JP4240083B2 - In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine control device - Google Patents
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Description
本発明は、筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine.
筒内噴射式火花点火内燃機関の筒内にタンブル流を生成するとともに、さらにこのタンブル流を均質燃焼時に吸気行程下死点近傍で噴射した燃料で適度に強化することで、点火時期までタンブル流を維持することができる。これにより点火時期において混合気の乱れを増大させることができることから、混合気の燃焼速度が適度に向上し、良好な均質燃焼を得ることができる。このような燃料の噴射に関する技術として、例えば特許文献1では燃料噴射弁から噴射した燃料で筒内の循環気流を強化する燃料噴射制御装置が提案されている。また、均質燃焼時に筒内の吸気流動を強化する技術として、例えば特許文献2では吸気通路に設けられた吸気流制御弁を制御して吸気流動を強くする筒内直接噴射式内燃機関の吸気制御装置が提案されている。 A tumble flow is generated in the cylinder of an in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine, and this tumble flow is further strengthened with fuel injected near the bottom dead center of the intake stroke during homogeneous combustion, so that the tumble flow is maintained until the ignition timing. Can be maintained. As a result, the turbulence of the air-fuel mixture can be increased at the ignition timing, so that the combustion speed of the air-fuel mixture can be improved moderately and good homogeneous combustion can be obtained. As a technique relating to such fuel injection, for example, Patent Document 1 proposes a fuel injection control device that reinforces a circulating airflow in a cylinder with fuel injected from a fuel injection valve. As a technique for enhancing the in-cylinder intake flow at the time of homogeneous combustion, for example, in Patent Document 2, intake control of a direct injection type internal combustion engine that controls the intake flow control valve provided in the intake passage to strengthen the intake flow A device has been proposed.
ところで上記の筒内噴射式火花点火内燃機関では、空燃比がリーンの場合、ストイキの場合よりも筒内空気量が増大することからタンブル流の質量が大きくなり、その結果、同様に燃料を噴射してもタンブル流を十分に強化できなくなってしまう。この場合にはタンブル流Tの減衰により点火時期に十分な強さのタンブル流を確保できなくなることから、点火時期において混合気の乱れを十分に増大させることができなくなる。さらにこのように点火時期において混合気の乱れを十分に増大させることができなくなると、燃焼速度が不十分になるため、ノッキングが発生しやすくなる等、良好な燃焼を得ることができなくなる虞があった。 By the way, in the above-described in-cylinder spark ignition internal combustion engine, when the air-fuel ratio is lean, the amount of in-cylinder air is larger than in the case of stoichiometric, so the mass of the tumble flow is increased, and as a result, fuel is injected similarly. Even so, the tumble flow cannot be sufficiently enhanced. In this case, since the tumble flow having a sufficiently strong ignition timing cannot be secured due to the attenuation of the tumble flow T, the turbulence of the air-fuel mixture cannot be sufficiently increased at the ignition timing. Furthermore, if the turbulence of the air-fuel mixture cannot be sufficiently increased at the ignition timing as described above, the combustion speed becomes insufficient, and therefore, there is a possibility that good combustion cannot be obtained such that knocking is likely to occur. there were.
そこで、本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、噴射した燃料でタンブル流を強化するにあたって、要求空燃比のリーン度合いに応じて燃料の噴射を変更することで、良好な燃焼を得ることが可能な筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and in enhancing the tumble flow with the injected fuel, by changing the fuel injection according to the lean degree of the required air-fuel ratio, good combustion is achieved. It is an object of the present invention to provide a control device for an in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine that can be obtained.
