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JP2004239268A - Fuel injection device for internal combustion engine - Google Patents

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JP2004239268A JP2004116014A JP2004116014A JP2004239268A JP 2004239268 A JP2004239268 A JP 2004239268A JP 2004116014 A JP2004116014 A JP 2004116014A JP 2004116014 A JP2004116014 A JP 2004116014A JP 2004239268 A JP2004239268 A JP 2004239268A
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent fluctuation of the engine output torque caused by secondary fuel injection in an expansion or exhaust stroke of an engine. <P>SOLUTION: A cylinder fuel injection valve 111 to directly inject fuel in a cylinder of an internal combustion engine is provided, and main fuel injection is performed in the cylinder intake stroke and/or the compression stroke, and secondary fuel injection not contributing to the combustion is performed in the expansion stroke or the exhaust stroke, respectively. An electronic control unit (ECU) 30 of the engine calculates the amount of remaining fuel in the cylinder by the secondary fuel injection based on the operating state of the engine, and the amount of the next main fuel injection is reduced by the amount of the remaining fuel. Therefore, even when the remaining fuel is present in the cylinder by the secondary fuel injection, the output torque is not fluctuated during the combustion at the next cycle. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に関し、詳細には機関気筒内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を有する燃料噴射装置に関する。   The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine, and more particularly, to a fuel injection device having an in-cylinder fuel injection valve for directly injecting fuel into an engine cylinder.

気筒内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を備え、通常の気筒内燃焼に寄与する主燃料噴射に加えて、気筒の膨張行程または排気行程に二次燃料噴射を行なう燃料噴射装置が知られている。
この種の装置としては、例えば特許文献1に開示されたものがある。
2. Description of the Related Art A fuel injection device including an in-cylinder fuel injection valve for directly injecting fuel into a cylinder and performing secondary fuel injection during an expansion stroke or an exhaust stroke of the cylinder in addition to main fuel injection contributing to normal in-cylinder combustion is known. Have been.
As this type of apparatus, for example, there is an apparatus disclosed in Patent Document 1.

文献1の装置は、ディーゼル機関の排気通路に、流入する排気の空燃比がリーンの時に排気中のNOXを吸収し流入する排気中の酸素濃度が低下したときに吸収したNOXを放出するNOX吸蔵還元触媒を配置し、通常は機関気筒の圧縮上死点近傍で気筒内に主燃料噴射を行ない、NOX吸蔵還元触媒からNOXを放出させるべきときには、主燃料噴射に加えて気筒の膨張または排気行程に二次燃料噴射を行なうようにしている。 The device of Document 1 absorbs NO X in exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust passage of the diesel engine is lean, and releases the absorbed NO X when the oxygen concentration in the exhaust gas flowing in decreases. the NO X storage reduction catalyst were placed, usually performs a main fuel injected into the cylinder at the compression top dead center near the engine cylinder, the time to emit NO X from the NO X storage reduction catalyst, in addition to the main fuel injection cylinder The secondary fuel injection is performed during the expansion or exhaust stroke of the engine.

膨張または排気行程に気筒内に噴射された燃料は、気筒内での燃焼には寄与せずに高温の既燃ガスに曝されることになるため、燃料中の分子量の大きい炭化水素が分子量の小さな炭化水素に分解する。また、二次燃料噴射により噴射された燃料は燃焼に寄与せずにそのまま排気とともに排出されるため、ディーゼル機関においても気筒内の爆発圧力を上昇させることなく排気をリッチ空燃比にするだけの比較的多量の燃料を噴射することができる。このため、二次燃料噴射により活性の高い低分子量の炭化水素を多く含むリッチ空燃比の排気が排気通路のNOX吸蔵還元触媒に流入するようになり、NOX吸蔵還元触媒から吸収したNOXが放出されるとともに排気中の炭化水素により還元浄化される。 The fuel injected into the cylinder during the expansion or exhaust stroke is exposed to the high-temperature burned gas without contributing to the combustion in the cylinder. Decomposes into small hydrocarbons. Also, since the fuel injected by the secondary fuel injection does not contribute to the combustion and is discharged as it is with the exhaust gas, even in a diesel engine, it is necessary to make the exhaust gas rich air-fuel ratio without increasing the explosion pressure in the cylinder. A very large amount of fuel can be injected. Therefore, exhaust gas of a rich air-fuel ratio rich in hydrocarbons having a high active low molecular weight becomes to flow to the NO X occluding and reducing catalyst in the exhaust passage by the secondary fuel injection, NO was absorbed from the NO X storage reduction catalyst X Is released and reduced and purified by hydrocarbons in the exhaust gas.

特開平6−212961号公報JP-A-6-212961

ところが、特許文献1のように二次燃料噴射を行なう機関では二次燃料噴射により噴射された燃料が排気行程中に完全に排出されず気筒内に残留する場合がある。気筒内に二次燃料噴射の燃料の一部が残留すると次回に主燃料噴射が行なわれたときに気筒内では主燃料噴射により供給された燃料に加えて残留した燃料が燃焼するため、燃焼による発生トルクが過大となり機関の出力トルク変動が生じる問題がある。   However, in an engine that performs secondary fuel injection as in Patent Literature 1, the fuel injected by secondary fuel injection sometimes remains in the cylinder without being completely discharged during the exhaust stroke. If a part of the fuel of the secondary fuel injection remains in the cylinder, the remaining fuel is burned in the cylinder in addition to the fuel supplied by the main fuel injection when the next main fuel injection is performed. There is a problem that the generated torque becomes excessive and the output torque of the engine fluctuates.

本発明は上記問題に鑑み、二次燃料噴射実施時に残留燃料による機関出力トルク変動を防止することが可能な内燃機関の燃料噴射装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a fuel injection device for an internal combustion engine that can prevent engine output torque fluctuation due to residual fuel during secondary fuel injection.

請求項1に記載の発明によれば、内燃機関の気筒に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁と、前記筒内燃料噴射弁を制御して、気筒内の燃焼に寄与する燃料を噴射する主燃料噴射を行なうとともに、必要に応じて主燃料噴射の後の膨張行程または排気行程中に気筒内の燃焼に寄与しない燃料を噴射する二次燃料噴射を行なう燃料噴射制御手段と、を備え、前記燃料噴射制御手段は直前の二次燃料噴射により噴射された燃料のうち、気筒内に残留している燃料量を算出するとともに、該残留燃料量に応じて前記主燃料噴射の噴射量を補正する内燃機関の燃料噴射装置が提供される。   According to the first aspect of the present invention, an in-cylinder fuel injection valve for directly injecting fuel into a cylinder of an internal combustion engine, and the in-cylinder fuel injection valve are controlled to inject fuel contributing to combustion in the cylinder. Fuel injection control means for performing main fuel injection and, if necessary, performing secondary fuel injection for injecting fuel that does not contribute to combustion in the cylinder during an expansion stroke or an exhaust stroke after the main fuel injection, The fuel injection control means calculates the amount of fuel remaining in the cylinder among the fuel injected by the immediately preceding secondary fuel injection, and corrects the injection amount of the main fuel injection according to the remaining fuel amount. A fuel injection device for an internal combustion engine is provided.

すなわち、請求項1に記載の発明では、燃料噴射制御手段は直前の二次燃料噴射により気筒内に残留する燃料の量を算出し、残留燃料量に応じて主燃料噴射量を補正する。この補正は例えば、主燃料噴射量を残留燃料量相当分だけ減量することにより行なう。これにより、主燃料噴射時に燃焼に寄与する燃料量は目標量に維持されるようになる。このため、二次燃料噴射により気筒内に燃料が残留した場合でも機関の出力トルク変動が生じない。   That is, in the first aspect of the invention, the fuel injection control means calculates the amount of fuel remaining in the cylinder due to the immediately preceding secondary fuel injection, and corrects the main fuel injection amount according to the remaining fuel amount. This correction is performed, for example, by reducing the main fuel injection amount by an amount corresponding to the residual fuel amount. As a result, the amount of fuel contributing to combustion during main fuel injection is maintained at the target amount. For this reason, even when fuel remains in the cylinder due to the secondary fuel injection, the output torque of the engine does not fluctuate.

請求項2に記載の発明によれば、内燃機関の気筒に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁と、前記筒内燃料噴射弁を制御して、気筒内の燃焼に寄与する燃料を噴射する主燃料噴射を行なうとともに、必要に応じて主燃料噴射の後の膨張行程または排気行程中に気筒内の燃焼に寄与しない燃料を噴射する二次燃料噴射を行なう燃料噴射制御手段と、を備え、前記燃料噴射制御手段は必要に応じて前記主燃料噴射を、気筒内に均質混合気を生成させるための第1主燃料噴射と可燃混合気の層を生成させるための第2主燃料噴射とに分けて2回行い、前記二次燃料噴射実行時には、直前の二次燃料噴射により噴射された燃料のうち、気筒内に残留している燃料量を算出し、該残留燃料量に応じて前記第1主燃料噴射の噴射量を補正する内燃機関の燃料噴射装置が提供される。   According to the second aspect of the present invention, an in-cylinder fuel injection valve for directly injecting fuel into a cylinder of an internal combustion engine, and the in-cylinder fuel injection valve are controlled to inject fuel contributing to combustion in the cylinder. Fuel injection control means for performing main fuel injection and, if necessary, performing secondary fuel injection for injecting fuel that does not contribute to combustion in the cylinder during an expansion stroke or an exhaust stroke after the main fuel injection, The fuel injection control means converts the main fuel injection as necessary into a first main fuel injection for generating a homogeneous mixture in a cylinder and a second main fuel injection for generating a layer of a combustible mixture. When the secondary fuel injection is executed, the fuel amount remaining in the cylinder among the fuel injected by the immediately preceding secondary fuel injection is calculated, and the second fuel injection is performed in accordance with the residual fuel amount. 1 Fuel for internal combustion engine that corrects the injection amount of main fuel injection Morphism apparatus is provided.

すなわち、請求項2に記載の発明では燃料噴射制御手段は主燃料噴射を2回行なう際には、二次燃料噴射による気筒内残留燃料量に応じて第1主燃料噴射の量を補正する。この補正は例えば、第1主燃料噴射量を残留燃料量相当分だけ減量することにより行なう。第1主燃料噴射は気筒内に均質な混合気を生成するためのものであるのに対して、第2主燃料噴射は混合気を成層させるためのものである。一方、気筒内に残留した燃料は気筒内に均質な混合気を生成する。このため、第1主燃料噴射量を通常通りに設定すると生成される均質混合気の空燃比は目標値よりリッチとなる。本発明では、残留燃料量に応じて第1主燃料噴射量を補正することにより、気筒内に生成される均質混合気の空燃比が目標値に維持されるようになる。   That is, in the second aspect of the invention, when performing the main fuel injection twice, the fuel injection control means corrects the amount of the first main fuel injection according to the amount of residual fuel in the cylinder due to the secondary fuel injection. This correction is performed, for example, by reducing the first main fuel injection amount by an amount corresponding to the residual fuel amount. The first main fuel injection is for generating a homogeneous mixture in the cylinder, whereas the second main fuel injection is for stratifying the mixture. On the other hand, the fuel remaining in the cylinder generates a homogeneous mixture in the cylinder. Therefore, when the first main fuel injection amount is set as usual, the air-fuel ratio of the generated homogeneous mixture becomes richer than the target value. According to the present invention, by correcting the first main fuel injection amount according to the remaining fuel amount, the air-fuel ratio of the homogeneous mixture generated in the cylinder is maintained at the target value.

各請求項に記載の発明では、二次燃料噴射実施時に気筒内に残留する燃料量を算出し、残留燃料量に応じて主燃料噴射量を補正するようにしたことにより、二次燃料噴射により気筒内残留燃料が生じた場合であっても機関出力の変動の発生を防止することが可能となる。   In the invention described in each claim, the amount of fuel remaining in the cylinder at the time of performing the secondary fuel injection is calculated, and the main fuel injection amount is corrected according to the remaining fuel amount. Even when the residual fuel in the cylinder is generated, it is possible to prevent the fluctuation of the engine output from occurring.

以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図1は本発明の燃料噴射装置を自動車用内燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を説明する図である。
図1において、1は自動車用内燃機関を示す。本実施形態では、機関1は#1から#4の4つの気筒を備えた4気筒ガソリン機関とされ、#1から#4気筒には直接気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁111から114が設けられている。後述するように、本実施形態の内燃機関1は、理論空燃比より高い(リーンな)空燃比で運転可能なリーンバーンエンジンとされている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an embodiment in which the fuel injection device of the present invention is applied to an internal combustion engine for a vehicle.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an internal combustion engine for a vehicle. In the present embodiment, the engine 1 is a four-cylinder gasoline engine having four cylinders # 1 to # 4, and fuel injection valves 111 to 114 for directly injecting fuel into the cylinders are provided in the # 1 to # 4 cylinders. Is provided. As will be described later, the internal combustion engine 1 of the present embodiment is a lean burn engine that can operate at a higher (lean) air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio.

