コントローラ３０は、圧縮行程にあって吸気弁と排気弁とがともに閉弁している気筒があるか否かを判定する。そのような気筒がある場合にはステップＳ１０４に移り、そうでない場合には処理を終了する。
In step S109, the
ステップＳ１１０では、コントローラ３０は、ステップＳ１０８とＳ１０９で特定された膨張行程と圧縮行程の気筒にステップＳ１０４で設定された燃料噴射量で燃料を噴射して同時期に点火したときの合成トルクを図６に示したマップに基づいて算出する。そして、この合成トルクが許容トルク範囲内にあるか否かを判定する。
In step S110, the
合成トルクが許容トルク範囲内である場合には、燃圧低下用燃料噴射の燃料に点火した場合であってもエンジン回転トルクは小さいと判定し、ステップＳ１０５に移る。これに対して、合成トルクの値が許容トルク範囲内でない場合には、燃圧低下用燃料噴射の燃料に点火するとエンジン回転トルクが大きいと判定し、燃圧低下用燃料噴射を実施せずに処理を終了する。 If the combined torque is within the allowable torque range, it is determined that the engine rotational torque is small even when the fuel for fuel pressure reduction fuel injection is ignited, and the process proceeds to step S105. On the other hand, when the value of the combined torque is not within the allowable torque range, it is determined that the engine rotational torque is large when the fuel for fuel injection for reducing the fuel pressure is ignited, and the process is performed without performing the fuel injection for reducing the fuel pressure. finish.
そして、ステップＳ１０５で燃圧低下用燃料噴射を実施して、Ｓ１０６で均質化時間を経過した後に、ステップＳ１１１においてコントローラ３０は点火プラグ１１によって２つの気筒内の混合気に同時に点火する。
In step S105, fuel injection for reducing the fuel pressure is performed. After the homogenization time has elapsed in step S106, the
以上により、第２実施形態では、下記の効果を得ることができる。 As described above, in the second embodiment, the following effects can be obtained.
本実施形態では、膨張行程にあって吸気弁及び排気弁が閉弁している気筒と、圧縮行程にあって吸気弁及び排気弁が閉弁している気筒とに燃圧低下用燃料噴射を実施して同時期に点火するので、各気筒からのエンジン回転トルクの和である合成トルクを小さくすることができる。これにより燃圧低下用燃料噴射の燃料に点火した場合であっても、直噴式エンジン１００のエンジン回転を抑制することができる。
In this embodiment, fuel injection for reducing the fuel pressure is performed on the cylinder in which the intake valve and the exhaust valve are closed in the expansion stroke and the cylinder in which the intake valve and the exhaust valve are closed in the compression stroke. Since the ignition is performed at the same time, the combined torque, which is the sum of the engine rotation torque from each cylinder, can be reduced. Thus, even when the fuel for fuel pressure reduction fuel injection is ignited, the engine rotation of the
また、合成トルクが許容範囲内にある場合に限り、燃圧低下用燃料噴射を実施するようにしたので、燃圧低下用燃料噴射の燃料に点火した場合におけるエンジン回転の抑制効果を向上させることができる。 Further, since the fuel injection for reducing the fuel pressure is performed only when the combined torque is within the allowable range, the effect of suppressing the engine rotation when the fuel of the fuel injection for reducing the fuel pressure is ignited can be improved. .
なお、本実施形態では、膨張行程側の気筒と排気行程側の気筒における点火時期を同時期に設定しているが、合成トルクをより低減させるために点火時期に位相差を設けるようにしてもよい。 In the present embodiment, the ignition timings in the expansion stroke side cylinder and the exhaust stroke side cylinder are set to the same period. However, in order to further reduce the combined torque, a phase difference may be provided in the ignition timing. Good.
図８は、膨張行程側の気筒と排気行程側の気筒における点火時期の位相差について説明する図である。 FIG. 8 is a diagram for explaining the phase difference of the ignition timing in the cylinder on the expansion stroke side and the cylinder on the exhaust stroke side.
