JP2005069045A - Fuel injection control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、例えば、吸気管噴射型の内燃機関における過渡時の空燃比の適正な制御に有用なものである。 The present invention relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine, and is useful for, for example, appropriate control of an air-fuel ratio during a transition in an intake pipe injection type internal combustion engine.
一般的に、吸気管噴射型の内燃機関(例えば、ガソリンエンジン)では、吸気行程前に吸気量を計測し、この吸気量が変化しないものとして燃料を供給するため、加速等の過渡時には計測時の吸気量と実際の吸気量にずれが生じ、このずれが加速リーン、減速リッチというA/F(空燃比)エラーとなって現れる。 Generally, in an intake pipe injection type internal combustion engine (for example, a gasoline engine), the intake air amount is measured before the intake stroke, and fuel is supplied on the assumption that the intake air amount does not change. There is a difference between the intake air amount and the actual intake air amount, and this difference appears as an A / F (air-fuel ratio) error of acceleration lean and deceleration rich.
この対策として、噴射量を計算する時点で、吸気行程終了時の気筒内吸気量を予測する方法が種々考案されている。しかし、吸気行程前に噴射し、それ以降に急加速され気筒内吸気量が増えた場合には、再度燃料を噴射して適正な空燃比を実現することが必要となる。この噴射量のタイミングと駆動時間(噴射パルス幅)を与える方法として、所定時間毎に算出したスロットル開度変化量に係数を乗じて燃料噴射弁の駆動パルス幅を与える非同期噴射が従来から実施されている(特許文献1参照)。 As countermeasures, various methods have been devised for predicting the in-cylinder intake amount at the end of the intake stroke when the injection amount is calculated. However, when the fuel is injected before the intake stroke and then suddenly accelerated and the intake air amount in the cylinder increases, it is necessary to inject fuel again to achieve an appropriate air-fuel ratio. As a method for giving the timing of the injection amount and the drive time (injection pulse width), asynchronous injection that gives the drive pulse width of the fuel injection valve by multiplying the amount of change in the throttle opening calculated every predetermined time by a coefficient has been conventionally performed. (See Patent Document 1).
しかし、スロットル開度の変化率と実際に補正すべき追加噴射燃料量との関係は、スロットル開度とその有効面積との関係や吸気管内の圧力、大気圧の影響が大きく、単純な係数では近似できない。 However, the relationship between the rate of change of the throttle opening and the amount of additional injected fuel that should actually be corrected is greatly affected by the relationship between the throttle opening and its effective area, the pressure in the intake pipe, and atmospheric pressure. It cannot be approximated.
しかも、吸気行程中は、噴射するタイミングによって、気筒内に輸送される燃料の割合(直入率)が急変するために、同じスロットル開度の変化率でも要求噴射量は全く異なっている。この点も、予測近似がうまくいかない理由である。つまり、非同期噴射を行うにしても、直入率を考慮して、追加噴射のタイミング及び噴射燃料量を制御しなければ、目標通りの空燃比制御は行えない。 In addition, during the intake stroke, the ratio of fuel transported into the cylinder (direct injection rate) changes abruptly depending on the injection timing, so the required injection amount is completely different even at the same rate of change in the throttle opening. This is also the reason why the prediction approximation is not successful. In other words, even if asynchronous injection is performed, air-fuel ratio control as intended cannot be performed unless the timing of additional injection and the amount of injected fuel are controlled in consideration of the direct injection rate.
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、吸気行程終了時のインテークマニホールドの吸気圧力をより正確に予測して、過渡時の空燃比の適正な制御を行う内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a fuel injection control device for an internal combustion engine that accurately predicts the intake air pressure of the intake manifold at the end of the intake stroke and performs appropriate control of the air-fuel ratio at the time of transition. The purpose is to do.
上記課題を解決する本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、内燃機関の吸気通路に配設されたスロットルの開度を検出するスロットル開度検出手段と、前記スロットル開度検出手段により検出したスロットルの開度に応じて前記スロットルの有効開口面積を算出する有効開口面積算出手段とを有する。
主噴射燃料量は、従来のいずれの方法を用いて算出されてもよく、運転状態に応じて主噴射燃料量を設定し、所定のクランク角度に同期して主噴射燃料量の燃料を吸気中に供給する。
そして、前記スロットル前後の圧力比を検出又は推定する圧力比検出手段と、前記圧力比検出手段により検出又は推定した圧力比と、前記有効開口面積算出手段による有効開口面積とを用い、前記スロットルの下流側の前記吸気通路内の吸気圧力或いは筒内吸気量を所定時間毎に予測する予測手段と、吸気行程時における燃料の直入率に基づき、追加噴射を許可するクランク角を設定する追加噴射許可クランク角設定手段とを備え、前記予測手段は、前記追加噴射許可クランク角近傍において予測した吸気圧力或いは筒内吸気量の変化量に基づき吸気行程終了時の吸気圧力或いは筒内吸気量を予測し、前記燃料噴射制御手段は、予測した吸気圧力或いは筒内吸気量に基づいて算出された追加噴射燃料量を、吸気行程中の前記追加噴射許可クランク角以降に追加噴射することにより、前記内燃機関の空燃比を所定の空燃比に制御する。
A fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention that solves the above-mentioned problems is detected by a throttle opening degree detecting means for detecting an opening degree of a throttle disposed in an intake passage of the internal combustion engine, and the throttle opening degree detecting means. Effective opening area calculating means for calculating the effective opening area of the throttle according to the throttle opening.
The main injection fuel amount may be calculated using any of the conventional methods. The main injection fuel amount is set according to the operating state, and the main injection fuel amount is being sucked in synchronization with a predetermined crank angle. To supply.
Then, the pressure ratio detecting means for detecting or estimating the pressure ratio before and after the throttle, the pressure ratio detected or estimated by the pressure ratio detecting means, and the effective opening area by the effective opening area calculating means, Prediction means for predicting the intake pressure or in-cylinder intake amount in the intake passage on the downstream side every predetermined time, and additional injection permission for setting a crank angle for permitting additional injection based on the direct fuel injection rate during the intake stroke Crank angle setting means, and the predicting means predicts an intake pressure or in-cylinder intake amount at the end of the intake stroke based on a change in intake pressure or in-cylinder intake amount predicted in the vicinity of the additional injection permission crank angle. The fuel injection control means outputs the additional injection fuel amount calculated based on the predicted intake pressure or in-cylinder intake amount to the additional injection permission class during the intake stroke. By additional injection after click angle, to control the air-fuel ratio of the internal combustion engine to a predetermined air-fuel ratio.
上記課題を解決する本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、前記圧力比検出手段は、前記スロットル下流の前記吸気通路内の吸気圧力を検出する吸気通路圧検出手段を含み、予測手段は、前記吸気通路圧検出手段による吸気圧力の1行程間の平均圧力と、吸気行程開始前に予測された吸気圧力の変化量とを用いて、吸気行程終了時の吸気圧力を予測し、前記燃料噴射制御手段は、前記主噴射燃料量を予測された吸気圧力を基に設定する。 In the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention for solving the above-mentioned problems, the pressure ratio detection means includes an intake passage pressure detection means for detecting an intake pressure in the intake passage downstream of the throttle, and a prediction means includes The intake pressure at the end of the intake stroke is predicted using the average pressure during one stroke of the intake pressure by the intake passage pressure detecting means and the amount of change in the intake pressure predicted before the start of the intake stroke, The injection control means sets the main injection fuel amount based on the predicted intake pressure.
また、上記課題を解決する本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、前記内燃機関の回転速度が所定回転速度以上の場合には、前記予測手段は、前記吸気通路圧検出手段による吸気圧力の1行程間の平均圧力と、吸気行程開始前に予測した吸気圧力の変化量とを用いて、吸気行程終了時の吸気圧力を予測し、前記燃料噴射制御手段は、該予測された吸気圧力に基づいて算出された燃料量を吸気行程開始前以降に追加噴射するように制御し、前記予測手段による前記吸気行程開始前における吸気行程終了時の吸気圧力を予測した以降の吸気圧力の予測、又は、前記燃料噴射制御手段による前記吸気行程開始前以降の追加噴射後の追加噴射を禁止する。 Further, in the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention that solves the above-described problem, when the rotational speed of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined rotational speed, the prediction means The intake pressure at the end of the intake stroke is predicted using the average pressure during one stroke and the amount of change in the intake pressure predicted before the start of the intake stroke, and the fuel injection control means Control of the fuel amount calculated based on the intake stroke before and after the start of the intake stroke, and the prediction of the intake pressure after predicting the intake pressure at the end of the intake stroke before the start of the intake stroke by the predicting means, Alternatively, the additional injection after the additional injection after the start of the intake stroke by the fuel injection control means is prohibited.
上記課題を解決する本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、前記圧力比検出手段は、前記吸気通路を流れる吸気量を検出する吸気量検出手段を含み、前記予測手段は、前記吸気量検出手段による吸気量の1行程間の平均吸気量と、吸気行程開始前に予測された筒内吸気量の変化量とを用いて、吸気行程終了時の筒内吸気量を予測し、前記燃料噴射制御手段は、前記主噴射燃料量を予測された筒内吸気量を基に設定する。 In the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention for solving the above-described problem, the pressure ratio detection means includes an intake air amount detection means for detecting an intake air amount flowing through the intake passage, and the prediction means includes the intake air amount. The in-cylinder intake amount at the end of the intake stroke is predicted using the average intake amount during one stroke of the intake amount by the detection means and the change amount of the in-cylinder intake amount predicted before the start of the intake stroke, and the fuel The injection control means sets the main injection fuel amount based on the predicted in-cylinder intake amount.
上記課題を解決する本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、前記燃料噴射制御手段は、主噴射燃料量及びその直入率と追加噴射燃料量及びその直入率とにより、前記吸気通路の壁面に付着する燃料の付着量を算出する燃料付着量算出手段を有し、前記燃料噴射制御手段は、今回の主噴射燃料量を前記燃料付着量算出手段による前回までの燃料付着量から蒸発輸送される量を減量補正する。 The fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention that solves the above-described problems is characterized in that the fuel injection control means includes a main injection fuel amount and a direct injection rate thereof, an additional injection fuel amount and a direct injection rate thereof, and a wall surface of the intake passage. A fuel adhesion amount calculating means for calculating an adhesion amount of fuel adhering to the fuel, and the fuel injection control means evaporates and transports the current main injection fuel amount from the previous fuel adhesion amount by the fuel adhesion amount calculation means. Correct the amount to be reduced.
上記課題を解決する本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、前記圧力比検出手段は、前記スロットル下流の前記吸気通路内の吸気圧力を検出する吸気通路圧検出手段を含み、前記予測手段は、前記吸気通路圧検出手段により検出された吸気圧力の1行程間の平均圧力と、吸気行程開始前の予測された吸気圧力の変化量とを用いて、吸気行程終了時の第1吸気圧力を予測し、前記燃料噴射制御手段は、該予測された第1吸気圧力に基づいて算出された第1燃料量を吸気行程開始前以降に追加噴射するように制御し、更に、前記予測手段は、前記追加噴射許可クランク角近傍において予測した吸気圧力の変化量に基づき吸気行程終了時の第2吸気圧力を予測し、前記燃料噴射制御手段は、予測した第2吸気圧力に基づいて算出された第2燃料量を、吸気行程中の前記追加噴射許可クランク角以降に追加噴射するよう制御することにより、前記内燃機関の空燃比を所定の空燃比に制御する。 In the fuel injection control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention for solving the above-mentioned problems, the pressure ratio detection means includes an intake passage pressure detection means for detecting an intake pressure in the intake passage downstream of the throttle, and the prediction means Is the first intake pressure at the end of the intake stroke, using the average pressure during one stroke of the intake pressure detected by the intake passage pressure detecting means and the predicted change in intake pressure before the start of the intake stroke. The fuel injection control means controls to additionally inject the first fuel amount calculated based on the predicted first intake pressure after the start of the intake stroke, and the prediction means The second intake pressure at the end of the intake stroke is predicted based on the change amount of the intake pressure predicted in the vicinity of the additional injection permission crank angle, and the fuel injection control means is calculated based on the predicted second intake pressure. Second burn Amounts, by controlling so as to add injected into the additional injection enabling crank angle later in the intake stroke, to control the air-fuel ratio of the internal combustion engine to a predetermined air-fuel ratio.
上記課題を解決する本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、前記内燃機関の回転速度が所定回転速度以上の場合には、前記吸気圧予測手段による前記第2吸気圧力の予測、又は、前記燃料噴射制御手段による前記第2燃料量の追加噴射を禁止する。 The fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention that solves the above-mentioned problems is that the second intake pressure is predicted by the intake pressure prediction means when the rotational speed of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined rotational speed, or An additional injection of the second fuel amount by the fuel injection control means is prohibited.
上記課題を解決する本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、前記燃料噴射制御手段は、主噴射燃料量及びその直入率と第1燃料量及びその直入率と第2燃料量及びその直入率とにより、前記吸気通路の壁面に付着する燃料の付着量を算出する燃料付着量算出手段を有し、前記燃料噴射制御手段は、今回の主噴射燃料量を前記燃料付着量算出手段による前回までの燃料付着量から蒸発輸送される量を減量補正する。 In the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention for solving the above-mentioned problems, the fuel injection control means includes a main injection fuel amount, its direct injection rate, a first fuel amount, its direct injection rate, a second fuel amount, and its direct input. And a fuel adhesion amount calculating means for calculating an adhesion amount of fuel adhering to the wall surface of the intake passage according to a ratio, and the fuel injection control means determines the current main injection fuel amount as a previous time by the fuel adhesion amount calculation means. The amount of evaporation transported from the fuel adhering amount is corrected to decrease.
