JP2005140007A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置、詳しくは、機関により駆動されて燃料噴射弁に燃料を供給する燃料ポンプと、機関により駆動される吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のリフト量を可変的に制御可能な可変動弁装置とを備える、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more specifically, a lift amount of at least one of a fuel pump that is driven by the engine and supplies fuel to a fuel injection valve, and an intake valve and an exhaust valve that are driven by the engine. The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, comprising a controllable variable valve device.
特許文献1には、筒内に直接的に燃料を噴射する直噴火花点火式内燃機関であって、始動直後、機関回転数がピーク回転に到達するまでの間、気筒内に吸入される空気量が小さくなるように、吸気弁のバルブリフト量を小さくして、機関回転数のオーバーシュートを低減することが開示されている。
機関の始動に際しては、始動性の向上、或いは始動直後におけるHC排出量の低減を得るために、燃料噴射弁に供給する燃料の圧力をいち早く立ち上げることが必要であるが、燃料ポンプを機関で駆動しようとする場合、燃料圧力の上昇は、クランキング時或いは始動直後の機関回転数に大きく依存するため、このときの機関回転数を高めて、速やかに燃料圧力を立ち上げることが要望される。 When starting the engine, it is necessary to quickly raise the pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve in order to improve startability or reduce the HC emission immediately after starting. When driving, the increase in fuel pressure largely depends on the engine speed at the time of cranking or immediately after start-up, so it is desired to increase the engine speed at this time and quickly raise the fuel pressure. .
本発明は、このような実状に鑑み、機関の始動に際して、エンジンフリクションを小さくすることで、スタータモータの負荷を減らしてクランキング時の機関回転数を高め、或いは始動直後の機関回転数(自立回転数)を高め、機関により駆動される燃料ポンプから吐出される燃料の圧力の上昇を早め得るようにすることを目的とする。 In view of such a situation, the present invention reduces the engine friction when starting the engine, thereby reducing the load on the starter motor and increasing the engine speed during cranking, or the engine speed immediately after starting (independently). The object is to increase the pressure of the fuel discharged from the fuel pump driven by the engine and increase the rotational speed).
このため、本発明は、機関により駆動されて燃料噴射弁に燃料を供給する燃料ポンプと、機関により開閉駆動される吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のリフト量を可変的に制御可能な可変動弁装置と、を備え、機関始動時及び/又は機関始動後所定期間が経過するまでの間、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方を低リフト特性に制御して、機関により駆動される燃料ポンプから燃料が燃料噴射弁に供給される構成とする。 Therefore, the present invention provides a variable pump capable of variably controlling a lift amount of at least one of a fuel pump driven by an engine and supplying fuel to a fuel injection valve, and an intake valve and an exhaust valve driven to open and close by the engine. A fuel pump driven by the engine by controlling at least one of the intake valve and the exhaust valve at a low lift characteristic at the time of engine start and / or until a predetermined period has elapsed after engine start. The fuel is supplied to the fuel injection valve.
機関始動時及び/又は機関始動後所定期間が経過するまでの間、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方を低リフト特性に制御することによって、エンジンフリクションが小さく抑えられるので、スタータモータを大型化するなどしなくても、スタータモータの負荷が減ってクランキング時の機関回転数が高まり、或いは始動直後の機関回転数(自立回転数)が高まり、その結果、機関により駆動される燃料ポンプから燃料噴射弁に供給される燃料の圧力が速やかに立ち上がる。 By controlling at least one of the intake valve and the exhaust valve to have a low lift characteristic at the time of engine start and / or until a predetermined period elapses after engine start, engine friction can be suppressed to a small size, so that the starter motor is enlarged. Even if not, the load on the starter motor is reduced and the engine speed during cranking is increased, or the engine speed immediately after starting (independently rotating speed) is increased. As a result, fuel from the fuel pump driven by the engine is increased. The pressure of the fuel supplied to the injection valve rises quickly.
特に、クランキング時のような低回転域では、吸気弁及び排気弁を開閉駆動するためのフリクションは、エンジン全体のフリクションのうちの大きな部分を占めるので、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方を低リフト特性とすることは、エンジンフリクションを小さく抑えるために有効である。
尚、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力が速やかに立ち上がれば、燃料噴射弁から噴射される燃料の微粒化が促進されてHC排出量の低減が図られる。或いは、圧縮行程での燃料噴射を早期に開始することができるので、吸気行程での燃料噴射に比べて燃焼室壁面へのHC付着量が低減され、結果としてHC排出量の低減が得られる。
In particular, in a low rotation range such as during cranking, the friction for opening and closing the intake valve and the exhaust valve occupies a large portion of the friction of the entire engine, so at least one of the intake valve and the exhaust valve is low. Setting the lift characteristic is effective for minimizing engine friction.
