JP5664860B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
通常、内燃機関においては吸入空気量に基づいて燃料噴射量を設定しており、上記吸気管噴射弁と筒内噴射弁とを備えた内燃機関では、吸気管噴射時には吸気管噴射する1行程前の例えば膨張行程の間に測定した吸入空気量をもとに、筒内噴射時には筒内噴射する1行程前の例えば吸気行程の間に測定した吸入空気量をもとに燃料噴射量をそれぞれ設定している。
このような必要のない演算の実施は、演算処理の負担を大きくするものであって効率的なものではなく、好ましいものではない。
さらに第1の噴射形態が選択されている場合であっても第2の噴射形態が選択されている場合であっても、1行程前の行程間に測定された吸入空気量に基づいて第2燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正するようにでき、適正に第2燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を設定することができる。
これにより、吸入空気量の変化に応じて容易にして適正に第2燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を設定でき、内燃機関が定常運転状態であっても過渡運転状態であっても、効率よく、内燃機関の運転状態を常に良好な状態に維持することができる。
請求項4の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関は吸気バルブと排気バルブとの開弁期間のオーバラップ量を可変させる可変バルブタイミング装置を有し、吸入空気量測定手段により排気行程または吸気行程の間に測定された吸入空気量は、可変バルブタイミング装置により可変するオーバラップ量に応じて補正されるようにしている。
図1は、本発明に係る内燃機関の制御装置を示す全体構成図である。
本発明に係る内燃機関の制御装置は、車両に搭載されており、エンジン(内燃機関)1は、同図に示すように、動弁機構を可変可能であって、吸気管噴射と筒内噴射との双方を実施可能な多気筒エンジンとして構成されている。
また、シリンダヘッド2の吸気ポート11には吸気通路12が接続されており、吸気通路12には吸気上流側から順に、エアクリーナ13、スロットルバルブ14、燃料噴射弁(第1燃料噴射弁)15が設けられている。これより、エンジン1が吸気行程である場合において、吸気バルブ7aの開弁時にピストン16の下降に伴ってエアクリーナ13から吸気通路12内に空気が導入されるが、このように導入された吸入空気は、スロットルバルブ14の開度に応じて流量調整された後、燃料噴射弁15から噴射(吸気管噴射)された燃料と混合され、吸気ポート11を経て筒内に流入される。
さらに、シリンダヘッド2には、筒内に臨んで、筒内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁(第2燃料噴射弁)20が設けられている。燃料噴射弁20は、例えばピストン16が所定の位置範囲にあるときに、ピストン16の頂面に形成されたキャビティ16aに向けて燃料を噴射(筒内圧縮行程噴射)可能に構成されている。これにより、エンジン1が例えば圧縮行程である場合において、筒内に形成される燃焼室内に縦渦流(タンブル流)を生成させつつ燃料を点火プラグ19近傍に集め、燃料噴射量が少ないような希薄空燃比の状況下であっても点火プラグ19により点火を行い、層状燃焼を生起させることが可能である。また、燃料噴射弁20は、エンジン1が吸気行程である場合においても、燃焼室内に燃料を噴射(筒内吸気行程噴射)可能であり、均質燃焼を生起させることができる。
車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置(ROM,RAM等)、中央処理装置(CPU)、タイマカウンタ等を備えたECU(電子制御ユニット)(燃料噴射制御手段)31が設置されており、エンジン1の総合的な制御を行う。ECU31の入力側には、エンジン回転速度Neを検出する回転速度センサ32、スロットルバルブ14の開度であるスロットルポジション(TPS)ひいてはエンジン負荷を検出するスロットルセンサ(加減速状態検出手段)33、冷却水温Twを検出する水温センサ34、吸入空気量を検出するエアフローセンサ(吸入空気量測定手段)35等の各種センサが接続されている。ECU31の出力側には、上記OCV9、42、燃料噴射弁15、20、点火プラグ19等が接続されている。
上述したように、本発明に係る内燃機関の制御装置では、エンジン1は燃料噴射弁15と燃料噴射弁20の二つの燃料噴射弁を有しており、エンジン1の運転状態に応じて燃料噴射弁15からの燃料噴射と燃料噴射弁20からの燃料噴射とを使い分けるようにしている。
図2を参照すると、(a)通常運転状態、(b)触媒昇温運転状態、(c)特殊運転状態、(d)リーン運転状態毎にエンジン回転速度Neとエンジン負荷とに応じて予め設定された燃料噴射モード選択マップがそれぞれ示されており、これらのマップに従ってエンジン1の運転状態に応じた燃料噴射モードが適宜選択される。
燃料噴射する場合には、先ずエンジン回転速度Neとエンジン負荷とに基づいて目標空燃比(目標A/F)を設定し、この目標A/Fとエアフローセンサ35により検出された吸入空気量とに基づいて全燃料噴射量を設定する。
全燃料噴射量が設定されたら、上記モード1〜モード7に応じて燃料噴射弁15及び燃料噴射弁20から噴射する燃料量をそれぞれ決定する。詳しくは、上記図2の各マップにおいて、さらにエンジン回転速度Neとエンジン負荷とに応じて燃料噴射弁15及び燃料噴射弁20から噴射する燃料量の基準噴射比率が予めそれぞれ設定されており、この基準噴射比率に応じて燃料噴射弁15及び燃料噴射弁20から噴射する燃料量をそれぞれ設定する。
