JP2004360568A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
Control device of internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004360568A JP2004360568A JP2003159786A JP2003159786A JP2004360568A JP 2004360568 A JP2004360568 A JP 2004360568A JP 2003159786 A JP2003159786 A JP 2003159786A JP 2003159786 A JP2003159786 A JP 2003159786A JP 2004360568 A JP2004360568 A JP 2004360568A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion
- exhaust temperature
- control
- compression stroke
- stratified combustion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気行程と圧縮行程とに分割した燃料噴射で点火栓周りの空燃比を外側の空燃比よりリッチとした成層混合気を形成して燃焼させる排温上昇効果大の排温上昇成層燃焼を行う内燃機関に関し、特に、排温上昇成層燃焼を行う領域を、運転性を損なうことなく拡大できる制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼室内に直接燃料を噴射供給して成層燃焼を行わせる直噴火花点火式内燃機関において、燃料を吸気行程と圧縮行程とで分割して噴射することにより、点火栓周りの空燃比をその外側の空燃比よりリッチな成層混合気を形成して燃焼させる成層燃焼（排温上昇成層燃焼）を行って、ＨＣを低減しつつ排温上昇効果を高めて排気浄化触媒の昇温活性化を促進し、排気浄化性能を向上させたものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−７３９１２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記排温上昇成層燃焼を行う機関では、１回の燃料噴射で燃焼室全体に均質な混合気を形成して燃焼させる均質燃焼と、排温上昇成層燃焼とを切り換えるときに、燃焼切換によるトルク段差を吸収するため、均質燃焼における点火時期を遅角して出力トルクを低下させる制御を行っている。
【０００５】
しかしながら、上記燃焼切換を行う部分負荷領域の中でも高回転高負荷領域で燃焼切換を行おうとすると、燃焼切換によるトルク段差が大きすぎて、前記点火時期の遅角制御ではトルク段差を吸収できないため、該燃焼切換が可能な領域、つまり、排温上昇成層燃焼を行うことが可能な運転領域が制約され、排温上昇効果、ひいては排気浄化触媒の昇温活性化促進に限界があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、均質燃焼と排温上昇成層燃焼との切換によるトルク段差が大きな領域でも燃焼切換を可能とすることにより、排温上昇成層燃焼を行える運転領域を拡大し、排気浄化触媒の昇温活性化をより促進することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は、均質燃焼と排温上昇成層燃焼とを、燃焼切換によるトルク段差を吸収するための出力トルク変更制御を用いる移行排温上昇成層燃焼を介して行うときに、異種の出力トルク変更制御の中から吸収すべきトルク段差に対して排温上昇成層燃焼からの排温上昇効果の落ち込みが小さい制御を優先して使用する構成とした。
【０００８】
このようにすれば、燃焼切換によるトルク段差が大きいときは、このトルク段差を吸収できるように異種の出力トルク変更制御の中から必要な出力トルク変更制御を１個ないし複数選択して使用し、かつ、その際排温上昇成層燃焼からの排温上昇効果の落ち込みが小さい制御を優先して使用することで、移行排温上昇成層燃焼中もできる限り高い排温上昇効果を得ながらトルク段差を吸収して、排温上昇成層燃焼を行える運転領域を拡大し、もって排気浄化触媒の昇温活性化を最大限促進することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、添付の図面に基づいて説明する。
本発明の実施形態のシステム構成を示す図１において、機関１の吸気通路２には吸入空気流量Ｑａを検出するエアフローメータ３及び吸入空気流量Ｑａを制御するスロットル弁４が設けられると共に、各気筒の燃焼室に臨ませて、燃料噴射弁５が設けられている。
