(57)【要約】      （修正有）【課題】分割噴射を行う場合に、エミッション悪化を招く事態を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵが、筒内噴射用インジェクタについて分割噴射制御を行うことができる。この分割噴射制御によれば、筒内噴射用インジェクタの吸気行程中における噴射回数を２回以上に分割するようにして、筒内噴射用インジェクタの燃料噴射時期及び回数を制御することができる。ＥＣＵが、１回目の噴射開始時期についての進角ガード値ＩＮＪＳＧＤを取得する処理を実行する。ＥＣＵが、１回目の噴射終了時期についての遅角ガード値ＩＮＪＥＧＤを取得する処理を実行する。ＥＣＵは、進角ガード値および遅角ガード値に従って分割噴射の１回目の噴射期間（噴射開始時期および噴射終了時期）を制御する。【選択図】図２
2012097652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、
１つの吸気行程において複数の時期に分割して噴射をする分割噴射を前記筒内噴射弁で行うように、前記筒内噴射弁の噴射時期を制御する分割噴射制御手段と、
前記分割噴射における第１回目の噴射の開始時期について、前記燃焼室を形成するピストンが吸気上死点付近にあるときに当該ピストン頂面に前記筒内噴射弁の噴霧が干渉しないクランク角である進角限界を算出または記憶する進角限界取得手段と、
前記分割噴射における前記第１回目の噴射の終了時期について、前記燃焼室を開閉する吸気弁の傘部に前記筒内噴射弁の噴霧が干渉しないクランク角である遅角限界を算出または記憶する遅角限界取得手段と、
前記進角限界と前記遅角限界とに従って、前記分割噴射を制限する分割噴射制限手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記分割噴射制限手段は、
前記進角限界と前記遅角限界とに基づいて、前記分割噴射における前記第１回目の噴射の噴射期間を取得する手段と、
前記筒内噴射弁の噴射についてリニアリティを確保できる最小噴射期間を取得する手段と、
前記噴射期間が前記最小噴射期間との比較に基づいて前記分割噴射を禁止する禁止手段と、
を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特開２００６−２５８０２１号公報に開示されているように、吸気行程において燃焼室へ直接燃料を噴射する構成を有する内燃機関において、吸気弁傘部への燃料噴霧の衝突を避けるため、噴射時期を進角したり、分割噴射を実施したりする技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２５８０２１号公報
【特許文献２】特開２００６−２５８０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の従来技術においては、噴射時期を進角することにより、吸気弁への噴霧の衝突を避けることができる。しかしながら、この噴射時期の進角により今度は噴霧がピストン頂面へと衝突する事態を招き、その結果エミッションを悪化させてしまうおそれがある。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、分割噴射を行う場合に、エミッション悪化を招く事態を抑制することができる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】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、
１つの吸気行程において複数の時期に分割して噴射をする分割噴射を前記筒内噴射弁で行うように、前記筒内噴射弁の噴射時期を制御する分割噴射制御手段と、
前記分割噴射における第１回目の噴射の開始時期について、前記燃焼室を形成するピストンが吸気上死点付近にあるときに当該ピストン頂面に前記筒内噴射弁の噴霧が干渉しないクランク角である進角限界を算出または記憶する進角限界取得手段と、
前記分割噴射における前記第１回目の噴射の終了時期について、前記燃焼室を開閉する吸気弁の傘部に前記筒内噴射弁の噴霧が干渉しないクランク角である遅角限界を算出または記憶する遅角限界取得手段と、
