JP5245579B2 - Engine torque shock suppression control device - Google Patents
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Description
本発明はエンジンのトルクショック抑制制御装置に関する。 The present invention relates to an engine torque shock suppression control device.
従来から、各気筒への燃料噴射を停止する燃料カット運転から燃料噴射を再開する燃料カットリカバリ運転へ移行するときに、燃料を余分に噴射するリッチスパイクを実施するものがある（特許文献１参照）。これにより、空燃比をリッチにして、燃料カット運転中に三元触媒が余分に吸収した酸素を放出させることができる。そのため、排気エミッションの向上を図ることができる。
しかしながら、前述した従来のものでは、リッチスパイク時に燃料が余分に噴射されるため、燃料カットリカバリ運転時にトルクショックが発生し、運転性能が悪化するという問題点があった。 However, the above-described conventional apparatus has a problem in that since excessive fuel is injected during a rich spike, a torque shock is generated during a fuel cut recovery operation and the operation performance deteriorates.
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであり、排気エミッションを悪化させることなく、燃料カットリカバリ運転時のトルクショックを抑制することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and an object thereof is to suppress a torque shock during fuel cut recovery operation without deteriorating exhaust emission.
本発明は、各気筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射装置と、前記燃料噴射装置から噴射された燃料と空気との混合気を着火する点火装置と、前記燃料噴射装置から噴射された燃料を前記点火装置周りに誘導するジャンプキャビティを冠面に有するピストンと、排気通路に設けられ、酸素ストレージ機能を有する排気浄化触媒と、を備えるエンジンのトルクショックを抑制する制御装置であって、前記燃料噴射装置の燃料噴射を停止する燃料カット運転から燃料噴射を再開する燃料カットリカバリ運転へ移行するときに、空燃比をリッチにして前記排気浄化触媒に吸収された酸素を放出するリッチスパイク要求が有るか否かを判定するリッチスパイク要求判定手段と、前記リッチスパイク要求があるときは、燃料噴射を２度に分割する燃料噴射分割手段と、前記燃料噴射分割手段によって分割された燃料噴射の１度目の燃料噴射を、少なくとも前記点火装置周りに燃焼に寄与する混合気が形成されるタイミングで噴射し、２度目の燃料噴射を、燃料が前記ジャンプキャビティに入らない圧縮行程後半より前のタイミングで噴射して、前記点火装置周りから外れた位置に燃焼に寄与しない成層混合気を形成する燃料噴射手段と、を備えることを特徴とする。 The present invention includes a fuel injection device that directly injects fuel into each cylinder, an ignition device that ignites a mixture of fuel and air injected from the fuel injection device, and fuel injected from the fuel injection device. A control device for suppressing a torque shock of an engine, comprising: a piston having a jump cavity guided around the ignition device on a crown surface; and an exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage and having an oxygen storage function. There is a rich spike request for releasing oxygen absorbed by the exhaust purification catalyst by making the air-fuel ratio rich when shifting from a fuel cut operation that stops fuel injection of an injection device to a fuel cut recovery operation that restarts fuel injection Rich spike request determination means for determining whether or not, and when there is the rich spike request, fuel injection that divides the fuel injection into two A first fuel injection of the fuel injection divided by the splitting means and the fuel injection splitting means at least at a timing when an air-fuel mixture that contributes to combustion is formed around the ignition device, and a second fuel injection , fuel is injected at a timing earlier than the latter half of the compression stroke does not enter into the jump cavity, a fuel injection unit that forms form a stratified air-fuel mixture does not contribute to combustion at a position deviated from around the ignition device, in that it comprises Features.
本発明によれば、燃料カットリカバリ運転に移行した場合に、リッチスパイク要求があるときは、燃料噴射を２回に分けて実施する。そして、１度目の燃料噴射を少なくとも点火装置周りに混合気が形成されるタイミングで噴射し、２度目の燃料噴射を点火装置周りから外れた位置に混合気が形成されるタイミングで噴射する。 According to the present invention, when the fuel cut recovery operation is performed, if there is a rich spike request, the fuel injection is performed in two steps. The first fuel injection is performed at a timing at which an air-fuel mixture is formed at least around the ignition device, and the second fuel injection is injected at a timing at which the air-fuel mixture is formed at a position away from the periphery of the ignition device.
そのため、２度目の燃料噴射によって噴射された燃料は、燃焼に寄与しないので、リッチスパイク量を増量しても、トルクショックを抑制することができる。またリッチスパイク量を増量することができるので、排気エミッションを悪化させることもない。 Therefore, since the fuel injected by the second fuel injection does not contribute to combustion, torque shock can be suppressed even if the rich spike amount is increased. Further, since the rich spike amount can be increased, the exhaust emission is not deteriorated.
以下、図面等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.
図１は、本発明の一実施形態による筒内直接燃料噴射式火花点火エンジン（以下「エンジン」という）１の制御装置の全体システム図である。 FIG. 1 is an overall system diagram of a control device of a direct injection type spark ignition engine (hereinafter referred to as “engine”) 1 according to an embodiment of the present invention.
エンジン１は、直列４気筒エンジンであって、点火装置１０と、燃料噴射装置２０と、吸気通路３０と、排気通路４０と、を備える。 The engine 1 is an in-line four-cylinder engine and includes an ignition device 10, a fuel injection device 20, an intake passage 30, and an exhaust passage 40.