上記課題を解決するために、本発明は、筒内にタンブル流を生成するとともに、該タンブル流を吸気行程下死点近傍で噴射した燃料で強化する筒内噴射式火花点火内燃機関を制御する筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置であって、要求空燃比のリーン度合いが大きいほど、前記燃料の噴射時期を遅角させる噴射時期変更手段と、要求空燃比のリーン度合いが所定のリーン境界値を超えるときに前記燃料を分割して噴射し、当該分割して噴射した燃料間に空気を挟み混合気を均質化する分割噴射手段と、を備えることを特徴とする。本発明によれば、燃料の噴射時期を遅角させるので、燃料の噴射時期から点火時期までの間の期間を短くできることから、噴射した燃料で強化したタンブル流が大きく減衰する前に点火時期を迎えるようにすることができる。これにより、点火時期における混合気の乱れを増大させることができることから、本発明によれば良好な燃焼を得ることが可能である。ところが、燃料の噴射時期を遅角させると燃料の噴射時期から点火時期までの間の期間が短くなり、混合気の均質度は次第に悪化する傾向がある。特に、所定のリーン境界値を超える要求リーン度合いに見合った遅角度合いで燃料を噴射すると、燃料の噴射時期から点火時期までの間の期間が相当短くなることから、エネルギー効率が大きく低下するほど混合気の均質度が悪化してしまう。これに対して本発明は、燃料を分割して噴射することで噴射した燃料間に空気を挟むことができる。これにより、燃料の気化を促進できるとともに均質度を向上させることができ、以って良好な燃焼を得ることができる。 In order to solve the above-described problems, the present invention controls a cylinder injection spark ignition internal combustion engine that generates a tumble flow in a cylinder and enhances the tumble flow with fuel injected near the bottom dead center of the intake stroke. A control device for an in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine, wherein the lean degree of the required air-fuel ratio is larger, the injection timing changing means for retarding the fuel injection timing, and the lean degree of the required air-fuel ratio is a predetermined lean And a split injection unit that splits and injects the fuel when the boundary value is exceeded, and homogenizes the mixture by sandwiching air between the split and injected fuels . According to the present invention, since the fuel injection timing is retarded, the period from the fuel injection timing to the ignition timing can be shortened. Therefore, the ignition timing is set before the tumble flow reinforced with the injected fuel is greatly attenuated. Can be greeted. Thereby, the disturbance of the air-fuel mixture at the ignition timing can be increased, so that good combustion can be obtained according to the present invention. However, if the fuel injection timing is retarded, the period from the fuel injection timing to the ignition timing is shortened, and the homogeneity of the air-fuel mixture tends to gradually deteriorate. In particular, if the fuel is injected at a retarded angle commensurate with the required lean degree exceeding the predetermined lean boundary value, the period from the fuel injection timing to the ignition timing is considerably shortened, so that the energy efficiency greatly decreases. The homogeneity of the mixture will deteriorate. On the other hand, according to the present invention, air can be sandwiched between the injected fuels by dividing and injecting the fuel. Thereby, vaporization of the fuel can be promoted and the homogeneity can be improved, so that good combustion can be obtained.