If the pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve rises quickly, atomization of the fuel injected from the fuel injection valve is promoted, and the HC emission amount is reduced. Alternatively, since the fuel injection in the compression stroke can be started at an early stage, the amount of HC adhering to the combustion chamber wall surface is reduced as compared with the fuel injection in the intake stroke, resulting in a reduction in the HC emission amount.
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の一実施形態を示す直噴火花点火式内燃機関(以下エンジンという)の要部断面図、図2はエンジンの平面レイアウト図、図3は吸気弁低リフト時の要部断面図である。
エンジンの燃焼室1には、その上面(シリンダヘッド)側の略中央部に点火プラグ2が配置されている。そして、点火プラグ2を囲むように、2本ずつ吸気ポート3A、3B及び排気ポート4A、4Bが開口し、それぞれに吸気弁5A、5B及び排気弁6A、6Bが装着されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a direct-injection spark ignition internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan layout view of the engine, and FIG. FIG.
In the
燃料噴射弁7は、吸気ポート3A、3B間に設置され、燃焼室1の吸気弁5A、5B側の側部にシリンダ中心軸Cに対して直角な面に対して所定角度θ傾いて斜め下向きに配置され、2つの吸気弁5A、5Bの間を経由し燃焼室1中心部側へ燃料を噴射するようになっている。
このエンジンでの運転モードには、成層運転モードと均質運転モードとがあり、成層運転モードでは、圧縮行程にて燃料噴射を行い、点火プラグ2の周囲に成層化された混合気塊を形成することで、全体としては極めてリーンな空燃比(A/F=30〜40)で成層燃焼を行わせる。これに対し、均質運転モードでは、吸気行程にて燃料噴射を行い、燃焼室1の全体に均質な混合気を形成することで、ストイキ又はリーン空燃比(A/F=20〜30)での均質燃焼を行わせる。
The
The engine operation mode includes a stratified operation mode and a homogeneous operation mode. In the stratified operation mode, fuel injection is performed in the compression stroke, and a stratified mixture is formed around the
図4は燃料系の構成を示している。
燃料タンク10内に、燃料タンク10内の燃料を圧送する電動式の低圧燃料ポンプ11と、その吐出側で燃料をろ過する燃料フィルタ12と、余剰燃料を燃料タンク10へ戻すことで吐出側圧力を一定圧力(通常0.3〜0.5MPa程度)に調整する低圧プレッシャレギュレータ13とが設けられている。
FIG. 4 shows the configuration of the fuel system.
An electric low-pressure fuel pump 11 that pumps fuel in the
低圧燃料ポンプ11により圧送される燃料は、低圧配管14により、高圧燃料ポンプ15へ供給される。
高圧燃料ポンプ15は、プランジャポンプ16と、その吸入側に設けられる電磁制御弁17と、吐出側に設けられるチェック弁18とを含んで構成されている。
プランジャポンプ16は、エンジンのカム軸に連結されているポンプ駆動カムにより駆動されるプランジャの往復動により吸入・吐出動作を行う。
The fuel pumped by the low pressure fuel pump 11 is supplied to the high
The high-
The
電磁制御弁17は、エンジンコントロールユニット(ECU)100により、プランジャポンプ16の吸入行程において開弁し、吐出行程において閉弁するよう制御するが、更に、その閉弁時期を制御することで、高圧燃料ポンプ15(プランジャポンプ16)の吐出量を制御可能である。
従って、高圧燃料ポンプ15においては、プランジャの下降時に吸入側の電磁制御弁17を介して燃料を吸入し、上昇時に電磁制御弁17が閉弁してから吐出側のチェック弁18を介して燃料を吐出する。
The
Therefore, in the high-
高圧燃料ポンプ15の吐出側(チェック弁18側)は、高圧配管19に接続されている。高圧配管19には、これから分岐する各分岐管20を介して気筒数分の燃料噴射弁7が接続され、これらの燃料噴射弁7は図1に示したようにエンジンの各気筒の燃焼室1に臨んでいる。
また、高圧配管19には、その内部の燃圧を検出する燃圧センサ21が取付けられ、その信号はECU100に入力されている。更に、高圧配管19の端部には、リリーフ弁22が装着され、このリリーフ弁22を介して、燃料タンク10へのリターン配管23と接続されている。このリリーフ弁22は、高圧配管19内の燃圧が過大に上昇したときに開弁して圧力を逃がすためのものである。
The discharge side (
Further, a
ここにおいて、燃料噴射弁7より噴射する燃料圧力を制御するため、高圧配管19内の燃圧を制御するが、この燃圧は、ECU100からの信号により、電磁制御弁17の閉弁時期を制御して、高圧燃料ポンプ15の吐出量を制御することにより、任意の目標燃圧(通常3〜15MPa程度)にフィードバック制御する。
目標燃圧は、エンジン回転数及び負荷等の運転条件に応じて設定され、少なくとも、圧縮行程噴射時は、吸気行程噴射時に比べ、高圧側に設定される。
Here, in order to control the fuel pressure injected from the
The target fuel pressure is set according to operating conditions such as the engine speed and load, and is set at a higher pressure side at least during the compression stroke injection than during the intake stroke injection.
