(57)【要約】【課題】始動後の回転数の低下を抑制可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】内燃機関の筒内の負圧を取得する負圧取得部と、前記負圧に基づいて、前記内燃機関の筒内に燃料を噴射する第１燃料噴射弁、および前記内燃機関の吸気経路に燃料を噴射する第２燃料噴射弁を制御する噴射制御部と、を具備し、前記噴射制御部は、前記内燃機関の始動開始時に、前記内燃機関の負圧が閾値未満である場合、前記内燃機関の吸気行程において前記第１燃料噴射弁による二回の燃料噴射を実施し、前記負圧が前記閾値以上である場合、前記第２燃料噴射弁による燃料噴射を実施する内燃機関の制御装置。【選択図】図２
2019105240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の筒内の負圧を取得する負圧取得部と、
前記負圧に基づいて、前記内燃機関の筒内に燃料を噴射する第１燃料噴射弁、および前記内燃機関の吸気経路に燃料を噴射する第２燃料噴射弁を制御する噴射制御部と、を具備し、
前記噴射制御部は、前記内燃機関の始動開始時に、前記内燃機関の負圧が閾値未満である場合、前記内燃機関の吸気行程において前記第１燃料噴射弁による二回の燃料噴射を実施し、前記負圧が前記閾値以上である場合、前記第２燃料噴射弁による燃料噴射を実施する内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気経路に燃料を噴射する燃料噴射弁、および筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備える内燃機関が知られている（特許文献１）。例えば内燃機関の始動時に筒内噴射（ＤＩ：Direct Injection）を行い、その後に吸気経路へのポート噴射（ＰＦＩ：Port Fuel Injection）を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−４３６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アイドリングストップ、いわゆるスタートアンドストップ（Ｓ＆Ｓ）機能においては内燃機関の筒内に入る空気量が多く、筒内の負圧が不足することがある。この場合、ポート噴射された燃料は燃焼室内に入りにくく、内燃機関の回転数が低下する。回転数を高めるために噴射量を増加させればよいが、エミッションが悪化する。そこで、始動後の回転数の低下を抑制可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的は、内燃機関の筒内の負圧を取得する負圧取得部と、前記負圧に基づいて、前記内燃機関の筒内に燃料を噴射する第１燃料噴射弁、および前記内燃機関の吸気経路に燃料を噴射する第２燃料噴射弁を制御する噴射制御部と、を具備し、前記噴射制御部は、前記内燃機関の始動開始時に、前記内燃機関の負圧が閾値未満である場合、前記内燃機関の吸気行程において前記第１燃料噴射弁による二回の燃料噴射を実施し、前記負圧が前記閾値以上である場合、前記第２燃料噴射弁による燃料噴射を実施する内燃機関の制御装置によって達成できる。
【発明の効果】
【０００６】
始動後の回転数の低下を抑制可能な内燃機関の制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は内燃機関を例示する模式図である。
【図２】図２（ａ）は噴射時期を示す図である。図２（ｂ）はタイムチャートである。
【図３】図３はＥＣＵが実行する制御を例示するフローチャートである。
【図４】図４（ａ）および図４（ｂ）は燃料噴射量を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（実施形態）
以下、図面を参照して本実施形態の内燃機関の制御装置について説明する。図１は内燃機関１００を例示する模式図である。内燃機関１００は例えば自動車などに搭載されるガソリンエンジンである。図１に示すように、内燃機関１００はエンジン本体１０とＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備える。
【０００９】