本発明によれば、噴射した燃料でタンブル流を強化するにあたって、要求空燃比のリーン度合いに応じて燃料の噴射を変更することで、良好な燃焼を得ることが可能な筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置を提供できる。 According to the present invention, in order to enhance the tumble flow with the injected fuel, in-cylinder injection spark ignition that can obtain good combustion by changing the fuel injection according to the lean degree of the required air-fuel ratio A control device for an internal combustion engine can be provided.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、ECU(Electronic Control Unit:電子制御装置)1Aで実現されている本実施例に係る筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置を、内燃機関システム100とともに模式的に示す図である。内燃機関システム100は、吸気系10と、燃料噴射系20と、排気系30と、内燃機関50とを有して構成されている。吸気系10は内燃機関50に空気を導入するための構成であり、吸気を濾過するためのエアクリーナ11や、空気量を計測するエアフロメータ12や、吸気の流量を調節するスロットル弁13や、吸気を一時的に貯蔵するためサージタンク14や、吸気を内燃機関50の各気筒に分配するインテークマニホールド15や、これらの間に適宜配設される吸気管などを有して構成されている。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a control device for a direct injection spark ignition internal combustion engine according to the present embodiment realized by an ECU (Electronic Control Unit) 1A together with an internal combustion engine system 100. . The internal combustion engine system 100 includes an
燃料噴射系20は燃料を供給及び噴射するための構成であり、燃料噴射弁21や燃料噴射ポンプ22や燃料タンク23などを有して構成されている。燃料噴射弁21は燃料を噴射するための構成であり、ECU1Aの制御のもと、適宜の噴射時期に開弁されて燃料を噴射する。また燃料噴射量は、ECU1Aの制御のもと燃料噴射弁21が閉弁されるまでの間の開弁期間の長さで調節される。燃料噴射ポンプ22は燃料を加圧して噴射圧を発生させるための構成であり、ECU1Aの制御のもと噴射圧を適宜の噴射圧に調節する。
The
排気系30は、エキゾーストマニホールド31と、三元触媒32と、図示しない消音器と、これらの構成の間に適宜配設される吸気管などを有して構成されている。エキゾーストマニホールド31は、各気筒からの排気を合流させるための構成であり、各気筒に対応させて分岐させた排気通路を下流側で一つの排気通路に集合させている。三元触媒32は排気を浄化するための構成であり、炭化水素HC及び一酸化炭素COの酸化と窒素酸化物NOxの還元を行う。排気系30には、排気中の酸素濃度に基づき空燃比をリニアに検出するためのA/Fセンサ33が三元触媒32の上流に、排気中の酸素濃度に基づき空燃比が理論空燃比よりもリッチかリーンかを検出するための酸素センサ34が三元触媒32の下流に、夫々配設されている。
The
図2は内燃機関50の要部を模式的に示す図である。内燃機関50は、シリンダブロック51と、シリンダヘッド52と、ピストン53と、点火プラグ54と、吸気弁55と、排気弁56とを有して構成されている。本実施例に示す内燃機関50は直列4気筒の筒内噴射式火花点火内燃機関である。但し内燃機関50は他の適宜の気筒配列構造及び気筒数を有していてもよい。また図2では内燃機関50に関し、各気筒の代表としてシリンダ51aについて要部を示しているが本実施例では他の気筒についても同様の構造となっている。シリンダブロック51には、略円筒状のシリンダ51aが形成されている。シリンダ51a内には、ピストン53が収容されている。ピストン53の頂面にはタンブル流Tを案内するためのキャビティ53aが形成されている。シリンダブロック51の上面にはシリンダヘッド52が固定されている。燃焼室57は、シリンダブロック51、シリンダヘッド52及びピストン53に囲まれた空間として形成されている。シリンダヘッド52には燃焼室57に吸気を導くための吸気ポート52aのほか、燃焼したガスを燃焼室57から排気するための排気ポート52bが形成され、さらにこれら吸排気ポート52a及び52bを開閉するための吸排気弁55及び56が配設されている。なお、内燃機関50は1気筒あたりに適宜の数量の吸排気弁55及び56を備えた吸排気弁構造であってよい。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a main part of the
点火プラグ54は、燃焼室57の上方略中央に電極を突出させた状態でシリンダヘッド52に配設されている。燃料噴射弁21も燃焼室57の上方で点火プラグ54と隣り合う位置から燃焼室57内に燃料噴射孔を突出させた状態でシリンダヘッド52に配設されている。なお、燃料噴射弁21の配置はこれに限られず、例えば燃焼室57の上方、吸気ポート52a側(図2に示すA部)から燃焼室57内に燃料噴射孔を突出させた状態でシリンダヘッド52に配設されていてもよい。また燃料噴射弁21は1気筒あたりに複数備えられていてもよい。
The
吸気ポート52aには、燃焼室57内にタンブル流Tを生成するための気流制御弁58が配設されている。気流制御弁58は、ECU1Aの制御のもと吸気ポート52a内で吸気を偏流させて燃焼室57内にタンブル流Tを生成するための構成である。但し燃焼室57内にタンブル流Tを生成するためのタンブル流生成手段は気流制御弁58に限られず、例えばタンブル流Tを筒内に生成できるように形成された吸気ポート52aの形状そのものなどであってもよく、その他タンブル流Tを筒内に生成可能な適宜の手段であってよい。なお、タンブル流Tは燃焼室57内の吸気弁55側を上昇するように気筒内を旋回する順タンブル流となっている。本実施例では均質燃焼時に燃料噴射弁21がECU1Aの制御のもと吸気行程下死点近傍で燃料を噴射する。噴射された燃料はタンブル流Tを適度に強化し、強化されたタンブル流Tは点火時期まで維持される。その結果、点火時期に混合気の乱れが増大し、燃焼速度が適度に向上するため、良好な均質燃焼が得られるようになっている。
