(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料を直接燃焼室内に噴射する燃料噴射弁を備える内燃機関において、吸気行程と圧縮行程とにそれぞれ分割して燃料噴射弁から燃料を噴射させる制御を精度よく行い、全体としての燃料消費量を抑制する。【解決手段】燃料を直接燃焼室内に噴射する燃料噴射弁を備える内燃機関たるエンジンに用いられ、吸気行程と圧縮行程とにそれぞれ分割して燃料噴射弁から燃料を噴射させる制御を行う電子制御装置において、始動時において、排気ガスの温度が上昇するにつれ圧縮行程での燃料噴射の割合を減少させ、吸気行程における燃料噴射量と圧縮行程における燃料噴射量とを合わせた燃料噴射量に対応する目標空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように燃料噴射量の制御を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を直接燃焼室内に噴射する燃料噴射弁を備える内燃機関に用いられ、吸気行程と圧縮行程とにそれぞれ分割して燃料噴射弁から燃料を噴射させる制御を行う内燃機関の制御装置であって、
始動時において、排気ガスの温度が上昇するにつれ圧縮行程での燃料噴射の割合を減少させ、
吸気行程における燃料噴射量と圧縮行程における燃料噴射量とを合わせた燃料噴射量に対応する目標空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように燃料噴射量の制御を行うことを特徴と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、燃料を直接燃焼室内に噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関に用いられる内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の始動時及び始動直後における燃料噴射量の制御において、暖機を行うべく空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に制御する始動時増量補正を行うことが広く行われている。しかし、始動時増量補正を行っている間は空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に制御されることから、始動時及び始動直後において多量の燃料が消費されるという問題が存在する。このような始動時増量補正に係る問題を解決する手段の一例として、以下のようなものが考えられている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
前記特許文献１記載の制御においては、燃料を直接燃焼室内に噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関において、吸気行程と圧縮行程とにそれぞれ分割して燃料噴射弁から燃料を噴射させるようにしているが、触媒の暖機を行う必要がある際には負荷が増大するにつれ吸気行程での燃料噴射量を増大させるようにしている。
【０００４】
しかし、前記特許文献１記載の制御においては、クランキング開始ｔ0から完爆ｔ2までの期間Ｔにおいては吸気行程でのみ燃料噴射を行っているので、この期間における燃料噴射量を削減し燃費の向上を図ることができないという問題が存在する。また、初爆ｔ1から完爆ｔ2までの期間においては、図５に示すように、吸気管圧力ＰＭが示す負荷の変化が不安定であるので、前記特許文献１記載の制御においては、この期間においては吸気行程での燃料噴射量を決定するパラメータとして負荷を用いることは不適切であるという問題が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２１２９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は以上の点に着目し、吸気行程と圧縮行程とにそれぞれ分割して燃料噴射弁から燃料を噴射させる制御を精度よく行い、全体としての燃料消費量を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明に係る内燃機関の制御装置は、燃料を直接燃焼室内に噴射する燃料噴射弁を備える内燃機関に用いられ、吸気行程と圧縮行程とにそれぞれ分割して燃料噴射弁から燃料を噴射させる制御を行う内燃機関の制御装置であって、始動時において、排気ガスの温度が上昇するにつれ圧縮行程での燃料噴射の割合を減少させ、吸気行程における燃料噴射量と圧縮行程における燃料噴射量とを合わせた燃料噴射量に対応する目標空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように燃料噴射量の制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
