JP2005036721A - Engine control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの制御装置に関し、特に筒内直噴式エンジンのように燃料噴射弁に高圧の燃料を供給する燃料ポンプを備えたものにおいて、経時劣化等による燃料ポンプの吐出量不足に起因する不具合に対応するための補正制御の技術分野に属する。 The present invention relates to an engine control device, and particularly to a fuel pump that supplies high-pressure fuel to a fuel injection valve, such as an in-cylinder direct injection engine, resulting from a shortage of fuel pump discharge due to deterioration over time or the like. It belongs to the technical field of correction control for dealing with defects.
従来より、この種のエンジンの制御装置として、例えば特許文献1に開示されるように、過給機を備えた筒内直噴式エンジンにおいて、特に過給機が駆動される高負荷域で燃料要求が増大することに対応して短時間に多くの燃料を噴射できるように、ノズル径の大きなインジェクタを備えたものが公知である。このものでは、過給機はコントローラによりエンジンの運転状態に応じて制御される。 Conventionally, as a control device for this type of engine, as disclosed in, for example, Patent Document 1, in a direct injection type engine equipped with a supercharger, a fuel requirement is high particularly in a high load region where the supercharger is driven. It is known that an injector having a large nozzle diameter is provided so that a large amount of fuel can be injected in a short period of time in response to an increase in the fuel pressure. In this case, the supercharger is controlled by the controller according to the operating state of the engine.
また、例えば特許文献2に開示されるように、筒内直噴式エンジンにおいて高負荷側での燃料要求の増大に対応して短時間に多くの燃料を噴射できるように、エンジンの運転状態に応じて高圧燃料ポンプから供給する燃料の燃圧を高めるようにした燃料供給装置も公知である。このものでは、燃圧センサからの信号に基づいて燃料ポンプからの燃料供給量をフィードバック補正することで、燃圧をエンジンの運転状態に対応する目標燃圧になるように制御している。
ところで、一般的に、エンジンの燃料噴射弁へ高圧の燃料を供給するポンプの容量(吐出能力)は、必要な最大吐出量に対してある程度の余裕を持たせた上で、できるだけ小容量に設定することが好ましい。これは省スペース化とポンプ駆動ロスの低減のためであり、また、アイドル運転時のように燃料要求が非常に小さいときには、小容量のポンプの方が制御性に優れるという面もある。 By the way, in general, the capacity (discharge capacity) of a pump that supplies high-pressure fuel to an engine fuel injection valve is set as small as possible with a certain margin for the required maximum discharge volume. It is preferable to do. This is to save space and reduce pump drive loss. When the fuel demand is very small, such as during idle operation, a small-capacity pump has better controllability.
しかしながら、そのようにして設定した燃料ポンプの容量は、結果としてエンジンの燃料要求に対してあまり余裕がないことがある。例えば、自動車用エンジンの場合は元々、前記の省スペース化や駆動ロス低減の要請が強く、また、運転状態の変化が大きくて、燃料要求の最小量と最大量との差がかなり大きいこともあり、燃料ポンプの最大吐出量に十分な余裕を持たせることが難しい。この傾向は特に過給機付エンジンの場合に顕著なものとなる。 However, the capacity of the fuel pump set in this way may not have much room for the fuel demand of the engine as a result. For example, in the case of an automobile engine, there is a strong demand for space saving and drive loss reduction as described above, and the change in the driving state is large, and the difference between the minimum and maximum fuel demand is quite large. It is difficult to provide a sufficient margin for the maximum discharge amount of the fuel pump. This tendency is particularly remarkable in the case of an engine with a supercharger.
そして、そのように燃料ポンプ容量がエンジンの燃料要求に対しあまり余裕のないものである場合には、経時劣化等によるポンプ能力の低下に伴い、例えば燃料要求の最も大きくなる全負荷運転時等に燃料の供給不足が生じて、空燃比が過度にリーンな状態になってしまい、これによりエミッションが悪化するという問題がある。また、全負荷域での燃料不足はエンジンの耐久信頼性を損なう虞れもある。 If the fuel pump capacity does not have much room for the fuel demand of the engine, as the pump capacity decreases due to deterioration over time, etc., for example, at the time of full load operation where the fuel demand becomes the largest. There is a problem in that the shortage of fuel supply occurs and the air-fuel ratio becomes excessively lean, thereby deteriorating emissions. In addition, the shortage of fuel in the full load range may impair the durability reliability of the engine.
特に前記従来例(特許文献1、2)の如く、燃料噴射弁に対して高圧の燃料を供給するようにした筒内噴射式エンジンでは、高圧の燃料を送出する機構部分において経時劣化等により漏れが増大し易く、前記のような問題を生じ易い。 In particular, in the in-cylinder injection engine in which high-pressure fuel is supplied to the fuel injection valve as in the conventional example (Patent Documents 1 and 2), leakage occurs due to deterioration over time in a mechanism portion that delivers high-pressure fuel. Are likely to increase, and the above-mentioned problems are likely to occur.
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの運転状態に応じて吸気や燃料の制御を行うようにした制御装置において、経時的な燃料ポンプ能力の低下に着目し、主にこのことに起因する燃料供給不足の発生を未然に防止することにある。 The present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is to provide a fuel pump capability over time in a control device that controls intake air and fuel in accordance with the operating state of the engine. The main purpose is to prevent the occurrence of fuel supply shortage due to this.
前記の目的を達成するために、本発明の解決手段では、エンジンの運転中に燃料供給量の調整によって燃圧を略目標燃圧に維持しながら、その燃料の調整量が初期の標準的な分量からどの程度ずれているかによってポンプ能力の低下を判定し、この判定結果に基づいて燃料供給不足の発生を予測したときに、予めその不足分に見合うように目標吸気量を減少補正するようにした。 In order to achieve the above object, the solution of the present invention maintains the fuel pressure at a substantially target fuel pressure by adjusting the fuel supply amount during operation of the engine, while adjusting the fuel from the initial standard amount. When a decrease in pump capacity is determined based on the degree of deviation, and the occurrence of a shortage of fuel supply is predicted based on this determination result, the target intake air amount is corrected to decrease in advance to meet the shortage.
具体的に、請求項1に係る発明は、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、エンジンの吸気量を調整する吸気量調整手段と、少なくとも前記検出されたエンジン運転状態に応じて、予め設定した目標吸気量特性になるように前記吸気量調整手段を制御する吸気量制御手段と、燃料ポンプから吐出されてエンジンの燃料噴射弁に供給される燃料の燃圧を検出する燃圧検出手段と、前記燃料ポンプから燃料噴射弁への燃料供給量を調整する燃料供給量調整手段と、少なくとも前記燃圧の検出値に基づいて、該検出値が目標燃圧に近づくように前記燃料供給量調整手段を制御する燃料供給量制御手段と、を備えたエンジンの制御装置を前提とする。 Specifically, the invention according to claim 1 includes an operating state detecting unit that detects an operating state of the engine, an intake air amount adjusting unit that adjusts an intake air amount of the engine, and at least the detected engine operating state, An intake air amount control means for controlling the intake air amount adjusting means so as to obtain a preset target intake air amount characteristic; and a fuel pressure detecting means for detecting the fuel pressure of the fuel discharged from the fuel pump and supplied to the fuel injection valve of the engine; A fuel supply amount adjusting means for adjusting a fuel supply amount from the fuel pump to the fuel injection valve; and at least the fuel supply amount adjusting means based on the detected value of the fuel pressure so that the detected value approaches the target fuel pressure. It is premised on an engine control device including a fuel supply amount control means for controlling.
そして、前記燃圧の検出値が目標燃圧に略一致しているときに、前記燃料供給量調整手段の作動状態が予め設定した標準状態からどの程度ずれているか判定し、この判定したずれの程度に基づいて所定運転状態で燃料の供給不足が発生することを予測する予測手段と、該予測手段により燃料供給不足の発生が予測されたとき、前記目標吸気量特性を少なくとも前記所定運転状態で目標吸気量が減少するように補正する目標吸気量補正手段と、を備える構成とする。 Then, when the detected value of the fuel pressure substantially matches the target fuel pressure, it is determined how much the operating state of the fuel supply amount adjusting means is deviated from the preset standard state, and the degree of the determined deviation is determined. And a predicting means for predicting that a shortage of fuel supply will occur in a predetermined operating state, and when the occurrence of a shortage of fuel supply is predicted by the predicting means, the target intake air amount characteristic is set to at least the target intake air in the predetermined operating state. And a target intake air amount correcting means for correcting the amount so as to decrease.