また、本実施形態では#1から#4の気筒は互いに点火時期が連続しない2つの気筒からなる2つの気筒群にグループ分けされている。(例えば、図1の実施形態では、気筒点火順序は1−3−4−2であり、#1、#4の気筒と#2、#3の気筒とがそれぞれ気筒群を構成している。)また、各気筒の排気ポートは気筒群毎に排気マニホルドに接続され、気筒群毎の排気通路に接続されている。図1において、21aは#1、#4気筒からなる気筒群の排気ポートを個別排気通路2aに接続する排気マニホルド、21bは#2、#4気筒からなる気筒群の排気ポートを個別排気通路2bに接続する排気マニホルドである。本実施形態では、個別排気通路2a、2b上には三元触媒からなるスタートキャタリスト(以下「SC」と呼ぶ)5aと5bがそれぞれ配置されている。また、個別排気通路2a、2bはSC下流側で共通の排気通路2に合流している。   In the present embodiment, the cylinders # 1 to # 4 are grouped into two cylinder groups including two cylinders whose ignition timings are not continuous with each other. (For example, in the embodiment of FIG. 1, the cylinder ignition order is 1-3-4-2, and the cylinders # 1, # 4 and the cylinders # 2, # 3 each constitute a cylinder group. The exhaust port of each cylinder is connected to an exhaust manifold for each cylinder group, and is connected to an exhaust passage for each cylinder group. In FIG. 1, reference numeral 21a denotes an exhaust manifold for connecting the exhaust ports of a group of cylinders composed of # 1 and # 4 cylinders to the individual exhaust passage 2a, and reference numeral 21b denotes an exhaust port of a group of cylinders composed of # 2 and # 4 cylinders for the individual exhaust passage 2b. Exhaust manifold connected to the In the present embodiment, start catalysts (hereinafter, referred to as “SC”) 5a and 5b made of a three-way catalyst are arranged on the individual exhaust passages 2a and 2b, respectively. The individual exhaust passages 2a and 2b join the common exhaust passage 2 downstream of the SC.

共通排気通路2上には、後述するNOX吸蔵還元触媒7が配置されている。図1に29a、29bで示すのは、個別排気通路2a、2bのスタートキャタリスト5a、5b上流側に配置された空燃比センサ、31で示すのは、排気通路2のNOX吸蔵還元触媒7出口に配置された空燃比センサである。空燃比センサ29a、29b及び31は、広い空燃比範囲で排気空燃比に対応する電圧信号を出力する、いわゆるリニア空燃比センサとされている。 On the common exhaust passage 2, a NO X storage reduction catalyst 7 described later is arranged. In FIG. 1, reference numerals 29a and 29b denote air-fuel ratio sensors disposed upstream of the start catalysts 5a and 5b of the individual exhaust passages 2a and 2b, and reference numeral 31 denotes a NO X storage reduction catalyst 7 of the exhaust passage 2. It is an air-fuel ratio sensor arranged at the outlet. The air-fuel ratio sensors 29a, 29b and 31 are so-called linear air-fuel ratio sensors that output a voltage signal corresponding to the exhaust air-fuel ratio in a wide air-fuel ratio range.

図1において、機関の1の気筒#1から#4の吸気ポートは吸気マニホルド10bを介してサージタンク10aに接続されており、サージタンクは共通の吸気通路10に接続されている。更に、本実施形態では吸気通路10上にはスロットル弁15が設けられている。本実施形態のスロットル弁15はいわゆる電子制御スロットル弁とされており、ステッパモータ等の適宜な形式のアクチュエータ15aにより駆動され後述するECU30からの制御信号に応じた開度をとる。図1に15bで示すのは、スロットル弁15の開度を検出するスロットル弁開度センサである。   In FIG. 1, the intake ports of the cylinders # 1 to # 4 of the engine are connected to a surge tank 10a via an intake manifold 10b, and the surge tank is connected to a common intake passage 10. Further, in this embodiment, a throttle valve 15 is provided on the intake passage 10. The throttle valve 15 of the present embodiment is a so-called electronically controlled throttle valve, and is driven by an actuator 15a of an appropriate type such as a stepper motor, and has an opening in accordance with a control signal from an ECU 30 described later. Reference numeral 15b in FIG. 1 denotes a throttle valve opening sensor for detecting the opening of the throttle valve 15.

本実施形態では、筒内燃料噴射弁111から114は個別にコモンレール(蓄圧室)110に接続され、コモンレール110内の高圧の燃料を気筒内に噴射する。図1に130で示したのは、プランジャポンプ等の高圧ポンプからなる燃料ポンプである。燃料ポンプ130は、各燃料噴射弁(111〜114)の燃料噴射が行なわれる毎にコモンレール110に高圧の燃料を圧送している。   In the present embodiment, the in-cylinder fuel injection valves 111 to 114 are individually connected to a common rail (accumulator) 110 and inject high-pressure fuel in the common rail 110 into the cylinder. A fuel pump indicated by 130 in FIG. 1 is a high-pressure pump such as a plunger pump. The fuel pump 130 pumps high-pressure fuel to the common rail 110 every time fuel is injected from each of the fuel injection valves (111 to 114).

図1に200で示すのは、機関1のバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置である。本実施形態では、可変バルブタイミング装置200は後述するECU30からの指令信号に応じて機関1のバルブタイミングを変更可能なものであれば、任意の公知の形式のものが使用可能であり、吸気弁または/及び排気弁の開閉タイミングのみを変化させるもの、開閉タイミングとともにバルブリフトをも変化させるもの等のいずれも使用することができる。また、バルブタイミングの変更は連続的に行なうものでも、段階的に行なうものでも良い。   A variable valve timing device that changes the valve timing of the engine 1 is shown at 200 in FIG. In this embodiment, the variable valve timing device 200 may be of any known type as long as it can change the valve timing of the engine 1 in response to a command signal from the ECU 30 described later. Alternatively, any of those that change only the opening / closing timing of the exhaust valve, those that change the valve lift together with the opening / closing timing, and the like can be used. Further, the change of the valve timing may be performed continuously or stepwise.

図1に30で示すのは、機関1の制御を行なうECU(エンジンコントロールユニット)である。ECU30はRAM、ROM、CPUを双方向性バスで相互に接続した公知の構成のマイクロコンピュータからなり、機関1の主燃料噴射制御や点火時期制御等の基本制御を行なう。また、ECU30は本実施形態では後述するNOX吸蔵還元触媒の再生操作時に気筒内の燃焼をリッチ空燃比に切り換えたり、各気筒の膨張または排気行程に二次燃料噴射を行ないNOX吸蔵還元触媒に流入する排気空燃比を短時間でリッチ空燃比に切り換えるための二次燃料噴射制御を行なう。 Reference numeral 30 in FIG. 1 denotes an ECU (engine control unit) that controls the engine 1. The ECU 30 includes a microcomputer having a known configuration in which a RAM, a ROM, and a CPU are interconnected by a bidirectional bus, and performs basic control such as main fuel injection control and ignition timing control of the engine 1. Further, in the present embodiment, the ECU 30 switches the combustion in the cylinder to a rich air-fuel ratio during the regeneration operation of the NO X storage reduction catalyst described later, or performs the secondary fuel injection during the expansion or exhaust stroke of each cylinder, and performs the NO X storage reduction catalyst. The secondary fuel injection control for switching the exhaust air-fuel ratio flowing into the fuel cell to the rich air-fuel ratio in a short time is performed.

ECU30の入力ポートには、空燃比センサ29a、29bからSC5a、5b入口における排気空燃比を表す信号と、空燃比センサ31からNOX吸蔵還元触媒7出口における排気空燃比を表す信号と、サージタンク10aに設けられた吸気圧センサ37から機関の吸気圧力に対応する信号、及びアクセル開度センサ33から運転者のアクセルペダル踏込み量(アクセル開度)に応じた信号がそれぞれ入力されている他、機関クランク軸(図示せず)近傍に配置された回転数センサ35から機関クランク軸一定回転角度毎にクランク回転角パルス信号が入力されている。ECU30は、このパルス信号からクランク軸回転角を算出するとともに、パルス信号の周波数から機関回転数を算出する。 The ECU30 input ports, air-fuel ratio sensor 29a, a signal representative of the exhaust air-fuel ratio SCs 5a, in 5b the entrance from 29 b, and a signal representing the exhaust gas air-fuel ratio in the NO X storage reduction catalyst 7 exit from the air-fuel ratio sensor 31, a surge tank In addition to a signal corresponding to the intake pressure of the engine from the intake pressure sensor 37 provided in 10a and a signal corresponding to the accelerator pedal depression amount (accelerator opening) of the driver from the accelerator opening sensor 33, respectively, A crank rotation angle pulse signal is input from the rotation speed sensor 35 arranged near the engine crankshaft (not shown) at every constant rotation angle of the engine crankshaft. The ECU 30 calculates the crankshaft rotation angle from the pulse signal and calculates the engine speed from the frequency of the pulse signal.

更に、ECU30の入力ポートにはコモンレール110に配置した燃料圧力センサ120からコモンレール110内の燃料圧力に対応する信号と、スロットル弁開度センサ15bからスロットル弁15の開度を表す信号が入力されている。   Further, a signal corresponding to the fuel pressure in the common rail 110 from the fuel pressure sensor 120 disposed on the common rail 110 and a signal representing the opening of the throttle valve 15 from the throttle valve opening sensor 15b are input to input ports of the ECU 30. I have.

また、ECU30の出力ポートは、各気筒への燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御するために、図示しない燃料噴射回路を介して各気筒の燃料噴射弁111から114に接続されている他、スロットル弁15のアクチュエータ15bに図示しない駆動回路を介して接続されスロットル弁15の開度を制御している。   In addition, an output port of the ECU 30 is connected to fuel injection valves 111 to 114 of each cylinder via a fuel injection circuit (not shown) in order to control a fuel injection amount and a fuel injection timing to each cylinder. It is connected to an actuator 15b of the valve 15 via a drive circuit (not shown) to control the opening of the throttle valve 15.

上記制御の他にECU30は、燃料圧力センサ120から入力したコモンレール110内燃料圧力信号に応じてコモンレール内燃料圧力が目標値になるように燃料ポンプ130の燃料圧送量をフィードバック制御している。なお、燃料ポンプ130からコモンレール110への燃料の圧送は、燃料噴射弁111〜114からの燃料噴射毎に行なわれる。   In addition to the above control, the ECU 30 performs feedback control of the fuel pumping amount of the fuel pump 130 so that the fuel pressure in the common rail 110 becomes a target value in accordance with the fuel pressure signal in the common rail 110 input from the fuel pressure sensor 120. Note that the fuel pumping from the fuel pump 130 to the common rail 110 is performed every time fuel is injected from the fuel injection valves 111 to 114.

更に、ECU30の出力ポートは図示しない駆動回路を介して可変バルブタイミング装置200に接続されており、機関負荷状態(アクセル開度と機関回転数)とに応じて機関1のバルブタイミングを制御している。
本実施形態では、機関1の主燃料噴射、すなわち気筒内で燃焼させるための燃料の噴射は、機関負荷に応じて次の5つのモードに制御される。
Further, the output port of the ECU 30 is connected to a variable valve timing device 200 via a drive circuit (not shown), and controls the valve timing of the engine 1 according to the engine load state (accelerator opening and engine speed). I have.
In the present embodiment, the main fuel injection of the engine 1, that is, the injection of fuel for combustion in the cylinder is controlled in the following five modes according to the engine load.

1) リーン空燃比成層燃焼(圧縮行程1回噴射)
2) リーン空燃比均質混合気/成層燃焼(吸気行程/圧縮行程2回噴射)
3) リーン空燃比均質混合気燃焼(吸気行程1回噴射)
4) 理論空燃比均質混合気燃焼(吸気行程1回噴射)
5) リッチ空燃比均質混合気燃焼(吸気行程1回噴射)
1) Lean air-fuel ratio stratified combustion (one compression stroke injection)
2) Lean air-fuel ratio homogeneous mixture / stratified combustion (intake stroke / compression stroke twice injection)
3) Lean air-fuel ratio homogeneous mixture combustion (single injection stroke)
4) Combustion of stoichiometric air-fuel ratio homogeneous mixture (injection of intake stroke once)
5) Combustion of rich air-fuel ratio homogeneous mixture (injection of the intake stroke once)

すなわち、機関1の軽負荷運転領域では、上記1)のリーン空燃比成層燃焼が行なわれる。この状態では、筒内燃料噴射は各気筒の圧縮行程後半に1回のみ行なわれ、噴射された燃料は気筒点火プラグ近傍に可燃混合気の層を形成する。また、この運転状態での燃料噴射量は極めて少なく、気筒内の全体としての空燃比は25から30程度になる。   That is, in the light load operation region of the engine 1, the lean air-fuel ratio stratified combustion of 1) is performed. In this state, in-cylinder fuel injection is performed only once in the latter half of the compression stroke of each cylinder, and the injected fuel forms a combustible mixture layer near the cylinder ignition plug. Further, the fuel injection amount in this operating state is extremely small, and the overall air-fuel ratio in the cylinder is about 25 to 30.

