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JP4421078B2 - In-cylinder injection engine control device - Google Patents

In-cylinder injection engine control device Download PDF

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JP4421078B2
JP4421078B2 JP2000149267A JP2000149267A JP4421078B2 JP 4421078 B2 JP4421078 B2 JP 4421078B2 JP 2000149267 A JP2000149267 A JP 2000149267A JP 2000149267 A JP2000149267 A JP 2000149267A JP 4421078 B2 JP4421078 B2 JP 4421078B2
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Fuji Jukogyo KK
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supplying Secondary Fuel Or The Like To Fuel, Air Or Fuel-Air Mixtures (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転状態に応じて、均一燃焼または成層燃焼を行う筒内噴射エンジンの制御装置に係り、特に、そのようなエンジンにおける蒸発燃料(エバポ)のパージ処理に関する。
【従来の技術】
従来から、燃料を燃焼室内に直接噴射するエンジン、すなわち筒内噴射エンジンが知られている。一般に、このタイプのエンジンでは、エンジンの運転状態、例えばエンジン回転数およびエンジン負荷に応じて、成層燃焼または均一燃焼のいずれかの燃焼形態が選択的に実行される。例えば、特開平11-36998号公報には、筒内噴射エンジンにおける燃焼形態を考慮したエバポパージ制御について開示されている。具体的には、ストイキ燃焼(均一燃焼)条件からリーン燃焼(成層燃焼)条件へと切り換わった場合、吸気系へのエバポの放出を一時的に禁止するとともに、その後、所定時間(ディレイ時間)が経過してから、リーン燃焼への切り換えを行う。これにより、ストイキ燃焼からリーン燃焼への切り換え時における燃焼性の悪化を防止する。
【0002】
なお、特開平11-36921号公報には、エバポの発生量が多く、エバポパージが成層燃焼に与える影響が大きいと判断される場合には、成層燃焼による運転を禁止し、均一燃焼による運転を継続する技術が開示されている。これにより、エバポをパージしながら成層燃焼を行う際に問題となる、運転性の低下や排気スモークの発生等を回避する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
特開平11-36998号公報に開示された技術では、運転状態が均一燃焼条件から成層燃焼条件へと切り換わった場合、エバポの発生量若しくはその導入量に拘わらず、一律にディレイ時間相当分だけ成層燃焼への切り換えを遅らせている。その結果、成層燃焼での運転領域が実質的に減少してしまい、その分だけ燃費の低下を招くという問題がある。
【0004】
また、この技術は、均一燃焼から成層燃焼への切り換えに関するものである。したがって、成層燃焼から均一燃焼への切り換えに関しては開示されておらず、この切り換えに関する問題点については何ら言及していない。
【0005】
そこで、本発明の目的は、均一燃焼から成層燃焼への切り換え時における燃焼変動や燃焼性の悪化を防止することにより、ドライバビリティの向上を図るとともに、成層燃焼での運転領域の実質的な減少を防ぐことにより、燃費の一層の改善を図ることである。
【0006】
また、本発明の別の目的は、成層燃焼から均一燃焼への切り換え時における燃焼変動や燃焼性の悪化を防止することにより、ドライバビリティの向上を図ることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、第1の発明は、運転状態に応じて、均一燃焼または成層燃焼を行う筒内噴射エンジンの制御装置において、吸気通路と燃料タンクとを連通したパージ通路に設けられ、吸気通路へのエバポのパージ量を調整する制御バルブと、運転状態に応じて、成層燃焼または均一燃焼のいずれかの燃焼形態を選択するとともに、選択された燃焼形態に応じて、制御バルブを制御する制御手段とを有する。ここで、制御手段は、均一燃焼から成層燃焼へ燃焼形態を切り換えるべき運転状態になった場合、エバポの発生量が多いときには、まず、エバポのパージを禁止する。そして、パージの禁止が所定時間継続した後、インジェクタによる燃料噴射量の外乱となるエバポの流入量が十分に低下した状態で、均一燃焼から成層燃焼への切り換えを行う。
【0008】
また、第2の発明は、運転状態に応じて、均一燃焼または成層燃焼を行う筒内噴射エンジンの制御装置において、吸気通路と燃料タンクとを連通したパージ通路に設けられ、吸気通路へのエバポのパージ量を調整する制御バルブと、運転状態に応じて、成層燃焼または均一燃焼のいずれかの燃焼形態を選択するとともに、選択された燃焼形態に応じて、制御バルブを制御する制御手段とを有する。ここで、制御手段は、成層燃焼から均一燃焼へ燃焼形態を切り換えるべき運転状態になった場合、エバポの発生量が多いときには、エバポのパージを一時的に禁止した状態で燃焼形態の切り換えを行う。これにより、燃焼形態の切り換えは、インジェクタによる燃料噴射量の外乱となるエバポの影響を受けることなく安定した状態で行われる。そして、パージの禁止が所定時間継続した後に、エバポパージが開始される。
【0009】
ここで、第1または第2の発明において、パージ通路またはキャニスタに設けられ、炭化水素の濃度を検出するセンサをさらに設けて、このセンサにより検出された炭化水素の濃度が所定値よりも高い場合に、制御手段は、エバポの発生量が多いと判断することが好ましい。
【0010】
また、第1または第2の発明において、燃料タンク内の圧力を検出するセンサをさらに設け、このセンサにより検出された圧力が所定値よりも高い場合に、制御手段は、エバポの発生量が多いと判断してもよい。
【0011】
また、第1または第2の発明において、燃料タンク内の燃料温度を検出するセンサをさらに設け、このセンサにより検出された燃料温度が所定値よりも高い場合に、制御手段は、エバポの発生量が多いと判断してもよい。
【0012】
さらに、第1または第2の発明において、排気通路に設けられ、排気空燃比を検出するセンサをさらに設け、このセンサにより検出された排気空燃比と目標空燃比との偏差に基づいて、制御手段は、エバポの発生量を判断してもよい。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明を適用可能な筒内噴射エンジンの一例を示す全体構成図である。筒内噴射エンジン1では、気筒内に燃料を直接噴射し、火花点火により混合気の燃焼を行う。このエンジン1の各吸気ポートには吸気バルブ2が設けられているとともに、これらの吸気ポートはインテークマニホールド3と連通している。エンジン1の各排気ポートには、排気バルブ4が設けられているとともに、これらの排気ポートはエギゾーストマニホールド5と連通している。また、エンジン1の各気筒における燃焼室の上部中央には、燃焼室内の混合気を着火する点火プラグ6の放電電極が臨んでいる。燃焼室における吸気バルブ2の近傍には、燃焼室内に燃料(ガソリン)を直接噴射するインジェクタ7が設けられている。一般に、筒内噴射エンジン1では、燃焼特性上の要求から燃料噴霧を微細化する必要がある。そこで、燃料タンク18内の蓄えられた燃料は、規定の圧力に高圧化され、図示していない燃料配管を介して、インジェクタ7に供給される。
【0014】
吸気通路に設けられたエアクリーナ8は、インテークマニホールド3に連通したエアチャンバ9に接続されている。エアクリーナ8とエアチャンバ9との間には、吸入空気量を調整する電動スロットルバルブ10が介装されている。このスロットルバルブ10は、電動モータ11によって動作し、アクセルペダル30と機械的にリンクした構造とはなっていない。スロットルバルブ10の開度(以下、「スロットル開度」という)は、マイクロコンピュータを中心として構成される制御装置12(以下、「ECU」という)からの出力信号によって設定される。スロットルバルブ10の下流に位置したエアチャンバ9内の負圧(吸気負圧)は、スロットル開度に応じて変化する。
