JP7790340B2 - Engine equipment - Google Patents
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Description
本開示は、エンジン装置に関し、詳しくは、EGRシステムが取り付けられた筒内噴射弁を有するエンジンを備えるエンジン装置に関する。 This disclosure relates to an engine device, and more particularly to an engine device equipped with an engine having an in-cylinder injection valve to which an EGR system is attached.
従来、この種のエンジン装置としては、ポート噴射弁と筒内噴射弁とを有するエンジンを備え、EGR(Exhaust Gas Recirculation)を実行していないことを筒内噴射弁を半開状態として燃料噴射を行なうパーシャルリフト噴射の学習を実行する条件とするものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、排気を浄化する浄化装置の触媒を急速暖機するときには、吸気行程において筒内噴射弁を用いたフルリフト噴射を実行した後、圧縮行程においてパーシャルリフト噴射を実行している。 Conventionally, one proposed engine system of this type is equipped with an engine having a port injection valve and an in-cylinder injection valve, and uses the absence of EGR (Exhaust Gas Recirculation) as a condition for learning partial lift injection, in which fuel is injected with the in-cylinder injection valve half-open (see, for example, Patent Document 1). In this system, when rapidly warming up the catalyst in the purification device that purifies exhaust gas, full lift injection is performed using the in-cylinder injection valve during the intake stroke, and then partial lift injection is performed during the compression stroke.
しかしながら、上述のエンジン装置では、パーシャルリフト噴射を行なうためには燃料の圧力を高くする必要があり、筒内噴射弁からの最小噴射量を確保するためには、エンジンの負荷率がある程度大きくなる。このため、EGRを実行していないことをパーシャルリフト噴射の学習を実行するための条件とすると、パーシャルリフト噴射の学習を実行できる機会が少なくなり、より適正なパーシャルリフト噴射を行なうことができなくなってしまう。 However, in the engine system described above, partial lift injection requires high fuel pressure, and ensuring the minimum injection amount from the direct injection valve requires a relatively high engine load factor. Therefore, if the condition for learning partial lift injection is that EGR is not being performed, there will be fewer opportunities to learn partial lift injection, making it impossible to perform more appropriate partial lift injection.
本開示のエンジン装置は、パーシャルリフト噴射の学習機会を多くすることを主目的とする。 The primary purpose of the engine system disclosed herein is to provide more opportunities to learn about partial lift injection.
本開示のエンジン装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The engine device disclosed herein employs the following measures to achieve the above-mentioned primary objective.
本開示のエンジン装置は、
EGRシステムが取り付けられた筒内噴射弁を有するエンジンと、前記エンジンを制御する制御装置と、を備えるエンジン装置であって、
前記制御装置は、EGR率が値0より大きく且つ前記エンジンの負荷率と前記エンジンの回転数とが所定閾値範囲内であるときにも、前記筒内噴射弁を半開状態として燃料噴射するパーシャルリフト噴射の学習を許可する、
ことを特徴とする。
The engine device of the present disclosure comprises:
An engine device comprising: an engine having an in-cylinder injection valve to which an EGR system is attached; and a control device that controls the engine,
the control device permits learning of partial lift injection in which fuel is injected with the direct injection valve in a half-open state even when the EGR rate is greater than a value of 0 and the load rate of the engine and the rotation speed of the engine are within predetermined threshold ranges.
It is characterized by:
本開示のエンジン装置では、EGR率が値0のときだけでなく、EGR率が値0より大きく且つエンジンの負荷率とエンジンの回転数とが所定閾値範囲内であるときにも、筒内噴射弁を半開状態として燃料噴射するパーシャルリフト噴射の学習を許可する。これは、ERG率が値0より大きくてもエンジンの負荷率とエンジンの回転数とが所定閾値範囲内であれば爆発燃焼に対するEGRの効果は小さいため、パーシャルリフト噴射の学習を行なってもよいと考えられることに基づく。これにより、パーシャルリフト噴射の学習機会を多くすることができる。 The engine device of the present disclosure allows learning of partial lift injection, in which fuel is injected with the in-cylinder injection valve half-open, not only when the EGR rate is zero, but also when the EGR rate is greater than zero and the engine load rate and engine speed are within a predetermined threshold range. This is based on the idea that even if the EGR rate is greater than zero, the effect of EGR on explosive combustion is small as long as the engine load rate and engine speed are within a predetermined threshold range, so it is acceptable to learn partial lift injection. This allows for more opportunities to learn partial lift injection.
本開示のエンジン装置において、前記所定閾値範囲は、前記筒内噴射弁から最小燃料噴射量の燃料噴射が可能な前記エンジンの負荷率の下限値としての下限閾値以上であると共に前記エンジンの回転数が大きいほど前記エンジンの負荷率が大きくなる上限閾値以下の範囲であるものとしてもよい。これは、エンジン回転数が大きいほどエンジンの負荷率が大きくなってもEGRの効果は小さいと考えられることに基づく。 In the engine device of the present disclosure, the predetermined threshold range may be a range that is equal to or greater than a lower limit threshold that defines the lower limit of the engine load factor at which the minimum fuel injection amount can be injected from the direct injection valve, and is equal to or less than an upper limit threshold at which the engine load factor increases as the engine speed increases. This is based on the idea that the effect of EGR is thought to be smaller as the engine speed increases, even if the engine load factor increases.
