JP2003013785A - 直噴火花点火式内燃機関の制御装置 - Google Patents
直噴火花点火式内燃機関の制御装置Info
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- Combustion & Propulsion (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】混合気を亜成層化してノックの発生を抑制する
ノック改善制御を効果的に活用する。 【解決手段】所定の運転領域にて、要求される燃料の一
部を吸気部燃料噴射弁１１により排気行程中に噴射して
燃焼室全体にリーンな混合気を形成し、残りの燃料を筒
内直接燃料噴射弁１２により圧縮行程中に噴射すること
で混合気を亜成層化してノックの発生を抑制するノック
改善制御を行う内燃機関において、機関の回転速度が所
定の回転速度を超えるときは、前記ノック改善制御を禁
止するようにした。
ノック改善制御を効果的に活用する。 【解決手段】所定の運転領域にて、要求される燃料の一
部を吸気部燃料噴射弁１１により排気行程中に噴射して
燃焼室全体にリーンな混合気を形成し、残りの燃料を筒
内直接燃料噴射弁１２により圧縮行程中に噴射すること
で混合気を亜成層化してノックの発生を抑制するノック
改善制御を行う内燃機関において、機関の回転速度が所
定の回転速度を超えるときは、前記ノック改善制御を禁
止するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、所定の運転領域で
混合気を亜成層化することでノックの発生を抑制する直
噴火花点火式内燃機関の制御装置に関する。
混合気を亜成層化することでノックの発生を抑制する直
噴火花点火式内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から吸気行程中に燃料の一部を噴射
して燃焼室内に均質な形成すると共に、圧縮行程中に残
りの燃料を噴射することで点火プラグ周辺に層状の混合
気を形成するようにした火花点火式の内燃機関が知られ
ている（特開平５−１１８２４４号公報参照）。
して燃焼室内に均質な形成すると共に、圧縮行程中に残
りの燃料を噴射することで点火プラグ周辺に層状の混合
気を形成するようにした火花点火式の内燃機関が知られ
ている（特開平５−１１８２４４号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ノックの発
生しやすい高負荷領域にて、上記のように燃料を吸気行
程と圧縮行程とに分割して噴射することでノックの発生
を抑制できる。すなわち、吸気行程で燃焼室内全体がリ
ーンになる量の燃料を噴射し、圧縮行程で残りの燃料を
噴射して燃焼室内に亜成層化混合気を形成することによ
り、エンドガス部をリーン化してノックの発生を抑制し
改善するのである。
生しやすい高負荷領域にて、上記のように燃料を吸気行
程と圧縮行程とに分割して噴射することでノックの発生
を抑制できる。すなわち、吸気行程で燃焼室内全体がリ
ーンになる量の燃料を噴射し、圧縮行程で残りの燃料を
噴射して燃焼室内に亜成層化混合気を形成することによ
り、エンドガス部をリーン化してノックの発生を抑制し
改善するのである。
【０００４】このようなノック改善制御を行った結果、
低回転領域では、図６（Ａ）に示すように、要求される
すべての燃料を吸気行程中に直接筒内に噴射する通常制
御の場合（破線）よりもノック改善制御を行った場合
（実線）の方が発生トルクを大きくすることができる
（トルク改善効果を得ることができる）。これは、ノッ
ク特性が悪く、点火時期をＭＢＴ（最大トルクが得られ
る点火時期：Ｍｉｎｉｍｕｍ ａｄｖａｎｃｅ ｆｏｒ
Ｂｅｓｔ Ｔｏｒｑｕｅ）から離れた時期に設定せざ
るを得ない低回転領域においては、前記ノック改善制御
によって点火時期を進角させることが可能となるため、
機関発生トルクが大きくなるのである。
低回転領域では、図６（Ａ）に示すように、要求される
すべての燃料を吸気行程中に直接筒内に噴射する通常制
御の場合（破線）よりもノック改善制御を行った場合
（実線）の方が発生トルクを大きくすることができる
（トルク改善効果を得ることができる）。これは、ノッ
ク特性が悪く、点火時期をＭＢＴ（最大トルクが得られ
る点火時期：Ｍｉｎｉｍｕｍ ａｄｖａｎｃｅ ｆｏｒ
Ｂｅｓｔ Ｔｏｒｑｕｅ）から離れた時期に設定せざ
るを得ない低回転領域においては、前記ノック改善制御
によって点火時期を進角させることが可能となるため、
機関発生トルクが大きくなるのである。
【０００５】しかしながら、高回転領域において前記ノ
ック改善制御を行うと、図６（Ｂ）に示すように、通常
制御の場合（破線）よりもノック改善制御を行った場合
（実線）の方が、機関発生トルクが小さくなってしまう
といった問題がある。これは、高回転領域では低回転領
域の場合に比べてノック特性がよく点火時期がＭＢＴか
らそれほど離れていないため、前記ノック改善制御によ
って点火時期を進角させることによるトルク向上効果よ
りも、燃料の一部を圧縮行程中（吸気弁が閉じた後）に
噴射することで筒内直噴の特徴である気化潜熱の有効利
用による吸気密度の向上効果が目減りし、吸入空気量が
減少してしまうことの影響の方が大きいためと考えられ
る。
ック改善制御を行うと、図６（Ｂ）に示すように、通常
制御の場合（破線）よりもノック改善制御を行った場合
（実線）の方が、機関発生トルクが小さくなってしまう
といった問題がある。これは、高回転領域では低回転領
域の場合に比べてノック特性がよく点火時期がＭＢＴか
らそれほど離れていないため、前記ノック改善制御によ
って点火時期を進角させることによるトルク向上効果よ
りも、燃料の一部を圧縮行程中（吸気弁が閉じた後）に
