JP2009062940A - Fuel injection control device of internal combustion engine and internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気筒内の燃焼空間へ直接燃料を噴射し、かつガソリンのみならず、アルコールのような含酸素燃料、あるいはガソリンとアルコールのような含酸素燃料とを混合した燃料を使用可能な内燃機関に関する。 The present invention directly injects fuel into a combustion space in a cylinder, and can use not only gasoline but also oxygen-containing fuel such as alcohol or a mixture of gasoline and oxygen-containing fuel such as alcohol. Related to institutions.
近年において、石油を中心とした化石燃料の消費抑制を視野に入れたエネルギの多様化へ対応する観点から、ガソリンの他にも、ガソリンにアルコールのような含酸素燃料を混合した燃料や、含酸素燃料のみを使用できる内燃機関が実用化されつつある。特許文献1には、吸気管内へ燃料を噴射するポート噴射弁を備え、燃料のアルコール濃度が高いほど燃料の噴射時期を早めることで、気化に要する時間を確保する技術が開示されている。 In recent years, from the viewpoint of responding to the diversification of energy with a view to suppressing consumption of fossil fuels, mainly petroleum, in addition to gasoline, fuels containing oxygen-containing fuels such as alcohol and gasoline, An internal combustion engine that can use only oxygen fuel is being put into practical use. Patent Document 1 discloses a technology that includes a port injection valve that injects fuel into an intake pipe and ensures the time required for vaporization by increasing the fuel injection timing as the alcohol concentration of the fuel increases.
ところで、特許文献1に開示された技術は、ポート噴射弁を備える内燃機関に対するものであり、気筒内の燃焼空間へ直接燃料を噴射する直噴形式の内燃機関に対しては考慮されていない。また、特許文献1に開示された技術は、内燃機関が暖機中であるか暖機後であるかは考慮されていない。 By the way, the technique disclosed in Patent Document 1 is for an internal combustion engine including a port injection valve, and is not considered for a direct injection type internal combustion engine that directly injects fuel into a combustion space in a cylinder. The technique disclosed in Patent Document 1 does not consider whether the internal combustion engine is warming up or after warming up.
内燃機関の温度が非常に低い場合、PM(Particulate Matter)と呼ばれる粒子状物質やスモークが発生しやすくなるため、燃料噴射時期は遅角させることが好ましい。しかし、特許文献1に開示されている技術は燃料のアルコール濃度が高いほど燃料噴射時期を早めるため、PMやスモークが増加するおそれがある。一方、直噴形式の内燃機関において、吸気行程における燃料噴射時期を遅角させると、燃料が気筒内壁に付着してオイルパンのオイルへ混入し、オイルを希釈するという問題もある。 When the temperature of the internal combustion engine is very low, particulate matter and smoke called PM (Particulate Matter) are likely to be generated. Therefore, it is preferable to retard the fuel injection timing. However, since the technique disclosed in Patent Document 1 increases the fuel injection timing as the alcohol concentration of the fuel increases, there is a possibility that PM and smoke may increase. On the other hand, in a direct injection type internal combustion engine, if the fuel injection timing in the intake stroke is retarded, there is a problem that fuel adheres to the inner wall of the cylinder and mixes into the oil in the oil pan, thereby diluting the oil.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、少なくともアルコールのような含酸素燃料が使用でき、かつ気筒内の燃焼空間へ直接燃料を噴射する内燃機関において、暖機中におけるPMやスモークの発生を抑制すること、燃料がオイルへ混入することによるオイルの希釈を抑制することのうち少なくとも一方を達成することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and in an internal combustion engine that can use at least oxygen-containing fuel such as alcohol and directly injects fuel into a combustion space in a cylinder, PM and smoke during warm-up It is an object of the present invention to achieve at least one of suppressing the generation of oil and suppressing the dilution of oil due to fuel mixing into the oil.
上述の目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、少なくともアルコール燃料が使用でき、かつ気筒内の燃焼空間へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備える内燃機関の燃料噴射を制御するものであり、前記内燃機関の暖機完了前における吸気行程の燃料噴射時期を、前記内燃機関の暖機完了後における吸気行程の燃料噴射時期よりも遅角することを特徴とする。 To achieve the above object, a fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention is a fuel for an internal combustion engine that can use at least alcohol fuel and includes a fuel injection valve that directly injects fuel into a combustion space in a cylinder. The fuel injection timing of the intake stroke before the completion of warming up of the internal combustion engine is retarded from the fuel injection timing of the intake stroke after the completion of warming up of the internal combustion engine. .
本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関の燃料噴射制御装置において、暖機完了前における吸気行程の燃料噴射時期を、暖機完了後における吸気行程の燃料噴射時期よりも遅角させる制御を終了する暖機時遅角噴射終了時期を、前記燃料のアルコール濃度に基づいて変更することが好ましい。 As a desirable aspect of the present invention, in the fuel injection control device for an internal combustion engine, the control for delaying the fuel injection timing of the intake stroke before the completion of warm-up from the fuel injection timing of the intake stroke after the completion of warm-up is terminated. It is preferable to change the warm-up retarded injection end timing based on the alcohol concentration of the fuel.
本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料のアルコール濃度が所定の閾値以上であるときには、前記燃料のアルコール濃度が前記閾値より小さいときよりも前記暖機時遅角噴射終了時期を早くすることが好ましい。 According to a preferred aspect of the present invention, in the fuel injection control device for an internal combustion engine, when the alcohol concentration of the fuel is equal to or higher than a predetermined threshold, the warm-up delay is higher than when the alcohol concentration of the fuel is smaller than the threshold. It is preferable to make the angle injection end time earlier.
本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料のアルコール濃度に基づいて、理論空燃比よりも小さい空燃比で前記内燃機関を運転する領域を変更することが好ましい。 As a desirable mode of the present invention, in the fuel injection control device of the internal combustion engine, it is preferable to change a region in which the internal combustion engine is operated at an air / fuel ratio smaller than a stoichiometric air / fuel ratio based on the alcohol concentration of the fuel.
上述の目的を達成するために、本発明に係る内燃機関は、少なくともアルコール燃料が使用でき、かつピストンが往復運動する気筒内の燃焼空間へ直接燃料を噴射する内燃機関において、前記内燃機関の吸気行程で前記燃料を噴射する際には、暖機完了後よりも暖機完了前の方が前記燃料を噴射する時期を遅角して前記燃焼空間へ前記燃料を噴射する燃料噴射弁を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an internal combustion engine according to the present invention is an internal combustion engine that can use at least alcohol fuel and directly injects fuel into a combustion space in a cylinder in which a piston reciprocates. When injecting the fuel in a stroke, a fuel injection valve for injecting the fuel into the combustion space by delaying the timing of injecting the fuel before completion of warm-up than after completion of warm-up is provided. It is characterized by.
本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射弁は、暖機完了後よりも暖機完了前の方が燃料を噴射する時期は遅角される制御を終了する暖機時遅角噴射終了時期を、前記燃料のアルコール濃度に基づいて変更することが好ましい。 As a preferred aspect of the present invention, in the fuel injection control device for an internal combustion engine, the fuel injection valve finishes the control in which the timing of injecting fuel before the completion of warm-up is delayed than after the completion of warm-up. It is preferable to change the warm-up retarded injection end timing based on the alcohol concentration of the fuel.
本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射弁は、前記燃料のアルコール濃度が所定の閾値以上である場合には、前記燃料のアルコール濃度が前記閾値よりも小さい場合よりも前記暖機時遅角噴射終了時期を早くすることが好ましい。 As a desirable aspect of the present invention, in the fuel injection control device for an internal combustion engine, the fuel injection valve is configured such that the alcohol concentration of the fuel is lower than the threshold value when the alcohol concentration of the fuel is equal to or higher than a predetermined threshold value. It is preferable to make the warm-up delay angle injection end timing earlier than when it is smaller.
本発明の望ましい態様としては、前記内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射弁は、前記燃料のアルコール濃度に基づいて、理論空燃比よりも小さい空燃比で前記内燃機関を運転する領域を変更することが好ましい。 As a preferred aspect of the present invention, in the fuel injection control device for the internal combustion engine, the fuel injection valve has a region in which the internal combustion engine is operated at an air / fuel ratio smaller than a stoichiometric air / fuel ratio based on an alcohol concentration of the fuel. It is preferable to change.
本発明は、少なくともアルコールのような含酸素燃料が使用でき、かつ気筒内の燃焼空間へ直接燃料を噴射する内燃機関において、暖機中におけるPMやスモークの発生を抑制すること、燃料がオイルへ混入することによるオイルの希釈を抑制することのうち少なくとも一方を達成できる。 In an internal combustion engine that can use at least an oxygen-containing fuel such as alcohol and directly injects fuel into a combustion space in a cylinder, the present invention suppresses the generation of PM and smoke during warm-up, and the fuel is converted into oil. At least one of suppressing dilution of oil due to mixing can be achieved.
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態(以下実施形態という)によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。本発明は、少なくともアルコール燃料を使用できる内燃機関に対して好適である。ここで、アルコール燃料とは、アルコールのような含酸素燃料、あるいはガソリンとアルコールのような含酸素燃料とを混合した燃料をいう。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the best mode for carrying out the invention (hereinafter referred to as an embodiment). In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in a so-called equivalent range. The present invention is suitable for an internal combustion engine that can use at least alcohol fuel. Here, the alcohol fuel means an oxygen-containing fuel such as alcohol or a fuel obtained by mixing gasoline and an oxygen-containing fuel such as alcohol.
(実施形態1)
実施形態1は、気筒内の燃焼空間へ燃料を直接噴射し、かつガソリンのみならず、アルコールのような含酸素燃料、あるいはガソリンとアルコールのような含酸素燃料とを混合した燃料を使用できる内燃機関、すなわち、少なくともアルコール燃料を使用できる内燃機関の燃料噴射制御において、燃料のアルコール濃度に基づいて、燃料噴射時期や燃料の噴射量を変更する点に特徴がある。ここで、燃料噴射制御とは、燃料噴射時期や燃料の噴射量等を変更する制御である。
(Embodiment 1)
Embodiment 1 is an internal combustion engine that directly injects fuel into a combustion space in a cylinder and can use not only gasoline but also oxygen-containing fuel such as alcohol, or a mixture of gasoline and oxygen-containing fuel such as alcohol. In fuel injection control of an engine, that is, an internal combustion engine that can use at least alcohol fuel, the fuel injection timing and the fuel injection amount are changed based on the alcohol concentration of the fuel. Here, the fuel injection control is control for changing the fuel injection timing, the fuel injection amount, and the like.