次に、本開示を実施するための形態(実施形態)について説明する。図1は、本開示の一実施形態としてのエンジン装置の構成の概略を示す構成図である。図1は、本発明の一実施形態としてのエンジン装置10の構成の概略を示す構成図である。実施形態のエンジン装置10は、図示するように、エンジン12と、排気再循環装置(以下、「EGR(Exhaust Gas Recirculation)システム」という)60と、エンジン12およびEGRシステム60を制御する電子制御ユニット(以下、「ECU」という)70とを備える。なお、このエンジン装置10は、エンジン12からの動力だけを用いて走行する自動車や、エンジン12に加えてモータを備えるハイブリッド自動車、エンジン12からの動力を用いて作動する建設設備などに搭載される。 Next, a mode (embodiment) for implementing the present disclosure will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an engine device according to one embodiment of the present disclosure. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an engine device 10 according to one embodiment of the present disclosure. As shown, the engine device 10 of the embodiment includes an engine 12, an exhaust gas recirculation system (hereinafter referred to as an "EGR (Exhaust Gas Recirculation) system") 60, and an electronic control unit (hereinafter referred to as an "ECU") 70 that controls the engine 12 and the EGR system 60. The engine device 10 is installed in automobiles that run using only power from the engine 12, hybrid automobiles that are equipped with a motor in addition to the engine 12, construction equipment that operates using power from the engine 12, and the like.
エンジン12は、例えばガソリンや軽油などの燃料を用いて吸気、圧縮、膨張(爆発燃焼)、排気の4行程により動力を出力する6気筒の内燃機関として構成されている。図2に示すように、エンジン12は、吸気ポートに燃料供給装置50から低圧供給管53を介して供給される燃料を噴射するポート噴射弁26と、筒内に燃料供給装置50から高圧供給管58を介して供給される燃料を噴射する筒内噴射弁27とを有する。筒内噴射弁27は、燃焼室29の頂部の略中央に配置されており、弁を全開状態として燃料噴射するフルリフト噴射と弁を半開状態として燃料をスプレー状に噴射するパーシャルリフト噴射とにより燃料噴射する。点火プラグ30は、筒内噴射弁27からスプレー状に噴霧される燃料に点火できるように筒内噴射弁27の近傍に配置されている。エンジン12は、ポート噴射弁26と筒内噴射弁27とを有することにより、ポート噴射モードと筒内噴射モードと共用噴射モードとのうちの何れかで運転可能となっている。ポート噴射モードでは、エアクリーナ22により清浄された空気を吸気管23に吸入してスロットルバルブ24やサージタンク25を通過させると共に、吸気管23のサージタンク25よりも下流側のポート噴射弁26から燃料を噴射し、空気と燃料とを混合する。そして、この混合気を吸気バルブ28を介して燃焼室29に吸入し、点火プラグ30による電気火花によって爆発燃焼させて、シリンダボア内でそのエネルギにより押し下げられるピストン32の往復運動をクランクシャフト13の回転運動に変換する。筒内噴射モードでは、ポート噴射モードと同様に空気を燃焼室29に吸入し、吸気行程や圧縮行程において筒内噴射弁27から燃料を噴射し、点火プラグ30による電気火花により爆発燃焼させてクランクシャフト13の回転運動を得る。共用噴射モードでは、空気を燃焼室29に吸入する際にポート噴射弁26から燃料を噴射すると共に吸気行程や圧縮行程において筒内噴射弁27から燃料を噴射し、点火プラグ30による電気火花により爆発燃焼させてクランクシャフト13の回転運動を得る。これらの噴射モードは、エンジン12の運転状態に基づいて切り替えられる。燃焼室29から排気バルブ33を介して排気管34に排出される排気は、浄化装置35を介して外気に排出される。浄化装置35は、排気中の一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)の有害成分を浄化する浄化触媒(三元触媒)35aを有する。この排気管34の排気は、外気に排出されるだけでなく、排気を吸気に還流するEGRシステム60を介して吸気管23に供給される。 The engine 12 is a six-cylinder internal combustion engine that uses fuel such as gasoline or diesel to output power through four strokes: intake, compression, expansion (explosive combustion), and exhaust. As shown in FIG. 2 , the engine 12 has a port injection valve 26 that injects fuel supplied from a fuel supply device 50 via a low-pressure supply pipe 53 into the intake port, and an in-cylinder injection valve 27 that injects fuel supplied from the fuel supply device 50 via a high-pressure supply pipe 58 into the cylinder. The in-cylinder injection valve 27 is located approximately at the top center of the combustion chamber 29 and injects fuel using either full-lift injection, in which the valve is fully open, or partial-lift injection, in which the valve is half-open, in which the fuel is sprayed. The spark plug 30 is located near the in-cylinder injection valve 27 so that it can ignite the fuel sprayed from the in-cylinder injection valve 27. By incorporating the port injection valve 26 and the in-cylinder injection valve 27, the engine 12 can operate in one of three modes: port injection mode, in-cylinder injection mode, or combined injection mode. In the port injection mode, air purified by the air cleaner 22 is drawn into the intake pipe 23 and passes through the throttle valve 24 and surge tank 25, and fuel is injected from a port injection valve 26 