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JP2000097071A - Control device for in-cylinder direct injection engine - Google Patents

Control device for in-cylinder direct injection engine

Info

Publication number
JP2000097071A
JP2000097071A JP10269784A JP26978498A JP2000097071A JP 2000097071 A JP2000097071 A JP 2000097071A JP 10269784 A JP10269784 A JP 10269784A JP 26978498 A JP26978498 A JP 26978498A JP 2000097071 A JP2000097071 A JP 2000097071A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
injection
cylinder
ignition
engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP10269784A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akinori Harada
原田  明典
Nobuo Imatake
信夫 今竹
Kimitaka Saito
公孝 斎藤
Nobuhiko Koga
伸彦 古賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Soken Inc, Toyota Motor Corp filed Critical Nippon Soken Inc
Priority to JP10269784A priority Critical patent/JP2000097071A/en
Publication of JP2000097071A publication Critical patent/JP2000097071A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 筒内直噴エンジンを極低温状態において円滑
に始動する。 【解決手段】 エンジン始動のクランキング時に、少く
とも1以上のサイクル数の点火をカットして初爆の発生
時期を制御し、カットの間に全ての気筒に対して着火に
必要な燃料量を予め供給する。点火をカットするサイク
ル数は、冷却水温、クランキング回転数等に基づき、初
爆発生前に算出される必要燃料量からその燃料量を供給
するために必要なサイクル数として算出する。
(57) [Summary] (with corrections) [Problem] To start a cylinder direct injection engine smoothly in an extremely low temperature state. SOLUTION: At the time of engine starting cranking, the ignition of at least one or more cycles is cut to control the timing of the first explosion, and the amount of fuel required for ignition for all cylinders during the cut is controlled. Supply in advance. The number of cycles to cut off the ignition is calculated as the number of cycles necessary to supply the fuel amount from the required fuel amount calculated before the first explosion occurs, based on the cooling water temperature, the cranking rotation speed, and the like.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、火花点火装置のよ
うな点火装置を備えていると共に、ガソリンのような揮
発性の燃料を筒内へ直接に噴射する所謂「筒内直噴エン
ジン」において、燃料噴射と点火を制御する制御装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a so-called "in-cylinder direct injection engine" which includes an ignition device such as a spark ignition device and directly injects a volatile fuel such as gasoline into a cylinder. And a control device for controlling fuel injection and ignition.

【0002】[0002]

【従来の技術】筒内直噴エンジンにおいては圧縮行程に
おいて筒内へ直接に燃料を噴射する点に特徴があるが、
圧縮行程のみにおいて筒内へ燃料噴射を行うと、機関の
始動時のように筒内温度が未だ低い時には、噴射されて
ピストンの頂部のキャビティの内壁面のような筒内の壁
面に付着した燃料が圧縮行程の終りまでに十分に蒸発し
ないので、始動時には良好な着火が得られない結果、通
常の筒内直噴エンジンには始動性が悪いという問題があ
る。この問題を解決するために特開昭64−87835
号公報に、始動時には吸気行程において燃料を筒内噴射
するように制御を行う筒内直噴エンジンが記載されてい
る。
2. Description of the Related Art A direct injection engine is characterized in that fuel is directly injected into a cylinder during a compression stroke.
When fuel is injected into the cylinder only during the compression stroke, when the temperature in the cylinder is still low, such as when starting the engine, the fuel injected and adhered to the inner wall surface of the cylinder, such as the inner wall surface of the cavity at the top of the piston, Does not sufficiently evaporate by the end of the compression stroke, so that good ignition cannot be obtained at the start of the engine, and as a result, there is a problem that a normal in-cylinder direct injection engine has poor startability. To solve this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-87835 has been proposed.
Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-17583 discloses an in-cylinder direct injection engine that performs control such that fuel is injected into a cylinder during an intake stroke during startup.

【0003】しかしながら、このような燃料噴射制御を
行っても、エンジンの回転数を急上昇させる必要がある
始動時においては十分に長い燃料噴射期間(大きな噴射
量)が得られないので、その対策として、筒内直噴用イ
ンジェクタの他に、吸気管に別のコールドスタート用イ
ンジェクタを装着して、低温の始動時には吸気管内へも
燃料噴射を行うことにより、始動に必要な噴射量を充足
させている。
[0003] However, even if such fuel injection control is performed, a sufficiently long fuel injection period (large injection amount) cannot be obtained at the time of starting in which the engine speed must be rapidly increased. In addition to the in-cylinder direct injection injector, another cold start injector is attached to the intake pipe, and fuel is injected also into the intake pipe at low temperature starting, so that the injection amount necessary for starting can be satisfied. I have.

【0004】この対策は、筒内直噴用インジェクタの他
に、吸気管にコールドスタート用インジェクタを装着す
る必要があるので、今後、筒内直噴エンジンのコスト低
減、もしくはエンジンへの搭載上の問題等からこのコー
ルドスタート用インジェクタを廃止した場合には、極低
温(−25〜−35℃相当)において、従来の燃料噴射
及び点火の制御方法によっては始動不能に陥る恐れがあ
る。
[0004] This measure requires that a cold start injector be installed in the intake pipe in addition to the in-cylinder direct injection injector. If the injector for cold start is abolished due to a problem or the like, at extremely low temperatures (equivalent to −25 ° C. to −35 ° C.), there is a possibility that starting cannot be performed depending on a conventional fuel injection and ignition control method.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述のよう
な従来技術が有する問題点に鑑み、従来の噴射制御及び
点火のための制御装置を改良することによって、筒内直
噴エンジンにおいてコールドスタート用インジェクタを
廃止した場合でも、極低温時において始動不良状態を回
避することができるような、筒内直噴エンジン用の燃料
噴射及び点火のための新規な制御装置を提供することを
解決課題としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has been developed by improving a conventional control device for injection control and ignition. The object of the present invention is to provide a novel control device for fuel injection and ignition for an in-cylinder direct injection engine that can avoid a poor start condition at extremely low temperatures even when the start injector is abolished. And

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項
に記載された燃料噴射制御装置を提供する。
According to the present invention, there is provided a fuel injection control device described in each claim as means for solving the above-mentioned problems.

【0007】請求項1に記載したように、本発明は、極
低温時における筒内直噴エンジンの始動のためのクラン
キング時に、少なくとも1サイクル以上のサイクル数の
点火をカットすることにより初爆の発生時期を制御し、
点火カットを行っている間に全ての気筒に対して着火に
必要な燃料量を予め供給する点に特徴を有するものであ
る。ここで、点火カットするサイクル数は、冷却水温や
クランキング回転数等に基づいて初爆発生前に算出され
る必要な燃料量から、その燃料量を供給するために必要
なサイクル数として算出される。
According to the present invention, the first explosion is achieved by cutting off the ignition of at least one cycle or more at the time of cranking for starting the direct injection engine at extremely low temperatures. Control the timing of the occurrence of
It is characterized in that a fuel amount necessary for ignition is supplied in advance to all cylinders during the ignition cut. Here, the number of ignition cut cycles is calculated as the number of cycles required to supply the fuel amount from the required fuel amount calculated before the first explosion occurs based on the cooling water temperature, the cranking rotation speed, and the like. .

【0008】点火カットを行うことによって初爆の発生
は遅くなるが、その間に全ての気筒に対して着火に必要
な燃料が噴射されて一時的に筒内に蓄えられ、その一部
は気化するから、点火を開始すると全ての気筒において
着火が生じ、失火する気筒が生じない。従って、点火が
開始されて最初の気筒に初爆が生じることによって回転
数が上昇した時に、その回転数上昇が原因になって他の
気筒への噴射量が減少しても、他の気筒では点火カット
中に蓄えられた燃料が着火するから、従来のように他の
気筒が失火するというような望ましくない結果を生じる
ことがなく、全ての気筒が着火して回転数が順調に上昇
する。
[0010] The ignition cut makes the initial explosion slow, but during that time, the fuel required for ignition is injected into all cylinders and temporarily stored in the cylinders, and a part of them is vaporized. Therefore, when ignition is started, ignition occurs in all cylinders and no misfiring cylinder occurs. Therefore, when the rotation speed rises due to the initial explosion occurring in the first cylinder after ignition is started, even if the injection amount to other cylinders decreases due to the increase in the rotation speed, the other cylinders do not. Since the fuel stored during the ignition cut is ignited, all cylinders are ignited and the engine speed steadily increases without the undesirable effect of misfiring other cylinders as in the prior art.