上記課題を解決する本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、前記圧力比検出手段は、前記吸気通路を流れる吸気量を検出する吸気量検出手段を有し、前記予測手段は、前記吸気量検出手段により検出された筒内吸気量の1行程間の平均吸気量と、吸気行程開始前の予測された筒内吸気量の変化量とを用いて、吸気行程終了時の第1吸気量を予測し、前記燃料噴射制御手段は、該予測された第1吸気量に基づいて算出された第1燃料量を吸気行程開始前以降に追加噴射するように制御し、更に、前記予測手段は、前記追加噴射許可クランク角近傍において予測した筒内吸気量の変化量に基づき吸気行程終了時の第2吸気量を予測し、前記燃料噴射制御手段は、予測した第2吸気量に基づいて算出された第2燃料量を、吸気行程中の前記追加噴射許可クランク角以降に追加噴射するよう制御することにより、前記内燃機関の空燃比を所定の空燃比に制御する。 In the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention that solves the above-described problem, the pressure ratio detection unit includes an intake amount detection unit that detects an intake amount flowing through the intake passage, and the prediction unit includes the intake air The first intake amount at the end of the intake stroke using the average intake amount during one stroke of the in-cylinder intake amount detected by the amount detection means and the predicted change amount of the in-cylinder intake amount before the start of the intake stroke The fuel injection control means performs control so that the first fuel amount calculated based on the predicted first intake air amount is additionally injected after the start of the intake stroke, and the predicting means further includes: The second intake air amount at the end of the intake stroke is predicted based on the change amount of the in-cylinder intake air amount estimated in the vicinity of the additional injection permission crank angle, and the fuel injection control means calculates based on the predicted second intake air amount. The second amount of fuel that has been By controlling so as to add injected injection enabling crank angle later, to control the air-fuel ratio of the internal combustion engine to a predetermined air-fuel ratio.
請求項1〜5に係る本発明によれば、主燃料噴射後における、吸気行程終了時の吸気圧力或いは気筒内への吸入空気量を適正に予測し、吸気行程中の追加噴射許可クランク角近傍に、吸気圧力或いは吸入空気量に見合う燃料量を気筒内に追加噴射することができ、空燃比を運転状態に応じた目標の空燃比に制御することができる。更に、1つの気筒に対する複数の噴射パルス幅と噴射時期に応じて、付着液膜量を算出し、同一気筒における次回の吸気行程時の蒸発輸送量を補正するので、空燃比エラーを解消して、排ガス、燃費、ドライバビリティを改善することができる。 According to the first to fifth aspects of the present invention, after the main fuel injection, the intake pressure at the end of the intake stroke or the intake air amount into the cylinder is appropriately predicted, and the vicinity of the additional injection permission crank angle during the intake stroke. In addition, a fuel amount corresponding to the intake pressure or the intake air amount can be additionally injected into the cylinder, and the air-fuel ratio can be controlled to a target air-fuel ratio corresponding to the operating state. Furthermore, the amount of attached liquid film is calculated according to a plurality of injection pulse widths and injection timings for one cylinder, and the evaporation transport amount in the next intake stroke in the same cylinder is corrected. , Exhaust gas, fuel consumption, drivability can be improved.
請求項6〜8に係る本発明によれば、主燃料噴射後における、吸気行程開始前、及び追加噴射許可クランク角近傍における吸気行程終了時の吸気圧を適正に予測し、吸気行程前以降および吸気行程中の追加噴射許可クランク角近傍に、吸気圧に見合う燃料量を夫々気筒内に追加噴射することができ、空燃比を運転状態に応じた目標の空燃比により正確に制御することができる。
更に、1つの気筒に対する主燃料噴射、第1の追加噴射、及び第2の追加噴射による複数の噴射パルス幅と噴射時期に応じて付着液膜量を算出し、同一気筒における次回の吸気行程時の蒸発輸送量を補正するので、空燃比エラーを解消して、排ガス、燃費、ドライバビリティを改善することができる。
According to the sixth to eighth aspects of the present invention, after the main fuel injection, the intake pressure at the start of the intake stroke and at the end of the intake stroke in the vicinity of the additional injection permission crank angle is appropriately predicted, and before and after the intake stroke and A fuel amount corresponding to the intake pressure can be additionally injected into the cylinder in the vicinity of the additional injection permission crank angle during the intake stroke, and the air-fuel ratio can be accurately controlled by the target air-fuel ratio according to the operating state. .
Further, the amount of the attached liquid film is calculated according to a plurality of injection pulse widths and injection timings by main fuel injection, first additional injection, and second additional injection for one cylinder, and at the next intake stroke in the same cylinder Therefore, the air-fuel ratio error can be eliminated and exhaust gas, fuel consumption, and drivability can be improved.
請求項9に係る本発明によれば、請求項6に係る本発明と同様に、主燃料噴射後における、吸気行程開始前、及び追加噴射許可クランク角近傍における吸気行程終了時の気筒内への各吸入空気量を適正に予測し、吸気行程前以降および吸気行程中の追加噴射許可クランク角近傍に、吸入空気量に見合う燃料量を夫々気筒内に追加噴射することができ、空燃比を運転状態に応じた目標の空燃比により正確に制御することができる。 According to the ninth aspect of the present invention, as in the sixth aspect of the present invention, after the main fuel injection, before the start of the intake stroke and at the end of the intake stroke in the vicinity of the additional injection permission crank angle, Each intake air amount is properly predicted, and the fuel amount corresponding to the intake air amount can be additionally injected into the cylinder before and after the intake stroke and in the vicinity of the additional injection permission crank angle during the intake stroke, and the air-fuel ratio is operated. It can be accurately controlled by the target air-fuel ratio according to the state.
図1は、本発明に係る内燃機関及びその燃料噴射制御装置の実施形態の一例を示す構成図である。
ここでは、内燃機関として、4気筒の4サイクルガソリンエンジンを例にとり説明を行うが、他の多気筒エンジンへも、本発明は適用可能なものである。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of an embodiment of an internal combustion engine and a fuel injection control device thereof according to the present invention.
Here, a four-cylinder four-cycle gasoline engine will be described as an example of an internal combustion engine, but the present invention can be applied to other multi-cylinder engines.
図1に示すように、内燃機関であるエンジン1は吸気管噴射型の燃料噴射制御装置を有する。エンジン1の吸気系は、上流側からエアクリーナー2、吸気通路3、サージタンク4、インテークマニホールド5(以下I/Mと略す。)からなる。エアクリーナー2にて清浄化され、吸気通路3に導入された吸気は、吸気通路3に設けられたスロットルバルブ6で流量調整された後、サージタンク4を経て、I/M5により各気筒に分配される。そして、吸気は燃料噴射弁7から各吸気ポート8に噴射された燃料と混合されて各気筒内へ導入される。
As shown in FIG. 1, an
エンジン1の排気系は、上流側から排気通路9、図示しない触媒及び消音器等からなる。各気筒に導入された燃料は、点火プラグ10により点火されて燃焼される。該燃焼により生成された排気ガスは、排気ポート11から排気通路9を通り、触媒及び消音器を経て排出される。
The exhaust system of the
エンジン1や燃料噴射弁7等は、電子制御ユニット21(以下、ECUと略す。)により制御されて、作動する。ECU21は、制御プログラム、制御マップや演算用に用いる記憶装置(ROM、RAM等)、演算処理を行う中央処理装置(CPU)、タイマカウンタ、制御信号の入出力を担うインターフェース等からなる。
The
ECU21への入力信号としては、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサ22、大気圧を検出する大気圧センサ23(大気圧検出手段)、スロットルバルブ6の開度を検出するスロットルバルブ開度センサ24(スロットル開度検出手段)、スロットルバルブ6下流の吸気通路であるI/M5の吸気圧力を検出するI/M圧センサ25(吸気通路圧検出手段)、エンジンのクランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサ26(エンジン1の回転数センサを兼ねる)、エンジン1の冷却水の水温を検出する水温センサ27等からの信号がある。
As input signals to the
又、ECU21からの出力信号としては、運転状態に応じて適切な量の燃料を噴射する燃料噴射弁7、気筒内の燃料を点火させる点火プラグ10、スロットルバルブ6の開度を制御するステップモータ28等への制御信号がある。
The output signal from the
ECU21は、例えば、クランク角センサ26の信号値から求めたエンジン回転速度NeやI/M圧センサ25からのI/M圧力信号等に基づいて、点火プラグ10の点火時期を制御する一方、アクセル開度センサ22からのアクセル操作量や車速等から求めた目標スロットル開度と、スロットルバルブ開度センサ24からの実スロットル開度信号TPSとに基づき、ステップモータ28によりスロットルバルブ6の開度を制御する。更に、ECU21は、I/M圧センサ25から算出した燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁7の噴射量を制御している。
For example, the ECU 21 controls the ignition timing of the
本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、基本的には上記構成からなり、本発明に係る燃料噴射制御方法を行うことにより、適切な空燃比を得られるようにしている。そこで、本発明に係る燃料噴射制御方法について、詳細な説明を以下に行う。 The fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention basically has the above-described configuration, and an appropriate air-fuel ratio can be obtained by performing the fuel injection control method according to the present invention. Therefore, the fuel injection control method according to the present invention will be described in detail below.
本発明に係る燃料噴射制御方法では、追加噴射を行う時期の指標とする追加噴射許可クランク角を規定していることが、大きな特徴である。この追加噴射許可クランク角を規定した目的は、過渡時の吸気圧変化にできるだけ対応できるように、できるだけ遅いクランク角において追加噴射を行うための指標になるものである。具体的には、図2において説明するが、直入率はクランク角により変化するものであり、この特性を把握することで、より遅いクランク角での追加噴射、換言すれば、より正確な吸気圧変化に基づいた追加噴射を行うことができ、その結果、より適正な空燃比制御が可能となる。
ここで、直入率とは燃料噴射弁7から吸気ポート8に噴射された燃料の内、燃料噴射後(燃料噴射中も含む)最初の吸気行程で、気筒内に直接或いは気化した状態で導入され燃焼した燃料の比率である。
The fuel injection control method according to the present invention is characterized in that the additional injection permission crank angle is defined as an index of the timing for performing the additional injection. The purpose of defining the additional injection permission crank angle is an index for performing additional injection at the crank angle as slow as possible so as to cope with the intake pressure change during the transition as much as possible. Specifically, as will be described with reference to FIG. 2, the direct injection rate changes depending on the crank angle, and by understanding this characteristic, additional injection at a slower crank angle, in other words, more accurate intake pressure Additional injection based on the change can be performed, and as a result, more appropriate air-fuel ratio control becomes possible.
Here, the direct injection rate is the first intake stroke after fuel injection (including during fuel injection) of the fuel injected from the fuel injection valve 7 into the intake port 8 and is introduced directly into the cylinder or in a vaporized state. It is the ratio of the burned fuel.
図2は、吸気行程時の直入率及び直入率により導かれる追加噴射許可クランク角、補正係数を説明する図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining the direct injection rate during the intake stroke, the additional injection permission crank angle derived from the direct injection rate, and the correction coefficient.
図2(a)に示すように、直入率は、燃料が噴射開始されるクランク角が所定クランク角まで一定の後、下降し最終的には0となる特性を有する。又、直入率は、エンジンを冷却する冷却水の温度、すなわち、吸気管の温度やエンジンの回転数によっても異なり、温度が低いほど直入率が低く(吸気管壁面に付着する燃料が多い)、回転数が高いほど早いクランク角で0となる。
本発明では、クランク角に対する吸気行程中の気筒への吸気流速に着目し、遅いクランク角では直入率が低下することを考慮している。
As shown in FIG. 2 (a), the direct injection rate has a characteristic that the crank angle at which fuel injection starts is constant up to a predetermined crank angle, then drops and finally becomes zero. In addition, the direct injection rate varies depending on the temperature of the cooling water for cooling the engine, that is, the temperature of the intake pipe and the rotational speed of the engine. The lower the temperature, the lower the direct entry ratio (the more fuel adheres to the intake pipe wall) The higher the rotation speed, the faster the crank angle becomes zero.
In the present invention, attention is paid to the intake flow velocity into the cylinder during the intake stroke with respect to the crank angle, and it is considered that the direct entry rate decreases at a slow crank angle.
つまり、所定のクランク角よりも遅いクランク角では直入率が急激に低下するため、極端に遅いクランク角で追加噴射を行うと、気筒内に燃料を供給することができない。しかし、最新の吸気圧変化に追従できるようにするためには、追加噴射はできるだけ遅いクランク角(吸気行程終了時に近いクランク角)で行うことが望ましい。そこで、図2(b)に示すように、直入率の限界値を考慮することにより、まず、噴射限界クランク角が規定できる。又、クランク角に対する直入率から、所定量の燃料を気筒内に導入させるために必要な最大パルス幅が導かれる。したがって、噴射限界クランク角とクランク角に対する必要最大パルス幅を考えることにより、追加噴射許可クランク角が規定でき、噴射限界クランク角を基に、そのクランク角から所定角(又は所定時間)早い角度を追加噴射許可クランク角とする(追加噴射許可クランク角設定手段)。 In other words, since the direct injection rate sharply decreases at a crank angle slower than a predetermined crank angle, if additional injection is performed at an extremely slow crank angle, fuel cannot be supplied into the cylinder. However, in order to be able to follow the latest intake pressure change, it is desirable that the additional injection be performed at the latest possible crank angle (crank angle close to the end of the intake stroke). Therefore, as shown in FIG. 2B, the injection limit crank angle can be first defined by considering the limit value of the direct entry rate. Further, the maximum pulse width necessary for introducing a predetermined amount of fuel into the cylinder is derived from the direct injection ratio with respect to the crank angle. Therefore, by considering the injection limit crank angle and the necessary maximum pulse width with respect to the crank angle, the additional injection permission crank angle can be defined. Based on the injection limit crank angle, an angle earlier than the crank angle by a predetermined angle (or a predetermined time) is set. The additional injection permission crank angle is set (additional injection permission crank angle setting means).
上記噴射限界クランク角としては、クランク角がこれ以上遅いと、燃料が気筒内にほとんど入らない角度を規定し、追加噴射許可クランク角としては、直入率が多少低下しているが、ある程度の燃料が輸送可能(例えば、直入率50%〜70%位)な角度とする。又、上記所定角(所定時間)は、運転状況(例えば、エンジン回転数や冷却水の温度等)により異なり、具体的には、演算処理時間等を含めて、例えば、5ms等とする。 The above-mentioned injection limit crank angle defines an angle at which the fuel hardly enters the cylinder when the crank angle is slower than this, and the direct injection rate is somewhat lowered as the additional injection permission crank angle, but a certain amount of fuel Is an angle that can be transported (for example, a direct entry rate of about 50% to 70%). Further, the predetermined angle (predetermined time) varies depending on operating conditions (for example, engine speed, cooling water temperature, etc.), and specifically, for example, 5 ms including calculation processing time.