図1は、実施形態1に係る内燃機関の構成を示す概略構成図である。この内燃機関1は、燃料供給装置2と、気筒30を備えた内燃機関本体3と、内燃機関本体3に接続される吸気経路5と、この内燃機関本体3に接続される排気経路6とを備える。内燃機関1の運転は、制御装置である機関ECU(Electronic Control Unit)7によって制御される。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the internal combustion engine according to the first embodiment. The internal combustion engine 1 includes a fuel supply device 2, an internal combustion engine body 3 having a
この内燃機関1は、燃料供給装置2により燃料タンク22内に貯留されている燃料Fが気筒30に供給される。内燃機関1は、ガソリンのみならず、アルコールのような含酸素燃料、あるいはガソリンとアルコールのような含酸素燃料とを混合した燃料を使用できる。本実施形態において、燃料Fは、例えば、ガソリンとアルコール(例えばエタノール)との混合燃料が用いられる。燃料供給装置2は、燃料噴射弁21と、燃料タンク22と、低圧燃料ポンプ23と、高圧燃料ポンプ24と、燃料供給配管26〜28と、燃料分配管(いわゆる燃料デリバリパイプ)25とを含んでいる。
In the internal combustion engine 1, the fuel F stored in the
燃料供給装置2を構成する燃料噴射弁21は、内燃機関本体3のシリンダヘッド32に取り付けられるとともに、後述する気筒内の燃焼空間(気筒内燃焼空間)30B内に燃料噴射口が開口する。そして、気筒内燃焼空間30B内に開口した燃料噴射弁21の燃料噴射口から内燃機関1の気筒内燃焼空間30B内へ直接燃料Fが噴射され、気筒内燃焼空間30B内に燃料噴霧Fmが形成される。このように、本実施形態に係る内燃機関1は、いわゆる直噴方式によって燃料Fが供給される。燃料噴射弁21の燃料噴射量(内燃機関1に供給する燃料Fの燃料供給量)や噴射タイミング等に関する燃料噴射制御は、制御装置である機関ECU7が実行する。なお、本実施形態においては、吸気ポート37へ燃料を噴射するポート噴射弁をさらに備えていてもよい。
The
燃料タンク22中の燃料Fは、低圧燃料ポンプ23によって燃料圧送手段である高圧燃料ポンプ24へ送られ、高圧燃料ポンプ24から燃料分配管25へ圧送される。燃料分配管25内における燃料Fの圧力は、例えば十数MPaに設定される。燃料分配管25にはアルコール濃度センサ29が取り付けられている。アルコール濃度センサ29は、燃料分配管25内に満たされている燃料Fのアルコール濃度を検出する。アルコール濃度センサ29によって検出された燃料Fのアルコール濃度は、機関ECU7に取り込まれ、本実施形態に係る燃料噴射時期制御に用いられる。燃料分配管25にアルコール濃度センサ29を取り付けることにより、燃料噴射弁21から気筒内燃焼空間30Bへ噴射される直前における燃料のアルコール濃度を検出できるので、燃料噴射時期制御の精度が向上する。
The fuel F in the
内燃機関1の内燃機関本体3は、シリンダブロック31と、シリンダブロック31に締結して一体化されたシリンダヘッド32と、シリンダブロック31に締結して一体化されたクランクケース30Cと、気筒30に設けられるピストン33及びコネクティングロッド34と、クランク軸35と、気筒30に設けられる点火プラグ36と、弁装置4とを備える。
An internal combustion engine body 3 of the internal combustion engine 1 includes a
内燃機関本体3が備える気筒30には、ピストン33と、シリンダブロック31と、シリンダヘッド32とにより囲まれた気筒内燃焼空間30Bが形成される。気筒30の気筒内燃焼空間30Bには、吸気経路5に接続する吸気ポート37と、排気経路6に接続する排気ポート38とが形成される。なお、吸気ポート37と排気ポート38とは、シリンダヘッド32に形成される。
A
ピストン33は、コネクティングロッド34に回転自在に取り付けられ、また、コネクティングロッド34は、クランク軸35に回転自在に取り付けられる。このように、ピストン33は、コネクティングロッド34を介してクランク軸35と連結される。内燃機関本体3においては、気筒30の気筒内燃焼空間30B内で空気Aと燃料Fとの混合気を燃焼させることによりピストン33をシリンダブロック31内で往復運動させ、この往復運動をクランク軸35によって回転運動に変換して出力する。
The
内燃機関本体3は、内燃機関本体3が備えるクランク軸35の回転数(機関回転数)を検出する手段及びクランク軸35の角度を検出する手段として機能するクランク角度センサ39を備える。クランク角度センサ39は、クランク軸35の角度であるクランク角度(CA)を検出して機関ECU7に出力する。なお、機関ECU7は、このクランク角度センサ39により検出されたクランク角度から内燃機関1の回転数(単位時間あたりの回転数であり機関回転数ともいう)を算出したり、気筒30の行程(例えば、吸気行程であるか、圧縮行程であるか、膨張行程であるか、排気行程であるか)を判定したりする。
The internal combustion engine body 3 includes a
内燃機関本体3のシリンダヘッド32には、点火プラグ36が取り付けられている。点火プラグ36の電極36Sは、気筒30の気筒内燃焼空間30Bへ突き出している。また、点火プラグ36には、ダイレクトイグニッション36DIが取り付けられている。ダイレクトイグニッション36DIは、点火時期調整手段として機能する機関ECU7からの点火信号によって点火プラグ36を放電させ、気筒30の気筒内燃焼空間30B内の混合気に着火する。これによって、混合気は燃焼して高温、高圧の燃焼ガスとなり、ピストン33を駆動する。ここで、点火プラグ36の放電タイミング等に関する点火動作は、内燃機関1の動作を制御するための制御装置である機関ECU7が制御する。
A
内燃機関本体3は、吸気弁41と排気弁42とを開閉させるための弁装置4を備える。弁装置4は、気筒30に設けられる吸気弁41及び排気弁42と、吸気カムシャフト43と、排気カムシャフト44と、吸気弁タイミング変更機構45と、排気弁タイミング変更機構47とを含んで構成される。
The internal combustion engine body 3 includes a valve device 4 for opening and closing an
弁装置4を構成する吸気弁41は、吸気ポート37と気筒内燃焼空間30Bとの間の開口部分に配置され、吸気カムシャフト43が回転することにより開閉する。また、弁装置4を構成する排気弁42は、排気ポート38と気筒内燃焼空間30Bとの間の開口部分に配置され、排気カムシャフト44が回転することにより開閉する。
The
弁装置4の吸気カムシャフト43及び排気カムシャフト44は、タイミングチェーンやタイミングベルトを介して、クランク軸35の回転に連動して回転する。弁装置4の吸気弁タイミング変更機構45は、吸気カムシャフト43に取り付けられており、また、排気弁タイミング変更機構47は、排気カムシャフト44に取り付けられる。
The
吸気弁タイミング変更機構45及び排気弁タイミング変更機構47は、可変動弁機構であり、吸気弁タイミング変更機構45が吸気カムシャフト43の位相を連続的に変化させ、排気弁タイミング変更機構47が排気カムシャフト44の位相を連続的に変化させる。これによって、吸気弁タイミング変更機構45及び排気弁タイミング変更機構47は、吸気弁41の開閉時期と排気弁42の開閉時期とを連続的に変化させることができるので、内燃機関1の運転状態に応じて吸気弁41の開閉時期と排気弁42の開閉時期とを最適なタイミングに制御できる。
The intake valve
弁装置4は、吸気カムシャフト43の回転位置を検出して機関ECU7に出力するための吸気カムポジションセンサ46、及び排気カムシャフト44の回転位置を検出して機関ECU7に出力するための排気カムポジションセンサ48を備える。吸気カムポジションセンサ46及び排気カムポジションセンサ48の出力は、機関ECU7に取り込まれ、点火プラグ36の点火時期の制御や吸気弁タイミング変更機構45及び排気弁タイミング変更機構47の制御に用いられる。
The valve device 4 detects the rotational position of the
吸気カムシャフト43には吸気カム43Cが取り付けられており、排気カムシャフト44には排気カム44Cが取り付けられている。吸気カムシャフト43及び排気カムシャフト44が回転することにより、吸気カム43C及び排気カム44Cが回転する。これによって、吸気カム43Cは吸気弁41を開閉し、排気カム44Cは排気弁42を開閉する。
An
内燃機関本体3の吸気経路5は、大気中の空気Aを吸気し、この吸入された空気Aを内燃機関本体3の気筒30に形成される気筒内燃焼空間30Bに導入する。吸気経路5は、エアクリーナ51と、エアフローメーター52と、スロットル弁53と、エアクリーナ51から気筒30の吸気ポート37までを連通する吸気通路54とを有する。吸気経路5は、エアクリーナ51によってごみや塵等が除去された空気Aを、吸気通路54及び吸気ポート37を介して、それぞれの気筒30の気筒内燃焼空間30Bに導入する。吸気経路5に設けられるエアフローメーター52は吸入空気量検出手段であり、吸気経路5から吸入されて気筒30に導入される吸入空気量を検出し、機関ECU7に出力する。
The intake passage 5 of the internal combustion engine body 3 sucks air A in the atmosphere and introduces the sucked air A into an in-
吸気経路5には、気筒内燃焼空間30Bに供給する吸入空気量を調整し、制御する吸入空気量調整手段として機能するスロットル弁53が設けられる。スロットル弁53は、気筒30の気筒内燃焼空間30Bに導入する吸入空気量を調整する。スロットル弁53は、ステッピングモータ等のアクチュエータ53aにより開閉される。吸入空気量調整手段として機能するスロットル弁53のバルブ開度、すなわちスロットル弁の開度は、機関ECU7がアクチュエータ53aによってスロットル弁53の開度を調整することにより制御される。
The intake path 5 is provided with a
内燃機関本体3に接続される排気経路6には、気筒30の気筒内燃焼空間30Bで燃焼してピストン33を駆動した後の燃焼ガスが、排ガスとして排出される。排気経路6は、排ガス通路62と、排ガス通路62に設けられる排ガス浄化触媒61とを含んで構成される。排気経路6に設けられる排ガス浄化触媒61は、排ガス通路62から送られる排ガスExに含まれる窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)を浄化するものである。排ガス浄化触媒61で浄化された後の排ガスは、消音装置を通って大気中に排気される。
In the exhaust path 6 connected to the internal combustion engine main body 3, the combustion gas after combustion in the in-
排ガス通路62には、A/Fセンサ63と、O2センサ64とが設けられている。空燃比検出手段であるA/Fセンサ63は、排ガスExの空燃比にほぼ比例する出力特性を有するセンサである。A/Fセンサ63は、排ガス通路62のうち排ガス浄化触媒61の上流側、すなわち、内燃機関1の排気ポート38と排ガス浄化触媒61との間に配置される。A/Fセンサ63は、気筒内燃焼空間30Bから排気経路6に排気された排ガスExのうち、排ガス浄化触媒61に吸入される前における排ガスExの排ガス空燃比を検出し、機関ECU7に出力する。なお、A/Fセンサ63は、O2センサで構成してもよい。
An A /
また、機関ECU7は、A/Fセンサ63によって検出された排ガス空燃比に基づいて、吸入された空気A及び燃料Fからなる混合気の空燃比、すなわち内燃機関1の空燃比を算出する。排気経路6に設けられるO2センサ64は、排ガスEx中の酸素濃度を検出するセンサであり、酸素濃度検出手段として機能する。O2センサ64は、排ガス通路62のうち排ガス浄化触媒61の下流側、すなわち、排ガス浄化触媒61の出口側に配置される。このO2センサ64は、気筒内燃焼空間30Bから排気経路6に排気された排ガスExのうち、排ガス浄化触媒61を通過した後における排ガスExの酸素濃度を検出し、機関ECU7に出力する。