点火装置１０は、各気筒内で圧縮された混合気を着火する。 The ignition device 10 ignites the air-fuel mixture compressed in each cylinder.
燃料噴射装置２０は、各気筒内に高圧燃料を直接噴射する。 The fuel injection device 20 directly injects high-pressure fuel into each cylinder.
吸気通路３０は、各気筒に空気を供給するための通路である。吸気通路３０は、エアフローセンサ３１と、電子制御スロットル３２と、吸気マニホールド３４と、を備える。 The intake passage 30 is a passage for supplying air to each cylinder. The intake passage 30 includes an air flow sensor 31, an electronic control throttle 32, and an intake manifold 34.
エアフローセンサ３１は、エンジン１の吸入吸気量を検出する。 The air flow sensor 31 detects the intake air intake amount of the engine 1.
電子制御スロットル３２は、後述するコントローラ５０からの制御信号でスロットル弁３３を駆動し、運転状態に応じたスロットル開度に制御する。 The electronically controlled throttle 32 drives the throttle valve 33 with a control signal from the controller 50 described later, and controls the throttle opening according to the operating state.
吸気マニホールド３４は、エンジン１の吸気ポートに接続され、各気筒に空気を均等に分配する。 The intake manifold 34 is connected to the intake port of the engine 1 and distributes air evenly to each cylinder.
排気通路４０は、各気筒内で発生する排気（燃焼ガスや空気など）を外部へと排出するための通路である。排気通路４０は、排気マニホールド４１と、三元触媒４２と、を備える。 The exhaust passage 40 is a passage for discharging exhaust (combustion gas, air, etc.) generated in each cylinder to the outside. The exhaust passage 40 includes an exhaust manifold 41 and a three-way catalyst 42.
排気マニホールド４１は、エンジン１の排気ポートに接続され、各気筒から排出された排気をまとめる。 The exhaust manifold 41 is connected to the exhaust port of the engine 1 and collects the exhaust discharged from each cylinder.
三元触媒４２は、理論空燃比（ストイキ）での運転時に、排気中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素化合物（ＮＯｘ）を同時に効率よく浄化する。三元触媒４２は、酸素ストレージ機能を有しており、三元触媒４２に流入する排気の空燃比がリーンのときは排気中の酸素を吸収する。一方、三元触媒４２に流入する排気の空燃比がリッチになると吸収した酸素を放出する。これにより、三元触媒４２に流入する排気の空燃比がリーン側又はリッチ側にずれていたとしても、三元触媒４２の内部雰囲気は実質的に理論空燃比に維持される。 The three-way catalyst 42 efficiently purifies hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen compounds (NOx) in the exhaust gas simultaneously during operation at the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric). The three-way catalyst 42 has an oxygen storage function, and absorbs oxygen in the exhaust when the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the three-way catalyst 42 is lean. On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 42 becomes rich, the absorbed oxygen is released. Thereby, even if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 42 is shifted to the lean side or the rich side, the internal atmosphere of the three-way catalyst 42 is substantially maintained at the stoichiometric air-fuel ratio.
コントローラ５０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。コントローラ５０は、各種センサからの入力信号に基づいて、燃料噴射装置２０から噴射される燃料の量や噴射時期などを制御する。 The controller 50 is configured by a microcomputer including a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface). The controller 50 controls the amount of fuel injected from the fuel injection device 20 and the injection timing based on input signals from various sensors.
ここで、本実施形態では、エンジン１の運転状態が、例えば減速時などの所定の運転状態になると、各気筒への燃料噴射を停止する燃料カット運転を実施して燃費の向上を図っている。 Here, in the present embodiment, when the operating state of the engine 1 becomes a predetermined operating state such as at the time of deceleration, for example, a fuel cut operation that stops fuel injection to each cylinder is performed to improve fuel consumption. .
しかしながら、燃料カット運転中は、三元触媒４２に空気が流入し続けることになるため、三元触媒４２は酸素を吸収し続けることになる。三元触媒４２に吸収されている酸素が多くなりすぎると、三元触媒４２は内部雰囲気を理論空燃比に維持できなくなるので、浄化性能が低下してしまう。 However, since the air continues to flow into the three-way catalyst 42 during the fuel cut operation, the three-way catalyst 42 continues to absorb oxygen. If too much oxygen is absorbed by the three-way catalyst 42, the three-way catalyst 42 cannot maintain the internal atmosphere at the stoichiometric air-fuel ratio, so that the purification performance deteriorates.
そのため、燃料カット運転を終了して燃料噴射を再開した直後のエミッションが悪化してしまうという問題点があった。 Therefore, there is a problem that the emission immediately after the fuel cut operation is finished and the fuel injection is restarted is deteriorated.
そこで、従来から各気筒への燃料噴射を再開する燃料カットリカバリ運転時に、燃料噴射量を増量補正して、排気の空燃比を一時的にリッチにするリッチスパイクを実施していた。これにより、三元触媒４２に余分に吸収されていた酸素を強制的に放出し、エミッションの悪化を抑制していた。 Therefore, in the past, during fuel cut recovery operation in which fuel injection to each cylinder is resumed, a rich spike that temporarily increases the air-fuel ratio of the exhaust by correcting the fuel injection amount to increase is performed. As a result, the oxygen that has been absorbed excessively by the three-way catalyst 42 is forcibly released to suppress the deterioration of the emission.