又、図2(c)に示すように、クランク角に対する直入率からは、クランク角に対する噴射パルス幅の補正係数K2(=1/直入率)が導ける。又、この補正係数K2は、回転速度によるオフセットや水温による補正が行われており、所定量の燃料量を噴射する際に、噴射パルス幅をK2(=1/直入率)倍することで、直入率が考慮され、実質的に気筒内に導入される燃料量が適正に算出できる。この補正係数K2は、クランク角に応じた係数としてマップデータ化されて、燃料噴射制御上用いられている。 Further, as shown in FIG. 2 (c), the correction coefficient K 2 (= 1 / direct entry rate) of the injection pulse width with respect to the crank angle can be derived from the direct entry rate with respect to the crank angle. The correction coefficient K 2 is corrected by an offset based on the rotational speed and a water temperature. When a predetermined amount of fuel is injected, the injection pulse width is multiplied by K 2 (= 1 / direct injection rate). Thus, the direct injection rate is taken into consideration, and the amount of fuel introduced into the cylinder can be calculated appropriately. The correction coefficient K 2 is converted into map data as a coefficient corresponding to the crank angle and used for fuel injection control.
なお、上記追加噴射許可クランク角は、後述の実施例1乃至実施例3では用いられているが、実施例4の場合、すなわち、高速回転の場合は、直入率自体は考慮されているものの、追加噴射許可クランク角は用いずに追加噴射制御を行っている。 The additional injection permission crank angle is used in Example 1 to Example 3 described later, but in the case of Example 4, that is, in the case of high speed rotation, the direct injection rate itself is taken into consideration. The additional injection control is performed without using the additional injection permission crank angle.
次に、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置の制御方法のいくつかを、図3乃至図6を用いて説明するが、その前に、各実施例において用いられる基本的な2つの吸気圧予測法(予測手段)を説明する。 Next, some of the control methods of the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 6, but before that, two basic suction modes used in each embodiment will be described. The atmospheric pressure prediction method (prediction means) will be described.
(5ms毎ルーチン)
本吸気圧予測法は、主に、スロットル開度TPS及び大気圧Patmに基づき、I/M圧予測値Pm(k)を算出している。又、本吸気圧予測法は、追加噴射許可クランク角以降の追加噴射の燃料量を算出するため、吸気行程終了時のI/M圧予測値の算出にも用いている。
(Routine every 5ms)
In this intake pressure prediction method, the I / M pressure prediction value Pm (k) is calculated mainly based on the throttle opening TPS and the atmospheric pressure Patm . In addition, the present intake pressure prediction method is also used to calculate the predicted I / M pressure at the end of the intake stroke in order to calculate the fuel amount of additional injection after the additional injection permission crank angle.
具体的には、ECUが本吸気圧予測法を5msec毎に実行し、スロットルバルブ開度センサにより検出されたスロットル開度TPS、大気圧センサにより検出された大気圧Patmを読み込み、以下に示される式を用いて、5ms毎にI/M圧予測値Pm(k)を算出している。 Specifically, ECU executes the present intake pressure prediction method for each 5 msec, the throttle valve opening the throttle opening detected by the sensor TPS, it reads the atmospheric pressure P atm detected by the atmospheric pressure sensor, shown below The estimated I / M pressure value Pm (k) is calculated every 5 ms.
最初に、スロットル開度TPSにより、スロットルバルブの基本開口面積S0を算出し、さらに、基本開口面積S0と、大気圧P0と前回のI/M圧予測値Pm(k−1)との圧力比Pm(n)/P0とにより、スロットルバルブの有効開口面積Sが算出される(有効開口面積算出手段)。なお、大気圧P0とI/M圧予測値Pm(k−1)との圧力比を算出する部分が、圧力比検出手段に相当する。
S0=Fa[TPS]
S=(1−aX)×S0
ここで、aは所定の補正係数、Xは大気圧P0と前回のI/M圧予測値Pm(k−1)との圧力比Pm(n)/P0である。
尚、上記の代わりに、TPS信号に対して、前記圧力比Pm(n)/P0に応じて、スロットルの有効面積を導き出すマップデータのテーブルから、スロットルの有効面積を求めることができる。
ここで、スロットル開度TPSに対するスロットルバルブの有効開口面積Sの特性は、スロットル前後の圧力差の影響を受ける。この現象は、スロットルバルブのエッヂ部で吸気の剥離により乱流が形成されて、有効開口面積Sに影響を及ぼすものと推測される。
First, the basic opening area S0 of the throttle valve is calculated from the throttle opening TPS, and the pressure ratio between the basic opening area S0 and the atmospheric pressure P0 and the previous predicted I / M pressure Pm (k-1). The effective opening area S of the throttle valve is calculated from Pm (n) / P0 (effective opening area calculating means). The part for calculating the pressure ratio between the atmospheric pressure P0 and the predicted I / M pressure value Pm (k-1) corresponds to the pressure ratio detecting means.
S0 = Fa [TPS]
S = (1-aX) × S0
Here, a is a predetermined correction coefficient, and X is a pressure ratio Pm (n) / P0 between the atmospheric pressure P0 and the previous I / M pressure predicted value Pm (k-1).
Instead of the above, the effective area of the throttle can be obtained from a map data table for deriving the effective area of the throttle in accordance with the pressure ratio Pm (n) / P0 with respect to the TPS signal.
Here, the characteristic of the effective opening area S of the throttle valve with respect to the throttle opening TPS is affected by the pressure difference before and after the throttle. This phenomenon is presumed to have an effect on the effective opening area S because a turbulent flow is formed by separation of intake air at the edge portion of the throttle valve.
又、前述の内燃機関において、I/M圧センサ25を有するものの、大気圧センサ23を持たない場合においては、イグニッショインキーをOFF→ON直後(クランキング前)の吸気管内圧力を検出し,これを大気圧として用いることができる。又は、スロットル開度が大きく,全開相当の吸気管内圧力となる運転条件において、その吸気管内圧力を大気圧として用いることができる。従って、クランキング前に推定した大気圧と、スロットル開度全開時に推定した大気圧が異なるときには、スロットル開度全開時に推定した大気圧によりクランキング前に推定した大気圧を補正したり、或いは、置き換えたりしても良い。つまり、圧力比検出手段が大気圧センサ23、I/M圧センサ25を共に有する場合、これらを用いて、スロットルバルブ6前後の圧力比を検出しており、圧力比検出手段が大気圧センサ23を有しない場合、I/M圧センサ25を用いて、スロットルバルブ6前後の圧力比を推測している。
When the internal combustion engine has the I /
次に、スロットル通過吸気量dPthを算出する。
dPth=S×P0×Fv[Pm(k−1)/Patm]×KAT
ここで、KATは吸気温補正係数、Fv[Pm(k−1)/Patm]は、上記の圧力比[Pm(k−1)/Patm]に対する単位面積当たりの流量を導き出すマップデータのテーブル、Pm(k−1)は前回のI/M圧予測値である。
又、気筒内に吸入される推定吸気量dPeは以下の式で示される。
dPe=KMAP×Pm(k−1)×5/TSGT
ここで、KMAPは体積効率係数、TSGTは1ストローク分の所要時間である。
Next, the throttle passage intake air amount dP th is calculated.
dP th = S × P0 × Fv [Pm (k−1) / P atm ] × K AT
Here, K AT is an intake air temperature correction coefficient, and Fv [Pm (k−1) / P atm ] is map data for deriving a flow rate per unit area with respect to the pressure ratio [Pm (k−1) / P atm ]. , Pm (k−1) is the previous I / M pressure prediction value.
The estimated intake air amount dP e sucked into the cylinder is expressed by the following equation.
dP e = K MAP × Pm (k−1) × 5 / T SGT
Here, K MAP is a volumetric efficiency coefficient, and T SGT is a required time for one stroke.
したがって、今回のI/M圧予測値Pm(k)は次式より算出される。
Pm(k)=Pm(k−1)+(dPth−dPe)×Vc/Vm
ここで、Vcは気筒容積、Vmは吸気管容積である。
なお、I/M圧予測値Pm(k)は、大気圧Patmを越えないものとする。又、厳密には、センサの応答遅れを考慮してI/M圧予測値Pm(k)に補正を行うが、ここでは簡単にするため省略する。
Therefore, the current I / M pressure predicted value Pm (k) is calculated from the following equation.
Pm (k) = Pm (k−1) + (dP th −dP e ) × Vc / Vm
Here, Vc is the cylinder volume, and Vm is the intake pipe volume.
It is assumed that the predicted I / M pressure value Pm (k) does not exceed the atmospheric pressure Patm . Strictly speaking, the predicted I / M pressure value Pm (k) is corrected in consideration of the response delay of the sensor, but here it is omitted for simplicity.
(SGTルーチン)
ECUは、上記5ms毎ルーチンと並行して、行程毎に吸気圧予測法を実行している。具体的には、クランク角センサからSGT信号が出力されるタイミングと連動して、つまり、次の行程が始める5°前(SGT5°B割込)で本吸気圧予測法を行っており、I/M圧センサにより検出されたI/M圧Pbを読み込み、以下に示される式を用いて、所定行程数後のI/M圧予測値Pbetmを算出している。
(SGT routine)
The ECU executes the intake pressure prediction method for each stroke in parallel with the routine every 5 ms. Specifically, this intake pressure prediction method is performed in conjunction with the timing at which the SGT signal is output from the crank angle sensor, that is, 5 ° before the next stroke starts (SGT 5 ° B interruption). The I / M pressure Pb detected by the / M pressure sensor is read, and the predicted I / M pressure value Pb etm after a predetermined number of strokes is calculated using the following formula.
最初に、1ストローク(行程)間に測定した複数のI/M圧Pbを用いてI/M圧平均値Pbmeanを求める。
Pbmean=ΣPbi/i
次に、1ストローク間のI/M圧変化値dPmを下記式より求める。このとき、本吸気圧予測法を実行する前に、上記5ms毎ルーチンにて予測した2つのI/M圧予測値Pm(k)及びPm(k−1)を用いる。
dPm={Pm(k)−Pm(k−1)}×TSGT/5
First, an I / M pressure average value Pb mean is obtained using a plurality of I / M pressures Pb measured during one stroke (stroke).
Pb mean = ΣPb i / i
Next, an I / M pressure change value dPm for one stroke is obtained from the following equation. At this time, the two I / M pressure predicted values Pm (k) and Pm (k−1) predicted by the routine every 5 ms are used before executing the intake pressure prediction method.
dPm = {Pm (k) −Pm (k−1)} × T SGT / 5
したがって、I/M圧予測値Pbetmは次式より算出される。
Pbetm=Pbmean+Getm×dPm (1)
ここで、Getmはストローク数を示す係数であり、例えば、Getm=1.0であれば、1行程後のI/M圧予測値Pbetmを予測することとなり、Getm=2.0であれば、2行程後のI/M圧予測値Pbetmを予測することとなる。
Accordingly, the predicted I / M pressure value Pb etm is calculated from the following equation.
Pb etm = Pb mean + G etm × dPm (1)
Here, G etm is a coefficient indicating the number of strokes. For example, if G etm = 1.0, the I / M pressure predicted value Pb etm after one stroke is predicted, and G etm = 2.0. If so, the predicted I / M pressure value Pb etm after two strokes is predicted.
なお、I/M圧予測値Pbetmは、大気圧Patmを越えないものとする。又、厳密には、I/M圧予測値Pbetmに、センサの応答遅れを考慮した補正やスロットル開度TPSに応じた予測ゲインが必要であるが、ここでは簡単にするため省略する。
次に、上記予測法を用いた各実施例を各々説明する。
Incidentally, I / M pressures predicted value Pb etm shall not exceed the atmospheric pressure P atm. Strictly speaking, the I / M pressure predicted value Pbetm needs to be corrected in consideration of the response delay of the sensor and a predicted gain corresponding to the throttle opening TPS, but is omitted here for simplicity.
Next, each example using the prediction method will be described.
図3は、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置での燃料噴射制御の一例を説明する図である。
具体的には、1つの気筒の一連の行程において、過渡時の変化に伴う吸気圧の変化及び吸気圧の予測値を図示したものであり、その予測値等に基づく主噴射(I)及び追加噴射(II)の燃料量の設定及び制御方法を説明するものである。
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of fuel injection control in the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention.
Specifically, in a series of strokes of one cylinder, a change in intake pressure accompanying a change during a transition and a predicted value of the intake pressure are illustrated, and main injection (I) based on the predicted value and the like are added. A fuel amount setting and control method for injection (II) will be described.
なお、図3において、SGTはクランク角センサから出力される信号を表すものであり、所定角度毎に出力されている。このSGT信号をカウントすることで、基準位置からのクランク角を算出し、クランク角に応じて、一連の行程(膨張、排気、吸気、圧縮)を行っている。
又、TPS(後述の図4、5、6においても同じ)は、スロットルバルブの開度を表すものであり、アクセル開度等に応じて制御されており、開度が大きくなるに従い、吸気量が増大していく。
In FIG. 3, SGT represents a signal output from the crank angle sensor and is output at every predetermined angle. By counting the SGT signal, the crank angle from the reference position is calculated, and a series of strokes (expansion, exhaust, intake, compression) is performed according to the crank angle.
TPS (the same applies to FIGS. 4, 5 and 6 described later) represents the opening degree of the throttle valve, and is controlled according to the accelerator opening degree. Will increase.
前述したように、ECUは、5ms毎ルーチンにより、5ms毎に次の5ms後のI/M圧Pmを予測しており、このI/M圧予測値Pmのグラフが、図3中の5ms毎予測値である。又、ECUは、この5ms毎ルーチンと並行して、SGTルーチンを行っており、このSGTルーチン中に算出された1ストローク(SGT)間の吸気圧実測値平均Pbmeanのグラフが、図3中のSGT間実測平均値である。なお、このSGT間実測平均値Pbmeanの替わりに、SGTルーチンでのI/M圧予測値Pbetmを用いてもよい。 As described above, the ECU predicts the I / M pressure Pm after the next 5 ms every 5 ms by the routine every 5 ms, and the graph of the predicted I / M pressure value Pm is shown every 5 ms in FIG. It is a predicted value. Further, the ECU performs the SGT routine in parallel with the routine every 5 ms, and a graph of the intake pressure actual measurement value average Pb mean during one stroke (SGT) calculated during the SGT routine is shown in FIG. It is a measured average value between SGTs. Note that the I / M pressure predicted value Pb etm in the SGT routine may be used in place of the SGT actual measurement average value Pb mean .