【0009】請求項1に記載された制御装置の作動によ
って全ての気筒において着火が得られてエンジン回転数
が順調に上昇したとき、始動モードの制御から始動後モ
ードの制御に切り換える時期の望ましい判定基準として
は、請求項2によれば、制御の対象が極低温始動である
ことを考慮して、通常の始動制御モードの場合の2倍程
度の、十分に高い回転数に達した時を基準とすることが
できる。
When the ignition of the control device according to the first aspect of the present invention causes ignition in all the cylinders and the engine speed increases steadily, it is desirable to determine the timing of switching from the control of the start mode to the control of the post-start mode. According to claim 2, in consideration of the fact that the control target is a cryogenic start, a reference is made to a time when a sufficiently high rotational speed of about twice that in the normal start control mode is reached. It can be.

【0010】また、請求項3の発明によれば、筒内への
燃料噴射を開始する時期は、吸気行程の前半という早い
時期に設定して、圧縮行程の後半のように筒内圧が高く
なる前に噴射を終了するようにする。それによって、筒
内直噴エンジンに共通する問題である始動直後の燃圧の
不足による噴射量の減少を避けることができる。
According to the third aspect of the present invention, the timing at which fuel injection into the cylinder is started is set as early as the first half of the intake stroke, and the in-cylinder pressure increases as in the second half of the compression stroke. End injection before. As a result, it is possible to avoid a decrease in the injection amount due to a shortage of the fuel pressure immediately after the start, which is a problem common to the direct injection engine.

【0011】また、極低温において始動に失敗して再び
始動操作を繰り返す際の再始動性を改善するために、請
求項4の発明のように、再始動操作を行う前に既に1度
は着火したことがある気筒への燃料噴射もしくは点火を
カットすることにより、未着火の気筒に対する燃料噴射
を抑制する作動が生じるのを妨げて、失火の可能性があ
る未着火の気筒への噴射量を確保することができる。そ
れによって全ての気筒における着火が可能になり、円滑
な再始動が行われるようになる。
Further, in order to improve the re-startability when the starting operation fails and the starting operation is repeated again at a very low temperature, the ignition is performed once before the restart operation is performed. By cutting off the fuel injection or ignition to the cylinders that have been fired, the operation to suppress the fuel injection to the unignited cylinders is prevented from occurring, and the injection amount to the unignited cylinders that may be misfired is reduced. Can be secured. As a result, ignition in all cylinders becomes possible, and a smooth restart is performed.

【0012】さらに、請求項5記載の発明のように、回
転数の上昇の度合い等を検出することによって揮発性の
ような燃料の性状を推定し、その燃料性状に応じて点火
カット中に噴射する筒内への燃料量を決定するのが望ま
しい。
Further, as in the invention according to claim 5, by detecting the degree of increase in the number of revolutions, the properties of the fuel such as volatile are estimated, and the fuel is injected during the ignition cut according to the fuel properties. It is desirable to determine the amount of fuel into the cylinder.

【0013】本発明の筒内直噴エンジンの制御装置はこ
のように構成されるので、吸気管にコールドスタート用
インジェクタを装着していない場合に、従来の噴射シス
テムをそのまま用いることによって、極低温時に始動不
良に陥ることを防止し、良好な始動性を確保することが
可能となる。
[0013] Since the control device for a direct injection engine of the present invention is constructed as described above, when the cold start injector is not mounted on the intake pipe, the conventional injection system can be used as it is to achieve extremely low temperature. Sometimes, it is possible to prevent a poor start, and to ensure good startability.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した第1の
実施形態を図面に従って説明する。第1実施形態の筒内
直噴エンジンの制御装置は、極低温始動時における直噴
ガソリンエンジンの燃料噴射量を最適に制御すると共
に、最適の時期に点火を行うように制御するものであ
り、各気筒に燃料を噴射供給するためのインジェクタ
は、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置に
よってその開閉動作が制御されるようになっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The control device of the direct injection engine according to the first embodiment controls the fuel injection amount of the direct injection gasoline engine at the time of cryogenic start, and controls the ignition so as to perform ignition at the optimum timing. The opening and closing operation of the injector for injecting and supplying fuel to each cylinder is controlled by an electronic control device mainly composed of a microcomputer.

【0015】図1は、本発明の各実施形態において共通
に使用されるエンジンと、その制御装置を詳細に示す構
成図である。図1において、筒内直噴型のガソリンエン
ジン1には吸気管2と排気管3が接続されている。吸気
管2には、アクセルペダル4の開度により制御するスロ
ットル弁5が設けられ、同スロットル弁5の開度は、ス
ロットル開度センサ6により検出されるようになってい
る。また、吸気管2のサージタンク7には吸気圧センサ
8が配設されている。
FIG. 1 is a block diagram showing in detail an engine commonly used in each embodiment of the present invention and its control device. In FIG. 1, an in-cylinder direct injection gasoline engine 1 has an intake pipe 2 and an exhaust pipe 3 connected thereto. The intake pipe 2 is provided with a throttle valve 5 which is controlled by the opening of an accelerator pedal 4, and the opening of the throttle valve 5 is detected by a throttle opening sensor 6. Further, an intake pressure sensor 8 is provided in the surge tank 7 of the intake pipe 2.

【0016】エンジン1を構成する各シリンダ9内には
図の上下方向に往復動するピストン10が配設されてお
り、各ピストン10はそれぞれコンロッド11を介して
クランク軸12に連結されている。ピストン10の上方
にはシリンダ9及びシリンダヘッド13によって区画さ
れた燃焼室26が形成されており、燃焼室26は吸気弁
14及び排気弁15が開弁した時に吸気管2及び排気管
3と連通する。排気管3には排気ガス中の酸素濃度に応
じて異なる電圧信号を出力する空燃比センサ16が設け
られている。なお、通常のエンジンと同様に、クランク
シャフト12に取り付けられた歯車21にはクランキン
グ時にスタータ22の歯車24が係合し得るようになっ
ている。また、シリンダ9のウォータジャケット25に
は、冷却水温を検出する水温センサ23が配設されてい
る。
A piston 10 which reciprocates in the vertical direction in the figure is disposed in each cylinder 9 constituting the engine 1, and each piston 10 is connected to a crankshaft 12 via a connecting rod 11. A combustion chamber 26 defined by the cylinder 9 and the cylinder head 13 is formed above the piston 10. The combustion chamber 26 communicates with the intake pipe 2 and the exhaust pipe 3 when the intake valve 14 and the exhaust valve 15 are opened. I do. The exhaust pipe 3 is provided with an air-fuel ratio sensor 16 that outputs a different voltage signal according to the oxygen concentration in the exhaust gas. Note that, like a normal engine, a gear 24 of a starter 22 can be engaged with a gear 21 attached to the crankshaft 12 at the time of cranking. Further, a water temperature sensor 23 for detecting a cooling water temperature is provided in the water jacket 25 of the cylinder 9.