An air
なお、気流制御弁58は均質燃焼時には吸気を増量すべく半開や全開といった開度に開かれることや、吸気ポート52aの形状のみでは十分な強度のタンブル流Tを得難いことなどから、これらの手段のみでは一般に均質燃焼時の混合気のミキシング性や火炎の伝播性に改善の余地が残されるものとなっている。そのほか内燃機関50には、回転数NEに比例した出力パルスを発生するクランク角センサ71や、内燃機関50の水温を検出するための水温センサ72などの各種のセンサが配設されている。
The
ECU1Aは、図示しないCPU(Central Processing Unit:中央演算処理装置)と、ROM(Read Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)と、入出力回路などを有して構成されている。ECU1Aは主として内燃機関50を制御するための構成であり、本実施例では燃料噴射弁21や燃料噴射ポンプ22のほか、点火プラグ54(より具体的には図示しないイグナイタ)や、気流制御弁58(より具体的には図示しない気流制御弁58用のアクチュエータ)なども制御している。ECU1Aにはこれら燃料噴射弁21などのほか、各種の制御対象が駆動回路(図示省略)を介して接続されている。また、ECU1Aにはエアフロメータ12や、A/Fセンサ33や、酸素センサ34や、クランク角センサ71や、水温センサ72や、アクセルペダル(図示省略)の踏み込み量(アクセル開度)を検知するためのアクセルセンサ73などの各種のセンサが接続されている。
The
ROMはCPUが実行する種々の処理が記述されたプログラムを格納するための構成であり、本実施例では内燃機関50制御用プログラムのほか、燃料噴射弁21を制御するための燃料噴射弁制御用プログラムなども格納している。なお、燃料噴射弁用プログラムは内燃機関50制御用プログラムの一部として構成されていてもよい。燃料噴射弁制御用プログラムは、燃料の噴射量を制御するための噴射量制御用プログラムと、燃料の噴射圧を制御するための噴射圧制御用プログラムと、燃料の噴射時期を制御するための噴射時期制御用プログラムとを有して構成されている。本実施例では噴射時期制御用プログラムが、特に要求空燃比のリーン度合いが大きいほど燃料の噴射時期を遅角させるための噴射時期特定制御用プログラムを有して構成されている点に特徴を有している。
The ROM is configured to store a program in which various processes executed by the CPU are described. In this embodiment, the ROM is used for controlling the
この噴射時期特定制御用プログラムは、本実施例では具体的には要求空燃比のリーン度合いと噴射時期との関係を示すマップデータ(以下、単に噴射時期マップと称す)を参照して、要求空燃比のリーン度合いに対応する噴射時期を読み取るとともに、噴射時期を噴射時期マップから読み取った噴射時期に変更するように作成されている。図3は要求空燃比のリーン度合いと噴射時期との関係を示す点火時期マップデータを模式的に示す図であり、本実施例ではこの噴射時期マップもROMに格納している。噴射時期マップで空燃比がストイキのときは噴射時期が通常の噴射時期であることを示しており、均質燃焼時に吸気行程下死点近傍で噴射された燃料により適度に強化されたタンブル流Tをもとに、このときの噴射時期で良好な均質燃焼が得られるようになっている。 In this embodiment, the injection timing specifying control program specifically refers to map data (hereinafter simply referred to as an injection timing map) indicating the relationship between the lean degree of the required air-fuel ratio and the injection timing. The injection timing corresponding to the lean degree of the fuel ratio is read, and the injection timing is changed to the injection timing read from the injection timing map. FIG. 3 is a diagram schematically showing ignition timing map data showing the relationship between the lean degree of the required air-fuel ratio and the injection timing. In this embodiment, this injection timing map is also stored in the ROM. When the air-fuel ratio is stoichiometric in the injection timing map, it indicates that the injection timing is the normal injection timing, and the tumble flow T moderately strengthened by the fuel injected near the bottom dead center of the intake stroke at the time of homogeneous combustion Basically, good homogeneous combustion can be obtained at the injection timing at this time.