適正な空燃比制御を行うには、まず、吸気行程終了時における吸気量を正確に把握する必要がある。しかしながら、センサの応答遅れ等のため、瞬時における吸気量の計測が必ずしも正しい状態を示すとは限らない。そのため、従来から様々な手段を用いて吸気量を予測してきた。本発明に係る燃料噴射制御は、吸気行程終了時における吸気圧をできるだけ正確に予測することで、それに基づいた燃料噴射量をできるだけ正確に導き出すようにしており、更に、主噴射と追加噴射を行うことで、加速時に不足すると予測される燃料を追加して、所定の空燃比になるようにしている。 In order to perform proper air-fuel ratio control, it is first necessary to accurately grasp the intake air amount at the end of the intake stroke. However, due to a sensor response delay or the like, instantaneous measurement of the intake air amount does not necessarily indicate a correct state. Therefore, the intake air amount has been predicted by using various means. The fuel injection control according to the present invention predicts the intake pressure at the end of the intake stroke as accurately as possible so as to derive the fuel injection amount based on it as accurately as possible, and further performs main injection and additional injection. Thus, fuel that is predicted to be insufficient at the time of acceleration is added to achieve a predetermined air-fuel ratio.
追加噴射ついては、従来から様々な手段を用いて行われてきた。ところが、従来の技術では、特に低速域において、早いタイミングで追加噴射(非同期噴射)を行うと、吸気量の増大変化に対応することができなかった。そこで、本発明では、この追加噴射のタイミングをできる限り遅くすること、すなわち、できるだけ吸気行程終了時に近いタイミングの吸気圧予測値を用いて行うことで、吸気量の増大変化に柔軟に対応することとした。この遅いタイミングが前述の追加噴射許可クランク角θとなる。 The additional injection has been conventionally performed using various means. However, in the conventional technology, particularly when additional injection (asynchronous injection) is performed at an early timing, particularly in a low speed region, it has not been possible to cope with an increase in intake air amount. Therefore, in the present invention, the timing of the additional injection is delayed as much as possible, that is, by using the estimated intake pressure value at the timing as close to the end of the intake stroke as possible, it is possible to flexibly cope with an increase in intake air amount. It was. This late timing is the above-described additional injection permission crank angle θ.
具体的な燃料噴射制御方法を、図3を用いて、更に詳細に説明する。
主噴射(I)の燃料量は、従来の算出方法を用いて噴射パルス幅を決定する。例えば、排気行程開始時のI/M圧の実測値Pb、A点の実測値平均又はB点の予測値を用いてもよい。ここでは、運転状態が定常状態(TPSが一定)であり、この時点の吸気圧を吸気行程終了時の吸気圧と仮定して、主噴射燃料量、つまり、噴射パルス幅を決定する。
A specific fuel injection control method will be described in more detail with reference to FIG.
The fuel amount of main injection (I) determines the injection pulse width using a conventional calculation method. For example, the actual measurement value Pb of the I / M pressure at the start of the exhaust stroke, the average measurement value at the point A, or the predicted value at the point B may be used. Here, the operating state is a steady state (TPS is constant), and the main injection fuel amount, that is, the injection pulse width is determined on the assumption that the intake pressure at this time is the intake pressure at the end of the intake stroke.
例えば、排気行程開始時のI/M圧の実測値Pbを用いた場合、主噴射(I)の燃料量、つまり、主噴射パルス幅Tinj1は、下記の式により求められる。
Tinj1=Kinj×Kev×Pb
ここで、KinjはI/M圧から噴射パルス幅へ変換するための係数であり、KevはI/M圧に対する体積効率係数である。これらの係数は、マップデータとしてECUにて読み出されて用いられる。
For example, when the measured value Pb of the I / M pressure at the start of the exhaust stroke is used, the fuel amount of the main injection (I), that is, the main injection pulse width T inj1 is obtained by the following equation.
T inj1 = K inj × K ev × Pb
Here, K inj is a coefficient for converting the I / M pressure to the injection pulse width, and K ev is a volumetric efficiency coefficient with respect to the I / M pressure. These coefficients are read and used as map data by the ECU.
又、I/M圧の実測値Pbの替わりに、後述の図8に示すように、吸気通路3に流れる吸気量を検出するエアフローセンサ30(吸気量検出手段)を設け、エアフローセンサ30の実測値である通過吸気量Qbを用いて、主噴射パルス幅Tinj1を算出してもよい。この場合、下記の式により求められる。
Tinj1=Kinj×Qb
このように、運転状態に応じて設定された主噴射燃料量の燃料は、所定のクランク角度に同期して、吸気中に噴射されて気筒中に供給される(燃料噴射制御手段)。
Further, instead of the actual measurement value Pb of the I / M pressure, as shown in FIG. 8 to be described later, an air flow sensor 30 (intake air amount detecting means) for detecting the intake air amount flowing through the intake passage 3 is provided. The main injection pulse width T inj1 may be calculated using the passing intake air amount Qb which is a value. In this case, it is obtained by the following formula.
T inj1 = K inj × Qb
Thus, the fuel of the main injection fuel amount set according to the operating state is injected into the intake air and supplied into the cylinder in synchronism with a predetermined crank angle (fuel injection control means).
次に、追加噴射(II)に関する説明を行う。本発明では、I/M圧の予測値に基づいて、追加噴射燃料量を算出しているが、この算出方法を工夫することで、より正確な予測、すなわち、より適正な空燃比制御が可能となっている。 Next, additional injection (II) will be described. In the present invention, the amount of additional injected fuel is calculated based on the predicted value of the I / M pressure. By devising this calculation method, more accurate prediction, that is, more appropriate air-fuel ratio control is possible. It has become.
主噴射後、TPSが大きく変化する場合、つまり、加速要求された場合、当然吸気量が増えるため、適正な空燃比のため(加速リーン状態を抑えるため)、燃料を追加する必要が出てくる。そこで、本発明では、追加噴射許可クランク角θを基準にして、その近傍の2つの5ms毎ルーチンの吸気圧予測値(C点、D点)の差分ΔPmと、D点の予測値Pm(k)に基づいて、吸気終了時E点における予測吸気圧Pmetmを下記式により算出している(予測手段)。
Pmetm=Pm(k)+ΔPm×K1×TSGT/5
ここで、K1は予測期間を補正する係数である。
If the TPS changes significantly after the main injection, that is, if acceleration is requested, the amount of intake will naturally increase, so it is necessary to add fuel for an appropriate air-fuel ratio (to suppress the acceleration lean state). . Therefore, in the present invention, the difference ΔPm between the intake pressure predicted values (points C and D) of two neighboring 5 ms routines and the predicted value Pm (k) at the point D with respect to the additional injection permission crank angle θ. ) Is used to calculate the predicted intake pressure Pm etm at the point E at the end of the intake by the following formula (prediction means).
Pm etm = Pm (k) + ΔPm × K 1 × T SGT / 5
Here, K 1 is a coefficient for correcting the prediction period.
更に、厳密には、予測値の補正が必要であるため、補正後の吸気圧(F点)を用いて、追加噴射(II)での最終的な燃料量を算出している。この補正値Pbetmは、A点における平均圧力をPbmean(n−1)、B点における予測圧力をPmSGT(n−1)とすると、下記式により算出される。
Pbetm=Pmetm+(Pbmean(n−1)−PmSGT(n−1)) (2)
上記式は、予測値をより正確にするため、測定値と予測値の差分を補正値としている。
Strictly speaking, since the predicted value needs to be corrected, the final fuel amount in the additional injection (II) is calculated using the corrected intake pressure (point F). This correction value Pb etm is calculated by the following equation, assuming that the average pressure at point A is Pb mean (n-1) and the predicted pressure at point B is Pm SGT (n-1).
Pb etm = Pm etm + (Pb mean (n-1) -Pm SGT (n-1)) (2)
In the above formula, in order to make the predicted value more accurate, the difference between the measured value and the predicted value is used as the correction value.
したがって、追加噴射パルス幅ΔTinjは、以下の式により求められ、吸気行程中の追加噴射許可クランク角θ以降に追加噴射される(燃料噴射制御手段)。
ΔTinj1=K2×{Kinj×Kev×Pbetm−Tinj1B} (3)
ここで、K2は前述した直入率に基づく補正係数、Tinj1Bは直前の主噴射パルス幅Tinj1を、後述の図7にて説明する直入率及び蒸発輸送量に基づき減量補正したもの、つまり、気筒内に実際導入される量に該当するパルス幅である。
Therefore, the additional injection pulse width ΔT inj is obtained by the following equation, and additional injection is performed after the additional injection permission crank angle θ during the intake stroke (fuel injection control means).
ΔT inj1 = K 2 × {K inj × K ev × Pb etm −T inj1B } (3)
Here, K 2 is a correction coefficient based on the direct injection rate described above, and T inj1B is a correction obtained by reducing the previous main injection pulse width T inj1 based on the direct injection rate and the evaporative transport amount described later with reference to FIG. The pulse width corresponding to the amount actually introduced into the cylinder.
本実施例の燃料噴射制御を単純化して説明すれば、主噴射(I)の噴射燃料量(噴射パルス幅Tinj1)は、排気行程開始時のI/M圧の実測値Pbに基づいて算出されて、排気行程中に吸気中に噴射され、追加噴射(II)の噴射燃料量(噴射パルス幅ΔTinj1)は、追加噴射許可クランク角θ近傍の2つの5ms毎予測値の差分ΔPm等により求められたΔP2に基づいて算出されて、追加噴射許可クランク角θ以降の吸気行程中に吸気中に噴射されて、気筒に導入されている。 If the fuel injection control of the present embodiment is described in a simplified manner, the fuel injection amount (injection pulse width T inj1 ) of the main injection (I) is calculated based on the measured value Pb of the I / M pressure at the start of the exhaust stroke. Thus, the amount of fuel injected (injection pulse width ΔT inj1 ) of the additional injection (II) during the exhaust stroke is calculated by the difference ΔPm between two predicted values every 5 ms in the vicinity of the additional injection permission crank angle θ. It is calculated based on the obtained ΔP 2 and is injected into the intake during the intake stroke after the additional injection permission crank angle θ and introduced into the cylinder.
図4は、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置での燃料噴射制御の他の一例を説明する図である。
本実施例の追加噴射は、実施例1と同様のものであるので、重複する説明は省略する。
FIG. 4 is a diagram for explaining another example of the fuel injection control in the fuel injection control device for the internal combustion engine according to the present invention.
Since the additional injection of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, a duplicate description is omitted.
本実施例では、主噴射(I)の燃料量の算出方法が、実施例1とは異なる。具体的には、排気行程開始時に、前述のSGTルーチンの(1)式を用いて、吸気行程終了時の吸気圧PbetmEXを算出している。つまり、(1)式において、ストローク数を示す係数GetmをGetm=GetmEX=2.0とすると、2行程後、すなわち、吸気行程終了時の吸気圧PbetmEXを予測することとなる(予測手段)。
PbetmEX=Pbmean+GetmEX×dPm
但し、図4に示す本実施例の場合、排気行程開始時の運転状態が定常状態であり、dPm=0となるため、PbetmEX=Pbmeanとなり、A点での実測値平均Pbmeanを用いて、主噴射(I)の燃料量を算出することとなる。又、厳密には、上記PbetmEXは、実施例1の(2)式を用いて、補正されている。
したがって、主噴射(I)の噴射パルス幅Tinj2は下記式により求められ、所定のクランク角度に同期して、吸気中に噴射されて気筒中に供給される(燃料噴射制御手段)。
Tinj2=Kinj×Kev×PbetmEX
In the present embodiment, the method for calculating the fuel amount of the main injection (I) is different from that in the first embodiment. Specifically, at the start of the exhaust stroke, the intake pressure PbetmEX at the end of the intake stroke is calculated using equation (1) of the SGT routine described above. In other words, in equation (1), if the coefficient G etm indicating the number of strokes is G etm = G etmEX = 2.0, the intake pressure Pb etmEX after two strokes, that is, at the end of the intake stroke is predicted ( Prediction means).
Pb etmEX = Pb mean + G etmEX × dPm
However, in the case of the present embodiment shown in FIG. 4, since the operation state at the start of the exhaust stroke is a steady state and dPm = 0, Pb etmEX = Pb mean , and the measured value average Pb mean at point A is used. Thus, the fuel amount of the main injection (I) is calculated. Strictly speaking, the Pb etmEX is corrected using the expression (2) in the first embodiment.
Accordingly, the injection pulse width T inj2 of the main injection (I) is obtained by the following equation, and is injected into the intake air and supplied into the cylinder in synchronism with a predetermined crank angle (fuel injection control means).
T inj2 = K inj × K ev × Pb etmEX
そして、追加噴射(II)の噴射パルス幅ΔTinj2は、実施例1の(3)式に、上記Tinj2を直入率及び蒸発輸送量に基づき減量補正したTinj2Bを用いて求められる。
ΔTinj2=K2×{Kinj×Kev×Pbetm−Tinj2B}
Then, the injection pulse width ΔT inj2 of the additional injection (II) is obtained by using T inj2B obtained by reducing the amount of T inj2 based on the direct injection rate and the evaporation transport amount in the equation (3) of the first embodiment.
ΔT inj2 = K 2 × {K inj × K ev × Pb etm −T inj2B }
本実施例の燃料噴射制御を単純化して説明すれば、主噴射(I)の噴射燃料量(噴射パルス幅Tinj2)は、排気行程開始時におけるI/M圧の予測値PbetmEXに基づいて算出されて、排気行程中に吸気中に噴射され、追加噴射(II)の噴射燃料量(噴射パルス幅ΔTinj2)は、追加噴射許可クランク角θ近傍の2つの5ms毎予測値の差分ΔPm等により求められたΔP2に基づいて算出されて、追加噴射許可クランク角θ以降の吸気行程中に吸気中に噴射されて、気筒に導入されている。 If the fuel injection control of this embodiment is described in a simplified manner, the injected fuel amount (injection pulse width T inj2 ) of the main injection (I) is based on the predicted value Pb etmEX of the I / M pressure at the start of the exhaust stroke. It is calculated and injected into the intake air during the exhaust stroke, and the injected fuel amount (injection pulse width ΔT inj2 ) of the additional injection (II) is a difference ΔPm between two predicted values every 5 ms near the additional injection permission crank angle θ, etc. Is calculated based on ΔP 2 obtained by the above, and injected during the intake stroke after the additional injection permission crank angle θ and introduced into the cylinder.
