JP2006194112A - Fuel injection amount control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】 過給機を備え、且つ燃焼室内で燃料を直接噴射する方式の内燃機関に適用される燃料噴射量制御装置において、機関の負荷状態にかかわらず空燃比を目標空燃比に可及的に維持可能なものを提供すること。
【解決手段】 この装置は、過給機作動中のバルブオーバーラップ期間中において吸気側から排気側へ吹き抜ける空気量に影響を与える因子であるエンジン回転速度NEとスロットル弁開度TAとに基づいて吹き抜けの有無を判定する。吹き抜けが発生していない場合はエアフローメータの出力Vg(空気流量Ga1)に基づいて、吹き抜けが発生している場合は筒内圧力センサから得られる圧縮行程中の所定のクランク角度(BTDC100deg)での筒内圧Pa(空気流量Ga2)に基づいて、筒内充填空気量Maを決定し、この筒内充填空気量Maと目標空燃比AFstoichとから燃料噴射量Fiを決定する。
【選択図】 図5PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection amount control device applied to an internal combustion engine having a supercharger and directly injecting fuel in a combustion chamber, making the air-fuel ratio as close as possible to the target air-fuel ratio regardless of the engine load state. To provide something that can be maintained.
This device is based on an engine speed NE and a throttle valve opening TA, which are factors that affect the amount of air blown from the intake side to the exhaust side during a valve overlap period during operation of the supercharger. The presence or absence of a blow-through is determined. If no blow-through occurs, the air flow meter outputs Vg (air flow rate Ga1). Based on the in-cylinder pressure Pa (air flow rate Ga2), the in-cylinder charged air amount Ma is determined, and the fuel injection amount Fi is determined from the in-cylinder charged air amount Ma and the target air-fuel ratio AFstoich.
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、内燃機関の燃料噴射量制御装置に係わり、特に、過給機を備え、且つ燃焼室内で燃料を直接噴射する直接燃料噴射方式の内燃機関に適用されるものに関する。 The present invention relates to a fuel injection amount control device for an internal combustion engine, and more particularly, to a direct fuel injection type internal combustion engine that includes a supercharger and directly injects fuel in a combustion chamber.
従来より、内燃機関の出力向上を図るため、大気圧以上に吸気圧力を昇圧し高密度の空気を燃焼室内に供給する過給機を備えた内燃機関が知られている。他方、近年、燃焼効率の向上、低燃費化等を図るため、上記直接燃料噴射方式の内燃機関が開発されてきている。 Conventionally, in order to improve the output of an internal combustion engine, an internal combustion engine having a supercharger that boosts intake pressure to atmospheric pressure or higher and supplies high-density air into a combustion chamber is known. On the other hand, in recent years, the direct fuel injection type internal combustion engine has been developed in order to improve combustion efficiency and reduce fuel consumption.
例えば、下記特許文献1に記載のエンジン制御装置は、過給機を備えた直接燃料噴射方式の内燃機関に適用されていて、エアフローメータの出力に基づいて燃焼室内に充填される空気量(筒内充填空気量)を算出し、同算出された筒内充填空気量に対して目標空燃比を得るために必要な噴射燃料の量(燃料噴射量)を算出するようになっている。
ところで、一般に、内燃機関では、排気行程から吸気行程への移行過程において排気弁を閉弁する前に吸気弁を開弁させることで排気弁と吸気弁が共に開状態となる期間(即ち、バルブオーバーラップ期間)が設けられている。 Incidentally, in general, in an internal combustion engine, a period during which both the exhaust valve and the intake valve are opened by opening the intake valve before closing the exhaust valve in the transition process from the exhaust stroke to the intake stroke (that is, the valve Overlap period) is provided.
図6は、過給機付きV型6気筒エンジンの片方のバンク側(即ち、3気筒分)についての、過給機作動時におけるクランク角度に対する吸気圧力及び排気圧力の実測結果の例を示したグラフである。図6に示したように、このエンジンでも、排気行程から吸気行程への移行過程においてバルブオーバーラップ期間(吸気弁開弁(IVO)〜排気弁閉弁(EVC))が設けられている。 FIG. 6 shows an example of the actual measurement results of the intake pressure and the exhaust pressure with respect to the crank angle at the time of operation of the supercharger for one bank side of the V-type 6-cylinder engine with a supercharger (that is, for three cylinders). It is a graph. As shown in FIG. 6, this engine also has a valve overlap period (intake valve open (IVO) to exhaust valve close (EVC)) in the transition process from the exhaust stroke to the intake stroke.
ここで、図6に示すように、過給機の作動により吸気圧力が大気圧よりも十分に高い圧力に維持されている場合(即ち、機関が高負荷の状態にある場合)、バルブオーバーラップ期間中において吸気圧力が排気圧力よりも高くなり、この結果、同バルブオーバーラップ期間中において吸気側から排気側へと空気が吹き抜ける現象(以下、「吹き抜け」と称呼する。)が発生する場合がある。 Here, as shown in FIG. 6, when the intake pressure is maintained at a pressure sufficiently higher than the atmospheric pressure by the operation of the supercharger (that is, when the engine is in a high load state), the valve overlap is performed. During this period, the intake pressure becomes higher than the exhaust pressure, and as a result, a phenomenon in which air blows from the intake side to the exhaust side during the valve overlap period (hereinafter referred to as “blow-through”) may occur. is there.
図7は、このエンジンが所定の高負荷状態にある場合でのエンジン回転速度に対する吹き抜け率を実測し、その結果に基づいて得られたエンジン回転速度と吹き抜け率との関係を示したグラフである。ここで、吹き抜け率とは、吹き抜けにより排気側へ吹き抜けた空気量(即ち、バルブオーバーラップ期間中において排気弁を通過して排気系へと流出した空気量。以下、「吹き抜け量」と称呼する。)の全吸入空気量(即ち、吸気弁が開状態にある期間中(吸気弁開弁(IVO)〜吸気弁閉弁(IVC))において吸気弁を通過して燃焼室内に流入した空気量)に対する割合である。図7に示すように、吹き抜け率は、エンジン回転速度が低いほど高くなり、低回転領域では、10パーセントを超える大きい値になる場合がある。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between the engine rotational speed and the blow-through rate obtained by measuring the blow-through rate with respect to the engine rotational speed when the engine is in a predetermined high load state. . Here, the blow-through rate is the amount of air blown to the exhaust side due to blow-through (that is, the amount of air that has passed through the exhaust valve and flowed into the exhaust system during the valve overlap period. Hereinafter, referred to as “blow-through amount”. )) (Ie, the amount of air that has passed through the intake valve and entered the combustion chamber during the period in which the intake valve is open (intake valve open (IVO) to intake valve close (IVC))). ). As shown in FIG. 7, the blow-through rate becomes higher as the engine speed is lower, and may be a large value exceeding 10 percent in the low speed region.
係る吹き抜けが発生すると、実際の筒内充填空気量は上記吹き抜け量の分だけ減少する。一方、エアフローメータの出力に基づいて算出される筒内充填空気量は上記吹き抜け量をも含んだ値となる。従って、上記文献に記載の装置により算出される筒内充填空気量は、実際の値よりも上記吹き抜け量の分だけ大きくなる。 When such a blow-through occurs, the actual in-cylinder charged air amount decreases by the amount of the blow-through. On the other hand, the in-cylinder charged air amount calculated based on the output of the air flow meter is a value including the above-described blow-through amount. Therefore, the in-cylinder charged air amount calculated by the apparatus described in the above document is larger than the actual value by the amount of blow-through.