【００１０】
前記燃料噴射弁５は、コントロールユニット５０において設定される駆動パルス信号によって開弁駆動され、燃料を燃焼室内に直接噴射供給することができるようになっている。
【００１１】
なお、燃焼室に臨んで装着されて、コントロールユニット５０からの点火信号に基づいて吸入混合気に対して点火を行う点火栓（点火プラグ）６が、各気筒に設けられている。
【００１２】
一方、排気通路７には、排気中の特定成分（例えば、酸素）濃度を検出することによって排気延いては吸入混合気の空燃比を検出する空燃比センサ８（リッチ・リーン出力する酸素センサであっても良いし、空燃比をリニアに広域に亘って検出する広域空燃比センサであってもよい）が設けられ、その下流側には、排気を浄化するため三元触媒９及びＮＯｘトラップ触媒１０が順次設けられる。ここで、前記三元触媒９は、ストイキつまり理論空燃比｛λ＝１、Ａ／Ｆ（空気重量／燃料重量）・１４．７｝近傍において排気中のＣＯ，ＨＣの酸化とＮＯｘの還元を行って排気を浄化し、前記ＮＯｘトラップ触媒１０は、リーン空燃比において排気中のＮＯｘをトラップし、ストイキ乃至リッチ空燃比になったときにトラップしたＮＯｘを放出還元して処理する。
【００１３】
ところで、空燃比センサ８は、三元触媒９の排気上流側に設けられ、かつ熱容量も小さいので、三元触媒９に比べれば、活性化速度は極めて速い。また、空燃比センサ８を電熱ヒータ等により強制的に昇温（活性化）させることもできるから、後述する排温上昇成層燃焼中（触媒９，１０の暖機過程中）に、当該空燃比センサ８の検出結果に基づく空燃比フィードバック制御を行うことは可能である。そこで、本実施の形態では、始動後直ちに空燃比センサ８を活性化させて、排温上昇成層燃焼時に、空燃比センサ８の検出値に基づいて、フィードバック制御することもできるし、簡易的にフィードフォワード制御で排温上昇成層燃焼を行ってもよい。
【００１４】
また、クランク角センサ１１が備えられており、コントロールユニット５０では、該クランク角センサ１１から機関回転と同期して出力されるクランク単位角信号を一定時間カウントして、又は、クランク基準角信号の周期を計測して機関回転速度Ｎｅを検出できるようになっている。
【００１５】
そして、機関１の冷却ジャケットに臨んで設けられ、冷却ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ１２が設けられている。
また、前記スロットル弁４の開度を検出するスロットルセンサ１３（アイドルスイッチとしても機能させることができる）が設けられ、さらに、前記スロットル弁４の開度を、ＤＣモータ等のアクチュエータにより制御することができるスロットル弁制御装置１４が備えられている。
【００１６】
当該スロットル弁制御装置１４は、運転者のアクセルペダル操作量等に基づき演算される要求トルクを達成できるように、コントロールユニット５０からの駆動信号に基づき、スロットル弁４の開度を電子制御するものとして構成することができる。
【００１７】
前記各種センサ類からの検出信号は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェース等を含んで構成されるマイクロコンピュータからなるコントロールユニット５０へ入力され、当該コントロールユニット５０は、前記センサ類からの信号に基づいて検出される運転状態に応じて、前記スロットル弁制御装置１４を介してスロットル弁４の開度を制御し、前記燃料噴射弁５を駆動して燃料噴射量（燃料供給量）を制御し、点火時期を設定して該点火時期で前記点火栓６を点火させる制御を行う。
【００１８】
そして、所定運転状態（低・中負荷領域など）で燃焼室内に圧縮行程で燃料噴射して、燃焼室内の点火栓６周辺に可燃混合気を層状に形成して成層燃焼を行うことができ、特に、始動開始から触媒（三元触媒９及びＮＯｘトラップ触媒１０、若しくは最低限三元触媒９）が活性化するまでの暖機中は、大気中へのＨＣの排出を抑制しながら、触媒の早期活性化を図るように、吸気行程と圧縮行程とに分割して燃料噴射を行うことにより、点火栓周りの混合気の空燃比を外側の混合気の空燃比よりリッチとした成層混合気を形成して燃焼させる排温上昇効果大の排温上昇成層燃焼を行う（図２参照）。一方、他の運転状態（高負荷領域など）では燃焼室内に吸気行程で燃料噴射して、シリンダ全体に略均質な混合比の混合気を形成して均質燃焼を行う。
【００１９】
このように、運転状態に応じて燃焼状態を切換可能に構成され、前記均質燃焼と排温上昇成層燃焼との切り換えを、燃焼切換によるトルク段差を吸収するための出力トルク変更制御を用いる移行排温上昇成層燃焼を介して行う。特に、本発明では、前記移行排温上昇成層燃焼において、異種の出力トルク変更制御の中から、前記燃焼切換に伴い吸収すべきトルク段差に対して排温上昇成層燃焼からの排温上昇効果の落ち込みが小さい制御を優先して使用する。