本実施例は、実施例1とは異なり、主噴射の燃料量の算出に、予測値を用いることで、過渡時、特に加速時においては、追加噴射の燃料量をできるだけ少なくすることが可能となる。つまり、吸気行程時の追加噴射燃料量をできるだけ少なくすることで、追加噴射許可クランク角θもできるだけ遅くすることが可能となり、より正確な吸気圧予測に基づいて、追加噴射の燃料量を噴射でき、目標通りの空燃比制御が可能となる。
なお、上述の吸気行程終了時の吸気圧PbetmEXの替わりに、エアフローセンサ30(図8参照)による1行程(例えば、排気行程)間の平均吸気量と、1行程間の筒内吸気量の変化量とを用いて、吸気行程終了時の筒内吸気量を予測しても良い(予測手段、実施例6の(1')式参照)。そして、予測された筒内吸気量に基づいて主噴射燃料量、すなわち、主噴射パルス幅を算出し、所定のクランク角度に同期して、吸気中に噴射されて気筒中に供給される(燃料噴射制御手段)。
Unlike the first embodiment, the present embodiment uses the predicted value for calculating the fuel amount of the main injection, so that the fuel amount of the additional injection can be reduced as much as possible during a transition, particularly during acceleration. Become. In other words, by making the additional injection fuel amount during the intake stroke as small as possible, the additional injection permission crank angle θ can be made as late as possible, and the fuel amount of the additional injection can be injected based on more accurate intake pressure prediction. Thus, the air-fuel ratio control can be performed as intended.
Instead of the intake pressure PbetmEX at the end of the intake stroke described above, the average intake amount during one stroke (for example, the exhaust stroke) by the air flow sensor 30 (see FIG. 8) and the in-cylinder intake amount during one stroke are changed. The in-cylinder intake amount at the end of the intake stroke may be predicted using the change amount (see the prediction means, equation (1 ′) in Embodiment 6). Then, a main injection fuel amount, that is, a main injection pulse width is calculated based on the predicted in-cylinder intake amount, and is injected into the intake air and supplied into the cylinder in synchronism with a predetermined crank angle (fuel). Injection control means).
図5は、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置での燃料噴射制御の他の一例を説明する図である。
なお、主噴射については、実施例2と同様であるので、重複する説明は省略する。
FIG. 5 is a diagram for explaining another example of the fuel injection control in the fuel injection control device for the internal combustion engine according to the present invention.
Since the main injection is the same as that in the second embodiment, a duplicate description is omitted.
本実施例は、特に急加速時において、急激な吸気量の増量に追従するため、追加噴射を複数回(2回)に分けて行うようにしており、実施例1において説明した吸気行程時の追加噴射を2番目の追加噴射とし、主噴射とその2番目の追加噴射の間に、1番目となる追加噴射をするようにしている。 In the present embodiment, in order to follow a sudden increase in intake air amount particularly during sudden acceleration, additional injection is performed in a plurality of times (twice), and during the intake stroke described in the first embodiment. The additional injection is the second additional injection, and the first additional injection is performed between the main injection and the second additional injection.
具体的には、吸気行程開始前における最新の2つの5ms毎ルーチンの吸気圧予測値(G点、C点)の変化量ΔPm-1と、排気行程中の吸気圧実測値平均Pbmeanと、前述のSGTルーチンの(1)式を用いて、吸気行程終了時H点における予測吸気圧PbetmINを算出している(予測手段)。
PbetmIN=Pbmean+GetmIN×ΔPm-1
ここで、GetmIN=1.0とし、1ストローク先、つまり、吸気行程終了時の吸気圧を予測している。又、厳密には、上記PbetmINは、実施例1の(2)式を用いて、補正されている。
したがって、第1の追加噴射(II)の燃料量(第1燃料量)、つまり、噴射パルス幅ΔTinj3は、吸気終了時H点における予測吸気圧PmetmIN(第1吸気量)に基づいて、下記式により求まり、吸気行程開始前以降に追加噴射される(燃料噴射制御手段)。
ΔTinj3=K2×(Kinj×Kev×PbetmIN−Tinj3B)
ここで、Tinj3Bは直前の主噴射パルス幅Tinj3を、直入率及び蒸発輸送量に基づき減量補正したものである。
Specifically, the amount of change ΔPm−1 of the intake pressure prediction values (points G and C) of the latest two 5-ms routines before the start of the intake stroke, the intake pressure actual measurement value average Pb mean during the exhaust stroke, The predicted intake pressure PbetmIN at the point H at the end of the intake stroke is calculated using the above-described equation (1) of the SGT routine (prediction means).
Pb etmIN = Pb mean + G etmIN × ΔPm -1
Here, G etmIN = 1.0 is set to predict the intake pressure one stroke ahead, that is, at the end of the intake stroke. Strictly speaking, the PbetmIN is corrected using the expression (2) in the first embodiment.
Therefore, the fuel amount (first fuel amount) of the first additional injection (II), that is, the injection pulse width ΔT inj3 is based on the predicted intake pressure Pm etmIN (first intake amount) at the H point at the end of intake. It is obtained by the following formula, and additional injection is performed before the start of the intake stroke (fuel injection control means).
ΔT inj3 = K 2 × (K inj × K ev × Pb etmIN −T inj3B )
Here, T inj3B is obtained by correcting the decrease in the immediately preceding main injection pulse width T inj3 based on the direct injection rate and the evaporation transport amount.
更に、第2の追加噴射(III)の燃料量、つまり、噴射パルス幅ΔTinj4は、吸気終了時E点における予測吸気圧PmetmIN(第2吸気量)に基づいて、以下の式により求まり、吸気行程中の追加噴射許可クランク角θ以降に追加噴射される(燃料噴射制御手段)。
ΔTinj4=K2×(Kinj×Kev×PbetmIN−Tinj3B−ΔTinj3B)
ここで、式中のPbetmINは、追加噴射許可クランク角θ近傍における2つの5ms毎ルーチンの吸気圧予測値(C点、D点)の変化量ΔPm-1と、排気行程中の吸気圧実測値平均Pbmeanと、前述のSGTルーチンの(1)式を用いて、吸気行程終了時E点における予測吸気圧PmetmINを算出したものである(予測手段)。
Further, the fuel amount of the second additional injection (III), that is, the injection pulse width ΔT inj4 is obtained by the following equation based on the predicted intake pressure Pm etmIN (second intake amount) at the point E at the end of intake. Additional injection is performed after the additional injection permission crank angle θ during the intake stroke (fuel injection control means).
ΔT inj4 = K 2 × (K inj × K ev × Pb etmIN −T inj3B −ΔT inj3B )
Here, PbetmIN in the equation is the amount of change ΔPm−1 of the intake pressure predicted values (points C and D) of the two 5-ms routines in the vicinity of the additional injection permission crank angle θ and the intake pressure actual measurement during the exhaust stroke. The predicted intake pressure Pm etmIN at the point E at the end of the intake stroke is calculated using the value average Pb mean and the above-described SGT routine (1) (prediction means).
本実施例の燃料噴射制御を単純化して説明すれば、主噴射(I)の噴射燃料量(噴射パルス幅Tinj3)は、排気行程開始時におけるI/M圧の予測値PbetmEXに基づいて算出されて、排気行程中に吸気中に噴射され、第1の追加噴射(II)の噴射燃料量(噴射パルス幅ΔTinj3)は、吸気行程開始前の2つの5ms毎予測値の差分ΔPm-1等により求められた吸気行程終了時のΔP2に基づいて算出されて、吸気行程開始時に吸気中に噴射され、第2の追加噴射(III)の噴射燃料量(噴射パルス幅ΔTinj4)は、追加噴射許可クランク角θ近傍の2つの5ms毎予測値の差分ΔPm等により求められた吸気行程終了時のΔP3に基づいて算出されて、追加噴射許可クランク角θ以降の吸気行程中に吸気中に噴射されて、気筒に導入されている。 If the fuel injection control of this embodiment is described in a simplified manner, the injected fuel amount (injection pulse width T inj3 ) of the main injection (I) is based on the predicted value Pb etmEX of the I / M pressure at the start of the exhaust stroke. It is calculated and injected into the intake air during the exhaust stroke, and the injected fuel amount (injection pulse width ΔT inj3 ) of the first additional injection (II) is the difference ΔPm− between two predicted values every 5 ms before the start of the intake stroke. It is calculated based on ΔP 2 at the end of the intake stroke obtained by 1 etc., and is injected into the intake air at the start of the intake stroke, and the amount of injected fuel (injection pulse width ΔT inj4 ) of the second additional injection (III) is , Calculated based on ΔP 3 at the end of the intake stroke obtained by the difference ΔPm between two 5 ms prediction values in the vicinity of the additional injection permission crank angle θ, and inhaled during the intake stroke after the additional injection permission crank angle θ. It is injected into the cylinder and introduced into the cylinder.
このように、追加噴射を複数回行うことで、エンジンの回転速度がある程度高い場合でも、急激な吸気量の増量に柔軟に対応することができ、空燃比エラーを起こすことがない。 As described above, by performing the additional injection a plurality of times, even when the engine speed is high to some extent, it is possible to flexibly cope with a sudden increase in the intake air amount without causing an air-fuel ratio error.
図6は、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置での燃料噴射制御の他の一例を説明する図である。
なお、主噴射については、実施例1又は実施例2のいずれの方法を用いてもよいが、図6中では、便宜的に実施例1と同様とし、重複する説明を省略する。
FIG. 6 is a diagram for explaining another example of the fuel injection control in the fuel injection control device for the internal combustion engine according to the present invention.
In addition, although either method of Example 1 or Example 2 may be used about main injection, in FIG. 6, it is the same as that of Example 1 for convenience, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
本実施例は、高速回転時における燃料噴射制御、特に、追加噴射の制御方法を示すものである。これは、エンジンの高速回転時には、クランク角割込み処理が増えてCPU負荷が高いうえ、5ms毎ルーチンを行うにはクランク角換算の周期が長くなってしまうため、又、制御精度への要求も低くなるため、下記燃料噴射制御を行っている。 This embodiment shows a fuel injection control during high-speed rotation, particularly a control method for additional injection. This is because when the engine rotates at high speed, the crank angle interruption processing increases and the CPU load is high, and the cycle of crank angle conversion becomes long to perform the routine every 5 ms, and the demand for control accuracy is low. Therefore, the following fuel injection control is performed.
本実施例では、エンジンの回転速度が所定回転数より大きい場合(5ms毎ルーチンのクランク角換算の周期が、1行程間のクランク角より大きい場合、具体的には、3900rpm等)には、実施例1〜3で用いた5ms毎ルーチンを行わずに、前述のSGTルーチンに基づいて、吸気行程終了時の吸気圧を予測して、燃料噴射制御を行う。詳しくは、吸気行程開始前において、SGTルーチンに基づき1行程間のI/M圧変化量から吸気行程終了時の吸気圧を予測し、その予測を行った後は、5ms毎ルーチンによる5ms毎のI/M圧予測を禁止している。そして、SGTルーチンによる予測吸気圧に基づき追加噴射量を決定し、吸気行程開始以降に追加噴射を行い、その追加噴射後の追加噴射処理を禁止している。 In this embodiment, when the rotational speed of the engine is larger than the predetermined rotational speed (when the cycle of converting the crank angle of the routine every 5 ms is larger than the crank angle during one stroke, specifically, 3900 rpm, etc.) The fuel injection control is performed by predicting the intake pressure at the end of the intake stroke based on the SGT routine described above without performing the routine every 5 ms used in Examples 1-3. Specifically, before the start of the intake stroke, the intake pressure at the end of the intake stroke is predicted from the amount of change in I / M pressure during one stroke based on the SGT routine. After the prediction, the prediction is made every 5 ms by the routine every 5 ms. I / M pressure prediction is prohibited. Then, the additional injection amount is determined based on the predicted intake pressure by the SGT routine, the additional injection is performed after the start of the intake stroke, and the additional injection process after the additional injection is prohibited.
具体的には、排気行程開始時I点のI/M圧の実測値をとし、吸気行程開始時J点のI/M圧の実測値をとすると、1行程間の吸気圧変化dPrは以下の式となる。
dPr=Pb(n)−Pb(n−1)
又、前述のSGTルーチンの(1)式を用いて、吸気行程終了時L点の予測吸気圧PmetmINは以下の式より求まる。
PbetmIN=Pbmean+GetmIN×dPr
ここで、GetmIN=1.0とし、1ストローク先、つまり、吸気行程終了時の吸気圧を予測する。
したがって、追加噴射(II)の燃料量、つまり、噴射パルス幅ΔTinj5が下記式により求まる。
ΔTinj5=K2×(Kinj×Kev×PbetmIN−Tinj5B)
ここで、Tinj5Bは直前の主噴射パルス幅Tinj5を、直入率及び蒸発輸送量に基づき減量補正したものである。
Specifically, if the measured value of the I / M pressure at point I at the start of the exhaust stroke is taken as the measured value of the I / M pressure at point J at the start of the intake stroke, the intake pressure change dPr during one stroke is It becomes the following formula.
dPr = Pb (n) -Pb (n-1)
Further, the predicted intake pressure PmetmIN at the point L at the end of the intake stroke is obtained from the following equation using the above-described equation (1) of the SGT routine.
Pb etmIN = Pb mean + G etmIN × dPr
Here, GetmIN = 1.0 is set, and the intake pressure at the end of one stroke, that is, at the end of the intake stroke is predicted.
Therefore, the fuel amount of the additional injection (II), that is, the injection pulse width ΔT inj5 is obtained by the following equation.
ΔT inj5 = K 2 × (K inj × K ev × Pb etmIN −T inj5B )
Here, T inj5B is obtained by correcting the decrease in the immediately preceding main injection pulse width T inj5 based on the direct injection rate and the evaporation transport amount.