他方、直接燃料噴射方式の内燃機関では、一般に、バルブオーバーラップ期間終了後(EVC後)にて燃料が噴射される。従って、噴射された燃料が燃焼前に排気系に排出されることはない。以上のことから、上記文献に記載の装置では、機関が高負荷状態にあって上記吹き抜けが発生する場合、燃料噴射量は、目標空燃比を得るための適切な値よりも上記吹き抜け量に相当する分だけ大きい値に算出・設定される。この結果、燃焼室内の空燃比が目標空燃比よりもリッチとなって機関の出力低下、燃費悪化等が発生し得るという問題があった。 On the other hand, in a direct fuel injection type internal combustion engine, in general, fuel is injected after the end of the valve overlap period (after EVC). Therefore, the injected fuel is not discharged to the exhaust system before combustion. From the above, in the apparatus described in the above document, when the engine is in a high load state and the blow-by occurs, the fuel injection amount corresponds to the blow-through amount rather than an appropriate value for obtaining the target air-fuel ratio. It is calculated and set to a value that is as large as possible. As a result, there is a problem that the air-fuel ratio in the combustion chamber becomes richer than the target air-fuel ratio, which can cause engine output reduction, fuel consumption deterioration, and the like.
本発明は上記問題に対処するためになされたものであって、その目的は、過給機を備え、且つ燃焼室内で燃料を直接噴射する直接燃料噴射方式の内燃機関に適用される燃料噴射量制御装置において、機関の負荷状態にかかわらず空燃比を目標空燃比に可及的に維持可能なものを提供することにある。 The present invention has been made to cope with the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a fuel injection amount that is applied to an internal combustion engine of a direct fuel injection system that includes a supercharger and directly injects fuel in a combustion chamber. An object of the present invention is to provide a control device that can maintain the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio as much as possible regardless of the load state of the engine.
本発明に係る燃料噴射量制御装置は、燃焼室内で燃料を直接噴射する直接燃料噴射手段と、前記内燃機関の吸気圧力を大気圧力以上に昇圧する過給機と、吸気系に吸入される空気の流量を計測するエアフローメータと、前記燃焼室内の圧力を検出する筒内圧力センサとを備えた内燃機関に適用される。 A fuel injection amount control apparatus according to the present invention includes a direct fuel injection means for directly injecting fuel in a combustion chamber, a supercharger for increasing the intake pressure of the internal combustion engine to an atmospheric pressure or higher, and air sucked into an intake system And an in-cylinder pressure sensor for detecting the pressure in the combustion chamber.
ここで、過給機としては、例えば、機関そのものの動力により駆動される機械式過給機(スーパーチャージャー)、排気タービンの動力により駆動される排気タービン過給機(ターボチャージャー)等が挙げられる。 Here, examples of the supercharger include a mechanical supercharger (supercharger) driven by the power of the engine itself, and an exhaust turbine supercharger (turbocharger) driven by the power of the exhaust turbine. .
本発明に係る燃料噴射量制御装置は、取得手段と、選択手段と、燃料噴射指示手段とを備える。以下、これらの作用について順に説明する。 The fuel injection amount control apparatus according to the present invention includes an acquisition unit, a selection unit, and a fuel injection instruction unit. Hereinafter, these actions will be described in order.
取得手段は、排気行程から吸気行程への移行過程でのバルブオーバーラップ期間中において吸気側から排気側へ吹き抜ける空気量である吹き抜け量に影響を与える因子の値を取得する。係る吹き抜け量は、吸気圧力、排気圧力、バルブオーバーラップ期間の長さ等に依存する。従って、「吹き抜け量に影響を与える因子の値」とは、例えば、吸気圧力、排気圧力、バルブオーバーラップ期間の長さ等である。 The acquisition means acquires the value of a factor that affects the blow-through amount, which is the amount of air that blows from the intake side to the exhaust side during the valve overlap period in the transition process from the exhaust stroke to the intake stroke. The blow-through amount depends on the intake pressure, the exhaust pressure, the length of the valve overlap period, and the like. Accordingly, the “value of the factor that affects the blow-through amount” is, for example, the intake pressure, the exhaust pressure, the length of the valve overlap period, and the like.
更には、機関の運転速度は、排気圧力、及びバルブオーバーラップ期間の長さに大きく影響を与える因子である。スロットル弁開度は、吸気圧力に大きく影響を与える因子である。また、内燃機関では、種々の制御等を行うため、一般に、機関の運転速度とスロットル弁開度とを検出するセンサがそれぞれ備えられている。以上のことから、前記取得手段は、「吹き抜け量に影響を与える因子の値」として、機関の運転速度とスロットル弁開度とを取得するように構成されることが好ましい。 Furthermore, the engine operating speed is a factor that greatly affects the exhaust pressure and the length of the valve overlap period. The throttle valve opening is a factor that greatly affects the intake pressure. Further, in order to perform various controls and the like, an internal combustion engine is generally provided with sensors for detecting the engine operating speed and the throttle valve opening. From the above, it is preferable that the acquisition means is configured to acquire the engine operating speed and the throttle valve opening as the “value of the factor affecting the blow-by amount”.
選択手段は、前記直接燃料噴射手段から噴射すべき燃料の量である燃料噴射量を、前記エアフローメータの出力に基づいて決定するか吸気弁閉弁時から前記燃焼室内での燃焼開始までの間における前記筒内圧力センサの出力に基づいて決定するかを前記取得された因子の値に基づいて選択する。 The selection means determines a fuel injection amount, which is the amount of fuel to be injected from the direct fuel injection means, based on the output of the air flow meter, or from the time when the intake valve is closed until the start of combustion in the combustion chamber. Whether to determine based on the output of the in-cylinder pressure sensor is selected based on the value of the acquired factor.
より具体的には、選択手段は、前記取得された因子の値に基づいて前記内燃機関が前記吹き抜け量が前記燃料噴射量の決定にあたり無視できる程度に小さい運転状態(或いは、吹き抜けが発生しない運転状態)にあると判定する場合に前記エアフローメータの出力を選択するとともに、前記取得された因子の値に基づいて前記内燃機関が前記吹き抜け量が前記燃料噴射量の決定にあたり無視できない程度に大きい運転状態にあると判定する場合に前記筒内圧力センサの出力を選択するように構成されることが好適である。 More specifically, the selection means is an operation state in which the internal combustion engine is so small that the blow-by amount is negligible in determining the fuel injection amount based on the acquired factor value (or an operation in which no blow-through occurs). The air flow meter output is selected when it is determined that the engine is in a state), and the internal combustion engine is operated based on the acquired factor value so that the blow-through amount is not negligible in determining the fuel injection amount. It is preferable that the output of the in-cylinder pressure sensor is selected when it is determined that it is in a state.
これによれば、内燃機関が吹き抜け量が燃料噴射量の決定にあたり無視できる程度に小さい運転状態(或いは、吹き抜けが発生しない運転状態)にあると判定される場合(即ち、機関が低負荷状態にある場合)、燃料噴射量がエアフローメータの出力に基づいて決定される。従って、この場合、エアフローメータにより直接計測される上記筒内充填空気量に係わる値(例えば、吸気系に吸入される空気の流量)に基づいて燃料噴射量が所望の値(例えば、目標空燃比を得るために必要な値)に正確に算出・決定され得る。 According to this, when it is determined that the internal combustion engine is in an operating state in which the blow-by amount is negligibly small in determining the fuel injection amount (or an operating state in which no blow-through occurs) (that is, the engine is in a low load state). In some cases, the fuel injection amount is determined based on the output of the air flow meter. Therefore, in this case, the fuel injection amount is a desired value (for example, a target air-fuel ratio) based on a value (for example, a flow rate of air sucked into the intake system) related to the cylinder charge air amount directly measured by an air flow meter. Can be calculated and determined accurately to the value necessary to obtain
ここで、「内燃機関が吹き抜け量が燃料噴射量の決定にあたり無視できる程度に小さい運転状態にあると判定される場合」とは、具体的には、例えば、吸気圧力から排気圧力を減じた値が所定値(例えば、「0」、或いは正の微小値)以下と判定される場合、吸気圧力が大気圧以下と判定される場合等である。 Here, “when the internal combustion engine is determined to be in an operating state in which the blow-by amount is negligibly small in determining the fuel injection amount” specifically refers to, for example, a value obtained by subtracting the exhaust pressure from the intake pressure Is determined to be equal to or less than a predetermined value (for example, “0” or a positive minute value), or the intake pressure is determined to be equal to or lower than atmospheric pressure.