図８に示すように、膨張行程側の気筒である第３気筒＃３が６０ｄｅｇＡＴＤＣよりも進角側にあって、合成トルクが正転方向側に大きくなる場合には、第３気筒＃３を点火した後、所定の位相時間経過してから圧縮行程側の気筒である第４気筒＃４に点火する。この位相時間は、合成トルクが正転方向側に大きくなるほど長くなるように設定する。
As shown in FIG. 8, when the
このように合成トルクが正転方向側に大きい場合は、第３気筒＃３を先に点火して第４気筒＃４を圧縮した後に第４気筒＃４の混合気に点火するので、逆転方向のエンジン回転トルクを大きくすることができる。そのため、膨張行程側と圧縮行程側の２つの気筒からの生じるエンジン回転トルクの合成トルクを、同時点火の場合よりも小さくすることができる。
Thus, when the combined torque is large in the forward direction, the air-fuel mixture of the
これに対して、膨張行程側の気筒である第３気筒＃３が６０ｄｅｇＡＴＤＣよりも遅角側にあって、合成トルクが逆転方向側に大きくなる場合には、圧縮行程側の気筒である第４気筒＃４を点火した後、所定の位相時間経過してから第３気筒＃３に点火する。この位相時間は、合成トルクが逆転方向側に大きくなるほど長くなるように設定する。
On the other hand, when the
このように合成トルクが逆転方向側に大きい場合は、第４気筒＃４を先に点火して第３気筒＃３を圧縮した後に第３気筒＃３の混合気に点火するので、正転方向のエンジン回転トルクを大きくすることができる。そのため、膨張行程側と圧縮行程側の２つの気筒からの生じるエンジン回転トルクの合成トルクを同時点火の場合よりも小さくすることができる。
Thus, when the combined torque is large in the reverse direction, the air-fuel mixture of the
（第３実施形態）
第３実施形態の直噴式エンジン１００は、第１実施形態とほぼ同様であるが、エンジン停止後に所定時間経過してから燃圧低下用燃料噴射を実施する点において一部相違する。つまり、気筒内圧力が安定してから燃料を噴射するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
(Third embodiment)
The
図９は、直噴式エンジン１００の気筒内圧力変化を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a change in the cylinder pressure of the
直噴式エンジン１００がアイドル運転状態から停止する場合には、時刻ｔ1で燃料カットをするので、エンジン回転速度は図９（Ａ）に示すように時刻ｔ1から低下し始め、エンジン停止する時刻ｔ2でゼロとなる。そうすると、吸気コレクタ内の圧力は、図９（Ｂ）に示すようにエンジン回転速度が低下する時刻ｔ1から上昇し始める。このように吸気コレクタ内圧力が増加すると気筒内の導入される空気量も増大するので、気筒内圧力は、図９（Ｃ）に示すように時刻ｔ1から増加する。そのため、エンジン停止直後の気筒内圧力は高くなる。
When the
しかしながら、気筒内に導入された空気は、ピストンとシリンダ壁との隙間を通ってクランクケース内に流出するので、エンジン停止時に排気弁と吸気弁がともに閉弁している気筒であっても、気筒内圧力は時刻ｔ2から徐々に低下して時刻ｔ3で大気圧となる。 However, since the air introduced into the cylinder flows into the crankcase through the gap between the piston and the cylinder wall, even if the exhaust valve and the intake valve are both closed when the engine is stopped, The in-cylinder pressure gradually decreases from time t 2 and becomes atmospheric pressure at time t 3 .