しかしながら、燃料カットリカバリ運転時に一時的にリッチスパイクを実施すると、燃料が増量されることからエンジンの出力トルクも一時的に増加する。そのため、燃料カットリカバリ運転時にトルクショックが発生し、運転性能が悪化するという問題点があった。 However, if the rich spike is temporarily performed during the fuel cut recovery operation, the amount of fuel is increased, and the engine output torque also temporarily increases. Therefore, there has been a problem that a torque shock occurs during the fuel cut recovery operation and the operation performance deteriorates.
そこで、本実施形態では、燃料カットリカバリ運転時にリッチスパイクを実施するときは、燃料の２度噴きを実施し、リッチスパイクのための増量分を燃焼に寄与しないタイミングで噴射する。つまり、１度目の燃料噴射を、燃焼室全体に均質な混合気が形成されるタイミングで噴射し、１度目の燃料噴射によって形成された混合気を燃焼に寄与させる。そして、２度目の燃料噴射を、点火装置周りから外れた位置に混合気が形成されるタイミングで噴射し、２度目の燃料噴射によって形成された混合気が燃焼に寄与しないようにする。 Therefore, in the present embodiment, when the rich spike is performed during the fuel cut recovery operation, the fuel is injected twice and the increased amount for the rich spike is injected at a timing that does not contribute to the combustion. That is, the first fuel injection is performed at a timing when a homogeneous air-fuel mixture is formed in the entire combustion chamber, and the air-fuel mixture formed by the first fuel injection is contributed to combustion. Then, the second fuel injection is performed at a timing when the air-fuel mixture is formed at a position deviated from the periphery of the ignition device, so that the air-fuel mixture formed by the second fuel injection does not contribute to combustion.
これにより、２度目の燃料噴射によって形成された混合気は燃焼に寄与しないため、２度目の噴射量、すなわちリッチスパイク量（燃料噴射量の増量補正量）を大きくしても、燃料カットリカバリ運転時にトルクショックが発生するのを抑制できる。 As a result, since the air-fuel mixture formed by the second fuel injection does not contribute to combustion, even if the second injection amount, that is, the rich spike amount (the fuel injection amount increase correction amount) is increased, the fuel cut recovery operation is performed. Occasional torque shock can be suppressed.
また、リッチスパイク量を大きくすることができるので、三元触媒４２に余分に吸収されていた酸素を素早く放出でき、エミッションの悪化を抑制できる。 In addition, since the rich spike amount can be increased, oxygen that has been absorbed excessively by the three-way catalyst 42 can be quickly released, and deterioration of emissions can be suppressed.
図２は、燃料カットリカバリ運転時にリッチスパイクを実施するときに燃焼室１１に形成される混合気の状態を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing the state of the air-fuel mixture formed in the combustion chamber 11 when the rich spike is performed during the fuel cut recovery operation.
図２に示すように、１度目の燃料噴射によって、燃焼室１１の全体に形成される第１混合気１０１を形成する。そして、２度目の燃料噴射によって、点火装置１０の周りから外れた位置に第２混合気１０２を形成する。 As shown in FIG. 2, the first air-fuel mixture 101 formed in the entire combustion chamber 11 is formed by the first fuel injection. Then, the second fuel mixture 102 is formed at a position deviated from the periphery of the ignition device 10 by the second fuel injection.
なお、図２に示すように、ピストン１２の冠面には、ジャンプキャビティ１２ａが形成される。ジャンプキャビティ１２ａは、ジャンプキャビティ１２ａに向けて噴射された燃料を、点火装置１０の周りに誘導する。 As shown in FIG. 2, a jump cavity 12 a is formed on the crown surface of the piston 12. The jump cavity 12 a guides the fuel injected toward the jump cavity 12 a around the ignition device 10.
図３は、燃料カットリカバリ運転時にリッチスパイクを実施するときの、１度目の燃料噴射ＩＴ１のタイミングと、２度目の燃料噴射ＩＴ２のタイミングと、を示した図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating the timing of the first fuel injection IT1 and the timing of the second fuel injection IT2 when the rich spike is performed during the fuel cut recovery operation.
前述したように、本実施形態では、１度目の燃料噴射ＩＴ１によって、燃焼に寄与する均質混合気を燃焼室全体に形成する必要がある。そのため、１度目の燃料噴射ＩＴ１は、吸気弁が開いている時期に噴射される。本実施形態では、図３に示すように、吸気行程から圧縮行程の前半にかけての適当な時期に噴射する。 As described above, in the present embodiment, it is necessary to form a homogeneous air-fuel mixture that contributes to combustion in the entire combustion chamber by the first fuel injection IT1. Therefore, the first fuel injection IT1 is injected when the intake valve is open. In this embodiment, as shown in FIG. 3, the fuel is injected at an appropriate time from the intake stroke to the first half of the compression stroke.