一方、内燃機関が吹き抜け量が燃料噴射量の決定にあたり無視できない程度に大きい運転状態にあると判定される場合(即ち、機関が高負荷状態にある場合)、燃料噴射量が吸気弁閉弁時から燃焼室内での燃焼開始までの間(以下、「IVC後」と称呼する。)における筒内圧力センサの出力に基づいて決定される。 On the other hand, when it is determined that the internal combustion engine is in an operating state in which the blow-through amount is so large that it cannot be ignored in determining the fuel injection amount (that is, when the engine is in a high load state), the fuel injection amount is when the intake valve is closed. To the start of combustion in the combustion chamber (hereinafter referred to as “after IVC”).
ここで、「内燃機関が吹き抜け量が燃料噴射量の決定にあたり無視できない程度に大きい運転状態にあると判定される場合」とは、具体的には、例えば、吸気圧力から排気圧力を減じた値が所定値(例えば、「0」、或いは正の微小値)より大きいと判定される場合、吸気圧力が大気圧より大きいと判定される場合等である。 Here, “when the internal combustion engine is determined to be in an operating state in which the amount of blow-through is so large that it cannot be ignored in determining the fuel injection amount” specifically refers to, for example, a value obtained by subtracting the exhaust pressure from the intake pressure. Is determined to be greater than a predetermined value (for example, “0” or a positive minute value), or the intake pressure is determined to be greater than atmospheric pressure.
上述したように、この場合、燃料噴射量をエアフローメータの出力に基づいて決定すると、燃料噴射量が適切な値よりも吹き抜け量に相当する分だけ大きい値に算出されるから、燃料噴射量が正確に算出・決定され得ない。 As described above, in this case, if the fuel injection amount is determined based on the output of the air flow meter, the fuel injection amount is calculated to be larger than the appropriate value by the amount corresponding to the blow-through amount. It cannot be calculated or determined accurately.
他方、IVC後における燃焼室内の圧力(筒内圧力)からIVC後において燃焼室内に存在する全ガス量を求めることができる。しかしながら、IVC後における燃焼室内には、今回吸入された空気のみならず前回の燃焼による残留ガスも存在する。従って、IVC後における筒内圧力から筒内充填空気量と残留ガス量の和を求めることはできるが、筒内充填空気量を直接、且つ正確に算出することはできない。換言すれば、残留ガスの量を正確に取得できれば、IVC後における筒内圧力から筒内充填空気量を正確に算出することができる。 On the other hand, the total gas amount existing in the combustion chamber after IVC can be obtained from the pressure (in-cylinder pressure) in the combustion chamber after IVC. However, in the combustion chamber after IVC, not only the air sucked this time but also residual gas due to the previous combustion exists. Therefore, the sum of the cylinder charge air amount and the residual gas amount can be obtained from the cylinder pressure after IVC, but the cylinder charge air amount cannot be directly and accurately calculated. In other words, if the amount of residual gas can be obtained accurately, the amount of air charged in the cylinder can be accurately calculated from the pressure in the cylinder after IVC.
ここで、係る残留ガス量は直接検出することはできない。しかしながら、予め行われた実験等を通して残留ガス量を或る程度正確に推定することはできる。従って、IVC後における筒内圧力と、残留ガス量の推定結果とを利用すれば筒内充填空気量(従って、燃料噴射量)を或る程度正確に算出・決定することができる。 Here, the residual gas amount cannot be directly detected. However, it is possible to estimate the residual gas amount to some extent accurately through experiments conducted in advance. Therefore, if the in-cylinder pressure after IVC and the estimation result of the residual gas amount are used, the in-cylinder charged air amount (accordingly, the fuel injection amount) can be calculated and determined with a certain degree of accuracy.
従って、吹き抜け量が燃料噴射量の決定にあたり無視できない程度に大きい場合においては、上記構成のように、IVC後における筒内圧力センサの出力に基づいて燃料噴射量を算出・決定するように構成すれば、エアフローメータの出力に基づいて燃料噴射量を算出・決定する場合よりも、燃料噴射量がより正確に算出・決定され得る。 Therefore, when the blow-through amount is so large that it cannot be ignored in determining the fuel injection amount, the fuel injection amount is calculated and determined based on the output of the in-cylinder pressure sensor after IVC as in the above configuration. For example, the fuel injection amount can be calculated and determined more accurately than when the fuel injection amount is calculated and determined based on the output of the air flow meter.
そして、燃料噴射指示手段は、前記選択手段により選択された出力に基づいて前記燃料噴射量を決定し、同決定された量の燃料の噴射指示を同直接燃料噴射手段に対して行う。具体的には、前記燃料噴射指示手段は、例えば、前記選択手段により選択された出力に基づいて前記吸気弁閉弁時において前記燃焼室内に充填されている空気量(即ち、上記筒内充填空気量)を取得し、同取得された筒内充填空気量と目標空燃比とに基づいて前記燃料噴射量を決定するように構成される。 Then, the fuel injection instruction means determines the fuel injection amount based on the output selected by the selection means, and issues an instruction to inject the determined amount of fuel to the direct fuel injection means. Specifically, the fuel injection instructing means, for example, the amount of air that is filled in the combustion chamber when the intake valve is closed based on the output selected by the selecting means (that is, the in-cylinder charged air) The fuel injection amount is determined on the basis of the in-cylinder charged air amount and the target air-fuel ratio.
これにより、機関が低負荷状態にある場合のみならず高負荷状態にあっても、燃料噴射量が正確に算出・決定され得、この結果、機関の負荷状態にかかわらず空燃比を目標空燃比に可及的に維持することが可能となる。 As a result, the fuel injection amount can be accurately calculated and determined not only when the engine is in a low load state but also in a high load state. As a result, the air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio regardless of the engine load state. It is possible to maintain as much as possible.
この場合、前記燃料噴射指示手段は、前記筒内圧力センサの出力に基づいて前記燃料噴射量を決定する場合、前記IVC後における所定のクランク角度に対応する時点での同筒内圧力センサの出力に基づいて前記燃料噴射量を決定するように構成されることが好適である。ここで、「所定のクランク角度」とは、例えば、吸気弁閉弁(IVC)の直後のクランク角度等である。 In this case, when the fuel injection instruction means determines the fuel injection amount based on the output of the in-cylinder pressure sensor, the output of the in-cylinder pressure sensor at a time corresponding to a predetermined crank angle after the IVC. Preferably, the fuel injection amount is determined based on Here, the “predetermined crank angle” is, for example, a crank angle immediately after the intake valve closing (IVC).
これによると、例えば、燃料噴射指示手段が筒内圧力センサの出力(従って、筒内圧力)を引数(の一部)として使用するテーブル(マップ)により筒内充填空気量(従って、燃料噴射量)を決定するように構成されている場合、上記IVC後における同筒内圧力センサの出力(従って、筒内圧力)に係わるデータのうち上記「所定のクランク角度に対応する時点」での値にのみ着目して係るテーブルを作製することができ、同テーブルを容易に作製することができる。 According to this, for example, the fuel injection instruction means uses a table (map) in which the output of the in-cylinder pressure sensor (and hence the in-cylinder pressure) is used as an argument (part of it) as an argument (part of it). ) In the data related to the output of the in-cylinder pressure sensor after the IVC (and hence the in-cylinder pressure), the value at the “time corresponding to the predetermined crank angle” is used. The table concerned can be produced by paying attention only, and the table can be produced easily.
なお、前記燃料噴射指示手段は、IVC後において燃料噴射(即ち、圧縮行程噴射)を実行するように構成されていても、吸気弁閉弁(IVC)前(且つ、バルブオーバーラップ期間終了後(EVC後))において燃料噴射(即ち、吸気行程噴射)を実行するように構成されていてもよい。 Even if the fuel injection instructing means is configured to perform fuel injection (that is, compression stroke injection) after IVC, it is before the intake valve closing (IVC) (and after the end of the valve overlap period ( The fuel injection (that is, the intake stroke injection) may be performed in the post-EVC)).
