JP6264746B2 - Control device and control method for internal combustion engine - Google Patents
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Description
この発明は、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射用燃料噴射弁と、燃焼室に燃料を噴射する筒内噴射用燃料噴射弁と、を併用する内燃機関の制御装置および制御方法に関する。 The present invention relates to a control device and a control method for an internal combustion engine that use both a port injection fuel injection valve that injects fuel into an intake port and an in-cylinder injection fuel injection valve that injects fuel into a combustion chamber.
吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射用燃料噴射弁と、燃焼室内に直接に燃料を噴射する筒内噴射用燃料噴射弁と、を併用し、機関運転条件に応じて両者を適宜に切り換えて使用する燃料噴射装置を備えた内燃機関が、特許文献1に記載されている。この特許文献1では、吸気弁と排気弁とが同時に開弁するバルブオーバーラップ期間に吸気通路から排気通路への新気(混合気)の吹き抜けが生じる運転領域では、燃料の吹き抜けを回避するように、吹き抜けが発生していると判定された場合には、ポート噴射を禁止し、排気弁が閉じてから筒内噴射を行っている。 A port injection fuel injection valve that injects fuel into the intake port and an in-cylinder injection fuel injection valve that directly injects fuel into the combustion chamber are used in combination, and the two are switched appropriately according to engine operating conditions. An internal combustion engine provided with a fuel injection device is described in Patent Document 1. In Patent Document 1, in the operation region where fresh air (air mixture) is blown from the intake passage to the exhaust passage during the valve overlap period in which the intake valve and the exhaust valve are simultaneously opened, the blow-off of fuel is avoided. On the other hand, if it is determined that a blow-through has occurred, port injection is prohibited, and in-cylinder injection is performed after the exhaust valve is closed.
筒内噴射の分担率の増加に伴い、この筒内噴射に起因して、機関運転状態や環境条件の悪化のリスク度が高くなる。具体的には、ポート噴射に対する筒内噴射の分担率が高まると、シリンダ壁面に付着する燃料液滴がオイルに混入してオイルが希釈されるリスク度が高くなり、筒内噴射された燃料液滴がシリンダ壁面付近に存在するオイルと干渉して点火時期よりも前に異常燃焼、いわゆるスーパーノックを生じるリスク度が増加し、あるいは、混合気の均質化の低下により排気中に含まれる排気微粒子の排出量が増加するリスク度が高くなる。 As the share ratio of in-cylinder injection increases, the risk of deterioration of the engine operating state and environmental conditions increases due to the in-cylinder injection. Specifically, when the ratio of in-cylinder injection to port injection increases, the degree of risk that the fuel droplets adhering to the cylinder wall surface mix with the oil and the oil is diluted increases. Exhaust particulates contained in the exhaust due to droplets interfering with oil existing near the cylinder wall surface, increasing the risk of abnormal combustion before the ignition timing, so-called super knock, or decreasing the homogenization of the mixture The degree of risk that emissions will increase.
従って、上記特許文献1に記載の技術のように、吹き抜けが生じる運転領域で、単にポート噴射を禁止すると、筒内噴射とポート噴射とを併用する本来のメリットが得られず、筒内噴射に起因する上記のリスク度が高くなる、という問題がある。 Therefore, if the port injection is simply prohibited in the operation region where the blow-through occurs as in the technique described in Patent Document 1, the original merit of using the in-cylinder injection and the port injection cannot be obtained, and the in-cylinder injection is not performed. There exists a problem that the said risk level resulting from becomes high.
そこで本発明では、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射用燃料噴射弁と、燃焼室に燃料を噴射する筒内噴射用燃料噴射弁と、を併用し、ポート噴射と筒内噴射の各々の分担率を設定するものにおいて、吸気弁と排気弁とが同時に開弁するバルブオーバーラップ期間に排気通路への新気の吹き抜けが生じる運転領域では、上記吹き抜けの完了時期から吸気弁の閉弁時期までの期間に限定してポート噴射を行うことで、筒内噴射の分担率を低下させるとともに、上記筒内噴射による機関運転状態もしくは環境条件が悪化する上記リスク度が所定値以下となるように、上記リスク度に応じてポート噴射の分担率を制御することを特徴としている。 Therefore, in the present invention, a port injection fuel injection valve that injects fuel into the intake port and an in-cylinder injection fuel injection valve that injects fuel into the combustion chamber are used in combination, and each of the port injection and the in-cylinder injection is shared. In the operating range where fresh air blows out into the exhaust passage during the valve overlap period when the intake valve and exhaust valve open simultaneously, from the completion timing of the blow-through to the closing timing of the intake valve by performing limited to the period port injection, to reduce the share of the cylinder injection Rutotomoni, as the risk potential of the engine operating condition or environmental condition by in-cylinder injector is deteriorated becomes the predetermined value or less The ratio of port injection is controlled according to the degree of risk .