前記の構成により、まず、エンジンの運転中には、その運転状態等に応じて予め設定された目標吸気量特性になるように、吸気量調整手段の制御が行われる。また、燃料ポンプから吐出されて燃料噴射弁に供給される燃料の燃圧が目標燃圧に近づくように、その燃圧の検出値に応じて燃料供給量調整手段により燃料の供給量が調整される。そして、そのようにして燃圧が略目標燃圧に維持されている状態で、前記燃料供給量調整手段の作動状態が予め設定した標準状態からどの程度ずれているかの判定がなされる。すなわち、燃圧を目標値に維持するためには所期の燃料供給量が必要であり、このときに、仮に燃料ポンプの能力に経時的な劣化等がないとすれば、燃料供給量調整手段の作動状態は予め設定した標準的なものとなるはずである。一方、経時劣化等によりポンプ能力が低下していれば、それによる吐出量の低下を補うべく、燃料供給量調整手段の作動状態は燃料の増量側に変化しているはずなので、その作動状態の前記標準状態からのずれの程度がポンプ能力の低下を表すことになる。 With the above-described configuration, first, during the operation of the engine, the intake air amount adjusting means is controlled so that the target intake air amount characteristic preset according to the operating state or the like is obtained. Further, the fuel supply amount is adjusted by the fuel supply amount adjusting means according to the detected value of the fuel pressure so that the fuel pressure of the fuel discharged from the fuel pump and supplied to the fuel injection valve approaches the target fuel pressure. Then, in such a state that the fuel pressure is maintained at the substantially target fuel pressure, it is determined how much the operating state of the fuel supply amount adjusting means deviates from a preset standard state. That is, in order to maintain the fuel pressure at the target value, the desired amount of fuel supply is required. At this time, if there is no deterioration over time in the performance of the fuel pump, the fuel supply amount adjustment means The operating state should be a standard set in advance. On the other hand, if the pump capacity is reduced due to deterioration over time or the like, the operating state of the fuel supply amount adjusting means should have changed to the fuel increasing side in order to compensate for the decrease in the discharge amount caused by it. The degree of deviation from the standard state represents a decrease in pump capacity.
そこで、前記燃料供給量調整手段の作動状態のずれの程度、即ちポンプ能力の低下の度合いに基づいて、予測手段により、吸気量の多くなる高負荷域等の所定運転状態で燃料の供給不足が発生することを正確に予測することができる。そして、その予測結果応じて、目標吸気量補正手段によりエンジンの目標吸気量特性の中で少なくとも前記所定運転状態における目標吸気量が減少するように補正される。これにより、エンジンが実際に前記所定運転状態になったときに、燃料ポンプの能力の低下による燃料供給量の不足が生じても、その不足分に見合うだけ吸気量が減らされていることから、空燃比のリーン化が防止される。 Therefore, based on the degree of deviation of the operating state of the fuel supply amount adjusting means, that is, the degree of decrease in the pump capacity, the predicting means may cause insufficient fuel supply in a predetermined operating state such as a high load region where the intake air amount increases. It can be accurately predicted that it will occur. Then, in accordance with the prediction result, the target intake air amount correction means corrects the target intake air amount in the engine so that at least the target intake air amount in the predetermined operating state decreases. Thereby, when the engine actually enters the predetermined operation state, even if the shortage of the fuel supply amount due to the decrease in the capacity of the fuel pump occurs, the intake air amount is reduced to meet the shortage amount. Lean air-fuel ratio is prevented.
請求項2の発明では、吸気量調整手段に過給機を含み、吸気量制御手段は、少なくとも前記過給機による吸気の過給圧を制御するものとし、また、目標吸気量補正手段は、前記過給機の目標過給圧を補正するものとする。このことで、過給機付エンジンにおいて吸気量の多いときの燃料不足が予測されると、その燃料の不足分に見合うように目標過給圧が補正されるので、実際に吸気量の多い運転状態になったときにも、その吸気量は当初の(補正前の)目標空気量よりも少なくなり、空燃比のリーン化が防止される。
In the invention of
請求項3の発明では、吸気量調整手段には、エンジンの吸気通路に配設されて電動アクチュエータにより作動する電気式スロットル弁を含み、吸気量制御手段は、少なくとも前記スロットル弁の開度を制御するものとし、また、目標吸気量補正手段は、少なくとも前記スロットル弁の目標開度を補正するものとする。 According to a third aspect of the present invention, the intake air amount adjusting means includes an electric throttle valve that is disposed in the intake passage of the engine and is operated by an electric actuator, and the intake air amount control means controls at least the opening of the throttle valve. The target intake air amount correction means corrects at least the target opening of the throttle valve.
このことで、例えばアクセルペダルの操作量やエンジン運転状態等に基づいて電気式スロットル弁の開度を制御する場合に、吸気量の多いときの燃料不足が予測されると、その燃料の不足分に見合うようにスロットル弁の目標開度が補正されるので、実際に吸気量の多い運転状態になったときにも、その吸気量は当初の(補正前の)目標空気量よりも少なくなり、空燃比のリーン化が防止される。 Thus, for example, when controlling the opening of the electric throttle valve based on the operation amount of the accelerator pedal, the engine operating state, etc., if a shortage of fuel is predicted when the intake air amount is large, the shortage of the fuel Since the target opening of the throttle valve is corrected to meet the requirement, even when the engine actually operates with a large intake air amount, the intake air amount becomes smaller than the original (before correction) target air amount, Lean air-fuel ratio is prevented.
請求項4の発明では、目標吸気量補正手段を、エンジンの目標吸気量特性において高負荷域に対応する目標吸気量のみを補正するものとする。こうすることで、燃料ポンプの能力が低下していても、元々の制御特性において設定された吸気量が比較的少なくて、燃料不足の起きる虞れのない低負荷域及び中負荷域では、いずれも目標吸気量の補正が行われず、従って、吸気量の無用の補正によって徒にエンジン出力が低下することがない。
In the invention of
請求項5の発明では、前記請求項1〜4のいずれか1つに記載のエンジンの制御装置において、燃圧検出手段による燃圧の検出値に基づいて、燃圧が所定以上の変化率で低下したことを判定する燃圧低下判定手段と、該燃圧低下判定手段による燃圧低下の判定を受けて、エンジンの吸気量が減少するように吸気量調整手段を制御する吸気量補正制御手段と、をさらに備える構成とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the engine control device according to any one of the first to fourth aspects, the fuel pressure has decreased at a rate of change greater than or equal to a predetermined value based on the detected value of the fuel pressure by the fuel pressure detecting means. A fuel pressure decrease determining means for determining the intake air amount, and an intake air amount correction control means for controlling the intake air amount adjusting means so as to decrease the intake air amount of the engine in response to the determination of the fuel pressure decrease by the fuel pressure decrease determining means. And
このことで、例えば予測の誤りによって、燃料ポンプの能力が低下しているにも拘わらず、目標吸気量の補正が行われないまま、エンジンが吸気量の多い所定運転状態になったとしても、そのときには燃圧低下判定手段による燃圧急低下の判定を受けて、吸気量補正制御手段により直ちにエンジンの吸気量が減少させられる。これにより、燃料不足による空燃比のリーン化の程度が比較的小さなものとなり、また、リーン化する期間も極めて短くなる。 Thus, for example, even if the engine is in a predetermined operation state with a large intake air amount without correcting the target intake air amount even though the performance of the fuel pump is reduced due to a prediction error, At that time, in response to the determination of sudden decrease in fuel pressure by the fuel pressure decrease determination means, the intake air amount of the engine is immediately decreased by the intake air amount correction control means. As a result, the degree of leaning of the air-fuel ratio due to fuel shortage becomes relatively small, and the period of leaning becomes extremely short.