また、上記1)の状態から負荷が増大して低負荷運転領域になると、上記2)リーン空燃比均質混合気/成層燃焼が行なわれる。機関負荷が増大するにつれて気筒内に噴射する燃料は増量されるが、上記1)の成層燃焼では燃料噴射を圧縮行程後半に行なうため、噴射時間が限られてしまい成層させることのできる燃料量には限界がある。そこで、この負荷領域では圧縮行程後半の燃料噴射だけでは不足する燃料の量を予め吸気行程前半に噴射することにより目標量の燃料を気筒に供給するようにしている。   Further, when the load increases from the state of the above 1) and becomes a low load operation region, the above 2) the lean air-fuel ratio homogeneous mixture / stratified combustion is performed. As the engine load increases, the amount of fuel injected into the cylinder increases. However, in the above-mentioned stratified combustion, since the fuel injection is performed in the latter half of the compression stroke, the injection time is limited, and the amount of fuel that can be stratified is reduced. Has limitations. Therefore, in this load region, a target amount of fuel is supplied to the cylinder by injecting in advance the amount of fuel that is insufficient only by fuel injection in the latter half of the compression stroke into the first half of the intake stroke.

吸気行程前半に気筒内に噴射された燃料は着火時までに極めてリーンな均質混合気を生成する。圧縮行程後半ではこの極めてリーンな均質混合気中に更に燃料が噴射され点火プラグ近傍に着火可能な可燃混合気の層が生成される。着火時にはこの可燃混合気層が燃焼を開始し周囲の希薄な混合気層に火炎が伝播するため安定した燃焼が行なわれるようになる。この状態では吸気行程と圧縮行程での噴射により供給される燃料量は1)より増量されるが、全体としての空燃比はやや低いリーン(例えば空燃比で20から30程度)になる。   The fuel injected into the cylinder in the first half of the intake stroke produces an extremely lean homogeneous mixture by the time of ignition. In the latter half of the compression stroke, fuel is further injected into this extremely lean homogeneous mixture, and a layer of ignitable combustible mixture is generated near the ignition plug. At the time of ignition, the combustible air-fuel mixture layer starts burning, and the flame propagates to the surrounding lean air-fuel mixture layer, so that stable combustion is performed. In this state, the amount of fuel supplied by the injection in the intake stroke and the compression stroke is increased from 1), but the overall air-fuel ratio is slightly lower (for example, about 20 to 30 in air-fuel ratio).

更に機関負荷が増大すると、機関1では上記3)のリーン空燃比均質混合気燃焼が行なわれる。この状態では燃料噴射は吸気行程前半に1回のみ実行され、燃料噴射量は上記2)より更に増量される。この状態で気筒内に生成される均質混合気は理論空燃比に比較的近いリーン空燃比(例えば空燃比で15から25程度)となる。   When the engine load further increases, the engine 1 performs the lean air-fuel ratio homogeneous mixture combustion described in 3) above. In this state, the fuel injection is executed only once in the first half of the intake stroke, and the fuel injection amount is further increased from the above 2). In this state, the homogeneous air-fuel mixture generated in the cylinder has a lean air-fuel ratio relatively close to the stoichiometric air-fuel ratio (for example, an air-fuel ratio of about 15 to 25).

更に機関負荷が増大して機関高負荷運転領域になると、3)の状態から更に燃料が増量され、上記4)の理論空燃比均質混合気運転が行なわれる。この状態では、気筒内には理論空燃比の均質な混合気が生成されるようになり、機関出力が増大する。また、更に機関負荷が増大して機関の全負荷運転になると、4)の状態から燃料噴射量が更に増量され5)のリッチ空燃比均質混合気運転が行なわれる。この状態では、気筒内に生成される均質混合気の空燃比はリッチ(例えば空燃比で12から14程度)になる。   When the engine load further increases and enters the engine high load operation region, the amount of fuel is further increased from the state of 3), and the stoichiometric air-fuel ratio homogeneous mixture operation of 4) is performed. In this state, a homogeneous air-fuel mixture having a stoichiometric air-fuel ratio is generated in the cylinder, and the engine output increases. Further, when the engine load further increases and the engine becomes full load operation, the fuel injection amount is further increased from the state of 4), and the rich air-fuel ratio homogeneous mixture operation of 5) is performed. In this state, the air-fuel ratio of the homogeneous mixture generated in the cylinder becomes rich (for example, about 12 to 14 in air-fuel ratio).

本実施形態では、アクセル開度(運転者のアクセルペダル踏込み量)と機関回転数とに応じて予め実験等に基づいて最適な運転モード(上記1)から5))が設定されており、ECU30のROMにアクセル開度と機関回転数とを用いたマップとして格納してある。機関1運転中、ECU30はアクセル開度センサ33で検出したアクセル開度と機関回転数とに基づいて、現在上記1)から5)のいずれの運転モードを選択すべきかを決定し、それぞれのモードに応じて燃料噴射量、燃料噴射時期、回数及びスロットル弁開度を決定する。   In this embodiment, the optimal operation modes (1 to 5)) are set in advance based on experiments and the like according to the accelerator opening (the amount of depression of the accelerator pedal by the driver) and the engine speed. Are stored as a map using the accelerator opening and the engine speed. During the operation of the engine 1, the ECU 30 determines which of the above 1) to 5) operation modes should be currently selected based on the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 33 and the engine speed. The fuel injection amount, the fuel injection timing, the number of times, and the throttle valve opening are determined according to.

すなわち、上記1)から3)のモード(リーン空燃比燃焼)が選択された場合には、ECU30は上記1)から3)のモード毎に予め準備されたマップに基づいて、アクセル開度と機関回転数とから燃料噴射量を決定する。又、上記4)と5)のモード(理論空燃比またはリッチ空燃比均質混合気燃焼)が選択された場合には、ECU30は上記4)と5)のモード毎に予め準備されたマップに基づいて、吸気圧センサ33で検出された吸気圧力と機関回転数とに基づいて燃料噴射量を設定する。   That is, when the mode 1) to 3) (lean air-fuel ratio combustion) is selected, the ECU 30 determines the accelerator opening and the engine based on the maps prepared in advance for the modes 1) to 3). The fuel injection amount is determined from the rotation speed. When the modes (4) and (5) (the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio homogeneous mixture combustion) are selected, the ECU 30 performs the operations based on the maps prepared in advance for the modes (4) and (5). Then, the fuel injection amount is set based on the intake pressure detected by the intake pressure sensor 33 and the engine speed.

また、モード4)(理論空燃比均質混合気燃焼)が選択された場合には、ECU30は更に上記により算出した燃料噴射量を、機関排気空燃比が理論空燃比となるように空燃比センサ29a、29bの出力に基づいてフィードバック補正する空燃比制御を行なう。
スタートキャタリスト(SC)5a、5bは、ハニカム状に成形したコージェライト等の担体を用いて、この担体表面にアルミナの薄いコーティングを形成し、このアルミナ層に白金Pt、パラジウムPd、ロジウムRh等の貴金属触媒成分を担持させた三元触媒として構成される。三元触媒は理論空燃比近傍でHC、CO、NOXの3成分を高効率で浄化する。三元触媒は、流入する排気の空燃比が理論空燃比より高くなるとNOXの還元能力が低下するため、機関1がリーン空燃比運転されているときの排気中のNOXを充分に浄化することはできない。
When mode 4) (stoichiometric air-fuel ratio homogeneous mixture combustion) is selected, the ECU 30 further calculates the fuel injection amount calculated as described above so that the engine exhaust air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio. , 29b for air-fuel ratio control for feedback correction.
The start catalysts (SC) 5a and 5b use a honeycomb-shaped carrier such as cordierite to form a thin coating of alumina on the surface of the carrier, and form a platinum Pt, palladium Pd, rhodium Rh, etc. on the alumina layer. As a three-way catalyst supporting the noble metal catalyst component. Three-way catalyst for purifying HC at the stoichiometric air-fuel ratio near, CO, three components of the NO X at a high efficiency. Three-way catalyst, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas because the reducing capacity of the higher becomes the NO X than the stoichiometric air-fuel ratio decreases, to sufficiently purify NO X in the exhaust gas when the engine 1 is a lean air-fuel ratio operation It is not possible.

本実施形態では、SC5a、5bは、主に冷間始動直後の機関1のリッチ空燃比運転時の排気浄化、及び通常運転時に機関1が理論空燃比で運転される場合の排気浄化を行なう。このため、SC5a、5bは機関始動後短時間で触媒の活性温度に到達し触媒作用を開始することができるように、排気通路2a、2bの機関1に近い部分に配置され、熱容量を低減するために比較的小容量のものとされている。   In the present embodiment, the SCs 5a and 5b mainly perform exhaust purification during the rich air-fuel ratio operation of the engine 1 immediately after the cold start and exhaust purification when the engine 1 is operated at the stoichiometric air-fuel ratio during the normal operation. For this reason, the SCs 5a and 5b are arranged in portions of the exhaust passages 2a and 2b close to the engine 1 so as to be able to reach the activation temperature of the catalyst and start the catalytic action in a short time after starting the engine, thereby reducing the heat capacity. Therefore, it has a relatively small capacity.

次に、本実施形態のNOX吸蔵還元触媒7について説明する。本実施形態のNOX吸蔵還元触媒7は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムK、ナトリウムNa 、リチウムLi 、セシウムCs のようなアルカリ金属、バリウムBa 、カルシウムCa のようなアルカリ土類、ランタンLa 、セリウムCe、イットリウムYのような希土類から選ばれた少なくとも一つの成分と、白金Ptのような貴金属とを担持したものである。NOX吸蔵還元触媒は流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに、排気中のNOX(窒素酸化物)を硝酸イオンNO2 -の形で吸収し、流入排気ガスが理論空燃比以下(リッチ空燃比)になると吸収したNOXを放出するNOXの吸放出作用を行う。 Next, the NO X storage reduction catalyst 7 of the present embodiment will be described. The NO X storage-reduction catalyst 7 of the present embodiment uses, for example, alumina as a carrier, and on the carrier, for example, an alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li, or cesium Cs, or an alkaline earth such as barium Ba or calcium Ca. And at least one component selected from rare earths such as lanthanum La, cerium Ce and yttrium Y, and a noble metal such as platinum Pt. When the air-fuel ratio of the exhaust gas the NO X storage reduction catalyst is flowing is lean, NO X in the exhaust gas (nitrogen oxides) nitrate ion NO 2 - was absorbed in the form of inflow exhaust gas is less stoichiometric air-fuel ratio ( When the air-fuel ratio reaches a rich air-fuel ratio, a NO X absorption / release operation is performed to release the absorbed NO X.

この吸放出のメカニズムについて、以下に白金PtおよびバリウムBaを使用した場合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。   The mechanism of this absorption and release will be described below by taking platinum Pt and barium Ba as an example, but the same mechanism can be obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earths, and rare earths.

流入排気中の酸素濃度が増大すると(すなわち排気空燃比がリーンになると)、これら酸素は白金Pt上にO2 -またはO2-の形で付着し、排気中のNOXは白金Pt上のO2 -またはO2-と反応し、これによりNO2が生成される。また、流入排気中のNO2及び上記により生成したNO2は白金Pt上で更に酸化されつつ吸収剤中に吸収されて酸化バリウムBaOと結合しながら硝酸イオンNO3 -の形で吸収剤内に拡散する。このため、リーン雰囲気下では排気中のNOXがNOX吸収剤内に硝酸塩の形で吸収されるようになる。 When the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas increases (that is, when the exhaust air-fuel ratio becomes lean), these oxygens are deposited on the platinum Pt in the form of O 2 or O 2− , and the NO X in the exhaust gas is reduced on the platinum Pt. Reacts with O 2 or O 2− , thereby producing NO 2 . Further, the inflow NO 2 and NO 2 produced by the above exhaust platinum Pt on the further absorbed into the absorbent while being oxidized barium oxide BaO and bound with nitrate ions NO 3 - in the form of absorbent Spread. Therefore, so NO X in the exhaust gas is absorbed in the form of nitrates into the NO X absorbent in the lean atmosphere.