【0015】
一方、エギゾーストマニホールド5は、排気通路を介して三元触媒コンバータ13と連通しているとともに、その下流にはNOx吸蔵触媒コンバータ14が設けられている。また、エギゾーストマニホールド5とエアチャンバ9との間には、排気還流通路16が設けられている。この排気還流通路16には、吸気通路へ還流させる排気量を調整する排気再循環バルブ17(EGRバルブ)が介装されている。
【0016】
燃料タンク18の上部は、燃料タンク18等において発生したエバポを放出するためのパージ通路19を介して、エアチャンバ9と連通している。このパージ通路19には、キャニスタ20とパージ制御バルブ21とが設けられている。キャニスタ20は、エバポを吸着する活性炭等で構成された吸着部を有するとともに、その下部には大気を導入する新気導入口が設けられている。なお、本形態で採用するパージ制御バルブ21は、ECU12により制御されるデューティソレノイドバルブであるが、リニアソレノイドバルブやステップモータ式等、適宜のものを採用し得る。
【0017】
マイクロコンピュータを中心に構成されたECU12には、センサ22〜29を含む各種センサからのセンサ信号が入力されている。燃料タンク内圧センサ22は、燃料タンク18内の上部に設けられており、このセンサ信号に基づいて、タンク18内の圧力Pfが検出される。燃料温度センサ23は、燃料タンク18内に設けられており、このセンサ信号に基づいて、燃料の温度Tfが検出される。なお、燃料温度センサ23を、インジェクタ7に燃料を供給する燃料配管(図示せず)に設けてもよい。HCセンサ24は、パージ通路19に設けられ、このセンサ信号に基づいて、パージ通路19内の炭化水素HCの濃度が検出される。これにより、パージ通路19内のエバポ濃度Deが特定される。なお、HCセンサ24を、パージ通路19ではなく、キャニスタ20内に設けてもよい。スロットル開度センサ25およびアクセル開度センサ29は、スロットル開度θt、アクセル開度θa(アクセルペダル30の踏み込み量に相当)をそれぞれ特定するセンサである。エンジン回転数センサ26は、エンジン回転数Neを算出するためのセンサであり、例えば、クランクシャフトが所定角度回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサを用いることができる。エンジン水温センサ27は、エンジン冷却水の水温Teを特定するためのセンサであり、エンジン1の冷却水通路に臨んでいる。
【0018】
さらに、空燃比センサ28は、排気通路を流れる排気ガスから実空燃比A/F(排気空燃比)を検出するためのセンサであり、例えば、リニアO2センサを用いることができる。本来、空燃比センサ28の出力信号から算出される排気空燃比A/Fは、エバポパージおよびEGRが行われていない場合(ブローバイガスは無視)、目標空燃比相当になる。ところが、エバポパージ、排気ガスの流入または経年変化等の外乱要因によって、実空燃比は目標空燃比と一致しなくなる。そこで、空燃比フィードバック制御を行うことにより、実空燃比と目標空燃比とのずれ分を補正している。
【0019】
ECU12は、各種センサから検出された現在の運転状態に基づき、ROMに格納された制御プログラムに従い、燃料噴射量、燃料噴射タイミングおよび点火タイミング等を演算して、インジェクタ7と点火プラグ6とに対して制御信号を出力する。また、ECU12は、燃焼に必要な吸入空気量を確保するために、電動モータ11に対して指示値を出力するとともに、適切な排気還流量を確保するために、EGRバルブ17に対して指示値を出力する。さらに、ECU12は、デューティ比を規定する指示値DUTYをパージ制御バルブ21に出力することにより、パージ制御バルブ21の開度を制御する。
【0020】
図2は、本実施形態に係る制御ルーチンのフローチャートである。ECU12は、この制御ルーチンを所定の間隔(例えば10ms)で繰り返し実行する。原則として、燃焼形態は、現在の運転状態から図3に示した燃焼形態判定マップを参照することによって決定される。まず、ステップ1において、エバポ濃度De、エンジン回転数Ne、アクセル開度θa等のパラメータがセンサ情報として読み込まれる。
【0021】
つぎに、現在の運転状態から下記の成層燃焼条件が成立するか否かが判断される(ステップ2)。
(成層燃焼条件)
条件1: Te≧Teth
条件2: map(θa,Ne)=成層燃焼領域
【0022】
上記の条件1より、エンジン水温Teが所定のしきい値Tethよりも小さい場合は、エンジンが冷態状態ないし暖機途上であると判断して、図3の判定マップを参照することなく、均一燃焼が行われる。また、エンジン水温Teがしきい値Teth以上の場合には、判定マップの参照結果が成層燃焼領域であるか否かが判断される(条件2)。すなわち、エンジン回転数Neと、エンジンの要求出力に相当するアクセル開度θaとから特定される運転状態が、どの燃焼領域に含まれるかが判断される。同図からわかるように、低負荷低回転状態は成層燃焼領域に属し、それ以外の運転状態は均一燃焼(均一混合燃焼)領域に属する。エンジンの暖機が完了した状態で、かつ、成層燃焼領域にあるならば、成層燃焼条件が成立する。
【0023】
ステップ2において肯定判定された場合、すなわち、成層燃焼条件が成立する運転状態にある場合、ステップ3に進み、燃焼形態指示フラグFMODEが「1」であるか否かが判断される。このフラグFMODEの指示内容は以下のとおりである。
(燃焼形態指示フラグFMODEの指示内容)
FMODE 指 示 内 容
「1」 成層燃焼指示
「2」 均一燃焼指示
【0024】
指示フラグFMODEが「1」にセットされている場合には、別ルーチンである燃焼制御ルーチンにしたがって成層燃焼が実行される。ここで、成層燃焼は、圧縮行程においてインジェクタ7による燃料噴射を開始するとともに点火直前に終了し、燃料噴霧の後端部を点火プラグ6で着火して混合気を燃焼させる燃焼方式である。成層燃焼は、燃料周辺の空気しか利用せず、充填空気量に対して極めて少ない燃料量で安定した燃焼を得ることができるため、エンジン低負荷低回転運転時に適している。なお、成層燃焼時には、エバポパージを行わない。これは、成層燃焼時にエバポのパージを行うと、点火プラブ6近傍の可燃混合気の濃度がエバポの影響で大きく変動して着火が不安定になる可能性があるとともに、燃焼に寄与しないエバポがそのまま排出されてしまう可能性があるからである。
【0025】
一方、指示フラグFMODEが「2」にセットされている場合には、燃焼制御ルーチンにしたがって均一燃焼が実行される。ここで、均一燃焼(均一混合燃焼ともいう)は、燃料を成層燃焼よりも早い時期(例えば排気行程終期または吸気行程)に燃料を噴射し、気筒内に噴射燃料が十分に拡散し、噴射燃料と空気とが均一に混合した後に着火する燃焼方式である。均一燃焼は、空気利用率が高くエンジンの出力向上を図ることができるため、高負荷高回転運転時に適している。なお、通常、均一燃焼時には、運転状態に応じたエバポパージが行われる。均一燃焼は成層燃焼と比べて空燃比が低く、パージされたエバポが燃焼性に与える影響は比較的小さいので、エバポパージに関する十分な処理能力を確保することができる。ただし、後述するパージ禁止フラグPPFが「1」にセットされている場合は、運転状態に拘わらず、エバポパージは禁止される。
【0026】
なお、指示フラグFMODEが「1」から「2」に切り換わった場合、燃焼形態を成層燃焼から均一燃焼に切り換えるための移行制御が行われる。また、指示フラグFMODEが「2」から「1」に切り換わった場合、燃焼形態を均一燃焼から成層燃焼に切り換えるための移行制御が行われる。これらの移行制御においては、ドライバビリティの悪化や燃焼性の悪化等を防止するために、空燃比を精度よくコントロールする必要がある。
【0027】
ステップ3において肯定判定された場合、すなわち、成層燃焼条件が成立しており、かつ、成層燃焼が実行されている(FMODE=「1」)場合には、ステップ10により指示フラグFMODEは「1」にホールドされるため、成層燃焼が継続される。なお、この場合、後述するパージ禁止フラグPPFおよびカウンタ値CTは「0」にホールドされる(ステップ9)。
【0028】
このように、成層燃焼領域条件を具備する運転状態が維持されている限り、ステップ1〜3,9,10の一連の手順が繰り返されるため、成層燃焼が継続される。
【0029】
一方、成層燃焼条件を具備しない運転状態、すなわち、均一燃焼領域にある運転状態が維持されている場合には、ステップ1,2,11,16,17の一連の手順が繰り返され、指示フラグFMODEは「2」にホールドされる。したがって、均一燃焼が継続的に実行される。なお、この場合、ステップ16により、パージ禁止フラグPPFおよびカウンタ値CTは「0」にホールドされる。
