JP5321844B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Description
ところが、冷態始動時は、触媒が暖機されていないので、排ガスが触媒で浄化されにくい。このため、直噴エンジンでは、触媒を早期に活性温度まで昇温させるため、冷態始動直後から、高圧インジェクタの圧縮行程での噴射により、空燃比が理論空燃比(ストイキオ)近傍のリーンとなる混合気で燃焼させ、燃焼室で安定して燃料を燃焼させることが行われている。この運転を圧縮スライトリーン運転という。
すなわち、圧縮スライトリーン運転は、確かに膨張〜吸入行程でのポート噴射の併用により、吸気ポートに噴射された燃料の気化は促進され、触媒が活性するまでの時間の短縮が図れる。しかし、エンジンは、冷態な状態であるために、吸気ポート内に噴射された燃料は、十分に気化しないまま燃焼室に供給されることがある。このため、たとえ圧縮スライトリーン運転により触媒を活性するまで時間が短縮されても、その触媒が活性するまでの間に、未燃HCが排出されることがある。
同構成によると、圧縮スライトリーン運転において吸気ポート内へ噴射した燃料は、他の噴射モードの燃料噴射時期ときよりも進角した時期から噴射され、吸気ポート内にいる期間が長い。それ故、燃料の気化する時間が稼げ、当該燃料の気化が促進される。これにより、圧縮スライトリーン運転が始まるエンジン冷態始動直後から、十分に気化した混合気が燃焼室へ供給され、エンジン始動から触媒活性温度に達するまでの間に排出される未燃燃料(未燃HC)の排出量は低減される。しかも、圧縮スライトリーン運転の筒内噴射は変更しないので、触媒を早期に昇温させる圧縮スライトリーン運転を妨げることはない。
請求項3に記載の発明は、さらに圧縮スライトリーン運転に入るまでの僅かなときでもHC排出が抑えられるよう、筒内噴射弁に供給される燃料の圧力が所定値を下回るときは、ポート噴射モードを選択し、同ポート噴射モードのポート噴射弁の噴射時期を膨張行程から排気行程までの期間とした。
請求項2の発明によれば、吸気バルブの閉じている時期を利用して、できるだけ燃料の気化する時間を稼ぐことができ、HC排出量の低減に優れた効果を発揮する。
請求項3の発明によれば、筒内噴射弁に供給される燃料の圧力が確保されないときは、膨張行程から排気行程までを噴射時期としたポート噴射モードに切換わり、燃料が吸気ポート内で十分に気化されるから、圧縮スライトリーン運転を行う燃圧が確保されるまでの僅かなときでもHC排出を抑えることができる。
図1は、自動車(車両)に搭載される自動車用の多気筒エンジン1(内燃機関)の主要部ならびに同エンジン1の燃料噴射制御装置2の概略的な構成を示している。
同エンジン1の基本的な構造を説明すると、図1中5は、気筒6を有するシリンダブロック、7は同シリンダブロック5の頭部に搭載されたシリンダヘッドである。気筒6と対向するシリンダヘッド7の下面には燃焼室8が形成されている。この燃焼室8の両側には、吸気バルブ10で開閉される吸気ポート12、排気バルブ13で開閉される排気ポート14が形成されている。吸気ポート12は、電子スロットル6、エアフローセンサ17を介してエアクリーナ18に接続され、エアクリーナ18から燃焼空気が燃焼室8へ取り込める。排気ポート14は、排ガス浄化装置19を構成する触媒コンバータ20に接続してあり、触媒コンバータ20内蔵の触媒21により排ガスの浄化が行なえる。シリンダヘッド7には、燃焼室8へ直接、燃料を噴射する高圧インジェクタ22(本願の筒内噴射弁に相当)と、吸気ポート12内へ燃料を噴射する低圧インジェクタ23(本願のポート噴射弁に相当)が設けられている。このうち低圧インジェクタ23は、フィードポンプ25を介して燃料タンク26に接続される。また高圧インジェクタ22は、フィードポンプ25の吐出側から分岐して設けた高圧ポンプ26に接続されている。つまり、燃料タンク26内の燃料は、フィードポンプ25により圧送される燃料がそのまま低圧燃料として低圧インジェクタ23から噴射されたり、更に高圧ポンプ27で増圧され高圧燃料として高圧インジェクタ22から噴射されたりする。また気筒6内にはピストン29が往復可能に収められている。このピストン29がコンロッド28を介してクランクシャフト(図示しない)につながっている。さらにシリンダヘッド7には点火プラグ30が設けられている。エンジン1は、点火プラグ30の点火、ピストン29の往復、インジェクタ噴射、吸・排気バルブ12,13の開閉などの動作から、所定の燃焼サイクル、すなわち吸気行程、圧縮行程、膨張(燃焼)行程、排気行程を繰り返す4つのサイクルを形成して、ピストン25で得られる動力がクランクシャフト(図示しない)から出力される構造となっている。