つまり、吹き抜けが生じる運転領域であっても、吹き抜けの完了時期から吸気弁の閉弁時期までの期間に限定してポート噴射を設定可能とすることで、吸気ポートに噴射された燃料が新気とともに排気通路へ吹き抜けることを抑制・回避しつつ、筒内噴射の分担率が過剰に高くなる(100%)となることを抑制して、筒内噴射に起因する機関運転状態や環境条件の悪化のリスク度が過度に高くなることを抑制することができる。 In other words, even in the operating region where blow-through occurs, by making it possible to set port injection only during the period from the completion timing of blow-through to the closing timing of the intake valve, the fuel injected into the intake port is fresh air. At the same time, while suppressing and avoiding blow-through to the exhaust passage, the share ratio of in-cylinder injection is suppressed from becoming excessively high (100%), and the engine operating state and environmental conditions deteriorate due to in-cylinder injection. It is possible to suppress the risk level from becoming excessively high.
本発明によれば、バルブオーバーラップ期間に新気吹き抜けが生じる運転領域であっても、燃料の吹き抜けを抑制しつつ、筒内噴射の分担率を抑制して、筒内噴射に起因する機関運転状態(オイル希釈量・異常燃焼)や環境条件(排気微粒子の排出量)の悪化のリスク度が過度に高くなることを抑制することができる。 According to the present invention, even in an operation region in which fresh air blow-through occurs during the valve overlap period, while suppressing blow-through of fuel, the share ratio of in-cylinder injection is suppressed, and engine operation resulting from in-cylinder injection is performed. It is possible to suppress an excessive increase in the risk level of deterioration of the state (oil dilution amount / abnormal combustion) and environmental conditions (exhaust amount of exhaust particulates).
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、この発明の一実施例が適用された自動車用内燃機関1のシステム構成を示している。この内燃機関1は、例えば複リンク式ピストンクランク機構を利用した可変圧縮比機構2を備えた4ストロークサイクルのターボ過給器付き火花点火内燃機関であって、燃焼室3の天井壁面に、一対の吸気弁4および一対の排気弁5が配置されているとともに、これらの吸気弁4および排気弁5に囲まれた中央部に点火プラグ6が配置されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a system configuration of an automotive internal combustion engine 1 to which an embodiment of the present invention is applied. This internal combustion engine 1 is a spark ignition internal combustion engine with a turbocharger of a 4-stroke cycle equipped with a variable
上記吸気弁4によって開閉される吸気ポート7の下方には、燃焼室3内に燃料を直接に噴射する筒内噴射用燃料噴射弁8が配置されている。また吸気ポート7には、該吸気ポート7内へ向けて燃料を噴射するポート噴射用燃料噴射弁41が配置されている。これらの筒内噴射用燃料噴射弁8およびポート噴射用燃料噴射弁41は、いずれも駆動パルス信号が印加されることによって開弁する電磁式ないし圧電式の噴射弁であって、駆動パルス信号のパルス幅に実質的に比例した量の燃料を噴射する。
A cylinder injection
上記吸気ポート7に接続された吸気通路18のコレクタ部18aの上流側には、エンジンコントローラ9からの制御信号によって開度が制御される電子制御型のスロットルバルブ19が介装されており、さらにその上流側に、ターボ過給器のコンプレッサ20が配設されている。このコンプレッサ20の上流側に、吸入空気量を検出するエアフロメータ10が配設されている。
An electronically controlled
また、排気ポート11に接続された排気通路12には、三元触媒からなる触媒装置13が介装されており、その上流側に、空燃比を検出する空燃比センサ14が配置されている。
In addition, a
上記エンジンコントローラ9には、上記のエアフロメータ10、空燃比センサ14のほか、機関回転速度を検出するためのクランク角センサ15、冷却水温を検出する水温センサ16、運転者により操作されるアクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ17、等のセンサ類の検出信号が入力されている。エンジンコントローラ9は、これらの検出信号に基づき、燃料噴射弁8,41による燃料噴射量および噴射時期、点火プラグ6による点火時期、スロットルバルブ19の開度、等を最適に制御している。
In addition to the