【0030】
(均一燃焼から成層燃焼への移行)
つぎに、運転状態が均一燃焼領域から成層燃焼領域に移行した場合の制御について説明する。この場合、運転状態の移行により成層燃焼条件が成立するため、ステップ2における肯定判定を経てステップ3に進む。運転状態の移行着前の実行サイクルにおいて、指示フラグFMODEは「2」、すなわち、均一燃焼が実行されている。したがって、均一燃焼領域から成層燃焼領域へ運転状態が切り換わった場合、ステップ3の否定判定を経てステップ4に進む。
【0031】
ステップ4において、エバポ濃度Deが所定の判定値Deth1以上であるか否かが判断される。この判定値Deth1は、発生したエバポが燃焼性に与える影響が大きいか否かを判定する基準となる。このステップ4において否定判定された場合、すなわち、エバポ濃度Deが低いと判断された場合は、ステップ9を経てステップ10に進む。これにより、運転状態の移行と同時に、指示フラグFMODEが「2」から「1」にセットされるため、燃焼形態は均一燃焼から成層燃焼へと切り換わる。
【0032】
このように、エバポ濃度Deが低い場合は、点火プラブ6近傍における可燃混合気の濃度が大きく変動することはない。したがって、この場合は、従来技術で設定しているようなディレイ時間を設けることなく、運転状態の移行と同時に成層燃焼に切り換える。これにより、成層燃焼での運転領域が実質的に減少することを防ぎ、燃費の低下を抑制することができる。
【0033】
一方、ステップ4において肯定判定された場合、すなわち、エバポ濃度Deが高いと判断された場合は、ステップ5に進み、カウンタ値CTが所定の上限値CT1に到達したか否かが判断される。カウンタ値CTの初期値は0であるから、運転状態の移行直後の実行サイクルでは、ステップ6に進み、パージ禁止フラグPPFが「0」から「1」にセットされる。パージ禁止フラグPPFが「1」にセットされている期間においては、運転状態に拘わらずエバポパージが禁止されるため、パージ制御バルブ21は全閉状態となる。そして、ステップ7において、指示フラグFMODEを「2」にセットする。したがって、成層燃焼条件が成立する運転状態に移行した場合であっても、均一燃焼が継続される。最後に、ステップ8において、カウンタ値CT(初期値は0)に所定値αをインクリメントして、今回の実行サイクルにおける本ルーチンを終了する。
【0034】
それ以降、カウンタ値CTが上限値CT1に到達するまでは、ステップ1〜8の一連の手順が繰り返され、エバポパージが禁止された状態(PPF=「1」)で、均一燃焼が継続される(FMODE=「2」)。それとともに、カウンタ値CTが所定値αずつインクリメントされていく。
【0035】
やがて、カウンタ値CTが上限値CT1に到達すると、その実行サイクルにおけるステップ5の判定結果が肯定から否定へと変わる。それによって、指示フラグFMODEが「2」から「1」へと切り換わるため、燃焼形態が均一燃焼から成層燃焼へと切り換わる(ステップ10)。それとともに、パージ禁止フラグPPFおよびカウンタ値CTは「0」にリセットされる。
【0036】
このように、均一燃焼から成層燃焼に切り換える際に、エバポ濃度Deが高い場合は、パージされたエバポによって、点火プラブ6近傍における可燃混合気の濃度が大きく変動してしまう可能性がある。そこで、まず、エバポパージを禁止した上で、運転状態が成層燃焼領域であるにも拘わらず均一燃焼を実行する。そして、パージの禁止時間をカウンタ値CTによりカウントし、上限値CT1に到達するまで均一燃焼を継続する。これにより、エバポに起因した燃料外乱量が経時的に低下していく。そして、所定時間が経過した後、すなわち燃料外乱量が十分に低下した状態で、燃焼形態を均一燃焼から成層燃焼へ切り換える。このように、エバポによる外乱が少ない安定した状態で移行制御を行うことにより、燃焼変動や燃焼の悪化を防ぎ、燃焼形態の切り換え時におけるドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【0037】
(成層燃焼から均一燃焼への移行)
つぎに、運転状態が成層燃焼領域から均一燃焼領域に移行した場合の制御について説明する。この場合、運転状態の移行により成層燃焼条件が成立しなくなるため、ステップ2における否定判定を経てステップ11に進む。ステップ11において、指示フラグFMODEが「2」で、かつパージ禁止フラグPPFが「0」であるか否かが判断される。パージ禁止フラグPPFは、初期的には「0」に設定されており、後述するステップ14で「1」にセットされた場合には、運転状態に拘わらずエバポパージが強制的に禁止される。運転領域の変化着前における本ルーチンの実行サイクルにおいて、指示フラグFMODEは「1」、すなわち成層燃焼が実行されている(PPF=「0」)。したがって、成層燃焼領域から均一燃焼領域へ運転状態が切り換わった場合、ステップ11の否定判定を経てステップ12に進む。
【0038】
ステップ12において、エバポ濃度Deが所定の判定値Deth2以上であるか否かが判断される。この判定値Deth2は、発生したエバポが燃焼性に与える影響が大きいか否かを判定する基準となる値である。このステップ12において否定判定された場合、すなわち、エバポ濃度Deが低いと判断された場合は、ステップ16におけるパージ禁止フラグPPFおよびカウンタ値CTのリセットを経てステップ17に進む。これにより、運転状態の移行と同時に、指示フラグFMODEが「1」から「2」にセットされるため、燃焼形態は成層燃焼から均一燃焼へと切り換わる。このように、エバポ濃度Deが低い場合は、燃料外乱量となるエバポの影響は少ないため、運転状態の移行と同時に均一燃焼へ切り換えても、ドライバビリティの低下を招くおそれはない。
【0039】
一方、ステップ12において肯定判定された場合、すなわち、エバポ濃度Deが高いと判断された場合は、ステップ13に進み、カウンタ値CTが所定の上限値CT2に到達したか否かが判断される。カウンタ値CTの初期値は0であるから、運転状態の移行直後の実行サイクルでは、ステップ13での肯定判定からステップ14に進み、パージ禁止フラグPPFが「0」から「1」にセットされる。そして、ステップ15において、カウンタ値CT(初期値は0)に所定値βをインクリメントする。最後に、ステップ17において、指示フラグFMODEを「2」にセットすることにより、均一燃焼が行われる。
【0040】
それ以降、カウンタ値CTが上限値CT2に到達するまでの期間においては、ステップ1,2,11〜15,17の一連の手順が繰り返されるため、エバポパージが禁止される(PPF=「1」)。それとともに、カウンタ値CTが所定値βで順次インクリメントされていく。
【0041】
やがて、カウンタ値CTが上限値CT2に到達すると、その実行サイクルにおけるステップ13の判定結果が肯定から否定へと変わる。それによって、パージ禁止フラグPPFが「1」から「0」へと切り換わるため(ステップ16)、エバポパージが開始される。
【0042】
このように、成層燃焼から均一燃焼に切り換える際に、エバポ濃度Deが高い場合は、パージされたエバポの影響により、燃焼形態の切り換え時にドライバビリティが低下してしまう可能性がある。そこで、まず、エバポパージを一時的に禁止した状態で均一燃焼への切り換えを行う。そして、上限値CT2により設定されるパージ禁止期間、エバポパージの禁止を継続する。これにより、エバポの影響を受けることなく燃焼形態の移行を行うことができる。そして、所定時間が経過した後、燃料外乱量が十分に低下した状態で、エバポパージを開始する。このように、インジェクタ7における燃料噴射量の外乱となるエバポの影響を受けやすい燃焼形態の切り換え中は、エバポのパージを一時的に禁止する。それにより、燃焼形態の切り換え時における燃焼変動や燃焼の悪化を防ぎ、ドライバビリティの向上を図ることができる。
【0043】
なお、上述した実施例では、HCセンサ24を用いてエバポ濃度Deを直接検出している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば下記の手法を用いてエバポ濃度を推定してもよい。
【0044】
1.燃料タンク内圧Pfに基づく判定
エバポの発生量の増大に伴い、燃料タンク18内の圧力Pfも上昇する。そこで、燃料タンク18内の圧力Pfからエバポの発生量を判定することが可能である。具体的には、燃料タンク内圧センサ22により検出された圧力Pfが所定値よりも高い場合に、エバポの発生量が多いと判定する。
【0045】
2.燃料温度Tfに基づく判定