本実施例の燃料噴射制御を単純化して説明すれば、主噴射(I)の噴射燃料量(噴射パルス幅Tinj5)は、排気行程開始時のI/M圧の実測値Pb(n−1)に基づいて算出されて、排気行程中に吸気中に噴射され、追加噴射(II)の噴射燃料量(噴射パルス幅ΔTinj5)は、排気行程開始時I点のI/M圧の実測値Pb(n−1)と吸気行程開始時J点のI/M圧の実測値Pb(n)との差分dPr等により求められたΔP2に基づいて算出されて、吸気行程中に吸気中に噴射されて、気筒に導入されている。
なお、実施例3の燃料噴射制御を行うときには、エンジンの回転速度が所定回転数より大きい場合、吸気行程終了時E点の予測吸気圧PbetmINの予測を禁止したり、又は、第2の追加噴射(III)を禁止したりすればよい。
If the fuel injection control of this embodiment is described in a simplified manner, the injected fuel amount (injection pulse width T inj5 ) of the main injection (I) is the measured value Pb (n−1) of the I / M pressure at the start of the exhaust stroke. ) And is injected into the intake air during the exhaust stroke, and the amount of injected fuel (injection pulse width ΔT inj5 ) of the additional injection (II) is the measured value of the I / M pressure at the point I at the start of the exhaust stroke. It is calculated on the basis of ΔP 2 obtained by the difference dPr between the Pb (n−1) and the actual measured value Pb (n) of the I / M pressure at the point J at the start of the intake stroke, and is calculated during the intake stroke. It is injected and introduced into the cylinder.
When performing the fuel injection control of the third embodiment, if the engine speed is higher than the predetermined engine speed, the prediction of the estimated intake pressure PbetmIN at the point E at the end of the intake stroke is prohibited, or the second addition The injection (III) may be prohibited.
図7は、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置における燃料付着及び蒸発輸送について説明する図である。 FIG. 7 is a view for explaining fuel adhesion and evaporative transport in the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention.
比較のため、図7(a)では、従来の燃料噴射制御方法において、非同期噴射がない場合(主噴射のみ)と、非同期噴射がある場合での急加速時における空燃比の推移を示した。 For comparison, FIG. 7A shows the transition of the air-fuel ratio during rapid acceleration when there is no asynchronous injection (main injection only) and when there is asynchronous injection in the conventional fuel injection control method.
図7(a)に示すように、非同期噴射がない場合には、過渡時、特に加速時には、吸気量の増加に対して燃料量を増加することができず、一時的にリーン状態となり、場合によっては失火するおそれもあった。又、単に非同期噴射を行うだけの場合には、加速時のリーン状態は多少抑えられるが、非同期噴射の影響により、その後リッチ状態になってしまい、同じく適正な空燃比制御を行うことができなかった。これは、主噴射と同様、追加噴射の燃料も気筒内に直接輸送されない分は、吸気管内壁への付着液膜となるためであり、この液膜が次の吸気行程以降に、蒸発、輸送されて気筒内に導入されるからである。 As shown in FIG. 7 (a), when there is no asynchronous injection, the fuel amount cannot be increased with respect to the increase in the intake air amount at the time of transition, particularly at the time of acceleration. There was also a risk of misfire. In addition, when only asynchronous injection is performed, the lean state at the time of acceleration is somewhat suppressed. However, due to the influence of asynchronous injection, it becomes rich after that, and the same air-fuel ratio control cannot be performed. It was. This is because, as in the case of the main injection, the fuel of the additional injection is not directly transported into the cylinder because it becomes a liquid film adhering to the inner wall of the intake pipe, and this liquid film evaporates and transports after the next intake stroke. This is because it is introduced into the cylinder.
そこで、本発明では、図7(b)の下図に示すように、吸気管内壁に付着する液膜量を考慮し、そこから気筒内へ蒸発輸送される量を次の主噴射燃料量から減量補正することで、リーン状態、リッチ状態を抑え、より理想的な空燃比制御を行うようにした。 Therefore, in the present invention, as shown in the lower diagram of FIG. 7 (b), the amount of liquid film adhering to the inner wall of the intake pipe is taken into consideration, and the amount evaporated and transported from there to the cylinder is reduced from the next main injection fuel amount. By correcting, the lean state and rich state are suppressed, and more ideal air-fuel ratio control is performed.
具体的には、前回の主噴射燃料量及びその直入率から内壁に残存する液膜量を算出し、前回の追加噴射燃料量(実施例3の複数回追加噴射を行う場合も含む。)及びその直入率から内壁に残存する液膜量を算出し、更に、内壁に以前から残存している液膜量を考慮することで、できるだけ正確な全液膜量を算出している(燃料付着量算出手段)。算出された液膜量から吸気行程中に蒸発され輸送される蒸発輸送量求め、次の行程での主噴射時に、それらの蒸発輸送量を考慮した燃料量に減量補正することで、より正確な空燃比制御を実現している(燃料噴射制御手段)。本発明では、主噴射燃料量による液膜からの蒸発輸送量を考慮するにとどまらず、追加噴射燃料量による液膜からの蒸発輸送量をも考慮することで、より正確な液膜量及び蒸発輸送量の予測を可能としている。 Specifically, the amount of liquid film remaining on the inner wall is calculated from the previous main injection fuel amount and its direct injection rate, and includes the previous additional injection fuel amount (including the case of performing multiple additional injections in Example 3) and The liquid film amount remaining on the inner wall is calculated from the direct entry rate, and the total liquid film amount is calculated as accurately as possible by taking into account the amount of liquid film remaining on the inner wall. Calculation means). By calculating the amount of evaporative transport that is evaporated and transported during the intake stroke from the calculated liquid film amount, and by correcting the amount to be reduced in consideration of the amount of evaporative transport during the main injection in the next stroke, more accurate Air-fuel ratio control is realized (fuel injection control means). In the present invention, not only the evaporative transport amount from the liquid film due to the main injected fuel amount but also the evaporative transport amount from the liquid film due to the additional injected fuel amount is also considered, so that the more accurate liquid film amount and evaporation can be achieved. Transport volume can be predicted.
したがって、前述した各実施例の主噴射燃料量では、厳密には減量補正された燃料量が用いられている。特に、本発明に係る燃料噴射制御の場合、吸気量の変化にできるだけ追従するため、追加噴射のタイミングをできるだけ遅らせているので、直入率の低いところで追加噴射を行う場合があり、この追加噴射燃料量による液膜からの蒸発輸送量の予測及びその減量補正は非常に重要である。なお、この減量補正の演算は、同気筒で最後の追加噴射から次の主噴射までの間に行えばよく、前回の主噴射、追加噴射の燃料量及びその時の直入率等を考慮して正確な蒸発輸送量を算出するようにしている。 Therefore, strictly speaking, in the main injection fuel amount of each of the above-described embodiments, a fuel amount that has been corrected for reduction is used. In particular, in the case of the fuel injection control according to the present invention, since the timing of additional injection is delayed as much as possible in order to follow the change in intake air amount as much as possible, additional injection may be performed at a low direct injection rate. It is very important to predict the amount of evaporative transport from the liquid film by volume and to compensate for its reduction. It should be noted that this reduction correction calculation may be performed between the last additional injection and the next main injection in the same cylinder, and is accurate considering the previous main injection, the fuel amount of the additional injection, the direct injection rate at that time, and the like. The amount of evaporative transport is calculated.
(変形例)
I/M圧予測値を算出する際に、上述した実施形態では、5ms毎ルーチン、及びSGTルーチンの2つの予測ルーチンにおいて、各センサからの検出値を用いて、I/M圧予測値を算出しているが、I/M圧センサの替わりに、吸気通路3に流れる吸気量を検出するエアフローセンサ30(吸気量検出手段)を設け、エアフローセンサ30からの検出値を用いて、吸気量予測値を求めるようにしてもよい。I/M圧と同様に吸気量からも適正な噴射燃料量を算出でき、前述の燃料噴射制御を行うことが可能である。
(Modification)
When calculating the predicted I / M pressure value, in the above-described embodiment, the predicted I / M pressure value is calculated using the detection values from each sensor in the two prediction routines, the routine every 5 ms and the SGT routine. However, instead of the I / M pressure sensor, an airflow sensor 30 (intake amount detection means) for detecting the intake amount flowing in the intake passage 3 is provided, and an intake amount prediction is performed using a detection value from the airflow sensor 30. A value may be obtained. As with the I / M pressure, an appropriate injected fuel amount can be calculated from the intake air amount, and the above-described fuel injection control can be performed.
図8は、本発明に係る内燃機関及びその燃料噴射制御装置の実施形態の変形例を示す構成図である。
図8に示す内燃機関の構成は、図1の構成に対し、I/M圧センサ25の代わりにスロットルバルブ6の上流側にエアフローセンサ30を設けた点で相違する。従って、図8に示す内燃機関のエアフローセンサ30以外の構成は、図1の構成と同一であるため、詳細な説明を省略する。
以下、エアフローセンサ30からの検出値を用いて、吸気量予測値を求める方法について説明する。
FIG. 8 is a configuration diagram showing a modification of the embodiment of the internal combustion engine and the fuel injection control device thereof according to the present invention.
The configuration of the internal combustion engine shown in FIG. 8 is different from the configuration of FIG. 1 in that an air flow sensor 30 is provided upstream of the throttle valve 6 instead of the I /
Hereinafter, a method of obtaining the predicted intake air amount using the detection value from the airflow sensor 30 will be described.
(5ms毎ルーチン)
本吸気量予測法は、主に、スロットル開度TPS及び大気圧センサにより検出された大気圧Patmに基づき、吸気量予測値dGe(k)を算出している。又、本吸気量予測法は、追加噴射許可クランク角以降の追加噴射の燃料量を算出するため、吸気行程終了時の吸気量予測値の算出にも用いることができる。
(Routine every 5ms)
This intake air quantity estimation method is mainly based on the atmospheric pressure P atm detected by the throttle opening TPS and the atmospheric pressure sensor, and calculates the intake air amount predicted value dGe a (k). In addition, since this intake air amount prediction method calculates the fuel amount of additional injection after the additional injection permission crank angle, it can also be used to calculate the predicted intake air amount at the end of the intake stroke.
具体的には、ECUが本吸気量予測法を5msec毎に実行し、スロットルバルブ開度センサにより検出されたスロットル開度TPS、大気圧センサにより検出された大気圧Patmを読み込み、以下に示される式を用いて、5ms毎にI/M圧予測値Pm(k)を算出している。 Specifically, ECU executes the present intake air amount prediction method for each 5 msec, the throttle valve opening the throttle opening detected by the sensor TPS, it reads the atmospheric pressure P atm detected by the atmospheric pressure sensor, shown below The estimated I / M pressure value Pm (k) is calculated every 5 ms.
最初に、スロットルバルブ開度センサにより検出されたTPS信号、即ち、TPSの電圧値に応じたスロットルの有効面積の実測値を記憶するマップデータのテーブルから、スロットルの有効面積を求める(有効開口面積算出手段)。
S=Farea[VTPS]
尚、上記の代わりに、スロットル開度TPSにより、スロットルバルブの基本開口面積S0を算出し、さらに、基本開口面積S0と、大気圧P0と前回の吸気管内圧推定値Pm(k−1)との圧力比Pm(n)/P0とにより、スロットルバルブの有効開口面積Sを算出しても良い。ここで、大気圧P0と吸気管内圧推定値Pm(k−1)との圧力比を算出する部分が、圧力比検出手段に相当する。
S0=Fa[TPS]
S=(1−aX)×S0
ここで、aは所定の補正係数、Xは大気圧P0と前回の吸気管内圧推定値Pm(k−1)との圧力比Pm(n)/P0である。尚、吸気管内圧推定値Pmの算出方法については、後述する。
ここで、スロットル開度TPSに対するスロットルバルブの有効開口面積Sの特性は、スロットル前後の圧力差の影響を受ける。この現象は、スロットルバルブのエッヂ部で吸気の剥離により乱流が形成されて、有効開口面積Sに影響を及ぼすものと推測される。
First, the effective area of the throttle is obtained from the TPS signal detected by the throttle valve opening sensor, that is, the map data table storing the actual value of the effective area of the throttle according to the voltage value of the TPS (effective opening area). Calculation means).
S = Farea [V TPS ]
Instead of the above, the basic opening area S0 of the throttle valve is calculated from the throttle opening TPS, and further, the basic opening area S0, the atmospheric pressure P0, and the previous estimated intake pipe pressure Pm (k-1). The effective opening area S of the throttle valve may be calculated from the pressure ratio Pm (n) / P0. Here, the part for calculating the pressure ratio between the atmospheric pressure P0 and the estimated intake pipe pressure Pm (k-1) corresponds to the pressure ratio detecting means.
S0 = Fa [TPS]
S = (1-aX) × S0
Here, a is a predetermined correction coefficient, and X is a pressure ratio Pm (n) / P0 between the atmospheric pressure P0 and the previous estimated intake pipe pressure Pm (k-1). A method of calculating the intake pipe internal pressure estimated value Pm will be described later.
Here, the characteristic of the effective opening area S of the throttle valve with respect to the throttle opening TPS is affected by the pressure difference before and after the throttle. This phenomenon is presumed to have an effect on the effective opening area S because a turbulent flow is formed by separation of intake air at the edge portion of the throttle valve.
次に、スロットル通過吸気量dGthを算出する。
dGth=S×[Patm/760]×Fv[Pm(k−1)/Patm]×KAT
ここで、KATは吸気温補正係数、Fv[Pm(k−1)/Patm]は、上記の圧力比[Pm(k−1)/Patm]に対する単位面積当たりの流量を導き出すマップデータのテーブル、Pm(k−1)は前回の吸気管圧推定値である。
又、気筒内に吸入される推定吸気量dGeは以下の式で示される。
dGe=KMAP×Pm(k−1)×5/TSGT
ここで、KMAPは体積効率係数、TSGTは1ストローク分の所要時間である。
Next, the throttle passage intake air amount dG th is calculated.
dG th = S × [P atm / 760] × Fv [Pm (k−1) / P atm ] × K AT
Here, K AT is an intake air temperature correction coefficient, and Fv [Pm (k−1) / P atm ] is map data for deriving a flow rate per unit area with respect to the pressure ratio [Pm (k−1) / P atm ]. , Pm (k−1) is the previous estimated intake pipe pressure value.