請求項6の発明では、前記請求項5に記載のエンジンの制御装置において、燃圧低下判定手段による燃圧低下の判定を受けて、エンジンの点火時期を遅角側に補正する点火時期補正手段をさらに備えるものとする。このことで、吸気量の多い運転状態で燃料不足により空燃比がリーン化したとしても、点火時期補正手段により点火時期が遅角されることでノッキングの防止が図られる。 According to a sixth aspect of the present invention, the engine control apparatus according to the fifth aspect further comprises an ignition timing correcting means for correcting the ignition timing of the engine to a retarded side in response to the determination of the fuel pressure decrease by the fuel pressure decrease determining means. Shall be provided. As a result, even if the air-fuel ratio becomes lean due to fuel shortage in an operating state with a large intake air amount, knocking can be prevented by retarding the ignition timing by the ignition timing correction means.
また、請求項7の発明は、前記請求項1の発明と同じ前提構成において、燃圧検出手段による燃圧の検出値が目標燃圧に略一致しているときに、燃料供給量調整手段の作動状態が予め設定した標準状態からどの程度ずれているか判定し、この判定したずれの程度に基づいて所定運転状態で燃料の供給不足が発生することを予測する予測手段と、該予測手段により燃料供給不足の発生が予測されたとき、前記目標吸気量特性を少なくとも前記所定運転状態で目標吸気量が減少するように補正する目標吸気量補正手段と、前記燃圧検出手段による燃圧の検出値に基づいて、この検出値が所定以上の変化率で低下したことを判定する燃圧低下判定手段と、該燃圧低下判定手段による燃圧低下の判定を受けて、エンジンの点火時期を遅角側に補正する一方、前記予測手段により燃料供給不足が予測されても、これに応じた点火時期の補正は行わない点火時期補正手段とを備えたことを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the same premise configuration as the first aspect of the invention, when the detected value of the fuel pressure by the fuel pressure detecting means substantially coincides with the target fuel pressure, the operating state of the fuel supply amount adjusting means is It is determined how much the standard state set in advance is deviated, and predicting means for predicting that a shortage of fuel supply will occur in a predetermined operating state based on the determined degree of deviation, and the predicting means Based on the target intake air amount correction means for correcting the target intake air amount characteristic so that the target intake air amount decreases in at least the predetermined operating state when the occurrence is predicted, and the detected value of the fuel pressure by the fuel pressure detection means In response to a fuel pressure decrease determination means for determining that the detected value has decreased at a predetermined rate of change, and a fuel pressure decrease determination by the fuel pressure decrease determination means, the ignition timing of the engine is corrected to the retard side. Write, wherein also the fuel supply shortage is predicted by the prediction means, characterized by comprising an ignition timing correcting means not to perform the ignition timing correction according to this.
前記の構成により、前記請求項1〜4に記載の発明と同様の作用が得られ、また、前記請求項6の発明と同様に、誤って空燃比のリーン化という事態を招いたとしても、点火時期の遅角補正によってノッキングの防止が図られる。一方、燃料供給不足が予測された段階で点火時期の遅角補正が行われることはないから、不要な点火時期の遅角によって燃費が悪化することもない。 According to the above configuration, the same effect as that of the invention according to the first to fourth aspects can be obtained, and, similarly to the invention of the sixth aspect, even if an accidental lean air-fuel ratio is caused, Knocking can be prevented by correcting the ignition timing retardation. On the other hand, since the retard correction of the ignition timing is not performed when the fuel supply shortage is predicted, the fuel consumption is not deteriorated by the retard of the unnecessary ignition timing.
以上、説明したように、請求項1の発明に係るエンジンの制御装置によると、吸気量の多い所定運転状態で燃料ポンプの経時劣化に起因する燃料の供給不足が実際に発生する前に、燃圧フィードバックによる燃料供給の調整量に基づいて燃料ポンプの能力の低下度合いを判定し、この判定に応じて吸気量制御の特性を補正することにより、実際に吸気量の多い運転状態になったときに、不足する燃料に見合うように吸気量を減少させて、空燃比のリーン化を防止することができる。つまり、ポンプ能力の低下に起因する空燃比の過度のリーン化を未然に防止して、エミッションや耐久信頼性の問題を解消することができる。 As described above, according to the engine control apparatus of the first aspect of the present invention, the fuel pressure is reduced before the actual fuel supply shortage due to the deterioration of the fuel pump over time in a predetermined operation state with a large amount of intake air. By determining the degree of decrease in the fuel pump capacity based on the amount of adjustment of the fuel supply by feedback, and by correcting the characteristics of the intake air amount control according to this determination, when the actual operation state with a large intake amount is reached The intake air amount can be reduced to meet the shortage of fuel, and the lean air-fuel ratio can be prevented. That is, it is possible to prevent excessive leaning of the air-fuel ratio due to a decrease in pumping capacity, and to solve problems of emission and durability reliability.
請求項2の発明によると、過給機付エンジンにおいては目標過給圧の補正によって、前記請求項1の発明の効果が得られる。
According to the invention of
請求項3の発明によると、電気式スロットル弁を備えたエンジンにおいては該スロットル弁の目標開度の補正によって、前記請求項1の発明の効果が得られる。 According to the invention of claim 3, in the engine provided with the electric throttle valve, the effect of the invention of claim 1 can be obtained by correcting the target opening of the throttle valve.
請求項4の発明によると、燃料不足の生じ得る高負荷域のみで目標吸気量を補正することにより、低負荷域及び中負荷域では無用の吸気量補正によりエンジン出力が低下することを防止できる。
According to the invention of
請求項5の発明によると、例えば予測ミスや突発的な故障等により、吸気量の多い運転状態で急な燃料供給不足が生じたとしても、直ちに吸気量を減少させることで、空燃比のリーン化によるエミッションや信頼性の問題を極小化できる。 According to the fifth aspect of the present invention, even if a sudden fuel supply shortage occurs in an operation state with a large amount of intake air due to, for example, a prediction error or a sudden failure, the lean air-fuel ratio is reduced by immediately decreasing the intake air amount. Emissions and reliability problems due to computerization can be minimized.
請求項6の発明によると、請求項5の発明の効果に加えて、さらに、空燃比がリーン化したときには点火時期の遅角補正によってノッキングを防止することで、信頼性を確保することができる。 According to the invention of claim 6, in addition to the effect of the invention of claim 5, when the air-fuel ratio becomes leaner, reliability can be ensured by preventing knocking by retarding the ignition timing. .