燃圧の制御は、目標燃圧と要求噴射パルス幅とから計算される実際の燃料噴射量に対し、高圧燃料ポンプ吐出量を可変に調整することで行っている。高圧燃料ポンプ吐出量と燃料噴射量が1:1の場合、流量収支がバランスし、燃圧は一定に保たれる。燃圧を上げる場合は、一時的に高圧燃料ポンプ吐出量を増加させ、目標燃圧に到達した時点で流量収支を1:1に戻すように吐出量を制御する。燃圧を下げる場合はその逆である。 The fuel pressure is controlled by variably adjusting the discharge amount of the high-pressure fuel pump with respect to the actual fuel injection amount calculated from the target fuel pressure and the required injection pulse width. When the high-pressure fuel pump discharge amount and the fuel injection amount are 1: 1, the flow rate balance is balanced and the fuel pressure is kept constant. When increasing the fuel pressure, the discharge amount is controlled so as to temporarily increase the discharge amount of the high-pressure fuel pump and return the flow rate balance to 1: 1 when the target fuel pressure is reached. The opposite is true when lowering fuel pressure.
すなわち、本燃料系システムにおいては、高圧燃料ポンプ吐出量と燃料噴射量の流量収支で燃圧が制御されるため、燃圧制御の制御因子は、高圧燃料ポンプ吐出量となる。目標燃圧よりも実燃圧(燃圧センサ出力)が低い場合は、高圧燃料ポンプ吐出量を増やして目標燃圧となるまで燃圧を上げる方向に誘導し、目標燃圧よりも実燃圧が高い場合はこの逆となる。 That is, in this fuel system, since the fuel pressure is controlled by the flow rate balance between the high pressure fuel pump discharge amount and the fuel injection amount, the control factor of the fuel pressure control is the high pressure fuel pump discharge amount. If the actual fuel pressure (fuel pressure sensor output) is lower than the target fuel pressure, increase the discharge amount of the high-pressure fuel pump to increase the fuel pressure until it reaches the target fuel pressure, and vice versa if the actual fuel pressure is higher than the target fuel pressure. Become.
従って、ECU100では、運転条件に応じて設定される目標燃圧に基づいて、この目標燃圧と燃料噴射量とから高圧燃料ポンプ吐出量を計算し、これに基づいて電磁制御弁17の閉弁時期を定め、クランク角センサ信号(エンジン回転数)、カム角センサ信号(ポンプ駆動カム位相角)を参照しつつ、制御する。
図5は可変動弁装置の構成を示している。この例は、VVL+VTC式である。
Therefore, the ECU 100 calculates the discharge amount of the high-pressure fuel pump from the target fuel pressure and the fuel injection amount based on the target fuel pressure set according to the operating conditions, and based on this, the valve closing timing of the
FIG. 5 shows the configuration of the variable valve operating apparatus. This example is a VVL + VTC formula.