【００２０】
図３は、コントロールユニット５０による始動開始直後の均質燃焼から上記排気浄化触媒９の早期活性化を図るための排温上昇成層燃焼を行い、暖機完了後、他の燃焼に切り換えられるまでの一連の制御のメインフローを示す。
【００２１】
ステップ（図では、Ｓと記してある。以下、同様）１では、キースイッチ１６のイグニッション信号がＯＮとなったか（キー位置がイグニションＯＮ位置とされたか）否かを判断する。ＹＥＳであればステップ２へ進み、ＮＯであれば本フローを終了する。
【００２２】
ステップ２では、キースイッチ１６のスタート信号がＯＮとなったか（キー位置がスタート位置とされたか）否かを判断する。即ち、スターターモータ（図示せず）によるクランキング要求があるか否かを判断する。
【００２３】
ＹＥＳであれば、始動クランキング要求があるとしてステップ３へ進み、ＮＯであれば未だクランキング要求はないと判断して、ステップ１へリターンする。
ステップ３では、スターターモータの駆動を開始して、機関１をクランキングする。
【００２４】
ステップ４では、始動のための燃料噴射（吸気行程１回の噴射）を行って、均質燃焼を行う。ここで、始動性を考慮して空燃比はリッチに設定されている。
次のステップ５では、触媒（三元触媒９及びＮＯｘトラップ触媒１０、若しくは最低限三元触媒９）が活性化していないか否かを判断する。当該判断は、該触媒の温度をセンサを設けて検出し、あるいは、機関の運転履歴から該触媒の温度を推定して、判断することができる。
【００２５】
触媒が活性化していなければ（ＹＥＳであれば）、ステップ６へ進む。
一方、ホットリスタート時など既に触媒が活性化していれば（ＮＯであれば）触媒活性化促進のための制御の必要はないとしてステップ１３へ進み、通常時の燃焼形態（均質ストイキ燃焼、均質リーン燃焼、成層リーン燃焼）で燃焼を行わせ、本フローを終了する。
【００２６】
ステップ６では、空燃比フィードバック制御条件が成立したかを判定する。空燃比フィードバック制御条件が成立していない場合は、空燃比リッチでの均質燃焼が継続される。
【００２７】
ステップ６で、空燃比フィードバック制御条件が成立したと判定されたときは、均質燃焼での空燃比をストイキ（理論空燃比）とする空燃比フィードバック制御を開始すると共に、引き続く排温上昇成層燃焼への安定した切り換えを行うため、ステップ７で該空燃比フィードバック制御を所定のディレイ時間継続する。すなわち、排温上昇成層燃焼で燃焼が安定する空燃比範囲は均質燃焼に比較して狭いので、前記空燃比フィードバック制御条件が成立したときの均質燃焼におけるリッチ空燃比のストイキからのズレを考慮し、均質燃焼でのストイキ制御を所定時間以上継続して行って、前記排温上昇成層燃焼で燃焼が安定する空燃比範囲となってから、排温上昇成層燃焼に切り換えるようにする。
【００２８】
なお、ステップ６の、空燃比フィードバック制御条件が成立しているか否かの判定は、具体的には、例えば、空燃比センサ８が活性化していること（完爆から所定時間が経過していることで代替してもよい）という条件が成立しているときである。
【００２９】
ステップ８では、例えば、運転領域が排温上昇成層燃焼禁止領域（図４）に無いことを確認して、排温上昇成層燃焼の許可を出す。
そして、前記排温上昇成層燃焼の許可条件が成立したと判定された場合は、排温上昇成層燃焼を行わせても良好な着火性・燃焼性延いては機関安定性（機関運転性）等が得られるとして、ステップ９へ進む。
【００３０】
一方、ＮＯの場合には、排温上昇成層燃焼を行わせると、燃焼安定性ひいては機関安定性（機関運転性）等が低下する可能性があるので、排温上昇成層燃焼への移行を禁止してステップ１３へ進み、通常時の燃焼を行わせ、本フローを終了する。
【００３１】
前記排温上昇成層燃焼の許可条件が成立するとステップ９へ進み、前記吸気行程での１回噴射による均質燃焼から吸気行程と圧縮行程とに分割して燃料噴射する排温上昇成層燃焼へトルク段差を吸収する制御を行って、ステップ１０で安定した（意図的なトルク変更を行わず、排温の上昇に優れた）排温上昇成層燃焼（以下目的排温上昇成層燃焼という）へ切り換える。ステップ９での本発明にかかる燃焼切換制御については後に詳述する。該排温上昇成層燃焼では、点火栓周りはストイキよりリッチ、その外側はストイキよりリーンな成層混合気が生成され、燃焼が行われる。
【００３２】
ステップ１１では、上記目的排温上昇成層燃焼へ切り換えられて高い排温上昇効果が得られることにより、再度触媒（三元触媒９及びＮＯｘトラップ触媒１０、若しくは最低限三元触媒９）が活性したかを判断し、活性化されたと判断されるまで排温上昇成層燃焼を継続する。
【００３３】
ステップ１１で触媒が活性化されたと判断されると、ステップ１２で前記目的排温上昇成層燃焼からトルク段差を吸収する燃焼切換制御を行って、ステップ１３で一回の燃料噴射による通常時の燃焼へ切り換える。