一方、可変圧縮比機構2は、公知の複リンク式ピストンクランク機構を利用したものであって、クランクシャフト21のクランクピン21aに回転自在に支持されたロアリンク22と、このロアリンク22の一端部のアッパピン23とピストン24のピストンピン24aとを互いに連結するアッパリンク25と、ロアリンク22の他端部のコントロールピン26に一端が連結されたコントロールリンク27と、このコントロールリンク27の他端を揺動可能に支持するコントロールシャフト28と、を主体として構成されている。上記クランクシャフト21および上記コントロールシャフト28は、シリンダブロック29下部のクランクケース内で図示せぬ軸受構造を介して回転自在に支持されている。上記コントロールシャフト28は、該コントロールシャフト28の回動に伴って位置が変化する偏心軸部28aを有し、上記コントロールリンク27の端部は、詳しくは、この偏心軸部28aに回転可能に嵌合している。上記の可変圧縮比機構2においては、コントロールシャフト28の回動に伴ってピストン24の上死点位置が上下に変位し、従って、機械的な圧縮比が変化する。
On the other hand, the variable
また、上記可変圧縮比機構2の圧縮比を可変制御する駆動機構として、クランクシャフト21と平行な回転中心軸を有する電動モータ31がシリンダブロック29下部に配置されており、この電動モータ31と軸方向に直列に並ぶように減速機32が接続されている。この減速機32としては、減速比の大きな例えば波動歯車機構が用いられており、その減速機出力軸32aは、電動モータ31の出力軸(図示せず)と同軸上に位置している。従って、減速機出力軸32aとコントロールシャフト28とは互いに平行に位置しており、両者が連動して回動するように、減速機出力軸32aに固定された第1アーム33とコントロールシャフト28に固定された第2アーム34とが中間リンク35によって互いに連結されている。
As a drive mechanism for variably controlling the compression ratio of the variable
すなわち、電動モータ31が回転すると、減速機32により大きく減速された形で減速機出力軸32aの角度が変化する。この減速機出力軸32aの回動は第1アーム33から中間リンク35を介して第2アーム34へ伝達され、コントロールシャフト28が回動する。これにより、上述したように、内燃機関1の機械的な圧縮比が変化する。なお図示例では、第1アーム33および第2アーム34が互いに同方向に延びており、従って、例えば減速機出力軸32aが時計回り方向に回動するとコントロールシャフト28も時計回り方向に回動する関係となっているが、逆方向に回動するようにリンク機構を構成することも可能である。
That is, when the
上記可変圧縮比機構2の目標圧縮比は、エンジンコントローラ9において、機関運転条件(例えば要求負荷と機関回転速度)に基づいて設定され、この目標圧縮比を実現するように上記電動モータ31が駆動制御される。
The target compression ratio of the variable
なお、本発明においては、可変圧縮比機構2は必須のものではなく、固定圧縮比内燃機関であってもよい。
In the present invention, the variable
更に、吸気弁4のバルブタイミングを変更可能な吸気可変バルブタイミング機構51と、排気弁5のバルブタイミングを変更可能な排気可変バルブタイミング機構53とが設けられている。これらのバルブタイミング機構51,53は、周知の構成を適用することが可能であり、例えばクランクシャフト21に対する吸気カムシャフト50,排気カムシャフト52の位相を変化させることによって、吸・排気弁の開閉弁時期を連続的に変更可能なものである。これらの可変バルブタイミング機構51,53もまた、上記のエンジンコントローラ9により機関運転状態に基づいて駆動制御される。
Further, an intake variable
図2は、本実施例に係る制御の流れを示すフローチャートであり、本ルーチンは上記のエンジンコントローラ9により所定期間毎(所定時間または所定クランク角毎)に繰り返し実行される。なお、以下の説明では、筒内噴射用燃料噴射弁8による筒内噴射を「DGI」とも呼び、ポート噴射用燃料噴射弁41によるポート噴射を「MPI」とも呼ぶ。
FIG. 2 is a flowchart showing the flow of control according to this embodiment, and this routine is repeatedly executed by the
ステップS11では、エアフロメータ10,空燃比センサ14,クランク角センサ15,水温センサ16及びアクセル開度センサ17等の機関運転状態を表すセンサ類の検出信号が読み込まれる。
In step S11, detection signals of sensors representing the engine operating state such as the
ステップS12では、筒内噴射(DGI)とポート噴射(MPI)との分担率を設定する。ここで本実施例では、燃費向上等の目的で、筒内噴射用燃料噴射弁8が主として用いられ、必要な燃料量が大(換言すれば単位時間当たりの空気量が大)となる高速高負荷域のように、筒内噴射用燃料噴射弁8のみで必要な燃料量を供給することができない場合に、ポート噴射用燃料噴射弁41によるポート噴射(MPI)が行われる。
In step S12, a sharing ratio between in-cylinder injection (DGI) and port injection (MPI) is set. Here, in this embodiment, the in-cylinder
より具体的には、筒内噴射に起因する機関運転状態もしくは環境条件が悪化するリスク度を求め、このリスク度が所定レベル以下となる範囲で、筒内噴射の噴射期間を設定する。そして、この筒内噴射のみでは要求燃料噴射量に対して不足する分を補うように、ポート噴射の分担率を設定する。 More specifically, the degree of risk that the engine operating state or the environmental condition due to in-cylinder injection deteriorates is obtained, and the injection period of in-cylinder injection is set within a range in which this degree of risk is below a predetermined level. Then, the share ratio of the port injection is set so as to make up for the shortage with respect to the required fuel injection amount only by the in-cylinder injection.
