JPH07103032A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、排気ガス再循環装置を備える内燃
機関の燃料噴射制御装置に関し、吸気通路の壁面付着燃
料からフューエルカット実行中に気化する燃料を有効利
用してさらに燃費を低減することを目的とする。 【構成】 排気通路５と吸気通路３のスロットル弁８下
流とを連通する排気ガス再循環通路１０及びそれ内に配
置された制御弁１１を有する排気ガス再循環装置とを具
備する内燃機関において、吸気通路３のスロットル弁８
下流に配置された燃料噴射弁９と、スロットル弁８がア
イドル時開度近傍に戻される時のフューエルカットの実
行時に制御弁１１を開弁する制御弁開弁手段と、フュー
エルカットの実行中に吸気通路３に付着する燃料から気
化する気化燃料量を算出する算出手段と、フューエルカ
ットの復帰時において、算出手段により算出される気化
燃料量を基に噴射燃料を減量させる燃料減量手段、とを
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に排気ガス再循環装
置を備える内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排気ガス再循環（以下ＥＧＲと表す）
は、排気ガスの主成分である不活性ガスを燃焼室内へ再
循環させることにより、燃焼温度を低下させてＮＯｘの
発生量を低減するものであり、このためのＥＧＲ装置
は、排気通路と吸気通路のスロットル弁下流とを制御弁
を介して接続するものである。ところで、このようなＥ
ＧＲ装置を備える内燃機関を含む通常の内燃機関におい
て、スロットル弁をアイドル時開度近傍に戻すような減
速時に、燃料節約等のために燃焼室内への燃料供給を停
止するフューエルカットが公知である。

【０００３】特開平２−１１５５４２号公報には、燃焼
室内に直接燃料を噴射する第１噴射弁と、吸気通路に燃
料を噴射する第２噴射弁とを有し、各運転状態における
必要燃料量の多くを低負荷時には第１噴射弁を使用し
て、また高負荷時には第２噴射弁を使用して燃焼室内へ
供給する燃料供給装置において、フューエルカット復帰
後しばらくは、機関負荷にかかわらず必要燃料量の多く
を第２噴射弁を使用して供給する燃料供給装置が記載さ
れている。

【０００４】この燃料供給装置は、低負荷時には主に第
１噴射弁を使用することにより、低燃費の成層燃焼を実
行させ、高負荷時には主に第２噴射弁を使用することに
より、高出力を得られる均一混合気燃焼を実行させ、さ
らにフューエルカットの復帰時に限り、低負荷時であっ
ても主に第２噴射弁を使用することにより、この時の燃
焼に際して、燃焼室内の温度が低い場合における確実な
燃料霧化を保証し、また燃焼室内の温度が高い場合にお
いて、第１噴射弁内の燃料気化によって所望量の燃料が
供給されないことを防止することを意図している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般的に吸気通路へ噴
射される燃料は、全てが燃焼室内へ供給されることはな
く、その一部は吸気通路の壁面に付着するが、これまで
に付着する燃料の一部が吸気によって気化されるため
に、この時に付着しない燃料と合わせて所望量の燃料が
燃焼室へ供給されている。フューエルカット実行時にお
いてもピストンが動作して吸排気が行われるために壁面
付着燃料の気化が行われる。それにより燃焼室内に形成
される混合気は非常に希薄であるために、点火が実行さ
れていても燃焼することはない。前述の従来技術におい
て、この気化燃料は有効利用されずに排気通路下流に排
出されるために、この時の排気エミッションの悪化、又
は触媒コンバータでの酸化によるその異常加熱をもたら
し、さらにフューエルカット復帰時における燃料の壁面
付着を考慮しての燃料増量が必要となり燃費を悪化させ
る。

【０００６】従って、本発明の目的は、ＥＧＲ装置を有
する内燃機関において、壁面付着燃料からフューエルカ
ット実行中に気化する燃料を有効に利用してさらに燃費
を低減することができる燃料噴射制御装置を提供するこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による内燃機関の
燃料噴射制御装置は、スロットル弁が配置された吸気通
路と、排気通路と前記吸気通路の前記スロットル弁下流
とを連通する排気ガス再循環通路及びそれ内に配置され
た再循環排気ガス量を制御するための制御弁を有する排
気ガス再循環装置とを具備する内燃機関のための燃料噴
射制御装置であって、前記吸気通路の前記スロットル弁
下流に配置された燃料噴射弁と、前記スロットル弁がア
イドル開度近傍に戻される時のフューエルカットの実行
時に前記制御弁を開弁する制御弁開弁手段と、前記フュ
ーエルカットの実行中に前記吸気通路に付着する燃料か
ら気化する気化燃料量を算出する算出手段と、前記フュ
ーエルカットの復帰時において、前記算出手段により算
出される前記気化燃料量を基に噴射燃料を減量させる燃
料減量手段、とを具備することを特徴とする。