したがって、エンジン停止直後に排気弁と吸気弁がともに閉弁している気筒に燃圧低下用燃料噴射しても、気筒内の空気量が少なくなって気筒内圧力が低下しているので完全燃焼できず、燃焼性能が悪化する。また、気筒内に噴射した燃料が未燃ガスとして、気筒内の空気とともにクランクケース内に流出して、大気中に排出されてしまうという問題もある。 Therefore, even if fuel injection for reducing the fuel pressure is injected into a cylinder in which both the exhaust valve and the intake valve are closed immediately after the engine is stopped, the amount of air in the cylinder decreases and the pressure in the cylinder decreases, so that complete combustion is possible. However, the combustion performance deteriorates. There is also a problem that the fuel injected into the cylinder flows into the crankcase together with the air in the cylinder as unburned gas and is discharged into the atmosphere.
そこで、本実施形態では、図９（Ｄ）に示すように、直噴式エンジン１００が停止してから気筒内圧力が大気圧になって安定するまでの時間（以下「気筒内安定化時間」という）を経過してから、燃圧低下用燃料噴射を実施する。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 9D, the time from when the
なお、直噴式エンジン１００が停止してから気筒内圧力が大気圧になるまでの圧力変動は各気筒のピストンリングなどのシール性能によって変化するので、気筒内安定化時間は各気筒の圧力変動を考慮して、気筒内圧力が大気圧になるまでの時間が最も長くなる気筒を基準に設定される。
Note that the pressure fluctuation from when the
第３実施形態の直噴式エンジン１００のコントローラ３０が実行する制御について、図１０を参照して説明する。
Control executed by the
図１０は、コントローラ３０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御は、エンジン運転開始ともに実施され、一定周期、例えば１０ミリ秒周期でエンジン運転終了まで実施される。
FIG. 10 is a flowchart showing a control routine executed by the
なお、ステップＳ１０１〜Ｓ１０７は第１実施形態と同様の制御であるので詳細な説明は省略する。 Since steps S101 to S107 are the same control as in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
エンジン停止後に吸気弁と排気弁がともに閉弁している気筒を特定し（ステップＳ１０１〜Ｓ１０３）、ステップＳ１１２において、コントローラ３０は、直噴式エンジン１００が停止してから気筒内安定化時間を経過したか否かを判定する。つまり、直噴式エンジン１００が停止してからの時間を計測して、その計測時間が気筒内安定化時間よりも大きくなった場合にはステップＳ１０４に移り、それ以外の場合には一旦処理を終了する。
The cylinder in which both the intake valve and the exhaust valve are closed after the engine is stopped is specified (steps S101 to S103), and in step S112, the
そして、ステップＳ１０４〜Ｓ１０７において、吸気弁と排気弁とがともに閉弁している気筒に燃料を噴射して混合気を形成し、その混合気を点火して燃焼させる。 In steps S104 to S107, fuel is injected into a cylinder in which both the intake valve and the exhaust valve are closed to form an air-fuel mixture, and the air-fuel mixture is ignited and burned.
以上により、第３実施形態では、下記の効果を得ることができる。 As described above, in the third embodiment, the following effects can be obtained.
本実施形態によれば、気筒内安定化時間を経過した後に燃圧低下用燃料噴射を実施するので、気筒内の空気量の変動に起因する燃焼性能の悪化を抑制でき、さらに噴射された燃料が気筒内の空気とともにクランクケース内に流出することを抑制できる。 According to this embodiment, since fuel injection for reducing fuel pressure is performed after the in-cylinder stabilization time has elapsed, deterioration in combustion performance due to fluctuations in the amount of air in the cylinder can be suppressed, and the injected fuel can be reduced. Outflow into the crankcase together with the air in the cylinder can be suppressed.
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、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。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
例えば、第３実施形態の発明の思想は、第１実施形態だけではなく、第２実施形態についても適用することができる。つまり、図７のステップＳ１０９の後に気筒内安定化時間を経過したか否かを判定するようにしてもよい。 For example, the idea of the invention of the third embodiment can be applied not only to the first embodiment but also to the second embodiment. That is, it may be determined whether the in-cylinder stabilization time has elapsed after step S109 of FIG.