【0017】直噴エンジン1には筒内へ直接に燃料を噴
射するインジェクタ18が設けられており、このインジ
ェクタ18には、燃料タンク19から燃料(ガソリン)
が、電動ポンプ53及びクランクシャフト12によって
駆動される機械式ポンプ52によって高圧に加圧された
状態で、デリバリパイプ51を介して供給される。ま
た、デリバリパイプ51には、デリバリパイプ内の燃料
圧力を検出する燃圧センサ59が配設されている。この
場合、吸気弁14の開弁動作に伴って、吸気管の上流側
から供給される新気と、インジェクタ18によって噴射
された燃料が燃焼室26内において混合され、点火プラ
グ60によって火花点火された時に燃焼する。
The direct injection engine 1 is provided with an injector 18 for directly injecting fuel into a cylinder, and the injector 18 is provided with a fuel (gasoline) from a fuel tank 19.
Is supplied through the delivery pipe 51 while being pressurized to a high pressure by the electric pump 53 and the mechanical pump 52 driven by the crankshaft 12. Further, the delivery pipe 51 is provided with a fuel pressure sensor 59 for detecting a fuel pressure in the delivery pipe. In this case, with the valve opening operation of the intake valve 14, fresh air supplied from the upstream side of the intake pipe and fuel injected by the injector 18 are mixed in the combustion chamber 26, and are spark-ignited by the spark plug 60. It burns when it comes.

【0018】一方、燃料噴射と点火を制御する電子式制
御装置(ECU)30は、例えば、マイクロコンピュー
タシステムを中心として構成され、A/Dコンバータ3
1、入出力インターフェース32、CPU33、ROM
34、RAM35、バックアップRAM36、クロック
発生回路37等を備える。前記吸気圧センサ8の検出信
号、空燃比センサ16の検出信号及び水温センサ23等
の検出したアナログ信号はA/Dコンバータ31に入力
され、デジタル信号に変換された後にバス38を介して
CPU33に入力される。また、スロットル開度センサ
6の検出信号、クランク角センサ20等のパルス信号
(デジタル信号)は、入出力インターフェース32及び
バス38を介してCPU33に入力される。CPU33
は、各検出信号に基づいて吸気圧(PM)、空燃比(A
/F)、冷却水温(Tw)、スロットル開度、基準クラ
ンク位置及び機関回転数(Ne)等を検知する。
On the other hand, an electronic control unit (ECU) 30 for controlling fuel injection and ignition is constituted mainly of, for example, a microcomputer system.
1, input / output interface 32, CPU 33, ROM
34, a RAM 35, a backup RAM 36, a clock generation circuit 37, and the like. The detection signal of the intake pressure sensor 8, the detection signal of the air-fuel ratio sensor 16, and the analog signal detected by the water temperature sensor 23 and the like are input to the A / D converter 31, converted into digital signals, and then transmitted to the CPU 33 via the bus 38. Is entered. Further, a detection signal of the throttle opening sensor 6 and a pulse signal (digital signal) of the crank angle sensor 20 and the like are input to the CPU 33 via the input / output interface 32 and the bus 38. CPU33
Is based on each detection signal, the intake pressure (PM), the air-fuel ratio (A
/ F), cooling water temperature (Tw), throttle opening, reference crank position, engine speed (Ne), and the like.

【0019】さらに、ECU30には、前記インジェク
タ18の駆動を制御するためのダウンカウンタ39、フ
リップフロップ40及びインジェクタ駆動回路41が設
けられている。すなわち、後述する燃料噴射量制御ルー
チンによって燃料噴射量が演算されると、その演算結果
がダウンカウンタ39に設定され、同時にフリップフロ
ップ40もセット状態とされる。その結果、インジェク
タ駆動回路41によりインジェクタ18に通電が行われ
て燃料噴射が開始される。また、ダウンカウンタ39が
クロックパルスの計数を開始し、ダウンカウンタ39の
値が「0」になるとフリップフロップ40がリセットさ
れる。そして、インジェクタ駆動回路41によりインジ
ェクタ18への通電が遮断されると、燃料噴射が停止さ
れる。すなわち、ECU30において演算された期間だ
けインジェクタ18へ通電が行われ、演算結果に応じた
量の燃料がエンジン1の各気筒に供給される。
Further, the ECU 30 is provided with a down counter 39 for controlling the driving of the injector 18, a flip-flop 40, and an injector driving circuit 41. That is, when the fuel injection amount is calculated by a fuel injection amount control routine described later, the calculation result is set in the down counter 39, and at the same time, the flip-flop 40 is also set. As a result, power is supplied to the injector 18 by the injector drive circuit 41 to start fuel injection. The down counter 39 starts counting clock pulses, and when the value of the down counter 39 becomes “0”, the flip-flop 40 is reset. Then, when the power supply to the injector 18 is interrupted by the injector drive circuit 41, the fuel injection is stopped. That is, power is supplied to the injector 18 only for a period calculated by the ECU 30, and an amount of fuel corresponding to the calculation result is supplied to each cylinder of the engine 1.

【0020】また、ECU30は、点火プラグ60の点
火時期を各検出信号に基づいて計算し、コイル部57に
信号を通電することによって点火制御を行う。
The ECU 30 calculates the ignition timing of the ignition plug 60 based on each detection signal, and controls the ignition by energizing the coil unit 57 with the signal.

【0021】このように構成された筒内直噴エンジン1
のための制御装置において、極低温下における始動時の
燃料噴射及び点火の制御と、筒内へ噴射された燃料の挙
動について説明する。図2及び図3は、従来技術におけ
る極低温始動時の#1〜#4の各気筒における燃料噴射
及び点火の制御と、筒内へ噴射された燃料の挙動を示し
たものである。図2及び図3に示すように、スタータに
よってクランキングを開始した後、#1気筒において初
爆が発生した場合(図2中のa参照)に、その時点にお
いて#3気筒は既に吸気行程終了時期になるため噴射期
間が短くなることはなく、十分な噴射量が得られるので
#3気筒は圧縮上死点付近で正常に着火する(図2中の
b参照)が、#4気筒の噴射時期には、#1気筒の初爆
によってエンジン1の回転数が上昇するため、回転数上
昇に伴って噴射期間が短くなって燃圧が低い間は噴射量
が減少する結果、望ましくない失火が発生する(図2中
のc参照)。同様に、回転数が上昇した時に噴射時期を
迎える#2気筒においても、噴射量の不足によって失火
が発生する(図2中のd参照)。
In-cylinder direct injection engine 1 constructed as described above
The control of fuel injection and ignition during startup at extremely low temperatures and the behavior of the fuel injected into the cylinder will be described in the control device for the present invention. 2 and 3 show control of fuel injection and ignition in each of the cylinders # 1 to # 4 at the time of cryogenic start according to the related art, and the behavior of fuel injected into the cylinders. As shown in FIGS. 2 and 3, after the starter starts cranking, if the first explosion occurs in cylinder # 1 (see a in FIG. 2), cylinder # 3 has already completed the intake stroke at that time. The injection period is not shortened because of the timing, and a sufficient injection amount can be obtained, so that the # 3 cylinder ignites normally near the compression top dead center (see b in FIG. 2), but the injection of the # 4 cylinder During the period, the initial explosion of the # 1 cylinder increases the rotation speed of the engine 1, so the injection period becomes shorter as the rotation speed increases, and the injection amount decreases while the fuel pressure is low. As a result, an undesirable misfire occurs. (See c in FIG. 2). Similarly, in the # 2 cylinder which reaches the injection timing when the rotation speed increases, misfire occurs due to the shortage of the injection amount (see d in FIG. 2).

【0022】#4及び#2気筒の失火によってエンジン
回転数が低下するため、この時点で#1及び#3気筒の
噴射期間が長くなって着火するが(図2中のe,f参
照)、再び回転数が上昇することによって、#4及び#
2気筒は失火することになる(図2中のg,h参照)。
このような一連の作動が繰り返される結果、従来の筒内
直噴エンジンにおいてコールドスタート用インジェクが
設けられていない場合には、極低温始動時において始動
不良に陥ることになる。
Since the engine speed decreases due to misfire of the # 4 and # 2 cylinders, the injection period of the # 1 and # 3 cylinders becomes longer at this point, causing ignition (see e and f in FIG. 2). When the rotation speed increases again, # 4 and #
The two cylinders will misfire (see g and h in FIG. 2).
As a result of the repetition of such a series of operations, if the conventional direct injection engine is not provided with the cold start injector, poor starting at cryogenic start occurs.