エバポの発生量は、燃料温度が上昇するほど増大する傾向にあるため、燃料温度Tfからエバポの発生量を判定することが可能である。具体的には、燃料温度センサ23により検出された燃料温度Tfが所定値よりも高い場合に、エバポの発生量が多いと判定する。
【0046】
3.排気空燃比A/Fに基づく判定
エバポの発生量が多く、そのパージ量が多いほど、排気空燃比と目標空燃比との偏差が大きくなる傾向がある。したがって、これらの空燃比の偏差に基づいてエバポ濃度を推定することも可能である。この点を具体的に説明すると、まず、空燃比フィードバック制御において、インジェクタ7の燃料噴射量に相当する燃料噴射パルス幅Tiは、下式により特定される。
【数1】
Tp=K×Q/Ne
Ti=Tp×Φ×LAMBDA+Ts
【0047】
すなわち、基本燃料噴射パルス幅Tpは、エンジン回転数Neと吸入空気量Qとに基づき算出される。なお、Kはインジェクタ特性補正定数である。また、燃料噴射パルス幅Tiは、空燃比の制御変数である当量比Φ、基本燃料噴射パルス幅Tp等に基づき算出される。ここで、LAMBDAは空燃比フィードバック補正係数であり、この補正係数を適切に設定することによって、排気空燃比が目標空燃比に収束するように制御される。また、Tsはバッテリー電圧によって定まる無効噴射パルス幅である。なお、同数式の詳細については、特開平11-36968号公報に記載されているので、必要ならば参照されたい。
【0048】
ある空燃比を維持しようとした場合、パージされるエバポ濃度が高いほど、インジェクタ7の燃料噴射量を減量補正する必要があるため、空燃比フィードバック補正係数LAMBDAは本来の設定値よりも小さくなっていく。したがって、EGR量等の外乱要因に大きな変化がなく、かつ、パージ制御バルブ21が開いていることを前提とすれば、空燃比フィードバック補正係数LAMBDAの値はエバポ濃度と相関を有する。このような相関関係に鑑み、排気空燃比と目標空燃比との偏差に応じて設定される空燃比フィードバック補正係数LAMBDAからパージ濃度を推定することが可能である。
【0049】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、均一燃焼から成層燃焼への切り換え時における燃焼変動や燃焼性の悪化を防ぎ、ドライバビリティを向上させるとともに、燃費の一層の改善を図ることができる。また、成層燃焼から均一燃焼への切り換え時における燃焼変動や燃焼性の悪化を防ぎ、ドライバビリティの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】筒内噴射エンジンの制御系の全体構成図
【図2】本実施形態に係る制御ルーチンのフローチャート
【図3】燃焼形態判定マップの説明図
【符号の説明】
1 筒内噴射エンジン、 2 吸気バルブ、
3 インテークマニホールド、 4 排気バルブ、
5 エギゾーストマニホールド、 6 点火プラグ、
7 インジェクタ、 8 エアクリーナ、
9 エアチャンバ、 10 電動スロットルバルブ、
11 電動モータ、 12 制御装置(ECU)、
13 三元触媒コンバータ、 14 NOx吸蔵触媒コンバータ、
15 マフラー、 16 排気還流通路、
17 排気再循環(EGR)バルブ、18 燃料タンク、
19 パージ通路、 20 キャニスタ、
21 パージ制御バルブ、 22 燃料タンク内圧センサ、
23 燃料温度センサ、 24 HCセンサ、
25 スロットル開度センサ、 26 エンジン回転数センサ、
27 エンジン水温センサ、 28 空燃比センサ、
29 アクセル開度センサ、 30 アクセルペダル
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control apparatus for an in-cylinder injection engine that performs uniform combustion or stratified combustion in accordance with an operating state, and more particularly, to a purge process of evaporated fuel (evaporation) in such an engine.
[Prior art]
Conventionally, an engine that directly injects fuel into a combustion chamber, that is, an in-cylinder injection engine is known. Generally, in this type of engine, either a stratified combustion mode or a uniform combustion mode is selectively executed depending on the operating state of the engine, for example, the engine speed and the engine load. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-36998 discloses evaporation purge control that takes into account the combustion mode in a cylinder injection engine. Specifically, when switching from stoichiometric combustion (uniform combustion) conditions to lean combustion (stratified combustion) conditions, the release of evaporation to the intake system is temporarily prohibited and then a predetermined time (delay time) After elapses, switch to lean combustion. This prevents deterioration in combustibility when switching from stoichiometric combustion to lean combustion.
[0002]
In JP-A-11-36921, when it is judged that the amount of evaporation is large and the evaporation purge has a large effect on stratified combustion, operation by stratified combustion is prohibited and operation by uniform combustion is continued. Techniques to do this are disclosed. This avoids a decrease in operability and the occurrence of exhaust smoke, which are problems when performing stratified combustion while purging the evaporation.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-36998, when the operating state is switched from the uniform combustion condition to the stratified combustion condition, regardless of the amount of evaporation generated or the amount introduced, the amount corresponding to the delay time is uniform. The switch to stratified combustion is delayed. As a result, there is a problem that the operation region in the stratified combustion is substantially reduced, and the fuel consumption is lowered accordingly.