ただし、IVC後における筒内圧力センサの出力に基づいて燃料噴射量が決定される場合に燃料噴射量はIVC前(従って、吸気行程中)に決定され得ないことを考慮すると、吸気行程噴射が実行される場合、今回決定した燃料噴射量の燃料の噴射指示を今回燃焼が発生する気筒(即ち、IVC後の気筒。既に吸気行程が終了して圧縮行程に移行している気筒)に対して行うことは不可能である。従って、この場合、前記燃料噴射指示手段は、今回決定した燃料噴射量の燃料の噴射指示を次回燃焼が発生する気筒に対して行うように構成される。 However, considering that the fuel injection amount cannot be determined before IVC (and therefore during the intake stroke) when the fuel injection amount is determined based on the output of the in-cylinder pressure sensor after IVC, the intake stroke injection is performed. When executed, the fuel injection instruction of the fuel injection amount determined this time is given to the cylinder in which combustion occurs this time (that is, the cylinder after IVC. The cylinder that has already finished the intake stroke and has shifted to the compression stroke). It is impossible to do. Therefore, in this case, the fuel injection instruction means is configured to issue an instruction to inject the fuel of the fuel injection amount determined this time to the cylinder where the next combustion occurs.
一方、圧縮行程噴射が実行される場合、今回決定した燃料噴射量の燃料の噴射指示を今回燃焼が発生する気筒に対して行うことも可能である。従って、この場合、前記燃料噴射指示手段は、今回決定した燃料噴射量の燃料の噴射指示を今回燃焼が発生する気筒に対して行うように構成されても次回燃焼が発生する気筒に対して行うように構成されてもよい。 On the other hand, when the compression stroke injection is executed, it is also possible to issue an instruction to inject fuel of the fuel injection amount determined this time to the cylinder in which the current combustion occurs. Accordingly, in this case, even if the fuel injection instructing means is configured to issue an instruction to inject fuel of the fuel injection amount determined this time to the cylinder in which the current combustion occurs, it performs it to the cylinder in which the next combustion occurs. It may be configured as follows.
以下、本発明による内燃機関の燃料噴射量制御装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明の実施形態に係る燃料噴射量制御装置を4サイクル火花点火式4気筒の過給機付き直接燃料噴射方式の内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a system in which a fuel injection amount control device according to an embodiment of the present invention is applied to a four-cycle spark ignition type four-cylinder direct fuel injection type
このシステムは、燃料供給系統を含むエンジン本体20、エンジン本体20の各気筒の燃焼室(筒内)にガスを導入するための吸気系統30、エンジン本体20からの排ガスを放出するための排気系統40、排気還流を行うためのEGR装置50、及び電気制御装置60を含んでいる。
This system includes an engine
エンジン本体20の各気筒の上部には燃焼室内にて燃料を直接噴射するための燃料噴射弁(インジェクタ)21(直接燃料噴射手段)が配設されている。各燃料噴射弁21は、図示しない燃料タンクと接続された燃料噴射用ポンプ22に燃料配管23を介して接続されている。燃料噴射用ポンプ22は、電気制御装置60と電気的に接続されていて、同電気制御装置60からの駆動信号により燃料の噴射圧力を調整するようになっている。
A fuel injection valve (injector) 21 (direct fuel injection means) for directly injecting fuel in the combustion chamber is disposed above each cylinder of the
また、燃料噴射弁21は、電気制御装置60と電気的に接続されていて、同電気制御装置60からの駆動信号(燃料噴射量Fiに応じた指令信号)により所定時間だけ開弁し、これにより燃焼室内に燃料を燃料噴射量Fiだけ直接噴射するようになっている。本例では、吸気弁閉弁の直後において燃料が噴射されるようになっている(即ち、圧縮行程噴射が実行されるようになっている)。
The
吸気系統30は、エンジン本体20の各気筒の燃焼室にそれぞれ接続された吸気マニホールド31、吸気マニホールド31の上流側集合部に接続され同吸気マニホールド31とともに吸気通路を構成する吸気管32、吸気管32内に回動可能に保持されたスロットル弁33、電気制御装置60からの駆動信号に応答してスロットル弁33を回転駆動するスロットル弁アクチュエータ33a、スロットル弁33の上流において吸気管32に順に介装されたインタクーラー34と過給機(ターボチャージャー)35のコンプレッサ35a、及び吸気管32の先端部に配設されたエアクリーナ36を含んでいる。
The intake system 30 includes an
排気系統40は、エンジン本体20の各気筒にそれぞれ接続された排気マニホールド41、排気マニホールド41の下流側集合部に接続された排気管42、排気管42に配設された過給機35のタービン35b、過給機絞り弁35c、及び排気管42に介装された三元触媒43を含んでいる。排気マニホールド41及び排気管42は排気通路を構成している。
The
過給機絞り弁35cは、電気制御装置60と電気的に接続されていて、同電気制御装置60からの駆動信号により過給機35の容量を実質的に可変とするようにタービン35bに流入する排ガスの通路面積を可変とする弁である。これにより過給圧が調整されるようになっている。
The supercharger throttle valve 35c is electrically connected to the
EGR装置50は、排気ガスを還流させる通路を構成する排気還流管51と、排気還流管51に介装されたEGR制御弁52と、EGRクーラー53とを備えている。排気還流管51はタービン35bの上流側排気通路(排気マニホールド41)とスロットル弁33の下流側吸気通路(吸気マニホールド31)を連通している。EGR制御弁52は電気制御装置60からの駆動信号に応答し、再循環される排気ガス量(排気還流量、EGRガス流量)を変更し得るようになっている。
The
電気制御装置60は、互いにバスで接続されたCPU61、CPU61が実行するプログラム、テーブル(ルックアップテーブル、マップ)、及び定数等を予め記憶したROM62、CPU61が必要に応じてデータを一時的に格納するRAM63、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップRAM64、並びにADコンバータを含むインターフェース65等からなるマイクロコンピュータである。
The
インターフェース65は、吸気管32に配置された熱線式エアフローメータ71、アクセル開度センサ72、スロットル弁33の下流であって排気還流管51が接続された部位よりも下流の吸気通路に配設された吸気管圧力センサ73、クランクポジションセンサ74(取得手段)、各気筒の上部にそれぞれ配設された筒内圧力センサ75、スロットルポジションセンサ76(取得手段)、及び三元触媒43よりも上流側の排気通路に配設された空燃比センサ77と接続されていて、これらのセンサからの信号をCPU61に供給するようになっている。
The
また、インターフェース65は、燃料噴射弁21、燃料噴射用ポンプ22、スロットル弁アクチュエータ33a、過給機絞り弁35c、及びEGR制御弁52と接続されていて、CPU61の指示に応じてこれらに駆動信号を送出するようになっている。
The
エアフローメータ71は、吸気通路内を通過する吸入空気の質量流量(単位時間当りの吸入空気量、単位時間あたりの新気量)を計測し、同質量流量Ga1(空気流量Ga1)を表す出力Vgを発生するようになっている。出力Vgと空気流量Ga1との関係は図2に示したとおりであり、ROM62は係る関係を規定するテーブルMapGa1を記憶している。
The
アクセル開度センサ72は、アクセルペダルAPの操作量を検出し、アクセル操作量Accpを表す信号を発生するようになっている。吸気管圧力センサ73は、エンジン10のシリンダに吸入されるガスの圧力(即ち、吸気管圧力)を検出し、同吸気管圧力Pbを表す信号を発生するようになっている。
The
クランクポジションセンサ74は、各気筒の絶対クランク角度を検出し、クランク角度CAを表すとともにエンジン10の回転速度であるエンジン回転速度NEをも表す信号を発生するようになっている。筒内圧力センサ75は、各気筒の燃焼室内の圧力を検出し、筒内圧Paを表す信号を気筒毎に発生するようになっている。
The crank position sensor 74 detects the absolute crank angle of each cylinder and generates a signal that represents the crank angle CA and also represents the engine rotation speed NE that is the rotation speed of the
スロットルポジションセンサ76は、スロットル弁33の開度(スロットル弁開度)を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を発生するようになっている。空燃比センサ77は、三元触媒43に流入する排ガスの空燃比を検出し、空燃比abyfに応じた信号を発生するようになっている。
The
(燃料噴射量Fiの決定)
次に、上記のように構成された燃料噴射量制御装置(以下、「本装置」と称呼することもある。)による燃料噴射量Fiの決定方法について説明する。本装置は、或る気筒(以下、「圧縮行程気筒」と称呼する。)のクランク角度が吸気弁閉弁(IVC)直後の予め定められたクランク角度(具体的には、圧縮上死点前100deg(以下、「BTDC100deg」と称呼する。)と一致する毎に、機関の空燃比(即ち、燃焼される混合気の空燃比)を目標空燃比AFstoich(例えば、理論空燃比)に一致させるための燃料噴射量Fiを決定するとともに同決定された燃料噴射量Fiの燃料を上記圧縮行程気筒に対して直接噴射(圧縮行程噴射)する。
(Determination of fuel injection amount Fi)
Next, a method of determining the fuel injection amount Fi by the fuel injection amount control device (hereinafter also referred to as “this device”) configured as described above will be described. In this apparatus, the crank angle of a certain cylinder (hereinafter referred to as “compression stroke cylinder”) is a predetermined crank angle immediately after the intake valve closing (IVC) (specifically, before the compression top dead center). Every time it matches 100 deg (hereinafter referred to as “BTDC 100 deg”), the air-fuel ratio of the engine (that is, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to be burned) matches the target air-fuel ratio AFstoich (for example, the stoichiometric air-fuel ratio). And the fuel of the determined fuel injection amount Fi is directly injected into the compression stroke cylinder (compression stroke injection).
