JP5488707B2 - Fuel injection control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine.
内燃機関の燃料噴射装置において、燃料圧力と、1サイクル中の燃料噴射の回数(以下、「燃料噴射回数」と称する)とを変更可能なものが知られている。日本特開2006−336509号公報には、機関始動時に、機関始動後の通常運転時に比して燃料圧力を高める制御と、燃料噴射回数を複数回とする制御とを行うことにより、燃料の壁面付着を抑制する技術が開示されている。 2. Description of the Related Art A fuel injection device for an internal combustion engine is known in which the fuel pressure and the number of fuel injections in one cycle (hereinafter referred to as “the number of fuel injections”) can be changed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-336509 discloses a fuel wall surface by performing a control for increasing the fuel pressure at the time of starting the engine as compared with the normal operation after the engine is started and a control for increasing the number of times of fuel injection. A technique for suppressing adhesion is disclosed.
本発明者の知見によれば、内燃機関の運転中に燃料圧力と燃料噴射回数との双方を変更した場合に、空燃比の乱れが生じ、トルク変動や、エミッションの悪化などの影響が出る場合がある。 According to the knowledge of the present inventor, when both the fuel pressure and the number of fuel injections are changed during the operation of the internal combustion engine, the air-fuel ratio is disturbed, resulting in an influence such as torque fluctuation or emission deterioration. There is.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、燃料圧力と燃料噴射回数との双方を変更する場合に空燃比の乱れを抑制することのできる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 made in view of the above points, and provides a fuel injection control device for an internal combustion engine capable of suppressing air-fuel ratio disturbance when both the fuel pressure and the number of fuel injections are changed. For the purpose.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
内燃機関の筒内または吸気通路内に燃料を噴射する燃料インジェクタを有し、燃料圧力と、1サイクル中の燃料噴射の回数である燃料噴射回数とをそれぞれ変更可能な燃料噴射装置と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、燃料圧力と、燃料噴射回数とを制御する燃料噴射制御手段と、
を備え、
前記燃料噴射制御手段は、燃料圧力と燃料噴射回数との双方を変更する必要がある場合に、燃料圧力の変更のタイミングと燃料噴射回数の変更のタイミングとが重なることを防止するタイミング制御を実行するタイミング制御手段を含むことを特徴とする。In order to achieve the above object, a first invention is a fuel injection control device for an internal combustion engine,
A fuel injector having a fuel injector for injecting fuel into a cylinder or an intake passage of an internal combustion engine, and capable of respectively changing the fuel pressure and the number of fuel injections that is the number of fuel injections in one cycle;
Fuel injection control means for controlling the fuel pressure and the number of times of fuel injection based on the operating state of the internal combustion engine;
With
The fuel injection control means executes timing control for preventing the change timing of the fuel pressure and the change timing of the fuel injection from overlapping when the fuel pressure and the fuel injection frequency need to be changed. And a timing control means.
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記タイミング制御手段は、前記タイミング制御において、燃料噴射回数の変更のタイミングに対して、燃料圧力の変更が完了するタイミングが遅くなるようにすることを特徴とする。The second invention is the first invention, wherein
The timing control means is characterized in that, in the timing control, the timing for completing the change of the fuel pressure is delayed with respect to the timing for changing the number of fuel injections.
また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記タイミング制御手段は、燃料圧力を上昇させ、且つ、燃料噴射回数を増やす場合に、前記タイミング制御を実行することを特徴とする。The third invention is the first or second invention, wherein
The timing control means performs the timing control when increasing the fuel pressure and increasing the number of fuel injections.
また、第4の発明は、第1乃至第3の発明の何れかにおいて、
前記タイミング制御手段は、燃料圧力を低下させ、且つ、燃料噴射回数を減らす場合に、前記タイミング制御を実行することを特徴とする。According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions,
The timing control means executes the timing control when the fuel pressure is reduced and the number of fuel injections is reduced.
また、第5の発明は、第1乃至第4の発明の何れかにおいて、
前記タイミング制御手段は、前記タイミング制御を実行した場合の燃料圧力の変化速度が前記タイミング制御を実行しない場合の燃料圧力の変化速度と比べて遅くなるようにすることを特徴とする。According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions,
The timing control means is characterized in that the change speed of the fuel pressure when the timing control is executed is slower than the change speed of the fuel pressure when the timing control is not executed.
また、第6の発明は、第1乃至第5の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関の代表温度を検出する温度検出手段を備え、
前記タイミング制御手段は、前記代表温度が低い場合には、前記代表温度が高い場合に比して、燃料圧力の変更が完了するタイミングと燃料噴射回数の変更が完了するタイミングとの時間差が長くなるように前記タイミング制御を実行することを特徴とする。According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions,
Temperature detecting means for detecting a representative temperature of the internal combustion engine,
In the timing control means, when the representative temperature is low, the time difference between the timing at which the change of the fuel pressure is completed and the timing at which the change of the number of fuel injections is completed is longer than when the representative temperature is high. The timing control is executed as described above.
また、第7の発明は、第5の発明において、
前記内燃機関の代表温度を検出する温度検出手段を備え、
前記タイミング制御手段は、前記代表温度が低い場合には、前記代表温度が高い場合に比して、燃料圧力の変化速度が遅くなるように、前記タイミング制御を実行することを特徴とする。The seventh invention is the fifth invention, wherein
Temperature detecting means for detecting a representative temperature of the internal combustion engine,
The timing control means executes the timing control so that when the representative temperature is low, the change speed of the fuel pressure is slower than when the representative temperature is high.