噴射することで筒内直噴の特徴である気化潜熱の有効利
用による吸気密度の向上効果が目減りし、吸入空気量が
減少してしまうことの影響の方が大きいためと考えられ
る。
【０００６】本発明は、以上のような従来の問題を解決
するためになされたものであり、ノックの発生が問題と
なる高負荷領域において、発生トルクを十分に確保しつ
つ、ノックを効果的に回避できる直噴火花点火式の内燃
機関の制御装置を提供することを目的とする。
するためになされたものであり、ノックの発生が問題と
なる高負荷領域において、発生トルクを十分に確保しつ
つ、ノックを効果的に回避できる直噴火花点火式の内燃
機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのため、請求項１に係
る発明は、所定の運転領域にて、亜成層化混合気を形成
し亜成層燃焼を行う直噴火花点火式内燃機関の制御装置
において、機関の回転速度が所定回転速度を超える高回
転領域では亜成層燃焼を禁止し、前記所定回転速度を超
える高回転領域では、亜成層燃焼時の機関発生トルクは
要求される燃料のすべてを吸気行程中に筒内に噴射した
場合の機関発生トルクよりも小さくなることを特徴とす
る。
る発明は、所定の運転領域にて、亜成層化混合気を形成
し亜成層燃焼を行う直噴火花点火式内燃機関の制御装置
において、機関の回転速度が所定回転速度を超える高回
転領域では亜成層燃焼を禁止し、前記所定回転速度を超
える高回転領域では、亜成層燃焼時の機関発生トルクは
要求される燃料のすべてを吸気行程中に筒内に噴射した
場合の機関発生トルクよりも小さくなることを特徴とす
る。
【０００８】請求項２に係る発明は、燃焼室の手前の吸
気通路内に燃料を噴射する吸気部燃料噴射弁を備え、該
吸気部燃料噴射弁によって、要求される燃料の一部を排
気行程中に噴射して燃焼室全体にリーンな混合気を形成
し、残りの燃料を圧縮行程中に筒内に直接噴射すること
で亜成層燃焼を行うこと特徴とする。
気通路内に燃料を噴射する吸気部燃料噴射弁を備え、該
吸気部燃料噴射弁によって、要求される燃料の一部を排
気行程中に噴射して燃焼室全体にリーンな混合気を形成
し、残りの燃料を圧縮行程中に筒内に直接噴射すること
で亜成層燃焼を行うこと特徴とする。
【０００９】請求項３に係る発明は、吸気行程中に、要
求される燃料の一部を直接筒内に噴射して燃焼室全体に
リーンな混合気を形成し、残りの燃料を圧縮行程中に筒
内に直接噴射することで亜成層燃焼を行うことを特徴と
する。
求される燃料の一部を直接筒内に噴射して燃焼室全体に
リーンな混合気を形成し、残りの燃料を圧縮行程中に筒
内に直接噴射することで亜成層燃焼を行うことを特徴と
する。
【００１０】請求項４に係る発明は、前記所定の回転速
度は、燃料のオクタン価が高いほど高回転速度側に設定
されることを特徴とする。
度は、燃料のオクタン価が高いほど高回転速度側に設定
されることを特徴とする。
【００１１】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、亜成層化
運転時の機関発生トルクが、要求される燃料のすべてを
吸気行程中に筒内に直接噴射した場合の機関発生トルク
を下回るようになる回転速度領域においては亜成層化運
転を禁止するようにしたので、ノック改善制御を効果的
に活用することができ、また、ノック改善制御を行うこ
とによるトルク低下を確実に防止することができる。
運転時の機関発生トルクが、要求される燃料のすべてを
吸気行程中に筒内に直接噴射した場合の機関発生トルク
を下回るようになる回転速度領域においては亜成層化運
転を禁止するようにしたので、ノック改善制御を効果的
に活用することができ、また、ノック改善制御を行うこ
とによるトルク低下を確実に防止することができる。
【００１２】特に、高負荷領域においては、ノックの発
生しやすい低・中回転領域にあるときにのみノック改善
制御を行うことで、ノックの発生の抑制及びトルク向上
といったノック改善制御の有利な効果を確実に得ること
ができる。請求項２に係る発明によれば、要求される燃
料の一部を、吸気部燃料噴射弁にて排気行程中に吸気通
路中に噴射し、残りの燃料を圧縮行程中に筒内に直接噴
射するので、確実に燃焼室全体にリーンな混合気を形成
することができ亜成層化を行うことができる。
生しやすい低・中回転領域にあるときにのみノック改善
制御を行うことで、ノックの発生の抑制及びトルク向上
といったノック改善制御の有利な効果を確実に得ること
ができる。請求項２に係る発明によれば、要求される燃
料の一部を、吸気部燃料噴射弁にて排気行程中に吸気通
路中に噴射し、残りの燃料を圧縮行程中に筒内に直接噴
射するので、確実に燃焼室全体にリーンな混合気を形成
することができ亜成層化を行うことができる。
【００１３】請求項３に係る発明によれば、燃焼室全体
にリーンな混合気を形成するために、別に燃料噴射弁を
設けることなく、１つの筒内直噴燃料噴射弁によりノッ
ク改善制御を行うことができ、かかる機関において確実
にノック改善効果を活用できる。請求項４に係る発明に
よれば、オクタン価の違う燃料に対してノック改善効果
を最大限活用することができる。
にリーンな混合気を形成するために、別に燃料噴射弁を
設けることなく、１つの筒内直噴燃料噴射弁によりノッ
ク改善制御を行うことができ、かかる機関において確実
にノック改善効果を活用できる。請求項４に係る発明に
よれば、オクタン価の違う燃料に対してノック改善効果
を最大限活用することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。図１に示すシステム図において、機関
（エンジン）の燃焼室１は、シリンダヘッド２、シリン
ダブロック３及びピストン４により画成されており、該
燃焼室１には吸気通路５及び排気通路６が接続されてい