【０００８】

【作用】前述の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
制御弁開弁手段はスロットル弁がアイドル開度近傍に戻
される時のフューエルカットの実行時に再循環排気ガス
量を制御するための制御弁を開弁し、算出手段はフュー
エルカットの実行中に吸気通路に付着する燃料から気化
する気化燃料量を算出し、燃料減量手段はフューエルカ
ットの復帰時において算出手段により算出される気化燃
料量を基に噴射燃料を減量させる。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明による燃料噴射制御装置が設
けられたＥＧＲ装置を有する内燃機関の概略断面図であ
る。同図において、１は燃焼室、２はピストン、３は吸
気弁４を介して燃焼室１へ通じる吸気通路、５は排気弁
６を介して燃焼室１へ通じる排気通路、７は点火プラグ
である。吸気通路３には、アクセルペダル（図示せず）
と連動するスロットル弁８が配置され、スロットル弁８
の下流には気筒毎に吸気通路３内に燃料を噴射するため
の燃料噴射弁９が配置されている。燃料噴射弁９から噴
射される燃料は、全てが燃焼室１内へ供給されることは
なく、その一部が吸気通路３の壁面に付着するが、これ
まで付着した燃料の一部が吸気によって気化するため
に、結果的に所望量の燃料が燃焼室１に供給されるよう
になっている。また、吸気通路３におけるスロットル弁
８及び燃料噴射弁９の間と排気通路とは、ＥＧＲ通路１
０によって連通され、ＥＧＲ通路１０内には再循環させ
る排気ガス量を制御するための制御弁１１が配置されて
いる。

【００１０】２０は、燃料噴射弁９による燃料噴射量制
御及び制御弁１１の開度制御を担当する制御装置であ
り、吸入空気量Ｑを検出するためのエアフローメータ２
１、機関回転数Ｎを検出するための回転センサ２２、冷
却水温センサ２３、及びスロットル弁開度センサ２４等
の機関状態を示すセンサが接続されている。制御弁１１
の開度制御は、一般的に行われているように、前述の各
センサの出力により運転状態を決定し、この運転状態に
応じて設定されたＥＧＲ率（燃焼時において燃焼室１内
に含まれる排気ガス量の割合）が実現されるように、開
度が決定されるものであり、特に、ＥＧＲは一方で多少
の燃焼悪化を伴うために、燃焼が比較的不安定な低負荷
時には前述のＥＧＲ率は０％であり、制御弁１１は全閉
されるようになっている。

【００１１】本実施例の内燃機関は、機関回転数がアイ
ドル回転数より大きな第１設定値以上で、アクセルペダ
ルが開放されてスロットル弁８がアイドル時開度に戻さ
れる時に、燃料噴射を停止して燃料を節約するフューエ
ルカットが実行されるようになっている。このフューエ
ルカットは、機関回転数がアイドル回転数近傍の第２設
定値より低下した時、又は加速が意図されてアクセルペ
ダルが踏み込まれてスロットル弁８が開かれる時等に停
止される。

【００１２】図２は、燃料噴射量制御及び前述の一般的
な制御に優先する制御弁１１の開度制御を示すフローチ
ャートであり、機関始動と同時に実行され、特定気筒の
燃料噴射毎に繰り返されるものである。これを以下に説
明する。

【００１３】まずステップ１０１において、前述のセン
サを使用して吸入空気量Ｇ、機関回転数Ｎ、及び冷却水
温Ｔｗが検出される。次にステップ１０２において、こ
れらの値に基づく機関運転状態に応じた所望の空燃比が
実現されるように、この時に吸気通路３の壁面に付着す
る燃料量とこれまでに付着した燃料から気化する燃料量
とを考慮して、燃料噴射量Ｑが決定される。