The estimated intake air amount dG e sucked into the cylinder is expressed by the following equation.
dG e = K MAP × Pm (k−1) × 5 / T SGT
Here, K MAP is a volumetric efficiency coefficient, and T SGT is a required time for one stroke.
そして、今回の吸気管内圧推定値Pm(k)は次式より算出される。
Pm(k)=Pm(k−1)+Km(dGth−dGe)×Vc/Vm
ここで、Kmは、質量から圧力に変換するための変換係数、Vcは気筒容積、Vmは吸気管容積である。
つまり、圧力比検出手段がI/M圧センサ25(図1参照)を有さず、大気圧センサ23、エアフローセンサ30を有する場合は、これらを用いて、上記手順によりスロットルバルブ6前後の圧力比を推測して、吸気量を推測している。
The current intake pipe internal pressure estimated value Pm (k) is calculated from the following equation.
Pm (k) = Pm (k−1) + Km (dG th −dG e ) × Vc / Vm
Here, Km is a conversion coefficient for converting from mass to pressure, Vc is a cylinder volume, and Vm is an intake pipe volume.
That is, when the pressure ratio detection means does not have the I / M pressure sensor 25 (see FIG. 1) but has the
(SGTルーチン)
ECUは、上記5ms毎ルーチンと並行して、行程毎に吸気量予測法を実行している。具体的には、クランク角センサからSGT信号が出力されるタイミングと連動して、つまり、次の行程が始まる5°前(SGT5°B割込)で本吸気量予測法を行っており、エアフローセンサ30により検出された吸気量Gafsを読み込み、以下に示される式を用いて、所定行程数後の吸気量予測値Geetmを算出している。
(SGT routine)
The ECU executes the intake air amount prediction method for each stroke in parallel with the routine every 5 ms. Specifically, the intake air amount prediction method is performed in conjunction with the timing at which the SGT signal is output from the crank angle sensor, that is, 5 ° before the next stroke starts (SGT 5 ° B interruption), and the air flow It reads the detected intake air amount G afs by the sensor 30, using the formula shown below, calculates the intake air amount predicted value Ge etm after a predetermined number of strokes.
最初に、1ストローク(行程)間に測定した複数の吸気量Gafsを用いて1ストローク間の吸気量平均値dGafs(n)を求める。
dGafs(n)=ΣGafs(k)/m
ここで、mは、エアフローセンサ30による1ストローク間の測定回数である。
更に、1ストローク間の吸気量平均値dGafs(n)を筒内吸気量Gafs(n)に換算する。
Gafs(n)=K×Gafs(n-1)+(1−K)×dGafs(n)
次に、5ms毎ルーチンで求めた1ストローク間の推定吸気量dGeの平均推定吸気量GeAVEをエアフローセンサ30に併せて下記式より求める。
GeAVE(n)=(ΣdG(k)/L)×TSGT/5
ここで、Lは、1ストローク間の吸気量の推定回数である。
First, an average intake air amount dG afs (n) during one stroke is obtained using a plurality of intake air amounts Gafs measured during one stroke (stroke).
dG afs (n) = ΣG afs (k) / m
Here, m is the number of times measured by the airflow sensor 30 during one stroke.
Further, the average intake air amount dG afs (n) during one stroke is converted into the in-cylinder intake air amount G afs (n).
G afs (n) = K × G afs (n−1) + (1−K) × dG afs (n)
Next, the average estimated intake air amount Ge AVE of the estimated intake air amount dG e during one stroke determined by the routine for every 5 ms is obtained from the following formula together with the air flow sensor 30.
Ge AVE (n) = (ΣdG (k) / L) × T SGT / 5
Here, L is the estimated number of intake air amounts during one stroke.
180°CA間の吸気量変化ΔGeは次式より算出される。
ΔGe={Ge(k)−Ge(k-1)}×TSGT/5
更に、1ストローク平均の遅れ分ΔGAVEは次式より算出される。
ΔGAVE=Ge(n)−GeAVE(n)
The intake air amount change ΔGe between 180 ° CA is calculated from the following equation.
ΔGe = {Ge (k) −Ge (k−1)} × T SGT / 5
Further, the average delay ΔG AVE for one stroke is calculated by the following equation.
ΔG AVE = Ge (n) −Ge AVE (n)
SGTルーチンにおいて、所定気筒に対する545°B時点の吸気行程終了時の推定吸気量GeetmEX、及び他の気筒の365°B時点の吸気行程終了時の推定吸気量GeetmINが、夫々算出される。
そして、545°B時点における吸気行程終了時の推定吸気量GeetmEXは、次式により算出される。
GeetmEX=Gafs+ΔGAVE+KetmEX×ΔGe
また、365°B時点における吸気行程終了時の推定吸気量GeetmINは、次式により算出される。
GeetmIN=Gafs+ΔGAVE+KetmIN×ΔGe (1')
ここで、Gafsは、エアフローセンサ30から求めた平均吸気量であり、ΔGAVEは、平均下による応答遅れ分であり、Kは予測ゲインであり、KetmEX=2.0であり、KetmIN=1.0であり、ΔGeは、1ストローク間の吸気量変化率である。
In SGT routine, the estimated intake air amount when the intake stroke ends of the 545 ° B point for a given cylinder Ge EtmEX, and the estimated intake air amount Ge ETmin when the intake stroke ends of the 365 ° B point of the other cylinders, respectively are calculated.
The estimated intake air amount Ge etmEX at the end of the intake stroke at the time of 545 ° B is calculated by the following equation.
Ge etmEX = G afs + ΔG AVE + K etmEX × ΔGe
Further, the estimated intake air amount Ge etmIN at the end of the intake stroke at the time of 365 ° B is calculated by the following equation.
Ge etmIN = G afs + ΔG AVE + K etmIN × ΔGe (1 ')
Here, G afs is the average intake amount obtained from the air flow sensor 30, ΔG AVE is the response delay due to the average, K is the prediction gain, K etmEX = 2.0, and K etmIN = 1.0, and ΔGe is the rate of change in the intake air amount during one stroke.
なお、電子制御スロットルバルブの目標値が現在より開き側に開駆動中には、吸気量の予測不足が生じるため、予測ゲインを増大する必要がある。
例えば、下式成立の際には、上記ゲインKを所定倍数としてゲインを増加する。
TPSobj≧TPS(n)+所定値
Note that while the target value of the electronically controlled throttle valve is being opened to the opening side from the present time, the prediction of the intake air amount is insufficient, so the prediction gain needs to be increased.
For example, when the following equation is established, the gain is increased by setting the gain K as a predetermined multiple.
TPS obj ≧ TPS (n) + predetermined value
次に、上述の推定吸気量を用いた、実施例1の図3又は実施例2の図4における追加噴射(II)に関する説明を行う。この変形例では、前述のI/M圧の予測値に基づき追加噴射燃料量を算出した場合と同様に、より正確な予測、すなわち、より適正な空燃比制御が可能となっている。 Next, the additional injection (II) in FIG. 3 of the first embodiment or FIG. 4 of the second embodiment using the estimated intake air amount described above will be described. In this modification, more accurate prediction, that is, more appropriate air-fuel ratio control is possible, as in the case where the additional injected fuel amount is calculated based on the predicted value of the I / M pressure.
主噴射後、TPSが大きく変化する場合、つまり、加速要求された場合、当然吸気量が増えるため、適正な空燃比のため(加速リーン状態を抑えるため)、燃料を追加する必要が出てくる。そこで、本発明では、追加噴射許可クランク角θを基準にして、その前後の2つの5ms毎ルーチンの推定吸気量値(C点、D点)の差分ΔGeと、D点の予測値Ge(k)に基づいて、吸気終了時E点における推定吸気量Geetmを下記式により算出している。
Geetm=Ge(k)+ΔGe×K3×TSGT/5
ここで、K3は予測期間を補正する係数である。
If the TPS changes significantly after the main injection, that is, if acceleration is requested, the amount of intake will naturally increase, so it is necessary to add fuel for an appropriate air-fuel ratio (to suppress the acceleration lean state). . Therefore, in the present invention, with reference to the additional injection permission crank angle θ, the difference ΔGe between the estimated intake air amount values (C point and D point) of the two preceding and following 5 ms routines and the predicted value Ge (k of the D point) ), The estimated intake air amount Ge etm at the end point E of intake is calculated by the following equation.
Ge etm = Ge (k) + ΔGe × K 3 × T SGT / 5
Here, K 3 is a coefficient for correcting the prediction period.
更に、厳密には、推定値の補正が必要であるため、補正後の推定吸気量(F点)を用いて、最終的な追加噴射燃料量(II)を算出している。この補正値Geetmは、エアフローセンサ30の検出値に基づくA点における平均吸気量をGafs(n−1)、B点における推定吸気量GSGT(n−1)とすると、下記式により算出される。
Geetm=Geetm+(Gafs(n−1)−GSGT(n−1))
上記式は、予測値をより正確にするため、測定値と予測値の差分を補正値としている。
Strictly speaking, since the estimated value needs to be corrected, the final additional injected fuel amount (II) is calculated using the corrected estimated intake air amount (point F). This correction value Ge etm is calculated by the following equation, assuming that the average intake air amount at point A based on the detection value of the air flow sensor 30 is G afs (n−1) and the estimated intake air amount G SGT (n−1) at point B. Is done.
Ge etm = Ge etm + (G afs (n-1) -G SGT (n-1))
In the above formula, in order to make the predicted value more accurate, the difference between the measured value and the predicted value is used as the correction value.
したがって、追加噴射パルス幅ΔTinj1は、以下の式となる。
ΔTinj1=K4×{Kinj×Geetm−Tinj1B} (3')
ここで、K4は前述した直入率に基づく補正係数、Tinj1Bは直前の主噴射パルス幅Tinj1を、前述の図7にて説明する直入率及び蒸発輸送量に基づき減量補正したもの、つまり、気筒内に実際導入される量に該当するパルス幅である。
Therefore, the additional injection pulse width ΔT inj1 is expressed by the following equation.
ΔT inj1 = K 4 × {K inj × Ge etm −T inj1B } (3 ′)
Here, K 4 is a correction coefficient based on the direct injection rate described above, and T inj1B is a correction obtained by reducing the previous main injection pulse width T inj1 based on the direct injection rate and the evaporation transport amount described in FIG. The pulse width corresponding to the amount actually introduced into the cylinder.
本変形例の燃料噴射制御を単純化して説明すれば、主噴射(I)の噴射燃料量(噴射パルス幅Tinj1)は、排気行程開始時の推定吸気量Geに基づいて算出されて、排気行程中に吸気中に噴射され、追加噴射(II)の噴射燃料量(噴射パルス幅ΔTinj1)は、追加噴射許可クランク角θ近傍の2つの5ms毎の推定吸気量の差分ΔGeに基づいて算出されて、追加噴射許可クランク角θ以降の吸気行程中に吸気中に噴射されて、気筒に導入されている。 If the fuel injection control of this modification is simplified and described, the injected fuel amount (injection pulse width T inj1 ) of the main injection (I) is calculated based on the estimated intake air amount Ge at the start of the exhaust stroke, and the exhaust gas is controlled. The injected fuel amount (injection pulse width ΔT inj1 ) injected during intake during the stroke is calculated based on the difference ΔGe between the estimated intake amounts for every 5 ms in the vicinity of the additional injection permission crank angle θ. Then, during the intake stroke after the additional injection permission crank angle θ, it is injected into the intake air and introduced into the cylinder.
又、上述の推定吸気量を用いた実施例3(図5参照)の追加噴射(II)、(III)に関する説明を以下に行う。 Further, additional injection (II) and (III) of the third embodiment (see FIG. 5) using the estimated intake air amount will be described below.
この場合には、吸気行程開始前における最新の2つの5ms毎ルーチンの推定吸気量(G点、C点)の変化量と、排気行程中の平均吸気量Gafsと、前述のSGTルーチンの(1')式を用いて、吸気行程終了時H点における予測吸気量GeetmINを算出している(予測手段)。
GeetmIN=Gafs+ΔGAVE+KetmIN×ΔGe
ここで、KetmIN=1.0とし、1ストローク先、つまり、吸気行程終了時の吸気量を予測している。
したがって、第1の追加噴射(II)の燃料量(第1燃料量)、つまり、噴射パルス幅ΔTinj3は、吸気終了時H点における予測吸気量GeetmIN(第1吸気量)に基づいて、下記式により求まり、吸気行程開始前以降に追加噴射される(燃料噴射制御手段)。
ΔTinj3=K4×(Kinj×GeetmIN−Tinj3B)
ここで、Tinj3Bは直前の主噴射パルス幅Tinj3を、直入率及び蒸発輸送量に基づき減量補正したものである。
In this case, the amount of change in the estimated intake air amount (G point, C point) of the latest two 5-ms routines before the start of the intake stroke, the average intake air amount Gafs during the exhaust stroke, and ( The predicted intake air amount Ge etmIN at the point H at the end of the intake stroke is calculated using the
Ge etmIN = G afs + ΔG AVE + K etmIN × ΔGe
Here, K etmIN = 1.0 is set to predict the intake amount one stroke ahead, that is, at the end of the intake stroke.
Therefore, the fuel amount (first fuel amount) of the first additional injection (II), that is, the injection pulse width ΔT inj3, is based on the predicted intake amount Ge etmIN (first intake amount) at the H point at the end of intake. It is obtained by the following formula, and additional injection is performed before the start of the intake stroke (fuel injection control means).
ΔT inj3 = K 4 × (K inj × Ge etmIN −T inj3B )
Here, T inj3B is obtained by correcting the decrease in the immediately preceding main injection pulse width T inj3 based on the direct injection rate and the evaporation transport amount.