第1の発明によれば、燃料噴射回数の変更のタイミングと、燃料圧力の変更のタイミングとが重なることを防止するタイミング制御を実行することにより、燃料噴射回数の変更が壁面付着燃料の量を変化させる影響と、燃料圧力の変更が壁面付着燃料の量を変化させる影響とが同時に重なることを防止できる。このため、壁面付着燃料の量の急変を防止することができる。その結果、筒内空燃比の乱れを抑制することができ、エミッションの悪化やトルク変動などの悪影響を確実に抑制することができる。 According to the first aspect of the present invention, the timing control for preventing the timing of changing the number of times of fuel injection and the timing of changing the fuel pressure from overlapping each other causes the change in the number of fuel injections to reduce the amount of fuel attached to the wall surface. It is possible to prevent the effect of changing and the effect of changing the fuel pressure from changing the amount of the fuel adhering to the wall at the same time. For this reason, a sudden change in the amount of fuel attached to the wall surface can be prevented. As a result, disturbance in the in-cylinder air-fuel ratio can be suppressed, and adverse effects such as emission deterioration and torque fluctuation can be reliably suppressed.
第2の発明によれば、燃料噴射回数の変更が壁面付着燃料の量を変化させる影響と、燃料圧力の変更が壁面付着燃料の量を変化させる影響とが同時に重なることをより確実に防止できる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to more reliably prevent the influence of changing the number of fuel injections from changing the amount of fuel attached to the wall and the influence of changing the fuel pressure from changing the amount of fuel attached to the wall simultaneously. .
第3の発明によれば、燃料圧力を上昇させ、且つ、燃料噴射回数を増やす場合に、タイミング制御を実行することにより、壁面付着燃料の量の急減を抑制することができる。このため、筒内空燃比の乱れを確実に抑制することができる。 According to the third aspect of the present invention, when the fuel pressure is increased and the number of times of fuel injection is increased, it is possible to suppress a rapid decrease in the amount of wall surface attached fuel by executing the timing control. For this reason, the disturbance of the in-cylinder air-fuel ratio can be reliably suppressed.
第4の発明によれば、燃料圧力を低下させ、且つ、燃料噴射回数を減らす場合に、タイミング制御を実行することにより、壁面付着燃料の量の急増を抑制することができる。このため、筒内空燃比の乱れを確実に抑制することができる。 According to the fourth invention, when the fuel pressure is reduced and the number of times of fuel injection is reduced, it is possible to suppress a rapid increase in the amount of fuel attached to the wall surface by executing the timing control. For this reason, the disturbance of the in-cylinder air-fuel ratio can be reliably suppressed.
第5の発明によれば、タイミング制御を実行した場合の燃料圧力の変化速度がタイミング制御を実行しない場合の燃料圧力の変化速度と比べて遅くなるようにすることにより、燃料噴射回数の変更が壁面付着燃料の量を変化させる影響と、燃料圧力の変更が壁面付着燃料の量を変化させる影響とが同時に重なることをより確実に防止できる。 According to the fifth aspect of the invention, by changing the fuel pressure change rate when the timing control is executed compared to the fuel pressure change rate when the timing control is not executed, the fuel injection frequency can be changed. It is possible to more reliably prevent the influence of changing the amount of fuel attached to the wall and the influence of changing the fuel pressure from changing the amount of fuel attached to the wall at the same time.
第6の発明によれば、内燃機関の温度が低く、壁面付着燃料の量が多いために筒内空燃比が影響され易い場合には、燃料圧力の変更が完了するタイミングと燃料噴射回数の変更が完了するタイミングとの時間差を長くすることができる。このため、内燃機関の温度が低いときであっても、筒内空燃比の乱れをより確実に抑制することができる。 According to the sixth aspect of the invention, when the temperature of the internal combustion engine is low and the amount of fuel attached to the wall surface is large, the in-cylinder air-fuel ratio is likely to be affected. The time difference from the completion timing can be increased. For this reason, even when the temperature of the internal combustion engine is low, the in-cylinder air-fuel ratio can be more reliably suppressed.
第7の発明によれば、内燃機関の温度が低く、壁面付着燃料の量が多いために筒内空燃比が影響され易い場合には、燃料圧力の変化速度を遅くし、燃料圧力の変更が完了するタイミングを更に遅延することができる。このため、内燃機関の温度が低いときであっても、筒内空燃比の乱れをより確実に抑制することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, when the temperature of the internal combustion engine is low and the amount of fuel attached to the wall surface is large, the in-cylinder air-fuel ratio is likely to be affected. The completion timing can be further delayed. For this reason, even when the temperature of the internal combustion engine is low, the in-cylinder air-fuel ratio can be more reliably suppressed.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すように、本実施形態のシステムは、火花点火式の内燃機関10を備えている。この内燃機関10は、車両の動力源として好適である。内燃機関10の気筒数および気筒配置は特に限定されない。図1には、一つの気筒のみが代表して描かれている。Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the system of this embodiment includes a spark ignition type