downstream of the surge tank 25 in the intake pipe 23 to mix the air and fuel. This mixture is then drawn into a combustion chamber 29 via an intake valve 28 and is explosively combusted by an electric spark from an ignition plug 30. The reciprocating motion of a piston 32, which is pushed down within the cylinder bore by the energy of the fuel, is converted into rotational motion of the crankshaft 13. In the direct injection mode, air is drawn into the combustion chamber 29 as in the port injection mode, and fuel is injected from the direct injection valve 27 during the intake stroke and compression stroke. The fuel is explosively combusted by an electric spark from the ignition plug 30 to rotate the crankshaft 13. In the dual-injection mode, fuel is injected from the port injection valves 26 when air is drawn into the combustion chamber 29, and from the in-cylinder injection valves 27 during the intake and compression strokes. The fuel is then explosively combusted by an electric spark from the spark plug 30, generating rotational motion for the crankshaft 13. These injection modes are switched based on the operating state of the engine 12. Exhaust gas discharged from the combustion chamber 29 through the exhaust valve 33 into the exhaust pipe 34 is then released into the outside air via a purification device 35. The purification device 35 has a purification catalyst (three-way catalyst) 35a that purifies harmful components in the exhaust, such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NOx). The exhaust gas from the exhaust pipe 34 is not only released into the outside air, but is also supplied to the intake pipe 23 via an EGR system 60, which recirculates the exhaust gas back into the intake air.
燃料供給装置50は、燃料タンク51内の燃料をエンジン12のポート噴射弁26や筒内噴射弁27に供給する装置として構成されている。燃料供給装置50は、燃料タンク51と、フィードポンプ52と、低圧供給管53と、逆止弁54と、リリーフ管55と、リリーフバルブ56と、高圧ポンプ57と、高圧供給管58とを備える。 The fuel supply system 50 is configured to supply fuel from a fuel tank 51 to the port injection valves 26 and in-cylinder injection valves 27 of the engine 12. The fuel supply system 50 includes a fuel tank 51, a feed pump 52, a low-pressure supply pipe 53, a check valve 54, a relief pipe 55, a relief valve 56, a high-pressure pump 57, and a high-pressure supply pipe 58.
フィードポンプ52は、図示しないバッテリからの電力の供給を受けて作動する電動ポンプとして構成されており、燃料タンク51内に配置されている。このフィードポンプ52は、燃料タンク51内の燃料を低圧供給管53に供給する。低圧供給管53は、ポート噴射弁26に接続されている。逆止弁54は、低圧供給管53に設けられており、フィードポンプ52側からポート噴射弁26側の方向の燃料の流れを許容すると共に逆方向の燃料の流れを規制する。 The feed pump 52 is configured as an electric pump that operates by receiving power from a battery (not shown) and is located inside the fuel tank 51. This feed pump 52 supplies fuel from the fuel tank 51 to a low-pressure supply pipe 53. The low-pressure supply pipe 53 is connected to the port injection valve 26. A check valve 54 is provided in the low-pressure supply pipe 53 and allows fuel to flow from the feed pump 52 side toward the port injection valve 26 side, while restricting fuel flow in the opposite direction.
リリーフ管55は、低圧供給管53と燃料タンク51とに接続されている。リリーフバルブ56は、リリーフ管55に設けられ、低圧供給管53内の燃圧が閾値Pflolim未満のときには閉弁すると共に低圧供給管53内の燃圧が閾値Pflolim以上のときには開弁する。リリーフバルブ56が開弁すると、低圧供給管53内の燃料の一部がリリーフ管55を介して燃料タンク51に戻される。このようにして、低圧供給管53内の燃圧が過剰になるのを抑制する。 Relief pipe 55 is connected to low-pressure supply pipe 53 and fuel tank 51. Relief valve 56 is provided in relief pipe 55 and closes when the fuel pressure in low-pressure supply pipe 53 is below threshold Pflolim and opens when the fuel pressure in low-pressure supply pipe 53 is equal to or greater than threshold Pflolim. When relief valve 56 opens, a portion of the fuel in low-pressure supply pipe 53 is returned to fuel tank 51 via relief pipe 55. In this way, excessive fuel pressure in low-pressure supply pipe 53 is prevented.