少なくとも吸気弁5A、5B駆動用のカム軸30には、これにより駆動する吸気弁毎に、低リフト量のローカム31と、これを挟む形で高リフト量のハイカム32とが形成されている。
吸気弁5A、5Bのバルブリフタは、内筒33と外筒34との2重筒構造であり、内筒33はバルブステムと一体である。外筒34は内筒33に対し摺動自在であるが、図示しないロックピンにより内筒33と外筒34とを一体化可能である。
At least on the
The valve lifters of the
ここにおいて、ローカム31は内筒33の端面に相対し、ハイカム32は外筒34の端面に相対している。
従って、内筒33と外筒34とが一体化していない状態では、吸気弁5A、5Bはローカム31により内筒33を介して駆動される。これに対し、内筒33と外筒34とがロックピンにより一体化した状態では、吸気弁5A、5Bはリフト量の大きなハイカム32により外筒34→ロックピン→内筒33を介して駆動される。
Here, the
Therefore, when the
ロックピンは油圧ポート35に供給される油圧により制御され、この油圧は給油路36の上流のソレノイドバルブ(VVLソレノイド)37により制御される。
従って、ECU100からの信号で、VVLソレノイド37をON又はOFFにすることにより油圧を制御して、ロックピンの状態を切換えることで、ローカム31又はハイカム32を選択的に切換えて、バルブリフト量を変更することができ、これによりバルブリフト可変装置(VVL装置)が構成される。
The lock pin is controlled by the hydraulic pressure supplied to the
Therefore, the hydraulic pressure is controlled by turning on or off the
一方、カム軸30は、図示しないクランク軸の回転がタイミングベルトによりスプロケット38に入力されて駆動されるが、スプロケット38とカム軸30との間に、これらの回転位相を制御可能なロータリーソレノイド(VTCソレノイド)39が装着される。
従って、ECU100からの信号で、VTCソレノイド39の通電量をデューティ制御することで、クランク軸とカム軸との回転位相を変更して、バルブタイミングを変更することができ、これによりバルブタイミング可変装置(VTC装置)が構成される。
On the other hand, the
Therefore, the valve timing can be changed by changing the rotational phase between the crankshaft and the camshaft by duty-controlling the energization amount of the
ECU100には、クランク軸の回転角を検出するクランク角センサ91から信号が入力されると共に、カム軸の回転角を検出可能するカム角センサ92から信号が入力されている。また、エンジンの運転状態として、クランク角センサ91からの信号に基づいてエンジン回転数Neを検出可能である他、各種センサより、吸入空気量Qa、スロットル開度TVO、水温Tw等の検出信号が入力されている。
The
ECU100では、これらの検出信号に基づいて、VVLソレノイド37をON・OFF制御してバルブリフト量を制御し、また、VTCソレノイド39をデューティ制御してバルブタイミングを制御する。
図6及び図7は可変動弁装置の他の構成を示している。この例は、VEL+VTC式である(特開2000−89215号公報参照)。
Based on these detection signals, the
6 and 7 show another configuration of the variable valve operating apparatus. This example is the VEL + VTC formula (see Japanese Patent Laid-Open No. 2000-89215).
吸気弁5A、5Bの端部のバルブリフタ40の上方には、図外のクランク軸に連動して軸周りに回転駆動されるカム軸41が気筒列方向に延在している。このカム軸41の外周には、各吸気弁5A、5Bに対応して揺動カム42が揺動可能に外嵌されており、この揺動カム42がバルブリフタ40に当接してこれを押圧することにより、吸気弁5A、5Bが図外のバルブスプリングのバネ力に抗して開閉駆動される。
Above the
ここにおいて、カム軸41と揺動カム42との間で、両者41、42を機械的に連携するリンクの姿勢を変化させて、吸気弁5A、5Bの作動角(開閉期間)及びバルブリフト量を連続的に可変制御可能なバルブ作動角及びバルブリフト連続可変装置(VEL装置)が設けられている。
VEL装置は、カム軸41に偏心して設けられてカム軸41と一体的に回転する駆動カム43と、この駆動カム43の外周に相対回転可能に外嵌するリング状リンク44と、カム軸41と略平行に気筒列方向へ延在する制御軸45と、この制御軸45に偏心して設けられて制御軸45と一体的に回転する制御カム46と、この制御カム46の外周に相対回転可能に外嵌すると共に、一端がリング状リンク44の先端と相対回転可能に連結されたロッカアーム47と、このロッカアーム47の他端と揺動カム42の先端とに回転可能に連結され、両者47、42を機械的に連携するロッド状リンク48と、を有している。
Here, between the
The VEL device includes a
上記のカム軸41及び制御軸45は、軸受ブラケットを介してエンジンのシリンダヘッド側へ回転可能に支持されている。制御軸45の一端には作動角変更用のアクチュエータ(VELソレノイド)49の出力端が接続されており、このVELソレノイド49によって制御軸45が所定の制御角度範囲内で軸周りに回転駆動されると共に、所定の回転位相に保持される。
The
このような構成により、クランク軸に連動してカム軸41が回転すると、駆動カム43を介してリング状リンク44が実質的に並進作動すると共に、ロッカアーム47が制御カム46周りを揺動し、ロッド状リンク48を介して揺動カム42が揺動して、吸気弁5A、5Bが開閉駆動される。
また、VELソレノイド49により制御軸45を回動することにより、ロッカアーム47の揺動中心となる制御カム46の中心位置が変化して、各リンク44、48等の姿勢が変化し、揺動カム42の揺動角度範囲が変化する。これにより、作動角の中心位相が略一定のままで、作動角及びバルブリフト量が連続的に変化する。より具体的には、制御軸45を一方向へ回動することにより、作動角及びバルブリフト量が増加し、他方向へ回動することにより作動角及びバルブリフト量が低下するようになっている。
With such a configuration, when the
Further, when the
一方、カム軸41は、クランク軸の回転がタイミングベルトによりスプロケット38に入力されて駆動されるが、スプロケット38とカム軸41との間に、これらの回転位相を制御可能なロータリーソレノイド(VTCソレノイド)39が装着されており、これによりバルブタイミング可変装置(VTC装置)が構成されている。
次に本発明に係る始動時の制御についてフローチャートにより説明する。
On the other hand, the
Next, the starting control according to the present invention will be described with reference to a flowchart.