Further, the engine ECU 7 calculates the air-fuel ratio of the air-fuel mixture composed of the sucked air A and the fuel F, that is, the air-fuel ratio of the internal combustion engine 1 based on the exhaust gas air-fuel ratio detected by the A /
上述したように、機関ECU7には、内燃機関1を制御して運転するために車両の各所に取り付けられたセンサから、各種入力信号が入力される。機関ECU7に入力される入力信号には、例えば、クランク軸35に取り付けられたクランク角度センサ39によって検出されたクランク角度、エアフローメーター52により検出された吸入空気量、アクセル開度センサ8により検出されるアクセル8Pの開度(アクセル開度)、A/Fセンサ63により検出された排ガス空燃比、O2センサ64により検出された酸素濃度、内燃機関1を冷却する冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ65から出力された冷却水の温度(冷却水温度)、アルコール濃度センサ29によって検出された燃料Fのアルコール濃度等がある。
As described above, various input signals are input to the engine ECU 7 from sensors attached to various parts of the vehicle in order to control and operate the internal combustion engine 1. Input signals input to the engine ECU 7 include, for example, a crank angle detected by a
機関ECU7は、内燃機関1の運転を制御するため、上述した入力信号及び記憶部73に格納されている燃料噴射量が記述されたマップや点火時期が記述されたマップ等の各種マップに基づいて、制御対象である燃料噴射弁21やダイレクトイグニッション36DI等に対して、制御信号を出力する。機関ECU7が内燃機関1の運転制御を実行するために出力する制御信号には、例えば、燃料噴射弁21の燃料噴射を制御する燃料噴射信号、点火プラグ36の点火を制御する点火信号、スロットル弁53の弁開度を制御する弁開度信号等がある。
The engine ECU 7 controls the operation of the internal combustion engine 1 based on various maps such as the above-described input signal and a map describing the fuel injection amount stored in the
機関ECU7は、上述した入力信号や出力信号の入出力を行う入出力部(I/O)71と、処理部72と、燃料噴射量マップなどの各種マップなどを格納する記憶部73とを有する。処理部72は、例えば、メモリ及びCPU(Central Processing Unit:中央演算装置)により構成されている。処理部72は、燃料噴射条件設定部74と、燃料噴射制御部75と、吸排気弁制御部76とを含んでいる。これらが本実施形態に係る燃料噴射制御を実行する。
The engine ECU 7 includes an input / output unit (I / O) 71 that inputs and outputs the above-described input signal and output signal, a
このように、機関ECU7は、本実施形態に係る燃料噴射制御を実行する手段を含んで構成されているので、機関ECU7は、本実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置(以下、燃料噴射制御装置という)として機能する。また、記憶部73は、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ROM(Read Only Memory)のような読み出しのみが可能なメモリ、あるいはRAM(Random Access Memory)のような読み書きが可能なメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成できる。次に、本実施形態に係る燃料噴射制御を説明する。
Thus, since the engine ECU 7 is configured to include means for executing the fuel injection control according to the present embodiment, the engine ECU 7 is configured to operate the fuel injection control device for an internal combustion engine (hereinafter referred to as fuel injection control) according to the present embodiment. Function as a control device). The
本実施形態に係る燃料噴射制御は、図1に示す内燃機関1のように、いわゆる直噴方式で燃料が供給され、かつガソリンのみならず、アルコールのような含酸素燃料、あるいはガソリンとアルコールのような含酸素燃料とを混合した燃料を使用できる内燃機関に対して有効に適用される。本実施形態に係る燃料噴射制御は、内燃機関1の冷間始動時に実行する第1の燃料噴射制御、及び内燃機関1の排気温度が高い運転条件で運転される場合に実行する第2の燃料噴射制御がある。 In the fuel injection control according to the present embodiment, as in the internal combustion engine 1 shown in FIG. 1, fuel is supplied by a so-called direct injection system, and not only gasoline but also oxygen-containing fuel such as alcohol, or gasoline and alcohol. The present invention is effectively applied to an internal combustion engine that can use a fuel mixed with such an oxygen-containing fuel. The fuel injection control according to the present embodiment is a first fuel injection control that is executed when the internal combustion engine 1 is cold-started, and a second fuel that is executed when the internal combustion engine 1 is operated under high operating conditions. There is injection control.
(第1の燃料噴射制御)
図2は、燃料噴射時期を説明するための模式図である。図2の矢印Rは、図1に示す内燃機関1が備えるクランク軸35の回転方向を示す。図3は、燃料噴射時期と冷却水温度との関係を示す説明図である。第1の燃料噴射制御(以下、第1燃料噴射制御という)は、図1に示す内燃機関1の冷間始動後、暖機が完了するまでの間に実行される。直噴方式の内燃機関1は、混合気の燃焼形態に応じて燃料の噴射時期を変更する。例えば、均質燃焼で内燃機関1を運転する場合には、空気の充填効率を向上させるため、また、燃料と空気とを十分に混合するため、吸気行程で燃料を噴射する。これを吸気行程噴射という。吸気行程噴射では、図2に示す吸気上死点TDC_Iから吸気下死点BDC_Iまでの間に燃料を噴射する。また、成層燃焼で内燃機関1を運転する場合には、点火プラグ36の電極36Sの近傍に成層混合気を形成するため、圧縮行程で燃料を噴射する。これを圧縮行程噴射という。
(First fuel injection control)
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the fuel injection timing. 2 indicates the direction of rotation of the
本実施形態に係る第1燃料噴射制御は、図1に示す内燃機関1の暖機完了後には、空気の充填効率を向上させ、燃料と空気とを十分に混合するため、より吸気上死点TDC_Iに近い燃料噴射時期θ1で燃料を噴射する。一方、図1に示す内燃機関1の冷間始動後から暖機完了までの間、すなわち暖機中は、燃料と空気とを十分に混合するため、吸気行程噴射で燃料を噴射する。この場合、図2に示す吸気上死点TDC_Iの近傍で燃料を噴射すると、スモークやPMが発生しやすい。この現象は、燃料Fのガソリン濃度が高くなるにしたがって顕著になる。これを抑制するため、暖機完了後の燃料噴射時期(θ1)と比較して遅角側の燃料噴射時期(θ2)で燃料を噴射する。 In the first fuel injection control according to the present embodiment, after the warm-up of the internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is completed, the air filling efficiency is improved and the fuel and air are sufficiently mixed. Fuel is injected at a fuel injection timing θ1 close to TDC_I. On the other hand, during the period from the cold start of the internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 to the completion of warm-up, that is, during warm-up, the fuel and air are sufficiently mixed, so that fuel is injected by intake stroke injection. In this case, if fuel is injected in the vicinity of the intake top dead center TDC_I shown in FIG. 2, smoke and PM are likely to be generated. This phenomenon becomes more prominent as the gasoline concentration of the fuel F increases. In order to suppress this, the fuel is injected at the retarded fuel injection timing (θ2) as compared to the fuel injection timing (θ1) after completion of warm-up.
このように、本実施形態に係る第1燃料噴射制御では、内燃機関1の暖機完了前における吸気行程の燃料噴射時期は、内燃機関1の暖機完了後における吸気行程の燃料噴射時期よりも遅角させる。これにより、内燃機関1の暖機中におけるPMやスモークの発生を抑制できる。 As described above, in the first fuel injection control according to the present embodiment, the fuel injection timing in the intake stroke before the warm-up of the internal combustion engine 1 is completed is higher than the fuel injection timing in the intake stroke after the warm-up of the internal combustion engine 1 is completed. Retard. Thereby, generation | occurrence | production of PM and smoke during warming-up of the internal combustion engine 1 can be suppressed.