【００３４】
次に、前記ステップ９での均質燃焼から排温上昇成層燃焼への燃焼切換制御について詳細に説明する。
前記均質燃焼から排温上昇成層燃焼への切り換えに際し、該燃焼切換に伴うトルク段差を吸収するための出力トルク変更制御を用いる移行排温上昇成層燃焼を行う。ここで、本発明では、上記燃焼切換が行われる運転領域毎に前記トルク段差が相違するので、該トルク段差に応じて適切な出力トルク変更制御を選択して実行する。
【００３５】
具体的には、図４，５に示すように、該燃焼切換を行う部分負荷領域の中でも低回転低負荷域ではトルク段差が小さいが、高回転または高負荷になるほどトルク段差が大きくなる。そこで、燃焼切換を行う領域毎に異なる吸収すべきトルク段差に対し、異種の出力トルク変更制御の中から排温上昇成層燃焼からの排温上昇効果の落ち込みが小さい制御を優先して使用する。以下、燃焼切換時の運転領域毎に説明する。
【００３６】
低回転低負荷域（ファーストアイドル領域を含む。図４のＳＴＡＧＥ１）
上記のように、このＳＴＡＧＥ１領域では、吸収すべきトルク段差が小さい。まず、均質燃焼で燃焼性を確保できる範囲で点火時期を遅角する制御を行って均質燃焼（吸気行程１回噴射）での出力トルクを減少させる（図６のＡ’→Ｂ’）。均質燃焼の出力トルクは排温上昇成層燃焼（を含む成層燃焼）の出力トルクに比較して大きいので、トルク段差吸収のため、この均質燃焼の点火時期遅角制御は、全てのＳＴＡＧＥ１〜３で行う。
【００３７】
このようにして均質燃焼での出力トルクを十分に減少させた後、切換後の排温上昇成層燃焼（以下目的排温上昇成層燃焼という）に対して点火時期を進角させて出力トルクを増大する制御（第１の出力トルク変更制御）を用いた移行排温上昇成層燃焼に切り換える（図６のＢ’→Ａ）。このようにすれば、この移行排温上昇成層燃焼における出力トルクを、前記減少制御した均質燃焼の出力トルクと等しくなるまで増大させて（増大トルクＴ１）、トルク段差を吸収することができる。また、該点火時期の進角制御が、排温上昇効果の高い目的排温上昇成層燃焼に対して排温上昇効果の落ち込みを最も小さく抑えることができるので、移行排温上昇成層燃焼の排温上昇効果もできる限り大きくすることができ、ＨＣ排出量が増大することもない。
【００３８】
均質燃焼から移行排温上昇成層燃焼に切り換えた後、点火時期を徐々に遅角させて安定燃焼性を確保しつつ排温上昇効果を最大限高められる目的排温上昇成層燃焼に収束させる（図６のＡ→Ｂ）。なお、移行排温上昇成層燃焼中のその他の制御値は目的排温上昇成層燃焼と等しい値に固定し、圧縮行程の燃料噴射時期は最大限遅角させ、吸気行程と圧縮行程との燃料噴射量の比（以下燃料噴射量分割比という）は５０（％）：５０（％）とする。これにより、排気浄化触媒の昇温活性化を最大限促進することができる。
【００３９】
中回転中負荷域（図４のＳＴＡＧＥ２）
ＳＴＡＧＥ２領域では、ＳＴＡＧＥ１領域に比較し回転速度または負荷が大きいのでトルク段差が増大し、前記点火時期進角制御のみを用いた移行排温上昇成層燃焼では出力トルクを、点火時期遅角制御により減少させた均質燃焼の出力トルクまで増大させることが不可能となる。そこで、点火時期進角制御と併用して圧縮行程における燃料噴射時期（以下圧縮行程噴射時期という）の進角制御（第２の出力トルク変更制御）を行う。図７に示すように、目的排温上昇成層燃焼（Ａ点）に対して圧縮行程噴射時期ＩＴを進角すると出力トルクが増大して（Ｃ点）トルク段差Ｔ２を吸収できる。すなわち、均質燃焼で点火時期遅角制御によって出力トルクを減少させた後（図８のＡ’→Ｂ’）、点火時期進角制御と圧縮行程噴射時期進角制御とを併用した移行排温上昇成層燃焼に切り換える（図８のＢ’→Ｃ）。このようにすれば、増大したトルク段差を、点火時期進角制御による増大トルク分Ｔ１と圧縮行程噴射時期進角制御による増大トルク分Ｔ２とを合わせた増大トルクで吸収することができる。
【００４０】
また、圧縮行程噴射時期の進角は、点火時期進角制御の進角に比較すると目標排温上昇成層燃焼からのトルク増大量に対する排温上昇効果の落ち込み量が大きいが、点火時期進角制御を行いつつ点火時期進角制御だけでは不足するトルク増大量を圧縮行程噴射時期進角制御で補うようにすることで、移行排温上昇成層燃焼中もＨＣ排出量を増大させることなく、できるだけ高い排温上昇効果を得ながら増大したトルク段差を吸収することができる。
【００４１】
均質燃焼から上記移行排温上昇成層燃焼に切り換えた後、点火時期及び圧縮行程噴射時期を徐々に遅角させて安定燃焼性を確保しつつ排温上昇効果を最大限高められる目的排温上昇成層燃焼に収束させる（図８のＣ→Ｂ）。なお、移行排温上昇成層燃焼中のその他の制御値は目的排温上昇成層燃焼と等しい値に固定し、吸気行程と圧縮行程との燃料噴射量の比（以下燃料噴射量分割比という）は５０（％）：５０（％）とする。