高圧ポンプ57は、エンジン12からの動力(実施形態では、吸気バルブ28を開閉するインテークカムシャフトの回転)により駆動されると共に低圧供給管53の燃料を加圧して高圧供給管58に供給するポンプとして構成されている。高圧ポンプ57は、その吸入口に接続されて燃料を加圧する際に開閉する電磁バルブ57aと、その吐出口に接続されて燃料の逆流を規制すると共に高圧供給管58内の燃圧を保持するチェックバルブ57bと、エンジン12の回転(インテークカムシャフトの回転)により作動する(図1における上下方向に移動する)プランジャ57cとを有する。この高圧ポンプ57は、エンジン12の運転中に、電磁バルブ57aが開弁されたときに、低圧供給管53の燃料を吸入し、電磁バルブ57aが閉弁されたときに、プランジャ57cによって圧縮した燃料をチェックバルブ57bを介して高圧供給管58に断続的に送り込むことにより、高圧供給管58に供給する燃料を加圧する。 The high-pressure pump 57 is driven by power from the engine 12 (in this embodiment, rotation of the intake camshaft, which opens and closes the intake valve 28) and is configured as a pump that pressurizes fuel in the low-pressure supply pipe 53 and supplies it to the high-pressure supply pipe 58. The high-pressure pump 57 has an electromagnetic valve 57a connected to its intake port that opens and closes when pressurizing the fuel, a check valve 57b connected to its discharge port that regulates backflow of fuel and maintains fuel pressure in the high-pressure supply pipe 58, and a plunger 57c that is actuated (moves vertically in FIG. 1 ) by the rotation of the engine 12 (rotation of the intake camshaft). During engine 12 operation, when the electromagnetic valve 57a is open, the high-pressure pump 57 draws fuel from the low-pressure supply pipe 53. When the electromagnetic valve 57a is closed, the high-pressure pump 57 intermittently sends fuel compressed by the plunger 57c to the high-pressure supply pipe 58 via the check valve 57b, thereby pressurizing the fuel to be supplied to the high-pressure supply pipe 58.
EGRシステム60は、EGR管62とEGRバルブ64とを備える。EGR管62は、排気管34の浄化装置35よりも下流側と吸気管23のサージタンク25とを連絡する。EGRバルブ64は、EGR管62に設けられており、ステッピングモータ63によって駆動される。このEGRシステム60は、EGRバルブ64の開度を調節することにより、不燃焼ガスとしての排気の還流量を調節して吸気側に還流する。エンジン12は、こうして空気と排気と燃料との混合気を燃焼室29に吸引することができる。以下、排気管34から吸気管23に排気を還流することを「EGR」といい、排気管34から吸気管23に還流する排気を「EGRガス」といい、EGRガスの量を「EGR量」という。 The EGR system 60 includes an EGR pipe 62 and an EGR valve 64. The EGR pipe 62 connects the exhaust pipe 34 downstream of the purification device 35 with the surge tank 25 of the intake pipe 23. The EGR valve 64 is provided in the EGR pipe 62 and is driven by a stepping motor 63. By adjusting the opening of the EGR valve 64, the EGR system 60 adjusts the amount of exhaust gas recirculated as unburned gas to the intake side. In this way, the engine 12 can draw a mixture of air, exhaust, and fuel into the combustion chamber 29. Hereinafter, the recirculation of exhaust gas from the exhaust pipe 34 to the intake pipe 23 will be referred to as "EGR," the exhaust gas recirculated from the exhaust pipe 34 to the intake pipe 23 will be referred to as "EGR gas," and the amount of EGR gas will be referred to as the "EGR amount."
エンジン12は、エンジンECU14により運転制御されている。エンジンECU14は、図示しないが、CPUやROM、RAM、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。 The operation of the engine 12 is controlled by the engine ECU 14. Although not shown, the engine ECU 14 is equipped with a microcomputer that has a CPU, ROM, RAM, flash memory, input/output ports, and communication ports.