ここで、内燃機関1の摺動部を潤滑するオイルが燃料によって希釈される、オイル希釈という現象がある。これは、図1に示す燃料噴射弁21から噴射された燃料Fが気筒内壁30iwに衝突した後、ピストン33と気筒内壁30iwとの間を通ってオイルパン内のオイルへ混入し、オイルを希釈する現象である。気筒内燃焼空間30Bへ直接燃料Fを噴射する直噴方式では、燃料噴霧Fmが気筒内壁30iwへ到達しやすくなるため、オイル希釈は特に顕著になる。オイル希釈は、気筒内壁30iwの温度が低く、気筒内壁30iwへ付着した燃料Fが蒸発しにくい条件で発生しやすい。
Here, there is a phenomenon called oil dilution in which oil that lubricates the sliding portion of the internal combustion engine 1 is diluted with fuel. This is because, after the fuel F injected from the
通常、内燃機関は、ブローバイガスを吸気通路へ戻すブローバイガス還元装置を備える。オイルに混入し、オイルを希釈した燃料Fは、内燃機関1が暖機され、オイルの温度が上昇するにしたがって蒸発する。蒸発した燃料Fは、ブローバイガス還元装置を通って図1に示す内燃機関1の吸気通路54へ戻り、吸気ポート37を通って気筒内燃焼空間30Bへ導入され、燃焼する。オイルに混入した燃料Fがオイルから蒸発し、吸気通路54へ戻ると、内燃機関1の空燃比を狂わせるので、燃料噴射弁21からの燃料噴射量を調整することにより、空燃比を調整する。
Usually, an internal combustion engine includes a blow-by gas reduction device that returns blow-by gas to an intake passage. The fuel F mixed in and diluted with oil evaporates as the internal combustion engine 1 is warmed up and the temperature of the oil rises. The evaporated fuel F returns to the
燃料噴射時期を吸気上死点TDC_Iよりも遅角させると、図1に示すピストン33が下死点に近づき、気筒内壁30iwが気筒内燃焼空間30B内へ露出する面積が大きくなる。その結果、燃料噴射時期を吸気上死点TDC_Iよりも遅角させると、気筒内壁30iwへ燃料Fが付着しやすくなり、オイルに混入する燃料Fの量が増加する傾向がある。
When the fuel injection timing is retarded from the intake top dead center TDC_I, the
暖機完了後よりも燃料噴射時期を遅角させ、オイルに混入する燃料Fの量が増加した場合、内燃機関1の燃料としてガソリンを用いる場合には問題にならなくとも、内燃機関1の燃料にアルコールが含まれると問題となることがある。これは、アルコールがガソリンよりも蒸発しにくいこと、アルコールの発熱量がガソリンの発熱量に対して小さく、同じ発熱量を得ようとすれば、ガソリンよりも多くの量を噴射する必要があることに起因する。オイルを希釈する燃料Fの量が増加することによる問題としては、例えば、アルコールがガソリンよりも蒸発しにくく、また、ガソリンよりも多くの量を噴射しなければならないため、オイルへより多くの燃料が混入するという問題がある。また、アルコールがガソリンよりも蒸発しにくいため、内燃機関1の暖機完了後に急激にオイルに混入したアルコールが蒸発して内燃機関1の吸気通路54へ戻り、空燃比の制御が困難になるという問題もある。
When the fuel injection timing is retarded after completion of warm-up and the amount of fuel F mixed into the oil increases, the fuel of the internal combustion engine 1 is not a problem when gasoline is used as the fuel of the internal combustion engine 1, even though it does not matter. May contain problems if alcohol is included. This is because alcohol is less likely to evaporate than gasoline, and the calorific value of alcohol is smaller than that of gasoline, so if you want to get the same calorific value, you need to inject more than gasoline. caused by. Problems caused by an increase in the amount of fuel F that dilutes oil include, for example, that alcohol is less likely to evaporate than gasoline and that more fuel must be injected than gasoline, resulting in more fuel in the oil. There is a problem of mixing. Further, since alcohol is less likely to evaporate than gasoline, alcohol mixed in the oil abruptly evaporates after completion of warm-up of the internal combustion engine 1 and returns to the
一方、アルコールは、暖機中において、図2に示す吸気上死点TDC_Iの近傍で燃料を噴射した場合、ガソリンと比較してスモークやPM(Particulate Matter)と呼ばれる粒子状物質が発生しにくいという性質を有している。そこで、本実施形態では、図1に示す内燃機関1の暖機完了前における吸気行程の燃料噴射時期が、内燃機関1の暖機完了後における吸気行程の燃料噴射時期よりも遅角される制御を終了する時期(暖機時遅角噴射終了時期)を、内燃機関1の燃料Fのアルコール濃度に基づいて変更する。より具体的には、燃料Fのアルコール濃度が所定の閾値以上である場合には、燃料Fのアルコール濃度が前記閾値より小さい場合よりも遅角噴射終了時期を早くする。 On the other hand, when alcohol is injected in the vicinity of the intake top dead center TDC_I shown in FIG. 2 during warm-up, it is less likely to generate particulate matter called smoke or PM (Particulate Matter) than gasoline. It has properties. Therefore, in the present embodiment, the fuel injection timing in the intake stroke before the completion of warming up of the internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is delayed from the fuel injection timing in the intake stroke after the completion of warming up of the internal combustion engine 1. Is changed based on the alcohol concentration of the fuel F of the internal combustion engine 1. More specifically, when the alcohol concentration of the fuel F is equal to or higher than a predetermined threshold, the retarded injection end timing is set earlier than when the alcohol concentration of the fuel F is smaller than the threshold.
図3の実線Aは、内燃機関1の燃料Fのアルコール濃度が所定の閾値以上である場合の燃料噴射時期を示している。また、図3の一点鎖線Bは、内燃機関1の燃料Fのアルコール濃度が所定の閾値よりも小さい場合の燃噴射時期を示している。図3の燃料噴射時期θは、θ1よりもθ2の方が遅角側、すなわち、図2に示す吸気上死点TDC_I側よりも吸気下死点BDC_I側で燃料を噴射する。 A solid line A in FIG. 3 indicates the fuel injection timing when the alcohol concentration of the fuel F of the internal combustion engine 1 is equal to or higher than a predetermined threshold. 3 indicates the fuel injection timing when the alcohol concentration of the fuel F of the internal combustion engine 1 is smaller than a predetermined threshold. As for the fuel injection timing θ in FIG. 3, the fuel is injected on the retarded side of θ2 relative to θ1, that is, the intake bottom dead center BDC_I side rather than the intake top dead center TDC_I side shown in FIG.
本実施形態においては、暖機時遅角噴射終了時期を、内燃機関1の冷却水温度Twによって判定する。例えば、内燃機関1の燃料Fのアルコール濃度が所定の閾値よりも小さい場合、冷却水温度Tw=Tw2であるときに内燃機関1の暖機が完了したと判定し、燃料噴射時期を、暖機完了前における燃料噴射時期θ2から暖機完了後における燃料噴射時期θ1に切り替える。すなわち、暖機完了前における吸気行程の燃料噴射時期を、暖機完了後における吸気行程の燃料噴射時期よりも遅角させる制御は、冷却水温度Tw=Tw2のときに終了する。これによって、暖機が完了するまでは、スモークやPMの発生を抑制するとともに、暖機後は、空気の充填効率を向上させるとともに、燃料と空気とを十分に混合することにより、適切な燃焼状態で内燃機関1を運転する。 In the present embodiment, the warm-up retarded injection end timing is determined based on the coolant temperature Tw of the internal combustion engine 1. For example, when the alcohol concentration of the fuel F of the internal combustion engine 1 is smaller than a predetermined threshold value, it is determined that the internal combustion engine 1 has been warmed up when the coolant temperature Tw = Tw2, and the fuel injection timing is The fuel injection timing θ2 before the completion is switched to the fuel injection timing θ1 after the completion of the warm-up. That is, the control for delaying the fuel injection timing of the intake stroke before the completion of warm-up from the fuel injection timing of the intake stroke after the completion of warm-up ends when the coolant temperature Tw = Tw2. As a result, smoke and PM are suppressed until warm-up is completed, and after warm-up, air charging efficiency is improved and fuel and air are mixed thoroughly to achieve proper combustion. The internal combustion engine 1 is operated in the state.
また、内燃機関1の燃料Fのアルコール濃度が所定の閾値以上である場合、冷却水温度Tw=Tw1のときに内燃機関1の暖機が完了したと判定し、燃料噴射時期を、暖機完了前における燃料噴射時期θ2から暖機完了後における燃料噴射時期θ1に切り替える。すなわち、暖機完了前における吸気行程の燃料噴射時期を、暖機完了後における吸気行程の燃料噴射時期よりも遅角させる制御は、冷却水温度Tw=Tw1のときに終了する。 Further, when the alcohol concentration of the fuel F of the internal combustion engine 1 is equal to or higher than a predetermined threshold value, it is determined that the warm-up of the internal combustion engine 1 is completed when the coolant temperature Tw = Tw1, and the fuel injection timing is determined to be complete. The previous fuel injection timing θ2 is switched to the fuel injection timing θ1 after completion of warm-up. That is, the control for delaying the fuel injection timing of the intake stroke before the completion of warm-up from the fuel injection timing of the intake stroke after the completion of warm-up ends when the coolant temperature Tw = Tw1.
上述したように、内燃機関1の燃料Fのアルコール濃度が所定の閾値以上である場合の暖機時遅角噴射終了時期を判定する冷却水温度はTw1であり、内燃機関1の燃料Fのアルコール濃度が所定の閾値よりも小さい場合の暖機時遅角噴射終了時期を判定する冷却水温度はTw2である。ここで、Tw1<Tw2なので、内燃機関1の燃料Fのアルコール濃度が所定の閾値以上である場合の暖機時遅角噴射終了時期は、内燃機関1の燃料Fのアルコール濃度が所定の閾値よりも小さい場合の暖機時遅角噴射終了時期よりも早くなる。 As described above, the cooling water temperature for determining the warm-up retarded injection end timing when the alcohol concentration of the fuel F of the internal combustion engine 1 is equal to or higher than a predetermined threshold is Tw1, and the alcohol of the fuel F of the internal combustion engine 1 is alcohol. The coolant temperature for determining the warm-up retarded injection end timing when the concentration is smaller than the predetermined threshold is Tw2. Here, since Tw1 <Tw2, when the alcohol concentration of the fuel F of the internal combustion engine 1 is equal to or greater than a predetermined threshold, the alcohol concentration of the fuel F of the internal combustion engine 1 is higher than the predetermined threshold at the warm-up retarded injection end timing. Is earlier than the warm-up retarded injection end timing.
このように、暖機時遅角噴射終了時期を、内燃機関1の燃料Fのアルコール濃度に基づいて変更することにより、燃料Fのアルコールの濃度が高い場合には、暖機時遅角噴射終了時期がより早期に終了する。この場合、ガソリンと比較してスモークやPMが発生しにくいというアルコールの性質を利用してスモークやPMの発生を抑制できる。また、燃料噴射時期が吸気上死点側へ移行するので、オイルへ混入する燃料Fの量を抑制できる。次に、本実施形態に係る第1燃料噴射制御の手順を説明する。 As described above, when the warm-up retarded injection end timing is changed based on the alcohol concentration of the fuel F of the internal combustion engine 1, when the alcohol concentration of the fuel F is high, the warm-up retarded injection end is completed. The time ends earlier. In this case, the generation of smoke and PM can be suppressed by utilizing the property of alcohol that smoke and PM are less likely to be generated than gasoline. Moreover, since the fuel injection timing shifts to the intake top dead center side, the amount of fuel F mixed into the oil can be suppressed. Next, the procedure of the first fuel injection control according to this embodiment will be described.