上記の「リスク度」は、例えば、オイルに混入するオイルの希釈量,排気中に含まれる粒子状物質の排出量(排出粒子数)PMPN,及びスーパーノックとも呼ばれる異常燃焼が発生するリスク度である。図3に示すように、これらのオイル希釈量,PMPN及びスーパーノックのリスク度は、筒内噴射の分担率が増加するほど高くなる。個々のリスク度について説明すると、ポート噴射に対する筒内噴射の分担率が増加すると、特に未暖機時には、燃料液滴がシリンダ壁に付着してオイルに混入し、オイルの希釈量が増大するリスク度が高くなる。また、筒内噴射の分担率が増加すると、特に未暖機時に、シリンダ内の燃料の均質化・気化が十分になされず、未燃の燃料が増加して、排気中に含まれる粒子状物質(PM)の排出量が増大するリスクが高くなる。なお、この実施例では、粒子状物質(PM)の排出量の指標として、排出粒子数PMPNを用いている。スーパーノックとは、筒内噴射によって生じる特有の異常燃焼であり、未暖機時に燃料噴霧によりシリンダ壁の近傍のオイルが掻き出されて燃料と混じり合い、点火時期よりも前に着火して異常燃焼を生じる現象である。そして、図3に示すように、これらのオイル希釈、スーパーノック及びPMPNのリスク度が所定値sL以下となるように、筒内噴射の分担率が設定される。
The above “risk degree” is, for example, a risk degree of occurrence of abnormal combustion also called dilution amount of oil mixed in oil, emission amount of particulate matter contained in exhaust gas (exhaust particle number) PMPN, and super knock. is there. As shown in FIG. 3, the risk of oil dilution, PMPN, and super knock increases as the share of in-cylinder injection increases. Explaining the degree of individual risk, the risk of increased oil dilution due to fuel droplets adhering to the cylinder wall and mixing into the oil, especially when the engine is not warmed up, as the ratio of in-cylinder injection to port injection increases. The degree becomes higher. In addition, when the share ratio of in-cylinder injection increases, the fuel in the cylinder is not sufficiently homogenized and vaporized, especially when the engine is not warmed up, and the amount of unburned fuel increases, causing particulate matter contained in the exhaust. The risk of increased (PM) emissions increases. In this embodiment, the number of discharged particles PMPN is used as an index of the amount of particulate matter (PM) discharged. The super over knock, a specific abnormal combustion caused by in-cylinder injection, mutually mixed with the oil in the vicinity of the cylinder wall by the fuel spray scraped when not warmed up with fuel and ignited before the spark timing It is a phenomenon that causes abnormal combustion. Then, as shown in FIG. 3, the in-cylinder injection sharing ratio is set so that the risk levels of oil dilution, super knock and PMPN are less than or equal to a predetermined value sL.