また、流入排気中の酸素濃度が大幅に低下すると(すなわち、排気空燃比が理論空燃比より小さく(リッチに)なると)、白金Pt上でのNO2生成量が減少するため、反応が逆方向に進むようになり、吸収剤内の硝酸イオンNO2 -はNO2の形で吸収剤から放出されるようになる。この場合、排気中にCO等の還元成分やHC、CO2等の成分が存在すると白金Pt上でこれらの成分によりNO2が還元される。 Further, when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is significantly reduced (that is, when the exhaust air-fuel ratio becomes smaller than the stoichiometric air-fuel ratio (rich)), the amount of NO 2 generated on the platinum Pt decreases, so that the reaction proceeds in the reverse direction. And the nitrate ion NO 2 in the absorbent is released from the absorbent in the form of NO 2 . In this case, if there are reducing components such as CO and components such as HC and CO 2 in the exhaust gas, NO 2 is reduced on the platinum Pt by these components.

本実施形態では、前述のように通常運転においては機関1は高負荷運転を除いて大部分の負荷領域でリーン空燃比で運転され、NOX吸蔵還元触媒は流入する排気中のNOXを吸収する。また、機関1がリッチ空燃比で運転されると、NOX吸蔵還元触媒7は吸収したNOXを放出、還元浄化する。このため、従来リーン空燃比運転中にNOX吸蔵還元触媒7に吸収されたNOX量が増大すると、短時間機関空燃比をリーン空燃比からリッチ空燃比に切り換えるリッチスパイク運転を行い、NOX吸蔵還元触媒からのNOXの放出と還元浄化(NOX吸蔵還元触媒の再生)を行なうようにしている。 In the present embodiment, in the normal operation, as described above, the engine 1 is operated at the lean air-fuel ratio in most of the load region except for the high load operation, and the NO X storage reduction catalyst absorbs NO X in the inflowing exhaust gas. I do. When the engine 1 is operated at the rich air-fuel ratio, the NO X storage reduction catalyst 7 releases the absorbed NO X and purifies it. Therefore, when the amount of NO X absorbed in the NO X occluding and reducing catalyst 7 in a conventional lean air-fuel ratio during operation increases, performs the rich spike operation for switching a short time the engine air-fuel ratio from a lean air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio, NO X Release of NO X from the storage reduction catalyst and reduction purification (regeneration of the NO X storage reduction catalyst) are performed.

ところが、機関1のリッチスパイク運転を行なうとリーン空燃比からリッチ空燃比に切り換えた直後にNOX吸蔵還元触媒から未浄化のNOXが放出されることが判明している。これは、機関をリーン空燃比運転からリッチ空燃比運転に切り換える際に排気中のHC、CO成分が不足する場合が生じるためと考えられる。すなわち、リーンからリッチに切り換えの際排気空燃比は連続的に変化するが、この際にリッチ空燃比ではあるもののリッチの度合いが低く排気中のHC、CO成分が比較的少ない領域を通過するため、この領域では排気中のHC、CO成分が不足して、NOX吸蔵還元触媒から放出されたNOXの全量を還元できないためと考えられる。 However, it has been found that when the rich spike operation of the engine 1 is performed, unpurified NO X is released from the NO X storage reduction catalyst immediately after switching from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio. This is considered to be because the HC and CO components in the exhaust gas may be insufficient when the engine is switched from the lean air-fuel ratio operation to the rich air-fuel ratio operation. That is, when switching from lean to rich, the exhaust air-fuel ratio changes continuously. At this time, the exhaust air-fuel ratio passes through a region where the rich air-fuel ratio is low but the degree of richness is low and the HC and CO components in the exhaust gas are relatively small. It is considered that the HC and CO components in the exhaust gas are insufficient in this region, and the total amount of NO X released from the NO X storage reduction catalyst cannot be reduced.

そこで、本実施形態ではNOX吸蔵還元触媒からNOXを放出させるべきときには、主燃料噴射後の膨張または排気行程に二次燃料噴射を行って排気空燃比を急激にかなりのリッチ空燃比とすることにより、NOX吸蔵還元触媒からの未浄化のNOXの放出を防止している。主燃料噴射により気筒内に供給された燃料の燃焼後の膨張または排気行程に噴射された燃料は燃焼せずに高温の既燃ガスと接触して気化するとともに低分子量のHCを生成する。また、二次燃料噴射により供給された燃料は気筒内での燃焼に寄与しないため比較的多量の燃料を二次燃料噴射により供給しても機関出力トルク増大が生じない。 Therefore, in the present embodiment, when NO X is to be released from the NO X storage reduction catalyst, secondary air injection is performed during the expansion or exhaust stroke after the main fuel injection to sharply increase the exhaust air-fuel ratio to a considerable rich air-fuel ratio. This prevents the emission of unpurified NO X from the NO X storage reduction catalyst. The fuel injected into the cylinder by the main fuel injection during the expansion or exhaust stroke after combustion does not burn and comes into contact with the high-temperature burned gas to vaporize and generate low-molecular-weight HC. Further, since the fuel supplied by the secondary fuel injection does not contribute to the combustion in the cylinder, even if a relatively large amount of fuel is supplied by the secondary fuel injection, the engine output torque does not increase.

このため、NOX吸蔵還元触媒からNOXを放出させるべきときに二次燃料噴射を行なうことにより、機関出力トルクの変動を生じることなく排気空燃比を低い値まで急激に変化させることができる。これにより、NOX吸蔵還元触媒には中間の空燃比を経ることなく、リッチの程度の高い排気を供給することが可能となりNOX吸蔵還元触媒からのNOX放出時初期に未浄化のNOXが放出される事態が防止される。なお、NOX吸蔵還元触媒からのNOXの放出は二次燃料噴射のみによって行なうことも可能であるし、主燃料噴射量を増量して通常のリッチスパイクを行なう際にリッチスパイク初期のみ二次燃料噴射を行い排気空燃比を急激にリッチ空燃比に切り換えるようにしても良い。 For this reason, by performing secondary fuel injection when NO X is to be released from the NO X storage reduction catalyst, it is possible to rapidly change the exhaust air-fuel ratio to a low value without causing a change in engine output torque. Thus, NO X in the storage reduction catalyst without passing through the air-fuel ratio of the intermediate, unpurified in the NO X release at the initial from possible and becomes the NO X storage reduction catalyst by supplying a high degree of rich exhaust NO X Is prevented from being released. It should be noted that NO X can be released from the NO X storage reduction catalyst only by secondary fuel injection, or when the main fuel injection amount is increased to perform a normal rich spike, the secondary A fuel injection may be performed to rapidly switch the exhaust air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio.

ところが、二次燃料噴射を行なう際に二次燃料噴射により噴射された燃料の一部が気筒内に残留すると機関出力トルクの変動が生じる場合がある。前述のように、ECU30は機関負荷状態(アクセル開度、回転数)に基づいて必要とされる燃料量を算出し主燃料噴射により気筒に供給している。このため、二次燃料噴射による残留燃料が生じると、次のサイクルでは主燃料噴射により供給された燃料に加えて上記残留燃料が気筒内で燃焼することになり、必要量以上の燃料の燃焼により機関出力トルクが増大しトルク変動が生じる問題がある。
この問題は以下に説明する2つの方法により解決可能である。
However, when a part of the fuel injected by the secondary fuel injection remains in the cylinder during the secondary fuel injection, the engine output torque may fluctuate. As described above, the ECU 30 calculates the required fuel amount based on the engine load state (accelerator opening, rotation speed) and supplies the fuel to the cylinder by main fuel injection. For this reason, when residual fuel is generated by the secondary fuel injection, in the next cycle, in addition to the fuel supplied by the main fuel injection, the above-described residual fuel burns in the cylinder. There is a problem that the engine output torque increases and torque fluctuation occurs.
This problem can be solved by the following two methods.

(A) 二次燃料噴射により噴射された燃料の全量を排気行程中(排気弁開弁中)に気筒外に排出し残留燃料が生じないようにする。
(B) 残留燃料が生じた場合には、次回の主燃料噴射時の燃料噴射量を残留燃料分だけ減量補正し燃焼に寄与する燃料量が主燃料噴射の目標噴射量と一致するようにする。
(A) The entire amount of fuel injected by the secondary fuel injection is discharged out of the cylinder during the exhaust stroke (while the exhaust valve is open) so that no residual fuel is generated.
(B) When residual fuel is generated, the fuel injection amount during the next main fuel injection is reduced and corrected by the residual fuel so that the fuel amount contributing to combustion matches the target injection amount of main fuel injection. .

以下、それぞれの方法をとった場合の実施形態について説明する。
(1)第1の実施形態
本実施形態は特許請求の範囲に記載した発明とは直接関係しない参考実施形態である。
本実施形態では、二次燃料噴射により噴射された燃料の全量を排気行程中に気筒外に排出することにより、二次燃料噴射による機関出力トルクの変動を防止している。
Hereinafter, an embodiment in which each method is adopted will be described.
(1) First Embodiment This embodiment is a reference embodiment that is not directly related to the invention described in the claims.
In the present embodiment, fluctuations in engine output torque due to secondary fuel injection are prevented by discharging the entire amount of fuel injected by secondary fuel injection to the outside of the cylinder during the exhaust stroke.

図2は、機関1の気筒の縦断面を示す図である。図2は#1気筒の断面を示すが、#2〜#4気筒の構成も図2と同様となっている。
図2において、10は気筒燃焼室、11はピストン、13は吸気ポート、13aは吸気弁、15は排気ポート、15aは排気弁をそれぞれ示している。また、111は筒内燃料噴射弁、17はシリンダヘッド気筒中央部に設けられた点火プラグである。本実施形態では、ピストン11の頂面には凹上のピストンキャビティ11aが設けられている。キャビティ11aは、リーン空燃比運転時の圧縮行程後半に燃料噴射弁111から噴射された燃料を点火プラグ17近傍に集中させてプラグ17近傍に可燃空燃比の混合気層を生成する役割を果たしている。
FIG. 2 is a diagram showing a vertical section of a cylinder of the engine 1. FIG. 2 shows a cross section of the # 1 cylinder. The configuration of the # 2 to # 4 cylinders is the same as that of FIG.
2, reference numeral 10 denotes a cylinder combustion chamber, 11 denotes a piston, 13 denotes an intake port, 13a denotes an intake valve, 15 denotes an exhaust port, and 15a denotes an exhaust valve. Reference numeral 111 denotes an in-cylinder fuel injection valve, and reference numeral 17 denotes a spark plug provided at the center of the cylinder head cylinder. In the present embodiment, a concave piston cavity 11 a is provided on the top surface of the piston 11. The cavity 11a plays a role of concentrating the fuel injected from the fuel injection valve 111 in the vicinity of the ignition plug 17 in the latter half of the compression stroke in the lean air-fuel ratio operation to generate a combustible air-fuel ratio mixture layer in the vicinity of the plug 17. .

すなわち、前述の1)リーン空燃比成層燃焼(圧縮行程1回噴射)及び、2)リーン空燃比均質混合気/成層燃焼(吸気行程/圧縮行程2回噴射)の主燃料噴射においては、圧縮行程後半にピストンが充分に上昇した位置に来たときに筒内燃料噴射111から比較的貫徹力の強い(噴射圧の高い)燃料がピストンキャビティ11aに向けて噴射される。   That is, in the above-described main fuel injection of 1) lean air-fuel ratio stratified combustion (compression stroke single injection) and 2) lean air-fuel ratio homogeneous mixture / stratified combustion (intake stroke / compression stroke twice injection), the compression stroke When the piston comes to a position where it is sufficiently raised in the latter half, fuel having a relatively strong penetration force (high injection pressure) is injected from the in-cylinder fuel injection 111 toward the piston cavity 11a.

この時、噴射された燃料はピストンキャビティ11a表面に到達し、キャビティ11aの曲面に沿って流れる。キャビティ11aの燃料噴射弁111から遠い側の側面11bは比較的曲率が大きく(曲率半径が小さく)形成されており、キャビティ11aの表面に沿って流れる燃料を点火プラグ17近傍に向けて偏流するようになっている。これにより、燃料噴射弁111から噴射された燃料が点火プラグ17近傍に成層するようになる。   At this time, the injected fuel reaches the surface of the piston cavity 11a and flows along the curved surface of the cavity 11a. The side surface 11b of the cavity 11a on the side remote from the fuel injection valve 111 has a relatively large curvature (small radius of curvature) so that the fuel flowing along the surface of the cavity 11a is deflected toward the vicinity of the spark plug 17. It has become. As a result, the fuel injected from the fuel injection valve 111 becomes stratified near the ignition plug 17.