る。
づいて説明する。図１に示すシステム図において、機関
（エンジン）の燃焼室１は、シリンダヘッド２、シリン
ダブロック３及びピストン４により画成されており、該
燃焼室１には吸気通路５及び排気通路６が接続されてい
る。
【００１５】吸気通路５の燃焼室１側の開口端には、図
示しない吸気カムによって開閉駆動される吸気弁７が設
けられ、排気通路６の燃焼室１側の開口端には、図示し
ない排気カムによって開閉駆動される排気弁８が設けら
れている。吸気通路５には、吸入空気量Ｑａを検出する
エアフローメータ９、吸入空気量Ｑａを制御するスロッ
トル弁１０、吸気部燃料噴射弁１１が設けられており、
吸気部燃料噴射弁１１は燃料を燃焼室１手前の吸気通路
５内に噴射する。
示しない吸気カムによって開閉駆動される吸気弁７が設
けられ、排気通路６の燃焼室１側の開口端には、図示し
ない排気カムによって開閉駆動される排気弁８が設けら
れている。吸気通路５には、吸入空気量Ｑａを検出する
エアフローメータ９、吸入空気量Ｑａを制御するスロッ
トル弁１０、吸気部燃料噴射弁１１が設けられており、
吸気部燃料噴射弁１１は燃料を燃焼室１手前の吸気通路
５内に噴射する。
【００１６】シリンダヘッド２の吸気通路５下方には、
燃焼室１内に燃料を噴射する筒内直噴燃料噴射弁１２が
設けられており、点火プラグ１３は、燃焼室１の略中央
部を臨んで配設されている。前記吸気部燃料噴射弁１１
及び筒内直噴燃料噴射弁１２は、エンジンコントロール
ユニット（ＥＣＵ）１４からの駆動信号により開弁し、
その開弁時間が制御されて所定量の燃料を噴射する。
燃焼室１内に燃料を噴射する筒内直噴燃料噴射弁１２が
設けられており、点火プラグ１３は、燃焼室１の略中央
部を臨んで配設されている。前記吸気部燃料噴射弁１１
及び筒内直噴燃料噴射弁１２は、エンジンコントロール
ユニット（ＥＣＵ）１４からの駆動信号により開弁し、
その開弁時間が制御されて所定量の燃料を噴射する。
【００１７】排気行程中に吸気部燃料噴射弁１１により
燃料を噴射した場合、噴射された燃料は燃焼室１内に拡
散して均質な混合気が形成される。また、圧縮行程中に
筒内直噴燃料噴射弁１２にて燃料を噴射した場合、点火
プラグ１３近傍に集中的な混合気を形成される。従っ
て、要求される燃料の一部を吸気部燃料噴射弁１１にて
排気行程中に噴射し、残りの燃料を筒内直噴燃料噴射弁
１２にて圧縮行程中に噴射することで亜成層燃焼を行う
ことができる。
燃料を噴射した場合、噴射された燃料は燃焼室１内に拡
散して均質な混合気が形成される。また、圧縮行程中に
筒内直噴燃料噴射弁１２にて燃料を噴射した場合、点火
プラグ１３近傍に集中的な混合気を形成される。従っ
て、要求される燃料の一部を吸気部燃料噴射弁１１にて
排気行程中に噴射し、残りの燃料を筒内直噴燃料噴射弁
１２にて圧縮行程中に噴射することで亜成層燃焼を行う
ことができる。
【００１８】一方、要求される燃料のすべてを筒内直噴
燃料噴射弁１２にて、吸気行程中に噴射し点火すること
で均質燃焼を、また、圧縮行程中の噴射し点火すること
で成層燃焼を行うこともできる。エンジンの排気は、排
気弁８を介して燃焼室１から排気通路６に排出され、図
示しない排気浄化触媒を介して大気中へ排出される。
燃料噴射弁１２にて、吸気行程中に噴射し点火すること
で均質燃焼を、また、圧縮行程中の噴射し点火すること
で成層燃焼を行うこともできる。エンジンの排気は、排
気弁８を介して燃焼室１から排気通路６に排出され、図
示しない排気浄化触媒を介して大気中へ排出される。
【００１９】ＥＣＵ１４には、吸入空気量Ｑａを検出す
るエアフローメータ９、クランク軸の回転角位置を検出
するクランク角センサ１５、エンジン冷却水温度Ｔｗを
検出する水温センサ１６、アクセル開度ＡＣＣを検出す
るアクセル開度センサ１７、図示しない空燃比センサ等
からの信号が入力される。なお、エンジンの回転速度Ｎ
ｅは、クランク角センサ１５からの信号に基づいて算出
される。
るエアフローメータ９、クランク軸の回転角位置を検出
するクランク角センサ１５、エンジン冷却水温度Ｔｗを
検出する水温センサ１６、アクセル開度ＡＣＣを検出す
るアクセル開度センサ１７、図示しない空燃比センサ等
からの信号が入力される。なお、エンジンの回転速度Ｎ
ｅは、クランク角センサ１５からの信号に基づいて算出
される。
【００２０】そして、ＥＣＵ１４は、これらの入力され
た信号に基づいて所定の演算処理を行って、スロットル
弁１０のスロットル開度制御、吸気部燃料噴射弁１１及
び筒内直噴燃料噴射弁１２による燃料噴射量及び噴射時
期制御、点火プラグ１３による点火時期制御等を行う。
なお、本エンジンの燃焼方式としては、ノックが発生す
るおそれがない低、中負荷領域においては、空燃比制御
との組み合わせで、成層リーン燃焼（目標空燃比ｔＡ／
Ｆが４０程度）、均質リーン燃焼（目標空燃比ｔＡ／Ｆ
が２０〜３０程度）、均質ストイキ燃焼があり、エンジ
ン運転条件（エンジン回転速度Ｎｅ、目標エンジントル
クｔＴ）に従っていずれかの燃焼方式（及び目標空燃比
ｔＡ／Ｆ）を設定できる。
た信号に基づいて所定の演算処理を行って、スロットル
弁１０のスロットル開度制御、吸気部燃料噴射弁１１及
び筒内直噴燃料噴射弁１２による燃料噴射量及び噴射時
期制御、点火プラグ１３による点火時期制御等を行う。
なお、本エンジンの燃焼方式としては、ノックが発生す
るおそれがない低、中負荷領域においては、空燃比制御
との組み合わせで、成層リーン燃焼（目標空燃比ｔＡ／
Ｆが４０程度）、均質リーン燃焼（目標空燃比ｔＡ／Ｆ
が２０〜３０程度）、均質ストイキ燃焼があり、エンジ
ン運転条件（エンジン回転速度Ｎｅ、目標エンジントル
クｔＴ）に従っていずれかの燃焼方式（及び目標空燃比
ｔＡ／Ｆ）を設定できる。
【００２１】また、ノックが発生するおそれのある高負