内燃機関10の各気筒には、ピストン12と、吸気弁14と、排気弁16と、点火プラグ18と、気筒内(燃焼室内)に直接に燃料を噴射する燃料インジェクタ20とが設けられている。各気筒には、吸気通路22と排気通路24とが接続されている。
Each cylinder of the
本実施形態の内燃機関10は、過給機26と、吸気弁14を駆動する吸気動弁装置44と、排気弁16を駆動する排気動弁装置46とを備えている。過給機26は、コンプレッサ26aとタービン26bとを有している。タービン26bは、排気通路24の途中に配置されており、排気通路24を流れる排気ガスのエネルギーによって回転する。コンプレッサ26aは、吸気通路22の途中に配置されており、タービン26bに駆動されて回転することにより、吸気通路22内の空気を圧縮する。ただし、本発明は、過給機を備えない内燃機関にも適用可能である。
The
コンプレッサ26aより上流側の吸気通路22には、エアクリーナ28と、吸入空気量を検出するエアフローメータ30とが設置されている。コンプレッサ26aより下流側の吸気通路22には、インタークーラ32と、スロットル弁34と、サージタンク36とが設けられている。タービン26bより下流側の排気通路24には、排気ガスを浄化するための排気浄化触媒42が設置されている。
An air cleaner 28 and an air flow meter 30 for detecting the amount of intake air are installed in the
本実施形態のシステムは、内燃機関10の各機器の作動を制御するECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50には、エアフローメータ30のほか、後述する各センサを含むセンサ系統が電気的に接続されている。クランク角センサ38は、内燃機関10のクランク軸の回転に同期した信号を出力する。ECU50は、クランク角センサ38の出力に基いてクランク角および機関回転数を検出することができる。水温センサ40は、内燃機関10の冷却水温を検出する。センサ系統には、上記の他にも、内燃機関10または車両の制御に使用される各種のセンサが含まれている。また、ECU50には、上述した点火プラグ18、燃料インジェクタ20、スロットル弁34のほか、燃料を加圧して燃料インジェクタ20に供給するための燃料ポンプ48などの各種の機器が接続されている。燃料ポンプ48は、例えば駆動信号のデューティ比制御などにより、その吐出圧を変化させることができる。
The system of this embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 50 that controls the operation of each device of the
なお、本実施形態では、内燃機関10の代表温度として、水温センサ40で検出される冷却水温を用いるが、本発明では、内燃機関10の他の部分の温度を代表温度として用いてもよい。
In the present embodiment, the cooling water temperature detected by the water temperature sensor 40 is used as the representative temperature of the
ECU50は、センサ系統により内燃機関10の運転状態を検出し、その検出結果に基いて各機器を駆動することにより、運転制御を行う。例えば、クランク角センサ38の出力に基いて機関回転数とクランク角とを検出し、エアフローメータ30により吸入空気量を検出する。また、吸入空気量、機関回転数等に基いて燃料噴射量を算出し、クランク角に基いて燃料噴射時期、点火時期等を決定した後に、燃料インジェクタ20および点火プラグ18を駆動する。
The
本実施形態の内燃機関10の燃料噴射装置によれば、吸気行程または圧縮行程において燃料インジェクタ20から筒内に直接に燃料を噴射することによって筒内に混合気を形成し、点火プラグ18の点火を契機として混合気を燃焼させることができる。また、本実施形態の燃料噴射装置は、燃料ポンプ48の吐出圧を変化させることにより、燃料インジェクタ20内の燃料の圧力(以下、単に「燃料圧力」と称する)を任意に制御することができる。燃料圧力が高いほど、燃料インジェクタ20からの噴射圧力が高くなり、噴射される燃料噴霧の粒径が微小化するので、燃料が気化し易くなる。
According to the fuel injection device of the
更に、本実施形態の燃料噴射装置は、1サイクルに必要な量の燃料を燃料インジェクタ20から一度に噴射するだけでなく、1サイクルに必要な量の燃料を燃料インジェクタ20から複数回に分割して噴射することが可能となっている。本明細書では、1サイクル中の燃料噴射の回数を「燃料噴射回数」と称する。燃料噴射回数を多くするほど、1回当たりの噴射量は少なくなるので、燃料インジェクタ20から噴射される燃料噴霧の長さは短くなる。噴霧長が短いほど、燃料噴霧が壁面に衝突して形成される液膜(壁面付着燃料)の膜厚が薄くなるので、燃料が気化し易くなる。
Furthermore, the fuel injection device according to the present embodiment not only injects the fuel necessary for one cycle from the
本実施形態では、燃料圧力と燃料噴射回数とが、内燃機関10の運転状態に応じたそれぞれの適切な値となるように、ECU50からの指令に基づき、燃料ポンプ48および燃料インジェクタ20の作動が制御される。なお、本実施形態では、機関回転数および機関負荷に基づいて、燃料圧力と燃料噴射回数とを制御するものとするが、本発明では、機関回転数および機関負荷以外の運転状態パラメータ(例えば、水温、バルブタイミング、EGR率など)を考慮に入れて燃料圧力と燃料噴射回数とを制御するようにしてもよい。機関負荷の値は、通常、吸入空気量と機関回転数とに基づいて算出することができるが、それ以外のパラメータ(例えば、燃料噴射量、要求トルク等)を機関負荷の値として用いてもよい。
In the present embodiment, the operation of the
本実施形態において、ECU50には、機関運転状態に基づいて燃料圧力を算出または決定するための燃料圧力マップと、機関運転状態に基づいて燃料噴射回数を算出または決定するための噴射回数マップとが予め記憶されており、ECU50はそれらのマップを参照することによって燃料圧力および燃料噴射回数を算出または決定する。燃料圧力マップは、例えば、機関負荷が高くなるにつれて燃料圧力が高くなるように、その両者の関係を定めている。燃料圧力マップをこのように定めた場合には、機関負荷が高い場合、すなわち燃料噴射量が多い場合には、燃料圧力を高くして噴霧を微粒化することができるので、多い量の燃料であっても気化を促進し、良好な混合気を形成することができる。噴射回数マップは、例えば、機関負荷が高くなるにつれて燃料噴射回数が多くなり、且つ機関回転数が高くなるにつれて燃料噴射回数が少なくなるように、その三者の関係を定めている。噴射回数マップをこのように定めた場合には、機関負荷が高い場合、すなわち燃料噴射量が多い場合には、燃料噴射回数を増やして噴霧長を短くすることができるので、多い量の燃料であっても気化を促進し、良好な混合気を形成することができる。
In the present embodiment, the
上述した燃料圧力マップおよび噴射回数マップに基づいて燃料圧力および燃料噴射回数を制御する場合、過渡運転状態においては、燃料圧力と燃料噴射回数との双方を変更する必要が生ずる場合がある。例えば、加速時など、機関負荷が増大した場合には、燃料圧力を上昇させる必要と、燃料噴射回数を増やす必要とが生ずる。逆に、機関負荷が低下した場合には、燃料圧力を低下させる必要と、燃料噴射回数を減らす必要とが生ずる。本発明者は、内燃機関10の運転中に燃料圧力と燃料噴射回数との双方を変更した場合に、内燃機関10のトルク変動が生じたり、エミッションが悪化したりし易いことを見出した。本発明者の知見によれば、この原因は、次のように考えられる。
When the fuel pressure and the number of times of fuel injection are controlled based on the fuel pressure map and the number of times of injection described above, it may be necessary to change both the fuel pressure and the number of times of fuel injection in the transient operation state. For example, when the engine load increases, such as during acceleration, it becomes necessary to increase the fuel pressure and increase the number of fuel injections. Conversely, when the engine load is reduced, it is necessary to reduce the fuel pressure and to reduce the number of fuel injections. The present inventor has found that when both the fuel pressure and the number of fuel injections are changed during the operation of the