[0004]
This technique also relates to switching from uniform combustion to stratified combustion. Therefore, there is no disclosure regarding switching from stratified combustion to uniform combustion, and no mention is made of problems associated with this switching.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to improve the drivability by preventing combustion fluctuations and deterioration of combustibility when switching from uniform combustion to stratified combustion, and to substantially reduce the operating range in stratified combustion. This is to further improve the fuel consumption.
[0006]
Another object of the present invention is to improve drivability by preventing combustion fluctuations and deterioration of combustibility when switching from stratified combustion to uniform combustion.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, a first invention is provided in a purge passage in which an intake passage and a fuel tank are communicated with each other in a control apparatus for a cylinder injection engine that performs uniform combustion or stratified combustion according to an operating state. A control valve that adjusts the amount of evaporation purge to the intake passage, and a combustion mode of stratified combustion or uniform combustion is selected according to the operating state, and a control valve is selected according to the selected combustion mode. Control means for controlling. Here, the control means first prohibits the purge of the evaporation when the operation state in which the combustion mode is to be switched from the uniform combustion to the stratified combustion is large and the amount of generated evaporation is large. After the prohibition of purging continues for a predetermined time, switching from uniform combustion to stratified combustion is performed in a state where the inflow amount of the evaporation, which is a disturbance of the fuel injection amount by the injector, is sufficiently reduced.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an in-cylinder injection engine control apparatus that performs uniform combustion or stratified combustion in accordance with an operating state, and is provided in a purge passage that communicates an intake passage and a fuel tank. A control valve that adjusts the purge amount of the engine, and a control means that selects either a stratified combustion or a uniform combustion according to the operating state and controls the control valve according to the selected combustion Have. Here, the control means switches the combustion mode in a state in which the purge mode is temporarily prohibited when the combustion mode is switched from the stratified combustion to the uniform combustion when the amount of generated evaporation is large. . Thereby, the switching of the combustion mode is performed in a stable state without being affected by the evaporation that becomes a disturbance of the fuel injection amount by the injector. Then, after the prohibition of purge continues for a predetermined time, the evaporation purge is started.
[0009]
Here, in the first or second invention, when a sensor for detecting the hydrocarbon concentration is further provided in the purge passage or the canister, and the hydrocarbon concentration detected by the sensor is higher than a predetermined value In addition, the control means preferably determines that the amount of evaporation generated is large.
[0010]
In the first or second aspect of the invention, a sensor for detecting the pressure in the fuel tank is further provided, and when the pressure detected by the sensor is higher than a predetermined value, the control means generates a large amount of evaporation. You may judge.
[0011]
In the first or second aspect of the invention, a sensor for detecting the fuel temperature in the fuel tank is further provided, and when the fuel temperature detected by the sensor is higher than a predetermined value, the control means You may judge that there are many.
[0012]
Further, in the first or second invention, a sensor provided in the exhaust passage for detecting the exhaust air / fuel ratio is further provided, and the control means is based on a deviation between the exhaust air / fuel ratio detected by the sensor and the target air / fuel ratio. May determine the amount of evaporation generated.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an example of a direct injection engine to which the present invention is applicable. The in-cylinder injection engine 1 directly injects fuel into the cylinder and burns the air-fuel mixture by spark ignition. Each intake port of the engine 1 is provided with an intake valve 2, and these intake ports communicate with an intake manifold 3. Each exhaust port of the engine 1 is provided with an exhaust valve 4, and these exhaust ports communicate with the exhaust manifold 5. In addition, a discharge electrode of a spark plug 6 that ignites an air-fuel mixture in the combustion chamber faces an upper center of the combustion chamber in each cylinder of the engine 1. In the vicinity of the intake valve 2 in the combustion chamber, an injector 7 that directly injects fuel (gasoline) into the combustion chamber is provided. In general, in-cylinder injection engine 1, it is necessary to make fuel spray finer due to demands on combustion characteristics. Therefore, the fuel stored in the fuel tank 18 is increased to a prescribed pressure and supplied to the injector 7 via a fuel pipe (not shown).
[0014]
An air cleaner 8 provided in the intake passage is connected to an air chamber 9 communicating with the intake manifold 3. An electric throttle valve 10 for adjusting the intake air amount is interposed between the air cleaner 8 and the air chamber 9. The throttle valve 10 is operated by an electric motor 11 and is not mechanically linked to the accelerator pedal 30. The opening degree of the throttle valve 10 (hereinafter referred to as “throttle opening degree”) is set by an output signal from a control device 12 (hereinafter referred to as “ECU”) mainly composed of a microcomputer. The negative pressure (intake negative pressure) in the air chamber 9 located downstream of the throttle valve 10 changes according to the throttle opening.
[0015]
On the other hand, the exhaust manifold 5 communicates with the three-way catalytic converter 13 through an exhaust passage, and a NOx storage catalytic converter 14 is provided downstream thereof. An exhaust gas recirculation passage 16 is provided between the exhaust manifold 5 and the air chamber 9. The exhaust gas recirculation passage 16 is provided with an exhaust gas recirculation valve 17 (EGR valve) for adjusting the amount of exhaust gas recirculated to the intake air passage.
[0016]
The upper portion of the fuel tank 18 communicates with the air chamber 9 via a purge passage 19 for releasing the evaporation generated in the fuel tank 18 and the like. The purge passage 19 is provided with a canister 20 and a purge control valve 21. The canister 20 has an adsorption portion made of activated carbon or the like that adsorbs the evaporation, and a fresh air inlet for introducing the atmosphere is provided below the canister 20. The purge control valve 21 employed in this embodiment is a duty solenoid valve controlled by the ECU 12, but an appropriate one such as a linear solenoid valve or a step motor type may be employed.
[0017]
Sensor signals from various sensors including the sensors 22 to 29 are input to the ECU 12 configured mainly with a microcomputer. The fuel tank internal pressure sensor 22 is provided in the upper part of the fuel tank 18, and the pressure Pf in the tank 18 is detected based on this sensor signal. The fuel temperature sensor 23 is provided in the fuel tank 18, and the fuel temperature Tf is detected based on the sensor signal. The fuel temperature sensor 23 may be provided in a fuel pipe (not shown) that supplies fuel to the injector 7. The HC sensor 24 is provided in the purge passage 19, and the concentration of hydrocarbon HC in the purge passage 19 is detected based on the sensor signal. Thereby, the evaporation concentration De in the purge passage 19 is specified. The HC sensor 24 may be provided in the canister 20 instead of the purge passage 19. The throttle opening sensor 25 and the accelerator opening sensor 29 are sensors that respectively specify the throttle opening θt and the accelerator opening θa (corresponding to the depression amount of the accelerator pedal 30). The engine speed sensor 26 is a sensor for calculating the engine speed Ne. For example, a crank angle sensor that generates an output pulse every time the crankshaft rotates by a predetermined angle can be used. The engine coolant temperature sensor 27 is a sensor for specifying the coolant temperature Te of the engine coolant, and faces the coolant passage of the engine 1.