荷領域においては、要求される燃料を分割して燃料を噴
射し、燃焼室１内の混合気を亜成層化してノックの発生
を抑制するノック改善制御を行うが、エンジン回転速度
が所定の回転速度を超えるときは、ノック改善制御を禁
止している（すなわち、高負荷・低、中回転領域でのみ
ノック改善制御を行う）。
荷領域においては、要求される燃料を分割して燃料を噴
射し、燃焼室１内の混合気を亜成層化してノックの発生
を抑制するノック改善制御を行うが、エンジン回転速度
が所定の回転速度を超えるときは、ノック改善制御を禁
止している（すなわち、高負荷・低、中回転領域でのみ
ノック改善制御を行う）。
【００２２】具体的には、前記吸気部燃料噴射弁１１に
より排気行程中に燃料の一部を噴射（以下、排気行程噴
射とする）して燃焼室１全体にリーンな混合気を形成す
ると共に、残りの燃料を前記筒内直噴燃料噴射弁１２に
より圧縮行程中に噴射（以下、圧縮行程噴射とする）し
て燃焼室１内に亜成層混合気を形成することにより、エ
ンドガス部をリーン化してノックの発生を抑制する。
より排気行程中に燃料の一部を噴射（以下、排気行程噴
射とする）して燃焼室１全体にリーンな混合気を形成す
ると共に、残りの燃料を前記筒内直噴燃料噴射弁１２に
より圧縮行程中に噴射（以下、圧縮行程噴射とする）し
て燃焼室１内に亜成層混合気を形成することにより、エ
ンドガス部をリーン化してノックの発生を抑制する。
【００２３】なお、上記ノック改善制御における燃料噴
射量（すなわち、要求燃料量ｔＱｆ）は、排気行程噴射
による燃料と圧縮行程噴射による燃料のトータル燃料量
であるが、全体としての空燃比が理論空燃比又は若干リ
ッチな混合気（例えば、目標空燃比ｔＡ／Ｆが１２〜１
４．７）が形成されるように設定される。以下、本実施
形態に係るノック改善制御について説明する。
射量（すなわち、要求燃料量ｔＱｆ）は、排気行程噴射
による燃料と圧縮行程噴射による燃料のトータル燃料量
であるが、全体としての空燃比が理論空燃比又は若干リ
ッチな混合気（例えば、目標空燃比ｔＡ／Ｆが１２〜１
４．７）が形成されるように設定される。以下、本実施
形態に係るノック改善制御について説明する。
【００２４】図２は、ノック改善制御を示すフローチャ
ートである。ステップ１（図ではＳ１と記す。以下同
様）では、吸入空気量Ｑａ、エンジン回転速度Ｎｅ、目
標エンジントルクｔＴを読み込む。ステップ２では、現
在のエンジン運転条件がノック改善制御を行う負荷（ず
なわち、高負荷領域）にあるか否かを判断する。
ートである。ステップ１（図ではＳ１と記す。以下同
様）では、吸入空気量Ｑａ、エンジン回転速度Ｎｅ、目
標エンジントルクｔＴを読み込む。ステップ２では、現
在のエンジン運転条件がノック改善制御を行う負荷（ず
なわち、高負荷領域）にあるか否かを判断する。
【００２５】エンジン運転条件が高負荷領域にあればス
テップ３に進み、高負荷領域でなければ本制御を終了
し、運転条件に応じて成層燃焼又は均質燃焼である通常
の制御を行う。ステップ３では、エンジン回転速度Ｎｅ
がノック改善制御を行うことによりトルク改善効果につ
いても得ることができる所定の回転速度Ｎｓ以下である
か否かを判断する。
テップ３に進み、高負荷領域でなければ本制御を終了
し、運転条件に応じて成層燃焼又は均質燃焼である通常
の制御を行う。ステップ３では、エンジン回転速度Ｎｅ
がノック改善制御を行うことによりトルク改善効果につ
いても得ることができる所定の回転速度Ｎｓ以下である
か否かを判断する。
【００２６】エンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度Ｎ
ｓ以下であれば、ステップ４に進み、所定の回転速度Ｎ
ｓを超えていれば本制御を終了し、運転条件に応じて成
層燃焼又は均質燃焼である通常の制御を行う。なお、こ
こで言うトルク改善効果とは、同一のエンジン回転速度
のもとで、要求される燃料のすべてを吸気行程中に直接
筒内に噴射した場合のエンジン発生トルクよりも前記ノ
ック改善制御を行った場合のエンジン発生トルクの方が
大きくなることを意味する。
ｓ以下であれば、ステップ４に進み、所定の回転速度Ｎ
ｓを超えていれば本制御を終了し、運転条件に応じて成
層燃焼又は均質燃焼である通常の制御を行う。なお、こ
こで言うトルク改善効果とは、同一のエンジン回転速度
のもとで、要求される燃料のすべてを吸気行程中に直接
筒内に噴射した場合のエンジン発生トルクよりも前記ノ
ック改善制御を行った場合のエンジン発生トルクの方が
大きくなることを意味する。
【００２７】前述したように、前記ノック改善制御を行
うことでノック限界点火時期を進角側にすることができ
るため、点火時期を進角させてエンジン発生トルクを増
大させることができる。しかし、エンジン回転速度Ｎｅ
が所定の回転速度Ｎｓを超えると、点火時期を進角させ
ることによるトルクの増加分よりも、燃料の一部を圧縮
行程中に噴射するため筒内直噴の特徴である気化潜熱の
有効利用が目減りすることによるトルク減少（吸入空気
量の減少）分の方が大きくなってしまうといった問題が
ある。
うことでノック限界点火時期を進角側にすることができ
るため、点火時期を進角させてエンジン発生トルクを増
大させることができる。しかし、エンジン回転速度Ｎｅ
が所定の回転速度Ｎｓを超えると、点火時期を進角させ
ることによるトルクの増加分よりも、燃料の一部を圧縮
行程中に噴射するため筒内直噴の特徴である気化潜熱の
有効利用が目減りすることによるトルク減少（吸入空気
量の減少）分の方が大きくなってしまうといった問題が
ある。
【００２８】また、高回転領域では中・低回転領域に比
べてノックの発生の心配が少ない。このため、エンジン
回転速度Ｎｅが所定の回転速度Ｎｓ以下のときのみノッ
ク改善制御を行うようにし、所定の回転速度Ｎｓを超え