また、請求項7の発明に係るエンジンの制御装置によると、前記請求項1〜4、6の発明と同様の効果が得られるとともに、不要な点火時期の遅角によって燃費の悪化を招くことがない。 Further, according to the engine control apparatus of the seventh aspect of the invention, the same effects as those of the first to fourth and sixth aspects of the invention can be obtained, and the fuel consumption can be deteriorated due to the retard of the unnecessary ignition timing. Absent.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、本発明に係る多気筒直列型筒内噴射式エンジン1(本発明を限定するものではない)の構成を示す。このエンジン1は、複数の気筒2,2,…(1つのみ図示)が直列に設けられたシリンダブロック3と、このシリンダブロック3上に配置されたシリンダヘッド4とを有し、各気筒2内にはそれぞれピストン5が往復動可能に嵌挿されていて、そのピストン5の冠面とシリンダヘッド4の下面との間に燃焼室6が区画形成されている。当該燃焼室6における燃焼に伴うピストン5の往復動はコネクティングロッド7を介してクランク軸8の回転運動に変替され、このクランク軸8により出力される。シリンダブロック3には、クランク軸8の回転角度を検出する電磁式のクランク角センサ9と、燃焼圧の変動からノッキングを検出するためのノックセンサ10と、図示しないウオータジャケットの内部に臨んで冷却水の温度(エンジン水温)を検出する水温センサ11と、がそれぞれ配設されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows the configuration of a multi-cylinder in-cylinder in-cylinder injection engine 1 (not limiting the present invention) according to the present invention. This engine 1 has a cylinder block 3 in which a plurality of
前記シリンダヘッド4には、各気筒2毎に燃焼室6の天井面に臨んで開口するように吸気ポート12及び排気ポート13が形成されていて、その各ポート開口部を開閉するようにポペット弁である吸気及び排気弁14,15がそれぞれ配置されている。これら吸気弁14及び排気弁15は、それぞれがシリンダヘッド4に軸支された吸気側及び排気側カム軸(図示せず)によって、前記クランク軸8の回転に同期して開作動されるようになっている。その吸気側のカム軸にはクランク軸8に対する回転位相を所定範囲で連続的に変化させる位相可変型の可変動弁機構16(以下、VVTという)が配設されている。尚、VVTは位相可変型のものに限らないし、本発明に必須のものでもない。
An intake port 12 and an
また、前記シリンダヘッド4には、各気筒2毎の軸心に沿うようにして貫通孔が形成されて、点火プラグ17が配設されている。この点火プラグ17の先端の電極は燃焼室6の天井面から当該燃焼室6を臨むように配置され、一方、該点火プラグ17の基端部は、前記シリンダヘッド4の貫通孔に上方から挿入された筒状の点火コイル18に接続されている。この点火コイル18には1次側への電流のオン・オフを行うICイグナイタ19が一体的に設けられており、後述のECU50から入力される点火信号を受けて、点火プラグ17の電極間に火花放電を行わせるようになっている。
Further, the
さらに、前記シリンダヘッド4には、各気筒2毎の燃焼室6の吸気側周縁部に噴口を臨ませて、インジェクタ(燃料噴射弁)20が配設されている。このインジェクタ20は、例えば、燃焼室6に臨む先端部の噴口から燃料を円錐状に噴射する公知のスワールタイプのものとすればよく、また、例えばスリットタイプや多噴口タイプのものとしてもよいし、或いは芯弁を圧電素子によって動作させる構造のもの(ピエゾ素子タイプ)を用いてもよい。これら各気筒2のインジェクタ20は気筒列方向に伸びる燃料分配管(図示せず)を介して燃料供給管22に接続されており、これにより、高圧燃料ポンプ21から吐出された高圧の燃料が各インジェクタ20に分配供給される。
Further, the
図の例では、高圧燃料ポンプ21は、燃料通路24により燃料タンク23に接続されていて、この燃料通路24の上流側から下流側に向かって順番に低圧燃料ポンプ25、低圧レギュレータ26、フィルタ27等が配設されている。前記低圧燃料ポンプ25は燃料タンク23内で燃料に浸るように配置されており、燃料を吸い上げて燃料通路24に送出する。この燃料は低圧レギュレータ26により調圧され、フィルタ27により濾過されて高圧燃料ポンプ21に供給され、該高圧燃料ポンプ21により昇圧されて燃料供給管22へ吐出される。このように吐出されてインジェクタ20へ供給される燃料の圧力状態は燃料供給管22(或いは燃料分配管)に配設された燃圧検出手段としての燃圧センサ28により検出される。一方、余剰の燃料は低圧側へ戻されて、リターン通路29により燃料タンク23に還流される。
In the illustrated example, the high-
前記高圧燃料ポンプ21の概略構造及び作動について図2を参照して説明すると、同図に模式的に示すように、高圧燃料ポンプ21は、エンジン1の吸気側カムにより駆動されて往復動作するプランジャ21aと、このプランジャ21aの往復動に伴い容積の変化するプランジャ室21bとを備え、そのプランジャ室21bを燃料の吐出側(高圧側)である燃料供給管22と接続する通路にチェック弁21cが配設される一方、プランジャ室21bを燃料の吸入側(低圧側)である燃料通路24に連通する通路にもチェック弁21d(以下、スピル弁という)が配設されている。このスピル弁21dは弁体が電磁ソレノイド21eにより駆動されて開閉するようになっている。
The schematic structure and operation of the high-
そして、まず吸入行程では、電磁ソレノイド21eが非作動(オフ)で、スピル弁21dが開状態とされていて、プランジャ21aの下降に伴い燃料が低圧側からプランジャ室21bに吸入される。その後、下死点を過ぎてプランジャ21aが上昇するときにも途中まではスピル弁21dが開いたままとされ(スピル行程)、プランジャ室21bから低圧側へ燃料が流出(リターン)する。そうして、所定のタイミングでソレノイド21eに通電し(オン)、燃料の吐出量に見合ったストロークを残してスピル弁21dを閉じると、低圧側への燃料の流出が遮断されてプランジャ室21bの燃料が昇圧することにより、吐出側のチェック弁21cが開かれて、燃料が吐出される。
First, in the intake stroke, the
つまり、前記高圧燃料ポンプ21におけるプランジャ21aの有効なストロークは、スピル弁21dを閉じるタイミングによって変化し、このスピル弁21dの閉タイミングを変えることで、燃料の吐出量(燃料供給量)を調節することができる。従って、該スピル弁21d及び電磁ソレノイド21eにより、インジェクタ20への燃料供給量を調整する燃料供給量調整手段が構成されている。
In other words, the effective stroke of the
前記図1に示すように、エンジン1の一側面には、各気筒2の吸気ポート12に連通するように吸気通路30が接続されている。この吸気通路30は、エンジン1の燃焼室6に対しエアクリーナ31で濾過した空気を供給するものであり、その上流側から下流側に向かって順に、エンジン1に吸入される空気(吸気)の流量を検出するエアフローセンサ32と、後述のタービン42により駆動されて吸気を圧縮するコンプレッサ33と、このコンプレッサ33により圧縮した吸気を冷却するインタークーラ34と、吸気通路30の断面積を弁体により調節する電気式スロットル弁35(その弁体の位置を検出するスロットルセンサ36を内蔵する)と、サージタンク37とがそれぞれ配設されている。
As shown in FIG. 1, an
前記電気式スロットル弁35は、図外のアクセルペダルに対し機械的には連結されておらず、たとえばサーボモータ等のアクチュエータにより弁体の位置が変更されて、吸気の流量を調整するもの(吸気量調整手段)である。また、前記サージタンク37には、スロットル弁35よりも下流の吸気通路30の圧力を検出するブーストセンサ38が配設されている。サージタンク37よりも下流側の吸気通路30は各気筒2毎に分岐する独立通路とされ、これら各独立通路の下流端部がそれぞれ吸気ポート12に連通している。各独立通路には、気筒内流動の強さを調節するための開閉弁39(吸気流動調整弁)が配設され、例えばステッピングモータ等のアクチュエータによって開閉されるようになっている。
The
一方、エンジン1の他側面には、燃焼室6から既燃ガス(排気)を排出する排気通路40が接続されている。この排気通路40の上流端は、各気筒2毎に分岐して排気ポート13に連通する排気マニホルドであり、該排気マニホルドの集合部には排気中の酸素濃度を検出するセンサ41が配設されている。また、排気マニホルドの集合部よりも下流側の排気通路40には、排気流を受けて回転されるタービン42と、排気ガス中の有害成分を浄化するための触媒コンバータ43とが配設されている。
On the other hand, an
前記タービン42は、吸気通路30のコンプレッサ33と共にターボ過給機45を構成するものであり、排気流によりタービン42が回転されると、このタービン42と一体に回転するコンプレッサ33が吸気を圧縮して過給するようになっている。また、この過給機45には、前記タービン42をバイパスして排気通路40のタービン上流側からタービン下流側へ排気を流通させるウエストゲート通路46と、このウエストゲート通路46を流通する排気の流量を調整するウエストゲート弁47とが設けられている。
The
詳しくは、前記ウエストゲート弁47の弁体は、ダイヤフラム48内のコイルバネ(図示せず)によって通路46を閉じる側に付勢されるとともに、このダイヤフラム48に導かれるタービン33下流の過給圧によって反対側に押圧されるようになっていて、この過給圧による押圧力と前記コイルバネの付勢力とのバランスによって保持されている。このため、過給圧が予め設定した目標最高過給圧に達すると、ウエストゲート弁47が開かれて排気の一部がウエストゲート通路46を流れるようになり、これにより、それ以上の過給圧の上昇が抑えられる。