【００４２】
ＳＴＡＧＥ２において点火時期進角制御と圧縮行程噴射時期進角制御を併用する理由を、さらに、より詳細に（別の観点から）説明する。ＳＴＡＧＥ１では低回転低負荷なので、圧縮行程での燃料噴射量が少なく噴射期間も短いので、目的排温上昇成層燃焼の圧縮行程噴射時期は燃焼終了を遅らせて排温上昇効果を十分高めるべく十分に遅角された時期に設定されており、移行排温上昇成層燃焼において点火時期を最大限進角制御しても噴射燃料は点火時期までに十分に気化することが可能でスモークの発生を十分防止できる。
【００４３】
これに対し、ＳＴＡＧＥ２領域では、負荷が増大すると圧縮行程での燃料噴射量、噴射期間が増大するので、点火時期までに気化が可能なように噴射時期を早める必要があり、また、回転が増大すると同一の気化時間に要するクランク角期間が増大するため噴射時期を早める必要があり、目的排温上昇成層燃焼における圧縮行程噴射時期をＳＴＡＧＥ１領域より進角させて設定している。この状態で点火時期を進角すると、目的排温上昇成層燃焼における圧縮行程噴射時期を固定したままでは（ＳＴＡＧＥ１領域より進角させているとはいえ）、点火時期までの気化時間が短くなって噴射燃料が良好に気化されずスモークが許容値を超えてしまう（図９のａ参照）。そこで、点火時期の進角制御に応じて圧縮行程噴射時期も進角制御することで点火時期までの気化時間が増大してスモークが許容値以下に抑えつつトルク段差を吸収することができる（図９のｂ参照）。ここで、圧縮行程噴射時期を進角する代わりに、後述するＳＴＡＧＥ３領域で用いられるように前記分割比を変更して圧縮行程の燃料噴射量割合を減少させる方式としても、噴射燃料量の減少と噴射終了から点火時期までの時間を増大できることにより気化が良好となってスモークの発生を抑制でき、吸気行程の燃料噴射量割合が増大することで点火栓外側の均質混合気の燃焼割合が増大するので出力トルクが増大しトルク段差も吸収できる（図９のｃ、図１２参照）。しかし、排温上昇成層燃焼における排温上昇効果は、主として圧縮行程で噴射された燃料の後期燃焼によって得られるものであるから、圧縮行程の燃料噴射量割合を減少させる方式では、当然ながらトルク増大代に対する排気上昇効果の落ち込み量が、圧縮行程噴射時期の進角制御に比較して大きい（図１０，１１参照）。そこで、必要なトルク段差を吸収でき、かつ、スモークの発生を抑制できる範囲（その範囲にＳＴＡＧＥ２領域を設定）では、点火時期進角制御と圧縮行程噴射時期進角制御とを用い、燃料噴射量分割比は５０（％）：５０（％）で固定することで、移行排温上昇成層燃焼の排気上昇効果をより高くすることができる。
【００４４】
高回転高負荷域（図４のＳＴＡＧＥ３）
ＳＴＡＧＥ３領域では、ＳＴＡＧＥ２領域より回転速度または負荷が大きいので、目的排温上昇成層燃焼における圧縮行程噴射時期をＳＴＡＧＥ２領域よりさらに進角させて設定している。したがって、ＳＴＡＧＥ別の目的排温上昇成層燃焼における圧縮行程噴射時期は、ＳＴＡＧＥ１では最大遅角位置、ＳＴＡＧＥ２では大遅角位置、ＳＴＡＧＥ３では中遅角位置に設定されている。そして、ＳＴＡＧＥ３では、燃焼切換によるトルク段差がさらに増大して、前記ＳＴＡＧＥ２のように点火時期進角制御および圧縮行程噴射時期進角制御を併用して移行排温上昇成層燃焼の出力トルクを増大させても、点火時期遅角制御により減少させた均質燃焼の出力トルクまで減少させることが不可能となるか、あるいは圧縮行程噴射時期を最大限進角しても、点火時期がある値を超えて進角されるとスモーク許容値を超えてしまう。そこで、点火時期進角制御及び圧縮行程噴射時期進角制御に加えて、さらに、圧縮行程の燃料噴射量割合を減少させる制御（圧縮行程分割比減少制御：第３の出力トルク変更制御）を併用して移行排温上昇成層燃焼の出力トルクを増大させる。図１２に示すように、目的排温上昇成層燃焼（Ｃ点）に対して圧縮行程分割比を減少すると出力トルクが増大して（Ｄ点）トルク段差Ｔ３を吸収できる。したがって、図１３に示すように、高回転高負荷時に最も増大するトルク段差を、これら点火時期進角制御、圧縮行程噴射時期進角制御及び圧縮行程分割比減少制御を併用することで吸収することができる（図１３参照）。上述したように、この圧縮行程分割比減少制御は、排温上昇効果の落ち込み量は点火時期進角制御、圧縮行程噴射時期進角制御より増大するが、点火時期進角制御および圧縮行程噴射時期進角制御による出力トルク増加の不足分を補い、かつ（または）、圧縮行程噴射時期進角制御だけではスモーク許容値を超えてしまう分を補うように必要最小限の圧縮行程分割比減少制御を行うことで、当該高回転高負荷域での移行排温上昇成層燃焼における排温上昇効果を最も高い値に維持することができる。
【００４５】