燃料インジェクタ20から噴射された燃料の一部は、そのまま気化するのではなく、壁面に付着する。本実施形態の場合、燃料が付着する壁面とは、主としてシリンダの内壁である。そのほか、ピストン12、吸気弁14、シリンダヘッドなどの壁面にも燃料が付着し得る。壁面に付着した燃料は、緩やかに気化していく。定常運転状態においては、壁面から気化する燃料の量と、新たに壁面に付着する燃料の量とがほぼ等しくなることにより、壁面付着燃料の量がほぼ一定値で平衡する。壁面付着燃料の量が一定に保たれていれば、筒内の混合気に含まれる燃料の量は燃料噴射量(1サイクル分の燃料噴射量)と等しくなるので、燃料噴射量を制御することによって筒内の空燃比を正確に制御することが可能である。
Part of the fuel injected from the
燃料圧力を上昇させると、燃料噴霧は、粒径が小さくなり、気化し易くなる。このため、燃料圧力を上昇させると、噴射された燃料のうち、壁面に付着する割合が減少する。また、燃料噴射回数を増やすと、噴霧長が短くなるため、噴射された燃料のうち、壁面に付着する割合が減少する。燃料圧力の上昇と、燃料噴射回数の増加とが同時に実行された場合には、上記二つの効果が重なることにより、壁面付着燃料の量が急減する。その結果、筒内の混合気に含まれる燃料の量は燃料噴射量より多くなり、筒内の空燃比がリッチ側にずれる。 When the fuel pressure is increased, the fuel spray has a small particle size and is easily vaporized. For this reason, when the fuel pressure is increased, the proportion of the injected fuel that adheres to the wall surface decreases. Further, when the number of times of fuel injection is increased, the spray length is shortened, so the proportion of the injected fuel that adheres to the wall surface decreases. When the increase in the fuel pressure and the increase in the number of times of fuel injection are performed simultaneously, the amount of the fuel adhering to the wall surface decreases rapidly due to the overlap of the above two effects. As a result, the amount of fuel contained in the air-fuel mixture in the cylinder becomes larger than the fuel injection amount, and the air-fuel ratio in the cylinder shifts to the rich side.
一方、燃料圧力の低下と、燃料噴射回数の減少とが同時に実行された場合には、上記と逆の現象が生ずることにより、壁面付着燃料の量が急増する。その結果、筒内の混合気に含まれる燃料の量は燃料噴射量より少なくなり、筒内の空燃比がリーン側にずれる。 On the other hand, when the decrease in the fuel pressure and the decrease in the number of fuel injections are performed simultaneously, the reverse phenomenon occurs and the amount of fuel attached to the wall surface increases rapidly. As a result, the amount of fuel contained in the air-fuel mixture in the cylinder becomes smaller than the fuel injection amount, and the air-fuel ratio in the cylinder shifts to the lean side.
燃料圧力と燃料噴射回数との双方を同時に変更した場合、以上のような理由によって筒内の空燃比が乱れる結果、トルク変動が生じたり、排気浄化触媒42の浄化ウィンドウから空燃比が外れてエミッションが悪化したりする。このような悪影響を回避するため、本実施形態では、燃料圧力と燃料噴射回数との双方を変更する必要がある場合に、燃料圧力の変更のタイミングと燃料噴射回数の変更のタイミングとが重なることを防止するタイミング制御を実行することとした。具体的には、タイミング制御として、燃料噴射回数の変更のタイミングに対して、燃料圧力の変更のタイミングが遅くなるようにする制御を行うこととした。燃料噴射回数の変更のタイミングと、燃料圧力の変更のタイミングとが重ならないようにすれば、燃料噴射回数の変更が壁面付着燃料の量を変化させる影響と、燃料圧力の変更が壁面付着燃料の量を変化させる影響とが同時に重なることを防止できるので、壁面付着燃料の量の急変を防止することができる。よって、筒内の空燃比の乱れを抑制することができ、エミッションの悪化やトルク変動などの悪影響を確実に抑制することができる。
If both the fuel pressure and the number of fuel injections are changed at the same time, the air-fuel ratio in the cylinder is disturbed for the reasons described above, resulting in torque fluctuations or the emission of the air-fuel ratio deviating from the purification window of the
図2は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行されるものとする。図2に示すルーチンによれば、まず、現在の運転で実施されている燃料噴射回数の値N0が取得され(ステップ100)、続いて現在の運転で実施されている燃料圧力の値P0が取得される(ステップ102)。ECU50は、センサ系統により検出される運転状態と、燃料圧力マップと、噴射回数マップとに基づいて、運転状態に応じた適切な燃料圧力および燃料噴射回数を逐次算出している。ここでは、最新の燃料圧力の算出値をP1とし、最新の燃料噴射回数の算出値をN1とする。上記ステップ102に続くステップ104では、上記ステップ102で取得された現在の燃料圧力P0と、最新の燃料圧力算出値P1とが比較される。P1>P0が成立する場合には、燃料圧力を上昇させる必要があると判断できる。この場合には、次に、上記ステップ100で取得された現在の燃料噴射回数N0と、最新の燃料噴射回数算出値N1とが比較される(ステップ106)。N1>N0が成立する場合には、燃料噴射回数を増やす必要があると判断できる。このようにして、燃料圧力を上昇させる必要と、燃料噴射回数を増やす必要との両方があると判断された場合には、タイミング制御が実行される(ステップ108)。
FIG. 2 is a flowchart of a routine executed by the
図3は、本実施形態のタイミング制御を説明するための図であり、燃料噴射回数の指令値、燃料圧力の指令値、筒内空燃比(A/F)、および機関トルクを示すタイムチャートである。図3中の燃料圧力指令値、筒内空燃比、機関トルクにおいて、太線はタイミング制御を実行した場合を示しており、細線はタイミング制御を実行しない場合を比較例として示している。以下、図3を参照して本実施形態のタイミング制御について更に説明するが、まず、タイミング制御を実行しない比較例の場合について説明する。タイミング制御を実行しない場合には、燃料噴射回数の指令値が増加されるのと同時に、燃料圧力の指令値が上昇される。このため、燃料噴射回数が増加するタイミングと、燃料圧力が上昇するタイミングとが重なる(同じサイクルから両者が変更される)ことになり、壁面付着燃料の量が急減して、筒内空燃比が一時的に大きく低下(リッチ化)する。その結果、機関トルクが一時的に急増し、トルク変動を発生する。また、排気浄化触媒42内の空燃比が乱れることにより、エミッションが悪化する。