Specifically, the valve body of the
また、前記ダイヤフラム48へ導かれる過給圧の一部は電磁ソレノイド弁49を介してタービン33上流の吸気通路30に逃がされるようになっており、該電磁ソレノイド弁49の開度の調整によって過給機45の目標最高過給圧を調整することができる。換言すれば、この実施形態の過給機45は、前記ウエストゲート通路46及びウエストゲート弁47により最高過給圧を調整可能なものであって、エンジン1の吸気量を調整する吸気量調整手段に含まれるものである。尚、過給機45としては前記のものの他に、例えばタービン42へ導かれる吸気の流路面積を調整して過給効率を変更できるようにした可変ターボを用いてもよく、この場合には過給効率の変更によって過給圧を調整することにより、吸気量を調整することができる。また、過給機45はターボ過給機に限らず、機械式過給機であってもよい。
Further, a part of the supercharging pressure guided to the
図示は省略するが、前記排気通路40におけるタービン42よりも上流側の部位には、排気の一部を吸気側に還流させるEGR通路のの上流端が分岐接続されている。このEGR通路の下流端は前記サージタンク37に接続され、その近傍には開度調節可能な電気式のEGR弁が配設されていて、EGR通路による排気の還流量を調節できるようになっている。
Although not shown, the upstream end of the EGR passage that recirculates part of the exhaust to the intake side is branched and connected to a portion of the
図3に模式的に示すように、前記エンジン1の少なくともイグナイタ19、インジェクタ20、高圧燃料ポンプ21、電気式スロットル弁35、過給機45等は、エンジンコントロールユニット50(以下、ECUという)からの制御信号を受けて作動するようになっている。また、該ECU50には、図示の如く、少なくとも前記クランク角センサ9、燃圧センサ28、エアフローセンサ32、スロットルセンサ36等からの出力信号がそれぞれ入力され、さらに、アクセルペダルの操作量(以下、アクセル開度という)を検出するアクセル開度センサ51からの出力信号が入力される。
As schematically shown in FIG. 3, at least an
すなわち、前記ECU50は、上述の如くセンサから入力する信号に基づいてエンジン1の運転状態(例えば目標負荷やエンジン回転数)を検出し、これに応じて、主に各気筒2への吸気及び燃料の供給量や混合気への点火時期等を制御する。このためにECU50には少なくとも、目標負荷及びエンジン回転数に基づいてエンジン1の運転状態を検出する運転状態検出部50aと、その検出されたエンジン運転状態に応じて、予め設定した目標吸気量特性になるように主にスロットル弁35を制御するとともに、VVT16及び過給機45のソレノイド弁49を制御する吸気量制御部50bと、エアフローセンサ32からの信号に応じて目標空燃比になるようにインジェクタ20の燃料噴射量を制御する燃料噴射制御部50cと、前記検出したエンジン運転状態に応じて各気筒2の点火時期を制御する点火時期制御部50dと、燃圧を目標燃圧に維持すべく高圧燃料ポンプ21の燃料吐出量を制御する燃圧制御部50e(燃料供給量制御手段)と、がソフトウェアルーチン(プログラム)の形態で備えられている。
That is, the
ここで、前記燃圧制御部50eによる制御について説明すると、基本的には、各気筒2のインジェクタ20により燃料の噴射が行われるタイミングに同期して、その噴射に必要な分量の燃料を高圧燃料ポンプ21から吐出させることにより、燃料供給管22及び燃料分配管内の平均的な燃圧(燃料の噴射に伴う脈動を平滑化したもの)を目標燃圧に維持する、というものである。そのために、この実施形態では、まず、検出したエンジン運転状態、或いはインジェクタ20への燃料噴射パルス幅に対応付けて、高圧燃料ポンプ21からの燃料の基本的な吐出量を制御するようにしている。すなわち、前記エンジン運転状態又は燃料噴射パルス幅のいずれかに対応付けて、高圧燃料ポンプ21のプランジャ21aの有効ストロークに対応するスピル弁21dの最適な閉タイミング(クランク角位置であり、以下、基準スピル角という)を予め実験等により決定し、これをスピル弁21dの制御マップとしてECU50のメモリに電子的に格納しておく。そして、エンジン1の運転中に運転状態検出部50aにより検出したエンジン運転状態、或いは燃料噴射制御部50cにより決定した燃料噴射量(噴射パルス巾)に基づいて、前記制御マップから基準スピル角を読み出し、これを基本的な制御量とする。
Here, the control by the fuel
併せて、前記高圧燃料ポンプ21から吐出される燃料の圧力状態、即ち燃料供給管22乃至燃料分配管内の燃圧を燃圧センサ28により検出し、この検出値(実燃圧)をECU50にフィードバックして、実燃圧が目標燃圧に近付くように前記基本的なスピル角の制御量を補正する。すなわち、実燃圧が目標燃圧よりも高ければ、プランジャ21aの有効ストロークが減少するようにスピル角を遅角側に補正する一方、実燃圧が目標燃圧よりも低ければ、プランジャ21aの有効ストロークが大きくなるようにスピル角を進角側に補正する。そうしてフィードバック補正した後のスピル弁21dの制御量(以下、目標スピル角という)に基づいて、スピル弁21dを開閉する電磁ソレノイド21eに駆動パルスを出力する(図2参照)。
In addition, the pressure state of the fuel discharged from the high-
尚、前記目標燃圧については特に限定するのもではなく、エンジン運転状態に拠らず略一定としてもよいし、エンジン運転状態に応じて変更するようにしてもよいが、エンジン回転数が高いほど、インジェクタ20により燃料を噴射可能な時間が短くなることから、短時間で多量の燃料を噴射できるように目標燃圧を相対的に高くするのが好ましく、同様に、目標負荷が高いときほど目標燃圧を高くするのが好ましい、といえる。
The target fuel pressure is not particularly limited and may be substantially constant regardless of the engine operating state, or may be changed according to the engine operating state. Since the time during which fuel can be injected by the
ところで、前記のような燃圧のフィードバック補正を行う主な理由は、高圧燃料ポンプ21の吐出量に個体差によるばらつきがあることに加えて、主に経時的な部品摺動部の摩耗やシール材の劣化等に起因して、プランジャ21aのストロークに対する燃料の吐出量が徐々に減少することによる。つまり、図4(a)に示すように、プランジャ21aのストローク(即ちスピル角)に対応するポンプ吐出量は、図に実線で示す初期の状態から比較的長い時間をかけて次第に低下してゆき(図に破線で示す)、この結果として、所要の燃料吐出量を得るために必要なプランジャ21aの有効ストロークが徐々に長くなって、スピル角は徐々に進角側に補正されるようになる。このことは、この実施形態のように高圧の燃料噴射が必要な筒内噴射式エンジンにおいて、特に顕著なものである。
By the way, the main reason for the feedback correction of the fuel pressure as described above is that the discharge amount of the high-
そして、そのような高圧燃料ポンプ21の劣化が進行すると、同図(b)に破線で示すように、プランジャ21aのストロークを全て使い切った全吐出状態でも、エンジン1の最大の燃料要求に対応する吐出量が得られなくなることがある。こうなると、例えば過給機45による吸気の過給が最大限に行われて燃料要求の最も大きくなる全負荷時等において、吸気に対する燃料の供給が不足して空燃比が目標値よりもリーン側にずれてしまい、これによりエミッションが大幅に悪化するという不具合を生じるばかりか、燃焼温度の過度の上昇によってエンジンの耐久信頼性を損なう虞れもある。
When the deterioration of the high-
斯かる問題点に対し、この実施形態に係るエンジン制御装置Aでは、本発明の特徴部分として、エンジン1の運転中に未だあまり燃料要求が多くないうちに、前記燃圧制御部50eによる燃料吐出量の制御によって燃圧が目標燃圧に維持されている状態で、そのための燃料の調整量が所期の標準的ものからどの程度ずれているかによって、即ち具体的には高圧燃料ポンプ21の制御における目標スピル角の基準スピル角に対する進角補正量に基づいて、当該燃料ポンプ21の経時的な劣化の度合いを検出し、その進角補正量が前記図4(b)に符号αを付して示す所定量(以下、劣化判定量という)よりも大きくなって、全吐出状態でも燃料の燃料の供給不足が起こり得ると予測されるときには、斯かる燃料供給不足の予測される所定運転状態に対応する過給機45の目標最高過給圧を予め低下させて、その運転状態での吸気量を減少させるようにたものである。
With respect to such a problem, in the engine control apparatus A according to this embodiment, as a characteristic part of the present invention, the fuel discharge amount by the fuel
(目標過給圧の補正)
以下に、前記の如く燃料供給不足の予測に応じて目標過給圧を補正する場合の制御手順を図5のフローチャート図に基づいて説明する。尚、このフローチャートに示す制御手順は主に過給圧及び燃圧に関するものであるが、これと並行してECU50によりインジェクタ20の燃料噴射制御やスロットル弁35の制御等が行われる。
(Target boost pressure correction)