また、第３実施形態では、エンジン停止後に筒内安定化時間を経過してから燃圧低下用燃料噴射を実施するようにしたが、気筒内圧力を検出する圧力センサ（圧力検出手段）を各気筒に設け、その圧力センサの検出値に基づいて筒内圧力が安定したと判定したときに燃圧低下用燃料噴射を実施するようにしてもよい。 In the third embodiment, fuel injection for reducing the fuel pressure is performed after the in-cylinder stabilization time has elapsed after the engine is stopped. However, a pressure sensor (pressure detection means) for detecting the in-cylinder pressure is provided for each cylinder. The fuel pressure reduction fuel injection may be performed when it is determined that the in-cylinder pressure is stable based on the detection value of the pressure sensor.
１００ 直噴式エンジン
１１ 点火プラグ（点火装置）
２１ 燃料噴射弁
２３ 高圧燃料ポンプ
３０ コントローラ
Ｓ１０３、Ｓ１０８、Ｓ１０９ 閉塞気筒判定手段
Ｓ１０５ 燃圧低下用燃料噴射制御手段
Ｓ１０７、Ｓ１１１ 点火制御手段
Ｓ１０８ 膨張行程側気筒判定手段
Ｓ１０９ 圧縮行程側気筒判定手段
Ｓ１１０ 合成トルク判定手段
Ｓ１０６ 噴射後時間判定手段
Ｓ１１２ 停止後時間判定手段
100
21
Claims (10)
前記エンジンの停止後に、吸気弁と排気弁とが閉弁している閉塞気筒があるか否かを判定する閉塞気筒判定手段と、
膨張行程にある前記閉塞気筒を判定する膨張行程側気筒判定手段と、
圧縮行程にある前記閉塞気筒を判定する圧縮行程側気筒判定手段と、
膨張行程と圧縮行程とにある前記閉塞気筒に前記燃料噴射弁によって燃料を噴射する燃圧低下用燃料噴射制御手段と、
前記閉塞気筒に形成された混合気に点火装置によって点火する点火制御手段と、
前記膨張行程にある閉塞気筒に点火したときに生じるエンジン回転トルクと、前記圧縮行程にある閉塞気筒に点火したときに生じるエンジン回転トルクとの和である合成トルクを算出する合成トルク算出手段と、
前記点火制御手段は、前記合成トルクによるエンジン回転方向が、前記膨張行程にある閉塞気筒からのエンジン回転トルクによるエンジン回転方向と同方向である場合には、前記膨張行程側の閉塞気筒に点火した後に前記圧縮行程側の閉塞気筒に点火することを特徴とする直噴式エンジンの燃圧制御装置。 In a fuel pressure control device for a multi-cylinder direct injection engine in which fuel pressurized by a high pressure pump is directly injected into a cylinder by a fuel injection valve,
A closed cylinder determining means for determining whether or not there is a closed cylinder in which an intake valve and an exhaust valve are closed after the engine is stopped;
Expansion stroke side cylinder determining means for determining the closed cylinder in the expansion stroke;
Compression stroke side cylinder determining means for determining the closed cylinder in the compression stroke;
Fuel injection control means for reducing fuel pressure, which injects fuel into the closed cylinder in the expansion stroke and compression stroke by the fuel injection valve;
Ignition control means for igniting an air-fuel mixture formed in the closed cylinder by an ignition device;
A combined torque calculating means for calculating a combined torque that is a sum of an engine rotational torque generated when the closed cylinder in the expansion stroke is ignited and an engine rotational torque generated when the closed cylinder in the compression stroke is ignited;
The ignition control means ignites the closed cylinder on the expansion stroke side when the engine rotation direction based on the combined torque is the same as the engine rotation direction based on the engine rotation torque from the closed cylinder on the expansion stroke. A fuel pressure control device for a direct injection engine characterized in that the closed cylinder on the compression stroke side is ignited later .