【００１４】次にステップ１０３において、前述したよ
うなフューエルカットの実行条件が成立しているかどう
かが判断される。機関始動直後は、この判断は否定され
てステップ１０４に進む。ステップ１０４において、フ
ラグＦが１であるかどうかが判断される。このフラグＦ
は機関停止と共に０にリセットされるために、当初この
判断は否定されてステップ１０５に進み、吸気通路２へ
の壁面付着燃料量Ｑ１は、次式（１）によって計算され
る。 Ｑ１＝（Ｑ１＋ｈ（Ｔ）ｇ（ｖ）Ｑ’）（１−ｆ（ｔ１）） … （１） ここで、ｈ（Ｔ）は吸気温度Ｔの時の吸気通路２に付着
する燃料割合であり、図３に示すように吸気温度Ｔが高
くなる程、小さくなる値である。また、ｇ（ｖ）は吸気
流速ｖの時の吸気通路２に付着する燃料割合であり、図
４に示すように吸気流速ｖが大きくなる程、小さくなる
値である。さらに、ｆ（ｔ）は時間ｔが経過する時に気
化する燃料割合であり、図５に示すように経過時間が長
くなる程、大きくなる値である。ｈ（Ｔ）及びｇ（ｖ）
は、現在の吸気温度Ｔ及び吸気流速ｖを基に決定され、
ｆ（ｔ）は、前回本フローチャートが実行されてから今
回実行されるまでの経過時間ｔ１を基に決定される。た
だし、機関始動直後の一回目の実行においてはｔ１は０
となり、その後は燃料噴射間隔、すなわち機関回転数に
よって異なる値となる。また、機関始動直後における左
辺のＱ１は前回の機関停止直前における壁面付着燃料量
であり、その後は前回の壁面付着燃料量であり、また
Ｑ’は前回の実際の燃料噴射量Ｑinj である。

【００１５】次にステップ１１２において、フラグＦが
２であるかどうかが判断される。前述したように当初フ
ラグＦは０であるために、この判断は否定されてステッ
プ１１７に進み、ステップ１０２において決定された燃
料噴射量Ｑを実際の燃料噴射量Ｑinj として燃料噴射が
実行される。

【００１６】このような流れを繰り返すうちに、フュー
エルカットの実行条件が成立すると、ステップ１０３に
おける判断が肯定されてステップ１０６に進む。ステッ
プ１０６において、燃料噴射量Ｑは０とされる。次にス
テップ１０７に進み、前述のフラグＦは１に設定され、
ステップ１０８において、ＥＧＲ通路１０内の制御弁１
１はこの時の機関負荷等にかかわらず全開とされる。こ
の時、吸気通路３内のスロットル弁８はアイドル時開度
に戻されており、その下流と排気通路５とが全開状態の
ＥＧＲ通路１０によって連通されるために、吸気弁４及
び排気弁６の開閉を伴うピストン２の上下動によって、
新たな吸気は供給されず、また燃焼室１内の排気ガス
は、大気中に排出されることなく全てＥＧＲ通路１０を
通り循環する。

【００１７】次にステップ１０９において、次式（２）
によって循環する排気ガス中に含まれる気化燃料量Ｑ
２、すなわちフューエルカット中に壁面付着燃料から気
化する燃料量が計算される。 Ｑ２＝Ｑ１＊ｆ（ｔ２） … （２） ここで、Ｑ１はステップ１０５において算出されたフュ
ーエルカットが開始される直前の壁面燃料付着量であ
り、時間ｔ２はフューエルカットの持続時間である。

【００１８】次にステップ１１２に進み、フラグＦは１
であるために、この判断は依然として否定されてステッ
プ１１７に進み、この時、燃料噴射量Ｑは０とされてい
るために、実質的に燃料噴射は中止される。

【００１９】フューエルカットの実行条件が不成立とな
ると、ステップ１０３における判断が否定されて再びス
テップ１０４に進む。この時、フラグＦは１となってい
るために、ステップ１０４における判断は肯定されてス
テップ１１０に進む。ステップ１１０において、フュー
エルカット停止直後における壁面燃料付着量Ｑ１を次式
（３）によって算出する。 Ｑ１＝Ｑ１（１−ｆ（ｔ２）） … （３） ここで、左辺のＱ１はフューエルカット実行直前の壁面
燃料付着量となっている。