エンジンECU14には、エンジン12を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。エンジンECU14に入力される信号としては、例えば、エンジン12のクランクシャフト13の回転位置を検出するクランクポジションセンサ40からのクランク角θcrや、エンジン12の冷却水の温度を検出する水温センサ42からの冷却水温Twを挙げることができる。吸気バルブ28を開閉するインテークカムシャフトの回転位置や排気バルブ33を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ44からのカム角θci,θcoも挙げることができる。スロットルバルブ24のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ24aからのスロットル開度THや、吸気管23のスロットルバルブ24よりも上流側に取り付けられたエアフローメータ23aからの吸入空気量Qa、吸気管23のスロットルバルブ24よりも上流側に取り付けられた温度センサ23tからの吸気温Ta、サージタンク25に取り付けられた圧力センサ25aからのサージ圧Psも挙げることができる。排気管34の浄化装置35よりも上流側に取り付けられたフロント空燃比センサ37からのフロント空燃比AF1や、排気管34の浄化装置35の後段に取り付けられたリヤ空燃比センサ38からのリヤ空燃比AF2も挙げることができる。燃料タンク51に取り付けられた燃温センサ51tからの燃温Tftnkや、フィードポンプ52に取り付けられた回転数センサ52aからのフィードポンプ52の回転数Np、低圧供給管53のポート噴射弁26付近(例えば、低圧デリバリパイプ)に取り付けられた燃圧センサ53pからの低圧燃圧(ポート噴射弁26に供給する燃料の圧力)PL、高圧供給管58の筒内噴射弁27付近(例えば、高圧デリバリパイプ)に取り付けられた燃圧センサ58pからの高圧燃圧(筒内噴射弁27に供給する燃料の圧力)PH、EGRバルブ64の開度を検出するEGRバルブ開度センサ65からのEGRバルブ64の開度EVも挙げることができる。 Signals from various sensors required for controlling the operation of the engine 12 are input to the engine ECU 14 via input ports. Examples of signals input to the engine ECU 14 include the crank angle θcr from a crank position sensor 40 that detects the rotational position of the crankshaft 13 of the engine 12, and the coolant temperature Tw from a water temperature sensor 42 that detects the temperature of the coolant for the engine 12. Other examples include cam angles θci and θco from a cam position sensor 44 that detects the rotational position of the intake camshaft that opens and closes the intake valves 28 and the exhaust camshaft that opens and closes the exhaust valves 33. Other examples include the throttle opening TH from a throttle valve position sensor 24a that detects the position of the throttle valve 24, the intake air amount Qa from an air flow meter 23a attached upstream of the throttle valve 24 in the intake pipe 23, the intake air temperature Ta from a temperature sensor 23t attached upstream of the throttle valve 24 in the intake pipe 23, and the surge pressure Ps from a pressure sensor 25a attached to the surge tank 25. Other examples include a front air-fuel ratio AF1 from a front air-fuel ratio sensor 37 attached upstream of the purification device 35 in the exhaust pipe 34, and a rear air-fuel ratio AF2 from a rear air-fuel ratio sensor 38 attached downstream of the purification device 35 in the exhaust pipe 34. Other examples include the fuel temperature Tftnk from a fuel temperature sensor 51t attached to the fuel tank 51, the rotation speed Np of the feed pump 52 from an rotation speed sensor 52a attached to the feed pump 52, the low fuel pressure PL (the pressure of the fuel supplied to the port injection valve 26) from a fuel pressure sensor 53p attached to the low-pressure supply pipe 53 near the port injection valve 26 (e.g., in the low-pressure delivery pipe), the high-pressure fuel pressure PH (the pressure of the fuel supplied to the in-cylinder injection valve 27) from a fuel pressure sensor 58p attached to the high-pressure supply pipe 58 near the in-cylinder injection valve 27 (e.g., in the high-pressure delivery pipe), and the opening degree EV of the EGR valve 64 from an EGR valve opening degree sensor 65 that detects the opening degree of the EGR valve 64.
エンジンECU14からは、エンジン12を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンECU14から出力される信号としては、例えば、スロットルバルブ24への制御信号や、ポート噴射弁26への制御信号、筒内噴射弁27への制御信号、点火プラグ30への制御信号を挙げることができる。燃料供給装置50のフィードポンプ52への制御信号や、高圧ポンプ57の電磁バルブ57aへの制御信号、EGRバルブ64の開度を調整するステッピングモータ63への制御信号も挙げることができる。 Various control signals for controlling the operation of the engine 12 are output from the engine ECU 14 via an output port. Examples of signals output from the engine ECU 14 include a control signal to the throttle valve 24, a control signal to the port injection valve 26, a control signal to the in-cylinder injection valve 27, and a control signal to the spark plug 30. Other examples include a control signal to the feed pump 52 of the fuel supply device 50, a control signal to the electromagnetic valve 57a of the high-pressure pump 57, and a control signal to the stepping motor 63 that adjusts the opening of the EGR valve 64.
エンジンECU14は、クランクポジションセンサ40からのエンジン12のクランク角θcrに基づいてエンジン12の回転数Neを演算している。また、エンジンECU14は、エアフローメータ23aからの吸入空気量Qaとエンジン12の回転数Neとに基づいて負荷率(エンジン12の1サイクルあたりの行程容積に対する1サイクルで実際に吸入される空気の容積の比)KLを演算している。エンジンECU14は、吸入空気量Qaとエンジン12の回転数Neと図示しないEGRバルブ開度センサからのEGRバルブ64の開度EVとに基づいてEGR量VeやEGR率も演算している。 The engine ECU 14 calculates the engine 12 rotation speed Ne based on the engine 12 crank angle θcr from the crank position sensor 40. The engine ECU 14 also calculates the load factor KL (the ratio of the volume of air actually taken in per cycle to the stroke volume per cycle of the engine 12) based on the intake air amount Qa from the air flow meter 23a and the engine 12 rotation speed Ne. The engine ECU 14 also calculates the EGR amount Ve and EGR rate based on the intake air amount Qa, the engine 12 rotation speed Ne, and the opening degree EV of the EGR valve 64 from an EGR valve opening degree sensor (not shown).