【0023】この問題の対策として、直噴エンジンの始
動時の噴射制御においては、前述のように、噴射期間の
一部が圧縮行程の前の吸気行程にかかるようにインジェ
クタ18による燃料噴射を実行する、いわゆる「吸気同
期噴射制御」が採用されている。この制御においては、
噴射期間は吸気行程の前半から圧縮行程の中頃までに限
定される。これは、直噴エンジンの場合、始動時のよう
に機械式の高圧燃料噴射ポンプの回転数が未だ十分に上
昇していなくて燃圧が低い状態では、エンジンの圧縮行
程において筒内圧が上昇してインジェクタの噴射圧より
高くなると燃料噴射が不可能となるため、筒内への燃料
噴射の可能な期間は吸気行程前半から圧縮行程中の筒内
圧力が燃圧を超える時期までとなるためである。このよ
うな噴射制御においては噴射終了時期が限定されるた
め、エンジンの回転数が低い場合は噴射時間を長く確保
することが可能となって多量の燃料を筒内へ噴射するこ
とができるが、回転数が上昇すると噴射可能な時間が短
くなって噴射量を増加させることができなくなるため、
コールドスタート用インジェクタなしの極低温始動にお
いては、前述のような始動不良状態が発生することにな
る。
As a countermeasure against this problem, in the injection control at the start of the direct injection engine, as described above, the fuel injection by the injector 18 is executed so that a part of the injection period is performed in the intake stroke before the compression stroke. That is, so-called "synchronous intake injection control" is adopted. In this control,
The injection period is limited from the first half of the intake stroke to the middle of the compression stroke. This is because, in the case of a direct injection engine, when the rotational speed of the mechanical high-pressure fuel injection pump has not yet risen sufficiently and the fuel pressure is low, such as when starting, the in-cylinder pressure increases during the compression stroke of the engine. If the injection pressure is higher than the injection pressure of the injector, fuel injection becomes impossible. Therefore, the period during which fuel can be injected into the cylinder is from the first half of the intake stroke to the time when the pressure in the cylinder during the compression stroke exceeds the fuel pressure. In such injection control, the injection end timing is limited, so that when the engine speed is low, it is possible to secure a long injection time, and a large amount of fuel can be injected into the cylinder. When the number of revolutions rises, the time during which injection can be performed is shortened and the injection amount cannot be increased.
In the cryogenic start without the cold start injector, the above-described poor start state occurs.

【0024】さらに、直噴エンジンにおいては、通常、
エンジン回転数が高い領域では機械式の高圧燃料ポンプ
52により高圧(12MPa程度)に加圧された燃料を
筒内へ噴射するため、インジェクタ18の噴射率(単位
時間当りの噴射量)は高圧時に要求される値に設定され
ているので、燃圧が低い始動時には、通常の吸気管噴射
エンジンの場合と比較して著しく噴射率が低くなる。極
低温始動時のクランキング回転数が低い場合は、クラン
クシャフト12によって回転駆動される高圧燃料ポンプ
の吐出量に対して噴射量が多いために燃圧が低くなり、
必要噴射量を確保するためには長い噴射時間が必要とな
る。このため、初爆による回転数上昇時に噴射可能な時
間が短かくなると、必要な噴射量の確保が不可能とな
り、それが始動不良の原因となる。
Further, in a direct injection engine, usually,
In a region where the engine speed is high, the fuel pressurized to a high pressure (about 12 MPa) by the mechanical high-pressure fuel pump 52 is injected into the cylinder, so that the injection rate (injection amount per unit time) of the injector 18 is high. Since it is set to the required value, at the start of low fuel pressure, the injection rate is significantly lower than in the case of a normal intake pipe injection engine. When the cranking rotation speed at the time of cryogenic start is low, the fuel pressure is low because the injection amount is large relative to the discharge amount of the high-pressure fuel pump that is rotationally driven by the crankshaft 12,
A long injection time is required to secure the required injection amount. For this reason, if the time during which injection can be performed becomes short when the rotation speed is increased by the initial explosion, it becomes impossible to secure a necessary injection amount, which causes a start failure.

【0025】本発明では、従来技術における上記のよう
な問題点に鑑み、極低温時においてコールドスタート用
インジェクタが設けられていなくても始動を可能にした
ものである。
In the present invention, in view of the above-mentioned problems in the prior art, it is possible to start the engine at an extremely low temperature without providing a cold start injector.

【0026】本発明の第1実施形態の作動を、始動時の
点火操作と筒内燃料の挙動(着火もしくは失火)をまと
めた表1を用いて説明する。
The operation of the first embodiment of the present invention will be described with reference to Table 1 which summarizes the ignition operation at the time of starting and the behavior of the fuel in the cylinder (ignition or misfire).

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【0028】前述のように、極低温時における始動不良
の最大の原因は、初爆発生後の回転数上昇により噴射量
が減少することである。そこで、第1実施形態において
は、回転数上昇時の噴射量の不足分を補うために、初爆
が発生する前に筒内に一定量の筒内ウェットを形成す
る。
As described above, the biggest cause of poor starting at extremely low temperatures is a decrease in the injection amount due to an increase in the rotational speed after the first explosion. Therefore, in the first embodiment, a certain amount of in-cylinder wet is formed in the cylinder before the first explosion occurs in order to compensate for the shortage of the injection amount when the rotation speed increases.

【0029】表1に示すように、始動時に任意のサイク
ル数(表1の場合は2回)だけ点火をカットすることに
よって、初爆前に各気筒に一定量の燃料を供給し、その
後に点火制御を開始することにより、回転上昇時に噴射
量が減少しても、それによる燃料量の不足分は筒内ウェ
ットの気化成分によって補われるため、失火が発生しな
いで全気筒について着火が得られて始動が可能となる。
As shown in Table 1, by cutting off the ignition for an arbitrary number of cycles (two times in the case of Table 1) at the time of starting, a certain amount of fuel is supplied to each cylinder before the first explosion, and thereafter, By starting the ignition control, even if the injection amount decreases when the rotation speed increases, the shortage of the fuel amount due to the decrease is compensated by the in-cylinder wet vaporization component, so that ignition can be obtained for all cylinders without misfiring. Starting is possible.

【0030】図4は、上述の燃料噴射量制御と点火制御
を実現するための制御の手順を示すフローチャートであ
って、この処理は各気筒のインジェクタ18の燃料噴射
時期毎にECU30内のCPU33により実行される。
図4に示すルーチンがスタートすると、CPU33は、
先ずステップ101において水温センサ23によりエン
ジン冷却水の温度を検出する。そして、ステップ102
においてその水温の値により、極低温始動モードを選択
するか否かを判定する。例えば、水温が所定値としての
−20ないし−25℃以下であれば、ステップ104へ
進み、それよりも高ければ極低温始動ではないと判断し
てステップ103へ進む。ステップ103では通常の始
動制御ルーチンに入るものとする。
FIG. 4 is a flowchart showing a control procedure for realizing the above-described fuel injection amount control and ignition control. This processing is performed by the CPU 33 in the ECU 30 for each fuel injection timing of the injector 18 of each cylinder. Be executed.
When the routine shown in FIG. 4 starts, the CPU 33
First, in step 101, the temperature of the engine cooling water is detected by the water temperature sensor 23. And step 102
It is determined whether or not to select the cryogenic start mode based on the value of the water temperature. For example, if the water temperature is equal to or lower than the predetermined value of −20 to −25 ° C., the process proceeds to step 104. In step 103, a normal start control routine is started.