本実施形態では、このピストンキャビティ11aを利用して二次燃料噴射により噴射された燃料の全量を排気ポート15から排出するようにしている。すなわち、本実施形態では燃料噴射タイミングは排気行程後半の、主燃料噴射が行なわれる燃料噴射タイミングからクランク角で360度遅れた時点に設定される。これにより、二次燃料噴射実行時にはピストン11は混合気を成層させるための主燃料噴射(以下「圧縮行程燃料噴射」という)実施時と同一の位置になっている。このため、二次燃料噴射により噴射された燃料は主燃料噴射と同様に曲面11bにより偏流され、点火プラグ17近傍(すなわち排気ポート13)に向けて流れることになる。   In the present embodiment, the entire amount of the fuel injected by the secondary fuel injection is discharged from the exhaust port 15 using the piston cavity 11a. That is, in the present embodiment, the fuel injection timing is set at a time later than the fuel injection timing at which the main fuel injection is performed by 360 degrees in crank angle in the latter half of the exhaust stroke. Thus, during execution of the secondary fuel injection, the piston 11 is at the same position as when the main fuel injection (hereinafter, referred to as “compression stroke fuel injection”) for stratifying the air-fuel mixture is performed. Therefore, the fuel injected by the secondary fuel injection is deflected by the curved surface 11b similarly to the main fuel injection, and flows toward the vicinity of the ignition plug 17 (that is, the exhaust port 13).

ところが、排気行程後半では排気弁15aが開弁しているため、上記により偏流された二次噴射燃料は図2にFで示したように点火プラグ17周りに成層することなく、その全量が排気ポート13から気筒外に排出されるようになる。このため、二次燃料噴射による気筒内残留燃料が生じることが防止される。なお、この場合噴射された燃料がピストンキャビティ11a表面に接触することになるが、運転中ピストンは高温になっているためキャビティ11a表面に接触した燃料は直ちに気化し、キャビティ11a表面に付着、残留することはない。   However, since the exhaust valve 15a is open in the latter half of the exhaust stroke, the secondary injection fuel deflected by the above does not stratify around the spark plug 17 as shown by F in FIG. The gas is discharged from the port 13 to the outside of the cylinder. Therefore, the generation of residual fuel in the cylinder due to the secondary fuel injection is prevented. In this case, the injected fuel comes into contact with the surface of the piston cavity 11a. However, since the temperature of the piston is high during operation, the fuel that has come into contact with the surface of the cavity 11a is immediately vaporized and adheres to the surface of the cavity 11a. I will not.

ところで、上記のように二次燃料噴射により噴射された燃料の全量を気筒外に排出させるためには、排気行程時に吸気弁13aが開弁を開始するまでの間に燃料の全部を排気ポート15から排出し終わる必要がある。排気弁15aと吸気弁13aとが同時に開弁している期間(バルブオーバラップ期間)に気筒内に燃料が残っていると、燃料の一部が吸気ポートに逆流し次の吸気行程で再度気筒内に流入するようになり二次噴射燃料の一部が気筒内に残留する可能性があるためである。また、本実施形態の機関1は可変バルブタイミング装置200を備えており、機関負荷状態に応じてバルブタイミングが変更される。そこで、本実施形態では二次燃料噴射実行時に吸気弁の開弁タイミングを読み込み、二次燃料噴射量を吸気弁開弁タイミングに応じて変更することにより、二次燃料噴射により噴射された燃料が吸気ポートに逆流して気筒内に残留することを防止している。   Incidentally, in order to discharge the entire amount of fuel injected by the secondary fuel injection to the outside of the cylinder as described above, all of the fuel must be exhausted to the exhaust port 15 until the intake valve 13a starts opening during the exhaust stroke. Need to be exhausted from If fuel remains in the cylinder during a period in which the exhaust valve 15a and the intake valve 13a are simultaneously opened (valve overlap period), a part of the fuel flows back to the intake port and the cylinder is re-started in the next intake stroke. This is because there is a possibility that a portion of the secondary injected fuel will remain in the cylinder. Further, the engine 1 of the present embodiment includes the variable valve timing device 200, and the valve timing is changed according to the engine load state. Thus, in the present embodiment, the fuel injected by the secondary fuel injection is read by reading the valve opening timing of the intake valve at the time of executing the secondary fuel injection and changing the secondary fuel injection amount according to the valve opening timing of the intake valve. This prevents the air from flowing back to the intake port and remaining in the cylinder.

図3は、本実施形態における燃料噴射制御操作を説明するフローチャートである。本操作は、ECU30によりクランク軸一定回転角毎に実行されるルーチンにより行なわれる。
図3において操作がスタートすると、ステップ301では二次燃料噴射が要求されているか否かが判定される。本実施形態では、別途実行される図示しないルーチンによりNOX吸蔵還元触媒7に吸収されたNOX量を機関運転状態に基づいて推定しており、吸収NOX量が所定値に到達した場合に二次燃料噴射(リッチスパイク)が要求される。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a fuel injection control operation according to the present embodiment. This operation is performed by a routine executed by the ECU 30 at every constant rotation angle of the crankshaft.
When the operation starts in FIG. 3, it is determined in step 301 whether or not the secondary fuel injection is requested. In the present embodiment, the amount of NO X absorbed in the NO X storage reduction catalyst 7 is estimated based on the engine operating state by a separately executed routine (not shown), and when the absorbed NO X amount reaches a predetermined value. Secondary fuel injection (rich spike) is required.

なお、NOX吸収量を推定する代わりに、前回のNOX放出操作実行時から一定時間が経過したとき、或いは前回NOX放出操作実行時からの機関回転数積算値が所定値に到達したときにNOX吸蔵還元触媒の吸収NOX量が所定値に到達したと仮定して二次燃料噴射を要求するようにしても良い。 Instead of estimating the NO X absorption, when predetermined time has elapsed since the last of the NO X emission operation execution, or when the engine speed integrated value from the previous NO X emission operation execution has reached a predetermined value The secondary fuel injection may be requested on the assumption that the absorbed NO X amount of the NO X storage reduction catalyst has reached a predetermined value.

ステップ301で二次燃料噴射が要求されていない場合には本操作はステップ303から321を実行することなく直ちに終了し、二次燃料噴射は実施されない。一方、ステップ301で二次燃料噴射が要求されている場合には、次にステップ303が実行され二次燃料噴射量の目標値qinjexが算出される。ステップ303では、機関1回転当たりに気筒に吸入される空気量Qと主燃料噴射量とから所望の空燃比を得るために必要な二次燃料噴射量qinjexを算出する。   If the secondary fuel injection is not requested in step 301, the operation immediately ends without executing steps 303 to 321 and the secondary fuel injection is not performed. On the other hand, if the secondary fuel injection is requested in step 301, step 303 is executed next to calculate the target value qinjex of the secondary fuel injection amount. In step 303, a secondary fuel injection amount qinjex required to obtain a desired air-fuel ratio is calculated from the air amount Q drawn into the cylinder per one revolution of the engine and the main fuel injection amount.

本実施形態では、予め実験により機関回転数Nと負荷(アクセル開度)ACCPと機関1回転当たりの気筒吸入空気量Qとの関係を求め、N、ACCPを用いた数値マップの形でECU30のROMに格納してある。また、主燃料噴射量も同様にN、ACCPの数値マップとしてECU30のROMに格納してある。従って、ステップ303では現在の負荷条件(N、ACCP)を用いてこれらの数値マップから吸入空気量Qと主燃料噴射量とを算出し、排気空燃比を目標値にするのに必要とされる二次燃料噴射量qinjexを算出する。   In the present embodiment, the relationship between the engine speed N, the load (accelerator opening) ACCP, and the cylinder intake air amount Q per one engine revolution is obtained in advance by an experiment, and the ECU 30 is controlled in the form of a numerical map using N and ACCP. It is stored in ROM. The main fuel injection amount is also stored in the ROM of the ECU 30 as a numerical map of N and ACCP. Therefore, in step 303, the intake air amount Q and the main fuel injection amount are calculated from these numerical maps using the current load conditions (N, ACCP), and are required to set the exhaust air-fuel ratio to the target value. The secondary fuel injection amount qinjex is calculated.

二次燃料噴射量qinjex算出後、ステップ305では、算出された二次燃料噴射量qinjex(ml)をコモンレール110内燃料圧力と筒内燃料噴射弁の特性値とを用いて燃料噴射時間(燃料噴射弁開弁時間)tauex (ms)に換算する。
そして、ステップ307では現在可変バルブタイミング装置200により設定されている吸気弁開弁時期(クランク角)IOを読み込み、ステップ309では現在許容可能な最大二次燃料噴射時間(ガード値)tauexmax を算出する。
After calculating the secondary fuel injection amount qinjex, in step 305, the calculated secondary fuel injection amount qinjex (ml) is calculated by using the fuel pressure in the common rail 110 and the characteristic value of the in-cylinder fuel injection valve. Valve opening time) Converted to tauex (ms).
Then, in step 307, the intake valve opening timing (crank angle) IO currently set by the variable valve timing device 200 is read, and in step 309, the currently allowable maximum secondary fuel injection time (guard value) tauexmax is calculated. .

本実施形態では、前述したように燃料噴射弁から二次燃料噴射により噴射された燃料の全量が吸気弁開弁前に気筒外に排出される必要がある。また、本実施形態では二次燃料噴射のタイミングは固定されている( 圧縮行程噴射タイミングから360度遅れ)。このため、噴射した燃料の全量を吸気弁開弁前に気筒外に排出するためには燃料噴射量の最大値を制限する必要がある。ステップ309では、ステップ307で読み込んだ吸気弁開弁クランク角IOと二次燃料噴射開始クランク角ainjc +360 との差(ainjcは圧縮行程主燃料噴射タイミング) と現在の機関回転数Nとを用いて、燃料噴射開始から吸気弁開弁までの時間 t1(ms)を算出する。 In the present embodiment, as described above, the entire amount of fuel injected by the secondary fuel injection from the fuel injection valve needs to be discharged out of the cylinder before the intake valve opens. In the present embodiment, the timing of the secondary fuel injection is fixed (360 degrees behind the compression stroke injection timing). Therefore, it is necessary to limit the maximum value of the fuel injection amount in order to discharge the entire amount of the injected fuel out of the cylinder before opening the intake valve. In step 309, the difference between the intake valve opening crank angle IO read in step 307 and the secondary fuel injection start crank angle ainjc + 360 (ainjc is the compression stroke main fuel injection timing) and the current engine speed N are used. The time t 1 (ms) from the start of fuel injection to the opening of the intake valve is calculated.

また、二次燃料噴射最終段階で噴射された燃料が排気ポートから排出されるためには燃料噴射弁から排気ポートまでの飛行に要する時間t2が必要となる。ここで、t2はコモンレール110内圧力により定まる。従って、本実施形態では、燃料噴射弁からの燃料噴射は開始後(t1−t2)の時間内に終了しなければ気筒内に残留燃料が生じる可能性がある。そこで、ステップ309では、吸気弁開弁クランク角IO、機関回転数N、コモンレール内燃料圧力とを用いて上記t1とt2を算出し、最大燃料噴射時間tauexmaxを、tauexmax=t1−t2として算出している。 Further, the time t 2 required for the flight from the fuel injection valve to the exhaust port becomes necessary for the fuel injected by the secondary fuel injection final stage is discharged from the exhaust port. Here, t 2 is determined by the internal pressure of the common rail 110. Therefore, in the present embodiment, if the fuel injection from the fuel injection valve does not end within the time after the start (t 1 -t 2 ), there is a possibility that residual fuel is generated in the cylinder. Therefore, in step 309, the above t 1 and t 2 are calculated using the intake valve opening crank angle IO, the engine speed N, and the fuel pressure in the common rail, and the maximum fuel injection time tauexmax is calculated as tauexmax = t 1 −t Calculated as 2 .

次いで、ステップ311から317ではステップ305で設定した目標二次燃料噴射時間tauex を最大値tauexmaxと最小値tauminとで制限し、taumin≦tauex ≦tauexmaxの範囲にtauex の値を設定する。最小値tauemin は、燃料噴射弁111の制御可能な最小開弁時間であり、燃料噴射弁111の特性値である。
そして、ステップ319では二次燃料噴射開始タイミングainjexを、ainjex=ainjc +360 に設定するとともに、ステップ321で図示しない燃料噴射回路にainjexとtauex とをセットする。これにより、二次燃料噴射はクランク角ainjexで開始されtauex の時間噴射が行なわれる。
Next, in steps 311 to 317, the target secondary fuel injection time tauex set in step 305 is limited by the maximum value tauexmax and the minimum value taumin, and the value of tauex is set in the range of taumin ≦ tauex ≦ tauexmax. The minimum value tauemin is a controllable minimum valve opening time of the fuel injection valve 111 and is a characteristic value of the fuel injection valve 111.
Then, in step 319, the secondary fuel injection start timing ainjex is set to ainjex = ainjc + 360, and in step 321, ainjex and tauex are set in a fuel injection circuit (not shown). As a result, the secondary fuel injection is started at the crank angle ainjex and the time injection of tauex is performed.