エンジンECU14は、エンジン12の目標運転ポイント(目標回転数Ne*および目標トルクTe*)に基づいて運転されるように、エンジン12の運転制御、例えば、吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御、開閉タイミング制御などを行なう。吸入空気量制御は、スロットルバルブ24の開度を制御することにより行なわれる。燃料噴射制御は、ポート噴射モードや筒内噴射モード、共用噴射モードでポート噴射弁26や筒内噴射弁27からの燃料噴射量を制御することにより行なわれる。点火制御は、点火プラグ30の点火時期を制御することにより行なわれる。 The engine ECU 14 controls the operation of the engine 12, such as intake air volume control, fuel injection control, ignition control, and opening/closing timing control, so that the engine 12 operates based on the target operating point (target rotation speed Ne* and target torque Te*) of the engine 12. Intake air volume control is performed by controlling the opening of the throttle valve 24. Fuel injection control is performed by controlling the fuel injection amount from the port injection valve 26 and the in-cylinder injection valve 27 in port injection mode, in-cylinder injection mode, and shared injection mode. Ignition control is performed by controlling the ignition timing of the spark plug 30.
次に、こうして構成された実施形態のエンジン装置10の動作、特に、パーシャルリフト噴射の学習の許否を判定する際の動作について説明する。パーシャルリフト噴射の学習は、基本的には、エンジン12の負荷率KLが小さい領域で吸気行程で筒内噴射弁27からフルリフト噴射により1回だけ噴射しているときに実行され、同一の燃料噴射の開始タイミングでパーシャルリフト噴射を短く1回噴射し、その後フルリフト噴射で残余の燃料噴射量を噴射することにより行なわれる。図2は、エンジンECU14により実行されるパーシャルリフト噴射学習許否処理の一例を示すフローチャートである。この処理は所定時間毎に繰り返し実行される。 Next, the operation of the engine system 10 of this embodiment configured as described above will be described, particularly the operation when determining whether to allow or disallow learning of partial lift injection. Partial lift injection learning is basically performed when the engine 12 load factor KL is in the low range and only one full lift injection is being performed from the in-cylinder injection valve 27 during the intake stroke. Learning of partial lift injection is performed by performing one short partial lift injection at the start of the same fuel injection, followed by full lift injection of the remaining fuel injection amount. Figure 2 is a flowchart showing an example of partial lift injection learning permission/denial processing executed by the engine ECU 14. This processing is repeatedly executed at predetermined time intervals.
パーシャルリフト噴射学習許否処理が実行されると、エンジンECU14は、エンジン12の回転数Neやエンジン12の負荷率KLを入力する(ステップS100)。本実施形態では、エンジン12の回転数Neについてはクランクポジションセンサ40からのエンジン12のクランク角θcrに基づいて演算されたもの、エンジン12の負荷率KLについてはエアフローメータ23aからの吸入空気量Qaとエンジン12の回転数Neとに基づいて演算されたものを入力するものとした。 When the partial lift injection learning permission/denial process is executed, the engine ECU 14 inputs the engine 12 rotation speed Ne and the engine 12 load factor KL (step S100). In this embodiment, the engine 12 rotation speed Ne is calculated based on the engine 12 crank angle θcr from the crank position sensor 40, and the engine 12 load factor KL is calculated based on the intake air amount Qa from the air flow meter 23a and the engine 12 rotation speed Ne.
続いてエンジン12の回転数Neとエンジン12の負荷率KLが所定範囲内であるか否かを判定する(ステップS110)。所定範囲の一例を図3に示す。図中、一点鎖線は筒内噴射弁27からの燃料噴射における最小噴射量となる下限値としての負荷率KLを示し、破線はEGR率が値0(EGR量が値0)となる負荷率KLを示し、実線はパーシャルリフト噴射の学習が可能か否かを判定する閾値を示す。領域A(図3中の一点鎖線より下方の領域)は、筒内噴射弁27からの燃料噴射量が最小噴射量未満となるため、パーシャルリフト噴射の学習は困難な領域である。領域B(図3中の一点鎖線と破線との間の領域)は、EGR率が値0(EGR量が値0)の領域であると共に筒内噴射弁27からの燃料噴射量が最小噴射量以上となる領域であり、パーシャルリフト噴射の学習が可能な領域である。領域C(図3中の破線と実線との間の領域)は、EGR率が値0ではないが比較的小さい(EGR量が値0ではないが比較的少ない)ため、パーシャルリフト噴射の学習が可能となる領域である。本実施形態では、領域Cの上限となる閾値(実線)はエンジン12の回転数Neが大きくなるほどエンジン12の負荷率KLが大きくなるように設定されている。なお、この領域Cが所定閾値範囲である。領域D(図3中の実線より上方の領域)は、負荷率KLが大きいことによりEGR率が大きいため、パーシャルリフト噴射の学習が不適な領域である。したがって、パーシャルリフト噴射の学習が可能な範囲(所定範囲)は、筒内噴射弁27からの燃料噴射量が最小噴射量以上となる領域であってEGR率が値0の領域(領域B)およびEGR率が小さい値の領域(領域C:所定閾値範囲)となる。 Next, it is determined whether the engine 12 rotation speed Ne and the engine 12 load factor KL are within a predetermined range (step S110). An example of the predetermined range is shown in FIG. 3. In the figure, the dashed-dotted line indicates the load factor KL as the lower limit of the minimum injection amount of fuel injected from the in-cylinder injection valve 27. The dashed line indicates the load factor KL at which the EGR rate is 0 (EGR amount is 0). The solid line indicates a threshold value for determining whether partial lift injection learning is possible. Region A (the region below the dashed-dotted line in FIG. 3) is a region where the fuel injection amount from the in-cylinder injection