【００２０】次にステップ１１１において、フラグＦは
２に設定されてステップ１１２に進み、この判断が肯定
されるために、ステップ１１３に進む。ステップ１１３
において、ステップ１０９において算出されたフューエ
ルカット中の気化燃料量Ｑ２のうちで今回の燃焼に使用
される量Ｑ３とその残りの量Ｑ２を次式（４）及び
（５）によって算出する。 Ｑ３＝Ｑ２＊Ｖ０・ｘ／Ｖ … （４） Ｑ２＝Ｑ２（Ｖ−Ｖ０・ｘ）／Ｖ … （５） ここで、Ｖは燃焼室１を除く一気筒当たりの排気ガス循
環流路容積、すなわち一気筒当たりの循環排気ガス量で
ある。またＶ０はシリンダ容積であり、ｘは現在の運転
状態におけるＥＧＲ率である。

【００２１】次にステップ１１４において、残りの量Ｑ
２が０以下であるかどうかが判断され、この判断は当初
否定されてステップ１１５に進み、ステップ１１５にお
いて、燃料噴射量Ｑは、ステップ１０２において決定さ
れた値からＱ３が引かれた値とされ、ステップ１１７に
おいて、この値が実際の燃料噴射量Ｑinj とされ燃料噴
射が実行される。

【００２２】次回のフローチャートの実行において、ス
テップ１０４における判断はフラグＦが２であるために
否定され、前述したステップ１０５における壁面付着燃
料量Ｑ１の算出が実行され、再びステップ１１３及び１
１４の処理が実行される。この流れが繰り返されると、
気化燃料が全て燃焼に使用されてステップ１１４におけ
る判断が肯定され、この時にステップ１１６に進み、フ
ラグＦは０に設定され、噴射燃料の減量は中止されると
共に、これまで説明した全体的な流れが繰り返される。

【００２３】

【発明の効果】このように、本発明による内燃機関の燃
料噴射制御装置によれば、スロットル弁が配置された吸
気通路と、排気通路と前記吸気通路の前記スロットル弁
下流とを連通する排気ガス再循環通路及びそれ内に配置
された再循環排気ガス量を制御するための制御弁を有す
る排気ガス再循環装置とを具備する内燃機関において、
吸気通路のスロットル弁下流に燃料噴射弁が配置され、
制御弁開弁手段はスロットル弁がアイドル時開度近傍に
戻される時のフューエルカットの実行時に再循環排気ガ
ス量を制御するための制御弁を開弁し、算出手段はフュ
ーエルカットの実行中に吸気通路に付着する燃料から気
化する気化燃料量を算出し、燃料減量手段はフューエル
カットの復帰時において算出手段により算出される気化
燃料量を基に噴射燃料を減量させるために、従来、単に
排出されて排気エミッションの悪化又は触媒コンバータ
の異常加熱をもたらしていた吸気通路の壁面に付着する
燃料からフューエルカット中に気化する燃料は、フュー
エルカット後の燃焼に有効に利用され、この時の燃焼に
おいて所望の空燃比が実現されるだけでなく、その分の
燃料が節約されてさらに燃費を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による燃料噴射制御装置が設けられたＥ
ＧＲ装置を有する内燃機関の概略断面図である。

【図２】本発明による燃料噴射量制御のためのフローチ
ャートである。

【図３】値ｈの傾向を示すグラフである。

【図４】値ｇの傾向を示すグラフである。

【図５】値ｆの傾向を示すグラフである。

【符号の説明】

１…燃焼室 ３…吸気通路 ５…排気通路 ８…スロットル弁 ９…燃料噴射弁 １０…ＥＧＲ通路 １１…制御弁 ２０…制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スロットル弁が配置された吸気通路と、
   排気通路と前記吸気通路の前記スロットル弁下流とを連
   通する排気ガス再循環通路及びそれ内に配置された再循
   環排気ガス量を制御するための制御弁を有する排気ガス
   再循環装置とを具備する内燃機関のための燃料噴射制御
   装置であって、前記吸気通路の前記スロットル弁下流に
   配置された燃料噴射弁と、前記スロットル弁がアイドル
   時開度近傍に戻される時のフューエルカットの実行時に
   前記制御弁を開弁する制御弁開弁手段と、前記フューエ
   ルカットの実行中に前記吸気通路に付着する燃料から気
   化する気化燃料量を算出する算出手段と、前記フューエ
   ルカットの復帰時において、前記算出手段により算出さ
   れる前記気化燃料量を基に噴射燃料を減量させる燃料減
   量手段、とを具備することを特徴とする内燃機関の燃料
   噴射制御装置。