上述のように、本実施形態ではピストンキャビティ11aを利用して二次燃料噴射により噴射された燃料を排気ポート13に偏流するとともに、機関負荷状態とバルブタイミングとに応じて燃料噴射量を制御することにより、二次燃料噴射により噴射された燃料の全量を排気行程中に気筒外に排出することを可能としている。   As described above, in the present embodiment, the fuel injected by the secondary fuel injection is made to flow to the exhaust port 13 using the piston cavity 11a, and the fuel injection amount is controlled according to the engine load state and the valve timing. This makes it possible to discharge the entire amount of fuel injected by the secondary fuel injection to the outside of the cylinder during the exhaust stroke.

なお、図2の例ではピストン頂面に形成されたキャビティ11aにより二次燃料噴射により噴射された燃料の流れを排気ポートに向けて偏流しているが、他の手段を用いて燃料の流れを排気ポートに向けて偏流するようにしても良い。
例えば、燃料噴射弁を加圧空気を燃料とともに噴射するエアアシスト弁として構成し、二次燃料噴射時にのみ加圧空気を排気ポート側に向けて噴射することにより噴射された燃料をアシストエアにより排気ポート側に偏流するようにすることも可能である。
In the example of FIG. 2, the flow of the fuel injected by the secondary fuel injection by the cavity 11a formed on the top surface of the piston is deflected toward the exhaust port, but the flow of the fuel is changed by using other means. The flow may be deflected toward the exhaust port.
For example, the fuel injection valve is configured as an air assist valve that injects pressurized air together with fuel, and the injected fuel is discharged by the assist air by injecting the pressurized air toward the exhaust port only during secondary fuel injection. It is also possible to make it drift to the port side.

また、1つの燃料噴射弁で主燃料噴射と二次燃料噴射とで噴射方向を切り換えることが可能な構造を有する場合には、二次燃料噴射のときに燃料噴射方向を排気ポートまたは排気ポートに向かう偏流に向けて切り換えるようにしても良い。
更に、図2の例では主燃料噴射と二次燃料噴射とを同一の燃料噴射弁で行なっているが、主燃料噴射用の燃料噴射弁とは別に二次燃料噴射専用の副燃料噴射弁を設け、この副燃料噴射弁の噴射方向を排気ポートに向けて設定するようにしても良い。
Further, when the fuel injection valve has a structure in which the injection direction can be switched between the main fuel injection and the secondary fuel injection with one fuel injection valve, the fuel injection direction is set to the exhaust port or the exhaust port at the time of the secondary fuel injection. The switching may be performed in accordance with the heading drift.
Further, in the example of FIG. 2, the main fuel injection and the secondary fuel injection are performed by the same fuel injection valve. However, an auxiliary fuel injection valve dedicated to the secondary fuel injection is provided separately from the fuel injection valve for the main fuel injection. Alternatively, the injection direction of the auxiliary fuel injection valve may be set toward the exhaust port.

更に、ピストンキャビティの代わりに、二次燃料噴射時のみ気筒内に突出する偏流板を設け、二次燃料噴射により噴射された燃料の流れをこの偏流板に衝突させて燃料を排気ポートに向けて流すようにしても良い。
(2)第2の実施形態
次に、第2の実施形態について説明する。本実施形態は特許請求の範囲に記載した発明とは直接関係しない参考実施形態である。
上述の第1の実施形態と同様、本実施形態においても二次燃料噴射により噴射された燃料の全量を排気行程中に気筒外に排出することにより、二次燃料噴射による機関出力トルクの変動を防止している。
Further, instead of the piston cavity, a drift plate is provided which protrudes into the cylinder only at the time of the secondary fuel injection. You may make it flow.
(2) Second Embodiment Next, a second embodiment will be described. This embodiment is a reference embodiment that is not directly related to the invention described in the claims.
As in the first embodiment described above, also in this embodiment, the variation in the engine output torque due to the secondary fuel injection is reduced by discharging the entire amount of the fuel injected by the secondary fuel injection to the outside of the cylinder during the exhaust stroke. It is preventing.

図4は、機関1の気筒断面を示す図2と同様な図である。図4において、図2と同一の参照符号は図2と同一の要素を示している。
本実施形態では、二次燃料噴射はピストンが下死点に近い位置にある排気行程の早い時期に行い、二次燃料噴射の噴射圧力(コモンレール圧力)は主燃料噴射時の圧力に較べて低く設定する。このように、排気行程の早い時期では気筒内の既燃ガスの圧力が高く、図4に矢印で示すように排気ポートに向かう比較的強い排気流が気筒内に生じている。この時期に比較的低い噴射圧力で二次燃料噴射を行なうと、図4にFで示すように、噴射された燃料は気筒内の排気流を貫徹してシリンダ壁やピストンに到達することなく気筒中央付近で排気流に乗り排気ポートに搬送される。このため、噴射された燃料がシリンダ壁やピストン、シリンダヘッド等に付着することなく二次燃料噴射により噴射された燃料の全量が排気行程中に気筒外に排出され、気筒内に残留燃料が生じない。
FIG. 4 is a view similar to FIG. 2 showing a cross section of a cylinder of the engine 1. 4, the same reference numerals as those in FIG. 2 indicate the same elements as those in FIG.
In the present embodiment, the secondary fuel injection is performed at an early stage of the exhaust stroke when the piston is near the bottom dead center, and the injection pressure (common rail pressure) of the secondary fuel injection is lower than the pressure at the time of the main fuel injection. Set. As described above, in the early stage of the exhaust stroke, the pressure of the burned gas in the cylinder is high, and a relatively strong exhaust flow toward the exhaust port is generated in the cylinder as shown by an arrow in FIG. When the secondary fuel injection is performed at a relatively low injection pressure at this time, the injected fuel passes through the exhaust flow in the cylinder and does not reach the cylinder wall or the piston as shown by F in FIG. Near the center, it gets on the exhaust stream and is transported to the exhaust port. Therefore, the entire amount of the fuel injected by the secondary fuel injection is discharged out of the cylinder during the exhaust stroke without the injected fuel adhering to the cylinder wall, the piston, the cylinder head, etc., and the residual fuel is generated in the cylinder. Absent.

前述の実施形態においては、吸気弁開弁までに二次燃料噴射により噴射された燃料の全量を気筒外に排出するために、機関運転状態(負荷状態)とバルブタイミングとに応じて二次燃料噴射量を制御していたが、本実施形態においては二次燃料噴射のタイミングが重要となる。すなわち、燃料噴射タイミングが遅くなると噴射した燃料の一部が吸気ポートに逆流する可能性があり、燃料噴射タイミングが早過ぎると噴射燃料が気筒内に拡散してしまい、全量が排気流に乗って気筒外に排出されなくなるおそれがあるためである。以下、本実施形態における燃料噴射タイミングの制御について説明する。   In the above-described embodiment, in order to discharge the entire amount of the fuel injected by the secondary fuel injection before the intake valve opens to the outside of the cylinder, the secondary fuel is set according to the engine operation state (load state) and the valve timing. Although the injection amount is controlled, the timing of the secondary fuel injection is important in the present embodiment. That is, if the fuel injection timing is delayed, a part of the injected fuel may flow back to the intake port, and if the fuel injection timing is too early, the injected fuel diffuses into the cylinder, and the entire amount rides on the exhaust flow. This is because there is a possibility that the gas will not be discharged out of the cylinder. Hereinafter, control of the fuel injection timing in the present embodiment will be described.

図5は本実施形態における燃料噴射制御操作を説明するフローチャートである。本操作は、ECU30によりクランク軸一定回転角毎に実行されるルーチンにより行なわれる。
図5において操作がスタートすると、ステップ501では二次燃料噴射の要否が判定され、ステップ503では二次燃料噴射量の目標値qinjexが算出され、更にステップ505では目標噴射量qinjexから噴射時間tauex が算出される。ステップ503の目標噴射量qinjexとステップ505の噴射時間tauex との算出は、それぞれ図3ステップ303、305と同一の方法で行なわれるが、本実施形態では二次燃料噴射時には主燃料噴射時よりコモンレール110圧力が低くなるように制御されるため、図3の場合と目標噴射量qinjexが同一であった場合でも噴射時間tauex は図3の場合より大きくなる。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a fuel injection control operation according to the present embodiment. This operation is performed by a routine executed by the ECU 30 at every constant rotation angle of the crankshaft.
When the operation starts in FIG. 5, it is determined in step 501 whether or not secondary fuel injection is necessary. In step 503, a target value qinjex of the secondary fuel injection amount is calculated. In step 505, the injection time tauex is calculated from the target injection amount qinjex. Is calculated. The calculation of the target injection amount qinjex in step 503 and the injection time tauex in step 505 are performed in the same manner as in steps 303 and 305 in FIG. 3, respectively. Since the pressure is controlled so as to decrease the pressure at 110, the injection time tauex is longer than in FIG. 3 even when the target injection amount qinjex is the same as in FIG.

上記によりqinjexとtauex 算出後、本実施形態ではステップ507で現在の吸気弁開弁時期(クランク角)IOと排気弁開弁時期(クランク角)EOとが読み込まれ、ステップ509では燃料噴射弁111から噴射された燃料が排気ポートから排出されるまでの飛行時間t2が、t2=α+βとして算出される。ここで、αは燃料噴射弁1112から噴射された燃料が気筒中央部に到達するのに必要な時間であり、コモンレール110圧力(燃料噴射圧力)に比例した時間となる。また、βは中央部に到達した燃料が排気流に乗って排気ポートから排出されるのに必要な時間であり、機関回転数Nに比例した時間となる。 After calculating qinjex and tauex as described above, in this embodiment, the current intake valve opening timing (crank angle) IO and exhaust valve opening timing (crank angle) EO are read in step 507, and in step 509 the fuel injection valve 111 is read. The flight time t 2 until the fuel injected from the exhaust port is discharged from the exhaust port is calculated as t 2 = α + β. Here, α is a time required for the fuel injected from the fuel injection valve 1112 to reach the center of the cylinder, and is a time proportional to the common rail 110 pressure (fuel injection pressure). Β is the time required for the fuel that has reached the central portion to get on the exhaust flow and be discharged from the exhaust port, and is a time proportional to the engine speed N.

ステップ509で飛行時間t2を算出後、ステップ511では二次燃料噴射時間の最大値(ガード値)tauexmaxが、tauexmax=t3−t2として算出される。
ここで、t2は排気弁が開弁してから吸気弁が開弁するまでの時間であり、ステップ507で読み込んだ吸排気弁の開弁タイミングIO、EOと機関回転数Nとを用いて算出される。すなわち、tauexmaxは排気弁が開弁したと同時に二次燃料噴射を行なった場合に、吸気ポートに噴射燃料が逆流を生じることなく全量を気筒外に排出可能な最大燃料噴射量に対応する噴射時間である。
After calculating the flight time t 2 in step 509, the maximum value of the secondary fuel injection time in step 511 (guard value) Tauexmax is calculated as tauexmax = t 3 -t 2.
Here, t 2 is the time from the opening of the exhaust valve to the opening of the intake valve, using the valve opening timings IO and EO of the intake and exhaust valves read in step 507 and the engine speed N. Is calculated. That is, tauexmax is the injection time corresponding to the maximum fuel injection amount that allows the entire amount of the injected fuel to be discharged out of the cylinder without the backflow of the injected fuel to the intake port when the secondary fuel injection is performed simultaneously with the opening of the exhaust valve. It is.

ステップ511でtauexmax算出後、ステップ513からステップ517では、ステップ505で算出した目標噴射時間tauex を最大値tauexmaxと最小値tauminとで制限し、ステップ521では吸気弁開弁時期IOと機関回転数N及び制限後のtauex とに基づいて、二次燃料噴射開始タイミングainjexが算出される。すなわち、二次燃料噴射開始タイミングは、吸気弁開弁時期より(tauex +t2)だけ早い時期、すなわち、二次燃料噴射終了時に噴射された燃料が吸気弁開弁直前に排気ポートから排出されるタイミングに開始される。つまり、本実施形態では二次燃料噴射量が多いほど二次燃料噴射タイミングは進角されることになる。これにより、二次燃料噴射により噴射された燃料は吸気弁が開弁する前にその全量が排気ポートに到達するようになるとともに、二次燃料噴射タイミングが早くなり過ぎて噴射された燃料が気筒内に拡散してしまうことが防止される。 After calculating tauexmax in step 511, in steps 513 to 517, the target injection time tauex calculated in step 505 is limited by the maximum value tauexmax and the minimum value taumin. In step 521, the intake valve opening timing IO and the engine speed N are set. Then, the secondary fuel injection start timing ainjex is calculated based on and the restricted tauex. That is, the secondary fuel injection start timing is earlier than the intake valve opening timing by (tauex + t 2 ), that is, the fuel injected at the end of the secondary fuel injection is discharged from the exhaust port immediately before the intake valve opens. It starts at the timing. That is, in the present embodiment, the secondary fuel injection timing is advanced as the secondary fuel injection amount increases. As a result, the entire amount of the fuel injected by the secondary fuel injection reaches the exhaust port before the intake valve opens, and the fuel injected by the secondary fuel injection timing being too early becomes a cylinder. It is prevented from diffusing into.