FIG. 3 is a diagram for explaining the timing control of the present embodiment, and is a time chart showing the command value of the number of fuel injections, the command value of the fuel pressure, the in-cylinder air-fuel ratio (A / F), and the engine torque. is there. In the fuel pressure command value, in-cylinder air-fuel ratio, and engine torque in FIG. 3, the thick line indicates the case where the timing control is executed, and the thin line indicates the case where the timing control is not executed as a comparative example. Hereinafter, the timing control of the present embodiment will be further described with reference to FIG. 3, but first, the case of a comparative example in which the timing control is not executed will be described. When timing control is not executed, the command value for the number of fuel injections is increased, and at the same time, the command value for fuel pressure is increased. For this reason, the timing at which the number of times of fuel injection increases and the timing at which the fuel pressure rises overlap (both are changed from the same cycle), the amount of fuel adhering to the wall surface decreases rapidly, and the in-cylinder air-fuel ratio is reduced. Temporarily decreases (enriches). As a result, the engine torque suddenly increases temporarily and torque fluctuations occur. In addition, since the air-fuel ratio in the
これに対し、ECU50が本実施形態のタイミング制御を実行する場合には、燃料噴射回数の指令値を増加するタイミングに対して、燃料圧力の指令値を上昇させるタイミングを遅らせるように制御する。燃料噴射回数の指令値を増加するタイミングと、燃料圧力の指令値を上昇させるタイミングとの時間差である遅れ時間Tは、例えば、内燃機関10のサイクルで数サイクル(例えば2〜10サイクル程度)に相当する時間とすることができる。ECU50は、遅れ時間Tを予め定められた時間となるように制御してもよいし、クランク角センサ38で検出されるサイクル数が所定のサイクル数に達する時間となるように遅れ時間Tを制御してもよい。
On the other hand, when the
このようなタイミング制御を実行することにより、燃料噴射回数が増加するタイミングから、数サイクル遅れて、燃料圧力が上昇する。このため、壁面付着燃料の量の急減が抑制されるので、筒内空燃比の一時的な低下(リッチ化)が抑制される。よって、機関トルクの変化が抑制され、トルク変動を確実に回避することができる。また、排気浄化触媒42内の空燃比の乱れを抑制することができ、エミッションの悪化を確実に回避することができる。
By executing such timing control, the fuel pressure rises with a delay of several cycles from the timing at which the number of fuel injections increases. For this reason, since the rapid decrease in the amount of fuel attached to the wall surface is suppressed, a temporary decrease (riching) of the in-cylinder air-fuel ratio is suppressed. Therefore, changes in the engine torque are suppressed, and torque fluctuations can be avoided reliably. Further, the disturbance of the air-fuel ratio in the
図2および図3では、燃料圧力を上昇させ、且つ、燃料噴射回数を増やす場合について説明したが、本発明では、燃料圧力を低下させ、且つ、燃料噴射回数を減らす場合にも、タイミング制御を同様に実行するようにしてもよい。また、本実施形態のタイミング制御では、燃料噴射回数を変更するタイミングに対して、燃料圧力を変更するタイミングを遅らせるように制御しているが、逆に、燃料圧力を変更するタイミングに対して、燃料噴射回数を変更するタイミングを遅らせるように制御してもよい。 2 and 3, the case where the fuel pressure is increased and the number of times of fuel injection is increased has been described. However, in the present invention, the timing control is also performed when the fuel pressure is decreased and the number of times of fuel injection is decreased. You may make it perform similarly. Further, in the timing control of the present embodiment, the timing for changing the fuel pressure is controlled to be delayed with respect to the timing for changing the number of times of fuel injection, but conversely, for the timing for changing the fuel pressure, You may control to delay the timing which changes the frequency | count of fuel injection.
また、上記遅れ時間Tの長さは、一定であってもよいが、水温センサ40で検出される冷却水温に基づいて遅れ時間Tの長さを変化させてもよい。始動直後など、内燃機関10が低温であるときには、壁面付着燃料の量が多くなるので、燃料噴射回数や燃料圧力の変更が筒内空燃比に及ぼす影響が大きくなり易い傾向がある。このため、筒内空燃比の乱れを抑制する上では、燃料噴射回数の変更の影響と、燃料圧力の変更の影響とが重なることをより確実に防止することが望まれる。この点に鑑み、タイミング制御において、冷却水温が低い場合ほど、遅れ時間Tが長くなるように制御することが望ましい。このようにすれば、内燃機関10が低温のときには、燃料噴射回数の変更タイミングと、燃料圧力の変更タイミングとの時間差がより長くなるので、両者の影響が重なることがより確実に防止される。このため、内燃機関10が低温のときであっても、筒内空燃比の乱れをより確実に抑制することができるので、その悪影響をより確実に抑制することができる。
The length of the delay time T may be constant, but the length of the delay time T may be changed based on the cooling water temperature detected by the water temperature sensor 40. When the
また、本発明では、以下に説明する点火時期制御や燃料噴射時期制御をタイミング制御と併用して実行するようにしてもよい。
(点火時期制御)
点火時期制御は、燃料噴射回数および燃料圧力の変更の際にトルクが一時的に変化することを抑制するために、点火時期を一時的に補正する制御である。点火時期を遅角すると、トルクは低下する。このため、燃料噴射回数および燃料圧力の変更の際にトルクが一時的に増加する場合には、点火時期を一時的に遅角することにより、トルクの増加を抑制することができ、トルク変動をより確実に抑制することができる。In the present invention, the ignition timing control and fuel injection timing control described below may be executed in combination with the timing control.