そして、表2に示すように、モード1の単独吸気管噴射では、計測期間Aにおいて計測した吸入空気量に基づいて吸気管燃料噴射量が設定され、モード2の単独筒内吸気行程噴射では、計測期間Bにおいて計測した吸入空気量に基づいて筒内燃料噴射量が設定され、モード3の単独筒内圧縮行程噴射では、計測期間Cにおいて計測した吸入空気量に基づいて筒内燃料噴射量が設定される。即ち、モード1の単独吸気管噴射、モード2の単独筒内吸気行程噴射、モード3の単独筒内圧縮行程噴射については、1工程前の期間に計測した吸入空気量に基づいて燃料噴射量が設定される。
このように、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、エンジン1が定常運転状態にある場合には、計測期間Aにおいて計測した吸入空気量に基づいて吸気管燃料噴射量のみならず筒内燃料噴射量を設定するようにし、エンジン1が過渡運転状態にある場合にのみ、筒内吸気行程噴射及び筒内圧縮行程噴射のそれぞれ1工程前の計測期間B及び計測期間Cにおいて計測した吸入空気量に基づいて筒内燃料噴射量を補正し設定するようにしている。
なお、エンジン1は、タイミング可変機構8とタイミング可変機構41により吸気バルブ7aと排気バルブ7bの開閉タイミングを調整し、吸気バルブ7aと排気バルブ7bの開弁期間のオーバラップ量を可変させることが可能であり、オーバラップ量に応じて筒内への吸入空気量も変化するため、ここでは計測期間B、計測期間Cにおける各吸入空気量をオーバラップ量に応じて補正するようにしている。
例えば上記各実施形態では、吸気バルブ7aと排気バルブ7bの開弁期間のオーバラップ量に応じて計測期間B、計測期間Cにおける各吸入空気量を補正するようにしているが、オーバラップ量がそれほど大きくないような場合には、このような補正は特に行わなくてもよい。
7a 吸気バルブ
7b 排気バルブ
8、41 タイミング可変機構(可変バルブタイミング装置)
12 吸気通路
15 燃料噴射弁(第1燃料噴射弁)
20 燃料噴射弁(第2燃料噴射弁)
31 ECU(電子制御ユニット)(燃料噴射制御手段)
32 回転速度センサ
33 スロットルセンサ(加減速状態検出手段)
35 エアフローセンサ(吸入空気量測定手段)
Claims (4)
- 内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する第1燃料噴射弁と、
内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する第2燃料噴射弁と、
前記燃焼室内への吸入空気量を測定する吸入空気量測定手段と、
これら第1及び第2燃料噴射弁より噴射する燃料噴射を内燃機関の運転状態に応じて制御する燃料噴射制御手段と、
内燃機関が加減速状態にあることを検出する加減速状態検出手段とを備え、
前記燃料噴射制御手段は、
前記吸入空気量測定手段により膨張行程の間に測定される吸入空気量に基づいて前記第1及び第2燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を設定し、前記加減速状態検出手段により内燃機関が加減速状態にあることが検出されると、前記第1燃料噴射弁と前記第2燃料噴射弁を吸気行程で噴射する第1の噴射形態又は前記第1燃料噴射弁と前記第2燃料噴射弁を圧縮行程で噴射する第2の噴射形態の何れかを選択し、
前記第1の噴射形態では前記吸入空気量測定手段により排気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて前記第2燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正し、前記第2の噴射形態では前記吸入空気量測定手段により吸気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて前記第2燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正することを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記燃料噴射制御手段は、
前記加減速状態検出手段により内燃機関が加減速状態にあることが検出されると、前記吸入空気量測定手段により膨張行程の間に測定される吸入空気量と排気行程または吸気行程の間に測定される吸入空気量との差に応じて前記第2燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正することを特徴とする、請求項1記載の内燃機関の制御装置。 - 前記燃料噴射制御手段は、
内燃機関の運転状態に応じて前記第2燃料噴射弁からの燃料噴射時期につき吸気行程での吸気行程噴射及び圧縮行程での圧縮行程噴射のいずれかを選択して燃料噴射を制御するものであって、
前記加減速状態検出手段により内燃機関が加減速状態にあることが検出されると、
前記吸気行程噴射が選択されているときには、前記吸入空気量測定手段により排気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて前記第2燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正し、
前記圧縮行程噴射が選択されているときには、前記吸入空気量測定手段により吸気行程の間に測定される吸入空気量に基づいて前記第2燃料噴射弁より噴射する燃料噴射量を補正することを特徴とする、請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。 - 内燃機関は吸気バルブと排気バルブとの開弁期間のオーバラップ量を可変させる可変バルブタイミング装置を有し、
前記吸入空気量測定手段により排気行程または吸気行程の間に測定された吸入空気量は、可変バルブタイミング装置により可変するオーバラップ量に応じて補正されることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか記載の内燃機関の制御装置。
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