エンジン本体１０はシリンダヘッド１１とシリンダブロック１２とを有する。シリンダブロック１２の内部には、ピストン１４、コンロッド１５、およびクランクシャフト１６が収納されている。シリンダヘッド１１、シリンダブロック１２およびピストン１４により、エンジン本体１０の内部に燃焼室１３が形成される。ピストン１４はコンロッド１５によりクランクシャフト１６に連結されている。シリンダブロック１２に設けられた回転数センサ１７はエンジンの回転数を検出する。シリンダヘッド１１には、燃焼室１３に燃料を供給（筒内噴射）する燃料噴射弁３０（第１燃料噴射弁）が設けられている。
【００１０】
シリンダヘッド１１には、点火プラグ１８、吸気バルブ２６および排気バルブ２７が設けられ、吸気経路２０および排気経路２１が接続されている。吸気経路２０は吸気ポート２０ａおよび吸気管２０ｂを含む。上流側の吸気管２０ｂと下流側の吸気ポート２０ａとは接続されている。排気経路２１は排気ポート２１ａおよび排気管２１ｂを含む。下流側の排気管２１ｂと上流側の排気ポート２１ａとは接続されている。不図示のカムシャフトが回転することにより、吸気バルブ２６および排気バルブ２７が移動し、吸気ポート２０ａおよび排気ポート２１ａが開閉する。
【００１１】
吸気経路２０には、上流側から下流側にかけて、エアクリーナ２２、エアフローメータ２３、スロットルバルブ２４、燃料噴射弁３２（第２燃料噴射弁）が設けられている。エアクリーナ２２は外部から流入する空気から粉塵などを除去する。エアフローメータ２３は吸入空気量を取得する。スロットルバルブ２４は例えば不図示のアクチュエータなどにより駆動し、吸入空気量を調節する。開度が大きくなると吸入空気量は多くなり筒内の負圧は低下する。開度が小さくなると吸入空気量は少なくなり、筒内の負圧は上昇する。
【００１２】
吸気バルブ２６が開くことで、空気は吸気経路２０から燃焼室１３へと導入される。燃料噴射弁３０または３２から噴射された燃料と空気とは混合気を形成し、ピストン１４で圧縮され、点火プラグ１８は混合気に点火する。点火によりピストン１４は燃焼室１３内を上下に往復運動し、クランクシャフト１６が回転する。燃焼後の排気は排気経路２１から排出される。
【００１３】
排気経路２１には触媒２５および空燃比センサ２８が設けられている。触媒２５は例えば三元触媒であり、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の触媒金属を含み、酸素吸蔵能を有し、ＮＯｘ、ＨＣおよびＣＯを浄化する。空燃比センサ２８は空燃比を検出する。
【００１４】
ＥＣＵ４０（Electronic Control Unit、制御装置）は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及び記憶装置等を備え、ＲＯＭや記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより各種制御を行う。ＥＣＵ４０は、停止条件が成立した場合、燃料の噴射を停止し、内燃機関１００の運転を停止させ、始動条件が成立した場合に内燃機関１００を始動させる（Ｓ＆Ｓ機能）。例えば停止条件は車両の速度が閾値未満であること、始動条件はブレーキペダルの踏み込みが解除されること、などである。なおＥＣＵ４０以外にエコランＥＣＵが内燃機関１００のＳ＆Ｓ機能を制御してもよい。
【００１５】
ＥＣＵ４０は、上述の回転数センサ１７、点火プラグ１８、エアフローメータ２３、スロットルバルブ２４、空燃比センサ２８、燃料噴射弁３０および３２と電気的に接続されている。ＥＣＵ４０は回転数センサ１７から回転数を、エアフローメータ２３から吸入空気量を、スロットルバルブ２４から開度を、空燃比センサ２８から空燃比を、それぞれ取得する。また、ＥＣＵ４０は、点火プラグ１８の点火時期、スロットルバルブ２４の開度、燃料噴射弁３０および３２の噴射量および噴射回数を制御する。ＥＣＵ４０は、吸入空気量およびスロットルバルブ２４の開度などから筒内の負圧を取得する負圧取得部、および燃料噴射弁３０および３２を制御する噴射制御部として機能する。
【００１６】
図２（ａ）は噴射時期を示す図である。二回の筒内噴射のうちＤＩ１は一回目の噴射、ＤＩ２は二回目の噴射を表す。ピストン１４がＴＤＣ（Top Dead Center、上死点）からＢＤＣ（Bottom Dead Center、下死点）に移動する間にＤＩ１およびＤＩ２が実施され、ピストン１４がＢＤＣからＴＤＣに移動する間にＩＶＣ（Intake Valve Close、吸気バルブ２６の閉鎖タイミング）が位置する。すなわち吸気行程において二回の筒内噴射が行われる。