valve 27 is less than the minimum injection amount, making partial lift injection learning difficult. Region B (the region between the dashed-dotted line and the dashed line in FIG. 3) is a region where the EGR rate is 0 (EGR amount is 0) and the fuel injection amount from the in-cylinder injection valve 27 is equal to or greater than the minimum injection amount, making partial lift injection learning possible. Region C (the region between the dashed line and the solid line in FIG. 3 ) is a region where partial lift injection can be learned because the EGR rate is relatively small but not zero (the EGR amount is relatively small but not zero). In this embodiment, the upper threshold value (solid line) of region C is set so that the load factor KL of the engine 12 increases as the engine speed Ne of the engine 12 increases. This region C is the predetermined threshold range. Region D (the region above the solid line in FIG. 3 ) is a region where partial lift injection learning is inappropriate because the load factor KL is high and therefore the EGR rate is high. Therefore, the range (predetermined range) where partial lift injection can be learned is the region where the fuel injection amount from the direct injection valve 27 is equal to or greater than the minimum injection amount, where the EGR rate is zero (region B), and the region where the EGR rate is small (region C: predetermined threshold range).
ステップS110でエンジン12の回転数Neとエンジン12の負荷率KLが所定閾値範囲内であると判定したときには、パーシャルリフト噴射の学習を許可して(ステップS120)、本処理を終了する。一方、ステップS110でエンジン12の回転数Neとエンジン12の負荷率KLが所定閾値範囲外であると判定したときには、パーシャルリフト噴射の学習を禁止して(ステップS130)、本処理を終了する。 If it is determined in step S110 that the engine 12 rotation speed Ne and the engine 12 load rate KL are within the predetermined threshold range, learning of partial lift injection is permitted (step S120), and the process ends. On the other hand, if it is determined in step S110 that the engine 12 rotation speed Ne and the engine 12 load rate KL are outside the predetermined threshold range, learning of partial lift injection is prohibited (step S130), and the process ends.
以上説明した実施形態のエンジン装置10では、エンジン12の回転数Neとエンジン12の負荷率KLが、筒内噴射弁27からの燃料噴射量が最小噴射量以上となる領域であってEGR率が値0の領域(領域B)だけでなく、筒内噴射弁27からの燃料噴射量が最小噴射量以上となる領域であってEGR率が値0よりは大きいが比較的小さい領域(領域Cの所定閾値範囲)である場合にも、パーシャルリフト噴射の学習を許可する。これにより、エンジン12の回転数Neとエンジン12の負荷率KLが筒内噴射弁27からの燃料噴射量が最小噴射量以上となる領域であってEGR率が値0の領域(領域B)のときにだけパーシャルリフト噴射の学習を許可する場合に比して、パーシャルリフト噴射の学習の機会を多くすることができる。 In the engine system 10 of the embodiment described above, learning of partial lift injection is permitted not only when the engine 12 rotation speed Ne and the engine 12 load factor KL are in a region where the fuel injection amount from the in-cylinder injection valve 27 is equal to or greater than the minimum injection amount and the EGR rate is zero (region B), but also when the engine 12 rotation speed Ne and the engine 12 load factor KL are in a region where the fuel injection amount from the in-cylinder injection valve 27 is equal to or greater than the minimum injection amount and the EGR rate is greater than zero but relatively small (predetermined threshold range of region C). This provides more opportunities for learning partial lift injection compared to when learning of partial lift injection is permitted only when the engine 12 rotation speed Ne and the engine 12 load factor KL are in a region where the fuel injection amount from the in-cylinder injection valve 27 is equal to or greater than the minimum injection amount and the EGR rate is zero (region B).
実施例のエンジン装置10では、エンジン12として、筒内噴射弁27が燃焼室29の頂部の略中央に配置されているものを用いたが、筒内噴射弁27が燃焼室29の側壁(サイド)に配置されているエンジンを用いるものとしてもよい。 In the engine device 10 of the embodiment, the engine 12 used is one in which the in-cylinder injection valve 27 is located approximately in the center of the top of the combustion chamber 29, but an engine in which the in-cylinder injection valve 27 is located on the side wall (side) of the combustion chamber 29 may also be used.
実施例のエンジン装置10では、エンジン12として、ポート噴射弁26と筒内噴射弁27とを有するものを用いたが、ポート噴射弁27を備えずに筒内噴射弁27のみを備えるエンジンを用いるものとしてもよい。 In the engine device 10 of the embodiment, the engine 12 has a port injection valve 26 and an in-cylinder injection valve 27, but an engine having only an in-cylinder injection valve 27 without a port injection valve 27 may also be used.