続くステップS13では、例えば低回転域で排気量の増加と筒内冷却を行うスカベンジング(掃気)領域のように、吸気弁と排気弁の双方が同時に開弁するバルブオーバーラップ期間中に、吸気通路から排気通路への新気の吹き抜けが生じる運転領域であるかを判定する。この判定は、例えば可変バルブタイミング機構51,53の目標値に基づいてフィードフォワード的に求めることができ、あるいはクランク角センサ15の検出信号等からフィードバック的に検知・推定することもできる。
In the subsequent step S13, during the valve overlap period in which both the intake valve and the exhaust valve are opened simultaneously, for example, in a scavenging (scavenging) region in which the exhaust amount is increased and in-cylinder cooling is performed in the low rotation range, It is determined whether or not it is an operating region in which fresh air is blown from the passage to the exhaust passage. This determination can be obtained, for example, in a feedforward manner based on the target values of the variable
吹き抜けを生じる運転領域であると判定された場合、ステップS14及びステップS15へ進み、吹き抜けの完了時期と吸気弁の閉弁時期とを求める。吹き抜け完了時期は、ほぼ排気弁の閉弁時期であるために、簡易的に、機関運転状態に応じて設定される可変バルブタイミング機構51,53の目標値から排気弁の閉弁時期を求め、この排気弁の閉弁時期からフィードフォワード的に求めることができる。あるいは、クランク角センサ15の検出信号等から吹き抜けの完了時期をフィードバック的に検知もしくは推定するようにしても良い。あるいは、これらを組み合わせて、機関運転状態に応じてフィードフォワード的に求められる吹き抜け完了時期の基本値と、クランク角センサ15の検出信号等からフィードバック的に検知・推定される吹き抜けの完了時期の検出値(推定値)とを併用して吹き抜け完了時期を求めるようにしても良い。この場合、基本値に対する変動分のみをフィードバック的に補正する形となるために、フィードバック的な手法のみを用いる場合に比して演算負荷が軽減される。
When it is determined that the operation region is in which the blow-through occurs, the process proceeds to step S14 and step S15, and the completion timing of the blow-through and the closing timing of the intake valve are obtained. Since the blow-off completion timing is almost the exhaust valve closing timing, the exhaust valve closing timing is simply obtained from the target values of the variable
吸気弁閉弁時期についても、吹き抜けの完了時期と同様、目標値を用いてフィードフォワード的に求められ、あるいは検出・推定値に基づいてフィードバック的に設定され、あるいは両者を組み合わせて設定される。 As with the completion timing of the blow-by, the intake valve closing timing is also determined in a feedforward manner using the target value, or is set in a feedback manner based on the detected / estimated value, or a combination of both.
ステップS16では、筒内噴射(GDI)とポート噴射(MPI)の各々の噴射時期を設定する。ここで本実施例では、吹き抜けが生じる運転領域の場合、吹き抜けの完了時期から吸気弁の閉弁時期までの期間に限定してポート噴射を行うことで、吹き抜けを生じる運転領域でありながら、ポート噴射を可能とし、筒内噴射の分担率を低下させることを可能としている。これによって、吹き抜けを生じる運転領域でありながら、燃料の吹き抜けを抑制しつつ、ポート噴射を行うことで、筒内噴射の分担率を低減し、この筒内噴射に起因するオイル希釈量,PMPN,及びスーパーノックのリスク度が過度に高くなることを抑制することができる。 In step S16, the injection timing of each of in-cylinder injection (GDI) and port injection (MPI) is set. Here, in the present embodiment, in the operation region where the blow-through occurs, the port injection is performed only during the period from the completion timing of the blow-through to the closing timing of the intake valve, so that the port is in the operation region where the blow-through occurs. It is possible to perform injection and to reduce the share ratio of in-cylinder injection. Thereby, while performing the port injection while suppressing the fuel blow-through while being in the operation region in which the blow-through occurs, the share ratio of the in-cylinder injection is reduced, and the oil dilution amount, PMPN, And it can suppress that the risk degree of a super knock becomes high too much.
図4は、このような本実施例の制御を適用した場合の吹き抜けを生じる運転状態におけるタイミングチャートである。同図に示すように、時刻t1−t2の吸気弁と排気弁とが同時に開弁するバルブオーバーラップ期間では、新気の吹き抜けが生じるために、新気とともに未燃燃料が排気通路へ排出されることのないように、筒内噴射(GDI)とポート噴射(MPI)の双方を禁止する。具体的には、GDI噴出可能期間(C)及びポート噴射(MPI)噴出可能期間(D)のフラグを、禁止を表す値「否」とする。 FIG. 4 is a timing chart in an operating state in which a blow-through occurs when the control of this embodiment is applied. As shown in the figure, in the valve overlap period in which the intake valve and the exhaust valve are simultaneously opened at time t1-t2, unburned fuel is discharged into the exhaust passage together with the fresh air because blowout of fresh air occurs. In order to prevent this, both in-cylinder injection (GDI) and port injection (MPI) are prohibited. Specifically, the GDI ejection possible period (C) and the port injection (MPI) ejection possible period (D) are set to a value “No” indicating prohibition.