るときはノック改善制御を禁止することにしている。こ
こで、前記所定の回転速度Ｎｓはあらかじめ実験等によ
り求めた値が設定されているが、燃料のオクタン価に応
じて異なる値を設定するようにしてもよい。この場合、
例えばハイオクガソリン使用時よりもレギュラーガソリ
ン使用時の方が高い回転速度に設定される。
べてノックの発生の心配が少ない。このため、エンジン
回転速度Ｎｅが所定の回転速度Ｎｓ以下のときのみノッ
ク改善制御を行うようにし、所定の回転速度Ｎｓを超え
るときはノック改善制御を禁止することにしている。こ
こで、前記所定の回転速度Ｎｓはあらかじめ実験等によ
り求めた値が設定されているが、燃料のオクタン価に応
じて異なる値を設定するようにしてもよい。この場合、
例えばハイオクガソリン使用時よりもレギュラーガソリ
ン使用時の方が高い回転速度に設定される。
【００２９】ステップ４は、目標空燃比ｔＡ／Ｆ、吸入
空気量Ｑａに基づいて要求燃料噴射量ｔＱｆを、例えば
あらかじめ設定されたマップを参照して算出する。な
お、上述したように、分割燃料噴射の（全体としての）
出力空燃比ｔＡ／Ｆは理論空燃比又は若干リッチにあら
かじめ設定されており（Ａ／Ｆが１２〜１４．３）、要
求燃料噴射量ｔＱｆは排気行程噴射で噴射する燃料量
（排気行程噴射燃料量）Ｑｅと圧縮行程噴射で噴射する
燃料量（圧縮行程噴射燃料量）Ｑｐとの合計として算出
される。
空気量Ｑａに基づいて要求燃料噴射量ｔＱｆを、例えば
あらかじめ設定されたマップを参照して算出する。な
お、上述したように、分割燃料噴射の（全体としての）
出力空燃比ｔＡ／Ｆは理論空燃比又は若干リッチにあら
かじめ設定されており（Ａ／Ｆが１２〜１４．３）、要
求燃料噴射量ｔＱｆは排気行程噴射で噴射する燃料量
（排気行程噴射燃料量）Ｑｅと圧縮行程噴射で噴射する
燃料量（圧縮行程噴射燃料量）Ｑｐとの合計として算出
される。
【００３０】ステップ５では、排気行程噴射燃料量Ｑｅ
と圧縮行程噴射燃料量Ｑｐを、図３に示すテーブル（エ
ンジン回転速度Ｎｅ―吸気噴射燃料量の比率ＫＰＡＲ
Ｔ）を参照して設定する。最適な燃料比率は仕様等によ
って異なり、ピストン形状あるいはガス流動の強さ等に
より変化する値である。本実施形態では、エンジン回転
速度Ｎｅが１０００ｒｐｍのときは、排気行程噴射燃料
量Ｑｅと圧程行程噴射燃料量Ｑｐの比率が５：５程度、
エンジン回転速度Ｎｅが２０００ｒｐｍのときはＱｅと
Ｑｐの比率が４：６程度、エンジン回転速度Ｎｅが３０
００ｒｐｍのときはＱｅとＱｐの比率が３：７程度とな
るようにしている。
と圧縮行程噴射燃料量Ｑｐを、図３に示すテーブル（エ
ンジン回転速度Ｎｅ―吸気噴射燃料量の比率ＫＰＡＲ
Ｔ）を参照して設定する。最適な燃料比率は仕様等によ
って異なり、ピストン形状あるいはガス流動の強さ等に
より変化する値である。本実施形態では、エンジン回転
速度Ｎｅが１０００ｒｐｍのときは、排気行程噴射燃料
量Ｑｅと圧程行程噴射燃料量Ｑｐの比率が５：５程度、
エンジン回転速度Ｎｅが２０００ｒｐｍのときはＱｅと
Ｑｐの比率が４：６程度、エンジン回転速度Ｎｅが３０
００ｒｐｍのときはＱｅとＱｐの比率が３：７程度とな
るようにしている。
【００３１】ステップ６では、排気行程噴射終了時期を
設定し、ステップ７では、所定のタイミングで吸気行程
噴射を実行する。例えば、図５（Ａ）に示すように、噴
射終了時期（すなわち、閉弁時期）が３０°〜５０°Ｂ
ＴＤＣ（排気上死点前３０°〜５０°のクランク角位
置）となるように吸気部燃料噴射弁１１を制御してステ
ップ５で設定した排気行程噴射燃料量Ｑｅを噴射する。
設定し、ステップ７では、所定のタイミングで吸気行程
噴射を実行する。例えば、図５（Ａ）に示すように、噴
射終了時期（すなわち、閉弁時期）が３０°〜５０°Ｂ
ＴＤＣ（排気上死点前３０°〜５０°のクランク角位
置）となるように吸気部燃料噴射弁１１を制御してステ
ップ５で設定した排気行程噴射燃料量Ｑｅを噴射する。
【００３２】なお、このように排気行程噴射を噴射終了
時期制御とするのは、確実かつ十分に燃料を気化させて
筒内に均質でリーンな混合気を形成するためである。ス
テップ８では、圧縮行程噴射開始タイミングを、図４に
示すようなテーブル（エンジン回転速度Ｎｅ―噴射開始
タイミングＩＴＣＯＭＰ）を参照して設定する。
時期制御とするのは、確実かつ十分に燃料を気化させて
筒内に均質でリーンな混合気を形成するためである。ス
テップ８では、圧縮行程噴射開始タイミングを、図４に
示すようなテーブル（エンジン回転速度Ｎｅ―噴射開始
タイミングＩＴＣＯＭＰ）を参照して設定する。
【００３３】最適な噴射開始時期は仕様等により異なる
が、本実施形態では、噴射開始タイミングＩＴＣＯＭＰ
を、エンジン回転速度Ｎｅが１０００ｒｐｍのときは２
６０°ＡＴＤＣ（圧縮上死点後２６０°のクランク角位
置）程度、エンジン回転速度Ｎｅが２０００ｒｐｍのと
きは２２０°ＡＴＤＣ程度、エンジン回転速度Ｎｅが３
０００ｒｐｍのときは２００°ＡＴＤＣ程度に設定して
いる。
が、本実施形態では、噴射開始タイミングＩＴＣＯＭＰ
を、エンジン回転速度Ｎｅが１０００ｒｐｍのときは２
６０°ＡＴＤＣ（圧縮上死点後２６０°のクランク角位
置）程度、エンジン回転速度Ｎｅが２０００ｒｐｍのと
きは２２０°ＡＴＤＣ程度、エンジン回転速度Ｎｅが３
０００ｒｐｍのときは２００°ＡＴＤＣ程度に設定して
いる。
【００３４】ステップ９では、圧縮行程噴射を実行す
る。すなわち、図５（Ａ）に示すように、噴射開始時期
が（すなわち、開弁時期）をステップ８で設定した噴射
開始タイミングＩＴＣＯＭＰとなるように筒内直噴燃料
噴射弁１２を制御して、ステップ５で設定した圧縮行程
噴射燃料量Ｑｐを噴射する。なお、このように圧縮行程
噴射を噴射開始時期制御とするのは、過渡時に噴射時期