[0018]
Further, the air-fuel ratio sensor 28 is a sensor for detecting the actual air-fuel ratio A / F (exhaust air-fuel ratio) from the exhaust gas flowing through the exhaust passage, and for example, a linear O2 sensor can be used. Originally, the exhaust air-fuel ratio A / F calculated from the output signal of the air-fuel ratio sensor 28 is equivalent to the target air-fuel ratio when evaporation purge and EGR are not performed (ignoring blow-by gas). However, the actual air-fuel ratio does not match the target air-fuel ratio due to disturbance factors such as evaporation purge, exhaust gas inflow or secular change. Therefore, the deviation between the actual air-fuel ratio and the target air-fuel ratio is corrected by performing air-fuel ratio feedback control.
[0019]
The ECU 12 calculates the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, and the like according to the control program stored in the ROM based on the current operating state detected from various sensors, and performs the operation on the injector 7 and the spark plug 6. Output a control signal. Further, the ECU 12 outputs an instruction value to the electric motor 11 in order to secure the intake air amount necessary for combustion, and also instructs the EGR valve 17 to insure an appropriate exhaust gas recirculation amount. Is output. Furthermore, the ECU 12 controls the opening degree of the purge control valve 21 by outputting an instruction value DUTY that defines the duty ratio to the purge control valve 21.
[0020]
FIG. 2 is a flowchart of a control routine according to the present embodiment. The ECU 12 repeatedly executes this control routine at a predetermined interval (for example, 10 ms). In principle, the combustion mode is determined by referring to the combustion mode determination map shown in FIG. 3 from the current operating state. First, in step 1, parameters such as the evaporation concentration De, the engine speed Ne, and the accelerator opening degree θa are read as sensor information.
[0021]
Next, it is determined from the current operating state whether or not the following stratified combustion condition is satisfied (step 2).
(Stratified combustion conditions)
Condition 1: Te ≧ Teth
Condition 2: map (θa, Ne) = stratified combustion region
[0022]
From the above condition 1, when the engine water temperature Te is lower than the predetermined threshold value Teth, it is determined that the engine is in a cold state or in the process of warming up, and it is uniform without referring to the determination map of FIG. Combustion takes place. When the engine coolant temperature Te is equal to or higher than the threshold value Teth, it is determined whether or not the reference result of the determination map is the stratified combustion region (condition 2). That is, it is determined in which combustion region the operation state specified from the engine speed Ne and the accelerator opening θa corresponding to the required output of the engine is included. As can be seen from the figure, the low-load low-rotation state belongs to the stratified combustion region, and the other operating states belong to the uniform combustion (uniform mixed combustion) region. If the engine has been warmed up and is in the stratified combustion region, the stratified combustion condition is satisfied.
[0023]
When an affirmative determination is made in step 2, that is, when the stratified combustion condition is in an operating state, the routine proceeds to step 3 where it is determined whether or not the combustion mode instruction flag FMODE is “1”. The contents of instruction of this flag FMODE are as follows.
(Instruction contents of combustion mode instruction flag FMODE)
FMODE instruction contents
"1" Stratified combustion instruction
"2" Uniform combustion instruction
[0024]
When the instruction flag FMODE is set to “1”, stratified combustion is executed according to a combustion control routine that is a separate routine. Here, the stratified combustion is a combustion system in which fuel injection by the injector 7 is started in the compression stroke, is terminated immediately before ignition, and the rear end portion of the fuel spray is ignited by the spark plug 6 to burn the air-fuel mixture. Stratified combustion uses only air around the fuel and can obtain stable combustion with a very small amount of fuel with respect to the amount of charged air, and is therefore suitable for engine low load and low speed operation. Note that the evaporation purge is not performed during stratified combustion. This is because if the evaporation is purged during stratified combustion, the concentration of the combustible mixture in the vicinity of the ignition plug 6 may fluctuate greatly due to the effect of the evaporation, and the ignition may become unstable. This is because it may be discharged as it is.
[0025]
On the other hand, when the instruction flag FMODE is set to “2”, uniform combustion is executed according to the combustion control routine. Here, in the uniform combustion (also referred to as uniform mixed combustion), the fuel is injected at a time earlier than the stratified combustion (for example, at the end of the exhaust stroke or the intake stroke), and the injected fuel is sufficiently diffused into the cylinder, and the injected fuel It is a combustion system that ignites after uniformly mixing air and air. Uniform combustion is suitable for high-load high-speed operation because the air utilization rate is high and the engine output can be improved. Normally, evaporation purge is performed in accordance with the operating state during uniform combustion. Uniform combustion has a lower air-fuel ratio than stratified combustion, and the influence of purged evaporation on combustibility is relatively small, so that sufficient processing capacity for evaporation purge can be ensured. However, when a purge prohibition flag PPF, which will be described later, is set to “1”, evaporation purge is prohibited regardless of the operating state.
[0026]
When the instruction flag FMODE is switched from “1” to “2”, transition control is performed to switch the combustion mode from stratified combustion to uniform combustion. Further, when the instruction flag FMODE is switched from “2” to “1”, transition control for switching the combustion mode from uniform combustion to stratified combustion is performed. In these transition controls, it is necessary to accurately control the air-fuel ratio in order to prevent deterioration in drivability and combustion.
[0027]
If the determination in step 3 is affirmative, that is, if the stratified combustion condition is satisfied and stratified combustion is being executed (FMODE = “1”), the instruction flag FMODE is “1” in step 10. Therefore, the stratified combustion is continued. In this case, a purge prohibition flag PPF and a counter value CT described later are held at “0” (step 9).
[0028]
As described above, as long as the operation state having the stratified combustion region condition is maintained, the series of steps 1 to 3, 9, and 10 are repeated, so that the stratified combustion is continued.
[0029]
On the other hand, when the operation state that does not have the stratified combustion condition, that is, the operation state in the uniform combustion region is maintained, the series of steps 1, 2, 11, 16, and 17 are repeated, and the instruction flag FMODE Is held at “2”. Therefore, uniform combustion is continuously performed. In this case, in step 16, the purge prohibition flag PPF and the counter value CT are held at “0”.
[0030]
(Transition from uniform combustion to stratified combustion)
Next, control when the operating state shifts from the uniform combustion region to the stratified combustion region will be described. In this case, since the stratified combustion condition is established by the transition of the operation state, the process proceeds to step 3 after an affirmative determination in step 2. In the execution cycle before shifting to the operating state, the instruction flag FMODE is “2”, that is, uniform combustion is being executed. Therefore, when the operating state is switched from the uniform combustion region to the stratified combustion region, the process proceeds to step 4 through a negative determination in step 3.
[0031]
In step 4, it is determined whether or not the evaporation concentration De is equal to or greater than a predetermined determination value Deth1. This determination value Deth1 is a reference for determining whether or not the generated evaporation has a great influence on the combustibility. If a negative determination is made in step 4, that is, if it is determined that the evaporation concentration De is low, the process proceeds to step 10 via step 9. As a result, the instruction flag FMODE is set from “2” to “1” simultaneously with the transition of the operation state, so that the combustion mode is switched from uniform combustion to stratified combustion.
[0032]
In this way, when the evaporation concentration De is low, the concentration of the combustible air-fuel mixture in the vicinity of the ignition plug 6 does not vary greatly. Therefore, in this case, switching to stratified combustion is performed simultaneously with the transition of the operating state without providing a delay time as set in the prior art. Thereby, it can prevent that the driving | running area | region in stratified combustion reduces substantially, and can suppress the fall of a fuel consumption.