これに対して空燃比がリーンになると筒内空気量が増大してタンブル流Tの質量が大きくなることから、ストイキの場合と同じ噴射時期に燃料を噴射するとタンブル流Tを十分に強化することができない。この場合には、タンブル流Tの減衰により、点火時期におけるタンブル流Tの強さを十分な大きさに確保できなくなってしまうことから、点火時期における混合気の乱れが低下してしまう。そしてその結果、燃焼速度を十分に向上させることができなくなることから良好な燃焼が得られなくなってしまう。このため、噴射時期マップでは要求空燃比のリーン度合いが大きくなるほど噴射時期が遅角されるように設定してある。これにより、要求空燃比のリーン度合いが大きいほど噴射時期から点火時期までの間の期間を短くすることができ、その結果、タンブル流Tが点火時期までに大きく減衰してしまうことが抑制される。なお、噴射時期マップで要求空燃比のリーン度合いと噴射時期との関係を必ずしもリニアな関係に設定しなくてもよい。本実施例では、CPUとROMとRAM(以下、単にCPU等と称す)と内燃機関50制御用のプログラムとで、各種の検出手段や判定手段や制御手段などが実現されており、特にCPU等と噴射時期特定制御用プログラムとで噴射時期変更手段が実現されている。
On the other hand, when the air-fuel ratio becomes lean, the amount of air in the cylinder increases and the mass of the tumble flow T increases, so that the tumble flow T is sufficiently strengthened when fuel is injected at the same injection timing as in the case of stoichiometry. I can't. In this case, since the strength of the tumble flow T at the ignition timing cannot be secured at a sufficient magnitude due to the attenuation of the tumble flow T, the turbulence of the air-fuel mixture at the ignition timing is reduced. As a result, the combustion rate cannot be sufficiently improved, so that good combustion cannot be obtained. For this reason, the injection timing map is set so that the injection timing is retarded as the lean degree of the required air-fuel ratio increases. As a result, the greater the degree of leanness of the required air-fuel ratio, the shorter the period from the injection timing to the ignition timing, and as a result, the tumble flow T is suppressed from being greatly attenuated by the ignition timing. . Note that the relationship between the lean degree of the required air-fuel ratio and the injection timing does not necessarily have to be set to a linear relationship in the injection timing map. In the present embodiment, various detection means, determination means, control means, and the like are realized by a CPU, a ROM, a RAM (hereinafter simply referred to as a CPU, etc.), and a program for controlling the
次に、要求空燃比のリーン度合いに応じて噴射時期を変更するにあたって、ECU1Aで行われる処理を図4に示すフローチャートを用いて詳述する。ECU1Aは、CPUがROMに格納された上述の内燃機関50制御用プログラムや、燃料噴射弁制御用プログラムなどの各種のプログラムに基づき、フローチャートに示す処理を繰り返し実行することで、内燃機関50を制御する。CPUは内燃機関50で行われている燃焼の態様を判別する処理を実行する(ステップ11)。本実施例ではクランク角センサ71の出力信号に基づき検出した回転数Neと、アクセルセンサ73の出力信号に基づき検出した負荷率KLと、回転数Neと負荷率KLとで定義された燃焼態様のマップデータとに基づき、内燃機関50で行われる燃焼の態様を判別するようにしている。
Next, the processing performed by the
図5は燃焼態様のマップデータを模式的に示す図である。本実施例では燃焼態様がこのマップデータで回転数Ne及び負荷率KLに応じてストイキ、均質リーンバーン及び超リーンバーンの3つの領域に区分されている。但し、これに限られず燃焼態様を更に複数の領域に細分化して設定する等、適宜の領域に区分して設定してもよい。さらに本実施例ではこれらの領域に応じて空燃比の要求リーン度合いが大まかに設定されており、ストイキのときには要求空燃比のリーン度合いが「なし」に、均質リーンバーンのときには要求空燃比のリーン度合いが「中」に、超リーンバーンのときには要求空燃比のリーン度合いが「大」に夫々設定されている。但しこれに限られず、回転数Ne及び負荷率KLに応じて空燃比の要求リーン度合いを適宜設定してもよい。なお、燃焼態様や要求空燃比のリーン度合いは回転数Ne及び負荷率KLに限られず、適宜の内燃機関50の運転状態に応じて設定されていてもよい。