の決定を最大限遅らせることができ、ノック改善制御を
効果的に行えるからである。
る。すなわち、図５（Ａ）に示すように、噴射開始時期
が（すなわち、開弁時期）をステップ８で設定した噴射
開始タイミングＩＴＣＯＭＰとなるように筒内直噴燃料
噴射弁１２を制御して、ステップ５で設定した圧縮行程
噴射燃料量Ｑｐを噴射する。なお、このように圧縮行程
噴射を噴射開始時期制御とするのは、過渡時に噴射時期
の決定を最大限遅らせることができ、ノック改善制御を
効果的に行えるからである。
【００３５】以上のように、燃料を排気行程と圧縮行程
とで分割噴射し、混合気を亜成層化してノック改善制御
を行うに際し、エンジン回転速度Ｎｅがノック改善制御
によってトルク改善効果も得られる回転速度（すなわ
ち、前記所定の回転速度Ｎｓ）以下であるか否かを判断
し、所定の回転速度Ｎｓ以下のときにのみに実行し、所
定の回転速度Ｎｓを超えるときは禁止するので、高回転
領域におけるトルク低下を確実に防止すると共に、低・
中回転領域においては、ノック及びトルクの改善を効果
的に行うことができる。
とで分割噴射し、混合気を亜成層化してノック改善制御
を行うに際し、エンジン回転速度Ｎｅがノック改善制御
によってトルク改善効果も得られる回転速度（すなわ
ち、前記所定の回転速度Ｎｓ）以下であるか否かを判断
し、所定の回転速度Ｎｓ以下のときにのみに実行し、所
定の回転速度Ｎｓを超えるときは禁止するので、高回転
領域におけるトルク低下を確実に防止すると共に、低・
中回転領域においては、ノック及びトルクの改善を効果
的に行うことができる。
【００３６】なお、以上の説明では、筒内直噴燃料噴射
弁１２とは別に吸気部燃料噴射弁１１を設け、これによ
り排気行程噴射を行っているが、これに限られず筒内直
噴燃料噴射弁１２のみで吸気行程噴射と圧縮行程噴射を
行うタイプの機関に本発明を適用してもよい。この場合
は、図５（Ｂ）に示すように、吸気行程噴射、圧縮行程
噴射共に噴射開始時期制御とする。例えば、吸気行程噴
射開始時期が２０〜５０°ＡＴＤＣ程度になるように筒
内直噴燃料噴射弁１２を制御する。このときのフローチ
ャートを図７に示す。図中のステップで図２のフローチ
ャートと同じものは図２と同じ番号としている。図７に
おいて、ステップ５'では、吸気行程噴射燃料量Ｑｉを
演算しおり、ステップ６'では、吸気行程噴射開始時期
を設定している。
弁１２とは別に吸気部燃料噴射弁１１を設け、これによ
り排気行程噴射を行っているが、これに限られず筒内直
噴燃料噴射弁１２のみで吸気行程噴射と圧縮行程噴射を
行うタイプの機関に本発明を適用してもよい。この場合
は、図５（Ｂ）に示すように、吸気行程噴射、圧縮行程
噴射共に噴射開始時期制御とする。例えば、吸気行程噴
射開始時期が２０〜５０°ＡＴＤＣ程度になるように筒
内直噴燃料噴射弁１２を制御する。このときのフローチ
ャートを図７に示す。図中のステップで図２のフローチ
ャートと同じものは図２と同じ番号としている。図７に
おいて、ステップ５'では、吸気行程噴射燃料量Ｑｉを
演算しおり、ステップ６'では、吸気行程噴射開始時期
を設定している。
【００３７】ステップ７'では、ステップ５'で演算され
た吸気行程噴射燃料量Ｑｉを噴射し、圧縮行程噴射につ
いては、図２におけるステップ８、９と同様に行う。ま
た、上記実施形態のように吸気行程噴射を行わず、要求
された燃料のすべてを圧縮行程中に直接筒内に噴射し
て、混合気を成層化することによってもエンドガス部に
燃料がほとんど存在しなくなるのでノックの発生を抑制
できる。このように混合気を成層化してノック改善制御
を行うタイプの内燃機関においても、エンジン回転速度
が所定の回転速度以下の低、中回転領域でのみノック改
善制御を行うようにして高回転領域ではノック改善制御
（混合気の成層化）を禁止することにより、上記実施形
態の場合と同様にノック改善制御を効果的に活用でき
る。
た吸気行程噴射燃料量Ｑｉを噴射し、圧縮行程噴射につ
いては、図２におけるステップ８、９と同様に行う。ま
た、上記実施形態のように吸気行程噴射を行わず、要求
された燃料のすべてを圧縮行程中に直接筒内に噴射し
て、混合気を成層化することによってもエンドガス部に
燃料がほとんど存在しなくなるのでノックの発生を抑制
できる。このように混合気を成層化してノック改善制御
を行うタイプの内燃機関においても、エンジン回転速度
が所定の回転速度以下の低、中回転領域でのみノック改
善制御を行うようにして高回転領域ではノック改善制御
（混合気の成層化）を禁止することにより、上記実施形
態の場合と同様にノック改善制御を効果的に活用でき
る。
【図１】本発明の実施形態を示すシステム図。
【図２】一実施形態に係るノック改善制御を示すフロー
チャート。
チャート。
【図３】亜成層運転時の吸気行程で噴射する燃料比率算
出用のテーブルの一例を示す図。
出用のテーブルの一例を示す図。
【図４】亜成層運転時の圧縮行程噴射の噴射開始タイミ
ング算出用のテーブルの一例を示す図。
ング算出用のテーブルの一例を示す図。
【図５】亜成層運転時の燃料噴射時期を示すタイミング
チャート（Ａ：吸気部燃料噴射弁と筒内直噴燃料噴射弁
とを併用した場合、Ｂ：筒内直噴燃料噴射弁のみで行う
場合）。
チャート（Ａ：吸気部燃料噴射弁と筒内直噴燃料噴射弁
とを併用した場合、Ｂ：筒内直噴燃料噴射弁のみで行う
場合）。
【図６】点火時期と機関発生トルクの関係を示す図
（Ａ：低回転領域、Ｂ：高回転領域）。
（Ａ：低回転領域、Ｂ：高回転領域）。
【図７】他の実施形態に係るノック改善制御を示すフロ
ーチャート。
ーチャート。
１ 燃焼室
２ シリンダヘッド
３ シリンダブロック
１１ 吸気部燃料噴射弁
１２ 筒内直噴燃料噴射弁
１３ 点火プラグ
１４ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