一方、２度目の燃料噴射ＩＴ２によって、燃焼に寄与しないリッチスパイク用の混合気を、点火装置１０の周りから外れた位置に形成する必要がある。そのため、２度目の燃料噴射ＩＴ２は、燃料噴射装置２０から噴射された燃料が、ピストン冠面に形成されたジャンプキャビティ１２ａに入らない時期に噴射される。本実施形態では、図３に示すように、燃料噴射装置２０から噴射された燃料が、ピストン冠面に形成されたジャンプキャビティ１２ａに入る圧縮行程後半より前の時期に噴射される。 On the other hand, it is necessary to form a rich spike mixture that does not contribute to combustion at a position away from the periphery of the ignition device 10 by the second fuel injection IT2. Therefore, the second fuel injection IT2 is injected at a time when the fuel injected from the fuel injection device 20 does not enter the jump cavity 12a formed on the piston crown surface. In this embodiment, as shown in FIG. 3, the fuel injected from the fuel injection device 20 is injected at a time before the latter half of the compression stroke entering the jump cavity 12a formed on the piston crown surface.
ところで、燃料カットリカバリ運転が開始されてからの最初の数サイクルは、サイクルごとに気筒内に残留している筒内残ガス量が異なる。この点について図４を参照して説明する。 By the way, in the first several cycles after the fuel cut recovery operation is started, the in-cylinder residual gas amount remaining in the cylinder is different for each cycle. This point will be described with reference to FIG.
図４は、燃料カットリカバリ運転が開始されてから数サイクルが経過するまでの各気筒の気筒内に残留する筒内残ガス量を示した図である。なお、吸気、圧縮、膨張、排気の４行程を１サイクルとしている。また、点火順序は＃１気筒、＃４気筒、＃２気筒、＃３気筒の順になっている。 FIG. 4 is a diagram showing the in-cylinder residual gas amount remaining in the cylinders of each cylinder until several cycles elapse after the fuel cut recovery operation is started. The four strokes of intake, compression, expansion, and exhaust are defined as one cycle. The ignition order is in the order of # 1, # 4, # 2, # 3.
図４に示すように、燃料カットリカバリ運転が開始された直後の１サイクル目は、各気筒内の残ガス量はほとんどゼロである。これは、燃料カット運転中に気筒内を通過する空気によって、残ガスが掃気されるためである。 As shown in FIG. 4, in the first cycle immediately after the start of the fuel cut recovery operation, the residual gas amount in each cylinder is almost zero. This is because the remaining gas is scavenged by the air passing through the cylinder during the fuel cut operation.
２サイクル目になると、＃１気筒では、１サイクル目で生じた自気筒（＃１気筒）の排気の一部が残ガスとして気筒内に残留するため、その残ガスが筒内残ガス量となる。 In the second cycle, in the # 1 cylinder, a part of the exhaust of the own cylinder (# 1 cylinder) generated in the first cycle remains in the cylinder as a residual gas. Become.
一方で、＃４気筒では、１サイクル目で生じた自気筒（＃４気筒）の排気の一部が残ガスとして残留するとともに、他気筒（＃１気筒）で生じた排気の一部が排気マニホールドを介して流入してくる。そのため、自気筒（＃４気筒）の残ガスと、排気マニホールドを介して流入してきた他気筒（＃１気筒）の排気と、の合計が筒内残ガス量となる。 On the other hand, in the # 4 cylinder, a part of the exhaust of the own cylinder (# 4 cylinder) generated in the first cycle remains as residual gas, and a part of the exhaust generated in the other cylinder (# 1 cylinder) exhausts. It flows in through the manifold. Therefore, the sum of the residual gas of the own cylinder (# 4 cylinder) and the exhaust of the other cylinder (# 1 cylinder) that has flowed in via the exhaust manifold is the in-cylinder residual gas amount.
＃２気筒では、同じ原理で自気筒（＃２気筒）の残ガスと、排気マニホールドを介して流入してきた他気筒（＃１気筒及び＃４気筒）の排気と、の合計が筒内残ガス量となる。同じく＃３気筒では、自気筒（＃２気筒）の残ガスと、排気マニホールドを介して流入してきた他気筒（＃１気筒、＃４気筒及び＃２気筒）の排気と、の合計が筒内残ガス量となる。 In the # 2 cylinder, in-cylinder residual gas is the sum of the residual gas of the own cylinder (# 2 cylinder) and the exhaust of the other cylinders (# 1 cylinder and # 4 cylinder) flowing in via the exhaust manifold on the same principle. Amount. Similarly, in the # 3 cylinder, the sum of the remaining gas of the own cylinder (# 2 cylinder) and the exhaust of the other cylinders (# 1, # 4 and # 2 cylinders) flowing in through the exhaust manifold is in-cylinder. Remaining gas amount.
したがって、２サイクル目では点火順序が後の気筒の筒内残ガス量の方が、点火順序が先の気筒の筒内残ガス量よりも多くなる。 Therefore, in the second cycle, the in-cylinder residual gas amount of the cylinder whose ignition order is later becomes larger than the in-cylinder residual gas amount of the cylinder whose ignition order is earlier.
３サイクル目以降になると、各気筒の筒内残ガス量はほぼ一定量となる。 After the third cycle, the in-cylinder residual gas amount of each cylinder becomes a substantially constant amount.