A control procedure for correcting the target supercharging pressure in accordance with the prediction of insufficient fuel supply as described above will be described below with reference to the flowchart of FIG. The control procedure shown in this flowchart mainly relates to the supercharging pressure and the fuel pressure. In parallel with this, the
図示のフローにおいて、スタート後のステップSA1では、クランク角センサ9、燃圧センサ28、エアフローセンサ32、スロットルセンサ36、アクセル開度センサ51等からの信号を入力し、さらにECU50のRAMに一時的に記憶されているデータを読み込む。続くステップSA2ではエンジン1の運転状態(例えば目標負荷、エンジン回転数等)を検出し、続くステップSA3でエンジン運転状態に対応する目標最高過給圧を決定する。これは、例えば目標負荷、エンジン回転数等に対応する目標最高過給圧の値を予め実験等により決定して過給圧の制御マップとしてECU50のメモリに電子的に格納しておき、このマップから読み出すようにすればよい。尚、過給機45として可変ターボや機械式過給機を用いる場合には、エンジン運転状態に対応する目標過給圧を決定するようにしてもよい。
In the illustrated flow, in step SA1 after the start, signals from the crank angle sensor 9, the
続いて、ステップSA4において、この実施形態ではエンジン運転状態に対応する目標燃圧を例えばそのための制御マップから読み込んで決定し、続くステップSA5において、エンジン運転状態に対応する高圧燃料ポンプ21の基準スピル角をそのための制御マップから読み込んで決定し、続くステップSA6では、上述したように、その基準スピル角を燃圧の検出値に基づいてフィードバック補正して、目標スピル角を決定する。例えば、燃圧センサ28による検出値(実燃圧)を目標燃圧から減算し、その燃圧偏差に所定の制御ゲインを乗算してフィードバック補正量を求め、これを基準スピル角に加えて目標スピル角を決定すればよい。また、燃圧偏差に対応するフィードバック補正量を予め設定したマップを設けておくようにしてもよい。また、ステップSA7では、エンジン運転状態に対応する目標点火時期を例えばそのための制御マップから読み込んで決定する。
Subsequently, in step SA4, in this embodiment, the target fuel pressure corresponding to the engine operating state is determined by reading, for example, from the control map therefor, and in step SA5, the reference spill angle of the high-
そして、ステップSA8において、前記前記燃圧偏差の絶対値が所定値よりも小さいかどうか、即ち実燃圧が目標燃圧に略一致しているかどうか判定し、この判定がNOであれば後述のステップSA13に進む一方、判定がYESであればステップSA9に進んで、今度は前記ステップSA7にて決定した目標スピル角と前記ステッップSA5にて決定した標準スピル角との偏差量、即ちスピル角の進角補正量が劣化判定量α(図4参照)よりも大きいかどうか判定する。すなわち、実燃圧が略目標燃圧であるということは高圧燃料ポンプ21から所要の燃料吐出量が得られているということであり、この状態では、前記スピル角の進角補正量が高圧燃料ポンプ21の劣化の度合いを表すものとなる。
In step SA8, it is determined whether or not the absolute value of the fuel pressure deviation is smaller than a predetermined value, that is, whether or not the actual fuel pressure substantially matches the target fuel pressure. On the other hand, if the determination is YES, the process proceeds to Step SA9, and this time, the deviation amount between the target spill angle determined in Step SA7 and the standard spill angle determined in Step SA5, that is, the advance correction of the spill angle. It is determined whether the amount is larger than the deterioration determination amount α (see FIG. 4). That is, that the actual fuel pressure is substantially the target fuel pressure means that the required fuel discharge amount is obtained from the high-
従って、前記ステップSA9の判定がYESで、スピル角の進角補正量が劣化判定量αよりも大きいときには、少なくとも全負荷域を含む所定運転状態で燃料の供給不足が予測されるので、ステップSA10に進んで過給圧の制御マップを補正し、所定運転状態における最高過給圧を低下させて、燃料供給不足に見合うように吸気量を減少させるようにする。そして、ステップSA11に進んで、前記補正後の過給圧マップから読み出した目標最高過給圧のデータに基づいて過給機45の電磁ソレノイド49を制御し、続くステップSA12において目標点火時期になるようにイグナイタ19を制御して、しかる後にリターンする。
Accordingly, when the determination in step SA9 is YES and the advance correction amount of the spill angle is larger than the deterioration determination amount α, it is predicted that there is insufficient fuel supply in a predetermined operation state including at least the full load range. Then, the control map of the supercharging pressure is corrected, and the maximum supercharging pressure in a predetermined operation state is reduced to reduce the intake amount so as to meet the shortage of fuel supply. In step SA11, the
一方、前記ステップSA9の判定がNOでスピル角の進角補正量が劣化判定量α以下であれば、燃料の供給不足は起こり得ないので、過給圧マップの補正は行わずに前記ステップSA11、SA12に進み、過給機45の電磁ソレノイド49やイグナイタ19の制御を行って、しかる後にリターンする。
On the other hand, if the determination in step SA9 is NO and the advance correction amount of the spill angle is equal to or less than the deterioration determination amount α, there is no possibility of insufficient fuel supply, and therefore the correction of the supercharging pressure map is not performed and step SA11 is not performed. In step SA12, the
つまり、スピル角の進角補正量(燃料供給量調整手段の作動状態の標準状態からのずれの程度)が所定以上に大きいときには、このことに基づいて高負荷域側の所定運転状態で燃料の供給不足が発生することを予測し、その所定運転状態における目標最高過給圧を予め低減補正しておくことで、エンジン1が実際に前記所定運転状態になったときに、吸気量を燃料の供給不足に見合うように減らして、空燃比のリーン側へのずれを防止することができる。 In other words, when the advance correction amount of the spill angle (the degree of deviation of the operating state of the fuel supply amount adjusting means from the standard state) is larger than a predetermined value, based on this, the fuel in the predetermined operating state on the high load region side By predicting that supply shortage will occur and correcting the target maximum supercharging pressure in the predetermined operation state in advance, when the engine 1 actually enters the predetermined operation state, the amount of intake air is reduced. It is possible to reduce the air-fuel ratio to the lean side by reducing the supply to meet the shortage of supply.