このように、燃焼切換が行われる領域（ＳＴＡＧＥ１〜３）によって異なる吸収すべきトルク段差に対し、異種の出力トルク変更制御の中から目的排温上昇成層燃焼からの排温上昇効果の落ち込みが小さい制御を優先して使用することにより、燃焼切換中も高い排温上昇効果を得ながら目的排温上昇成層燃焼を実行できる領域を拡大することができ、総合的に触媒の早期活性化を最大限促進することができ、ひいては排気浄化性能を最大限高めることができる。
【００４６】
図１４は、上記均質燃焼から目的排温上昇成層燃焼への燃焼切換制御の（図３のステップ９のサブルーチン）のフローを示す。
ステップ２１では、燃焼切換時の運転領域がＳＴＡＧＥ１〜ＳＴＡＧＥ３のいずれに属するかを判別する。
【００４７】
ステップ２１でＳＴＡＧＥ１と判別されたときは、ステップ２２へ進んで上記のＳＴＡＧＥ１に応じた燃焼切換制御、つまり、均質燃焼での点火時期遅角制御、点火時期進角制御を用いた移行排温上昇成層燃焼を介して目的排温上昇成層燃焼に切り換える制御を行う。
【００４８】
ステップ２１でＳＴＡＧＥ２と判別されたときは、ステップ２３へ進んで上記のＳＴＡＧＥ２に応じた燃焼切換制御、つまり、均質燃焼での点火時期遅角制御、点火時期進角制御及び圧縮行程噴射時期進角制御を用いた移行排温上昇成層燃焼を介して目的排温上昇成層燃焼に切り換える制御を行う。
【００４９】
ステップ２１でＳＴＡＧＥ３と判別されたときは、ステップ２４へ進んで上記のＳＴＡＧＥ３に応じた燃焼切換制御、つまり、均質燃焼での点火時期遅角制御、点火時期進角制御、圧縮行程噴射時期進角制御及び圧縮行程分割比減少制御を用いた移行排温上昇成層燃焼を介して目的排温上昇成層燃焼に切り換える制御を行う。
【００５０】
図１５は、上記燃焼切換制御時における点火時期制御のフローを示す。このフローは燃焼切換要求の発生により割り込み処理される。
ステップ３１では、前記均質燃焼の点火時期遅角制御において遅角される目標点火時期ＡＤＶＨＲを、図１６に示すマップから検索する。該マップには、ＳＴＡＧＥ１〜３毎の移行排温上昇成層燃焼への切換時に最大進角されたときの出力トルクと同一の出力トルクまで減少するように遅角された点火時期が設定されている。
【００５１】
ステップ３２では、前記ＳＴＡＧＥ１〜３毎の移行排温上昇成層燃焼への切換時における最大進角位置（ＭＢＴ）相当の目標点火時期ＡＤＶＫＳＭＢＴを、図１７に示すマップから検索する。なお、ＳＴＡＧＥ１では、圧縮行程噴射時期及び燃料噴射量分割比を目的排温上昇成層燃焼と同一値に固定した状態で、ＳＴＡＧＥ２では、燃料噴射量分割比を目的排温上昇成層燃焼と同一値に固定した状態での最大進角位置（ＭＢＴ）相当値に設定され、ＳＴＡＧＥ３では、圧縮行程噴射時期及び燃料噴射量分割比を変更制御した状態での最大進角位置（ＭＢＴ）相当値に設定される。
【００５２】
ステップ３３では、前記ＳＴＡＧＥ１〜３毎の前記切換直後の移行排温上昇成層燃焼から遅角していって最終的に切り換えられる目的排温上昇成層燃焼の目標点火時期ＡＤＶＳＡを、図１８に示すマップから検索する。
【００５３】
ステップ３４では、前記均質燃焼の点火時期を、前記ステップ３１で設定された目標点火時期ＡＤＶＨＲまで徐々に遅角する制御を行う。
前記ステップ３５では、前記目標点火時期ＡＤＶＨＲに達したかを判定し、達するまで前記遅角制御を継続する。
【００５４】
ステップ３５で目標点火時期ＡＤＶＨＲに達したと判定されると、ステップ３６へ進んで、前記ステップ３２で設定した移行排温上昇成層燃焼の目標点火時期ＡＤＶＫＳＭＢＴまで一気に進角させる。
【００５５】
次いで、ステップ３７で、前記最大進角された目標点火時期ＡＤＶＫＳＭＢＴから前記ステップ３３で設定された目的排温上昇成層燃焼の目標点火時期ＡＤＶＳＡまで徐々に遅角させ、ステップ３８で目標点火時期ＡＤＶＳＡに達したかを判定し、達したところで遅角制御を終了する。
【００５６】
図１９は、上記燃焼切換制御時における圧縮行程噴射時期制御のフローを示す。このフローも燃焼切換要求の発生により割り込み処理される。
ステップ４１では、均質燃焼から移行排温上昇成層燃焼へ切換直後の目標圧縮行程噴射時期ＩＴＫＳを図２０に示したマップから検索する。ここで、上述したようにＳＴＡＧＥ１では、該圧縮行程噴射時期の進角制御を行わないので、移行排温上昇成層燃焼への切換直後の圧縮行程噴射時期は、目的排温上昇成層燃焼における圧縮行程噴射時期と同一の値に設定され、ＳＴＡＧＥ２，３では、それぞれの目的排温上昇成層燃焼における圧縮行程噴射時期に対して必要なトルク増大分を確保するように進角された圧縮行程噴射時期に設定されている。
【００５７】
ステップ４２では、最終的に切り換えられる目的排温上昇成層燃焼の目標圧縮行程噴射時期ＩＴＳＡを、図２１に示すマップから検索する。上述したようにＳＴＡＧＥ１では最遅角され、ＳＴＡＧＥ２では大きく遅角され、ＳＴＡＧＥ３では中程度に遅角された噴射時期に設定されている。