このように、燃料カットリカバリ運転が開始されてからの最初の数サイクルは、サイクルごとに気筒内に残留している筒内残ガス量が異なる。したがって、各サイクルとも同じ量の燃料を噴射すると、最初の数サイクルのエンジンの出力トルクが変動してトルクショックが発生し、運転性能が悪化する。 As described above, in the first several cycles after the fuel cut recovery operation is started, the in-cylinder residual gas amount remaining in the cylinder is different for each cycle. Therefore, if the same amount of fuel is injected in each cycle, the output torque of the engine in the first few cycles fluctuates, a torque shock occurs, and the driving performance deteriorates.
そこで本実施形態では、最初の数サイクルは燃焼に寄与する１度目の燃料噴射ＩＴ１の噴射量を減らす。そして、最初の数サイクルを経過した後は、燃焼に寄与する混合気を増やすため２度目の燃料噴射ＩＴ２の時期を遅角させる。 Therefore, in the present embodiment, the injection amount of the first fuel injection IT1 that contributes to combustion is reduced in the first several cycles. After the first few cycles, the timing of the second fuel injection IT2 is retarded in order to increase the air-fuel mixture that contributes to combustion.
図５（Ａ）は、燃料カットリカバリ運転時にリッチスパイクを実施するときの、１度目の燃料噴射ＩＴ１及び２度目の燃料噴射ＩＴ２の噴射量を、サイクルごとに示した図である。図５（Ｂ）は、燃料カットリカバリ運転時にリッチスパイクを実施するときの、１度目の燃料噴射ＩＴ１及び２度目の燃料噴射ＩＴ２の噴射時期を、サイクルごとに示した図である。 FIG. 5A is a diagram showing the injection amounts of the first fuel injection IT1 and the second fuel injection IT2 for each cycle when the rich spike is performed during the fuel cut recovery operation. FIG. 5B is a diagram showing the injection timing of the first fuel injection IT1 and the second fuel injection IT2 for each cycle when the rich spike is performed during the fuel cut recovery operation.
図５（Ａ）に示すように、筒内残ガス量の少ない１サイクル目の燃料噴射ＩＴ１を最も少なくし、所定のサイクル数に達するまでは、筒内残ガス量が増加していくに従って１度目の燃料噴射ＩＴ１の噴射量を増加させる。一方で、２度目の燃料噴射ＩＴ２は、サイクル数に関係なく、要求されるリッチスパイク量を噴射する。 As shown in FIG. 5 (A), the fuel injection IT1 in the first cycle with a small amount of in-cylinder residual gas is minimized, and as the in-cylinder residual gas amount increases until the predetermined number of cycles is reached, 1 The amount of fuel injection IT1 is increased. On the other hand, the second fuel injection IT2 injects the required rich spike amount regardless of the number of cycles.
図５（Ｂ）に示すように、１度目の燃料噴射ＩＴ１の噴射時期は、運転状態に応じて設定される。一方で、２度目の燃料噴射ＩＴ２の噴射時期は、筒内残ガス量が増加していくに従って遅角させて、２度目の燃料噴射ＩＴ２の後半の燃料噴射がジャンプキャビティに入るようする。これにより、２度目の燃料噴射ＩＴ２の一部を燃焼に寄与させることができるので、燃焼速度を速めることができる。 As shown in FIG. 5B, the injection timing of the first fuel injection IT1 is set according to the operating state. On the other hand, the injection timing of the second fuel injection IT2 is retarded as the in-cylinder residual gas amount increases, so that the second half of the fuel injection IT2 enters the jump cavity. Thereby, a part of the second fuel injection IT2 can be contributed to the combustion, so that the combustion speed can be increased.
以下では、上述してきた燃料カットリカバリ運転時のトルクショック抑制制御について説明する。 Hereinafter, the torque shock suppression control during the fuel cut recovery operation described above will be described.
図６は、本実施形態による燃料カットリカバリ運転時のトルクショック抑制制御について説明するフローチャートである。コントローラ５０は、このルーチンを所定の演算周期（例えば１０ｍｓ）で繰り返し実行する。 FIG. 6 is a flowchart illustrating torque shock suppression control during fuel cut recovery operation according to the present embodiment. The controller 50 repeatedly executes this routine at a predetermined calculation cycle (for example, 10 ms).
ステップＳ１において、コントローラ５０は、燃料カットリカバリフラグが１にセットされているか否かを判定する。燃料カットリカバリフラグについては後述する（ステップＳ４）。コントローラ５０は、燃料カットリカバリフラグが１にセットされていればステップＳ５に処理を移行し、０にセットされていればステップＳ２に処理を移行する。 In step S1, the controller 50 determines whether or not the fuel cut recovery flag is set to 1. The fuel cut recovery flag will be described later (step S4). If the fuel cut recovery flag is set to 1, the controller 50 proceeds to step S5, and if it is set to 0, the controller 50 proceeds to step S2.
ステップＳ２において、コントローラ５０は、燃料カット運転中か否かを判定する。コントローラ５０は、燃料カット運転中であればステップＳ３に処理を移行し、そうでなければ今回の処理を終了する。 In step S2, the controller 50 determines whether or not the fuel cut operation is being performed. If the fuel cut operation is in progress, the controller 50 proceeds to step S3, and if not, ends the current process.