FIG. 5 is a diagram schematically showing map data of the combustion mode. In this embodiment, the combustion mode is divided into three areas of stoichiometric, homogeneous lean burn and super lean burn according to the rotational speed Ne and load factor KL in this map data. However, the present invention is not limited to this, and the combustion mode may be set by dividing it into appropriate regions, for example, by subdividing it into a plurality of regions. Further, in the present embodiment, the required lean degree of the air-fuel ratio is roughly set according to these regions, the lean degree of the required air-fuel ratio is “None” in the case of stoichiometric, and the lean degree of the required air-fuel ratio in the case of homogeneous lean burn. The degree of leanness of the required air-fuel ratio is set to “large” when the degree is “medium” and in the case of super lean burn. However, the present invention is not limited to this, and the required lean degree of the air-fuel ratio may be appropriately set according to the rotational speed Ne and the load factor KL. Note that the combustion mode and the lean degree of the required air-fuel ratio are not limited to the rotational speed Ne and the load factor KL, and may be set according to an appropriate operating state of the
ステップ11に続いて、CPUは燃焼態様のマップデータから検出した回転数Ne及び負荷率KLに対応する要求空燃比がリーンか否かを判定する処理を実行する(ステップ12)。否定判定であれば、本フローチャートにおいて特段の処理を要しないためステップ11に戻る。一方、肯定判定であればCPUは燃焼態様のマップデータから要求空燃比のリーン度合いを読み込むとともに、噴射時期マップを参照してこのリーン度合いに対応する噴射時期を読み込み、噴射時期を噴射時期マップから読み込んだ噴射時期に変更する処理を実行する(ステップ13A)。これにより要求空燃比のリーン度合いが大きいほど噴射時期が遅角される。図6は噴射時期変更前後の燃料噴射の様子を模式的に示す図である。噴射時期変更前には図6(a)に示すように吸気工程下死点近傍且つ吸気工程寄りに噴射されていた燃料は、本ステップで噴射時期が遅角されることにより、図6(b)に示すように吸気工程下死点近傍且つ圧縮工程寄りに燃料が噴射されるように変更される。 Subsequent to step 11, the CPU executes a process of determining whether or not the required air-fuel ratio corresponding to the rotational speed Ne and the load factor KL detected from the combustion mode map data is lean (step 12). If the determination is negative, the process returns to step 11 because no special processing is required in this flowchart. On the other hand, if the determination is affirmative, the CPU reads the lean degree of the required air-fuel ratio from the combustion mode map data, reads the injection timing corresponding to this lean degree with reference to the injection timing map, and determines the injection timing from the injection timing map. A process of changing to the read injection timing is executed (step 13A). As a result, the injection timing is retarded as the lean degree of the required air-fuel ratio increases. FIG. 6 is a diagram schematically showing the state of fuel injection before and after changing the injection timing. Before the injection timing is changed, as shown in FIG. 6 (a), the fuel injected near the bottom dead center of the intake process and close to the intake process is retarded in this step, so that FIG. ), The fuel is injected so that it is injected near the bottom dead center of the intake process and closer to the compression process.