【0031】ステップ104では、クランク角センサ2
0の信号によってエンジン回転数を検出し、ステップ1
05においてその回転数の値により始動モードを選択す
べきか否かを判定する。例えば、回転数が所定値として
の800rpm 未満ならば始動モードと判断してステップ
107に進むが、800rpm 以上ならばエンジン1が既
に始動状態を終わったものと判断し、ステップ106へ
進んで始動後の噴射制御を実行するルーチンに移る。
In step 104, the crank angle sensor 2
The engine speed is detected by the signal of 0, and step 1
At 05, it is determined whether or not the start mode should be selected based on the value of the rotation speed. For example, if the rotation speed is less than the predetermined value of 800 rpm, it is determined that the engine is in the start mode, and the process proceeds to step 107. Then, the routine proceeds to a routine for executing the injection control.

【0032】常温における始動制御では、通常、エンジ
ン回転数が約400rpm 以上になると完爆したものと判
断し、始動モードから始動後モードに切り換えることに
よってエンジンが良好なアイドル状態となるため、噴射
量を始動モードよりも減少させる制御が行なわれてい
る。しかし、極低温における始動においては、回転数が
400rpm 付近の時に始動後モードに切り換えることに
よって噴射量を減少させると、噴射量不足となって失火
が発生し、始動不良となる場合がある。そこで第1実施
形態においては、極低温始動モードとして、「始動」と
「始動後」との判定回転数を、ステップ103の通常始
動モードにおける判定回転数(400rpm付近)のほぼ
2倍の回転数(800rpm 付近)とする。
In the start control at room temperature, it is usually determined that the combustion has completely exploded when the engine speed is about 400 rpm or more, and the engine is switched to the post-start mode from the start mode so that the engine enters a good idle state. Is controlled to be smaller than in the start mode. However, when starting at cryogenic temperature, if the injection amount is reduced by switching to the post-start mode when the rotational speed is around 400 rpm, the injection amount becomes insufficient, misfiring occurs, and starting may fail. Therefore, in the first embodiment, as the cryogenic start mode, the determined rotational speed of “start” and “after start” is set to approximately twice the rotational speed of the normal start mode in step 103 (around 400 rpm). (Around 800 rpm).

【0033】ステップ107では、燃圧センサ59と吸
気圧センサ8の信号により、デリバリパイプ51の燃圧
及び吸気管負圧の値を検出する。そして、ステップ10
8において、エンジンの冷却水温Tw、燃圧Pf、吸気
管負圧PM、エンジン回転数Neの値に基づいて、各気
筒毎のインジェクタ18の1サイクルあたりの噴射量及
び噴射時期を決定する。即ち、噴射量τstは、K1 を定
数として、 τst=f(Tw,Pf,PM,Ne,…)×K1 (ms
ec) として算出され、さらにステップ109において、初爆
発生前に各気筒において必要な筒内供給燃料量Qsを、
ECU30に内蔵されたマップから例えば1000mm
3 のように読み取る。供給燃料量Qsもまた、エンジン
の冷却水温Tw、燃圧Pf、回転数Ne、吸気管負圧P
Mの値に応じて決定される値である。
In step 107, the values of the fuel pressure of the delivery pipe 51 and the negative pressure of the intake pipe are detected based on the signals from the fuel pressure sensor 59 and the intake pressure sensor 8. And step 10
In 8, the injection amount and injection timing per cycle of the injector 18 for each cylinder are determined based on the values of the engine coolant temperature Tw, the fuel pressure Pf, the intake pipe negative pressure PM, and the engine speed Ne. That is, the injection amount tau st is a K 1 is a constant, τ st = f (Tw, Pf, PM, Ne, ...) × K 1 (ms
ec), and in step 109, the in-cylinder supply fuel amount Qs required in each cylinder before the first explosion occurs,
For example, 1000 mm from a map built in the ECU 30
Read as 3 . The supplied fuel amount Qs is also determined by the engine coolant temperature Tw, the fuel pressure Pf, the rotational speed Ne, and the intake pipe negative pressure P.
This is a value determined according to the value of M.

【0034】次に、その筒内供給燃料量Qsとインジェ
クタ18の噴射量τstから、点火カットサイクル数NIG
を、ステップ110において、 NIG=Qs/(τst・Q) から算出し、ステップ111に進んで、点火カットが何
サイクル実行されたかを判断し、現状の経過サイクル数
Nsが点火カットサイクル数NIGよりも少ないか或いは
同じ数であればステップ112へ進み、そうでなければ
ステップ113へ進む。ステップ112では所定量の噴
射を実行し、点火制御は行わないで再びステップ101
に戻る。
Next, based on the in-cylinder supplied fuel amount Qs and the injection amount τ st of the injector 18, the number of ignition cut cycles N IG
Is calculated from N IG = Qs / ( τst · Q) in step 110, and the routine proceeds to step 111, where it is determined how many cycles of the ignition cut have been executed. If the number is less than or equal to N IG, the process proceeds to step 112; otherwise, the process proceeds to step 113. In step 112, a predetermined amount of injection is executed, and ignition control is not performed and step 101 is performed again.
Return to

【0035】ステップ113においては、ステップ11
2と同様に所定量の噴射を実行した後にステップ114
へ進み、通常の始動時と同様の点火制御を行なってステ
ップ101へ戻る。ここで、ステップ109においてマ
ップ値により決定された筒内供給燃料量QS が0mm3
なった場合には点火カット制御はなしとする。以上のス
テップ101〜114の処理によれば、極低温始動時の
始動性を向上させる噴射制御が適正に実施されるように
なる。
In step 113, step 11
After executing a predetermined amount of injection in the same manner as in step 2, step 114
Then, the same ignition control as during normal startup is performed, and the routine returns to step 101. Here, the cylinder fuel supply amount is determined by the map values in step 109 Q S is the case became 0 mm 3 and ignition cut control release. According to the processing of steps 101 to 114 described above, the injection control for improving the startability at the time of cryogenic start is properly performed.

【0036】なお、第1実施形態では、ステップ108
において噴射量τstを決定する他に噴射時期を決定する
が、この噴射時期は、筒内に燃料を溜めることを目的と
する場合には、吸気行程の後半(吸気上死点後90℃A
以降)に噴射を開始する場合と比較して、吸気行程の前
半、例えば、吸気上死点後10℃A付近において噴射を
開始した方が、より有効であることが実験により判明し
ている。そのため、ステップ108における噴射時期
は、吸気行程前半(吸気上死点後10℃A付近)におい
て噴射開始とする。また、この噴射時期は、キャビティ
71を形成されたピストン10を有する直噴エンジンに
おいて特に効果的である。
In the first embodiment, step 108
In addition, the injection timing is determined in addition to the determination of the injection amount τ st. However, when the purpose is to store fuel in the cylinder, the injection timing is determined in the latter half of the intake stroke (90 ° C. after the intake top dead center).
Experiments have shown that it is more effective to start the injection in the first half of the intake stroke, for example, around 10 ° C. after the intake top dead center, as compared to the case where the injection is started later. Therefore, the injection timing in step 108 is set to start the injection in the first half of the intake stroke (around 10 ° A after the intake top dead center). This injection timing is particularly effective in a direct injection engine having the piston 10 in which the cavity 71 is formed.

【0037】次に、本発明の第2の実施形態について説
明する。図2に示すような従来技術による噴射パターン
においては、初爆等によって回転数が上昇した時に、前
述のように、燃料噴射量を減少させることによって始動
不能となるが、この時に運転者が始動不能と判断して、
クランキングを停止させた後に再始動した場合でも、従
来の制御においては同様の理由で始動不能となる可能性
がある。そこで、このような極低温における再始動時の
始動不良を防止するための噴射制御を図2及び図5を用
いて説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the injection pattern according to the prior art as shown in FIG. 2, when the engine speed is increased due to the first explosion or the like, the engine cannot be started by decreasing the fuel injection amount, as described above. Judging that it is impossible,
Even if the cranking is restarted after being stopped, the conventional control may be unable to start for the same reason. Therefore, injection control for preventing such a start failure at restart at extremely low temperatures will be described with reference to FIGS.