また、前記ステップSA8において、実燃圧と目標燃圧との間の燃圧偏差量が所定値以上であると判定して進んだステップSA13では、今度は、検出した実燃圧の変化率(低下率)が所定率よりも大きいかどうか、即ち燃圧急低下かどうか判定する。この判定がYESであれば、燃圧が異常低下していることから、高圧燃料ポンプ21からの燃料の吐出量が不足していると判断し、ステップSA14に進んで過給圧の制御マップを補正し、そのときの運転状態における目標最高過給圧を大幅に低下させることにより、直ちに過給圧を低下させて、燃料の供給不足に見合うように吸気量を減少させる。このときの過給圧の低下幅は前記ステップSA10における予測時のもの以上とする。また、目標点火時期を遅角側に補正(リタード)する。そして、前記ステップSA11,SA12に進んで、過給機45のソレノイド49及びイグナイタ19の制御を行い、しかる後にリターンする。
Further, in step SA8, which has proceeded after determining that the fuel pressure deviation amount between the actual fuel pressure and the target fuel pressure is greater than or equal to a predetermined value in step SA8, this time, the detected change rate (decrease rate) of the actual fuel pressure is obtained. It is determined whether it is larger than a predetermined rate, that is, whether the fuel pressure is suddenly lowered. If this determination is YES, it is determined that the fuel discharge amount from the high-
一方、前記ステップSA13においてNO、すなわち燃圧急低下ではないと判定したときには、燃料の吐出量不足が起きているわけではないので、直ちに過給圧を下げる必要はない。しかし、前記ステップSA8にて実燃圧が目標燃圧に収束していないと判定していることから、このときには前記ステップSA9におけるポンプ劣化の判定が未だ行われておらず、高圧燃料ポンプ21の劣化が進んでいる可能性もある。そこで、このときには、ステップSA15において念のために過給圧の制御マップを補正して、所定運転状態における目標過給圧をやや下げておくようにする。このときの過給圧の低下幅は前記ステップSA10における予測時のものよりも小さい。そして、前記ステップSA11,SA12に進んで、しかる後にリターンする。
On the other hand, when it is determined NO in step SA13, that is, when the fuel pressure is not rapidly decreased, it is not necessary to immediately decrease the supercharging pressure because the fuel discharge amount is not insufficient. However, since it is determined in step SA8 that the actual fuel pressure has not converged to the target fuel pressure, the pump deterioration determination in step SA9 has not yet been performed at this time, and the high-
前記図5のフローに示すステップSA2は、エンジン1の運転状態を検出するECU50の運転状態検出部50aに対応し、ステップSA3は、エンジン運転状態に応じて予め設定した目標吸気量特性になるように過給機45による吸気の過給圧を制御する、という吸気量制御部50bの制御手順に対応している。また、前記ステップSA4〜SA6は、実燃圧が目標燃圧に近づくように高圧燃料ポンプ21のスピル弁21dを制御する燃圧制御部50eに対応している。
Step SA2 shown in the flow of FIG. 5 corresponds to the operating
そして、前記フローのステップSA8からステップSA9に進んでYESと判定する制御手順は、実燃圧が目標燃圧に略一致しているときに、スピル角の進角補正量に基づいて所定運転状態で燃料の供給不足が発生することを予測する予測手段50fに対応し、また、ステップSA10が、前記燃料供給不足の予測を受けて、エンジン1の目標吸気量特性を少なくとも前記所定運転状態で目標吸気量が減少するように補正する目標吸気量補正手段50gに対応している。この実施形態では、目標吸気量補正手段50gは、高負荷域に対応する前記所定運転状態のみにおいて目標最高過給圧を低下させるように構成されている。 The control procedure proceeds from step SA8 to step SA9 in the flow and determines YES. When the actual fuel pressure substantially coincides with the target fuel pressure, the fuel in a predetermined operation state based on the spill angle advance correction amount. Corresponding to the predicting means 50f for predicting that the supply shortage will occur, and step SA10 receives the prediction of the shortage of fuel supply, and the target intake air amount characteristic of the engine 1 is at least the target intake air amount in the predetermined operating state. This corresponds to the target intake air amount correction means 50g that corrects so that the air pressure decreases. In this embodiment, the target intake air amount correction means 50g is configured to reduce the target maximum supercharging pressure only in the predetermined operation state corresponding to the high load range.
さらに、前記フローのステップSA13は、実燃圧が所定以上の変化率で低下したことを判定する燃圧低下判定手段50hに対応し、ステップSA14は、その燃圧急低下の判定を受けて、エンジン1の吸気量が減少するように過給圧を低下させる吸気量補正制御手段50iと、そのときに点火時期を遅角側に補正する点火時期補正手段50jとの両方に対応している。 Further, step SA13 of the flow corresponds to the fuel pressure decrease determination means 50h that determines that the actual fuel pressure has decreased at a predetermined rate of change or more, and step SA14 receives the determination of the sudden decrease in fuel pressure, This corresponds to both the intake air amount correction control means 50i for reducing the boost pressure so that the intake air amount decreases, and the ignition timing correction means 50j for correcting the ignition timing to the retard side at that time.
したがって、この実施形態1に係るエンジンの制御装置Aによると、エンジン1の運転中に高圧燃料ポンプ21からの燃料吐出量を調整して、燃圧を略目標燃圧に維持しながら、そのための燃料の調整量、即ちスピル角の進角補正量に基づいて高圧燃料ポンプ21の劣化を判定し、この判定結果に基づいて燃料供給不足の発生を予測するようにしたので、吸気量の多くなる高負荷域等で燃料供給不足が発生することを正確に予測できる。
Therefore, according to the engine control apparatus A according to the first embodiment, the fuel discharge amount from the high-
そして、その予測結果応じて予め過給圧の制御マップを補正し、前記高負荷域等における目標最高過給圧を減少させることにより、吸気量を減少させるようにしたので、エンジン1が実際に高負荷域等で運転されるときに燃料の供給不足に見合うように吸気量を減少させて、空燃比のリーン化を防止することができる。 And since the control map of the supercharging pressure is corrected in advance according to the prediction result and the target maximum supercharging pressure in the high load range or the like is reduced, the intake air amount is reduced. When operating in a high load range or the like, the intake air amount can be reduced so as to meet the shortage of fuel supply, thereby preventing the air-fuel ratio from becoming lean.
これにより、燃料供給不足の生じ得る高負荷域において空燃比の過度のリーン化を未然に防止して、エミッションや耐久信頼性の問題を解消することができるとともに、燃料供給不足の生じ得ない低負荷、中負荷域では無用の補正を行わないので、エンジン出力が低下することもない。 As a result, it is possible to prevent excessive leaning of the air-fuel ratio in a high load range where fuel supply shortage may occur, and to solve the problems of emission and durability reliability. Since unnecessary correction is not performed in the load and medium load ranges, the engine output does not decrease.
また、仮に、例えば予測ミスや突発的な故障等により、急な燃料不足が生じたとしても、このときには直ちに吸気量を減少させるようにしているので、空燃比のリーン化によるエミッションや信頼性の問題は極小化できるし、その際に点火時期のリタードを行うことでノッキングも防止できる。 In addition, even if a sudden fuel shortage occurs due to, for example, a misprediction or a sudden failure, the intake air amount is immediately reduced at this time. Therefore, the emission and reliability of the air-fuel ratio are made leaner. The problem can be minimized and knocking can be prevented by retarding the ignition timing.
(実施形態2)
図6は、本発明の実施形態2に係る補正制御の手順を示す。この実施形態2に係るエンジン1は、図示しないが、前記実施形態1のものとは異なり過給機45を備えないものであり、図示の補正制御においては、目標過給圧の低減補正に代えて電気式スロットル弁35の目標開度を補正することで、燃料供給不足に見合うように吸気量を減少させるようにしたものである。尚、この実施形態2のエンジン1及びその制御システムの全体構成は、過給機45及びそれに付随するインタークーラ34等の装備を搭載していないことを除けば前記実施形態1のものと同様なので、以下、同一部材には同一の符号を付してその説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 6 shows a correction control procedure according to the second embodiment of the present invention. Although not shown, the engine 1 according to the second embodiment does not include the
そして、図示のフローによれば、全体として前記実施形態1のもの(図5参照)と同様の手順で制御を行うのであるが、実施形態1のフローのステップSA3に相当するステップSB3では、目標過給圧ではなく目標スロットル開度を決定し、同様にステップSB10ではその目標スロットル開度を決定するための制御マップにおいて、所定運転状態における設定値をスロットル開度が小さくなるように補正し、そして、ステップSB11ではスロットル弁35の開度を制御する。また、同様にステップSB14,SB15においてそれぞれ目標過給圧の代わりに目標スロットル開度の補正を行う。
Then, according to the illustrated flow, the control is performed in the same procedure as that of the first embodiment (see FIG. 5) as a whole, but in step SB3 corresponding to step SA3 of the flow of the first embodiment, the target is set. In step SB10, the target throttle opening is determined instead of the supercharging pressure. Similarly, in the control map for determining the target throttle opening, the set value in the predetermined operation state is corrected so that the throttle opening becomes small. In step SB11, the opening degree of the
したがって、この実施形態2のエンジン制御装置Aによっても前記実施形態1のものと同様の作用効果が得られる。 Therefore, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained by the engine control apparatus A of the second embodiment.