このようなものであれば、排気ガス温度が低い領域では圧縮行程での燃料噴射の割合を大きくすることにより、空燃比がリーン側であっても確実に始動を行えるようにするとともに触媒を速やかに活性化しつつ、排気ガス温度が高い領域では圧縮行程での燃料噴射の割合を小さくすること、すなわち圧縮行程での燃料噴射の割合を大きくすることで、燃焼室全体に燃え広がるようにして燃焼を安定させることができる。これらにより、始動時及び始動直後の全体としての燃料消費量を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、吸気行程と圧縮行程とにそれぞれ分割して燃料噴射弁から燃料を噴射させる制御を精度よく行うことにより、始動時及び始動直後の全体としての燃料消費量を抑制し燃費の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関を示す概略図。
【図２】同実施形態に係る排気ガスの温度と圧縮行程における燃料噴射量の割合との関係を示す図。
【図３】同実施形態に係る電子制御装置が行う制御の手順を示すフローチャート。
【図４】同実施形態に係る作用説明図。
【図５】始動時及び始動直後の吸気管圧力、回転数及び排気ガスの温度の経時変化を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施形態を図面を参照しつつ以下に述べる。
【００１２】
図１に１気筒の構成を概略的に示した内燃機関たるエンジン１００は、例えば自動車に搭載され、複数の気筒を有する。このエンジン１００は、吸気系１、シリンダ２及び排気系５を備えている。吸気系１には、図示しないアクセルペダルに応じて開閉するスロットル弁１１が設けてあり、そのスロットル弁１１の下流には、サージタンク１３を一体に有する吸気マニホルド１２が取り付けてある。
【００１３】
シリンダ２上部に形成される燃焼室２３の天井部には、図示しない点火プラグ、及び燃料噴射弁３が取り付けてある。これら点火プラグ及び燃料噴射弁３は、後述する電子制御装置４により制御される。吸入空気は、前記吸気マニホールド１２から吸気弁２１を介してシリンダ２内に吸入される。前記吸気弁２１は、吸気カムシャフト２６の回転動作に連動して開閉動作を行う。燃料噴射弁３は、燃焼室２３内に向けて燃料を噴射する。すなわち、このエンジン１００は、燃焼室２３内に直接燃料を噴射する、いわゆる直噴型のエンジンである。
【００１４】
また、排気系５には、燃焼室２３から排気弁２４を介して排出された排気ガス中の酸素濃度を測定するためのＯ2センサ５１、及び排気ガスの温度を測定するための排気ガス温度センサ５２が、図示しないマフラに至るまでの管路に配設された三元触媒５３の上流の位置に取り付けられている。また、前記三元触媒５３は、所定温度以上で活性化し、炭化水素及び一酸化炭素の酸化と、窒素酸化物の還元とを同時に行う、車両用の内燃機関に搭載されるものとして周知のものである。
【００１５】
電子制御装置４は、中央演算処理装置４１と、記憶装置４２と、入力インターフェース４３と、出力インターフェース４４とを具備してなるマイクロコンピュータシステムを主体に構成されている。中央演算処理装置４１は、記憶装置４２に格納された後述のプログラムを実行して、エンジン１００の運転制御を行うものである。そしてエンジン１００の運転制御を行うために必要な情報が入力インターフェース４３を介して中央演算処理装置４１に入力されるとともに、中央演算処理装置４１は出力インターフェース４４を介して制御のための信号を燃料噴射弁３、点火プラグ８、可変動弁機構９等に出力する。具体的には、入力インターフェース４３には、サージタンク１３内の圧力である吸気圧ＰＭを検出するための吸気圧センサ７１から出力させる吸気圧信号ａ、エンジン回転数Ｎｅを検出するための回転数センサ７２から出力される回転数信号ｂ、エンジン１００の冷却水温を検出するための水温センサ７３から出力される水温信号ｃ、上記したＯ2センサ５１から出力される電圧信号ｄ、上記した排気ガス温度センサ５２から出力される排気温信号ｅなどが入力される。一方、出力インターフェース４４からは、スパークプラグに対して点火信号ｍ、燃料噴射弁３に対して燃料噴射信号ｎ、可変動弁機構６のアクチュエータ６１に対して開閉タイミング信号ｏ等が出力されるようになっている。
【００１６】