図8は始動時制御の第1実施例のフローチャートである。また、この場合のタイミングチャートを図11(1)に示す。
S11では、低リフト、圧縮行程噴射で始動する。すなわち、可変動弁装置を用いて吸気弁のリフト量を小さくし(低リフト)、この状態で圧縮行程噴射による成層燃焼を行わせて、始動する。但し、このときの成層燃焼での空燃比は、通常の成層燃焼での空燃比よりも濃く、ストイキないし弱リーン(A/F=15〜16)とする。
FIG. 8 is a flowchart of the first embodiment of the starting control. A timing chart in this case is shown in FIG.
In S11, the engine is started with low lift and compression stroke injection. That is, the lift amount of the intake valve is reduced using the variable valve system (low lift), and in this state, stratified combustion is performed by the compression stroke injection, and the engine is started. However, the air-fuel ratio in the stratified combustion at this time is higher than the air-fuel ratio in the normal stratified combustion and is stoichiometric or weak lean (A / F = 15 to 16).
S12では、エンジン回転数Neが所定値Ns以上となったか否かにより、始動が完了したか否かを判定し、始動完了の時点でS13へ進み、吸気弁のリフト量を通常リフト(高リフト)に戻す。従って、ここでは、始動のためのクランキング中、及び、クランキング後エンジン回転数が所定値に達するまでの間、吸気弁を低リフト特性に制御している。
S14では、排気浄化触媒の暖機が完了したか否かを判定し、暖機が完了した時点でS15へ進む。具体的には、触媒温度センサを有する場合は、これにより触媒温度を検出する。触媒温度センサを有しない場合は、水温Twより触媒温度を推定する。又は、始動時水温と、始動後の吸入空気量の積算値とに基づいて、触媒温度を推定する。そして、検出又は推定された触媒温度が所定の活性温度以上か否かを判定し、活性温度以上の場合に、暖機完了とみなして、S15へ進み、通常噴射制御(例えば吸気行程噴射)に移行する。
In S12, it is determined whether or not the start is completed depending on whether or not the engine speed Ne is equal to or greater than the predetermined value Ns. When the start is completed, the process proceeds to S13, and the lift amount of the intake valve is increased to the normal lift (high lift). Return to). Therefore, here, the intake valve is controlled to have a low lift characteristic during cranking for starting and until the engine speed after cranking reaches a predetermined value.
In S14, it is determined whether or not warming up of the exhaust purification catalyst is completed. When warming up is completed, the process proceeds to S15. Specifically, when a catalyst temperature sensor is provided, the catalyst temperature is detected by this. If the catalyst temperature sensor is not provided, the catalyst temperature is estimated from the water temperature Tw. Alternatively, the catalyst temperature is estimated based on the water temperature at the start and the integrated value of the intake air amount after the start. Then, it is determined whether or not the detected or estimated catalyst temperature is equal to or higher than a predetermined activation temperature. If the detected or estimated catalyst temperature is equal to or higher than the activation temperature, it is regarded that the warm-up is completed, and the process proceeds to S15 to Transition.