ステップＳ３において、コントローラ５０は、エンジンの運転状態に応じて燃料カットリカバリ運転を開始するか否かを判定する。コントローラ５０は、燃料カットリカバリ運転を開始するときはステップＳ４に処理を移行し、燃料カット運転を続けるときは今回の処理を終了する。 In step S3, the controller 50 determines whether to start the fuel cut recovery operation according to the operating state of the engine. The controller 50 shifts the process to step S4 when starting the fuel cut recovery operation, and ends the current process when continuing the fuel cut operation.
ステップＳ４において、コントローラ５０は、燃料カットリカバリフラグを１にセットする。燃料カットリカバリフラグは、燃料カットリカバリ運転をしている間、１にセットされるフラグである。 In step S4, the controller 50 sets a fuel cut recovery flag to 1. The fuel cut recovery flag is a flag that is set to 1 during the fuel cut recovery operation.
ステップＳ５において、コントローラ５０は、リッチスパイクの要求があるか否かを判定する。具体的には、燃料がカットされていた時間（燃料カット運転を行っていた時間）に基づいて判定する。燃料カットの時間が短ければ、三元触媒４２に吸収される酸素量は少なく、リッチスパイクを実施する必要がないためである。コントローラ５０は、リッチスパイクの要求があるときはステップＳ８に処理を移行し、要求がないときはステップＳ６に処理を移行する。 In step S5, the controller 50 determines whether there is a request for a rich spike. Specifically, the determination is made based on the time during which the fuel has been cut (the time during which the fuel cut operation has been performed). This is because if the fuel cut time is short, the amount of oxygen absorbed by the three-way catalyst 42 is small, and it is not necessary to perform rich spike. The controller 50 proceeds to step S8 when there is a request for rich spikes, and proceeds to step S6 when there is no request.
ステップＳ６において、コントローラ５０は、通常の燃焼制御を実施する。具体的には、低回転低負荷時に成層燃焼を実施し、高回転高負荷時に均質燃焼を実施する。 In step S6, the controller 50 performs normal combustion control. Specifically, stratified combustion is performed at low rotation and low load, and homogeneous combustion is performed at high rotation and high load.
なお、ここでいう成層燃焼とは、圧縮行程中に燃料を１度だけ噴射し、点火装置１０の近傍に燃料を偏在させた状態で混合気を圧縮上死点前に点火する希薄燃焼のことをいう。均質燃焼とは、吸気行程中に燃料を１度だけ噴射し、空燃比が均一の混合気を燃焼室全体に形成してから点火する燃焼のことをいう。 Note that stratified combustion here refers to lean combustion in which fuel is injected only once during the compression stroke and the air-fuel mixture is ignited before compression top dead center in a state where fuel is unevenly distributed in the vicinity of the ignition device 10. Say. Homogeneous combustion refers to combustion in which fuel is injected once during the intake stroke, and an air-fuel mixture having a uniform air-fuel ratio is formed in the entire combustion chamber and then ignited.
ステップＳ７において、コントローラ５０は、燃料カットリカバリフラグを０にセットする。 In step S7, the controller 50 sets a fuel cut recovery flag to 0.
ステップＳ８において、コントローラ５０は、トルクショック抑制処理を実施する。トルクショック抑制処理の具体的な内容については、図７を参照して後述する。 In step S8, the controller 50 performs a torque shock suppression process. The specific contents of the torque shock suppression process will be described later with reference to FIG.
図７は、トルクショック抑制処理について説明するフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart for explaining torque shock suppression processing.
ステップＳ８１において、コントローラ５０は、燃料カットリカバリ運転が開始されてから何サイクル目かを算出する。 In step S81, the controller 50 calculates the number of cycles after the fuel cut recovery operation is started.
ステップＳ８２において、コントローラ５０は、燃料カットリカバリ運転が開始されてからのサイクル数と運転状態とに応じて目標当量比を算出し、その目標当量比に基づいて燃料噴射量ＩＴを算出する。 In step S82, the controller 50 calculates the target equivalent ratio according to the number of cycles and the operating state after the fuel cut recovery operation is started, and calculates the fuel injection amount IT based on the target equivalent ratio.
ステップＳ８３において、コントローラ５０は、燃料噴射量ＩＴを、１度目に噴射する燃料噴射量ＩＴ１と、２度目に噴射する燃料噴射量ＩＴ２と、に分割する。 In step S83, the controller 50 divides the fuel injection amount IT into a fuel injection amount IT1 injected for the first time and a fuel injection amount IT2 injected for the second time.
ステップＳ８４において、コントローラ５０は、１度目の燃料噴射の時期と、２度目の燃料噴射の時期を設定する。 In step S84, the controller 50 sets the first fuel injection timing and the second fuel injection timing.
ステップＳ８５において、コントローラ５０は、点火時期を設定する。 In step S85, the controller 50 sets the ignition timing.
図８は、燃料カットリカバリ運転時のトルクショック抑制制御の動作について説明するタイムチャートである。なお、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. 8 is a time chart for explaining the operation of the torque shock suppression control during the fuel cut recovery operation. In addition, in order to clarify the correspondence with the flowchart, description will be made with the step number of the flowchart.