前記進角限界と前記遅角限界とに従って、前記分割噴射を制限する分割噴射制限手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記分割噴射制限手段は、
前記進角限界と前記遅角限界とに基づいて、前記分割噴射における前記第１回目の噴射の噴射期間を取得する手段と、
前記筒内噴射弁の噴射についてリニアリティを確保できる最小噴射期間を取得する手段と、
前記噴射期間が前記最小噴射期間との比較に基づいて前記分割噴射を禁止する禁止手段と、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明によれば、直噴の吸気行程噴射において、分割噴射の第１回目の噴射期間に制限を加えることにより、ピストン頂部への噴霧衝突によりエミッション悪化を招く事態と、噴霧の吸気弁傘部への衝突によりエミッション悪化を招く事態の双方を抑制することができる。
【０００９】
第２の発明によれば、最小噴射期間との比較結果に応じて分割噴射を禁止することにより、噴射期間に制限を加えたことで噴射量に誤差を生じてしまうのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態にかかる内燃機関の制御装置の構成を、当該制御装置を搭載した内燃機関システムの構成とともに示す図である。
【図２】本発明の実施の形態においてＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態．
［実施の形態の構成］
図１は、本発明の実施の形態にかかる内燃機関の制御装置の構成を、当該制御装置を搭載した内燃機関システムの構成とともに示す図である。本実施形態にかかる内燃機関の制御装置は、車両等の移動体に搭載される内燃機関の制御を行う用途として好適に用いられる。図１に示す本実施形態にかかる内燃機関システムは、シリンダブロック１０と、当該シリンダブロック内に形成された気筒１１２と、を備えている。
シリンダブロック１０に連通する吸気系および排気系は、インテークマニホールド２０と、サージタンク３０と、吸気ダクト４０と、エアフローメータ４２と、エアクリーナ５０と、電動モータ６０と、スロットルバルブ７０と、エキゾーストマニホールド８０と、三元触媒コンバータ９０とを備えている。また、実施の形態１にかかる内燃機関は、吸気弁と排気弁の開弁特性をそれぞれ変更することが可能な可変動弁機構（ＶＶＴ）を備えている。
【００１２】
さらに、図１に示すシステムは、筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気通路噴射用インジェクタ１２０と、燃料分配管１３０と、逆止弁１４０と、高圧燃料ポンプ１５０と、電磁スピル弁１５２と、燃料分配管（低圧側）１６０と、燃料圧レギュレータ１７０と、低圧燃料ポンプ１８０と、燃料フィルタ１９０と、燃料タンク２００と、を備えている。
【００１３】
図１に示すシステムは、内燃機関の運転制御を行うためのＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００を備えている。図１に示すシステムは、内燃機関の運転状態を検知するためのセンサとして、水温センサ３８０と、燃料圧センサ４００と、空燃比センサ４２０と、回転数センサ４６０とを備えている。ＥＣＵ３００には、各センサの出力信号が入力されている。この出力信号に基づき、ＥＣＵ３００は、現在のエンジン回転数ＮＥ、現在の負荷率ＫＬ、現在の燃料圧ＰＲ、および現在のＶＶＴ変位ＶＴといった各種情報を取得することができる。
図１に示すシステムは、アクセルペダル１００を備えている。アクセルペダル１００は、アクセル開度センサ４４０に接続されている。アクセル開度センサ４４０は、アクセルペダル１００の踏込み量に比例した出力電圧を発生することができる。アクセル開度センサ４４０の出力電圧はＥＣＵ３００に入力される。
【００１４】
実施の形態１では、ＥＣＵ３００が、筒内噴射用インジェクタ１１０について分割噴射制御を行うことができる。この分割噴射制御によれば、筒内噴射用インジェクタ１１０の吸気行程中における噴射回数を２回以上に分割するようにして、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射時期及び回数を制御することができる。
【００１５】
［実施の形態の動作］