新気吹き抜けの完了時期t2となると、筒内噴射(GDI)とポート噴射(MPI)の双方が許可され、つまりGDI噴出可能期間(C)及びMPI噴出可能期間(D)のフラグを、許可を表す値「可」とする。ポート噴射(MPI)は吸気弁の閉弁時期t3まで許可される。従って、新気吹き抜けの完了時期t2から吸気弁の閉弁時期t3までの期間が、MPI噴出可能期間として設定される。 At the completion timing t2 of the fresh air blow-off, both in-cylinder injection (GDI) and port injection (MPI) are permitted, that is, the GDI ejectable period (C) and MPI ejectable period (D) flags are permitted. The value to represent is “possible”. Port injection (MPI) is permitted until the closing timing t3 of the intake valve. Therefore, the period from the completion timing t2 of the fresh air blow-out to the closing timing t3 of the intake valve is set as the MPI ejection possible period.
例えば、筒内噴射(GDI)に起因するオイル希釈,PMPN,スーパーノックのリスク度が低い場合には、ケース1(E)のように、要求燃料噴射量の大半を筒内噴射(GDI)とし、この筒内噴射のみでは要求燃料噴射量に対して不足する分を補うようにポート噴射(MPI)の分担率が設定される。 For example, when the risk of oil dilution, PMPN, and super knock resulting from in-cylinder injection (GDI) is low, most of the required fuel injection amount is in-cylinder injection (GDI) as in Case 1 (E). Therefore, the port injection (MPI) share ratio is set so as to compensate for the shortage with respect to the required fuel injection amount only by the in-cylinder injection.
一方、筒内噴射(GDI)に起因するオイル希釈,PMPN,スーパーノックのリスク度が高い場合には、ケース2(F)のように、MPI噴出可能期間内で可能な限りポート噴射(MPI)を行うことで、オイル希釈,PMPN,スーパーノックのリスク度の増大を抑制することができる。 On the other hand, when the risk of oil dilution, PMPN, and super knock caused by in-cylinder injection (GDI) is high, port injection (MPI) is possible as much as possible within the MPI jettable period as in Case 2 (F). By performing this, it is possible to suppress an increase in the risk of oil dilution, PMPN, and super knock.
また、ケース3(G)は、リスク度がケース1とケース2の中間の場合を示しており、この場合、リスク度を所定レベルsL(図3参照)以下に制限する範囲で、可能な限り筒内噴射(GDI)の分担率を大きくしている。要求燃料噴射量から筒内噴射分を差し引いた残りの分をポート噴射(MPI)でまかなうようにポート噴射(MPI)の分担率が設定されている。
Case 3 (G) shows a case where the risk level is intermediate between Case 1 and
次に、本実施例の特徴的な構成及び作用効果について、以下に列記する。 Next, characteristic structures and operational effects of the present embodiment will be listed below.
[1]エンジンコントローラ9によりポート噴射と筒内噴射の各々の分担率を設定する際、吸気弁と排気弁とが同時に開弁するバルブオーバーラップ期間に排気通路への新気の吹き抜けが生じる運転領域で、特に、筒内噴射のみにより燃料の全量をまかなうことができない場合には、吹き抜けの完了時期から吸気弁の閉弁時期までのMPI噴射可能期間に限定してポート噴射を行う。これによって、新気吹き抜けを生じる運転状態でありながら、ポート噴射を行うことで、筒内噴射の分担率を低下させて、筒内噴射(GDI)に起因するオイル希釈,PMPN,スーパーノック等のリスク度の過度な上昇を抑制することができる。
[1] When setting the respective ratios of port injection and in-cylinder injection by the
[2]MPI噴射可能期間の設定に際し、吹き抜けの完了時期や吸気弁の閉弁時期は、例えば、簡易的に、機関負荷や冷却水温等の機関運転状態に適合させたマップを用いて設定されるバルブタイミング機構等の目標値を用いてフィードフォワード的に求めることができる。 [2] In setting the MPI injection possible period, the completion timing of the blow-through and the closing timing of the intake valve are, for example, simply set using a map adapted to the engine operating state such as the engine load and the cooling water temperature. It can be obtained in a feed-forward manner using a target value such as a valve timing mechanism.
[3]また、MPI噴射可能期間の設定に際し、各種センサ類により検出されるバルブタイミング,排気温度,ターボ回転数等の機関運転状態を用いて実際の新気吹き抜け完了時期と吸気弁閉弁時期を検知または推定し、この値を用いてフィードバック的に新気吹き抜け完了時期と吸気弁閉弁時期を設定するようにしても良い。この場合、上記フィードフォワード的に設定する場合に比して、設定精度を向上することができる。 [3] Further, when setting the MPI injection possible period, the actual new air blow-out completion timing and intake valve closing timing are determined using the engine operating state such as valve timing, exhaust temperature, turbo rotation speed, etc. detected by various sensors. May be detected or estimated, and using this value, the fresh air blowout completion timing and the intake valve closing timing may be set in a feedback manner. In this case, the setting accuracy can be improved as compared with the case where the feed-forward setting is performed.