本実施形態によれば、エンジン始動時に、吸気弁を低リフト特性に制御することにより、エンジンフリクションを小さく抑えることができる。言い換えれば、吸気弁を低リフトとすることで、吸気弁の駆動のためのバルブスプリングの短縮量を少なくすることができ、必要駆動力を低減することができる。よって、スタータモータを大型化するなどしなくても、スタータモータの負荷が減ってクランキング時のエンジン回転数が高まり、或いは始動直後のエンジン回転数(自立回転数)が高まり、その結果、エンジンにより駆動される高圧燃料ポンプから燃料噴射弁に供給される燃料の圧力が速やかに立ち上がる。燃料噴射弁に供給される燃料の圧力が速やかに立ち上がれば、燃料噴射弁から噴射される燃料の微粒化が促進されてHC排出量の低減が図られる。 According to the present embodiment, the engine friction can be kept small by controlling the intake valve to have a low lift characteristic when the engine is started. In other words, by setting the intake valve to a low lift, the amount of shortening of the valve spring for driving the intake valve can be reduced, and the required driving force can be reduced. Therefore, without increasing the size of the starter motor, the load on the starter motor is reduced and the engine speed at the time of cranking is increased, or the engine speed immediately after starting (independent rotation speed) is increased. As a result, the engine The pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve from the high-pressure fuel pump driven by is quickly raised. If the pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve rises quickly, atomization of the fuel injected from the fuel injection valve is promoted, and the HC emission amount is reduced.
また、本実施形態によれば、エンジン始動時に圧縮行程にて燃料噴射を行うことにより、始動時のHC排出量を低減することができる。すなわち、上記のようにして、始動時の燃圧の上昇を早めることで、始動時の圧縮行程噴射が可能となり、始動時に圧縮行程噴射による成層燃焼を行わせることで、燃料が燃焼室の壁面に付着するのを防止して、HC排出量を低減することができる。 Further, according to the present embodiment, by performing fuel injection in the compression stroke when starting the engine, it is possible to reduce the HC emission amount at the time of starting. In other words, as described above, by increasing the fuel pressure at the time of start-up, it becomes possible to perform compression stroke injection at the time of start-up, and by causing stratified combustion by compression stroke injection at the time of start-up, the fuel is placed on the wall of the combustion chamber It can be prevented from adhering and HC emission can be reduced.
また、本実施形態によれば、エンジン始動後も、エンジンの排気浄化触媒の暖機が完了するまで、圧縮行程にて燃料噴射を行うことにより、圧縮行程噴射による成層燃焼は、エンジンから排出されるHCのレベルを下げることができるだけでなく、点火プラグ周りに濃い混合気を集めることで燃焼安定性が向上し、燃焼安定性が向上する分、点火時期をリタードできることから、触媒の暖機促進のための排気温度上昇を図ることができる。 Further, according to the present embodiment, the stratified combustion by the compression stroke injection is discharged from the engine by performing the fuel injection in the compression stroke until the warming-up of the exhaust purification catalyst of the engine is completed even after the engine is started. In addition to lowering the level of HC, the combustion stability is improved by collecting a rich air-fuel mixture around the spark plug, and the ignition timing can be retarded as much as the combustion stability is improved. Therefore, it is possible to increase the exhaust temperature.
図9は始動時制御の第2実施例のフローチャートである。また、この場合のタイミングチャートを図11(2)に示す。
S21では、低リフト、吸気行程噴射で始動する。すなわち、吸気弁のリフト量を小さくし(低リフト)、この状態で吸気行程噴射による均質燃焼を行わせて、始動する。このときの空燃比はストイキとする。
FIG. 9 is a flowchart of the second embodiment of the starting control. A timing chart in this case is shown in FIG.
In S21, the engine is started with low lift and intake stroke injection. That is, the lift amount of the intake valve is reduced (low lift), and in this state, homogeneous combustion is performed by intake stroke injection, and the engine is started. The air-fuel ratio at this time is stoichiometric.
S22では、エンジン回転数Neが所定値Ns以上となったか否かにより、始動が完了したか否かを判定し、始動完了の時点でS23へ進む。
S23では、圧縮行程噴射、すなわち、ストイキないし弱リーンでの圧縮行程噴射による成層燃焼に切換える。
S24では、圧縮行程噴射への切換え後に、吸気弁のリフト量を通常リフト(高リフト)に戻す。
In S22, it is determined whether or not the start is completed depending on whether or not the engine speed Ne is equal to or greater than a predetermined value Ns, and the process proceeds to S23 when the start is completed.