【００１７】
二回の筒内噴射のうち、ＤＩ１で噴射される燃料は、燃焼室１３から外に吹き返される空気とともに排出され、吸気ポート２０ａなどに付着する。ＤＩ２で噴射される燃料は燃焼に寄与するため、回転数の低下が抑制される。
【００１８】
図２（ｂ）はタイムチャートである。上から下にかけて、エンジンの回転数、始動後増量、ＰＦＩとＤＩとの噴射割合、付着補正量、空燃比、点火時期を示す。始動後増量および付着補正量は、吸気ポート２０ａなどに付着する燃料を補正する量である。実線は本実施形態、破線は比較例を表す。時間ｔ０において内燃機関１００は始動する（Ｓ＆Ｓ始動）。
【００１９】
図２（ｂ）の三段目に示すように、燃料の噴射割合はＰＦＩとＤＩとの間で切り替わり、下側ではＤＩが１００％、上側ではＰＦＩが１００％である。比較例および実施形態において始動直後にはＤＩが行われる。
【００２０】
比較例では時間ｔ１においてＤＩからＰＦＩに切り替わる。しかし、Ｓ＆Ｓ始動後は筒内に入る空気量が多く、筒内の負圧が低い。このため、ポート噴射された燃料が筒内に流入しにくく、吸気ポート２０ａへの燃料の付着量が増大する。この結果、燃焼に寄与する燃料が減少し、エンジンの回転数が低下する。特に燃料の霧化が悪いと回転数が大きく低下する。例えば図２（ｂ）の一段目に示すようにエンジンの回転数がＲ１からＲ２程度まで低下する。吸気ポート２０ａに付着する分を補正し、回転数を上昇させるため、例えば始動後増量および付着補正量を図２（ｂ）の例よりも増加させればよい。しかし燃料噴射量が増加し、エミッションが悪化する。
【００２１】
一方、実施形態では比較例よりもＤＩの期間が長く、時間ｔ１よりも後の時間ｔ２においてＤＩからＰＦＩへの切り替えが行われる。ｔ１〜ｔ２の期間では、図２（ａ）に示したＤＩ１およびＤＩ２の二回の筒内噴射が行われる。このため筒内に入る燃料が増加し、主にＤＩ２で噴射された燃料が燃焼に寄与する。燃料と空気との均質混合気が形成され、燃焼することで、回転数の低下が抑制され、回転数はＲ１程度を維持する。始動後増量および付着補正量を増加させなくてよいため、エミッションの悪化も抑制される。
【００２２】
ＤＩの期間は、例えば筒内の負圧が閾値より高くなる程度の期間とする。ＤＩの期間中に筒内の負圧が高くなり、ＰＦＩに移行する。つまり、負圧が閾値未満ならばＤＩを行い、負圧が閾値以上になるとＰＦＩを行う。これにより回転数の低下が抑制され、かつポート噴射された燃料が筒内に入りやすくなる。また、ＤＩ１において噴射された燃料が吸気ポート２０ａに付着するため、ＰＦＩで噴射される燃料の吸気ポート２０ａへの付着が抑制される。したがって本実施形態によれば付着補正量を低減することができ、エミッションの悪化が抑制される。
【００２３】
図３はＥＣＵ４０が実行する制御を例示するフローチャートである。まずＥＣＵ４０は、例えばスロットルバルブ２４の開度を取得し、開度に基づいてエンジン本体１０のシリンダの負圧を取得する。ＥＣＵ４０は、負圧などに基づいて、筒内噴射（ＤＩ）の回数を設定する（ステップＳ１０）。例えば負圧が閾値未満の期間はＤＩの期間、負圧が閾値以上になって以降はＰＦＩ期間となるように、回数が定められる。ＥＣＵ４０は、燃料噴射弁３０を用いた筒内噴射（ＤＩ）を実行する（ステップＳ１２）。このとき図２（ａ）に示したような二回の筒内噴射が行われる。所定の回数のＤＩ終了後、ＥＣＵ４０はＤＩからポート噴射（ＰＦＩ）に切り替える（ステップＳ１４）。その後、制御は終了する。
【００２４】
以上、本実施形態によれば、ＥＣＵ４０は、負圧が閾値未満である場合、燃料噴射弁３０による二回の筒内噴射を実施する。これにより、筒内に燃料が供給され、内燃機関１００の回転数の低下が抑制される。回転数上昇のための始動後増量の増加をしなくてよいため、燃料噴射量が抑制され、エミッションの悪化が抑制される。
【００２５】