[0033]
On the other hand, if an affirmative determination is made in step 4, that is, if it is determined that the evaporation concentration De is high, the process proceeds to step 5 to determine whether or not the counter value CT has reached a predetermined upper limit value CT1. Since the initial value of the counter value CT is 0, in the execution cycle immediately after the transition of the operation state, the process proceeds to step 6 and the purge prohibition flag PPF is set from “0” to “1”. During the period in which the purge prohibition flag PPF is set to “1”, the evaporative purge is prohibited regardless of the operation state, so that the purge control valve 21 is fully closed. In step 7, the instruction flag FMODE is set to “2”. Therefore, even when the operation state shifts to the operation state where the stratified combustion condition is satisfied, the uniform combustion is continued. Finally, in step 8, the predetermined value α is incremented to the counter value CT (initial value is 0), and this routine in the current execution cycle ends.
[0034]
Thereafter, until the counter value CT reaches the upper limit value CT1, a series of steps 1 to 8 are repeated, and uniform combustion is continued in a state where the evaporation purge is prohibited (PPF = “1”) ( FMODE = “2”). At the same time, the counter value CT is incremented by a predetermined value α.
[0035]
Eventually, when the counter value CT reaches the upper limit value CT1, the determination result of step 5 in the execution cycle changes from positive to negative. As a result, the instruction flag FMODE is switched from “2” to “1”, so that the combustion mode is switched from uniform combustion to stratified combustion (step 10). At the same time, the purge prohibition flag PPF and the counter value CT are reset to “0”.
[0036]
Thus, when switching from uniform combustion to stratified combustion, if the evaporation concentration De is high, the concentration of the combustible air-fuel mixture in the vicinity of the ignition plug 6 may greatly vary due to the purged evaporation. Therefore, first, after evaporative purging is prohibited, uniform combustion is executed even though the operating state is the stratified combustion region. Then, the purge prohibition time is counted by the counter value CT, and the uniform combustion is continued until the upper limit value CT1 is reached. As a result, the amount of fuel disturbance caused by evaporation decreases with time. Then, after a predetermined time has elapsed, that is, in a state where the amount of fuel disturbance is sufficiently reduced, the combustion mode is switched from uniform combustion to stratified combustion. Thus, by performing transition control in a stable state with little disturbance due to evaporation, combustion fluctuations and deterioration of combustion can be prevented, and deterioration of drivability when switching combustion modes can be suppressed.
[0037]
(Transition from stratified combustion to uniform combustion)
Next, control when the operating state shifts from the stratified combustion region to the uniform combustion region will be described. In this case, since the stratified combustion condition is not satisfied due to the transition of the operation state, the process proceeds to step 11 through a negative determination in step 2. In step 11, it is determined whether or not the instruction flag FMODE is “2” and the purge prohibition flag PPF is “0”. The purge prohibition flag PPF is initially set to “0”. When the purge prohibition flag PPF is set to “1” in step 14 described later, the evaporation purge is forcibly prohibited regardless of the operating state. In the execution cycle of this routine before the change of the operation region, the instruction flag FMODE is “1”, that is, stratified combustion is being executed (PPF = “0”). Therefore, when the operation state is switched from the stratified combustion region to the uniform combustion region, the process proceeds to step 12 through a negative determination in step 11.
[0038]
In step 12, it is determined whether or not the evaporation concentration De is greater than or equal to a predetermined determination value Deth2. This determination value Deth2 is a value serving as a reference for determining whether the generated evaporation has a great influence on the combustibility. If a negative determination is made in step 12, that is, if the evaporation concentration De is determined to be low, the process proceeds to step 17 after resetting the purge prohibition flag PPF and the counter value CT in step 16. As a result, the instruction flag FMODE is set from “1” to “2” simultaneously with the transition of the operating state, so that the combustion mode is switched from stratified combustion to uniform combustion. In this way, when the evaporation concentration De is low, the influence of the evaporation that is the amount of fuel disturbance is small, so even if switching to the uniform combustion at the same time as the transition of the operating state, there is no possibility that drivability will be reduced.
[0039]
On the other hand, when an affirmative determination is made in step 12, that is, when it is determined that the evaporation concentration De is high, the routine proceeds to step 13 where it is determined whether or not the counter value CT has reached a predetermined upper limit value CT2. Since the initial value of the counter value CT is 0, in the execution cycle immediately after the transition of the operating state, the determination from step 13 proceeds to step 14 and the purge prohibition flag PPF is set from “0” to “1”. . In step 15, the predetermined value β is incremented to the counter value CT (initial value is 0). Finally, in step 17, uniform combustion is performed by setting the instruction flag FMODE to “2”.
[0040]
Thereafter, in the period until the counter value CT reaches the upper limit value CT2, the series of steps 1, 2, 11 to 15, and 17 are repeated, and hence the evaporative purge is prohibited (PPF = “1”). . At the same time, the counter value CT is sequentially incremented by the predetermined value β.
[0041]
Eventually, when the counter value CT reaches the upper limit value CT2, the determination result of step 13 in the execution cycle changes from positive to negative. As a result, the purge prohibition flag PPF is switched from “1” to “0” (step 16), and the evaporation purge is started.
[0042]
Thus, when switching from stratified combustion to uniform combustion, if the evaporation concentration De is high, drivability may be reduced when switching the combustion mode due to the effect of purged evaporation. Therefore, first, switching to uniform combustion is performed in a state where evaporation purge is temporarily prohibited. Then, the prohibition of the evaporation purge is continued for the purge prohibition period set by the upper limit value CT2. As a result, the combustion mode can be shifted without being affected by evaporation. Then, after a predetermined time has elapsed, the evaporation purge is started in a state where the amount of fuel disturbance is sufficiently reduced. In this way, during the changeover of the combustion mode that is easily affected by the evaporation that becomes the disturbance of the fuel injection amount in the injector 7, the purge of the evaporation is temporarily prohibited. As a result, it is possible to prevent combustion fluctuation and deterioration of combustion at the time of switching the combustion mode, and to improve drivability.
[0043]
In the above-described embodiment, the evaporation concentration De is directly detected using the HC sensor 24. However, the present invention is not limited to this. For example, the evaporation concentration may be estimated using the following method.
[0044]
1. Determination based on fuel tank internal pressure Pf
As the amount of evaporation generated increases, the pressure Pf in the fuel tank 18 also increases. Therefore, it is possible to determine the amount of evaporation generated from the pressure Pf in the fuel tank 18. Specifically, when the pressure Pf detected by the fuel tank internal pressure sensor 22 is higher than a predetermined value, it is determined that the amount of evaporation generated is large.
[0045]
2. Judgment based on fuel temperature Tf
Since the evaporation generation amount tends to increase as the fuel temperature rises, the evaporation generation amount can be determined from the fuel temperature Tf. Specifically, when the fuel temperature Tf detected by the fuel temperature sensor 23 is higher than a predetermined value, it is determined that the amount of evaporation generated is large.
[0046]
3. Judgment based on exhaust air-fuel ratio A / F
The greater the amount of evaporation generated and the greater the purge amount, the greater the deviation between the exhaust air-fuel ratio and the target air-fuel ratio. Therefore, it is also possible to estimate the evaporation concentration based on these air-fuel ratio deviations. This point will be specifically described. First, in the air-fuel ratio feedback control, the fuel injection pulse width Ti corresponding to the fuel injection amount of the injector 7 is specified by the following equation.