吸気弁傘部への燃料噴霧の衝突を避けるために噴射時期を進角することにより、吸気弁への噴霧の衝突を避けることができる。しかしながら、噴射時期を進角した結果上死点付近で噴射をした場合には、噴射された燃料がピストン頂部に衝突する比率が高くなり、ＰＭ（微粒子性排気物質）やスモーク排出量が増加してしまう。つまり、噴射された燃料がピストン頂部に衝突することで、噴霧の拡散が妨げられる。このため燃料の局地的な偏在が生じてしまい、これにより空燃比がリッチとなる部位で、スモークやＰＭが発生してしまう。その結果、エミッション悪化を招いてしまう。
【００１６】
そこで、本実施形態では、筒内噴射用インジェクタ１１０の分割噴射実行時における１回目の噴射の時期について、噴射開始時期と噴射終了時期に対してそれぞれ適切な制限（ガード）を行うようにする。まず、１回目の噴射開始時期は、スモークやＰＭが発生しない噴射時期で進角ガードする。本実施形態では、スモークやＰＭの排出特性は、実験的に求めるものとし、エンジン回転数や負荷率により異ならしめる。一方、１回目の噴射終了時期は、吸気弁傘部と噴霧の流線が干渉しない時期で遅角ガードする。本実施形態では、この噴射終了時期は図面値より求めるものとする。
【００１７】
また、本実施形態では、吸気弁傘部の位置について、可変バルブタイミングや可変バルブリフトにより吸気弁位置が変化することを考慮し、１回目の噴射終了時期遅角ガードに対してバルブタイミング変位量やバルブリフト量に応じた補正を実施するものとする。
【００１８】
以上の動作により、本実施形態によれば、筒内噴射用インジェクタ１１０の分割噴射実行時における１回目の噴射の時期について、噴射開始時期と噴射終了時期に対して適切な進角ガードと遅角ガードを行うことができる。これにより、本実施形態によれば、噴霧がピストン頂部に衝突することによるエミッション悪化（スモーク、ＰＭの発生）を抑制することが可能となる。
【００１９】
さらに、本実施形態では、噴射開始および終了時期のガードにより噴射期間がリニアリティを確保できる最小噴射期間を下回ってしまう場合には、分割噴射を禁止する。これにより、噴射期間に制限を加えたことで噴射量に誤差を生じてしまうのを抑制することができる。
【００２０】
［実施の形態の具体的処理］
以下、図２を用いて、本発明の実施の形態にかかる内燃機関の制御装置において実行される具体的処理を説明する。図２は、実施の形態においてＥＣＵ３００が実行するルーチンのフローチャートである。
【００２１】
図２に示すルーチンでは、先ず、ＥＣＵ３００が、現在のエンジン回転数ＮＥ、現在の負荷率ＫＬ、現在の燃料圧ＰＲ、および現在のＶＶＴ変位ＶＴといった各種情報を取得する処理を実行する（ステップＳ１０００）。
【００２２】
次に、ＥＣＵ３００が、分割噴射要求があるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１０２０）。このステップで分割噴射要求の存在が認められない場合には、今回のルーチンが終了する。
【００２３】
ステップＳ１０２０で分割噴射要求があるとの判定が成された場合には、ＥＣＵ３００が、１回目の噴射開始時期についての進角ガード値を取得する処理を実行する（ステップＳ１０４０）。このステップでは、下記の式で示すように、予めエンジン回転数ＮＥと負荷率ＫＬに応じて定めておいた進角ガード値の特性ｆ（ＮＥ，ＫＬ）を参照し、今回の進角ガード値ＩＮＪＳＧＤを取得する。
ＩＮＪＳＧＤ  ＝  ｆ（ＮＥ，ＫＬ）
【００２４】
次に、ＥＣＵ３００が、１回目の噴射終了時期についての遅角ガード値を取得する処理を実行する（ステップＳ１０６０）。このステップでは、下記の式で示すように、予めエンジン回転数ＮＥ、負荷率ＫＬおよびＶＶＴ変位ＶＴに応じて定めておいた遅角ガード値の特性ｆ（ＮＥ，ＫＬ，ＶＴ）を参照し、今回の遅角ガード値ＩＮＪＥＧＤを取得する。
ＩＮＪＥＧＤ  ＝  ｆ（ＮＥ，ＫＬ，ＶＴ）
【００２５】
次に、ＥＣＵ３００が、１回目噴射時期を演算する処理を実行する（ステップＳ１０８０）。このステップでは、下記の式で示すように、進角ガード値ＩＮＪＳＧＤ、遅角ガード値ＩＮＪＥＧＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて予め定めておいた特性ｆ（ＩＮＪＳＧＤ，ＩＮＪＥＧＤ，ＮＥ）を参照し、今回の１回目噴射時期ＴＡＵ１を取得する。