なお、上述の第2の実施形態では筒内燃料噴射弁111の燃料噴射方向は図2の実施形態のものと同一であったが、例えば図6に示すようにシリンダヘッドの気筒中央部に下向きに筒内燃料噴射弁を設け、二次燃料噴射時には低い燃料噴射圧力で燃料を気筒中央部に向けて噴射するようにすると残留燃料防止効果が更に高まるようになる。   In the above-described second embodiment, the fuel injection direction of the in-cylinder fuel injection valve 111 is the same as that of the embodiment of FIG. 2, but, for example, as shown in FIG. If the in-cylinder fuel injection valve is provided to inject fuel toward the center of the cylinder at a low fuel injection pressure during secondary fuel injection, the residual fuel prevention effect is further enhanced.

(3)第3の実施形態
次に第3の実施形態について説明する。
本実施形態は、特許請求の範囲に記載した発明に対応する実施形態である。
本実施形態では、二次燃料噴射実施時に二次燃料噴射により噴射された燃料の一部が気筒内に残留することを前提として、残留燃料量を機関運転状態から算出するとともに、次回の主燃料噴射時の燃料噴射量を残留燃料分だけ減量補正するようにしている。これにより、主燃料噴射時に気筒内に供給される(燃焼に寄与する)燃料量が主燃料噴射の目標噴射量と正確に一致するようになる。これにより、二次燃料噴射実施時に残留燃料が生じた場合でも機関出力トルク変動が生じることが防止される。
(3) Third Embodiment Next, a third embodiment will be described.
This embodiment is an embodiment corresponding to the invention described in the claims.
In the present embodiment, the remaining fuel amount is calculated from the engine operating state on the assumption that a part of the fuel injected by the secondary fuel injection remains in the cylinder when performing the secondary fuel injection, and the next main fuel The fuel injection amount at the time of injection is corrected to be reduced by the amount of the residual fuel. As a result, the amount of fuel supplied to the cylinder (contributing to combustion) at the time of main fuel injection accurately matches the target injection amount of main fuel injection. This prevents the engine output torque from fluctuating even when residual fuel is generated during the execution of the secondary fuel injection.

まず、最初に本実施形態における二次燃料噴射における残留燃料量の算出方法について説明する。
図7は、機関を所定の一定回転数で運転した場合の機関出力トルク(縦軸)と主燃料噴射量(横軸)との関係を示すグラフである。図7において、カーブIは主燃料噴射のみで二次燃料噴射を実行しない場合の出力トルクと主燃料噴射量との関係を、また、カーブIIは主燃料噴射に加えて二次燃料噴射を実行した場合の出力トルクと主燃料噴射量との関係を示している。なお、前述したように二次燃料噴射量はそれぞれの場合において排気空燃比を目標の空燃比にするために必要な量に設定しており、機関負荷(主燃料噴射)と回転数とから決定される。また、この場合には二次燃料噴射タイミングは前述のいずれかの方法で設定しても良いし、一定の適宜なクランク角に固定しても良い。
First, a method of calculating the residual fuel amount in the secondary fuel injection according to the present embodiment will be described.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the engine output torque (vertical axis) and the main fuel injection amount (horizontal axis) when the engine is operated at a predetermined constant rotation speed. In FIG. 7, curve I shows the relationship between the output torque and the main fuel injection amount when only the main fuel injection is not performed and the secondary fuel injection is performed, and curve II shows the execution of the secondary fuel injection in addition to the main fuel injection. 4 shows the relationship between the output torque and the main fuel injection amount in the case of the above. As described above, the secondary fuel injection amount is set to an amount necessary for setting the exhaust air-fuel ratio to the target air-fuel ratio in each case, and is determined from the engine load (main fuel injection) and the rotation speed. Is done. In this case, the secondary fuel injection timing may be set by any of the above-described methods, or may be fixed at a constant appropriate crank angle.

前述したように、本来二次燃料噴射による残留燃料が生じなければ二次燃料噴射の有無にかかわらず機関出力トルクは同一となる。しかし、二次燃料噴射により残留燃料が生じると二次燃料噴射実施時の機関出力トルクは残留燃料の量に相当する分だけ増大する(図7カーブII)。
すなわち、ある主燃料噴射量において二次燃料噴射時に図7にaで示すだけ出力トルクが増大したとする。また、このときの出力トルク増大量は主燃料噴射量を図7にbで示す量だけ増大させた場合と等しいとする。この場合、出力トルク増大量aは二次燃料噴射による気筒内残留燃料の燃焼により生じているのであるから、残留燃料量は同じだけ出力トルクを増大させるのに必要な主燃料噴射量、すなわち図7bに示す燃料量に等しくなるはずである。従って本実施形態では、二次燃料噴射による出力トルクの増大量が図7にaで示す量であった場合には、図7にbで示す量を気筒内残留燃料量に等しいと仮定して残留燃料量を推定する。
As described above, the engine output torque is the same regardless of the presence or absence of secondary fuel injection unless residual fuel is originally generated by secondary fuel injection. However, when residual fuel is generated by the secondary fuel injection, the engine output torque at the time of performing the secondary fuel injection increases by an amount corresponding to the amount of the residual fuel (curve II in FIG. 7).
That is, it is assumed that the output torque is increased by the amount indicated by a in FIG. 7 during the secondary fuel injection at a certain main fuel injection amount. It is assumed that the amount of increase in the output torque at this time is equal to the case where the main fuel injection amount is increased by the amount indicated by b in FIG. In this case, since the output torque increase amount a is generated by the combustion of the residual fuel in the cylinder by the secondary fuel injection, the residual fuel amount is the main fuel injection amount necessary to increase the output torque by the same amount, that is, FIG. It should be equal to the fuel quantity shown in 7b. Therefore, in the present embodiment, when the amount of increase in the output torque due to the secondary fuel injection is the amount indicated by a in FIG. 7, it is assumed that the amount indicated by b in FIG. 7 is equal to the residual fuel amount in the cylinder. Estimate the amount of residual fuel.

すなわち、本実施形態では予め機関の各回転数と後述の1)から5)の燃料噴射モードとの組み合わせ毎に図7に相当するカーブを実験等により作成し、それぞれの主燃料噴射量における残留燃料量(図7、b)を算出してある。そして、残留燃料量bの値を機関回転数Nと主燃料噴射量(qinj =qinjei+qinjec)とをパラメータとして用いた数値マップとして各燃料噴射モード毎に作成し、ECU30のROMに格納してある。機関運転中ECU30は機関回転数Nと主燃料噴射量qinjとに基づいて二次燃料噴射実施時の気筒内残留燃料量を算出するようにしている。なお、qinjeiは吸気行程中の第1主燃料噴射における噴射量、qinjecは圧縮行程における第2主燃料噴射における噴射量、qinjは両方の合計量である。   That is, in the present embodiment, a curve corresponding to FIG. 7 is created in advance for each combination of the engine speed and the fuel injection modes 1) to 5) to be described later, and the residual fuel in each main fuel injection amount is calculated. The fuel amount (FIG. 7, b) is calculated. The value of the residual fuel amount b is created for each fuel injection mode as a numerical map using the engine speed N and the main fuel injection amount (qinj = qinjei + qinjec) as parameters, and stored in the ROM of the ECU 30. During the operation of the engine, the ECU 30 calculates the residual fuel amount in the cylinder at the time of performing the secondary fuel injection based on the engine speed N and the main fuel injection amount qinj. Here, qinjei is the injection amount in the first main fuel injection during the intake stroke, qinjec is the injection amount in the second main fuel injection in the compression stroke, and qinj is the total amount of both.

本実施形態においても、機関1の燃料噴射モードは下記の5種類とされている。
1) リーン空燃比成層燃焼(圧縮行程1回噴射)
2) リーン空燃比均質混合気/成層燃焼(吸気行程/圧縮行程2回噴射)
3) リーン空燃比均質混合気燃焼(吸気行程1回噴射)
4) 理論空燃比均質混合気燃焼(吸気行程1回噴射)
5) リッチ空燃比均質混合気燃焼(吸気行程1回噴射)
本実施形態では、モード3)(吸気行程/圧縮行程2回噴射)の場合には、上記補正は吸気行程噴射における燃料噴射量を残留燃料分だけ減量することにより行う。残留燃料は気筒内に拡散して均質混合気の一部となり気筒内に形成される均質混合気の空燃比が直接的に影響を受ける。本実施形態では、これを防止するため、均質混合気を生成する吸気行程燃料噴射の量を残留燃料分だけ減量することにより、実際に生成される均質混合気の空燃比を目標値に維持するようにしているのである。
Also in the present embodiment, the following five fuel injection modes of the engine 1 are provided.
1) Lean air-fuel ratio stratified combustion (one compression stroke injection)
2) Lean air-fuel ratio homogeneous mixture / stratified combustion (intake stroke / compression stroke twice injection)
3) Lean air-fuel ratio homogeneous mixture combustion (single injection stroke)
4) Combustion of stoichiometric air-fuel ratio homogeneous mixture (injection of intake stroke once)
5) Combustion of rich air-fuel ratio homogeneous mixture (injection of the intake stroke once)
In the present embodiment, in the case of mode 3) (two intake strokes / compression stroke injections), the correction is performed by reducing the fuel injection amount in the intake stroke injection by the residual fuel. The residual fuel diffuses into the cylinder and becomes a part of the homogeneous mixture, and the air-fuel ratio of the homogeneous mixture formed in the cylinder is directly affected. In the present embodiment, in order to prevent this, the air-fuel ratio of the actually generated homogeneous mixture is maintained at the target value by reducing the amount of intake stroke fuel injection for producing the homogeneous mixture by the amount of the residual fuel. That's how it works.

図8は、本実施形態の主燃料噴射制御操作を説明するフローチャートである。本操作は、機関クランク軸一定回転角毎に実行される。
図8において、操作がスタートするとステップ801では機関負荷(アクセル開度)ACCPと回転数Nとが読み込まれる。そして、ステップ803、811、823ではアクセル開度ACCPと回転数Nとに基づいて上記1)から4)のいずれの燃料噴射モードを採用するかが決定される。
FIG. 8 is a flowchart illustrating the main fuel injection control operation of the present embodiment. This operation is executed at every constant rotation angle of the engine crankshaft.
In FIG. 8, when the operation starts, in step 801 the engine load (accelerator opening) ACCP and the rotation speed N are read. Then, in steps 803, 811, and 823, it is determined which of the fuel injection modes 1) to 4) is to be adopted based on the accelerator opening ACCP and the rotation speed N.

すなわち、ステップ803では燃料噴射モード3)リーン空燃比均質混合気燃焼(吸気行程1回噴射)または4)理論空燃比均質混合気燃焼(吸気行程1回噴射)またはリーン空燃比均質混合気燃焼(吸気行程1回噴射)を採用すべきか否かがACCPとNとから判定され、モード3)または4)、5)を採用すべき場合には、ステップ805でACCPとNとに基づいて予めECU30のROMに格納した数値マップから吸気行程燃料噴射量qinjeiが算出され、ステップ807では圧縮行程燃料噴射量qinjecは0に設定される。   That is, in step 803, the fuel injection mode 3) lean air-fuel ratio homogeneous mixture combustion (single-injection stroke injection) or 4) stoichiometric air-fuel ratio homogeneous mixture combustion (single intake stroke injection) or lean air-fuel ratio homogeneous mixture combustion ( It is determined from the ACCP and N whether or not to adopt the intake stroke (single injection), and if the mode 3) or 4) or 5) is to be adopted, the ECU 30 determines in advance in step 805 based on the ACCP and N. , The intake stroke fuel injection amount qinjei is calculated from the numerical map stored in the ROM, and in step 807, the compression stroke fuel injection amount qinjec is set to zero.