図4は、実施形態1に係る第1燃料噴射制御の手順を示すフローチャートである。図5は、実施形態1に係る第1燃料噴射制御の暖機時遅角噴射終了時期を切り替える冷却水温度を決定する手法の説明図である。本実施形態に係る第1燃料噴射制御を実行するにあたり、ステップS101において、機関ECU7の燃料噴射条件設定部74は、アルコール濃度センサ29が検出した燃料分配管25内における燃料のアルコール濃度Ceを取得する。
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure of first fuel injection control according to the first embodiment. FIG. 5 is an explanatory diagram of a method for determining the coolant temperature for switching the warm-up retarded injection end timing of the first fuel injection control according to the first embodiment. In executing the first fuel injection control according to the present embodiment, in step S101, the fuel injection
次に、ステップS102において、燃料噴射条件設定部74は、燃料噴射制御切替温度Tcに、冷却水温度Tw1を使用中であるか否かを判定する。ここで、冷却水温度Tw1は、燃料Fのアルコール濃度が所定の閾値以上である場合に、暖機完了前における燃料噴射時期から暖機完了後における燃料噴射時期へ切り替える判定に用いる冷却水温度である。すなわち、燃料Fのアルコール濃度が所定の閾値以上である場合には、冷却水温度Tw1以上になった場合に、燃料噴射時期を暖機完了前における燃料噴射時期から暖機完了後における燃料噴射時期へ切り替える。
Next, in step S102, the fuel injection
ステップS102でYesと判定された場合、すなわち、燃料噴射制御切替温度TcとしてTw1を使用していると燃料噴射条件設定部74が判定した場合、ステップS103へ進む。ステップS103において、機関ECU7の燃料噴射条件設定部74は、ステップS101で取得したアルコール濃度Ceが、予め定めた所定の閾値である第1閾値Ce1以上であるか否かを判定する。
When it is determined Yes in step S102, that is, when the fuel injection
ステップS103でYesと判定された場合、すなわち、燃料噴射条件設定部74がCe≧Ce1であると判定した場合、ガソリンと比較してスモークやPMが発生しにくいアルコールの濃度が高いと判断できる。このため、暖機完了前における吸気行程の燃料噴射時期を暖機完了後における吸気行程の燃料噴射時期よりも遅角する制御を早期に終了させても、スモークやPMを抑制できる。また、燃料噴射時期が吸気上死点側へ移行するので、オイルへ混入する燃料Fの量を抑制できる。この場合、ステップS104に進み、燃料噴射条件設定部74は、燃料噴射制御切替温度Tcとして設定した冷却水温度Tw1の使用を継続する。
When it is determined Yes in step S103, that is, when the fuel injection
ステップS103でNoと判定された場合、すなわち、燃料噴射条件設定部74がCe<Ce1であると判定した場合、ガソリンと比較してスモークやPMが発生しにくいアルコールの濃度は低いと判断できる。この場合、暖機完了前における吸気行程の燃料噴射時期を暖機完了後における吸気行程の燃料噴射時期よりも遅角する制御を早期に終了させると、スモークやPMが増加するおそれがある。このため、ステップS105に進み、燃料噴射条件設定部74は、燃料噴射制御切替温度Tcとして冷却水温度Tw2を設定する。
If it is determined No in step S103, that is, if the fuel injection
ここで、冷却水温度Tw2は、燃料Fのアルコール濃度が所定の閾値よりも低い場合に、暖機完了前における燃料噴射時期から暖機完了後における燃料噴射時期へ切り替える判定に用いる冷却水温度である。すなわち、燃料Fのアルコール濃度が所定の閾値よりも低い場合には、冷却水温度Tw2以上になった場合に、燃料噴射時期を暖機完了前における燃料噴射時期から暖機完了後における燃料噴射時期へ切り替える。 Here, the cooling water temperature Tw2 is a cooling water temperature used for determination to switch from the fuel injection timing before completion of warm-up to the fuel injection timing after completion of warm-up when the alcohol concentration of the fuel F is lower than a predetermined threshold. is there. That is, when the alcohol concentration of the fuel F is lower than the predetermined threshold value, the fuel injection timing is changed from the fuel injection timing before the warm-up completion to the fuel injection timing after the warm-up completion when the cooling water temperature Tw2 or higher. Switch to.
燃料噴射制御切替温度TcがTw1又はTw2に設定されたら、ステップS106へ進み、燃料噴射条件設定部74は、冷却水温度Twを取得する。そして、燃料噴射条件設定部74は、燃料噴射制御切替温度TcとステップS106で取得した冷却水温度Twとを比較する。その結果、燃料噴射条件設定部74がTc≦Twであると判定した場合、すなわちステップS107でYesと判定された場合、図1に示す内燃機関1の暖機は終了したと判定できる。この場合、ステップS108において、燃料噴射条件設定部74は、燃料噴射時期を記述したマップとして暖機後噴射時期マップを設定し、機関ECU7の燃料噴射制御部75は、設定された暖機後噴射時期マップを用いて燃料噴射弁21の燃料噴射時期を制御する。
When the fuel injection control switching temperature Tc is set to Tw1 or Tw2, the process proceeds to step S106, and the fuel injection
燃料噴射条件設定部74がTc>Twであると判定した場合、すなわちステップS107でNoと判定された場合、図1に示す内燃機関1の暖機は終了していないと判定できる。この場合、ステップS109において、燃料噴射条件設定部74は、燃料噴射時期を記述したマップとして暖機前噴射時期マップを設定し、機関ECU7の燃料噴射制御部75は、設定された暖機前噴射時期マップを用いて燃料噴射弁21の燃料噴射時期を制御する。
When the fuel injection
ここで、内燃機関1が同じ運転条件(負荷や機関回転数、あるいは吸入空気温度等が同じ)であれば、暖機後噴射時期マップの燃料噴射時期は、暖機前噴射時期マップの燃料噴射時期よりも進角側、すなわち吸気上死点側に記述されている。また、暖機後噴射時期マップ及び暖機前噴射時期マップは、燃料の均質化や充填効率の向上といった効果を最大限発揮できるように、燃料噴射時期が設定されている。 Here, if the internal combustion engine 1 has the same operating conditions (the load, the engine speed, the intake air temperature, etc. are the same), the fuel injection timing in the post-warm-up injection timing map is the fuel injection in the pre-warm-up injection timing map. It is described on the advance side of the time, that is, on the intake top dead center side. In addition, the fuel injection timing is set in the post-warm-up injection timing map and the pre-warm-up injection timing map so that the effects of homogenizing the fuel and improving the charging efficiency can be maximized.
ステップS102でNoと判定された場合、すなわち、燃料噴射制御切替温度TcとしてTw2を使用していると燃料噴射条件設定部74が判定した場合、ステップS110へ進む。ステップS110において、機関ECU7の燃料噴射条件設定部74は、ステップS101で取得したアルコール濃度Ceが、予め定めた所定の閾値である第2閾値Ce2以上であるか否かを判定する。
When it is determined No in step S102, that is, when the fuel injection
ステップS110でNoと判定された場合、すなわち、燃料噴射条件設定部74がCe<Ce2であると判定した場合、ガソリンと比較してスモークやPMが発生しにくいアルコールの濃度は低いと判断できる。この場合、暖機完了前における吸気行程の燃料噴射時期を暖機完了後における吸気行程の燃料噴射時期よりも遅角する制御を早期に終了させると、スモークやPMが増加するおそれがある。このため、ステップS105に進み、燃料噴射条件設定部74は、燃料噴射制御切替温度Tcとして設定した冷却水温度Tw2の使用を継続する。
If it is determined No in step S110, that is, if the fuel injection
ステップS110でYesと判定された場合、すなわち、燃料噴射条件設定部74がCe≧Ce2であると判定した場合、ガソリンと比較してスモークやPMが発生しにくいアルコールの濃度が高いと判断できる。このため、暖機完了前における吸気行程の燃料噴射時期を暖機完了後における吸気行程の燃料噴射時期よりも遅角する制御を早期に終了させても、スモークやPMを抑制できる。また、燃料噴射時期が吸気上死点側へ移行するので、オイルへ混入する燃料Fの量を抑制できる。この場合、ステップS104に進み、燃料噴射条件設定部74は、燃料噴射制御切替温度Tcとして冷却水温度Tw1を設定する。燃料噴射制御切替温度TcがTw1又はTw2に設定された後の手順は上述した通りなので、説明を省略する。
When it is determined Yes in step S110, that is, when the fuel injection
ここで、図5を用いて、燃料のアルコール濃度に基づいて燃料噴射制御切替温度Tcを設定する際の手法を説明する。本実施形態においては、燃料噴射制御切替温度TcをTw1からTw2へ変更する場合(図5の一点鎖線D)のアルコール濃度として第1閾値Ce1を用い、燃料噴射制御切替温度TcをTw2からTw1へ変更する場合(図5の実線C)のアルコール濃度として第2閾値Ce2を用いる。すなわち、高アルコール濃度燃料における暖機時遅角噴射終了時期を低アルコール濃度燃料における暖機時遅角噴射終了時期へ変更する場合のアルコール濃度として第1閾値Ce1を用い、低アルコール濃度燃料における暖機時遅角噴射終了時期を高アルコール濃度燃料における暖機時遅角噴射終了時期へ変更する場合のアルコール濃度として第2閾値Ce2を用いる。ここで、Ce1<Ce2である。 Here, a method for setting the fuel injection control switching temperature Tc based on the alcohol concentration of the fuel will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the first threshold value Ce1 is used as the alcohol concentration when the fuel injection control switching temperature Tc is changed from Tw1 to Tw2 (the chain line D in FIG. 5), and the fuel injection control switching temperature Tc is changed from Tw2 to Tw1. The second threshold value Ce2 is used as the alcohol concentration when changing (solid line C in FIG. 5). That is, the first threshold value Ce1 is used as the alcohol concentration when changing the warm-up retarded injection end timing in the high alcohol concentration fuel to the warm-up retarded injection end timing in the low alcohol concentration fuel, and the warm in the low alcohol concentration fuel is used. The second threshold value Ce <b> 2 is used as the alcohol concentration when changing the time delay injection end timing to the warm time delay injection end timing in the high alcohol concentration fuel. Here, Ce1 <Ce2.
このように、高アルコール濃度燃料における暖機時遅角噴射終了時期を低アルコール濃度燃料における暖機時遅角噴射終了時期へ変更する場合と、低アルコール濃度燃料における暖機時遅角噴射終了時期を高アルコール濃度燃料における暖機時遅角噴射終了時期へ変更する場合とで、アルコール濃度の閾値を異ならせる。これによって、暖機時遅角噴射終了時期の切り替えにおける制御のハンチングを抑制して、安定した燃料噴射制御が実現できる。 Thus, when changing the warm-up retarded injection end timing in the high alcohol concentration fuel to the warm-up retarded injection end timing in the low alcohol concentration fuel, the warm-up retarded injection end timing in the low alcohol concentration fuel Is changed to the warm-up retarded injection end timing in the high alcohol concentration fuel. Thereby, stable fuel injection control can be realized by suppressing control hunting in switching of the warm-up retarded injection end timing.
以上、本実施形態に係る第1燃料噴射制御では、内燃機関の暖機完了前における吸気行程の燃料噴射時期は、内燃機関の暖機完了後における吸気行程の燃料噴射時期よりも遅角させる。これにより、内燃機関の暖機中におけるPMやスモークの発生を抑制できる。また、暖機時遅角噴射終了時期を内燃機関の燃料のアルコール濃度に基づいて変更することにより、燃料のアルコールの濃度が高い場合には、ガソリンと比較してスモークやPMが発生しにくいというアルコールの性質を利用して、スモークやPMの発生を抑制しつつ、オイルへ混入する燃料の量を抑制できる。 As described above, in the first fuel injection control according to the present embodiment, the fuel injection timing of the intake stroke before the completion of warm-up of the internal combustion engine is delayed from the fuel injection timing of the intake stroke after completion of the warm-up of the internal combustion engine. Thereby, generation | occurrence | production of PM and smoke during warming up of an internal combustion engine can be suppressed. Also, by changing the warm-up retarded injection end timing based on the alcohol concentration of the fuel of the internal combustion engine, smoke and PM are less likely to occur when the alcohol concentration of the fuel is high compared to gasoline. The amount of fuel mixed in the oil can be suppressed while suppressing the generation of smoke and PM by utilizing the property of alcohol.