In S23, the engine is switched to the stratified combustion by the compression stroke injection, that is, the compression stroke injection with stoichiometric or weak lean.
In S24, after switching to the compression stroke injection, the lift amount of the intake valve is returned to the normal lift (high lift).
S25では、排気浄化触媒の暖機が完了したか否かを判定し、暖機が完了した時点でS26へ進む。
S26では、通常噴射制御(例えば吸気行程噴射)に移行する。
特に本実施形態によれば、エンジン始動時に、吸気弁のリフト量を減少させ、この状態で、吸気行程にて燃料噴射を行うことで、始動性を十二分に確保した上で、燃料噴霧と吸気弁との干渉を防止して、始動時のHC排出量を低減することができる。
In S25, it is determined whether or not warming up of the exhaust purification catalyst is completed, and when warming up is completed, the process proceeds to S26.
In S26, the routine proceeds to normal injection control (for example, intake stroke injection).
In particular, according to the present embodiment, when the engine is started, the lift amount of the intake valve is reduced, and in this state, fuel injection is performed in the intake stroke, thereby ensuring sufficient startability and fuel spraying. And the intake valve can be prevented, and the amount of HC emission at the time of starting can be reduced.
圧縮行程噴射の場合は、吸気弁5A、5Bは閉じているため、燃料噴霧と吸気弁5A、5Bとの干渉は問題とならないが、吸気行程噴射の場合は、吸気弁5A、5Bがリフトしているため、燃料噴霧と吸気弁5A、5Bとの干渉が問題となる。図1及び図2には燃料噴霧と吸気弁との干渉部分を黒塗りで示している。噴射された燃料の一部が吸気弁と干渉することで、筒内での混合気形成を阻害する結果、筒内に液状燃料が多く存在するようになり、エンジンから排出されるHCが多くなる。
In the case of the compression stroke injection, since the
しかし、図3に示すように、吸気弁5A、5Bのリフト量を減少させた状態で、吸気行程噴射を行えば、燃料噴霧と吸気弁5A、5Bとの干渉を防止、あるいは少なくとも減少させることができ、始動時のHC排出量を低減することができる。
また、本実施形態によれば、エンジン始動後は、圧縮行程での燃料噴射に切換えることにより、圧縮行程噴射による成層燃焼は、エンジンから排出されるHCのレベルを下げることができるだけでなく、点火プラグ周りに濃い混合気を集めることで燃焼安定性が向上し、燃焼安定性が向上する分、点火時期をリタードできることから、触媒の暖機促進のための排気温度上昇を図ることができる。また、燃圧がより確実に上昇してから、圧縮行程噴射を行うことになるので、成層燃焼がより確実となる。
However, as shown in FIG. 3, if the intake stroke injection is performed in a state where the lift amount of the
Further, according to the present embodiment, after the engine is started, by switching to the fuel injection in the compression stroke, the stratified combustion by the compression stroke injection can not only lower the level of HC discharged from the engine, but also the ignition Combustion stability is improved by collecting a rich air-fuel mixture around the plug, and the ignition timing can be retarded as much as the combustion stability is improved. Therefore, it is possible to increase the exhaust temperature for promoting warm-up of the catalyst. Further, since the compression stroke injection is performed after the fuel pressure has risen more reliably, stratified combustion becomes more reliable.
また、本実施形態によれば、圧縮行程噴射での燃料噴射に切換えてから、吸気弁を低リフト特性から通常のリフト特性に戻すことにより、圧縮行程噴射が確実に行われるまで、フリクションを抑えることができ、制御性が向上する。
図10は始動時制御の第3実施例のフローチャートである。また、この場合のタイミングチャートを図11(3)に示す。
Further, according to this embodiment, after switching to the fuel injection in the compression stroke injection, the friction is suppressed until the compression stroke injection is reliably performed by returning the intake valve from the low lift characteristic to the normal lift characteristic. Controllability can be improved.
FIG. 10 is a flowchart of the third embodiment of the starting control. A timing chart in this case is shown in FIG.
S31では、低リフト、吸気行程噴射で始動する。すなわち、吸気弁のリフト量を小さくし(低リフト)、この状態で吸気行程噴射による均質燃焼を行わせて、始動する。
S32では、エンジン回転数Neが所定値Ns以上となったか否かにより、始動が完了したか否かを判定し、始動完了の時点でS23へ進む。
S33では、排気浄化触媒の暖機が完了したか否かを判定し、暖機が完了した時点でS34へ進む。
In S31, the engine is started with low lift and intake stroke injection. That is, the lift amount of the intake valve is reduced (low lift), and in this state, homogeneous combustion is performed by intake stroke injection, and the engine is started.