機関の空燃比を目標空燃比AFstoichに精度良く一致させるためには、燃料噴射量Fiを精度良く求める必要があり、そのためには、IVC後において上記圧縮行程気筒内に充填されている空気量(即ち、筒内充填空気量Ma)を精度良く求める必要がある。筒内充填空気量Maは、原則的には、吸気弁開弁(IVO)〜吸気弁閉弁(IVC)の間に吸気弁を介して吸気系統30から燃焼室内に吸入された空気量(全吸入空気量)と一致する。 In order to accurately match the air-fuel ratio of the engine to the target air-fuel ratio AFstoich, it is necessary to accurately determine the fuel injection amount Fi. For this purpose, the amount of air charged in the compression stroke cylinder after IVC ( That is, it is necessary to accurately obtain the in-cylinder charged air amount Ma). The in-cylinder charged air amount Ma is basically the amount of air (all the air taken into the combustion chamber from the intake system 30 via the intake valve between the intake valve open (IVO) and the intake valve close (IVC). It matches the intake air volume.
しかしながら、この内燃機関10は過給機付きの内燃機関であるから、上述のごとく、高負荷時におけるバルブオーバーラップ期間中において上記吹き抜けが発生し得る。係る吹き抜けが発生すると、筒内充填空気量Maは、上記全吸入空気量よりも吹き抜け量の分だけ小さくなる。
However, since the
他方、エアフローメータ71の出力Vg(従って、エアフローメータ71により計測される空気流量Ga1)に基づいて筒内充填空気量Maを決定する場合、筒内充填空気量Maは、吹き抜けの有無にかかわらず上記全吸入空気量と等しい値に決定される。 On the other hand, when the cylinder charge air amount Ma is determined based on the output Vg of the air flow meter 71 (and hence the air flow rate Ga1 measured by the air flow meter 71), the cylinder charge air amount Ma is determined regardless of whether there is a blow-through. It is determined to be equal to the total intake air amount.
加えて、この内燃機関10では、バルブオーバーラップ期間終了後(EVC後。具体的には、BTDC100deg)にて燃焼室内にて燃料が直接噴射されるから噴射された燃料は燃焼前に排気系統40に排出されることはない。
In addition, in the
従って、吹き抜けの有無にかかわらずエアフローメータ71により計測される空気流量Ga1に基づいて筒内充填空気量Maを決定するものとすると、燃料噴射量Fiは、吹き抜けが発生していない場合には目標空燃比AFstoichを得るための適切な値に算出され得る一方、吹き抜けが発生している場合には目標空燃比AFstoichを得るための適切な値よりも上記吹き抜け量に相当する分だけ大きい値に算出されてしまうことになる。
Therefore, if the cylinder charge air amount Ma is determined based on the air flow rate Ga1 measured by the
以上のことから、吹き抜けの有無にかかわらず筒内充填空気量Maを正確に求めるためには、先ず、吹き抜けの有無を判定する必要がある。吹き抜けは、内燃機関10がバルブオーバーラップ期間中において吸気圧力が排気圧力を超える運転状態(高負荷状態)にある場合に発生する。
From the above, in order to accurately obtain the cylinder air charge amount Ma regardless of the presence or absence of blow-through, it is first necessary to determine the presence or absence of blow-through. The blow-through occurs when the
ここで、エンジン回転速度NEが大きいほど排気圧力が高くなる。また、スロットル弁開度TAが大きいほど吸気圧力が高くなる。即ち、エンジン回転速度NEが低いほど、且つ、スロットル弁開度TAが大きいほど、吹き抜けが発生し易くなる。換言すれば、エンジン回転速度NEとスロットル弁開度TAは、「吹き抜け量に影響を与える因子」である。 Here, the exhaust pressure increases as the engine speed NE increases. The intake pressure increases as the throttle valve opening TA increases. That is, the lower the engine speed NE and the greater the throttle valve opening TA, the easier the blow-through occurs. In other words, the engine rotation speed NE and the throttle valve opening degree TA are “factors affecting the blow-through amount”.
図3は、吹き抜けの有無と、エンジン回転速度NE及びスロットル弁開度TAとの関係の一例を示している。吹き抜けが発生する運転領域(即ち、吸気圧力が排気圧力よりも大きい運転領域)は図3にドットで示した領域に対応している。 FIG. 3 shows an example of the relationship between the presence or absence of blow-through, the engine rotational speed NE, and the throttle valve opening TA. The operation region where the blow-by occurs (that is, the operation region where the intake pressure is larger than the exhaust pressure) corresponds to the region indicated by dots in FIG.
この関係は、例えば、エンジン回転速度NEとスロットル弁開度TAとを固定した定常運転状態においてバルブオーバーラップ期間中において吸気圧力が排気圧力を超えるか否か(従って、吹き抜けの有無)を判定する実験をエンジン回転速度NEとスロットル弁開度TAの組み合わせを種々変更しながら繰り返すことにより得ることができる。従って、図3に示した関係を利用すれば、吹き抜けの有無を判定することができる。 This relationship is determined, for example, whether or not the intake pressure exceeds the exhaust pressure during the valve overlap period in the steady operation state in which the engine speed NE and the throttle valve opening TA are fixed (thus, whether or not there is a blow-through). The experiment can be obtained by repeating the experiment while changing various combinations of the engine speed NE and the throttle valve opening TA. Therefore, by using the relationship shown in FIG.
そこで、本装置(ROM62)は、図3に示した関係に対応するテーブルMapBTHを記憶していて、エンジン回転速度NEとスロットル弁開度TAとこのテーブルMapBTHとから吹き抜けが発生しているか否かを判定する。 Therefore, this apparatus (ROM 62) stores a table MapBTH corresponding to the relationship shown in FIG. 3, and whether or not a blow-through has occurred from the engine speed NE, the throttle valve opening TA, and this table MapBTH. Determine.