更に、第2の追加噴射(III)の燃料量(第2燃料量)、つまり、噴射パルス幅ΔTinj4は、吸気終了時E点における予測吸気量GeetmIN(第2吸気量)に基づいて、以下の式により求まり、吸気行程中の追加噴射許可クランク角θ以降に追加噴射される(燃料噴射制御手段)。
ΔTinj4=K4×(Kinj×GeetmIN−Tinj3B−ΔTinj3B)
ここで、式中のGeetmINは、追加噴射許可クランク角θ近傍における2つの5ms毎ルーチンの推定吸気量(C点、D点)の変化量と、排気行程中の平均吸気量Gafsと、前述のSGTルーチンの(1')式を用いて、吸気行程終了時E点における予測吸気量GeetmINを算出したものである(予測手段)。
Further, the fuel amount (second fuel amount) of the second additional injection (III), that is, the injection pulse width ΔT inj4, is based on the predicted intake amount Ge etmIN (second intake amount) at the point E at the end of intake. The additional injection is performed after the additional injection permission crank angle θ during the intake stroke (fuel injection control means).
ΔT inj4 = K 4 × (K inj × Ge etmIN −T inj3B −ΔT inj3B )
Here, Ge etmIN in the equation is the amount of change in the estimated intake air amount (point C, point D) of the two 5-ms routines in the vicinity of the additional injection permission crank angle θ, the average intake air amount G afs during the exhaust stroke, The predicted intake air amount Ge etmIN at the point E at the end of the intake stroke is calculated using the equation (1 ′) of the SGT routine described above (prediction means).
本実施例の燃料噴射制御を単純化して説明すれば、主噴射(I)の噴射燃料量(噴射パルス幅Tinj3)は、排気行程開始時の推定吸気量Geに基づいて算出されて、排気行程中に吸気中に噴射され、第1の追加噴射(II)の噴射燃料量(噴射パルス幅ΔTinj3)は、吸気行程開始前の2つの5ms毎の推定吸気量の差分ΔGeに基づいて算出されて、吸気行程開始時に吸気中に噴射され、第2の追加噴射(III)の噴射燃料量(噴射パルス幅ΔTinj4)は、追加噴射許可クランク角θ近傍の2つの5ms毎の推定吸気量の差分ΔGeに基づいて算出されて、追加噴射許可クランク角θ以降の吸気行程中に吸気中に噴射されて、気筒に導入されている。 If the fuel injection control of this embodiment is described in a simplified manner, the injected fuel amount (injection pulse width T inj3 ) of the main injection (I) is calculated based on the estimated intake air amount Ge at the start of the exhaust stroke, and the exhaust gas is controlled. The injected fuel amount (injection pulse width ΔT inj3 ) injected into the intake air during the stroke is calculated based on the difference ΔGe between the estimated intake air amounts every two 5 ms before the start of the intake stroke. The injected fuel amount (injection pulse width ΔT inj4 ) of the second additional injection (III) at the start of the intake stroke is the estimated intake amount every two 5 ms in the vicinity of the additional injection permission crank angle θ. Is calculated based on the difference ΔGe, and is injected into the intake during the intake stroke after the additional injection permission crank angle θ and introduced into the cylinder.
1 エンジン
2 エアクリーナー
3 吸気通路
4 サージタンク
5 インテークマニホールド
6 スロットルバルブ
7 燃料噴射弁
8 吸気ポート
9 排気通路
10 点火プラグ
11 排気ポート
21 ECU
22 アクセル開度センサ
23 大気圧センサ
24 スロットルバルブ開度センサ
25 I/M圧センサ
26 クランク角センサ
27 水温センサ
28 ステップモータ
30 エアフローセンサ
DESCRIPTION OF
22
Claims (9)
前記スロットル開度検出手段により検出したスロットルの開度に応じて前記スロットルの有効開口面積を算出する有効開口面積算出手段と、
運転状態に応じて主噴射燃料量を設定し、所定のクランク角度に同期して前記主噴射燃料量の燃料を吸気中に供給する燃料噴射制御手段と、
前記スロットル前後の圧力比を検出又は推定する圧力比検出手段と、
前記圧力比検出手段により検出又は推定した圧力比と、前記有効開口面積算出手段による有効開口面積とを用い、前記スロットルの下流側の前記吸気通路内の吸気圧力或いは筒内吸気量を所定時間毎に予測する予測手段と、
吸気行程時における燃料の直入率に基づき、追加噴射を許可するクランク角を設定する追加噴射許可クランク角設定手段とを備え、
前記予測手段は、前記追加噴射許可クランク角近傍において予測した吸気圧力或いは筒内吸気量の変化量に基づき吸気行程終了時の吸気圧力或いは筒内吸気量を予測し、
前記燃料噴射制御手段は、予測した吸気圧力或いは筒内吸気量に基づいて算出された追加噴射燃料量を、吸気行程中の前記追加噴射許可クランク角以降に追加噴射することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 Throttle opening detection means for detecting the opening of the throttle disposed in the intake passage of the internal combustion engine;
Effective opening area calculating means for calculating the effective opening area of the throttle according to the opening of the throttle detected by the throttle opening detecting means;
Fuel injection control means for setting a main injection fuel amount in accordance with an operating state, and supplying fuel of the main injection fuel amount during intake in synchronization with a predetermined crank angle;
Pressure ratio detecting means for detecting or estimating the pressure ratio before and after the throttle;
Using the pressure ratio detected or estimated by the pressure ratio detecting means and the effective opening area by the effective opening area calculating means, the intake pressure or in-cylinder intake amount in the intake passage on the downstream side of the throttle is determined every predetermined time. A prediction means for predicting
An additional injection permitting crank angle setting means for setting a crank angle permitting additional injection based on the direct fuel injection rate during the intake stroke;
The predicting means predicts an intake pressure or in-cylinder intake amount at the end of the intake stroke based on a change in intake pressure or in-cylinder intake amount predicted in the vicinity of the additional injection permission crank angle;
The internal combustion engine, wherein the fuel injection control means additionally injects an additional injected fuel amount calculated based on the predicted intake pressure or in-cylinder intake amount after the additional injection permission crank angle during an intake stroke. Fuel injection control device.
前記圧力比検出手段は、前記スロットル下流の前記吸気通路内の吸気圧力を検出する吸気通路圧検出手段を含み、
前記予測手段は、前記吸気通路圧検出手段により検出された吸気圧力の1行程間の平均圧力と、吸気行程開始前に予測された吸気圧力の変化量とを用いて、吸気行程終了時の吸気圧力を予測し、
前記燃料噴射制御手段は、前記主噴射燃料量を予測された吸気圧力を基に設定することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The pressure ratio detection means includes an intake passage pressure detection means for detecting an intake pressure in the intake passage downstream of the throttle,
The predicting means uses the average pressure during one stroke of the intake pressure detected by the intake passage pressure detecting means and the amount of change in the intake pressure predicted before the start of the intake stroke, and the intake air at the end of the intake stroke Predict the pressure,
The fuel injection control device for an internal combustion engine, wherein the fuel injection control means sets the main fuel injection amount based on a predicted intake pressure.
前記内燃機関の回転速度が所定回転速度以上の場合には、
前記予測手段は、前記吸気通路圧検出手段による吸気圧力の1行程間の平均圧力と、吸気行程開始前に予測した吸気圧力の変化量とを用いて、吸気行程終了時の吸気圧力を予測し、
前記燃料噴射制御手段は、該予測された吸気圧力に基づいて算出された燃料量を吸気行程開始前以降に追加噴射するように制御し、
前記予測手段による前記吸気行程開始前における吸気行程終了時の吸気圧力を予測した以降の吸気圧力の予測、又は、前記燃料噴射制御手段による前記吸気行程開始前以降の追加噴射後の追加噴射を禁止することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 2,
When the rotational speed of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined rotational speed,
The predicting means predicts the intake pressure at the end of the intake stroke using the average pressure of the intake pressure by the intake passage pressure detecting means during one stroke and the amount of change in the intake pressure predicted before the start of the intake stroke. ,
The fuel injection control means controls to additionally inject the fuel amount calculated based on the predicted intake pressure before the start of the intake stroke,
Inhibition of intake pressure after predicting the intake pressure at the end of the intake stroke before the start of the intake stroke by the predicting means, or additional injection after the additional injection after the start of the intake stroke by the fuel injection control means is prohibited. A fuel injection control device for an internal combustion engine.
前記圧力比検出手段は、前記吸気通路を流れる吸気量を検出する吸気量検出手段を含み、
前記予測手段は、前記吸気量検出手段による吸気量の1行程間の平均吸気量と、吸気行程開始前に予測された筒内吸気量の変化量とを用いて、吸気行程終了時の筒内吸気量を予測し、
前記燃料噴射制御手段は、前記主噴射燃料量を予測された筒内吸気量を基に設定することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The pressure ratio detecting means includes an intake air amount detecting means for detecting an intake air amount flowing through the intake passage,
The predicting means uses the average intake air amount during one stroke of the intake air amount by the intake air amount detecting means and the change amount of the in-cylinder intake air amount estimated before the start of the intake stroke, and the in-cylinder at the end of the intake stroke Predict the intake volume,
The fuel injection control device for an internal combustion engine, wherein the fuel injection control means sets the main injection fuel amount based on a predicted in-cylinder intake amount.
前記燃料噴射制御手段は、主噴射燃料量及びその直入率と追加噴射燃料量及びその直入率とにより、前記吸気通路の壁面に付着する燃料の付着量を算出する燃料付着量算出手段を有し、
前記燃料噴射制御手段は、今回の主噴射燃料量を前記燃料付着量算出手段による前回までの燃料付着量から蒸発輸送される量を減量補正することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The fuel injection control means includes a fuel adhesion amount calculation means for calculating an adhesion amount of fuel adhering to the wall surface of the intake passage based on a main injection fuel amount and its direct injection rate and an additional injection fuel amount and its direct injection rate. ,
The fuel injection control device for an internal combustion engine, wherein the fuel injection control means corrects the current main injection fuel amount by a reduced amount by evaporating and transporting from the previous fuel adhesion amount by the fuel adhesion amount calculation means.
前記圧力比検出手段は、前記スロットル下流の前記吸気通路内の吸気圧力を検出する吸気通路圧検出手段を含み、
前記予測手段は、前記吸気通路圧検出手段により検出された吸気圧力の1行程間の平均圧力と、吸気行程開始前の予測された吸気圧力の変化量とを用いて、吸気行程終了時の第1吸気圧力を予測し、
前記燃料噴射制御手段は、該予測された第1吸気圧力に基づいて算出された第1燃料量を吸気行程開始前以降に追加噴射するように制御し、更に、
前記予測手段は、前記追加噴射許可クランク角近傍において予測した吸気圧力の変化量に基づき吸気行程終了時の第2吸気圧力を予測し、
前記燃料噴射制御手段は、予測した第2吸気圧力に基づいて算出された第2燃料量を、吸気行程中の前記追加噴射許可クランク角以降に追加噴射するよう制御する、
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The pressure ratio detection means includes an intake passage pressure detection means for detecting an intake pressure in the intake passage downstream of the throttle,
The predicting means uses the average pressure during one stroke of the intake pressure detected by the intake passage pressure detecting means and the predicted amount of change in the intake pressure before the start of the intake stroke, and uses the average pressure at the end of the intake stroke. 1 Predict the intake pressure,
The fuel injection control means controls to additionally inject the first fuel amount calculated based on the predicted first intake pressure before or after the start of the intake stroke,
The predicting means predicts a second intake pressure at the end of the intake stroke based on a change amount of the intake pressure predicted in the vicinity of the additional injection permission crank angle,
The fuel injection control means controls to additionally inject the second fuel amount calculated based on the predicted second intake pressure after the additional injection permission crank angle during the intake stroke.
A fuel injection control device for an internal combustion engine.
前記内燃機関の回転速度が所定回転速度以上の場合には、
前記予測手段による前記第2吸気圧力の予測、又は、前記燃料噴射制御手段による前記第2燃料量の追加噴射を禁止することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 6,
When the rotational speed of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined rotational speed,
A fuel injection control device for an internal combustion engine, which prohibits the prediction of the second intake pressure by the prediction means or the additional injection of the second fuel amount by the fuel injection control means.
前記燃料噴射制御手段は、主噴射燃料量及びその直入率と第1燃料量及びその直入率と第2燃料量及びその直入率とにより、前記吸気通路の壁面に付着する燃料の付着量を算出する燃料付着量算出手段を有し、
前記燃料噴射制御手段は、今回の主噴射燃料量を前記燃料付着量算出手段による前回までの燃料付着量から蒸発輸送される量を減量補正することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 6,
The fuel injection control means calculates the amount of fuel adhering to the wall surface of the intake passage based on the main injection fuel amount, the direct injection rate, the first fuel amount, the direct injection rate, the second fuel amount, and the direct injection rate. A fuel adhesion amount calculating means for
The fuel injection control device for an internal combustion engine, wherein the fuel injection control means corrects the current main injection fuel amount by a reduced amount by evaporating and transporting from the previous fuel adhesion amount by the fuel adhesion amount calculation means.
前記圧力比検出手段は、前記吸気通路を流れる吸気量を検出する吸気量検出手段を有し、
前記予測手段は、前記吸気量検出手段により検出された筒内吸気量の1行程間の平均吸気量と、吸気行程開始前の予測された筒内吸気量の変化量とを用いて、吸気行程終了時の第1吸気量を予測し、
前記燃料噴射制御手段は、該予測された第1吸気量に基づいて算出された第1燃料量を吸気行程開始前以降に追加噴射するように制御し、更に、
前記予測手段は、前記追加噴射許可クランク角近傍において予測した筒内吸気量の変化量に基づき吸気行程終了時の第2吸気量を予測し、
前記燃料噴射制御手段は、予測した第2吸気量に基づいて算出された第2燃料量を、吸気行程中の前記追加噴射許可クランク角以降に追加噴射するよう制御する、
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The pressure ratio detecting means includes an intake air amount detecting means for detecting an intake air amount flowing through the intake passage;
The predicting means uses the average intake air amount during one stroke of the in-cylinder intake air amount detected by the intake air amount detecting means and the predicted change amount of the in-cylinder intake air amount before the start of the intake stroke. Predict the first intake volume at the end,
The fuel injection control means controls to additionally inject the first fuel amount calculated based on the predicted first intake amount before the start of the intake stroke, and
The predicting means predicts a second intake amount at the end of the intake stroke based on a change amount of the in-cylinder intake amount predicted in the vicinity of the additional injection permission crank angle,
The fuel injection control means controls to additionally inject the second fuel amount calculated based on the predicted second intake amount after the additional injection permission crank angle during the intake stroke;
A fuel injection control device for an internal combustion engine.
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