続いてCPUはステップ13Aで読み込んだ噴射時期に燃料を噴射すべく燃料噴射弁21を制御するための処理を実行する(ステップ14A)。これにより、噴射時期から点火時期までの間の期間が短縮されるため、タンブル流Tの強さは点火時期に十分な大きさに確保され、その結果、混合気の乱れを十分に増大させることができる。そしてこれにより燃焼速度を適度に向上させることができることから、良好な燃焼を得ることができる。以上により、噴射した燃料でタンブル流Tを強化するにあたって、要求空燃比のリーン度合いに応じて燃料の噴射を変更することで、良好な燃焼を得ることができるECU1Aを実現可能である。
Subsequently, the CPU executes a process for controlling the
本実施例に係るECU1Bは、燃料噴射弁制御用プログラムがさらに以下に示す分割噴射用プログラムを有して構成されている点以外、実施例1に係るECU1Aと同一のものとなっている。また本実施例ではECU1Bが適用される内燃機関システム100の各構成は図1に示した各構成と同一のものとなっている。分割噴射用プログラムは、要求空燃比のリーン度合いが所定のリーン境界値を超えるときに燃料の噴射を分割するように作成されている。具体的には本実施例では図5に示した燃焼態様が均質リーンバーンから超リーンバーンに変わるときに要求空燃比のリーン度合いが所定のリーン境界値を超えるようになっている。本実施例ではCPU等と分割噴射用プログラムとで分割噴射手段が実現されており、ECU1Bで筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置が実現されている。
The ECU 1B according to the present embodiment is the same as the
次に要求空燃比のリーン度合いに応じて分割噴射を行うにあたって、ECU1Bで行われる処理を図7に示すフローチャートを用いて詳述する。なお、本フローチャートはステップ13B及び14Bが追加されている以外、図4に示すフローチャートと同一のものとなっているため、本実施例では特にステップ13B及び14Bについて詳述する。ステップ13Aに続いて、CPUはステップ13Aで読み込んだ要求空燃比のリーン度合いがリーン境界値を超えているか否かを判定する処理を実行する(ステップ13B)。否定判定であれば分割噴射を行う必要がないため、CPUはステップ13Aで読み込んだ噴射時期に燃料を噴射すべく、燃料噴射弁21を制御するための処理を実行する(ステップ14A)。
Next, processing performed by the ECU 1B when performing divided injection according to the lean degree of the required air-fuel ratio will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. Since this flowchart is the same as the flowchart shown in FIG. 4 except that steps 13B and 14B are added, steps 13B and 14B will be specifically described in this embodiment. Subsequent to step 13A, the CPU executes a process of determining whether or not the lean degree of the required air-fuel ratio read in step 13A exceeds the lean boundary value (step 13B). If the determination is negative, it is not necessary to perform divided injection, and therefore the CPU executes processing for controlling the
一方、肯定判定であればCPUはステップ13Aで読み込んだ噴射時期に燃料の分割噴射を行うように燃料噴射弁21を制御するための処理を実行する(ステップ14B)。図8は分割噴射前後の燃料噴射の様子を模式的に示す図である。分割噴射前には図8(a)に示すように吸気工程下死点近傍且つ吸気工程寄りに噴射されていた燃料は、さらにリーン境界値を超える要求リーン度合いに応じて噴射時期が遅角されることで、本ステップで図8(b)に示すように燃料噴射量の総量が分割噴射前後で略同一になるように分割噴射される。これにより噴射した燃料間に空気を挟むことができることから、燃料の気化を促進できるとともに混合気の均質度を向上させることができる。その結果、リーン境界値を超える要求リーン度合いに見合った遅角度合いで燃料を噴射しても混合気の均質度が悪化することを抑制できることから、エネルギー効率の低下を抑制でき、以って良好な燃焼を得ることができる。以上により、噴射した燃料でタンブル流Tを強化するにあたって、空燃比の要求リーン度合いに応じて燃料の噴射を変更することで、良好な燃焼を得ることができるECU1Bを実現可能である。
On the other hand, if the determination is affirmative, the CPU executes processing for controlling the
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。 The embodiment described above is a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 ECU
10 吸気系
20 燃料噴射系
21 燃料噴射弁
30 排気系
50 内燃機関
100 内燃機関システム
1 ECU
DESCRIPTION OF
Claims (1)
要求空燃比のリーン度合いが大きいほど、前記燃料の噴射時期を遅角させる噴射時期変更手段と、
要求空燃比のリーン度合いが所定のリーン境界値を超えるときに前記燃料を分割して噴射し、当該分割して噴射した燃料間に空気を挟み混合気を均質化する分割噴射手段と、
を備えることを特徴とする筒内噴射式火花点火内燃機関の制御装置。 A control device for a cylinder injection spark ignition internal combustion engine that controls a cylinder injection spark ignition internal combustion engine that generates a tumble flow in a cylinder and that reinforces the tumble flow with fuel injected near the bottom dead center of an intake stroke. There,
Injection timing changing means for retarding the fuel injection timing as the lean degree of the required air-fuel ratio increases ,
Split injection means for splitting and injecting the fuel when the lean degree of the required air-fuel ratio exceeds a predetermined lean boundary value, and homogenizing the mixture by sandwiching air between the split and injected fuel;
A control apparatus for an in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine.
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