実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施形態では、EGRシステム60が「EGRシステム」に相当し、筒内噴射弁27が「筒内噴射弁」に相当し、エンジン12が「エンジン」に相当し、エンジンECU14が「制御装置」に相当する。 The following explains the correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the "Means for Solving the Problem" section. In the embodiment, the EGR system 60 corresponds to the "EGR system," the in-cylinder injection valve 27 corresponds to the "in-cylinder injection valve," the engine 12 corresponds to the "engine," and the engine ECU 14 corresponds to the "control device."
なお、実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 The correspondence between the main elements of the embodiments and the main elements of the invention described in the "Means for Solving the Problem" section does not limit the elements of the invention described in the "Means for Solving the Problem" section, as the embodiments are examples used to specifically explain the form for implementing the invention described in the "Means for Solving the Problem" section. In other words, the interpretation of the invention described in the "Means for Solving the Problem" section should be based on the description in that section, and the embodiments are merely specific examples of the invention described in the "Means for Solving the Problem" section.
以上、本発明を実施するための形態(実施形態)について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 The above describes the forms (embodiments) for carrying out the present invention, but the present invention is not limited to these embodiments in any way, and it goes without saying that the present invention can be embodied in various forms without departing from the spirit of the invention.
本発明は、エンジン装置の製造産業などに利用可能である。 This invention can be used in industries such as engine equipment manufacturing.
10 エンジン装置、12 エンジン、13 クランクシャフト、14 エンジンECU、22 エアクリーナ、23 吸気管、23a エアフローメータ、23t 温度センサ、24 スロットルバルブ、24a スロットルバルブポジションセンサ、25 サージタンク、25a 圧力センサ、26 ポート噴射弁、27 筒内噴射弁、28 吸気バルブ、29 燃焼室、30 点火プラグ、32 ピストン、33 排気バルブ、34 排気管、35 浄化装置、35a 浄化触媒、37 フロント空燃比センサ、38 リヤ空燃比センサ、40 クランクポジションセンサ、42 水温センサ、44 カムポジションセンサ、50 燃料供給装置、51 燃料タンク、51t 燃温センサ、52 フィードポンプ、52a 回転数センサ、53 低圧供給管、53p 燃圧センサ、54 逆止弁、55 リリーフ管、56 リリーフバルブ、57 高圧ポンプ、57a 電磁バルブ、57b チェックバルブ、57c プランジャ、58 高圧供給管、58p 燃圧センサ、60 EGRシステム、62 EGR管、63 ステッピングモータ、64 EGRバルブ、65 EGRバルブ開度センサ。 10 engine device, 12 engine, 13 crankshaft, 14 engine ECU, 22 air cleaner, 23 intake pipe, 23a air flow meter, 23t temperature sensor, 24 throttle valve, 24a throttle valve position sensor, 25 surge tank, 25a pressure sensor, 26 port injection valve, 27 in-cylinder injection valve, 28 intake valve, 29 combustion chamber, 30 spark plug, 32 piston, 33 exhaust valve, 34 exhaust pipe, 35 purification device, 35a purification catalyst, 37 front air-fuel ratio sensor, 38 rear air-fuel ratio sensor, 40 crank position sensor, 42 water temperature sensor, 44 cam position sensor, 50 fuel supply device, 51 fuel tank, 51t fuel temperature sensor, 52 feed pump, 52a rotation speed sensor, 53 low-pressure supply pipe, 53p fuel pressure sensor, 54 Check valve, 55 relief pipe, 56 relief valve, 57 high-pressure pump, 57a solenoid valve, 57b check valve, 57c plunger, 58 high-pressure supply pipe, 58p fuel pressure sensor, 60 EGR system, 62 EGR pipe, 63 stepping motor, 64 EGR valve, 65 EGR valve opening sensor.
Claims (1)
前記制御装置は、EGR率が値0より大きく且つ前記エンジンの負荷率と前記エンジンの回転数とが所定閾値範囲内であるときにも、前記筒内噴射弁を半開状態として燃料噴射するパーシャルリフト噴射の学習を許可するものであり、
前記所定閾値範囲は、前記筒内噴射弁から最小燃料噴射量の燃料噴射が可能な前記エンジンの負荷率の下限値としての下限閾値以上であると共に前記エンジンの回転数が大きいほど前記エンジンの負荷率が大きくなる上限閾値以下の範囲である、
ことを特徴とするエンジン装置。
An engine device comprising: an engine having an in-cylinder injection valve to which an EGR system is attached; and a control device that controls the engine,
the control device permits learning of partial lift injection in which fuel is injected with the direct injection valve in a half-open state even when the EGR rate is greater than a value of 0 and the load rate of the engine and the rotation speed of the engine are within predetermined threshold ranges ,
the predetermined threshold range is equal to or greater than a lower limit threshold as a lower limit value of the load factor of the engine at which a minimum fuel injection amount of fuel can be injected from the cylinder injection valve, and is equal to or less than an upper limit threshold at which the load factor of the engine increases as the engine speed increases.
An engine device characterized by:
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