【0038】従来の制御結果を示す図2において、#1
及び#3気筒は必要噴射量が得られて着火するが、#4
及び#2気筒は回転数の上昇に伴う噴射量の減少により
着火に至らない。この状態でクランキングを停止させて
から再始動を試みた場合に、#1気筒から再び燃料の噴
射が開始されたとすると、#1気筒と#3気筒は既に着
火した前歴があるため筒内の温度が上昇していると共
に、再始動時に充分な量の燃料が筒内に供給されるため
#1及び#3気筒は確実に着火するが、それに伴う回転
数の上昇によって#4及び#2気筒は再び失火するた
め、最初の始動時と同じ理由で始動不能となる。また、
この状態で噴射を続けた場合には噴射量過多となって、
着火した気筒に所謂プラグかぶりが生じるため、完全に
始動不能となる可能性がある。
In FIG. 2 showing the result of the conventional control, # 1
And the # 3 cylinder ignites when the required injection amount is obtained,
And, the # 2 cylinder does not ignite due to a decrease in the injection amount due to an increase in the rotational speed. In this state, if the cranking is stopped and then restarted, and if the fuel injection is started again from the # 1 cylinder, the # 1 and # 3 cylinders have a history of already ignited. While the temperature is rising and a sufficient amount of fuel is supplied into the cylinders at the time of restart, the # 1 and # 3 cylinders are reliably ignited, but the rotation speeds are accordingly increased and the # 4 and # 2 cylinders are increased. Will be misfired again and will not be able to start for the same reason as when it was first started. Also,
If the injection is continued in this state, the injection amount will be excessive,
Since the so-called plug fogging occurs in the ignited cylinder, there is a possibility that the cylinder cannot be completely started.

【0039】その対策として、図5に示すように、#1
気筒から噴射を開始する場合には、最初の始動操作によ
って着火が得られた気筒、つまり、#1及び#3気筒に
ついては再始動の始めに燃料の噴射をカットすると共
に、最初は失火した気筒、つまり、#4及び#2気筒に
対しては所定の燃料量を噴射する。そして、#4及び#
2気筒において着火が得られるまで、#1及び#3気筒
への燃料噴射はカットされ、#4及び#2気筒において
着火が得られた後に、#1及び#3気筒へ所定量の燃料
の噴射を開始する。なお、#4気筒から噴射を開始した
場合は、#4及び#2気筒については第1サイクルから
所定量の噴射を開始するものとし、#1及び#3気筒に
ついては、#4及び#2気筒において着火が得られる時
まで燃料の噴射をカットするものとする。
As a countermeasure, as shown in FIG.
When the injection is started from the cylinder, the injection of the fuel is cut off at the beginning of the restart for the cylinders ignited by the first start operation, that is, for the cylinders # 1 and # 3, and the misfired cylinder is initially started. That is, a predetermined amount of fuel is injected into the # 4 and # 2 cylinders. And # 4 and #
Until ignition is obtained in the two cylinders, fuel injection to the # 1 and # 3 cylinders is cut off, and after ignition is obtained in the # 4 and # 2 cylinders, a predetermined amount of fuel is injected to the # 1 and # 3 cylinders To start. When the injection is started from the # 4 cylinder, a predetermined amount of injection is started from the first cycle for the # 4 and # 2 cylinders, and the # 4 and # 2 cylinders for the # 1 and # 3 cylinders. It is assumed that the fuel injection is cut until ignition is obtained at.

【0040】図6は、第2実施形態の前述のような燃料
の噴射制御を実現するための手順を示すフローチャート
であって、この処理は各気筒の燃料噴射時期毎にECU
30内に設けられたCPU33によって実行される。
FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for realizing the above-described fuel injection control of the second embodiment. This processing is executed by the ECU for each fuel injection timing of each cylinder.
The processing is executed by the CPU 33 provided in the apparatus 30.

【0041】図6において、ステップ201〜206ま
での制御は、第1実施形態の制御を示す図4のフローチ
ャートにおけるステップ101〜106までの部分と同
じであるから、これらの重複部分についての説明は省略
する。ステップ205において、回転数Neが所定値以
下であったときは、始動モードであると判断してステッ
プ207へ進み、ECU30の記憶装置に記憶されてい
る噴射パターンにより、IGON後に噴射がなされたか否
かによって再始動であるか否かを判断し、未だ噴射が行
われていない場合はステップ208に進み、例えば第1
実施形態の場合と同様に、図4のフローチャートにおけ
るステップ107以下のような、通常の極低温始動モー
ドに入る。
In FIG. 6, the control from step 201 to step 206 is the same as that from step 101 to step 106 in the flow chart of FIG. 4 showing the control of the first embodiment. Omitted. In step 205, when the rotation speed Ne is equal to or less than the predetermined value, it is determined that the engine is in the start mode, and the process proceeds to step 207. In accordance with the injection pattern stored in the storage device of the ECU 30, it is determined whether injection has been performed after IG ON . It is determined whether or not the engine is restarted based on the determination as to whether the fuel injection has not been performed yet.
As in the case of the embodiment, a normal cryogenic start mode is entered as in step 107 and the subsequent steps in the flowchart of FIG.

【0042】ステップ207において、既に噴射が行わ
れていることにより再始動であると判断した場合はステ
ップ209へ進む。ステップ209の判定においては、
エンジン回転数Neの検出値により判断する。例えば、
回転数Neが300rpm 以上であれば着火したと判断
し、それ以下であれば未だ着火していないと判断する。
そして、着火したと判断した場合はステップ211へ進
むが、着火していないと判断した場合はステップ210
へ進む。ステップ210においては再始動前に実行した
噴射パターンを読み出し、噴射時間が所定の噴射量とほ
ぼ同等の長さとなっている気筒は着火したものと判断す
るが、それよりも噴射時間が短い気筒は未着火(失火)
の気筒と判断する。そして次に噴射する気筒が着火気筒
であれば噴射カットと判断してステップ215へ進み、
未着火の気筒であれば噴射と判断してステップ211へ
進む。
If it is determined in step 207 that restart is to be performed because injection has already been performed, the flow advances to step 209. In the determination of step 209,
The determination is made based on the detected value of the engine speed Ne. For example,
If the rotation speed Ne is 300 rpm or more, it is determined that ignition has occurred, and if it is less than 300 rpm, it is determined that ignition has not yet occurred.
If it is determined that the ignition has occurred, the process proceeds to step 211, but if it is determined that the ignition has not occurred, the process proceeds to step 210.
Proceed to. In step 210, the injection pattern executed before the restart is read, and it is determined that the cylinder whose injection time is substantially equal in length to the predetermined injection amount has ignited. Not ignited (misfire)
Cylinder. If the cylinder to be injected next is the ignition cylinder, it is determined that the injection is cut, and the process proceeds to step 215.
If the cylinder is not ignited, it is determined that the fuel is injected, and the routine proceeds to step 211.

【0043】ステップ211及び212では、第1実施
形態について図4に示すフローチャートのステップ10
7及び108と同じ処理を行い、ステップ213におい
て所定量の燃料噴射を実行し、ステップ214において
点火制御を行い、ステップ215において噴射パターン
の読み込みをした後にステップ201へ戻る。
Steps 211 and 212 correspond to step 10 in the flowchart shown in FIG. 4 for the first embodiment.
The same processing as in Steps 7 and 108 is performed, a predetermined amount of fuel injection is performed in Step 213, ignition control is performed in Step 214, and after the injection pattern is read in Step 215, the process returns to Step 201.