(Ignition timing control)
The ignition timing control is a control that temporarily corrects the ignition timing in order to suppress a temporary change in torque when the number of fuel injections and the fuel pressure are changed. When the ignition timing is retarded, the torque decreases. For this reason, if the torque temporarily increases when the number of fuel injections and the fuel pressure are changed, the increase in torque can be suppressed by temporarily retarding the ignition timing, and torque fluctuation can be suppressed. It can suppress more reliably.
(燃料噴射時期制御)
燃料インジェクタ20から噴射される燃料が壁面に付着する割合は、燃料噴射時期にも影響される。例えば、ピストン12が上死点に近い位置にあるときに燃料インジェクタ20から燃料が噴射されると、燃料噴霧がピストン12に衝突するので、ピストン12にも燃料が付着する。このため、壁面付着燃料の量が多くなる。逆に、ピストン12が下死点に近い位置にあるときに燃料インジェクタ20から燃料が噴射されると、ピストン12に燃料が付着しにくいので、壁面付着燃料の量が少なくなる。また、吸気弁14のリフトが大きくなっているときに燃料インジェクタ20から燃料が噴射されると、吸気弁14に付着する燃料が増えるので、壁面付着燃料の量が多くなる。このようなことから、燃料噴射時期を変化させると、壁面付着燃料の量が変化する。そこで、燃料噴射回数および燃料圧力の変更の際に、燃料噴射回数および燃料圧力の変更が壁面付着燃料の量に及ぼす影響を相殺する方向に燃料噴射時期を変化させることにより、壁面付着燃料の量の変化をより確実に抑制することができ、その結果、筒内空燃比の変化をより確実に抑制することができる。すなわち、燃料噴射回数を増やして燃料圧力を上昇させる際には、壁面付着燃料の量が減少するので、燃料噴射時期については、壁面付着燃料の量が増加するような方向に燃料噴射時期を一時的に補正すればよい。また、燃料噴射回数を減らして燃料圧力を低下させる際には、壁面付着燃料の量が増加するので、燃料噴射時期については、壁面付着燃料の量が減少するような方向に燃料噴射時期を一時的に補正すればよい。(Fuel injection timing control)
The rate at which the fuel injected from the
上述した実施の形態1においては、水温センサ40が前記第6および前記第7の発明における「温度検出手段」に相当している。また、ECU50が、図2および図3に示す燃料噴射制御を実行することにより前記第1乃至第3の発明における「燃料噴射制御手段」および「タイミング制御手段」が実現されている。
In the first embodiment described above, the water temperature sensor 40 corresponds to the “temperature detection means” in the sixth and seventh inventions. Further, the “fuel injection control means” and the “timing control means” in the first to third inventions are realized by the
実施の形態2.
次に、図4を参照して、本発明の実施の形態2について説明するが、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4. The description will focus on the differences from the first embodiment described above, and the same matters will be simplified or described. Omitted.
本実施形態は、タイミング制御における燃料圧力の制御の仕方が異なること以外は、前述した実施の形態1と同様である。図4は、本実施形態のタイミング制御を説明するための図であり、燃料噴射回数の指令値、燃料圧力の指令値、筒内空燃比(A/F)、および機関トルクを示すタイムチャートである。 This embodiment is the same as Embodiment 1 described above except that the method of controlling the fuel pressure in timing control is different. FIG. 4 is a diagram for explaining the timing control of this embodiment, and is a time chart showing the command value of the number of fuel injections, the command value of the fuel pressure, the in-cylinder air-fuel ratio (A / F), and the engine torque. is there.
タイミング制御を実行しない場合には、燃料圧力の指令値が急に変更されるので、実際の燃料圧力も急変する。これに対し、本実施形態のタイミング制御を実行する場合には、図4に示すように、燃料圧力の指令値を徐々に変化させるように制御する。実際の燃料圧力は、この燃料圧力指令値に追従して、徐々に変化する。このため、実際の燃料圧力の変化速度は、タイミング制御を実行しない場合と比べ、遅くなる。従って、燃料圧力の変更が完了するタイミングは、燃料噴射回数の変更が完了するタイミングに比べ、遅くなる。燃料圧力の変化速度が遅いほど、燃料噴射回数の変更が完了するタイミングと、燃料圧力の変更が完了するタイミングとの時間差である遅れ時間Tは、長くなる。 When the timing control is not executed, the actual fuel pressure also changes suddenly because the command value of the fuel pressure is suddenly changed. On the other hand, when performing the timing control of the present embodiment, as shown in FIG. 4, the control is performed so that the command value of the fuel pressure is gradually changed. The actual fuel pressure gradually changes following this fuel pressure command value. For this reason, the actual change speed of the fuel pressure is slower than when the timing control is not executed. Therefore, the timing for completing the change of the fuel pressure is later than the timing for completing the change of the number of fuel injections. The slower the change rate of the fuel pressure, the longer the delay time T, which is the time difference between the timing at which the change in the number of fuel injections is completed and the timing at which the change in the fuel pressure is completed.
このようなタイミング制御を実行することにより、燃料圧力は、例えば数サイクルの期間に渡って、徐々に(段階的に)変更される。このため、燃料圧力の変更が筒内空燃比に及ぼす影響は、徐々に(例えば数サイクルの期間に渡って)現れるので、燃料噴射回数の影響との重なりが防止される。よって、筒内空燃比の乱れを確実に抑制することができ、実施の形態1と同様の効果が得られる。 By executing such timing control, the fuel pressure is gradually (stepwise) changed, for example, over a period of several cycles. For this reason, since the influence of the change in the fuel pressure on the in-cylinder air-fuel ratio appears gradually (for example, over a period of several cycles), the overlap with the influence of the number of fuel injections is prevented. Therefore, the disturbance of the in-cylinder air-fuel ratio can be reliably suppressed, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.