[4]更に、MPI噴射可能期間の設定として、上記[2]と[3]の設定を併用してもよい。つまり、[2]のフィードフォワード的に求めた値を基本値として、この基本値を[3]のようにフィードバック的に補正・増減するように構成しても良い。 [4] Furthermore, the above settings [2] and [3] may be used together as the setting of the MPI injection possible period. In other words, the value obtained in the feedforward of [2] may be used as a basic value, and this basic value may be corrected and increased / decreased in a feedback manner as in [3].
[5]新気吹き抜けを生じるバルブオーバーラップ期間を含めた両噴射弁の分担率の設定では、基本的に、可能な限り燃費の上で有利な筒内噴射を行い、燃料噴射量(発熱量)の不足分を補うようにポート噴射(MPI)の分担率を設定する。ここで、筒内噴射の分担率の設定では、例えば、筒内噴射弁の噴霧、主に粒径・角度とペネトレーションから、筒内噴射に起因するオイル希釈,PMPN,スーパーノック等のリスク度が所定値(許容値)以下に収まるように、筒内噴射の分担率を及び噴射期間を設定する。そして、結果的に筒内噴射弁のみでは発熱量が不足する分を吸気ポート噴射弁で分担する。 [5] In setting the sharing ratio of both injection valves including the valve overlap period in which fresh air blow-through occurs, in-cylinder injection that is advantageous in terms of fuel consumption is performed as much as possible, and fuel injection amount (heat generation amount) The port injection (MPI) share ratio is set so as to compensate for the shortage of). Here, in the setting of the share ratio of in-cylinder injection, for example, the degree of risk of oil dilution, PMPN, super knock, etc. caused by in-cylinder injection from the spray of the in-cylinder injection valve, mainly from the particle size / angle and penetration. The ratio of in-cylinder injection and the injection period are set so as to be within a predetermined value (allowable value) or less. As a result, the intake port injection valve shares the amount of heat generated by the in-cylinder injection valve alone.
[6]なお、筒内噴射に起因するオイル希釈,PMPN,スーパーノック等のリスク度を、センサ等を用いて直接的に検知し、あるいは機関運転状態から推定し、リスク度が所定値以下となるように、検知・推定したリスク度に応じてポート噴射の分担率をフィードバック的に制御するようにしても良い。つまり、所定レベルのリスク度を超える場合に、ポート噴射の分担率をフィードバック的に上昇させるようにしても良い。 [6] The risk level of oil dilution, PMPN, super knock, etc. due to in-cylinder injection is directly detected using a sensor or the like, or estimated from the engine operating state, and the risk level is below a predetermined value. As such, the share ratio of port injection may be controlled in a feedback manner according to the detected and estimated risk level. That is, when the risk level of a predetermined level is exceeded, the share ratio of port injection may be increased in a feedback manner.
[7]分担率の設定に際しては、上記[5]のフィードフォワード的な設定と、[6]のフィードバック的な設定と、を共存させるようにしても良い。 [7] When setting the sharing rate, the feed forward setting of [5] and the feedback setting of [6] may coexist.
[8]ピストン24とシリンダとの相対位置関係を変化させることにより機械的な圧縮比を可変とする可変圧縮比機構2を備える構成の場合、圧縮比の設定によっても、上述した筒内噴射のオイル希釈,PMPN,及びスーパーノック等のリスク度が変化する。従って、吹き抜けを生じるバルブオーバーラップ時には、筒内噴射のオイル希釈,PMPN,及びスーパーノック等のリスク度が所定レベル以下となるように、圧縮比と筒内噴射・ポート噴射の分担率を協調制御することが望ましい。
[8] In the case of the configuration including the variable
[9]更に、上述した分担率や圧縮比の増減によって、トルク段差を生じることのないように、圧縮比と分担率とに応じて点火時期を遅角もしくは進角側に制御することが好ましい。この際の点火時期は、予め設定したマップによりフィードフォワード的に設定しても良く、あるいは水温,吸気温,ノックレベル等に応じてフィードバック的に制御するようにしても良い。 [9] Further, it is preferable to control the ignition timing to be retarded or advanced in accordance with the compression ratio and the sharing ratio so as not to cause a torque step due to the increase / decrease in the sharing ratio and the compression ratio described above. . The ignition timing at this time may be set in a feed-forward manner using a map set in advance, or may be controlled in a feedback manner according to the water temperature, intake air temperature, knock level, or the like.