尚、前記実施形態1、2では、それぞれ、目標過給圧又は目標スロットル開度のいずれか一方のみを補正するようにしているが、これに限らず、例えば前記実施形態1のように過給機45を備えたエンジン1において目標過給圧を補正するとともに、前記実施形態2のようなスロットル開度の補正を併せて行うようにしてもよい。
In the first and second embodiments, only one of the target supercharging pressure and the target throttle opening is corrected. However, the present invention is not limited to this. For example, the supercharging is performed as in the first embodiment. In the engine 1 provided with the
また、前記各実施形態のようにVVT16や吸気流動調整弁39を装備したエンジン1であれば、それらを吸気量の調整のために利用することもできる。この場合、本発明の吸気量調整手段には、前記VVT16や吸気流動調整弁39が含まれることになる。
Further, in the case of the engine 1 equipped with the
A エンジン制御装置
1 エンジン
21 高圧燃料ポンプ(燃料ポンプ)
21d スピル弁(燃料供給量調整手段)
21e ソレノイド弁(燃料供給量調整手段)
28 燃圧センサ(燃圧検出手段)
35 スロットル弁(吸気量調整手段)
45 過給機(吸気量調整手段)
50a 運転状態検出部(運転状態検出手段)
50b 吸気量制御部(吸気量制御手段)
50d 点火時期制御部(点火時期制御手段)
50e 燃圧制御部(燃料供給量制御手段)
50f 予測手段
50g 目標吸気量補正手段
50h 燃圧低下判定手段
50i 吸気量補正制御手段
50j 点火時期補正手段
A Engine control device 1
21d Spill valve (Fuel supply adjustment means)
21e Solenoid valve (Fuel supply adjustment means)
28 Fuel pressure sensor (fuel pressure detection means)
35 Throttle valve (intake air amount adjusting means)
45 Supercharger (Intake air volume adjusting means)
50a Operation state detection unit (operation state detection means)
50b Intake amount control unit (intake amount control means)
50d Ignition timing control unit (Ignition timing control means)
50e Fuel pressure control unit (fuel supply amount control means)
50f Prediction means 50g Target intake air amount correction means 50h Fuel pressure drop determination means 50i Intake air amount correction control means 50j Ignition timing correction means
Claims (7)
エンジンの吸気量を調整する吸気量調整手段と、
少なくとも前記検出されたエンジン運転状態に応じて、予め設定した目標吸気量特性になるように前記吸気量調整手段を制御する吸気量制御手段と、
燃料ポンプから吐出されてエンジンの燃料噴射弁に供給される燃料の燃圧を検出する燃圧検出手段と、
前記燃料ポンプから燃料噴射弁への燃料供給量を調整する燃料供給量調整手段と、
少なくとも前記燃圧の検出値に基づいて、該検出値が目標燃圧に近づくように前記燃料供給量調整手段を制御する燃料供給量制御手段と、
を備えたエンジンの制御装置において、
前記燃圧の検出値が目標燃圧に略一致しているときに、前記燃料供給量調整手段の作動状態が予め設定した標準状態からどの程度ずれているか判定し、この判定したずれの程度に基づいて、所定運転状態で燃料の供給不足が発生することを予測する予測手段と、
前記予測手段により燃料供給不足の発生が予測されたとき、前記目標吸気量特性を少なくとも前記所定運転状態で目標吸気量が減少するように補正する目標吸気量補正手段と、を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。 An operating state detecting means for detecting the operating state of the engine;
An intake air amount adjusting means for adjusting the intake air amount of the engine;
An intake air amount control means for controlling the intake air amount adjusting means so as to have a preset target intake air amount characteristic according to at least the detected engine operating state;
Fuel pressure detection means for detecting the fuel pressure of the fuel discharged from the fuel pump and supplied to the fuel injection valve of the engine;
Fuel supply amount adjusting means for adjusting the fuel supply amount from the fuel pump to the fuel injection valve;
Fuel supply amount control means for controlling the fuel supply amount adjusting means based on at least the detected value of the fuel pressure so that the detected value approaches the target fuel pressure;
In an engine control device comprising:
When the detected value of the fuel pressure substantially coincides with the target fuel pressure, it is determined how much the operating state of the fuel supply amount adjusting means deviates from a preset standard state, and based on the determined degree of deviation Predicting means for predicting a shortage of fuel supply in a predetermined operating state;
And a target intake air amount correcting unit that corrects the target intake air amount characteristic so that the target intake air amount decreases at least in the predetermined operation state when occurrence of a shortage of fuel supply is predicted by the predicting unit. Engine control device.
吸気量制御手段は、少なくとも前記過給機による吸気の過給圧を制御するものであり、
目標吸気量補正手段は、前記過給機の目標過給圧を補正するものであることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装置。 The intake air amount adjusting means includes a supercharger,
The intake air amount control means controls at least the supercharging pressure of the intake air by the supercharger,
The engine control apparatus according to claim 1, wherein the target intake air amount correcting means corrects a target supercharging pressure of the supercharger.
吸気量制御手段は、少なくとも前記スロットル弁の開度を制御するものであり、
目標吸気量補正手段は、前記スロットル弁の目標開度を補正するものであることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装置。 The intake air amount adjusting means includes an electric throttle valve that is disposed in the intake passage of the engine and is operated by an electric actuator,
The intake air amount control means controls at least the opening of the throttle valve,
2. The engine control apparatus according to claim 1, wherein the target intake air amount correcting means corrects a target opening of the throttle valve.
前記燃圧低下判定手段による燃圧低下の判定を受けて、エンジンの吸気量が減少するように吸気量調整手段を制御する吸気量補正制御手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のエンジンの制御装置。 Based on the detected value of the fuel pressure by the fuel pressure detecting means, a fuel pressure lowering determining means for determining that the fuel pressure has decreased at a rate of change of a predetermined value or more
The intake air amount correction control means for controlling the intake air amount adjusting means so as to decrease the intake air amount of the engine in response to the determination of the fuel pressure decrease by the fuel pressure decrease determining means. The engine control device according to any one of 4.
エンジンの吸気量を調整する吸気量調整手段と、
少なくとも前記検出されたエンジン運転状態に応じて、予め設定した目標吸気量特性になるように前記吸気量調整手段を制御する吸気量制御手段と、
燃料ポンプから吐出されてエンジンの燃料噴射弁に供給される燃料の燃圧を検出する燃圧検出手段と、
前記燃料ポンプから燃料噴射弁への燃料供給量を調整する燃料供給量調整手段と、
少なくとも前記燃圧の検出値に基づいて、該検出値が目標燃圧に近づくように前記燃料供給量調整手段を制御する燃料供給量制御手段と、
を備えたエンジンの制御装置において、
前記燃圧の検出値が目標燃圧に略一致しているときに、前記燃料供給量調整手段の作動状態が予め設定した標準状態からどの程度ずれているか判定し、この判定したずれの程度に基づいて所定運転状態で燃料の供給不足が発生することを予測する予測手段と、
前記予測手段により燃料供給不足の発生が予測されたとき、前記目標吸気量特性を少なくとも前記所定運転状態で目標吸気量が減少するように補正する目標吸気量補正手段と、
前記燃圧検出手段による燃圧の検出値に基づいて、この検出値が所定以上の変化率で低下したことを判定する燃圧低下判定手段と、
前記燃圧低下判定手段による燃圧低下の判定を受けて、エンジンの点火時期を遅角側に補正する一方、前記予測手段により燃料供給不足が予測されても、この予測に応じた点火時期の補正は行わない点火時期補正手段と、を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。 Driving state detecting means for detecting the driving state of the engine;
An intake air amount adjusting means for adjusting the intake air amount of the engine;
An intake air amount control means for controlling the intake air amount adjusting means so as to have a preset target intake air amount characteristic in accordance with at least the detected engine operating state;
Fuel pressure detection means for detecting the fuel pressure of the fuel discharged from the fuel pump and supplied to the fuel injection valve of the engine;
Fuel supply amount adjusting means for adjusting the fuel supply amount from the fuel pump to the fuel injection valve;
Fuel supply amount control means for controlling the fuel supply amount adjustment means based on at least the detected value of the fuel pressure so that the detected value approaches the target fuel pressure;
In an engine control device comprising:
When the detected value of the fuel pressure substantially coincides with the target fuel pressure, it is determined how much the operating state of the fuel supply amount adjusting means deviates from a preset standard state, and based on the determined degree of deviation A predicting means for predicting a shortage of fuel supply in a predetermined operating state;
Target intake air amount correction means for correcting the target intake air amount characteristic so that the target intake air amount decreases at least in the predetermined operation state when occurrence of a shortage of fuel supply is predicted by the prediction unit;
Based on the detected value of the fuel pressure by the fuel pressure detecting means, a fuel pressure decrease determining means for determining that the detected value has decreased at a change rate of a predetermined value or more;
In response to the determination of the fuel pressure decrease by the fuel pressure decrease determination means, the ignition timing of the engine is corrected to the retard side. On the other hand, even if the prediction means predicts a shortage of fuel supply, An engine control device comprising: an ignition timing correction means that is not performed.
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- 2003-07-15 JP JP2003274431A patent/JP2005036721A/en active Pending
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