【００５８】
ステップ４３では、均質燃焼から移行排温上昇成層燃焼への切換タイミングになったかを判定する。具体的には前記均質燃焼の遅角制御が終了して移行排温上昇成層燃焼へ切り換えるタイミングによって判定する。
【００５９】
そして、切換タイミングになったときにステップ４４へ進んで、吸気行程と圧縮行程とに分割された移行排温上昇成層燃焼に切り換え、その圧縮行程噴射時期をステップ４１で設定された目標圧縮行程噴射時期ＩＴＫＳに制御する。
【００６０】
ステップ４５では、圧縮行程噴射時期を徐々に遅角させ、ステップ４６で目標圧縮行程噴射時期ＩＴＳＡに達したかを判定し、達したところで遅角制御を終了する。
【００６１】
図２２は、上記燃焼切換制御時における圧縮行程分割比制御のフローを示す。このフローも燃焼切換要求の発生により割り込み処理される。
ステップ５１では、均質燃焼から移行排温上昇成層燃焼へ切換直後の目標圧縮行程分割比ＫＰＡＲＴＫＳを図２３に示したマップから検索する。ここで、上述したようにＳＴＡＧＥ１及びＳＴＡＧＥ２では、該圧縮行程分割比の減少制御を行わないので、目的排温上昇成層燃焼における目標圧縮行程分割比（例えば５０％）と同一の値に設定され、ＳＴＡＧＥ３では、目的排温上昇成層燃焼における目標圧縮行程分割比に対して必要なトルク増大分を確保するように減少された目標圧縮行程分割比（例えば４０〜３０％）に設定されている。
【００６２】
ステップ５２では、最終的に切り換えられる目的排温上昇成層燃焼の圧縮行程分割比ＫＰＡＲＴＳＡ（例えば５０％）を設定する。なお、目的排温上昇成層燃焼が行える領域を、より拡大するため、目的排温上昇成層燃焼においても高回転高負荷領域で圧縮行程分割比を小さめに設定するようにしてもよい。
【００６３】
ステップ５３では、均質燃焼から移行排温上昇成層燃焼への切換タイミングになったかを前記同様に判定する。
そして、切換タイミングになったときにステップ５４へ進んで、移行排温上昇成層燃焼に切り換え、その圧縮行程分割比をステップ５１で設定された目標圧縮行程分割比ＫＰＡＲＴＫＳに制御する。
【００６４】
ステップ５５では、圧縮行程分割比を徐々に増大させ、ステップ５６で目標圧縮行程分割比ＫＰＡＲＴＳＡに達したかを判定し、達したところで分割比の増大制御を終了する。
【００６５】
次に、図３のステップ１２での目的排温上昇成層燃焼から一回の燃料噴射による通常時の燃焼への燃焼切換について説明すると、通常時の燃焼として均質燃焼（均質ストイキ燃焼及び均質リーン燃焼。ただし、一般的に目的排温上昇成層燃焼から均質リーン燃焼に切り換える際は、一旦均質ストイキ燃焼を介して均質リーン燃焼に切り換える）と圧縮行程１回燃料噴射の成層リーン燃焼があり、成層リーン燃焼への切換は、概略的には圧縮行程分割比を徐々に増大させて１００％にすればよく、均質燃焼へ切り換える場合は、前記均質燃焼から目的排温上昇成層燃焼へ切り換える場合と全く逆の経過を辿る。
【００６６】
すなわち、ＳＴＡＧＥ１では目的排温上昇成層燃焼から点火時期を徐々に進角させて移行排温上昇成層燃焼の最大進角位置となったときに、同一出力トルクとなるように一気に大きく遅角して均質燃焼に切り換え、次いで最大進角位置ＭＢＴまで徐々に点火時期を進角させる。ＳＴＡＧＥ２では目的排温上昇成層燃焼から点火時期及び圧縮行程噴射時期を徐々に進角させ、点火時期が移行排温上昇成層燃焼の最大進角位置となったときに、同一出力トルクとなるように一気に大きく遅角して均質燃焼に切り換え、次いで最大進角位置ＭＢＴまで徐々に点火時期を進角させる。ＳＴＡＧＥ３では目的排温上昇成層燃焼から点火時期及び圧縮行程噴射時期を徐々に進角させると共に圧縮分割比を徐々に減少させ、点火時期が移行排温上昇成層燃焼の最大進角位置となったときに、同一出力トルクとなるように一気に大きく遅角して均質燃焼に切り換え、次いで最大進角位置ＭＢＴまで徐々に点火時期を進角させる。
【００６７】
図２４〜図２６は、ＳＴＡＧＥ１〜３における燃焼切換時の各種状態量の変化の様子を示す。これらの図では、均質燃焼から排温上昇成層燃焼への切換と排温上昇成層燃焼から均質燃焼への切換は、同一ＳＴＡＧＥ（同一負荷領域）で行われた場合を示しているが、異なるＳＴＡＧＥとなった場合は、異なる出力トルク変更制御の組み合わせで切換が行われる。
【００６８】
以上示した実施形態では、移行排温上昇成層燃焼における出力トルク変更制御として、単位トルク増加分に対する排温上昇効果の高い順から点火時期進角制御、圧縮行程噴射時期進角制御、圧縮行程分割比減少制御を順次追加して用いるものを示したが、必ずしもかかる方式に限定されない。
【００６９】