前記エンジンの停止後に、吸気弁と排気弁とが閉弁している閉塞気筒があるか否かを判定する閉塞気筒判定手段と、
膨張行程にある前記閉塞気筒を判定する膨張行程側気筒判定手段と、
圧縮行程にある前記閉塞気筒を判定する圧縮行程側気筒判定手段と、
膨張行程と圧縮行程とにある前記閉塞気筒に前記燃料噴射弁によって燃料を噴射する燃圧低下用燃料噴射制御手段と、
前記閉塞気筒に形成された混合気に点火装置によって点火する点火制御手段と、
前記膨張行程にある閉塞気筒に点火したときに生じるエンジン回転トルクと、前記圧縮行程にある閉塞気筒に点火したときに生じるエンジン回転トルクとの和である合成トルクを算出する合成トルク算出手段と、
前記点火制御手段は、前記合成トルクによるエンジン回転方向が、前記圧縮行程にある閉塞気筒からのエンジン回転トルクによるエンジン回転方向と同方向である場合には、前記圧縮行程側の閉塞気筒に点火した後に前記膨張行程側の閉塞気筒に点火することを特徴とする直噴式エンジンの燃圧制御装置。 In a fuel pressure control device for a multi-cylinder direct injection engine in which fuel pressurized by a high pressure pump is directly injected into a cylinder by a fuel injection valve,
A closed cylinder determining means for determining whether or not there is a closed cylinder in which an intake valve and an exhaust valve are closed after the engine is stopped;
Expansion stroke side cylinder determining means for determining the closed cylinder in the expansion stroke;
Compression stroke side cylinder determining means for determining the closed cylinder in the compression stroke;
Fuel injection control means for reducing fuel pressure, which injects fuel into the closed cylinder in the expansion stroke and compression stroke by the fuel injection valve;
Ignition control means for igniting an air-fuel mixture formed in the closed cylinder by an ignition device;
A combined torque calculating means for calculating a combined torque that is a sum of an engine rotational torque generated when the closed cylinder in the expansion stroke is ignited and an engine rotational torque generated when the closed cylinder in the compression stroke is ignited;
The ignition control means ignites the closed cylinder on the compression stroke side when the engine rotation direction by the combined torque is the same as the engine rotation direction by the engine rotation torque from the closed cylinder in the compression stroke. A fuel pressure control device for a direct injection type engine , wherein the closed cylinder on the expansion stroke side is ignited later .
前記燃圧低下用燃料噴射制御手段は、前記合成トルクが許容トルク範囲内にある場合に燃料を噴射することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の直噴式エンジンの燃圧制御装置。 Comprising a composite torque determining means for determining whether or not the combined torque is within an allowable torque range;
4. The direct injection engine according to claim 1, wherein the fuel pressure reducing fuel injection control unit injects fuel when the combined torque is within an allowable torque range . 5. Fuel pressure control device.
前記点火制御手段は、前記閉塞気筒に燃料を噴射してから所定時間を経過した後に点火することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一つに記載の直噴式エンジンの燃圧制御装置。 A post-injection time determination means for determining whether or not a predetermined time has elapsed since fuel was injected into the closed cylinder;
The fuel pressure control for a direct injection engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the ignition control means ignites after a predetermined time has elapsed since fuel was injected into the closed cylinder. apparatus.
前記燃圧低下用燃料噴射制御手段は、前記エンジンが停止してから所定時間を経過した後に燃料を噴射することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一つに記載の直噴式エンジンの燃圧制御装置。 A post-stop time determining means for determining whether or not a predetermined time has elapsed since the engine stopped,
The direct injection engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the fuel pressure reduction fuel injection control means injects fuel after a predetermined time has elapsed since the engine stopped. Fuel pressure control device.
前記燃圧低下用燃料噴射制御手段は、前記検出された気筒内圧力が大気圧となったときに燃料を噴射することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一つに記載の直噴式エンジンの燃圧制御装置。 Pressure detecting means for detecting an in-cylinder pressure of the closed cylinder after the engine is stopped;
The fuel injection control means for reducing fuel pressure injects fuel when the detected in-cylinder pressure becomes atmospheric pressure. Fuel pressure control system for injection engines.
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