【0044】ここで、図5及び図6によって説明した第
2実施形態の制御の変形として、図7及び図8に示すよ
うに、ステップ210において噴射カットと判定した場
合、ステップ215へ進む前にステップ216ないし2
18の処理を行って、所定量もしくはそれ以下の量の燃
料噴射を実行し、点火をカットして、ステップ215へ
進むように変更してもよい。以上のようなステップ20
1〜215の処理によれば、極低温における再始動時に
おける噴射制御が適正に実施される結果、始動性が向上
する。
Here, as a modification of the control of the second embodiment described with reference to FIGS. 5 and 6, as shown in FIGS. 7 and 8, when it is determined that the injection is cut in step 210, before the flow proceeds to step 215, Steps 216 to 2
The process of step 18 may be performed to execute fuel injection of a predetermined amount or less, cut off the ignition, and proceed to step 215. Step 20 as described above
According to the processes of Nos. 1 to 215, the injection control at the time of restarting at extremely low temperatures is appropriately performed, so that the startability is improved.

【0045】次に、本発明の第3実施形態について説明
する。極低温始動時においては、燃料の性状、特に燃料
の揮発性によって始動性が大きく変化するため、燃料の
性状によって燃料の噴射制御を変える必要がある。図9
は、極低温の始動時において、燃料性状が異なる3種類
の燃料A、B、Cを使用して、同じ第1実施形態の点火
カット制御によって始動を行った場合の結果を示したも
のである。燃料の性状によって回転数の上昇の度合が大
きく違うことがわかる。これは、燃料Aは燃料Bと比較
して揮発性が高いため、回転上昇時に筒内の燃料が多く
蒸発してオーバーリッチとなる結果、トルクが出ないた
めである。また、燃料Cは燃料Bと比較して揮発性が良
くないために初爆の発生は遅れるが、その分だけ回転の
立ち上がりが良くなる。そこで、第3実施形態では、初
爆発生後の回転数の上昇の度合によって燃料の性状を判
断し、それを極低温始動時の噴射制御に反映させるもの
である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. At the time of cryogenic start, the startability greatly changes depending on the properties of the fuel, particularly the volatility of the fuel. Therefore, it is necessary to change the fuel injection control depending on the properties of the fuel. FIG.
Fig. 8 shows the result when starting is performed by the same ignition cut control of the first embodiment using three types of fuels A, B, and C having different fuel properties at the time of starting at an extremely low temperature. . It can be seen that the degree of increase in the number of revolutions differs greatly depending on the properties of the fuel. This is because the fuel A has a higher volatility than the fuel B, so that a large amount of fuel in the cylinder evaporates when the rotation increases and becomes over-rich, so that no torque is generated. In addition, the generation of the first explosion is delayed because the fuel C is less volatile than the fuel B, but the rise of the rotation is improved by that much. Therefore, in the third embodiment, the nature of the fuel is determined based on the degree of increase in the rotational speed after the occurrence of the first explosion, and this is reflected in the injection control at the time of cryogenic start.

【0046】第3実施形態としての噴射制御を実現する
手順を示すフローチャートの図示は省略しているが、第
3実施形態のフローチャートは、図4に示す第1実施形
態のフローチャートにおいて、ステップ104とステッ
プ105との間に燃料の性状を判定するためのステップ
が挿入されている点が異なっているだけで、その他の手
順は図4と同じである。第3実施形態の特徴として挿入
されるステップにおいては、例えば、回転数が300rp
m から800rpm(始動後モード)まで上昇するのに要す
る時間を読み込み、その時間の長短によって燃料の性状
を判断する。
Although a flowchart showing a procedure for realizing the injection control according to the third embodiment is not shown, the flowchart of the third embodiment is different from the flowchart of the first embodiment shown in FIG. The other procedure is the same as that of FIG. 4 except that a step for determining the property of the fuel is inserted between step 105 and step 105. In the step inserted as a feature of the third embodiment, for example, the rotational speed is 300 rp.
The time required to increase from m to 800 rpm (post-start mode) is read, and the nature of the fuel is determined based on the length of the time.

【0047】燃料性状の判断は、例えば、一般的によく
使用される燃料の性状をベースとして噴射量を設定した
場合に、そのベース燃料によって回転数が300rpm か
ら800rpm まで上昇するのに要した時間を基準とし
て、それよりも長い場合は揮発性の良い燃料、短かい場
合は揮発性の悪い燃料と判断する。そして、その燃料の
性状を考慮して、次の極低温の始動時においてステップ
108及び109における筒内供給燃料量を決定する。
For example, when the injection amount is set based on the properties of commonly used fuel, the time required for the rotation speed to increase from 300 rpm to 800 rpm by the base fuel is determined. Based on the above, it is determined that the fuel is more volatile if it is longer than that, and is less volatile if it is shorter. Then, in consideration of the properties of the fuel, the in-cylinder supply fuel amount in steps 108 and 109 is determined at the next extremely low temperature start.

【0048】筒内供給燃料量の決定は、ベース燃料に対
してその燃料の揮発性が良いと判断した場合は、筒内供
給量をベース燃料のそれよりも少なめに設定し、揮発性
が悪いと判断した場合には、ベース燃料よりも多めに設
定するものとする。ただし、この場合に、揮発性が良い
とか悪いとかいう燃料性状に関係なく、第1実施形態に
ついての図4のフローチャートのステップ108におい
て決定する噴射量及び噴射時期は変えないものとし、ス
テップ109において決定する筒内供給燃料量の値だけ
を変化させるものとする。
In determining the amount of in-cylinder fuel to be supplied, if it is determined that the volatility of the fuel relative to the base fuel is good, the in-cylinder supply amount is set to be smaller than that of the base fuel, and the volatility is poor. If it is determined that it is larger than the base fuel. However, in this case, irrespective of the fuel properties such as good or bad volatility, the injection amount and injection timing determined in step 108 of the flowchart of FIG. It is assumed that only the value of the in-cylinder supplied fuel amount is changed.

【0049】さらに、燃料性状を判定する他の手段とし
て、エンジン運転中における図1に示すA/Fセンサ1
6の出力による判定を用いてもよい。通常、エンジン運
転中の加減速時等においては、筒内のA/Fを適正な値
にするために、A/Fセンサの出力をもとにしてフィー
ドバック制御が行われている。この場合にフィードバッ
ク制御のパラメータとして燃料性状が重要な因子となる
が、この制御において予め設定された燃料性状のパラメ
ータにおいて制御が実行された時に、A/Fセンサの出
力値が大きくずれた場合は燃料性状が変化したものと判
断して、A/Fセンサの出力により燃料性状のパラメー
タを補正する。
As another means for judging the fuel property, the A / F sensor 1 shown in FIG.
6 may be used. Normally, during acceleration / deceleration during engine operation, feedback control is performed based on the output of the A / F sensor in order to set the A / F in the cylinder to an appropriate value. In this case, the fuel property is an important factor as a parameter of the feedback control. If the output value of the A / F sensor greatly deviates when the control is performed with the preset fuel property parameter in this control. It is determined that the fuel property has changed, and the parameters of the fuel property are corrected based on the output of the A / F sensor.

【0050】補正方法としては、例えば、加速時には燃
料の増量制御が入るが、この時に特に始動直後から半暖
機時にかけては、ベース燃料の燃料性状に対して揮発性
の良い燃料ならばA/Fセンサの出力はリッチ側にずれ
るし、揮発性の悪い燃料ならばリーン側にずれることに
なる。従って、この出力値のずれの状態によって燃料性
状のパラメータを補正する。そこで、この判定値を用い
て、第1実施形態における極低温始動前において、前述
の補正と同じように燃料性状により、初爆前の筒内燃料
供給量の補正を行うものとする。
As a correction method, for example, fuel increase control is performed at the time of acceleration. At this time, especially when the fuel is highly volatile with respect to the fuel properties of the base fuel during the period from immediately after start-up to half-warm-up, A / A The output of the F sensor shifts to the rich side, and if the fuel has poor volatility, it shifts to the lean side. Therefore, the parameter of the fuel property is corrected based on the state of the deviation of the output value. Therefore, using this determination value, before the cryogenic start in the first embodiment, the in-cylinder fuel supply amount before the first explosion is corrected based on the fuel properties in the same manner as the above-described correction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の各実施形態に共通の筒内直噴エンジン
本体の断面図と、制御装置のブロック図とを結合したシ
ステム構成図である。
FIG. 1 is a system configuration diagram combining a cross-sectional view of an in-cylinder direct injection engine body common to each embodiment of the present invention and a block diagram of a control device.