直噴形式の内燃機関は、吸気行程の適切な時期に燃料を噴射すると、燃料の均質化や充填効率の向上という利点があるが、燃料の噴射時期が吸気上死点に近すぎるとこれらの利点は小さくなる。本実施形態に係る第1燃料噴射制御では、アルコール濃度が高くなるにしたがって燃料噴射時期を単に吸気上死点側へ進角させるのではなく、暖機中及び暖機終了後において、燃料の均質化や充填効率の向上といった効果を最大限発揮できるように設定された燃料噴射時期で燃料を噴射する。これによって、内燃機関の燃焼悪化を抑制して、内燃機関を効率よく運転することができる。 Direct-injection internal combustion engines have the advantage of fuel homogenization and improved charging efficiency when fuel is injected at an appropriate timing in the intake stroke. However, if the fuel injection timing is too close to the intake top dead center, The benefits are smaller. In the first fuel injection control according to the present embodiment, the fuel injection timing is not simply advanced to the intake top dead center side as the alcohol concentration increases, but the fuel is homogenized during and after the warm-up. The fuel is injected at a fuel injection timing set so as to maximize the effects of improving fuel efficiency and filling efficiency. As a result, the combustion deterioration of the internal combustion engine can be suppressed and the internal combustion engine can be operated efficiently.
(第2の燃料噴射制御)
第2の燃料噴射制御(以下第2燃料噴射制御という)は、理論空燃比に対する燃料噴射量よりも燃料を増量する領域を、燃料のアルコール濃度に基づいて変更する点に特徴がある。
(Second fuel injection control)
The second fuel injection control (hereinafter referred to as second fuel injection control) is characterized in that the region in which the amount of fuel is increased from the fuel injection amount relative to the theoretical air-fuel ratio is changed based on the alcohol concentration of the fuel.
図6、図7は、第2燃料噴射制御で用いる空気過剰率マップを示す説明図である。ガソリンを燃料とする内燃機関は、例えば、高回転高負荷の運転条件のように排ガスの温度が高い運転条件では、理論空燃比に対する燃料噴射量を増量させ、理論空燃比よりも小さい空燃比で運転される。すなわち、空気過剰率λ(供給される空気量/理論的に必要な空気量)<1となる燃料噴射量で運転される。これによって、排ガスの温度を低下させて触媒や部品の過熱を抑制する。 6 and 7 are explanatory diagrams showing an excess air ratio map used in the second fuel injection control. An internal combustion engine that uses gasoline as a fuel, for example, increases the fuel injection amount relative to the stoichiometric air-fuel ratio under an operating condition where the exhaust gas temperature is high, such as an operating condition under high rotation and high load, with an air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. Driven. That is, the engine is operated with a fuel injection amount such that the excess air ratio λ (the amount of supplied air / theoretical required amount of air) <1. This reduces the temperature of the exhaust gas and suppresses overheating of the catalyst and parts.
しかし、燃料噴射量を増加させるため、燃料消費が増加するという問題がある。一方、内燃機関の燃料としてアルコールを用いると、排ガスの温度は低下する。このため、理論空燃比に対する燃料噴射量を増量させて内燃機関を運転する領域は、ガソリンのみを燃料として用いる場合と比較して小さくできる。すなわち、より排ガスの温度が高くなる高回転、高負荷の領域まで、燃料噴射量を増量させずに内燃機関を運転できる。 However, there is a problem that fuel consumption increases because the fuel injection amount is increased. On the other hand, when alcohol is used as the fuel for the internal combustion engine, the temperature of the exhaust gas decreases. For this reason, the region in which the internal combustion engine is operated by increasing the fuel injection amount with respect to the stoichiometric air-fuel ratio can be reduced as compared with the case where only gasoline is used as fuel. That is, the internal combustion engine can be operated without increasing the fuel injection amount up to a high rotation and high load region where the temperature of the exhaust gas becomes higher.
第2燃料噴射制御は、理論空燃比に対する燃料噴射量よりも燃料を増量する領域を、燃料のアルコール濃度に基づいて変更する。より具体的には、燃料のアルコール濃度が所定の閾値よりも小さい場合に用いる空気過剰率マップλ_GS(図6)と、燃料のアルコール濃度が所定の閾値以上である場合に用いる、空気過剰率マップλ_GSよりも燃料を増量する領域を小さくした空気過剰率マップλ_AL(図7)とを用意する。そして、燃料のアルコール濃度に応じて、空気過剰率マップλ_GSと空気過剰率マップλ_ALとを切り替えて使用する。これによって、アルコール濃度が高い燃料の場合には、燃料中のアルコールによって排ガス温度を低下させることにより、より排ガスの温度が高くなる高回転、高負荷の領域まで、燃料噴射量を増量させずに内燃機関を運転する。その結果、触媒や部品の過熱を抑制しつつ、燃料消費も抑制できる。ここで、図6、図7に示すように、空気過剰率マップλ_GS、λ_ALは、内燃機関1の負荷KLと機関回転数Neとの関係で記述されており、領域FUがλ<1の領域である。 In the second fuel injection control, the region in which the fuel is increased from the fuel injection amount with respect to the stoichiometric air-fuel ratio is changed based on the alcohol concentration of the fuel. More specifically, the excess air ratio map λ_GS (FIG. 6) used when the alcohol concentration of the fuel is smaller than a predetermined threshold, and the excess air ratio map used when the alcohol concentration of the fuel is greater than or equal to the predetermined threshold. An excess air ratio map λ_AL (FIG. 7) is prepared in which the region in which the amount of fuel is increased is smaller than λ_GS. Then, the excess air ratio map λ_GS and the excess air ratio map λ_AL are switched and used in accordance with the alcohol concentration of the fuel. As a result, in the case of fuel with a high alcohol concentration, by reducing the exhaust gas temperature by the alcohol in the fuel, the fuel injection amount is not increased to the high rotation, high load region where the exhaust gas temperature becomes higher. Operate the internal combustion engine. As a result, fuel consumption can be suppressed while suppressing overheating of the catalyst and components. Here, as shown in FIGS. 6 and 7, the excess air ratio maps λ_GS, λ_AL are described in relation to the load KL of the internal combustion engine 1 and the engine speed Ne, and the region FU is a region where λ <1. It is.
図8は、実施形態1に係る第2燃料噴射制御の手順を示すフローチャートである。図9は、実施形態1に係る第2燃料噴射制御において空気過剰率マップを切り替える手法の説明図である。第2燃料噴射制御は、図1に示す機関ECU7を燃料噴射制御装置として用いることにより実現できる。本実施形態に係る第2燃料噴射制御を実行するにあたり、ステップS201において、機関ECU7の燃料噴射条件設定部74は、アルコール濃度センサ29が検出した燃料分配管25内における燃料のアルコール濃度Ceを取得する。
FIG. 8 is a flowchart illustrating a procedure of second fuel injection control according to the first embodiment. FIG. 9 is an explanatory diagram of a method for switching the excess air ratio map in the second fuel injection control according to the first embodiment. The second fuel injection control can be realized by using the engine ECU 7 shown in FIG. 1 as a fuel injection control device. In executing the second fuel injection control according to the present embodiment, in step S201, the fuel injection
次に、ステップS202において、燃料噴射条件設定部74は、燃料のアルコール濃度が所定の閾値以上である場合に用いる空気過剰率マップλ_ALを使用中であるか否かを判定する。ステップS202でYesと判定された場合、すなわち、空気過剰率マップλ_ALを使用していると燃料噴射条件設定部74が判定した場合、ステップS203へ進む。ステップS203において、機関ECU7の燃料噴射条件設定部74は、ステップS201で取得したアルコール濃度Ceが、予め定めた所定の閾値である第3閾値Ce3以上であるか否かを判定する。
Next, in step S202, the fuel injection
ステップS203でYesと判定された場合、すなわち、燃料噴射条件設定部74がCe≧Ce3であると判定した場合、ガソリンと比較して排ガスの温度を低下させる効果の高いアルコールの濃度が高いと判断できる。この場合、燃料増量をしない領域をガソリンよりも拡大しても、触媒や部品の過熱を抑制できる。この場合、ステップS204に進み、燃料噴射条件設定部74は、燃料噴射制御に用いる空気過剰率マップとして設定された空気過剰率マップλ_ALを継続使用する。
When it is determined Yes in step S203, that is, when the fuel injection
ステップS203でNoと判定された場合、すなわち、燃料噴射条件設定部74がCe<Ce3であると判定した場合、ガソリンと比較して排ガスの温度を低下させる効果の高いアルコールの濃度は低いと判断できる。この場合、アルコール濃度が高い燃料に対応した空気過剰率マップλ_ALを用いると、排ガスの温度が許容値を超えるおそれがある。このため、ステップS205に進み、燃料噴射条件設定部74は、燃料のアルコール濃度が所定の閾値よりも小さい場合に用いる空気過剰率マップλ_GSを燃料噴射制御に用いる空気過剰率マップとして設定する。燃料噴射制御に用いる空気過剰率マップが設定されたら、ステップS206へ進み、機関ECU7の燃料噴射制御部75は、設定された空気過剰率マップを用いて燃料噴射弁21の燃料噴射時期を制御する。
When it is determined No in step S203, that is, when the fuel injection
ステップS202でNoと判定された場合、すなわち、空気過剰率マップλ_GSを使用していると燃料噴射条件設定部74が判定した場合、ステップS207へ進む。ステップS207において、機関ECU7の燃料噴射条件設定部74は、ステップS201で取得したアルコール濃度Ceが、予め定めた所定の閾値である第4閾値Ce4以上であるか否かを判定する。
If it is determined No in step S202, that is, if the fuel injection
ステップS207でNoと判定された場合、すなわち、燃料噴射条件設定部74がCe<Ce4であると判定した場合、ガソリンと比較して排ガスの温度を低下させる効果の高いアルコールの濃度は低いと判断できる。この場合、アルコール濃度が高い燃料に対応した空気過剰率マップλ_ALを用いると、排ガスの温度が許容値を超えるおそれがある。このため、ステップS205に進み、燃料噴射条件設定部74は、図9に示すように、燃料のアルコール濃度が所定の閾値よりも小さい場合に用いる空気過剰率マップλ_GSを燃料噴射制御に用いる空気過剰率マップとして設定する。
When it is determined No in step S207, that is, when the fuel injection
ステップS202でYesと判定された場合、すなわち、燃料噴射条件設定部74がCe≧Ce4であると判定した場合、ガソリンと比較して排ガスの温度を低下させる効果の高いアルコールの濃度は高いと判断できる。この場合、燃料増量をしない領域をガソリンよりも拡大しても、触媒や部品の過熱を抑制できる。この場合、ステップS204に進み、燃料噴射条件設定部74は、燃料噴射制御に用いる空気過剰率マップとして設定された空気過剰率マップλ_ALを継続使用する。燃料噴射制御に用いる空気過剰率マップが設定された後の手順は上述した通りなので、説明を省略する。
When it is determined Yes in step S202, that is, when the fuel injection
ここで、図9を用いて、燃料のアルコール濃度に基づいて空気過剰率マップを設定する際の手法を説明する。本実施形態においては、空気過剰率マップλ_GSからλ_ALへ変更する場合(図9の実線E)のアルコール濃度として第4閾値Ce4を用い、空気過剰率マップλ_ALからλ_GSへ変更する場合(図9の一点鎖線F)のアルコール濃度として第3閾値Ce3を用いる。すなわち、高アルコール濃度燃料における空気過剰率マップλ_ALを低アルコール濃度燃料における空気過剰率マップλ_GSへ変更する場合のアルコール濃度として第3閾値Ce3を用い、低アルコール濃度燃料における空気過剰率マップλ_GSを高アルコール濃度燃料における空気過剰率マップλ_ALへ変更する場合のアルコール濃度として第4閾値Ce4を用いる。ここで、Ce3<Ce4である。 Here, a method for setting the excess air ratio map based on the alcohol concentration of the fuel will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the fourth threshold value Ce4 is used as the alcohol concentration when changing from the excess air ratio map λ_GS to λ_AL (solid line E in FIG. 9), and when changing from the excess air ratio map λ_AL to λ_GS (in FIG. 9). The third threshold value Ce3 is used as the alcohol concentration of the alternate long and short dash line F). That is, the third threshold value Ce3 is used as the alcohol concentration when the excess air ratio map λ_AL in the high alcohol concentration fuel is changed to the excess air ratio map λ_GS in the low alcohol concentration fuel, and the excess air ratio map λ_GS in the low alcohol concentration fuel is increased. The fourth threshold value Ce4 is used as the alcohol concentration when changing to the excess air ratio map λ_AL in the alcohol-concentrated fuel. Here, Ce3 <Ce4.