In S32, it is determined whether or not the start is completed depending on whether or not the engine speed Ne is equal to or greater than a predetermined value Ns, and the process proceeds to S23 when the start is completed.
In S33, it is determined whether or not warming up of the exhaust purification catalyst is completed, and when warming up is completed, the process proceeds to S34.
S34では、吸気弁のリフト量を通常リフト(高リフト)に戻す。
S35では、通常噴射制御(例えば吸気行程噴射)に移行する。
特に本実施形態によれば、エンジン始動後、エンジンの排気浄化触媒の暖機が完了するまで、吸気弁を低リフト特性に制御し、かつ吸気行程にて燃料噴射を行うことにより、低温でエンジンフリクションが高い間、低リフトにより駆動力を低減すると共に、圧縮行程噴射(成層燃焼)に比べ高トルクな吸気行程噴射(均質燃焼)により、トルク不足を解消することができる。
In S34, the lift amount of the intake valve is returned to the normal lift (high lift).
In S35, the routine proceeds to normal injection control (for example, intake stroke injection).
In particular, according to the present embodiment, the engine is controlled at a low temperature by controlling the intake valve to have a low lift characteristic and performing fuel injection in the intake stroke until the warm-up of the exhaust purification catalyst of the engine is completed after the engine is started. While the friction is high, the driving force is reduced by a low lift, and torque shortage can be eliminated by intake stroke injection (homogeneous combustion) with higher torque than compression stroke injection (stratified combustion).
以上の実施形態では、燃料噴射弁7は、燃焼室1の側部に配設され、2つの吸気弁5A、5Bの間を経由して燃焼室中心部側へ燃料を噴射するものとしたが、図12及び図13に示すように、燃料噴射弁7は、燃焼室1の上面(シリンダヘッド)側の略中央部に、点火プラグ2と並べて下向きに配置する構成としてもよい。
図12は吸気弁高リフト時であり、吸気行程噴射の場合に、燃料噴霧と吸気弁とが干渉する部分を黒塗りで示している。これに対し、図13は吸気弁低リフト時であり、吸気行程噴射時に、燃料噴霧と吸気弁との干渉が低減されることがわかる。
In the above embodiment, the
FIG. 12 shows the time when the intake valve is in high lift, and the portion where the fuel spray and the intake valve interfere with each other in the case of intake stroke injection is shown in black. On the other hand, FIG. 13 shows that the intake valve is in a low lift state, and it can be seen that the interference between the fuel spray and the intake valve is reduced during the intake stroke injection.
1 燃焼室
2 点火プラグ
3A、3B 吸気ポート
4A、4B 排気ポート
5A、5B 吸気弁
6A、6B 排気弁
7 燃料噴射弁
10 燃料タンク
11 低圧燃料ポンプ
15 高圧燃料ポンプ
16 プランジャポンプ
17 電磁制御弁
18 チェック弁
30 カム軸
31 ローカム
32 ハイカム
37 VVLソレノイド
39 VTCソレノイド
41 カム軸
42 揺動カム
49 VELソレノイド
100 ECU
1 Combustion chamber
2 Spark plug
3A, 3B Intake port
4A, 4B Exhaust port
5A, 5B Intake valve
6A, 6B Exhaust valve
7 Fuel injection valve
10 Fuel tank
11 Low pressure fuel pump
15 High pressure fuel pump
16 Plunger pump
17 Electromagnetic control valve
18 Check valve
30 camshaft
31 Lokham
32 Hi-Cam
37 VVL solenoid
39 VTC solenoid
41 camshaft
42 Swing cam
49 VEL solenoid
100 ECU
Claims (12)
機関始動時及び/又は機関始動後所定期間が経過するまでの間、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方を低リフト特性に制御して、機関により駆動される燃料ポンプから燃料が燃料噴射弁に供給されることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A fuel pump that is driven by the engine to supply fuel to the fuel injection valve, and a variable valve operating device that can variably control the lift amount of at least one of the intake valve and the exhaust valve that are driven to open and close by the engine,
Fuel is supplied to the fuel injection valve from the fuel pump driven by the engine by controlling at least one of the intake valve and the exhaust valve to the low lift characteristic at the time of starting the engine and / or until a predetermined period after the engine starts. A control apparatus for an internal combustion engine.
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