すなわち、制御部35には、エンジン1の運転状態に応じて、高圧インジェクタ22、低圧インジェクタ23を噴き分ける通常モードが設定されている。通常モードは、例えば予めメモリに格納されたエンジンの運転領域のマップにしたがい、極低負荷時は低圧インジェクタ23のみから膨張行程で低圧燃料を噴射する噴射モード、低中負荷時は高圧インジェクタ22と低圧インジェクタ23とに分けた分割噴射モードで負荷に応じて分割比を変えながら低圧燃料を膨張行程〜吸気行程で噴射し、高圧燃料を排気行程〜吸気行程で噴射する噴射モード、高負荷時は高圧インジェクタ22のみから排気行程〜吸気行程で高圧燃料を噴射する噴射モードを選択する設定と、選択したモードの燃料噴射量をエンジン1の運転状態に応じて制御する設定とを有している。いずれの噴射モードも、例えば圧縮行程でストイキの空燃比が得られるよう制御され、筒内噴射、ポート噴射の特性を活かして燃料を燃焼室8内で燃焼させる(ストイキ直噴エンジン)。制御部35は、これらモードの実行のため、アクセル開度情報、エンジン回転数情報、空気量情報(エアフローセンサ17)など、エンジンの運転領域や運転状態を判定するのに必要な各種情報を入力させている。
この設定は、圧縮スライトリーン運転で行われる分割噴射モードの低圧インジェクタ23の燃料噴射時期だけを進角させて、できるだけ燃料の気化する期間を稼ごうとするものである。具体的には低圧インジェクタ23の燃料噴射時期は、他の運転状態(通常モードを含む)の低圧インジェクタ23で行う燃料噴射時期(ポート噴射)よりも進角させてある。特に、できるだけ燃料の気化する時間が稼げるよう、図4に示されるようにエンジン1の圧縮行程、具体的には圧縮行程前半の時期(吸気バルブ10が閉じている時期)まで進角させている。
図2に示す制御フローを参照してエンジン1の燃料噴射を説明する。なお、同フローのルーチンは所定時間毎に繰り返されるものである。
このときのエンジン1は、冷却水温が低い。またクランキング中でもある。そのため、制御部35は、ステップS1において冷態始動であると判定し、ステップS2へ進み、さらに同ステップS2でクランキング中と判定する。
ここで、本実施形態の圧縮スライトリーン運転を担うポート噴射は、上記のように他の噴射モードより進角した時期で燃料を噴射させているから、燃料の吸気ポート12内にいる期間はかなり長くなる。そのためポート噴射された燃料は、吸気バルブ10が閉じている間を利用して、かなり気化する時間が稼げる。このことは、ポート噴射の噴射時期を進角させた分、燃料の気化は促進され、冷態始動直後から十分に気化した混合気が燃焼室8内へ供給でき、良好な燃焼が燃焼室8内で行われる。
それ故、ポート噴射の噴射時期の進角により、触媒21を早期昇温させる圧縮スライトリーン運転を妨げることなく、当該圧縮スライトリーン運転の間に排出されるHC量を低減することができる。
そのうえ、筒内噴射の燃圧が確保されない場合、燃料を排気行程(膨張行程)でポート噴射する噴射モードに切換え、燃料を吸気バルブ10が閉じられた吸気ポート12内で十分に気化させるから、始動から圧縮スライトリーン運転が始まるまでの僅かなとき(燃圧が確保されるまで間)もHCの排出を抑えることができる。
2 燃料噴射制御装置
6 気筒
8 燃焼室
10 吸気バルブ
12 吸気ポート
21 触媒
22 高圧インジェクタ(筒内噴射弁)
23 低圧インジェクタ(ポート噴射弁)
35 制御部(燃料噴射制御部)
Claims (3)
- 内燃機関の燃焼室に燃料を供給する筒内噴射弁と、
内燃機関の吸気ポート内に燃料を供給するポート噴射弁と、
前記燃焼室へ前記ポート噴射弁のみで燃料を供給するポート噴射モードと、前記燃焼室へ前記筒内噴射弁と前記ポート噴射弁に分けて燃料を供給する分割噴射モードを少なくとも有し、内燃機関の運転状態に応じて燃料の噴射モードを選択する燃料噴射制御手段と、 を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記燃料噴射制御手段は、前記内燃機関の圧縮行程で前記筒内噴射弁による燃料噴射するとともに、燃焼空燃比を理論空燃比近傍のリーンとする圧縮スライトリーン運転のときに前記分割噴射モードを選択し、当該圧縮スライトリーン運転における前記分割噴射モードの前記ポート噴射弁からの燃料噴射時期を、他の運転状態に応じた噴射モードにおける当該ポート噴射弁の燃料噴射時期よりも進角させる
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 - 前記圧縮スライトリーン運転における前記分割噴射モードの前記ポート噴射弁の燃料噴射時期は、内燃機関の圧縮行程であることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
- 前記燃料噴射制御手段は、前記筒内噴射弁に供給される燃料の圧力が所定値を下回るときは、前記ポート噴射モードを選択し、同ポート噴射モードの前記ポート噴射弁の噴射時期を膨張行程から排気行程までの期間とすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
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