[Expression 1]
Tp = K × Q / Ne
Ti = Tp × Φ × LAMBDA + Ts
[0047]
That is, the basic fuel injection pulse width Tp is calculated based on the engine speed Ne and the intake air amount Q. K is an injector characteristic correction constant. The fuel injection pulse width Ti is calculated based on the equivalence ratio Φ, the basic fuel injection pulse width Tp, and the like, which are air-fuel ratio control variables. Here, LAMBDA is an air-fuel ratio feedback correction coefficient, and the exhaust air-fuel ratio is controlled to converge to the target air-fuel ratio by appropriately setting this correction coefficient. Ts is an invalid injection pulse width determined by the battery voltage. The details of the equation are described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-36968, so please refer to it if necessary.
[0048]
When trying to maintain a certain air-fuel ratio, the higher the purge concentration to be purged, the more the fuel injection amount of the injector 7 needs to be corrected to decrease, so the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA becomes smaller than the original set value. Go. Therefore, assuming that there is no great change in disturbance factors such as the EGR amount and that the purge control valve 21 is open, the value of the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA has a correlation with the evaporation concentration. In view of such a correlation, the purge concentration can be estimated from the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA set in accordance with the deviation between the exhaust air-fuel ratio and the target air-fuel ratio.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to prevent combustion fluctuation and deterioration of combustibility when switching from uniform combustion to stratified combustion, improve drivability, and further improve fuel efficiency. Further, it is possible to prevent combustion fluctuation and deterioration of combustibility when switching from stratified combustion to uniform combustion, and to improve drivability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a control system of a direct injection engine
FIG. 2 is a flowchart of a control routine according to the present embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a combustion form determination map
[Explanation of symbols]
1 in-cylinder injection engine, 2 intake valve,
3 Intake manifold, 4 Exhaust valve,
5 Exhaust manifold, 6 Spark plug,
7 Injector, 8 Air cleaner,
9 Air chamber, 10 Electric throttle valve,
11 electric motor, 12 control unit (ECU),
13 Three-way catalytic converter, 14 NOx storage catalytic converter,
15 muffler, 16 exhaust recirculation passage,
17 exhaust recirculation (EGR) valve, 18 fuel tank,
19 purge passage, 20 canister,
21 Purge control valve, 22 Fuel tank internal pressure sensor,
23 Fuel temperature sensor, 24 HC sensor,
25 throttle opening sensor, 26 engine speed sensor,
27 engine water temperature sensor, 28 air-fuel ratio sensor,
29 Accelerator opening sensor, 30 Accelerator pedal

Claims (6)

運転状態に応じて、均一燃焼または成層燃焼を行う筒内噴射エンジンの制御装置において、
吸気通路と燃料タンクとを連通したパージ通路に設けられ、前記吸気通路へのエバポのパージ量を調整する制御バルブと、
運転状態に応じて、成層燃焼または均一燃焼のいずれかの燃焼形態を選択するとともに、選択された燃焼形態に応じて、前記制御バルブを制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、均一燃焼から成層燃焼へ燃焼形態を切り換えるべき運転状態になった場合、エバポの発生量が多いときには、エバポのパージを禁止するとともに、当該パージの禁止が所定時間継続した後に、均一燃焼から成層燃焼への切り換えを行うことを特徴とする筒内噴射エンジンの制御装置。
In the in-cylinder injection engine control device that performs uniform combustion or stratified combustion according to the operating state,
A control valve that is provided in a purge passage communicating the intake passage and the fuel tank, and that adjusts the purge amount of the evaporation to the intake passage;
Control means for selecting either stratified combustion or uniform combustion according to the operating state, and controlling the control valve according to the selected combustion form,
When the control means is in an operation state where the combustion mode should be switched from uniform combustion to stratified combustion, when the amount of evaporation is large, the purge of the evaporation is prohibited, and after the prohibition of the purge continues for a predetermined time, A control apparatus for an in-cylinder injection engine, wherein switching from uniform combustion to stratified combustion is performed.
運転状態に応じて、均一燃焼または成層燃焼を行う筒内噴射エンジンの制御装置において、
吸気通路と燃料タンクとを連通したパージ通路に設けられ、前記吸気通路へのエバポのパージ量を調整する制御バルブと、
運転状態に応じて、成層燃焼または均一燃焼のいずれかの燃焼形態を選択するとともに、選択された燃焼形態に応じて、前記制御バルブを制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、成層燃焼から均一燃焼へ燃焼形態を切り換えるべき運転状態になった場合、エバポの発生量が多いときには、エバポのパージを一時的に禁止した状態で燃焼形態の切り換えを行うとともに、当該パージの禁止が所定時間継続した後に、エバポのパージを行うことを特徴とする筒内噴射エンジンの制御装置。
In the in-cylinder injection engine control device that performs uniform combustion or stratified combustion according to the operating state,
A control valve that is provided in a purge passage communicating the intake passage and the fuel tank, and that adjusts the purge amount of the evaporation to the intake passage;
Control means for selecting either stratified combustion or uniform combustion according to the operating state, and controlling the control valve according to the selected combustion form,
When the control means is in an operation state in which the combustion mode should be switched from stratified combustion to uniform combustion, and when the amount of generated evaporation is large, the control unit performs switching of the combustion mode in a state where the purge of the evaporation is temporarily prohibited, A control apparatus for an in-cylinder injection engine, wherein evaporative purging is performed after the prohibition of purge continues for a predetermined time.
前記パージ通路またはキャニスタに設けられ、炭化水素の濃度を検出するセンサをさらに有し、
前記制御手段は、前記センサにより検出された炭化水素の濃度が所定値よりも高い場合に、エバポの発生量が多いと判断することを特徴とする請求項1または2に記載された筒内噴射エンジンの制御装置。
A sensor provided in the purge passage or the canister for detecting the concentration of hydrocarbon;
The in-cylinder injection according to claim 1 or 2, wherein the control means determines that the amount of evaporation generated is large when the concentration of hydrocarbons detected by the sensor is higher than a predetermined value. Engine control device.
燃料タンク内の圧力を検出するセンサをさらに有し、
前記制御手段は、前記センサにより検出された圧力が所定値よりも高い場合に、エバポの発生量が多いと判断することを特徴とする請求項1または2に記載された筒内噴射エンジンの制御装置。
A sensor for detecting the pressure in the fuel tank;
The in-cylinder injection engine control according to claim 1 or 2, wherein the control means determines that the amount of evaporation generated is large when the pressure detected by the sensor is higher than a predetermined value. apparatus.
燃料タンク内の燃料温度を検出するセンサをさらに有し、
前記制御手段は、前記センサにより検出された燃料温度が所定値よりも高い場合に、エバポの発生量が多いと判断することを特徴とする請求項1または2に記載された筒内噴射エンジンの制御装置。
A sensor for detecting a fuel temperature in the fuel tank;
The in-cylinder injection engine according to claim 1 or 2, wherein the control means determines that the amount of evaporation is large when the fuel temperature detected by the sensor is higher than a predetermined value. Control device.
排気通路に設けられ、排気空燃比を検出するセンサをさらに有し、
前記制御手段は、前記センサにより検出された排気空燃比と目標空燃比との偏差に基づいて、エバポの発生量を判断することを特徴とする請求項1または2に記載された筒内噴射エンジンの制御装置。
A sensor provided in the exhaust passage for detecting the exhaust air-fuel ratio;
The in-cylinder injection engine according to claim 1 or 2, wherein the control means determines the amount of evaporation generated based on a deviation between an exhaust air-fuel ratio detected by the sensor and a target air-fuel ratio. Control device.
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