このように、高アルコール濃度燃料における空気過剰率マップλ_ALを低アルコール濃度燃料における空気過剰率マップλ_GSへ変更する場合と、低アルコール濃度燃料における空気過剰率マップλ_GSを高アルコール濃度燃料における空気過剰率マップλ_ALへ変更する場合とで、アルコール濃度の閾値を異ならせる。これによって、空気過剰率マップの切り替えにおける制御のハンチングを抑制して、安定した燃料噴射制御が実現できる。 As described above, when the excess air ratio map λ_AL in the high alcohol concentration fuel is changed to the excess air ratio map λ_GS in the low alcohol concentration fuel, the excess air ratio map λ_GS in the low alcohol concentration fuel is changed to the excess air ratio in the high alcohol concentration fuel. The threshold value of the alcohol concentration is changed depending on the case of changing to the map λ_AL. This suppresses control hunting in switching of the excess air ratio map and realizes stable fuel injection control.
以上、本実施形態に係る第2燃料噴射制御では、理論空燃比に対する燃料噴射量よりも燃料を増量する領域を、燃料のアルコール濃度に基づいて変更する。これによって、アルコール濃度が高い燃料の場合には、燃料中のアルコールによって排ガス温度を低下させることにより、より排ガスの温度が高くなる高回転、高負荷の領域まで、燃料噴射量を増量させずに内燃機関を運転できる。その結果、触媒や部品の過熱を抑制しつつ、燃料消費も抑制できる。 As described above, in the second fuel injection control according to the present embodiment, the region in which the fuel is increased beyond the fuel injection amount with respect to the stoichiometric air-fuel ratio is changed based on the alcohol concentration of the fuel. As a result, in the case of fuel with a high alcohol concentration, by reducing the exhaust gas temperature by the alcohol in the fuel, the fuel injection amount is not increased to the high rotation, high load region where the exhaust gas temperature becomes higher. The internal combustion engine can be operated. As a result, fuel consumption can be suppressed while suppressing overheating of the catalyst and components.
(実施形態2)
実施形態2は、燃料のアルコール濃度に基づいて、吸気弁が開いている時期と排気弁が閉じている時期とが重なる期間、すなわちバルブオーバーラップを変更する点に特徴がある。ここで、実施形態2に係るバルブオーバーラップの制御は、上述した実施形態1に係る内燃機関1に対して適用できる。
(Embodiment 2)
The second embodiment is characterized in that, based on the alcohol concentration of the fuel, a period in which the time when the intake valve is open and the time when the exhaust valve is closed, that is, the valve overlap is changed. Here, the valve overlap control according to the second embodiment can be applied to the internal combustion engine 1 according to the first embodiment described above.
図10は、バルブオーバーラップを説明する概念図である。図11、図12は、実施形態2で用いるバルブオーバーラップ設定マップを示す説明図である。図10には図1に示す内燃機関1の吸気弁41の弁開度を示す曲線CA_INと、排気弁42の弁開度を示す曲線CA_EXとが記載されている。バルブオーバーラップは、図1に示す内燃機関1の吸気弁41が開く時期θoと排気弁42が閉じる時期θcとが重なる期間(θc−θo)である。バルブオーバーラップを大きくすると、ポンピングロスの軽減及び内部EGR(Exhaust Gas Recirculation)により、燃料の消費量を抑制することができる。図1に示す内燃機関1は、吸気弁タイミング変更機構45及び排気弁タイミング変更機構47を用いてバルブオーバーラップを変更することができる。これによって、内燃機関1の運転条件に応じてバルブオーバーラップを変更することにより、燃料消費量を抑制する。
FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating valve overlap. FIGS. 11 and 12 are explanatory diagrams showing a valve overlap setting map used in the second embodiment. FIG. 10 shows a curve CA_IN indicating the valve opening of the
ガソリンを燃料とする内燃機関は、バルブオーバーラップが大きいと、図1に示す内燃機関1の気筒内燃焼空間30B内における燃焼ガスに含まれるPMが吸気経路5側へ吹き返す量が増加し、吸気経路5へのデポジット(吸気デポジットという)の一因になることがある。したがって、PMの発生量が多くなる運転条件では、吸気弁タイミング変更機構45及び排気弁タイミング変更機構47を用いてバルブオーバーラップを制限し、吸気デポジットを抑制している。しかし、バルブオーバーラップを制限するので、その分燃料消費量の抑制効果は低減する。一方、アルコールは、燃焼ガスに含まれるPMの量が少ないため、ガソリンのみを用いた場合と同じバルブオーバーラップであっても、吸気デポジットは少なくなるという性質がある。
In an internal combustion engine that uses gasoline as fuel, if the valve overlap is large, the amount of PM contained in the combustion gas in the in-
本実施形態では、バルブオーバーラップを、燃料のアルコール濃度に基づいて変更する。より具体的には、燃料のアルコール濃度が所定の閾値よりも小さい場合に用いるバルブオーバーラップマップVT_GS(図11)と、燃料のアルコール濃度が所定の閾値以上である場合に用いる、バルブオーバーラップマップVT_GSよりもバルブオーバーラップを増加する領域を大きくしたバルブオーバーラップマップVT_AL(図12)とを用意する。そして、燃料のアルコール濃度に応じて、バルブオーバーラップマップVT_GSとバルブオーバーラップマップVT_ALとを切り替えて使用する。これによって、アルコール濃度が高い燃料の場合には、燃料中のアルコールによって吸気デポジットを抑制しつつ、バルブオーバーラップを大きくする領域を広げることにより、燃料消費を抑制できる。 In the present embodiment, the valve overlap is changed based on the alcohol concentration of the fuel. More specifically, a valve overlap map VT_GS (FIG. 11) used when the alcohol concentration of the fuel is smaller than a predetermined threshold and a valve overlap map used when the alcohol concentration of the fuel is equal to or higher than the predetermined threshold. A valve overlap map VT_AL (FIG. 12) is prepared in which the region in which the valve overlap is increased is larger than VT_GS. Then, the valve overlap map VT_GS and the valve overlap map VT_AL are switched and used according to the alcohol concentration of the fuel. As a result, in the case of a fuel with a high alcohol concentration, fuel consumption can be suppressed by expanding the valve overlap region while suppressing intake deposits by alcohol in the fuel.
ここで、図11、図12に示すように、バルブオーバーラップマップVT_GS、VT_ALは、内燃機関1の負荷KLと機関回転数Neとの関係で記述されている。バルブオーバーラップを通常よりも大きくする領域は、OL1、OL2、OL3である。OL1、OL2、OL3はそれぞれバルブオーバーラップの大きさを表しておりOL1<OL2<OL3である。 Here, as shown in FIGS. 11 and 12, the valve overlap maps VT_GS and VT_AL are described in relation to the load KL of the internal combustion engine 1 and the engine speed Ne. Regions where the valve overlap is larger than usual are OL1, OL2, and OL3. OL1, OL2, and OL3 each represent the size of the valve overlap, and OL1 <OL2 <OL3.