前述したように、内燃機関10が低温のときには、壁面付着燃料の量が多いので、燃料噴射回数や燃料圧力の変更が筒内空燃比に及ぼす影響が大きくなり易い傾向がある。このため、本実施形態では、タイミング制御において、冷却水温が低い場合ほど、燃料圧力の変化速度を遅くすることが望ましい。すなわち、冷却水温が低い場合ほど、遅れ時間Tが長くなるように制御することが望ましい。このようにすれば、内燃機関10が低温のときには、燃料圧力の変化をより緩やかにすることができるので、筒内空燃比の乱れをより確実に抑制することができる。
As described above, when the
上述した実施の形態2においては、ECU50が、図4に示す燃料噴射制御を実行することにより前記第1乃至第3の発明における「燃料噴射制御手段」および前記第5の発明における「タイミング制御手段」がそれぞれ実現されている。
In the above-described second embodiment, the
実施の形態3.
次に、図5を参照して、本発明の実施の形態3について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。Embodiment 3 FIG.
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5. The description will focus on the differences from the above-described embodiments, and the description of the same matters will be simplified or omitted. To do.
燃料噴射回数を変更する場合、変更の前後の回数の差(変化量)が大きいほど、その変更が筒内空燃比に及ぼす影響が大きい。例えば、燃料噴射回数を2回から3回に変更する場合よりも、2回から4回に変更する場合の方が、筒内空燃比の変化は大きくなる。また、燃料圧力を変更する場合も、変更の前後の燃料圧力の差(変化量)が大きいほど、その変更が筒内空燃比に及ぼす影響が大きい。したがって、燃料噴射回数および燃料圧力を変更する場合には、それらの変化量が大きいときほど、筒内空燃比が変化し易い。 When changing the number of times of fuel injection, the greater the difference (change amount) between the number of times before and after the change, the greater the influence of the change on the in-cylinder air-fuel ratio. For example, the change in the in-cylinder air-fuel ratio is greater when the number of fuel injections is changed from 2 to 4 than when the number is changed from 2 to 3. Also, when the fuel pressure is changed, the influence of the change on the in-cylinder air-fuel ratio is larger as the difference (change amount) in the fuel pressure before and after the change is larger. Therefore, when the number of fuel injections and the fuel pressure are changed, the in-cylinder air-fuel ratio is likely to change as the amount of change increases.
上記の事項に鑑み、本実施形態のタイミング制御では、燃料噴射回数および燃料圧力を変更する場合には、それらの変化量が大きいときほど、遅れ時間Tを長くすることとした。図5は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。なお、図5において、図2に示すルーチンのステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
In view of the above matters, in the timing control of the present embodiment, when the number of fuel injections and the fuel pressure are changed, the delay time T is increased as the amount of change increases. FIG. 5 is a flowchart of a routine executed by the
図5に示すルーチンによれば、ステップ104で現在の燃料圧力P0と最新の燃料圧力算出値P1とを比較し、P1>P0が成立する場合には、燃料圧力変化量ΔP(=P1−P0)を算出する(ステップ105)。次いで、ステップ106で現在の燃料噴射回数N0と最新の燃料噴射回数算出値N1とを比較し、N1>N0が成立する場合には、噴射回数変化量ΔN(N1−N0)を算出する(ステップ110)。続いて、燃料圧力変化量ΔPおよび噴射回数変化量ΔNを引数として、遅れ時間Tを決定する(ステップ112)。このステップ112では、燃料圧力変化量ΔPが大きい場合ほど遅れ時間Tが長い値に設定され、また、噴射回数変化量ΔNが大きい場合ほど遅れ時間Tが長い値に設定される。このようにして決定された遅れ時間Tに基づいて、タイミング制御が実行される(ステップ114)。このタイミング制御における燃料圧力の制御方法は、実施の形態1および2の何れの方法でもよい。
According to the routine shown in FIG. 5, the current fuel pressure P0 is compared with the latest calculated fuel pressure value P1 in
以上説明した本実施形態のタイミング制御によれば、燃料噴射回数や燃料圧力の変化量が大きい場合には、それらが小さい場合に比して、遅れ時間Tを長くすることができる。このため、燃料噴射回数や燃料圧力の変化量が大きく、その変更が筒内空燃比に及ぼす影響が大きい場合には、遅れ時間Tが長くなることにより、燃料噴射回数の影響と燃料圧力の影響とが重なることをより確実に抑制することができる。このため、燃料噴射回数や燃料圧力の変化量が大きい場合であっても、筒内空燃比の乱れをより確実に抑制することができるので、その悪影響をより確実に抑制することができる。また、燃料噴射回数や燃料圧力の変化量が小さい場合には、遅れ時間Tを短くすることができる。このため、燃料圧力(または燃料噴射回数)の変更のタイミングが必要以上に遅くなることを防止することができる。 According to the timing control of the present embodiment described above, when the number of fuel injections and the amount of change in fuel pressure are large, the delay time T can be lengthened as compared with the case where they are small. For this reason, when the amount of change in the number of fuel injections and the fuel pressure is large and the change has a great influence on the in-cylinder air-fuel ratio, the delay time T becomes longer, thereby affecting the effects of the number of fuel injections and the influence of the fuel pressure. Can be more reliably suppressed. For this reason, even if the number of fuel injections and the amount of change in fuel pressure are large, the disturbance of the in-cylinder air-fuel ratio can be more reliably suppressed, and the adverse effects can be more reliably suppressed. In addition, when the number of fuel injections and the amount of change in fuel pressure are small, the delay time T can be shortened. For this reason, it is possible to prevent the change timing of the fuel pressure (or the number of fuel injections) from being delayed more than necessary.
以上説明した各実施の形態では、筒内に燃料を直接に噴射する燃料噴射装置を備える内燃機関を例に説明したが、本発明は、燃料を吸気通路(吸気ポート)内に噴射する燃料噴射装置を備える内燃機関に適用することも可能である。 In each of the embodiments described above, an internal combustion engine including a fuel injection device that directly injects fuel into a cylinder has been described as an example. However, the present invention is directed to fuel injection that injects fuel into an intake passage (intake port). It is also possible to apply to an internal combustion engine provided with the device.