二回の筒内噴射のうち、ＤＩ１で噴射された燃料は吸気ポート２０ａに付着する。このため、ＰＦＩへの切り替え時、吸気ポート２０ａにはすでに燃料が付着している。したがって、ＰＦＩで噴射される燃料のうち、吸気ポート２０ａへの付着量が減少し、付着補正量を低減することができる。この結果、燃料噴射量が抑制され、エミッションの悪化が抑制される。設定された回数のＤＩが行われる間に、筒内の負圧は閾値以上に達する。その後ＰＦＩを実施するため、燃料噴射弁３２から噴射される燃料は筒内に入りやすい。したがってＰＦＩ移行後に良好な燃焼が可能である。
【００２６】
図２（ａ）に示す例では、ＤＩ１およびＤＩ２はともに吸気行程である。燃料を吸気ポート２０ａに吹き返し、付着させるために、ＤＩ１は吸気行程に実施する。一方、ＤＩ２は吸気行程以外の時期に実施してもよく、例えばピストン１４がＢＤＣからＴＤＣに上昇する間（圧縮工程）に実施してもよい。ＤＩ１およびＤＩ２の噴射時期は、冷却水の温度、噴射開始からの噴射回数などに応じて定めることができる。ＤＩ１における燃料噴射量とＤＩ２における燃料噴射量は同じでもよいし、一方が他方より多くてもよい。
【００２７】
ＥＣＵ４０は燃料噴射弁３０のニードルのリフト量などにより燃料噴射量を制御することができる。リフト量の精度の高い制御が困難である場合、燃料噴射量の制御が難しいため、燃料の噴射を行わないことが好ましい。図４（ａ）および図４（ｂ）は燃料噴射量を例示する図である。縦軸は燃料噴射量である。図中のＸ１はニードルがフルリフトする領域であり、Ｘ２はニードルのバウンスが生じるためリフトの制御が困難な領域である。Ｘ３はニードルがフルリフトに達しないパーシャルリフトの領域であり、Ｘ４はニードルのリフト量が小さく噴射が困難な領域である。Ｘ１およびＸ３は燃料噴射が可能な領域であり、Ｘ２およびＸ４は燃料噴射を行わない領域である。
【００２８】
図４（ａ）に示す黒丸は二回の筒内噴射のうち一回ごとの噴射量（ＤＩ１およびＤＩ２それぞれにおける噴射量）、白丸は一回の筒内噴射に変更した後の噴射量を示す。図４（ａ）に示すように、噴射量が例えばＸ２に達する場合、ＥＣＵ４０は二回の筒内噴射を停止し、一回の筒内噴射に切り替える。これにより噴射量は多くなり、燃料噴射が可能となる。また、一回噴射に移行後は、再び二回噴射に移行しないことが好ましい。燃焼が不安定になり、ドライバビリティおよびエミッションの悪化を抑制するためである。
【００２９】
図４（ｂ）に示す黒丸は二回の筒内噴射のうち一回目（ＤＩ１）の噴射量を示し、白丸は二回目（ＤＩ２）の噴射量を示す。ＤＩ１の噴射量はＸ１に位置し、ＤＩ２の噴射量はＸ３に位置する。すなわち、パーシャルリフト領域においても筒内噴射を行う。これにより二回の筒内噴射を継続し、一回噴射を回避することができる。
【００３０】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１０                エンジン本体
１１                シリンダヘッド
１２                シリンダブロック
１４                ピストン
１５                コンロッド
１６                クランクシャフト
１７                回転数センサ
１８                点火プラグ
２０                吸気経路
２０ａ              吸気ポート
２０ｂ              吸気管
２１                排気経路
２１ａ              排気ポート
２１ｂ              排気管
２２                エアクリーナ
２３                エアフローメータ
２４                スロットルバルブ
２５                触媒
２６                吸気バルブ
２７                排気バルブ
２８                空燃比センサ
３０、３２          燃料噴射弁
４０                ＥＣＵ
１００              内燃機関
【図１】
2019105240.tif 000003
【図２】
2019105240.tif 000004
【図３】
2019105240.tif 000005
【図４】
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