図13は、実施形態2に係る吸排気弁開閉制御の手順を示すフローチャートである。図14は、バルブオーバーラップマップを切り替える手法の説明図である。実施形態2に係る吸排気弁開閉制御は、図1に示す機関ECU7を吸排気弁開閉制御装置として用いることにより実現できる。本実施形態に係る吸排気弁開閉制御を実行するにあたり、ステップS301において、機関ECU7の燃料噴射条件設定部74は、アルコール濃度センサ29が検出した燃料分配管25内における燃料のアルコール濃度Ceを取得する。
FIG. 13 is a flowchart illustrating a procedure of intake / exhaust valve opening / closing control according to the second embodiment. FIG. 14 is an explanatory diagram of a method for switching the valve overlap map. The intake / exhaust valve opening / closing control according to the second embodiment can be realized by using the engine ECU 7 shown in FIG. 1 as an intake / exhaust valve opening / closing control device. In executing the intake / exhaust valve opening / closing control according to the present embodiment, in step S301, the fuel injection
次に、ステップS302において、燃料噴射条件設定部74は、燃料のアルコール濃度が所定の閾値以上である場合に用いるバルブオーバーラップマップVT_ALを使用中であるか否かを判定する。ステップS302でYesと判定された場合、すなわち、バルブオーバーラップマップVT_ALを使用していると燃料噴射条件設定部74が判定した場合、ステップS303へ進む。ステップS303において、機関ECU7の燃料噴射条件設定部74は、ステップS301で取得したアルコール濃度Ceが、予め定めた所定の閾値である第5閾値Ce5以上であるか否かを判定する。
Next, in step S302, the fuel injection
ステップS303でYesと判定された場合、すなわち、燃料噴射条件設定部74がCe≧Ce5であると判定した場合、ガソリンと比較して吸気デポジットの少ないアルコールの濃度が高いと判断できる。この場合、バルブオーバーラップを増加させる領域をガソリンよりも拡大しても、吸気デポジットを抑制できる。この場合、ステップS304に進み、燃料噴射条件設定部74は、吸排気弁開閉制御に用いるマップとして設定されたバルブオーバーラップマップVT_ALを継続使用する。
When it is determined Yes in step S303, that is, when the fuel injection
ステップS303でNoと判定された場合、すなわち、燃料噴射条件設定部74がCe<Ce5であると判定した場合、ガソリンと比較して吸気デポジットの少ないアルコールの濃度は低いと判断できる。この場合、アルコール濃度が高い燃料に対応したバルブオーバーラップマップVT_ALを用いると、吸気デポジットが増加するおそれがある。この場合、ステップS305に進み、燃料噴射条件設定部74は、図14に示すように、燃料のアルコール濃度が所定の閾値よりも小さい場合に用いるバルブオーバーラップマップVT_GSを吸排気弁開閉制御に用いるバルブオーバーラップマップとして設定する。燃料噴射制御に用いるバルブオーバーラップマップが設定されたら、ステップS306へ進む。ステップS306において、機関ECU7の吸排気弁制御部76は、設定されたバルブオーバーラップマップを用いて内燃機関1の吸気弁タイミング変更機構45及び排気弁タイミング変更機構47を制御して、吸気弁41及び排気弁42の開閉時期を制御する。
When it is determined No in step S303, that is, when the fuel injection
ステップS302でNoと判定された場合、すなわち、燃料噴射条件設定部74がバルブオーバーラップマップVT_GSを使用していると判定した場合、ステップS307へ進む。ステップS307において、機関ECU7の燃料噴射条件設定部74は、ステップS301で取得したアルコール濃度Ceが、予め定めた所定の閾値である第6閾値Ce6以上であるか否かを判定する。
If it is determined No in step S302, that is, if the fuel injection
ステップS307でNoと判定された場合、すなわち、燃料噴射条件設定部74がCe<Ce4であると判定した場合、ガソリンと比較して吸気デポジットの少ないアルコールの濃度は低いと判断できる。この場合、アルコール濃度が高い燃料に対応したバルブオーバーラップマップVT_ALを用いると、吸気デポジットが増加するおそれがある。このため、ステップS305に進み、燃料噴射条件設定部74は、燃料のアルコール濃度が所定の閾値よりも小さい場合に用いるバルブオーバーラップマップVT_GSを吸排気弁開閉制御に用いるバルブオーバーラップマップとして設定する。
When it is determined No in step S307, that is, when the fuel injection
ステップS307でYesと判定された場合、すなわち、燃料噴射条件設定部74がCe≧Ce6であると判定した場合、ガソリンと比較して吸気デポジットの少ないアルコールの濃度は高いと判断できる。この場合、バルブオーバーラップを大きくする領域をガソリンよりも拡大しても、吸気デポジットは抑制できる。この場合、ステップS304に進み、燃料噴射条件設定部74は、吸排気弁制御に用いるバルブオーバーラップマップとして設定されたバルブオーバーラップマップVT_ALを継続使用する。吸排気弁開閉制御に用いるバルブオーバーラップマップが設定された後の手順は上述した通りなので、説明を省略する。
When it is determined Yes in step S307, that is, when the fuel injection
ここで、図14を用いて、燃料のアルコール濃度に基づいてバルブオーバーラップマップを設定する際の手法を説明する。本実施形態においては、バルブオーバーラップマップVT_GSからVT_ALへ変更する場合(図14の実線G)のアルコール濃度として第6閾値Ce6を用い、バルブオーバーラップマップVT_ALからVT_GSへ変更する場合(図14の一点鎖線H)のアルコール濃度として第5閾値Ce5を用いる。すなわち、高アルコール濃度燃料におけるバルブオーバーラップマップVT_ALを低アルコール濃度燃料におけるバルブオーバーラップマップVT_GSへ変更する場合のアルコール濃度として第5閾値Ce5を用い、低アルコール濃度燃料におけるバルブオーバーラップマップVT_GSを高アルコール濃度燃料におけるバルブオーバーラップマップVT_ALへ変更する場合のアルコール濃度として第6閾値Ce6を用いる。ここで、Ce5<Ce6である。 Here, a technique for setting the valve overlap map based on the alcohol concentration of the fuel will be described with reference to FIG. In this embodiment, the sixth threshold value Ce6 is used as the alcohol concentration when the valve overlap map VT_GS is changed to VT_AL (solid line G in FIG. 14), and the valve overlap map VT_AL is changed to VT_GS (FIG. 14). The fifth threshold value Ce5 is used as the alcohol concentration of the alternate long and short dash line H). That is, the fifth threshold Ce5 is used as the alcohol concentration when changing the valve overlap map VT_AL in the high alcohol concentration fuel to the valve overlap map VT_GS in the low alcohol concentration fuel, and the valve overlap map VT_GS in the low alcohol concentration fuel is increased. The sixth threshold value Ce6 is used as the alcohol concentration when changing to the valve overlap map VT_AL in the alcohol concentration fuel. Here, Ce5 <Ce6.
このように、高アルコール濃度燃料におけるバルブオーバーラップマップVT_ALを低アルコール濃度燃料におけるバルブオーバーラップマップVT_GSへ変更する場合と、低アルコール濃度燃料におけるバルブオーバーラップマップVT_GSを高アルコール濃度燃料におけるバルブオーバーラップマップVT_ALへ変更する場合とで、アルコール濃度の閾値を異ならせる。これによって、バルブオーバーラップマップの切り替えにおける制御のハンチングを抑制して、安定した吸排気弁開閉制御が実現できる。 As described above, when the valve overlap map VT_AL for the high alcohol concentration fuel is changed to the valve overlap map VT_GS for the low alcohol concentration fuel, the valve overlap map VT_GS for the low alcohol concentration fuel is changed to the valve overlap map VT_GS for the low alcohol concentration fuel. The threshold value of the alcohol concentration is changed depending on the case of changing to the map VT_AL. As a result, the control hunting in switching the valve overlap map is suppressed, and stable intake / exhaust valve opening / closing control can be realized.
以上、本実施形態では、燃料のアルコール濃度に基づいて、バルブオーバーラップを変更する。これによって、アルコール濃度が高い燃料の場合には、燃料中のアルコールによって吸気デポジットを抑制しつつ、バルブオーバーラップを大きくする領域を広げることにより、燃料消費を抑制できる。 As described above, in the present embodiment, the valve overlap is changed based on the alcohol concentration of the fuel. As a result, in the case of a fuel with a high alcohol concentration, fuel consumption can be suppressed by expanding the valve overlap region while suppressing intake deposits by alcohol in the fuel.
以上のように、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置及び内燃機関は、アルコール燃料を使用できる内燃機関に有用であり、特に、PMやスモークの発生を抑制し、また、燃料によるオイルの希釈を抑制することに適している。 As described above, the fuel injection control device and the internal combustion engine of the internal combustion engine according to the present invention are useful for an internal combustion engine that can use alcohol fuel, and particularly suppress the generation of PM and smoke, and the oil generated by the fuel. Suitable for suppressing dilution.
1 内燃機関
2 燃料供給装置
3 内燃機関本体
4 弁装置
5 吸気経路
6 排気経路
7 機関ECU
21 燃料噴射弁
22 燃料タンク
25 燃料分配管
29 アルコール濃度センサ
30 気筒
30B 気筒内燃焼空間
30C クランクケース
30iw 気筒内壁
31 シリンダブロック
32 シリンダヘッド
33 ピストン
34 コネクティングロッド
35 クランク軸
36 点火プラグ
39 クランク角度センサ
45 吸気弁タイミング変更機構
47 排気弁タイミング変更機構
54 吸気通路
62 排ガス通路
65 冷却水温度センサ
72 処理部
73 記憶部
74 燃料噴射条件設定部
75 燃料噴射制御部
76 吸排気弁制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Fuel supply apparatus 3 Internal combustion engine main body 4 Valve apparatus 5 Intake path 6 Exhaust path 7 Engine ECU
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記内燃機関の暖機完了前における吸気行程の燃料噴射時期を、前記内燃機関の暖機完了後における吸気行程の燃料噴射時期よりも遅角することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 Controlling fuel injection of an internal combustion engine having a fuel injection valve that can use at least alcohol fuel and injects fuel directly into the combustion space in the cylinder,
A fuel injection control device for an internal combustion engine, wherein a fuel injection timing of an intake stroke before completion of warming-up of the internal combustion engine is delayed from a fuel injection timing of intake stroke after completion of warm-up of the internal combustion engine.
前記内燃機関の吸気行程で前記燃料を噴射する際には、暖機完了後よりも暖機完了前の方が前記燃料を噴射する時期を遅角して前記燃焼空間へ前記燃料を噴射する燃料噴射弁を備えることを特徴とする内燃機関。 In an internal combustion engine in which at least alcohol fuel can be used and fuel is directly injected into a combustion space in a cylinder in which a piston reciprocates,
When injecting the fuel in the intake stroke of the internal combustion engine, the fuel that injects the fuel into the combustion space by retarding the timing of injecting the fuel before the completion of warm-up than after the completion of warm-up An internal combustion engine comprising an injection valve.
暖機完了後よりも暖機完了前の方が燃料を噴射する時期は遅角される制御を終了する暖機時遅角噴射終了時期を、前記燃料のアルコール濃度に基づいて変更することを特徴とする請求項5に記載の内燃機関。 The fuel injection valve is
The warm-up retarded injection end timing is terminated based on the alcohol concentration of the fuel. The control is terminated so that the fuel injection timing before the completion of the warm-up is delayed rather than after the warm-up completion. An internal combustion engine according to claim 5.
前記燃料のアルコール濃度が所定の閾値以上である場合には、前記燃料のアルコール濃度が前記閾値よりも小さい場合よりも前記暖機時遅角噴射終了時期を早くすることを特徴とする請求項6に記載の内燃機関。 The fuel injection valve is
The warm-up retarded injection end timing is made earlier when the alcohol concentration of the fuel is equal to or higher than a predetermined threshold value, compared to when the alcohol concentration of the fuel is smaller than the threshold value. The internal combustion engine described in 1.
前記燃料のアルコール濃度に基づいて、理論空燃比よりも小さい空燃比で前記内燃機関を運転する領域を変更することを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の内燃機関。 The fuel injection valve is
The internal combustion engine according to any one of claims 5 to 7, wherein a region in which the internal combustion engine is operated at an air-fuel ratio smaller than a stoichiometric air-fuel ratio is changed based on an alcohol concentration of the fuel.
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JP2007233389A JP2009062940A (en) | 2007-09-07 | 2007-09-07 | Fuel injection control device of internal combustion engine and internal combustion engine |
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