そして、吹き抜けが発生していないと判定される場合(吹き抜け量が燃料噴射量Fiの決定にあたり無視できる程度に小さい場合に対応する)、本装置は、エアフローメータ71により計測される空気流量Ga1に基づいて筒内充填空気量Ma(従って、燃料噴射量Fi)を決定する。これにより、吹き抜けが発生していない場合、燃料噴射量Fiが目標空燃比AFstoichを得るための適切な値に決定され得る。
If it is determined that no blow-through has occurred (corresponding to the case where the blow-through amount is negligibly small in determining the fuel injection amount Fi), the present apparatus uses the air flow rate Ga1 measured by the
一方、吹き抜けが発生していると判定される場合(吹き抜け量が燃料噴射量Fiの決定にあたり無視できない程度に大きい場合に対応する)、上述したように、エアフローメータ71により計測される空気流量Ga1に基づいて筒内充填空気量Maを決定すると、筒内充填空気量Ma(従って、燃料噴射量Fi)が正確に決定され得ない。従って、この場合、上記空気流量Ga1を利用する場合よりも正確に筒内充填空気量Maを決定し得る他の方法を採用する必要がある。
On the other hand, when it is determined that a blow-through has occurred (corresponding to a case where the blow-through amount is so large that it cannot be ignored in determining the fuel injection amount Fi), the air flow rate Ga1 measured by the
ところで、IVC後(であって燃焼開始前)の所定のクランク角度での筒内温度が所定温度T1であるものと仮定すると、同所定のクランク角度での燃焼室容積V1は既知であることを利用して、IVC後の同所定のクランク角度での筒内圧Paと、気体の状態方程式(Pa・V1=Mall・R・T1
: Rは気体定数)から燃焼室内に存在する全ガス量Mallを求めることができる。
By the way, assuming that the in-cylinder temperature at a predetermined crank angle after IVC (and before the start of combustion) is a predetermined temperature T1, the combustion chamber volume V1 at the predetermined crank angle is known. In-cylinder pressure Pa at the same predetermined crank angle after IVC and gas state equation (Pa · V1 = Mall · R · T1
: R is the gas constant) and the total gas amount Mall existing in the combustion chamber can be obtained.
他方、IVC後における燃焼室内のガス中には、前回の燃焼による残留ガスが含まれている。即ち、上記全ガス量Mallは、筒内充填空気量Maと残留ガス量の和である。従って、残留ガスの量を取得できれば、IVC後における上記所定のクランク角度での筒内圧Paを取得することで筒内充填空気量Maを求めることができる。 On the other hand, the gas in the combustion chamber after IVC contains residual gas from the previous combustion. That is, the total gas amount Mall is the sum of the in-cylinder charged air amount Ma and the residual gas amount. Therefore, if the amount of residual gas can be acquired, the cylinder charge air amount Ma can be obtained by acquiring the cylinder pressure Pa at the predetermined crank angle after IVC.
ここで、係る残留ガス量は、実験等を通して或る程度正確に推定することができる。従って、IVC後の上記所定のクランク角度での筒内圧Paと、係る残留ガス量の推定結果とを利用すれば筒内充填空気量Maを或る程度正確に決定することができる。 Here, the residual gas amount can be estimated to some extent accurately through experiments and the like. Therefore, using the in-cylinder pressure Pa at the predetermined crank angle after IVC and the estimation result of the residual gas amount, the in-cylinder charged air amount Ma can be determined to some extent accurately.
図4は、上記所定のクランク角度としてBTDC100degを採用し、BTDC100degでの筒内圧Paと、残留ガス量の推定結果とを利用して決定される筒内充填空気量Maをエンジン回転速度NEにより単位時間あたりの空気量である空気流量Ga2に換算した場合における、空気流量Ga2と、筒内圧Pa及びエンジン回転速度NEとの関係の一例を示している。 FIG. 4 employs BTDC 100 deg as the predetermined crank angle, and the cylinder charge air amount Ma determined by using the cylinder pressure Pa at BTDC 100 deg and the estimation result of the residual gas amount is expressed in units of the engine speed NE. An example of the relationship between the air flow rate Ga2, the in-cylinder pressure Pa, and the engine rotation speed NE when converted into the air flow rate Ga2 that is the amount of air per hour is shown.
本装置(ROM62)は、図4に示した関係に対応するテーブルMapGa2を記憶していて、吹き抜けが発生していると判定される場合、筒内圧力センサ75から得られる圧縮行程気筒のBTDC100degでの筒内圧Paと、エンジン回転速度NEと、このテーブルMapGa2とから空気流量Ga2を決定し、係る空気流量Ga2に基づいて筒内充填空気量Ma(従って、燃料噴射量Fi)を決定する。
This device (ROM 62) stores a table MapGa2 corresponding to the relationship shown in FIG. 4, and when it is determined that a blow-through has occurred, the compression stroke cylinder BTDC of 100 deg obtained from the in-
これにより、吹き抜けが発生している場合、エアフローメータ71により計測される空気流量Ga1に基づいて燃料噴射量Fiを決定する場合よりも正確に、燃料噴射量Fiが目標空燃比AFstoichを得るための適切な値に決定され得る。
As a result, when the blow-through has occurred, the fuel injection amount Fi is more accurate for obtaining the target air-fuel ratio AFstoich than when the fuel injection amount Fi is determined based on the air flow rate Ga1 measured by the
このようにして、吹き抜けの有無にかかわらず(従って、機関の負荷状態にかかわらず)、機関の空燃比が目標空燃比AFstoichに可及的に維持され得る。以上が、本装置による燃料噴射量Fiの決定方法の概要である。 In this way, the air-fuel ratio of the engine can be maintained as much as possible at the target air-fuel ratio AFstoich regardless of whether there is a blow-by (and therefore regardless of the engine load state). The above is the outline of the method for determining the fuel injection amount Fi by the present apparatus.
(実際の作動)
次に、上記のように構成された燃料噴射量制御装置の実際の作動について、電気制御装置60のCPU61が実行するルーチン(プログラム)をフローチャートにより示した図5を参照しながら説明する。
(Actual operation)
Next, the actual operation of the fuel injection amount control device configured as described above will be described with reference to FIG. 5 showing a routine (program) executed by the
CPU61は、図5に示した燃料噴射量Fiの計算及び燃料噴射の指示を行うルーチンを所定時間の経過毎に、気筒毎に、繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、CPU61はステップ500から処理を開始し、ステップ505に進んで任意の気筒(上記圧縮行程気筒)のクランク角度がBTDC100degに一致したか否かを判定し、「No」と判定する場合、ステップ595に直ちに進んで本ルーチンを一旦終了する。この場合、燃料噴射は実行されない。
The
いま、圧縮行程気筒のクランク角度がBTDC100degに一致したものとすると、CPU61は、ステップ505に進んだとき「Yes」と判定してステップ510に進み、クランクポジションセンサ74から得られる現時点でのエンジン回転速度NEと、スロットルポジションセンサ76から得られる現時点でのスロットル弁開度TAと、図3に示したテーブルMapBTHとに基づいて吹き抜けフラグBTHの値を「0」か「1」の何れかに設定する。ここで、吹き抜けフラグBTHの値は、吹き抜けが発生する場合に「1」に、吹き抜けが発生しない場合に「0」に設定される。
Assuming that the crank angle of the compression stroke cylinder coincides with BTDC 100 deg, the
次に、CPU61はステップ515に進んで、吹き抜けフラグBTHの値が「1」であるか否かを判定し、「Yes」と判定する場合(即ち、吹き抜けが発生する場合)、ステップ520に進んで、筒内圧力センサ75から得られる圧縮行程気筒の現時点(即ち、BTDC100deg)での筒内圧Paと、現時点でのエンジン回転速度NEと、図4に示したテーブルMapGa2とに基づいて空気流量Ga2を決定し、空気流量Gaの値を空気流量Ga2と等しい値に設定する。
Next, the
一方、吹き抜けフラグBTHの値が「0」である場合(即ち、吹き抜けが発生しない場合)、CPU61はステップ515にて「No」と判定してステップ525に進み、エアフローメータ71の現時点での出力Vgと、図2に示したテーブルMapGa1とに基づいて空気流量Ga1を決定し、空気流量Gaの値を空気流量Ga1と等しい値に設定する。ここで、ステップ510、515は、選択手段に相当している。
On the other hand, when the value of the blow-through flag BTH is “0” (that is, when the blow-through does not occur), the