次いで、ステップ809ではqinjeiとqinjecとの合計qinjを算出するとともに、二次燃料噴射を実施した場合の気筒内残留燃料量bが回転数Nと主燃料噴射量qinjとに基づいて燃料噴射モード3)又は4)における図7の関係から算出される。そして、ステップ817では現在二次燃料噴射の要求があるか否かを判断し、要求があった場合にはステップ819に進み吸気行程燃料噴射量qinjeiを残留燃料量bだけ減量補正し、ステップ821では補正後の吸気行程燃料噴射量qinjeiと圧縮行程燃料噴射量qinjec(この場合はqinjec=0)を燃料噴射回路にセットして操作を終了する。これにより、二次燃料噴射実施時には主燃料噴射量は残留燃料量bだけ減量補正されるため、二次燃料噴射実施時にも機関出力トルク変動が生じることが防止される。   Next, in step 809, the total qinj of qinjei and qinjec is calculated, and the residual fuel amount b in the cylinder when secondary fuel injection is performed is determined based on the rotation speed N and the main fuel injection amount qinj. ) Or 4) is calculated from the relationship in FIG. Then, in step 817, it is determined whether or not there is a request for the secondary fuel injection. If there is, the process proceeds to step 819, in which the intake stroke fuel injection amount qinjei is reduced and corrected by the residual fuel amount b. Then, the corrected intake stroke fuel injection amount qinjei and compression stroke fuel injection amount qinjec (in this case, qinjec = 0) are set in the fuel injection circuit, and the operation is terminated. As a result, when the secondary fuel injection is performed, the main fuel injection amount is corrected to be reduced by the residual fuel amount b. Therefore, even when the secondary fuel injection is performed, the fluctuation of the engine output torque is prevented.

一方、ステップ803で燃料噴射モード3)、4)、5)のいずれもが採用されなかった場合には、ステップ811に進み、燃料噴射モード2)(リーン空燃比均質混合気/成層燃焼(吸気行程/圧縮行程2回噴射))を採用すべきか否かが判断され、モード2)が採用された場合には、ステップ813でACCPとNとに基づいて予めECU30のROMに格納した数値マップから吸気行程燃料噴射量qinjeiと圧縮行程燃料噴射量qinjecとが算出される。そして、ステップ815ではモード2)における図7の関係から二次燃料噴射実施時の残留燃料量bを算出し、前述のステップ817以下の操作を行なう。すなわち、この場合も吸気行程燃料噴射量qinjeiのみが残留燃料量bだけ減量補正され、圧縮行程燃料噴射量qinjecの補正は行なわない。   On the other hand, if none of the fuel injection modes 3), 4), and 5) are adopted in step 803, the process proceeds to step 811 and the fuel injection mode 2) (lean air-fuel ratio homogeneous mixture / stratified combustion (intake air) It is determined whether or not to adopt the stroke / compression stroke injection)). If the mode 2) is adopted, a numerical map stored in advance in the ROM of the ECU 30 based on ACCP and N in step 813 based on ACCP and N. An intake stroke fuel injection amount qinjei and a compression stroke fuel injection amount qinjec are calculated. Then, in step 815, the residual fuel amount b at the time of performing the secondary fuel injection is calculated from the relationship shown in FIG. That is, in this case as well, only the intake stroke fuel injection amount qinjei is corrected to be reduced by the residual fuel amount b, and the compression stroke fuel injection amount qinjec is not corrected.

一方、ステップ803と801で燃料噴射モード2)から5)のいずれもが採用されなかった場合には、燃料噴射モード1)(リーン空燃比成層燃焼(圧縮行程1回噴射))が採用され、ステップ823ではACCとNとに基づいて圧縮行程燃料噴射量qinjecが算出され、吸気行程燃料噴射量qinjeiは0に設定される。また、この場合もステップ827ではモード1)における図7の関係から二次燃料噴射実施時の残留燃料量bを算出し、ステップ829では二次燃料噴射要求があるか否かを判定する。そして、この場合には二次燃料噴射要求があったときにはステップ831で圧縮行程燃料噴射量qinjecを残留燃料bだけ減量補正してステップ821を実行する。   On the other hand, if none of the fuel injection modes 2) to 5) is adopted in steps 803 and 801, the fuel injection mode 1) (lean air-fuel ratio stratified combustion (compression stroke single injection)) is adopted, In step 823, the compression stroke fuel injection amount qinjec is calculated based on ACC and N, and the intake stroke fuel injection amount qinjei is set to zero. Also in this case, in step 827, the residual fuel amount b at the time of performing the secondary fuel injection is calculated from the relationship of FIG. 7 in mode 1), and in step 829, it is determined whether or not there is a secondary fuel injection request. Then, in this case, when there is a secondary fuel injection request, the compression stroke fuel injection amount qinjec is reduced by the residual fuel b in step 831 and step 821 is executed.

本実施形態では、上述したように二次燃料噴射による残留燃料量に応じて主燃料噴射量を補正することにより、二次燃料噴射により機関出力トルク変動が生じることが防止される。また、上記補正の際にモード3)(吸気行程と圧縮行程との両方の燃料噴射が行なわれる場合)には吸気行程燃料噴射量のみを補正するようにしたことにより、均質空燃比混合気の空燃比が目標値に一致するようになる。   In the present embodiment, as described above, the main fuel injection amount is corrected according to the residual fuel amount due to the secondary fuel injection, thereby preventing the secondary fuel injection from causing the engine output torque fluctuation. In addition, in mode 3) (when both the intake stroke and the compression stroke of fuel injection are performed) at the time of the above correction, only the intake stroke fuel injection amount is corrected, so that the homogeneous air-fuel ratio mixture is improved. The air-fuel ratio becomes equal to the target value.

なお、本実施形態では、予め実験により求めた主燃料噴射量と気筒内残留燃料量との関係を用いて1サイクル毎に補正を行なっているが、実際に気筒内残留燃料により生じる機関出力トルク変化(図7にaで示す変動)を機関回転数変動や気筒内燃焼圧力の変化等から検出し、このトルク変化量に基づいて図7の関係から主燃料噴射量の補正量bを算出するようにしても良い。この場合には、主燃料噴射量の補正はトルク変化を検出したサイクルの次のサイクルで行なわれることになる。   In the present embodiment, the correction is performed for each cycle using the relationship between the main fuel injection amount and the residual fuel amount in the cylinder, which is obtained in advance by an experiment, but the engine output torque actually generated by the residual fuel in the cylinder is A change (a change indicated by a in FIG. 7) is detected from a change in the engine speed, a change in the combustion pressure in the cylinder, and the like, and a correction amount b of the main fuel injection amount is calculated from the relationship in FIG. You may do it. In this case, the correction of the main fuel injection amount is performed in the cycle following the cycle in which the torque change is detected.

また、上述の各実施形態は機関運転状態に応じて燃料噴射モードを切り換える機関について説明しているが、燃料噴射モードが吸気行程燃料噴射または圧縮行程燃料噴射、又は両方(2回噴射)に固定された機関にも本発明が適用できることはいうまでもない。
更に、上記各実施形態では、NOX吸蔵還元触媒を排気通路に配置した場合を例にとって説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく二次燃料噴射を実施する全ての場合において適用可能であることはいうまでもない。例えば、排気通路にリーン空燃比下で選択的に排気中のHC(または触媒に吸着したHC)とNOXとを反応させることによりNOXを還元する選択還元触媒を配置したような場合には、選択還元触媒にHCを供給する必要が生じるが、本発明は、二次燃料噴射により選択還元触媒にHCを供給するような場合にも適用可能である。
Further, in each of the embodiments described above, the engine in which the fuel injection mode is switched according to the engine operating state is described. However, the fuel injection mode is fixed to the intake stroke fuel injection, the compression stroke fuel injection, or both (two injections). It is needless to say that the present invention can be applied to an institution that has been established.
Further, in each of the above embodiments, the case where the NO X storage reduction catalyst is disposed in the exhaust passage has been described as an example. However, the present invention is not limited to this embodiment, and all cases where the secondary fuel injection is performed are described. It is needless to say that the present invention is applicable. For example, in a case where a selective reduction catalyst that reduces NO X by selectively reacting HC (or HC adsorbed on the catalyst) and NO X in the exhaust gas under a lean air-fuel ratio in the exhaust passage is provided. Although it becomes necessary to supply HC to the selective reduction catalyst, the present invention is also applicable to a case where HC is supplied to the selective reduction catalyst by secondary fuel injection.

本発明を自動車用ガソリン機関に適用した場合の実施形態の概略構成を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an embodiment in which the present invention is applied to an automobile gasoline engine. 本発明の参考実施形態を説明する気筒縦断面図である。FIG. 2 is a vertical sectional view of a cylinder illustrating a reference embodiment of the present invention. 図2の参考実施形態の二次燃料噴射制御操作を説明するフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a secondary fuel injection control operation according to the reference embodiment of FIG. 2. 本発明の別の参考実施形態を説明する気筒縦断面図である。FIG. 7 is a vertical sectional view of a cylinder illustrating another reference embodiment of the present invention. 図4の参考実施形態の二次燃料噴射制御操作を説明するフローチャートである。5 is a flowchart illustrating a secondary fuel injection control operation according to the reference embodiment of FIG. 4. 図4の参考実施形態の変形例を説明する図4と同様な図である。FIG. 9 is a view similar to FIG. 4, illustrating a modification of the reference embodiment of FIG. 4. 本発明の実施形態の残留燃料量の算出方法を説明する図である。It is a figure explaining the calculation method of the amount of residual fuel of the embodiment of the present invention. 図7の実施形態の主燃料噴射制御操作を説明するフローチャートである。8 is a flowchart illustrating a main fuel injection control operation of the embodiment of FIG. 7.

符号の説明Explanation of reference numerals

1…機関本体
11…ピストン
11a…ピストンキャビティ
15…排気ポート
15a…排気弁
111〜114…筒内燃料噴射弁
200…可変バルブタイミング装置
30…エンジンコントロールユニット(ECU)
7…NOX吸蔵還元触媒
F…噴射された燃料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine body 11 ... Piston 11a ... Piston cavity 15 ... Exhaust port 15a ... Exhaust valves 111-114 ... In-cylinder fuel injection valve 200 ... Variable valve timing device 30 ... Engine control unit (ECU)
7 ... NO X occluding and reducing catalyst F ... injected fuel

Claims (2)

内燃機関の気筒に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁と、
前記筒内燃料噴射弁を制御して、気筒内の燃焼に寄与する燃料を噴射する主燃料噴射を行なうとともに、必要に応じて主燃料噴射の後の膨張行程または排気行程中に気筒内の燃焼に寄与しない燃料を噴射する二次燃料噴射を行なう燃料噴射制御手段と、を備え、
前記燃料噴射制御手段は直前の二次燃料噴射により噴射された燃料のうち、気筒内に残留している燃料量を算出するとともに、該残留燃料量に応じて前記主燃料噴射の噴射量を補正する内燃機関の燃料噴射装置。
An in-cylinder fuel injection valve that injects fuel directly into a cylinder of an internal combustion engine,
The in-cylinder fuel injection valve is controlled to perform main fuel injection for injecting fuel contributing to combustion in the cylinder and, if necessary, to perform combustion in the cylinder during an expansion stroke or an exhaust stroke after the main fuel injection. Fuel injection control means for performing secondary fuel injection that injects fuel that does not contribute to the
The fuel injection control means calculates the amount of fuel remaining in the cylinder among the fuel injected by the immediately preceding secondary fuel injection, and corrects the injection amount of the main fuel injection according to the remaining fuel amount. A fuel injection device for an internal combustion engine.
内燃機関の気筒に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁と、
前記筒内燃料噴射弁を制御して、気筒内の燃焼に寄与する燃料を噴射する主燃料噴射を行なうとともに、必要に応じて主燃料噴射の後の膨張行程または排気行程中に気筒内の燃焼に寄与しない燃料を噴射する二次燃料噴射を行なう燃料噴射制御手段と、を備え、
前記燃料噴射制御手段は必要に応じて前記主燃料噴射を、気筒内に均質混合気を生成させるための第1主燃料噴射と可燃混合気の層を生成させるための第2主燃料噴射とに分けて2回行い、前記二次燃料噴射実行時には、直前の二次燃料噴射により噴射された燃料のうち、気筒内に残留している燃料量を算出し、該残留燃料量に応じて前記第1主燃料噴射の噴射量を補正する内燃機関の燃料噴射装置。
An in-cylinder fuel injection valve that injects fuel directly into a cylinder of an internal combustion engine,
The in-cylinder fuel injection valve is controlled to perform main fuel injection for injecting fuel contributing to combustion in the cylinder and, if necessary, to perform combustion in the cylinder during an expansion stroke or an exhaust stroke after the main fuel injection. Fuel injection control means for performing secondary fuel injection that injects fuel that does not contribute to the
The fuel injection control means converts the main fuel injection as necessary into a first main fuel injection for generating a homogeneous mixture in a cylinder and a second main fuel injection for generating a layer of a combustible mixture. When the secondary fuel injection is executed, the fuel amount remaining in the cylinder among the fuel injected by the immediately preceding secondary fuel injection is calculated, and the second fuel injection is performed in accordance with the residual fuel amount. (1) A fuel injection device for an internal combustion engine that corrects an injection amount of main fuel injection.
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