1…内燃機関
2…可変圧縮比機構
6…点火プラグ
8…筒内噴射用燃料噴射弁
9…エンジンコントローラ
14…空燃比センサ
20…コンプレッサ
41…ポート噴射用燃料噴射弁
51,53…可変バルブタイミング機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (9)
ポート噴射と筒内噴射の各々の分担率を設定する分担率設定手段と、
上記筒内噴射による機関運転状態もしくは環境条件が悪化するリスク度を検知もしくは推定する手段と、を有し、
上記分担率設定手段は、吸気弁と排気弁とが同時に開弁するバルブオーバーラップ期間に排気通路への新気の吹き抜けが生じる運転領域では、上記吹き抜けの完了時期から吸気弁の閉弁時期までの期間に限定してポート噴射を行うことで、筒内噴射の分担率を低下させるとともに、上記リスク度が所定値以下となるように、上記リスク度に応じてポート噴射の分担率を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。 In a control device for an internal combustion engine, comprising: a port injection fuel injection valve that injects fuel into an intake port; and a cylinder injection fuel injection valve that injects fuel into a combustion chamber.
Sharing rate setting means for setting each sharing rate of port injection and in-cylinder injection ;
Means for detecting or estimating the risk of deterioration of the engine operating state or environmental conditions due to the in-cylinder injection ,
In the operation region in which fresh air is blown into the exhaust passage during the valve overlap period in which the intake valve and the exhaust valve are simultaneously opened, the share ratio setting means is from the completion timing of the blow-through to the closing timing of the intake valve. by performing limited to port injection period of Rutotomoni reduce the share of the cylinder injection, as described above risk potential is equal to or less than a predetermined value, controls the distribution ratio of the port injection in accordance with the risk potential A control device for an internal combustion engine.
ポート噴射と筒内噴射の各々の分担率を設定する分担率設定手段と、Sharing rate setting means for setting each sharing rate of port injection and in-cylinder injection;
ピストンとシリンダとの相対位置関係を変化させることにより機械的な圧縮比を可変とする可変圧縮比機構と、A variable compression ratio mechanism that makes the mechanical compression ratio variable by changing the relative positional relationship between the piston and the cylinder;
上記筒内噴射による機関運転状態もしくは環境条件が悪化するリスク度を検知もしくは推定する手段と、を有し、Means for detecting or estimating the risk of deterioration of the engine operating state or environmental conditions due to the in-cylinder injection,
上記分担率設定手段は、吸気弁と排気弁とが同時に開弁するバルブオーバーラップ期間に排気通路への新気の吹き抜けが生じる運転領域では、上記吹き抜けの完了時期から吸気弁の閉弁時期までの期間に限定してポート噴射を行うことで、筒内噴射の分担率を低下させるとともに、上記筒内噴射による機関運転状態もしくは環境条件が悪化するリスク度が所定値以下となるように、上記圧縮比と分担率とを制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。In the operation region in which fresh air is blown into the exhaust passage during the valve overlap period in which the intake valve and the exhaust valve are simultaneously opened, the share ratio setting means is from the completion timing of the blow-through to the closing timing of the intake valve. By performing port injection only during this period, the ratio of in-cylinder injection is reduced, and the degree of risk that engine operating conditions or environmental conditions due to in-cylinder injection are deteriorated is less than or equal to a predetermined value. An internal combustion engine control apparatus that controls a compression ratio and a share ratio.
吸気弁と排気弁とが同時に開弁するオーバーラップ期間に排気通路への新気の吹き抜けが生じる運転領域で、かつ、要求燃料噴射量の全量を筒内噴射とすることができない条件の場合には、上記吹き抜けの完了時期から吸気弁の閉弁時期までの期間に限定してポート噴射を行うことで、筒内噴射の分担率を低下させるとともに、上記筒内噴射による機関運転状態もしくは環境条件が悪化するリスク度が所定値以下となるように、上記リスク度に応じてポート噴射の分担率を制御することを特徴とする内燃機関の制御方法。 In a control method for an internal combustion engine, comprising: a port injection fuel injection valve that injects fuel into an intake port; and a cylinder injection fuel injection valve that injects fuel into a combustion chamber.
In an operating region where fresh air is blown into the exhaust passage during the overlap period when the intake valve and the exhaust valve open simultaneously, and when the required fuel injection amount cannot be in-cylinder injection. The port injection is performed only during the period from the completion timing of the blow-through to the closing timing of the intake valve, thereby reducing the share ratio of the in- cylinder injection and the engine operating state or the environmental condition by the in-cylinder injection. A control method for an internal combustion engine, wherein a share ratio of port injection is controlled in accordance with the risk level so that the risk level of deterioration of the fuel becomes less than a predetermined value .
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