続いて、CPU61はステップ530に進み、ステップ520、或いは525にて設定された空気流量Gaと、現時点でのエンジン回転速度NEと、Ga,NEを引数とする筒内充填空気量Maを求めるためのテーブルMapMaとから筒内充填空気量Maを求める。
Subsequently, the
次に、CPU61はステップ535に進んで、上記求めた筒内充填空気量Maを目標空燃比AFstoichで除することで基本燃料噴射量Fbaseを求め、続くステップ540にてこの基本燃料噴射量Fbaseに係数Kを乗じることで燃料噴射量Fiを求める。ここで、係数Kは、空燃比センサ77から得られる排ガスの空燃比abyf等に基づいて設定される値である。これにより、空燃比センサ77の出力に基づく空燃比フィードバック制御が達成される。
Next, the
そして、CPU61はステップ545に進み、上記求めた燃料噴射量Fiの燃料を噴射するための指示を圧縮行程気筒の燃料噴射弁21に対して行い、ステップ595に進んで本ルーチンを一旦終了する。このようにして、圧縮行程気筒のクランク角度がBTDC100degに一致する毎に、その直後にて、機関の空燃比を目標空燃比AFstoichに一致させるための燃料噴射量Fiの燃料が同圧縮行程気筒に対して直接噴射(圧縮行程噴射)される。ステップ520〜545は、燃料噴射指示手段に相当している。
Then, the
以上、説明したように、本発明の実施形態に係る燃料噴射量制御装置は、過給機付きの直接燃料噴射方式の内燃機関に適用される。この装置によれば、バルブオーバーラップ期間中における吹き抜け量に影響を与える因子であるエンジン回転速度NEとスロットル弁開度TAとに基づいて吹き抜けが発生しているか否かが判定される。吹き抜けが発生していないと判定される場合はエアフローメータ71の出力Vg(空気流量Ga1)に基づいて、吹き抜けが発生していると判定される場合は筒内圧力センサ75から得られるBTDC100degでの筒内圧Pa(空気流量Ga2)に基づいて、筒内充填空気量Maが決定され、この筒内充填空気量Maと目標空燃比AFstoichとから燃料噴射量Fiが決定される。
As described above, the fuel injection amount control device according to the embodiment of the present invention is applied to a direct fuel injection internal combustion engine with a supercharger. According to this device, it is determined whether or not a blow-through has occurred based on the engine speed NE and the throttle valve opening TA, which are factors that affect the blow-through amount during the valve overlap period. When it is determined that no blow-through has occurred, the output Vg (air flow rate Ga1) of the
これにより、吹き抜けが発生している場合、エアフローメータ71の出力Vgに基づいて燃料噴射量Fiを決定する場合よりも正確に、燃料噴射量Fiが目標空燃比AFstoichを得るための適切な値に決定され得る。従って、吹き抜けの有無にかかわらず(従って、機関の負荷状態にかかわらず)、機関の空燃比が目標空燃比AFstoichに可及的に維持され得る。
Thereby, when the blow-through occurs, the fuel injection amount Fi becomes an appropriate value for obtaining the target air-fuel ratio AFstoich more accurately than when the fuel injection amount Fi is determined based on the output Vg of the
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態では、吹き抜けの有無(従って、吸気圧力と排気圧力との大小関係)をエンジン回転速度NEとスロットル弁開度TAとに基づいて判定しているが、スロットル弁開度TAに代えてアクセル開度センサ72から得られるアクセル操作量Accpを使用してもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the presence or absence of the blow-through (and therefore the magnitude relationship between the intake pressure and the exhaust pressure) is determined based on the engine speed NE and the throttle valve opening TA. Instead, the accelerator operation amount Accp obtained from the
また、上記実施形態においては、吸気圧力が排気圧力よりも大きい場合に吹き抜けが発生すると判定し吸気圧力が排気圧力以下である場合に吹き抜けが発生しないと判定するように構成されているが、吸気圧力から排気圧力を減じた値が正の所定値を超える場合に吹き抜けが発生すると判定し吸気圧力から排気圧力を減じた値が同正の所定値以下である場合に吹き抜けが発生しないと判定するように構成してもよい。 In the above embodiment, it is determined that a blow-through occurs when the intake pressure is larger than the exhaust pressure, and it is determined that no blow-through occurs when the intake pressure is equal to or lower than the exhaust pressure. It is determined that a blow-through occurs when the value obtained by subtracting the exhaust pressure from the pressure exceeds a predetermined positive value, and it is determined that no blow-through occurs when the value obtained by subtracting the exhaust pressure from the intake pressure is equal to or less than the predetermined positive value. You may comprise as follows.
また、吸気圧力が大気圧を超える場合に吹き抜けが発生すると判定し吸気圧力が大気圧以下である場合に吹き抜けが発生しないと判定するように構成してもよい。この場合、大気圧と比較される吸気圧力として、吸気管圧力センサ73から得られる吸気管圧力Pbを使用することが好適である。また、吸気圧力として、エアフローメータ71により計測される空気流量Ga1をエンジン回転速度NEで除した値(Ga1/NE)を使用してもよい。これは、値(Ga1/NE)は、吹き抜けが発生しない場合における筒内充填空気量に対応し、且つ、この場合の筒内充填空気量と吸気圧力とは密接な関係(比例関係)があることに基づく。
Further, it may be configured to determine that a blow-through occurs when the intake pressure exceeds the atmospheric pressure and to determine that no blow-through occurs when the intake pressure is equal to or lower than the atmospheric pressure. In this case, it is preferable to use the intake pipe pressure Pb obtained from the intake pipe pressure sensor 73 as the intake pressure compared with the atmospheric pressure. Further, as the intake pressure, a value (Ga1 / NE) obtained by dividing the air flow rate Ga1 measured by the
また、上記実施形態においては、エアフローメータ71の出力Vg、或いは筒内圧力センサ75から得られる筒内圧Paに基づいて空気流量Gaを取得し、この空気流量Ga(及び、エンジン回転速度NE)から筒内充填空気量Maを求め、この筒内充填空気量Maから燃料噴射量Fiを決定するように構成されているが、エアフローメータ71の出力Vg(及びエンジン回転速度NE)、或いは筒内圧力センサ75から得られる筒内圧Paに基づいて筒内充填空気量Maを直接求め、この筒内充填空気量Maから燃料噴射量Fiを決定するように構成してもよい。また、エアフローメータ71の出力Vg、或いは筒内圧力センサ75から得られる筒内圧Paに基づいて空気流量Gaを取得し、この空気流量Ga(及びエンジン回転速度NE)から燃料噴射量Fiを直接決定するように構成してもよい。
Further, in the above embodiment, the air flow rate Ga is acquired based on the output Vg of the
また、上記実施形態においては、今回の圧縮行程気筒のBTDC100degにて今回決定された燃料噴射量Fiの燃料を今回の圧縮行程気筒に対してBTDC100deg直後にて圧縮行程噴射するように構成されているが、上記今回決定された燃料噴射量Fiの燃料を今回の圧縮行程気筒の次に燃焼が発生する気筒に対して圧縮行程噴射するように構成してもよい。 Further, in the above embodiment, the fuel of the fuel injection amount Fi determined this time at BTDC 100 deg of the current compression stroke cylinder is configured to be injected in the compression stroke immediately after BTDC 100 deg to the current compression stroke cylinder. However, the fuel of the fuel injection amount Fi determined this time may be injected in the compression stroke to the cylinder in which combustion occurs next to the current compression stroke cylinder.
また、上記実施形態においては、圧縮行程噴射するように構成されているが、吸気行程噴射(EVC後IVC前に噴射)するように構成してもよい。この場合、今回の圧縮行程気筒のIVC後の所定のクランク角度(BTDC100deg)にて今回決定された燃料噴射量Fiの燃料が今回の圧縮行程気筒の次に燃焼が発生する気筒に対して吸気行程噴射されるように構成される。 Moreover, in the said embodiment, although comprised so that compression stroke injection may be carried out, you may comprise so that intake stroke injection (injection after IVC and before IVC) may be carried out. In this case, the fuel of the fuel injection amount Fi determined this time at a predetermined crank angle (BTDC 100 deg) after IVC of the current compression stroke cylinder is the intake stroke with respect to the cylinder in which combustion occurs next to the current compression stroke cylinder. Configured to be injected.