時刻ｔ１で、燃料カット運転から燃料カットリカバリ運転へ移行すると（Ｓ１でＮｏ，Ｓ２でＹｅｓ,Ｓ３でＹｅｓ）、燃料カットリカバリフラグが１にセットされ（図８（Ｂ）；Ｓ４）、コントローラ５０はリッチスパイクの要求があるか否かを判定する（Ｓ１でＹｅｓ，Ｓ５）。ここではリッチスパイク要求があるので（図８（Ｃ）；Ｓ５でＹｅｓ）、コントローラ５０は、トルクショック抑制処理を実行する（Ｓ８）。 When the fuel cut operation is shifted to the fuel cut recovery operation at time t1 (No in S1, Yes in S2, Yes in S3), the fuel cut recovery flag is set to 1 (FIG. 8 (B); S4). Determines whether there is a request for a rich spike (Yes in S1, S5). Since there is a rich spike request here (FIG. 8C; Yes in S5), the controller 50 executes torque shock suppression processing (S8).
トルクショック抑制処理が実行されると、コントローラ５０は、各気筒の燃焼サイクルが、燃料カットリカバリ運転が開始されてから何サイクル目かを算出する（Ｓ８１）。そして、算出したサイクル数と運転状態に応じて、燃料噴射量ＩＴを算出する（図８（Ｄ）；Ｓ８２）。その後、算出した燃料噴射量ＩＴを、１度目に噴射する燃料噴射量ＩＴ１と、２度目に噴射する燃料噴射量ＩＴ２と、に分割する（図８（Ｅ）（Ｆ）；Ｓ８３）。そして、算出したサイクル数と運転状態に応じて、１度目の燃料噴射の時期と、２度目の燃料噴射の時期を設定する（図８（Ｇ）；Ｓ８４）。 When the torque shock suppression process is executed, the controller 50 calculates the cycle number of the combustion cycle of each cylinder after the fuel cut recovery operation is started (S81). Then, the fuel injection amount IT is calculated according to the calculated number of cycles and the operating state (FIG. 8D; S82). Thereafter, the calculated fuel injection amount IT is divided into a fuel injection amount IT1 to be injected for the first time and a fuel injection amount IT2 to be injected for the second time (FIGS. 8E and 8F; S83). Then, the timing of the first fuel injection and the timing of the second fuel injection are set according to the calculated number of cycles and the operating state (FIG. 8 (G); S84).
時刻ｔ２で、リッチスパイク要求がなくなると（図８（Ｃ）；Ｓ５でＮｏ）、燃料カットリカバリフラグが０にセットされる（図８（Ｂ）；Ｓ７）。 When there is no rich spike request at time t2 (FIG. 8C; No in S5), the fuel cut recovery flag is set to 0 (FIG. 8B; S7).
以上説明した本実施形態によれば、燃料カット運転から燃料リカバリ運転へ移行する場合に、リッチスパイク要求があるときは、燃料を２度に分割して噴射し、１度目の燃料噴射で燃焼に寄与する均質混合気を燃焼室全体に形成する。そして、２度目の燃料噴射によって、燃焼に寄与しないリッチスパイク用の混合気を、点火装置周りから外れた位置に形成する。 According to the present embodiment described above, when the fuel cut operation is shifted to the fuel recovery operation, if there is a rich spike request, the fuel is divided and injected twice, and the fuel is burned by the first fuel injection. A contributing homogeneous mixture is formed throughout the combustion chamber. Then, by the second fuel injection, an air-fuel mixture for rich spike that does not contribute to combustion is formed at a position away from the periphery of the ignition device.
これにより、２度目の燃料噴射によって形成された混合気は燃焼に寄与しないため、リッチスパイク量を増量しても、燃料カットリカバリ運転時にトルクショックが発生するのを抑制できる。 Thereby, since the air-fuel mixture formed by the second fuel injection does not contribute to combustion, it is possible to suppress the occurrence of torque shock during the fuel cut recovery operation even if the rich spike amount is increased.
また、リッチスパイク量を増量することができるので、三元触媒４２に余分に吸収されていた酸素を素早く放出でき、エミッションの悪化を抑制できる。 Further, since the rich spike amount can be increased, oxygen that has been absorbed excessively by the three-way catalyst 42 can be quickly released, and deterioration of emissions can be suppressed.
さらに、２度目の燃料噴射によって形成された混合気は、点火装置周りから外れた位置に形成される。そのため、点火装置周りの混合気が過剰にリッチになることがない。したがって、燃料が気化されずに失火することを抑制できる。 Further, the air-fuel mixture formed by the second fuel injection is formed at a position away from the periphery of the ignition device. Therefore, the air-fuel mixture around the ignition device does not become excessively rich. Therefore, it can suppress that a fuel misfires without being vaporized.
また、本実施形態では、燃料カットリカバリ運転が開始されてからの最初の数サイクルは、サイクルごとに気筒内に残留している筒内残ガス量が異なるので、筒内残ガス量に応が少ないサイクルのときほど１度目の燃料噴射量が少なくなるようにした。 Further, in this embodiment, the first few cycles after the fuel cut recovery operation is started differ in the in-cylinder residual gas amount remaining in the cylinder for each cycle. The fuel injection amount for the first time was reduced as the number of cycles decreased.
これにより、より確実に、燃料カットリカバリ運転時にトルクショックが発生するのを抑制できる。 Thereby, it is possible to more reliably suppress the occurrence of torque shock during the fuel cut recovery operation.