１５ クランク角センサ
１６ 水温センサ
１７ アクセル開度センサ
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ０２Ｄ 41/02 Ｆ０２Ｄ 41/02 ３３０Ｆ
Claims (4)
- 【請求項１】所定の運転領域にて、亜成層化混合気を形
成し亜成層燃焼を行う直噴火花点火式内燃機関の制御装
置において、 機関の回転速度が所定回転速度を超える高回転領域では
亜成層燃焼を禁止し、 前記所定回転速度を超える高回転領域では、亜成層燃焼
時の機関発生トルクは要求される燃料のすべてを吸気行
程中に筒内に噴射した場合の機関発生トルクよりも小さ
くなることを特徴とする直噴火花点火式内燃機関の制御
装置。 - 【請求項２】燃焼室の手前の吸気通路内に燃料を噴射す
る吸気部燃料噴射弁を備え、 該吸気部燃料噴射弁によって、要求される燃料の一部を
排気行程中に噴射して燃焼室全体にリーンな混合気を形
成し、 残りの燃料を圧縮行程中に筒内に直接噴射することで亜
成層燃焼を行うこと特徴とする請求項１記載の直噴火花
点火式内燃機関の制御装置。 - 【請求項３】吸気行程中に、要求される燃料の一部を直
接筒内に噴射して燃焼室全体にリーンな混合気を形成
し、 残りの燃料を圧縮行程中に筒内に直接噴射することで亜
成層燃焼を行うことを特徴とする請求項１記載の直噴火
花点火式内燃機関の制御装置。 - 【請求項４】前記所定の回転速度は、燃料のオクタン価
が高いほど高回転速度側に設定されることを特徴とする
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の直噴火花
点火式内燃機関の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001197403A JP2003013785A (ja) | 2001-06-28 | 2001-06-28 | 直噴火花点火式内燃機関の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001197403A JP2003013785A (ja) | 2001-06-28 | 2001-06-28 | 直噴火花点火式内燃機関の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003013785A true JP2003013785A (ja) | 2003-01-15 |
Family
ID=19035015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001197403A Pending JP2003013785A (ja) | 2001-06-28 | 2001-06-28 | 直噴火花点火式内燃機関の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003013785A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006073062A1 (en) * | 2005-01-04 | 2006-07-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Dual injection type internal combustion engine |
| EP1531262A3 (en) * | 2003-11-11 | 2006-11-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection control apparatus and fuel injection control method for internal combustion engine |
| WO2006100947A3 (en) * | 2005-03-18 | 2007-04-26 | Toyota Motor Co Ltd | Control apparatus for internal combustion engine |
| JP2008019873A (ja) * | 2007-10-04 | 2008-01-31 | Toyota Motor Corp | 圧縮比変更期間における内燃機関の制御 |
| CN101943075A (zh) * | 2010-08-04 | 2011-01-12 | 清华大学 | 一种稀燃缸内直喷汽油机无爆震压缩着火的扩散燃烧方法 |
| JP2014015942A (ja) * | 2013-10-28 | 2014-01-30 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関の制御装置 |
| JP2017002848A (ja) * | 2015-06-11 | 2017-01-05 | 株式会社Ｋｓｆ | 内燃機関 |
| US11053870B2 (en) | 2004-11-18 | 2021-07-06 | Massachusetts Institute Of Technology | Optimized fuel management system for direct injection ethanol enhancement of gasoline engines |
| CN115750067A (zh) * | 2022-11-09 | 2023-03-07 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种混动汽油机燃烧系统、燃烧方法、发动机和车辆 |
| US11773802B2 (en) * | 2021-10-14 | 2023-10-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