10 内燃機関
12 ピストン
14 吸気弁
16 排気弁
18 点火プラグ
20 燃料インジェクタ
22 吸気通路
24 排気通路
42 排気浄化触媒
50 ECUDESCRIPTION OF
Claims (4)
前記内燃機関の運転状態に基づいて、燃料圧力と、燃料噴射回数とを制御する燃料噴射制御手段と、
を備え、
前記燃料噴射制御手段は、燃料圧力と燃料噴射回数との双方を変更する必要がある場合に、燃料圧力の変更のタイミングと燃料噴射回数の変更のタイミングとが重なることを防止するタイミング制御を実行するタイミング制御手段を含み、
前記タイミング制御手段は、燃料圧力を上昇させ、且つ、燃料噴射回数を増やす場合、または、燃料圧力を低下させ、且つ、燃料噴射回数を減らす場合に、前記タイミング制御を実行し、
前記タイミング制御手段は、前記タイミング制御において、燃料噴射回数の変更のタイミングに対して、燃料圧力の変更が完了するタイミングが遅くなるようにすることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 A fuel injector having a fuel injector for injecting fuel into a cylinder or an intake passage of an internal combustion engine, and capable of respectively changing the fuel pressure and the number of fuel injections that is the number of fuel injections in one cycle;
Fuel injection control means for controlling the fuel pressure and the number of times of fuel injection based on the operating state of the internal combustion engine;
With
The fuel injection control means executes timing control for preventing the change timing of the fuel pressure and the change timing of the fuel injection from overlapping when the fuel pressure and the fuel injection frequency need to be changed. Including timing control means for
The timing control means executes the timing control when the fuel pressure is increased and the number of fuel injections is increased, or when the fuel pressure is decreased and the number of fuel injections is decreased .
The fuel injection control device for an internal combustion engine, wherein the timing control means causes the timing for completing the change of the fuel pressure to be delayed with respect to the timing for changing the number of times of fuel injection in the timing control.
前記内燃機関の運転状態に基づいて、燃料圧力と、燃料噴射回数とを制御する燃料噴射制御手段と、
を備え、
前記燃料噴射制御手段は、燃料圧力と燃料噴射回数との双方を変更する必要がある場合に、燃料圧力の変更のタイミングと燃料噴射回数の変更のタイミングとが重なることを防止するタイミング制御を実行するタイミング制御手段を含み、
前記タイミング制御手段は、燃料圧力を上昇させ、且つ、燃料噴射回数を増やす場合、または、燃料圧力を低下させ、且つ、燃料噴射回数を減らす場合に、前記タイミング制御を実行し、
前記タイミング制御手段は、前記タイミング制御を実行した場合の燃料圧力の変化速度が前記タイミング制御を実行しない場合の燃料圧力の変化速度と比べて遅くなるようにすることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 A fuel injector having a fuel injector for injecting fuel into a cylinder or an intake passage of an internal combustion engine, and capable of respectively changing the fuel pressure and the number of fuel injections that is the number of fuel injections in one cycle;
Fuel injection control means for controlling the fuel pressure and the number of times of fuel injection based on the operating state of the internal combustion engine;
With
The fuel injection control means executes timing control for preventing the change timing of the fuel pressure and the change timing of the fuel injection from overlapping when the fuel pressure and the fuel injection frequency need to be changed. Including timing control means for
The timing control means executes the timing control when the fuel pressure is increased and the number of fuel injections is increased, or when the fuel pressure is decreased and the number of fuel injections is decreased.
It said timing control means is an inner combustion engine you characterized in that as the rate of change of fuel pressure in the case of executing the timing control becomes slow as compared to the rate of change of fuel pressure in the case of not executing the timing control Fuel injection control device.
前記タイミング制御手段は、前記代表温度が低い場合には、前記代表温度が高い場合に比して、燃料圧力の変化速度が遅くなるように、前記タイミング制御を実行することを特徴とする請求項2記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。 Temperature detecting means for detecting a representative temperature of the internal combustion engine,
The timing control means executes the timing control so that when the representative temperature is low, the change speed of the fuel pressure is slower than when the representative temperature is high. 3. A fuel injection control device for an internal combustion engine according to 2 .
前記内燃機関の運転状態に基づいて、燃料圧力と、燃料噴射回数とを制御する燃料噴射制御手段と、
前記内燃機関の代表温度を検出する温度検出手段と、
を備え、
前記燃料噴射制御手段は、燃料圧力と燃料噴射回数との双方を変更する必要がある場合に、燃料圧力の変更のタイミングと燃料噴射回数の変更のタイミングとが重なることを防止するタイミング制御を実行するタイミング制御手段を含み、
前記タイミング制御手段は、燃料圧力を上昇させ、且つ、燃料噴射回数を増やす場合、または、燃料圧力を低下させ、且つ、燃料噴射回数を減らす場合に、前記タイミング制御を実行し、
前記タイミング制御手段は、前記代表温度が低い場合には、前記代表温度が高い場合に比して、燃料圧力の変更が完了するタイミングと燃料噴射回数の変更が完了するタイミングとの時間差が長くなるように前記タイミング制御を実行することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 A fuel injector having a fuel injector for injecting fuel into a cylinder or an intake passage of an internal combustion engine, and capable of respectively changing the fuel pressure and the number of fuel injections that is the number of fuel injections in one cycle;
Fuel injection control means for controlling the fuel pressure and the number of times of fuel injection based on the operating state of the internal combustion engine;
Temperature detecting means for detecting a representative temperature of the internal combustion engine;
With
The fuel injection control means executes timing control for preventing the change timing of the fuel pressure and the change timing of the fuel injection from overlapping when the fuel pressure and the fuel injection frequency need to be changed. Including timing control means for
The timing control means executes the timing control when the fuel pressure is increased and the number of fuel injections is increased, or when the fuel pressure is decreased and the number of fuel injections is decreased.
In the timing control means, when the representative temperature is low, the time difference between the timing at which the change of the fuel pressure is completed and the timing at which the change of the number of fuel injections is completed is longer than when the representative temperature is high. the fuel injection control apparatus for internal combustion engine and the client performs the timing control so.
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