また、本実施形態では、気筒内に残留している筒内残ガス量がほぼ一定になった後の燃料カット運転時には、２度目の燃料噴射の後半の燃料噴射がジャンプキャビティ１２ａに入るようにした。 In the present embodiment, the fuel injection in the second half of the second fuel injection enters the jump cavity 12a during the fuel cut operation after the cylinder residual gas amount remaining in the cylinder becomes substantially constant. did.
これにより、２度目の燃料噴射の一部を燃焼に寄与させることができるので、燃焼速度を速めることができる。したがって、燃焼を安定させることができる。 Thereby, a part of the second fuel injection can be contributed to the combustion, so that the combustion speed can be increased. Therefore, combustion can be stabilized.
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、本実施形態では直列４気筒エンジンを例に説明したが、気筒数はこれに限られるものではなく、また、直列、Ｖ型又は水平対向エンジンなど各種エンジンに適用できる。 For example, in this embodiment, an in-line four-cylinder engine has been described as an example. However, the number of cylinders is not limited to this, and can be applied to various engines such as an in-line, V-type, or horizontally opposed engine.
１ 筒内直接燃料噴射式火花点火エンジン（エンジン）
１０ 点火装置
１２ ピストン
１２ａ ジャンプキャビティ
２０ 燃料噴射装置
４０ 排気通路
４２ 三元触媒（排気浄化触媒）
Ｓ５ リッチスパイク要求判定手段
Ｓ８１ サイクル数検出手段
Ｓ８３ 燃料噴射分割手段
Ｓ８４ 燃料噴射手段
1 In-cylinder direct fuel injection spark ignition engine (engine)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ignition device 12 Piston 12a Jump cavity 20 Fuel injection device 40 Exhaust passage 42 Three-way catalyst (exhaust purification catalyst)
S5 Rich spike request determining means S81 Cycle number detecting means S83 Fuel injection dividing means S84 Fuel injection means
Claims (4)
前記燃料噴射装置から噴射された燃料と空気との混合気を着火する点火装置と、
前記燃料噴射装置から噴射された燃料を前記点火装置周りに誘導するジャンプキャビティを冠面に有するピストンと、
排気通路に設けられ、酸素ストレージ機能を有する排気浄化触媒と、
を備えるエンジンのトルクショックを抑制する制御装置であって、
前記燃料噴射装置の燃料噴射を停止する燃料カット運転から燃料噴射を再開する燃料カットリカバリ運転へ移行するときに、空燃比をリッチにして前記排気浄化触媒に吸収された酸素を放出するリッチスパイク要求が有るか否かを判定するリッチスパイク要求判定手段と、
前記リッチスパイク要求があるときは、燃料噴射を２度に分割する燃料噴射分割手段と、
前記燃料噴射分割手段によって分割された燃料噴射の１度目の燃料噴射を、少なくとも前記点火装置周りに燃焼に寄与する均質混合気が形成されるタイミングで噴射し、２度目の燃料噴射を、燃料が前記ジャンプキャビティに入らない圧縮行程後半より前のタイミングで噴射して、前記点火装置周りから外れた位置に燃焼に寄与しない成層混合気を形成する燃料噴射手段と、
を備えることを特徴とするエンジンのトルクショック抑制制御装置。 A fuel injection device that directly injects fuel into each cylinder;
An ignition device for igniting a mixture of fuel and air injected from the fuel injection device;
A piston having a jump cavity on the crown surface for guiding the fuel injected from the fuel injection device around the ignition device;
An exhaust purification catalyst provided in the exhaust passage and having an oxygen storage function;
A control device for suppressing torque shock of an engine comprising:
A rich spike request for releasing the oxygen absorbed by the exhaust purification catalyst by making the air-fuel ratio rich when shifting from a fuel cut operation for stopping fuel injection of the fuel injection device to a fuel cut recovery operation for restarting fuel injection Rich spike request determination means for determining whether or not there is,
When there is a request for the rich spike, a fuel injection splitting means for splitting the fuel injection twice;
The first fuel injection divided by the fuel injection dividing means is injected at a timing at which a homogeneous mixture that contributes to combustion is formed at least around the ignition device, and the second fuel injection is and injected at the timing earlier than the latter half of the compression stroke does not enter into the jump cavity, a fuel injection unit that forms form a stratified air-fuel mixture does not contribute to combustion at a position deviated from around said ignition device,
An engine torque shock suppression control device comprising:
前記１度目の燃料噴射によって噴射される燃料量は、前記サイクル数が所定のサイクル数より大きくなるまでは、前記サイクル数が小さいときほど少ない
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンのトルクショック抑制制御装置。 Cycle number detecting means for detecting the number of cycles of each cylinder after the fuel cut recovery operation is started,
2. The engine torque according to claim 1, wherein the amount of fuel injected by the first fuel injection is smaller as the number of cycles is smaller until the number of cycles becomes larger than a predetermined number of cycles. Shock suppression control device.
ことを特徴とする請求項２に記載のエンジンのトルクショック抑制制御装置。 After pre-number system cycles is greater than the number of said predetermined cycle, according to claim 2, wherein the second time of the fuel injection, a portion of the second half of the injected fuel, characterized in that the injection timing of entering the Jean cavity An engine torque shock suppression control device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１つに記載のエンジンのトルクショック抑制制御装置。 The engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the rich spike request determination unit determines that a rich spike request is present if the fuel cut operation time is longer than a predetermined time. Torque shock suppression control device.
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