【図2】従来の燃料噴射と点火の制御パターンを示すタ
イムチャートである。
FIG. 2 is a time chart showing a conventional fuel injection and ignition control pattern.

【図3】従来の制御システムによる筒内直噴エンジンに
おいて、各気筒の膨張(燃焼)行程初期の状態を比較し
て示す縦断面図である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a comparison between initial states of an expansion (combustion) stroke of each cylinder in a direct injection engine with a conventional control system.

【図4】本発明の第1実施形態における制御ルーチンを
示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a control routine according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2実施形態における燃料噴射と点火
の制御パターンを示すタイムチャートである。
FIG. 5 is a time chart showing a control pattern of fuel injection and ignition in a second embodiment of the present invention.

【図6】第2実施形態における制御ルーチンを示すフロ
ーチャートである。
FIG. 6 is a flowchart illustrating a control routine according to a second embodiment.

【図7】第2実施形態の変形例における燃料噴射と点火
の制御パターンを示すタイムチャートである。
FIG. 7 is a time chart showing a control pattern of fuel injection and ignition in a modification of the second embodiment.

【図8】図7に示す第2実施形態の変形例における制御
ルーチンの要部を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing a main part of a control routine in a modification of the second embodiment shown in FIG. 7;

【図9】第3実施形態の前提のとして、揮発性の異なる
3種の燃料A,B,Cについてエンジン回転数の立ち上
がり方を調べた結果を比較して示す線図である。
FIG. 9 is a diagram showing comparison of results of examining how the engine speed rises for three types of fuels A, B, and C having different volatility as a premise of the third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…筒内直噴エンジン 6…スロットル開度センサ 8…吸気圧センサ 18…インジェクタ 20…クランク角センサ 23…冷却水温センサ 26…燃焼室(筒内) 30…電子式制御装置(ECU) 52…機械式高圧燃料ポンプ 53…電動式燃料ポンプ 59…燃圧センサ 60…点火プラグ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... In-cylinder direct injection engine 6 ... Throttle opening degree sensor 8 ... Intake pressure sensor 18 ... Injector 20 ... Crank angle sensor 23 ... Cooling water temperature sensor 26 ... Combustion chamber (in a cylinder) 30 ... Electronic control unit (ECU) 52 ... Mechanical high-pressure fuel pump 53 ... Electric fuel pump 59 ... Fuel pressure sensor 60 ... Spark plug

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02P 5/15 F02P 5/15 E (72)発明者 今竹 信夫 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 斎藤 公孝 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 古賀 伸彦 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 3G022 AA00 AA03 CA01 EA00 FA03 FA08 GA00 GA02 GA05 GA07 GA08 GA09 GA12 3G084 AA00 AA03 BA13 BA15 BA16 CA01 DA09 DA13 EA11 EB02 EB24 EC02 EC03 FA14 FA29 FA33 FA34 FA36 FA38 FA39 3G301 HA01 HA04 HA06 JA03 KA02 KA04 LA00 LA03 LB04 MA11 MA19 MA24 NA08 NB02 NB06 NB11 NE23 PA07Z PA11Z PB02Z PB08Z PD02Z PE01Z PE02Z PE04Z PE05Z PE08Z PF16Z ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02P 5/15 F02P 5/15 E (72) Inventor Nobuo Imatake 14 Iwatani, Shimowasukamachi, Nishio City, Aichi Prefecture Stock Inside the Japan Auto Parts Research Institute (72) Inventor Kimitaka Saito 14 Iwatani, Shimoba Kakucho, Nishio City, Aichi Prefecture Inside the Japan Auto Parts Research Institute (72) Inventor Nobuhiko Koga 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Auto 3G022 AA00 AA03 CA01 EA00 FA03 FA08 GA00 GA02 GA05 GA07 GA08 GA09 GA12 3G084 AA00 AA03 BA13 BA15 BA16 CA01 DA09 DA13 EA11 EB02 EB24 EC02 EC03 FA14 FA29 FA33 FA34 FA36 FA38 FA03 HA03 HA04 KA04 LA00 LA03 LB04 MA11 MA19 MA24 NA08 NB02 NB06 NB11 NE23 PA07Z PA11Z PB02Z PB08Z PD02Z PE01Z PE02Z PE04Z PE05Z PE08 Z PF16Z

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 吸気管に燃料を供給するインジェクタを
装着していない筒内直噴エンジンにおいて、筒内へ直接
に燃料を噴射するインジェクタの燃料噴射量と、燃料を
着火させるための点火とを制御する制御装置であって、
通常の始動制御とは異なる極低温時の始動噴射及び点火
のための制御として、クランキングの際に、初爆発生前
の少なくとも1サイクルの間は点火を禁止すると共に、
その間に各気筒の筒内へ燃料噴射のみを実行し、点火カ
ットサイクルが終了した後は燃料噴射と点火を併せて実
行するように設定したことを特徴とする筒内直噴エンジ
ンの制御装置。
In an in-cylinder direct injection engine without an injector for supplying fuel to an intake pipe, a fuel injection amount of an injector for directly injecting fuel into a cylinder and an ignition for igniting fuel are determined. A control device for controlling,
As a control for starting injection and ignition at cryogenic temperature different from normal start control, during cranking, ignition is prohibited for at least one cycle before the first explosion occurs,
A control device for an in-cylinder direct injection engine, characterized in that only fuel injection is performed into each cylinder during that time, and fuel injection and ignition are performed in combination after an ignition cut cycle is completed.
【請求項2】 請求項1において、始動モードと始動後
モードのいずれを実行するかを判定するための基準とな
る判定回転数を、極低温時の始動のために、通常の始動
制御モードにおける判定回転数の略2倍の回転数として
設定されていることを特徴とする筒内直噴エンジンの制
御装置。
2. The method according to claim 1, wherein a reference rotation speed for determining which of the start mode and the post-start mode is to be executed is changed to a normal start control mode for starting at an extremely low temperature. A control device for an in-cylinder direct injection engine, wherein the rotation speed is set to approximately twice the rotation speed of the determination.
【請求項3】 請求項1において、燃料の噴射開始時期
を吸気行程の前半とすることを特徴とする筒内直噴エン
ジンの制御装置。
3. The control device for a direct injection engine according to claim 1, wherein the fuel injection start timing is set in the first half of the intake stroke.
【請求項4】 請求項1において、始動に失敗した後の
再始動時には、始動に失敗した時に着火した気筒への噴
射もしくは点火の少なくとも一方をカットすることを特
徴とする筒内直噴エンジンの制御装置。
4. The in-cylinder direct injection engine according to claim 1, wherein at the time of restart after the start has failed, at least one of injection and ignition to a cylinder ignited when the start has failed is cut off. Control device.
【請求項5】 請求項1において、初爆後の回転数の上
昇、もしくはエンジン運転中のA/Fセンサの出力値に
よって燃料性状を判定し、その判定値に基づいて点火カ
ットによる初爆発生前の気筒に対する筒内噴射量を変化
させることを特徴とする筒内直噴エンジンの制御装置。
5. The method according to claim 1, wherein the fuel property is determined based on an increase in the number of revolutions after the initial explosion or an output value of an A / F sensor during operation of the engine, and based on the determined value before the first explosion due to ignition cut. A control device for an in-cylinder direct-injection engine, wherein the in-cylinder injection amount for each cylinder is changed.
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