また、上記実施形態においては、過給機付き直接噴射方式の火花点火式内燃機関に適用されているが、過給機付き直接噴射方式のディーゼル機関に適用されてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although applied to the spark-injection type internal combustion engine of a super injection with a supercharger, you may apply to the diesel engine of a direct injection type with a supercharger.
21…燃料噴射弁、33…スロットル弁、35…過給機、35a…コンプレッサ、35b…タービン、60…電気制御装置、61…CPU、71…エアフローメータ、74…クランクポジションセンサ、75…筒内圧力センサ、76…スロットルポジションセンサ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記内燃機関の吸気圧力を大気圧力以上に昇圧する過給機と、
吸気系に吸入される空気の流量を計測するエアフローメータと、
前記燃焼室内の圧力を検出する筒内圧力センサと、
を備えた内燃機関に適用される燃料噴射量制御装置であって、
排気行程から吸気行程への移行過程でのバルブオーバーラップ期間中において吸気側から排気側へ吹き抜ける空気量である吹き抜け量に影響を与える因子の値を取得する取得手段と、
前記直接燃料噴射手段から噴射すべき燃料の量である燃料噴射量を、前記エアフローメータの出力に基づいて決定するか吸気弁閉弁時から前記燃焼室内での燃焼開始までの間における前記筒内圧力センサの出力に基づいて決定するかを前記取得された因子の値に基づいて選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された出力に基づいて前記燃料噴射量を決定し、同決定された量の燃料の噴射指示を同直接燃料噴射手段に対して行う燃料噴射指示手段と、
を備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置。 Direct fuel injection means for directly injecting fuel in the combustion chamber;
A supercharger that boosts the intake pressure of the internal combustion engine to an atmospheric pressure or higher;
An air flow meter that measures the flow rate of air drawn into the intake system;
An in-cylinder pressure sensor for detecting the pressure in the combustion chamber;
A fuel injection amount control device applied to an internal combustion engine comprising:
An acquisition means for acquiring a value of a factor that influences the amount of air blown from the intake side to the exhaust side during the valve overlap period in the transition process from the exhaust stroke to the intake stroke;
The fuel injection amount, which is the amount of fuel to be injected from the direct fuel injection means, is determined based on the output of the air flow meter, or from the time when the intake valve is closed until the start of combustion in the combustion chamber Selection means for selecting whether to determine based on the output of the pressure sensor based on the value of the acquired factor;
Fuel injection instruction means for determining the fuel injection amount based on the output selected by the selection means, and for instructing the fuel injection of the determined amount to the direct fuel injection means;
A fuel injection amount control device for an internal combustion engine comprising:
前記燃料噴射指示手段は、
前記選択手段により選択された出力に基づいて前記吸気弁閉弁時において前記燃焼室内に充填されている空気量を取得し、同取得された空気量と目標空燃比とに基づいて前記燃料噴射量を決定するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。 The fuel injection amount control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The fuel injection instruction means includes
Based on the output selected by the selection means, the amount of air filled in the combustion chamber when the intake valve is closed is obtained, and the fuel injection amount is obtained based on the obtained amount of air and the target air-fuel ratio. A fuel injection amount control apparatus for an internal combustion engine configured to determine
前記選択手段は、
前記取得された因子の値に基づいて前記内燃機関が前記吹き抜け量が前記燃料噴射量の決定にあたり無視できる程度に小さい運転状態にあると判定する場合に前記エアフローメータの出力を選択するとともに、前記取得された因子の値に基づいて前記内燃機関が前記吹き抜け量が前記燃料噴射量の決定にあたり無視できない程度に大きい運転状態にあると判定する場合に前記筒内圧力センサの出力を選択するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。 The fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The selection means includes
When the internal combustion engine determines that the blow-by amount is in an operating state that is negligibly small in determining the fuel injection amount based on the obtained factor value, the output of the air flow meter is selected, and The output of the in-cylinder pressure sensor is selected when the internal combustion engine determines that the blow-through amount is in an operating state that is so large that it cannot be ignored in determining the fuel injection amount based on the obtained factor value. A fuel injection amount control device for an internal combustion engine configured.
前記取得手段は、
前記因子の値として、前記内燃機関の運転速度とスロットル弁の開度とを少なくとも取得するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。 The fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
The acquisition means includes
A fuel injection amount control device for an internal combustion engine configured to acquire at least an operation speed of the internal combustion engine and an opening degree of a throttle valve as the value of the factor.
前記燃料噴射指示手段は、
前記筒内圧力センサの出力に基づいて前記燃料噴射量を決定する場合、前記吸気弁閉弁時から前記燃焼室内での燃焼開始までの間における所定のクランク角度に対応する時点での同筒内圧力センサの出力に基づいて前記燃料噴射量を決定するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。
The fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
The fuel injection instruction means includes
When determining the fuel injection amount based on the output of the in-cylinder pressure sensor, the in-cylinder at the time corresponding to a predetermined crank angle from when the intake valve is closed to when combustion is started in the combustion chamber. A fuel injection amount control device for an internal combustion engine configured to determine the fuel injection amount based on an output of a pressure sensor.
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011055431A1 (en) * | 2009-11-04 | 2011-05-12 | トヨタ自動車株式会社 | Apparatus for controlling internal combustion engine |
WO2013080362A1 (en) * | 2011-12-01 | 2013-06-06 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
WO2014006721A1 (en) | 2012-07-05 | 2014-01-09 | トヨタ自動車株式会社 | Internal combustion engine |
JP2014020241A (en) * | 2012-07-17 | 2014-02-03 | Honda Motor Co Ltd | Scavenged gas amount calculation device for internal combustion engine and internal egr amount calculation device |
US8712668B2 (en) | 2011-06-07 | 2014-04-29 | Nissan Motor Co., Ltd. | Control system for an internal combustion engine |
WO2014083654A1 (en) * | 2012-11-29 | 2014-06-05 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for engine equipped with supercharger |
CN106246365A (en) * | 2015-06-10 | 2016-12-21 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | Engine torque is controlled by fuel mass |
CN108223162A (en) * | 2016-12-14 | 2018-06-29 | 现代自动车株式会社 | Control the device and method of fuel injection |
-
2005
- 2005-01-12 JP JP2005004815A patent/JP2006194112A/en active Pending
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102124199A (en) * | 2009-11-04 | 2011-07-13 | 丰田自动车株式会社 | Apparatus for controlling internal combustion engine |
JP5115629B2 (en) * | 2009-11-04 | 2013-01-09 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
US8612120B2 (en) | 2009-11-04 | 2013-12-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control apparatus for internal combustion engine |
WO2011055431A1 (en) * | 2009-11-04 | 2011-05-12 | トヨタ自動車株式会社 | Apparatus for controlling internal combustion engine |
US8712668B2 (en) | 2011-06-07 | 2014-04-29 | Nissan Motor Co., Ltd. | Control system for an internal combustion engine |
WO2013080362A1 (en) * | 2011-12-01 | 2013-06-06 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
EP2871350A4 (en) * | 2012-07-05 | 2016-03-30 | Toyota Motor Co Ltd | INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
WO2014006721A1 (en) | 2012-07-05 | 2014-01-09 | トヨタ自動車株式会社 | Internal combustion engine |
US9890694B2 (en) | 2012-07-05 | 2018-02-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
JP2014020241A (en) * | 2012-07-17 | 2014-02-03 | Honda Motor Co Ltd | Scavenged gas amount calculation device for internal combustion engine and internal egr amount calculation device |
WO2014083654A1 (en) * | 2012-11-29 | 2014-06-05 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for engine equipped with supercharger |
CN106246365A (en) * | 2015-06-10 | 2016-12-21 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | Engine torque is controlled by fuel mass |
CN108223162A (en) * | 2016-12-14 | 2018-06-29 | 现代自动车株式会社 | Control the device and method of fuel injection |
CN108223162B (en) * | 2016-12-14 | 2022-03-11 | 现代自动车株式会社 | Apparatus and method for controlling fuel injection |
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