-
2001
- 2001-06-28 JP JP2001197403A patent/JP2003013785A/ja active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1531262A3 (en) * | 2003-11-11 | 2006-11-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection control apparatus and fuel injection control method for internal combustion engine |
| CN100402821C (zh) * | 2003-11-11 | 2008-07-16 | 丰田自动车株式会社 | 用于内燃机的燃料喷射控制装置和燃料喷射控制方法 |
| US11053870B2 (en) | 2004-11-18 | 2021-07-06 | Massachusetts Institute Of Technology | Optimized fuel management system for direct injection ethanol enhancement of gasoline engines |
| US11643985B2 (en) | 2004-11-18 | 2023-05-09 | Massachusetts Institute Of Technology | Optimized fuel management system for direct injection ethanol enhancement of gasoline engines |
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| US11168625B2 (en) | 2004-11-18 | 2021-11-09 | Massachusetts Institute Of Technology | Optimized fuel management system for direct injection ethanol enhancement of gasoline engines |
| US11067012B2 (en) | 2004-11-18 | 2021-07-20 | Massachusetts Institute Of Technology | Optimized fuel management system for direct injection ethanol enhancement of gasoline engines |
| WO2006073062A1 (en) * | 2005-01-04 | 2006-07-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Dual injection type internal combustion engine |
| US7377255B2 (en) | 2005-01-04 | 2008-05-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Dual injection type internal combustion engine |
| US7844389B2 (en) | 2005-01-04 | 2010-11-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Dual injection type internal combustion engine |
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| JP2008019873A (ja) * | 2007-10-04 | 2008-01-31 | Toyota Motor Corp | 圧縮比変更期間における内燃機関の制御 |
| CN101943075A (zh) * | 2010-08-04 | 2011-01-12 | 清华大学 | 一种稀燃缸内直喷汽油机无爆震压缩着火的扩散燃烧方法 |
| JP2014015942A (ja) * | 2013-10-28 | 2014-01-30 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関の制御装置 |
| JP2017002848A (ja) * | 2015-06-11 | 2017-01-05 | 株式会社Ｋｓｆ | 内燃機関 |
| US11773802B2 (en) * | 2021-10-14 | 2023-10-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
| CN115750067A (zh) * | 2022-11-09 | 2023-03-07 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种混动汽油机燃烧系统、燃烧方法、发动机和车辆 |
| CN115750067B (zh) * | 2022-11-09 | 2024-04-12 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种混动汽油机燃烧系统、燃烧方法、发动机和车辆 |
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Legal Events
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