すなわち、電子制御装置４は、エンジン１００の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄを入力インタフェース４３を介して取得し、それらに基づいて吸気量や要求燃料噴射量、点火時期等を演算する。そして、演算結果に対応した各種制御信号ｍ、ｎを出力インタフェース４４を介して印加する。
【００１７】
しかして本実施形態では、電子制御装置４の記憶装置４２の所定領域には、クランキングの開始ｔ0から空燃比フィードバック制御の開始ｔ3までの期間Ｔにおいて、排気ガスの温度ｔｅが上昇するにつれ圧縮行程での燃料噴射の割合を減少させ、吸気行程における燃料噴射量と圧縮行程における燃料噴射量とを合わせた燃料噴射量に対応する目標空燃比が理論空燃比よりもリーンである所定の起動時空燃比になるように燃料噴射量の制御を行うよう制御する噴射量制御プログラムが格納してある。また、電子制御装置４の記憶装置４２の所定領域には、代表的な排気ガス温度と圧縮行程における燃料噴射量の全燃料噴射量に対する割合とを対応付けて記憶した噴射量比率テーブルを形成している。そして、実際の圧縮行程における燃料噴射量の割合の決定は、排気温信号ｅが示す排気ガスの温度ｔｅをパラメータとし、補間計算により行うようにしている。圧縮行程における燃料噴射量の割合は、図２に示すように、排気ガスの温度ｔｅが上昇するにつれ減少している。
【００１８】
電子制御装置４は、中央演算処理装置４１がこの噴射量制御プログラムを実行することにより、請求項中の制御装置として機能する。以下、この噴射量制御プログラムによる制御の手順を、フローチャートである図３を参照しつつ説明する。
【００１９】
まず、排気ガスの温度ｔｅを検出する（ステップＳ１）。次いで、排気ガスの温度ｔｅをパラメータとして圧縮行程における燃料噴射量の割合を決定する（ステップＳ２）。それから、目標空燃比が理論空燃比よりもリーンである所定の起動時空燃比になるように、吸気行程及び圧縮行程における燃料噴射量を決定する（ステップＳ３）。そして、ステップＳ２で決定した燃料噴射量だけ吸気行程及び圧縮行程においてそれぞれ燃料を噴射する制御を行う（ステップＳ４）。
【００２０】
すなわち、図４及び図５に示すように、クランキング開始後、上述した噴射量制御プログラムによる制御を行うことにより、冷間始動時においては排気ガスの温度ｔｅも低いので触媒を速やかに活性化させるべく圧縮行程における燃料噴射量の割合を大きくする一方、触媒の暖機が完了し排気ガスの温度ｔｅが十分上昇してから空燃比フィードバック制御を開始するまでの期間Ｔにおいては、圧縮行程における燃料噴射量の割合を小さくすること、すなわち吸気行程における燃料噴射量の割合を大きくすることで、燃料と空気をより均一に混合させ、より安定して燃焼させることができる。
【００２１】
以上に述べたように、本実施形態の制御によれば、図４及び図５に示すように排気ガスの温度ｔｅが始動直後から漸次上昇することを利用し、排気ガスの温度ｔｅをパラメータとして圧縮行程での燃料噴射の割合を制御することで、排気ガスの温度ｔｅが低い領域では圧縮行程での燃料噴射の割合を大きくすることにより触媒を速やかに活性化しつつ、排気ガスの温度ｔｅが高い領域では圧縮行程での燃料噴射の割合を小さくすること、すなわち圧縮行程での燃料噴射の割合を大きくすることで燃焼を安定させ、始動時及び始動直後の全体としての燃料消費量を抑制することができる。
【００２２】
なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。
【００２３】
例えば、上述した実施形態では、クランキングの開始ｔ0から空燃比フィードバック制御の開始ｔ3までの期間において本発明の燃料噴射量制御を行っているが、クランキングの開始ｔ0から始動完了まで、すなわち内燃機関が完爆状態ｔ2となるまでの期間において本発明の燃料噴射量制御を行うようにしてもよい。また、初爆が検出された時点ｔ1すなわち燃焼室内での燃焼が最初に検出された時点から始動完了まで、すなわち内燃機関が完爆状態ｔ2となるまでの期間において本発明の燃料噴射量制御を行うようにしてもよい。
【００２４】
その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。
【符号の説明】
【００２５】
１００…エンジン（内燃機関）
３…燃料噴射弁
４…電子制御装置（制御装置）
５２…排気ガス温度センサ
【図１】
2012237261.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2012237261.tif 000006
【図５】
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