ＴＡＵ１  ＝  ｆ（ＩＮＪＳＧＤ，ＩＮＪＥＧＤ，ＮＥ）
【００２６】
次に、ＥＣＵ３００が、最小噴射期間を演算する処理を実行する（ステップＳ１１００）。このステップでは、下記の式で示すように、燃料圧ＰＲに応じて予め定めておいた特性ｆ（ＰＲ）が参照され、今回の最小噴射期間ＴＡＵｍｉｎが取得される。
ＴＡＵｍｉｎ  ＝  ｆ（ＰＲ）
【００２７】
なお、上述した、進角ガード値ＩＮＪＳＧＤについての特性ｆ（ＮＥ，ＫＬ）、遅角ガード値ＩＮＪＥＧＤについての特性ｆ（ＮＥ，ＫＬ，ＶＴ）、１回目噴射時期ＴＡＵ１についての特性ｆ（ＩＮＪＳＧＤ，ＩＮＪＥＧＤ，ＮＥ）、および最小噴射期間ＴＡＵｍｉｎについての特性ｆ（ＰＲ）は、それぞれ、数式あるいはマップとして作成し、ＥＣＵ３００に記憶しておくものとする。
【００２８】
ステップＳ１１００の処理の後、続いて、ＥＣＵ３００は、ＴＡＵ１≧ＴＡＵｍｉｎの関係が成立しているか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１１２０）。このステップでは、今回算出された１回目噴射時期ＴＡＵ１が、最小噴射期間ＴＡＵｍｉｎ以上に長い期間であるか否かが判定される。この判定条件が成立していない場合には今回のルーチンが終了し、その後、ＥＣＵ３００が、他のルーチンにおいて、本ルーチンで演算された噴射時期のガード値に従って、分割噴射に関する演算、噴射の実行を実施する。
【００２９】
一方、ステップＳ１１２０の条件が成立している場合には、ＥＣＵ３００は、分割噴射禁止フラグをＯＮにする処理を実行する（ステップＳ１１４０）。このステップでは、分割噴射禁止フラグＸ２ＩＮＪＩＮＨがＯＮとされ、分割噴射が禁止される。
【００３０】
以上の処理によれば、筒内噴射用インジェクタ１１０の吸気行程噴射において、噴射開始を進角するとピストン頂部に噴霧が衝突してエミッション悪化（例えばＰＭやスモークの発生）を招くという事態と、吸気弁のリフト量が噴霧の向きに重なる時期に噴射すると噴霧が吸気弁傘部に衝突してエミッション悪化（例えばＰＭやスモークの発生）を招くという事態の双方を、噴射時期に制限を設けることで抑制することができる。
【００３１】
なお、上述した実施の形態においては、筒内噴射用インジェクタ１１０が、前記第１の発明における「筒内噴射弁」に相当し、ＥＣＵ３００が上記ステップＳ１０４０の処理を実行することにより前記第１の発明における「進角限界取得手段」が、ＥＣＵ３００が上記ステップＳ１０６０の処理を実行することにより前記第１の発明における「遅角限界取得手段」が、ＥＣＵ３００が上記ステップＳ１１４０の処理を実行することにより前記第１の発明における「分割噴射制限手段」とともに前記第２の発明における「禁止手段」が、それぞれ実現されている。
【００３２】
なお、図１には本実施形態にかかるエンジンとして直列４気筒ガソリンエンジンを示したが、本発明はこのような形式のエンジンに限定されるものではなく、Ｖ型６気筒、Ｖ型８気筒、直列６気筒などの形式であってもよく、少なくとも、筒内噴射用インジェクタを有するエンジンであれば、本発明は適用できる。
【符号の説明】
【００３３】
１０  シリンダブロック
２０  インテークマニホールド
３０  サージタンク
４０  吸気ダクト
４２  エアフローメータ
５０  エアクリーナ
６０  電動モータ
７０  スロットルバルブ
８０  エキゾーストマニホールド
９０  三元触媒コンバータ
１００  アクセルペダル
１１０  筒内噴射用インジェクタ
１１２  気筒
１２０  吸気通路噴射用インジェクタ
１３０  燃料分配管
１４０  逆止弁
１５０  高圧燃料ポンプ
１５２  電磁スピル弁
１７０  燃料圧レギュレータ
１８０  低圧燃料ポンプ
１９０  燃料フィルタ
２００  燃料タンク
３８０  水温センサ
４００  燃料圧センサ
４２０  空燃比センサ
４４０  アクセル開度センサ
４６０  回転数センサ
ＩＮＪＥＧＤ  遅角ガード値
ＩＮＪＳＧＤ  進角ガード値
ＫＬ  負荷率
ＮＥ  エンジン回転数
ＰＲ  燃料圧
ＴＡＵ１  １回目噴射時期
ＴＡＵｍｉｎ  最小噴射期間
Ｘ２ＩＮＪＩＮＨ  分割噴射禁止フラグ
【図１】
2012097652.tif 000003
【図２】
2012097652.tif 000004