例えば、本実施形態ではＳＴＡＧＥ２領域で点火時期を最大限進角（移行排温上昇成層燃焼のＭＢＴまで）させつつ、圧縮行程噴射時期進角制御を併用したが、エンジン機種等によっては、点火時期を最大限進角させてもトルク増大代が小さかったり、点火時期までに気化が十分行われずスモーク許容値を超えてしまう場合もある。したがって、そのような場合には点火時期進角量を小さくして圧縮行程噴射時期の方を大きく進角させ、さらには、圧縮行程噴射時期進角制御のみでトルク段差を吸収させるようにすることもできる。
【００７０】
ＳＴＡＧＥ１の低回転低負荷領域での移行排温上昇成層燃焼における出力トルク変更制御も、一般的には最も排温上昇効果の落ち込みが小さいので点火時期進角制御を採用するのが望ましいが、点火時期進角制御によるトルク増大代が極端に小さかったり、僅かな進角制御でスモーク許容値を超えてしまうような場合は、点火時期進角制御を行わず圧縮行程噴射時期進角制御を行うようにすればよい。
【００７１】
つまり、本発明において吸収すべきトルク段差に対して排温上昇成層燃焼からの排温上昇効果の落ち込みが小さい制御を優先して使用するとは、適正な燃焼を確保できる中で排温上昇効果の落ち込みが小さい制御を選択することを意味する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るシステム構成図。
【図２】本発明における排温上昇成層燃焼の吸気行程及び圧縮行程での燃料噴射による混合気形成の様子を示す断面図。
【図３】同上メインルーチンの後半を示すフローチャート。
【図４】燃焼切換時に異なる燃焼切換制御が行われる運転領域を示す図。
【図５】上記異なる運転領域毎に相違する燃焼切換によるトルク段差を示す図。
【図６】低回転低負荷領域（ＳＴＡＧＥ１）での燃焼切換時の点火時期制御による発生トルクの変化を示す図。
【図７】移行排温上昇成層燃焼における圧縮行程噴射時期進角制御によるトルク段差解消効果を示す図。
【図８】中回転中負荷領域（ＳＴＡＧＥ２）での燃焼切換時の点火時期制御による発生トルクの変化を示す図。
【図９】上記圧縮行程噴射時期進角制御による負荷変化に対するスモーク回避効果を示す図。
【図１０】上記圧縮行程噴射時期進角制御による排温上昇効果の落ち込み量を示す図。
【図１１】移行排温上昇成層燃焼における圧縮行程分割比減少制御による排温上昇効果の落ち込み量を示す図。
【図１２】移行排温上昇成層燃焼における圧縮行程分割比減少制御によるトルク段差解消効果を示す図。
【図１３】高回転高負荷領域（ＳＴＡＧＥ３）での燃焼切換時の点火時期制御による発生トルクの変化を示す図。
【図１４】均質燃焼から目的排温上昇成層燃焼へ切換時のメインフローを示すフローチャート。
【図１５】同上燃焼切換時の点火時期制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１６】均質燃焼の点火時期遅角制御において遅角される目標点火時期ＡＤＶＨＲを設定するためのマップ。
【図１７】移行排温上昇成層燃焼切換時の目標点火時期ＡＤＶＫＳＭＢＴを設定するためのマップ。
【図１８】目的排温上昇成層燃焼切換後の目標点火時期ＡＤＶＳＡを設定するためのマップ。
【図１９】同上燃焼切換時の圧縮行程噴射時期制御ルーチンを示すフローチャート。
【図２０】移行排温上昇成層燃焼切換時の目標圧縮行程噴射時期ＩＴＫＳを設定するためのマップ。
【図２１】目的排温上昇成層燃焼切換時の目標圧縮行程噴射時期ＩＴＳＡを設定するためのマップ。
【図２２】同上燃焼切換時の圧縮行程分割比制御ルーチンを示すフローチャート。
【図２３】移行排温上昇成層燃焼切換時の目標圧縮行程分割比ＫＰＡＲＴＫＳを設定するためのマップ。
【図２４】ＳＴＡＧＥ１における燃焼切換時の各種状態量の変化の様子を示すタイムチャート。
【図２５】ＳＴＡＧＥ２における燃焼切換時の各種状態量の変化の様子を示すタイムチャート。
【図２６】ＳＴＡＧＥ３における燃焼切換時の各種状態量の変化の様子を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１…機関
４…スロットル弁
５…燃料噴射弁
６…点火栓
７…排気通路
８…空燃比センサ
９…三元触媒
１０…ＮＯｘトラップ触媒
１１…クランク角センサ
１２…水温センサ
１３…スロットルセンサ
１６…キースイッチ
５０…コントロールニット[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides an exhaust temperature increasing stratification having a large exhaust temperature increasing effect in which a fuel injection divided into an intake stroke and a compression stroke forms a stratified mixture in which the air-fuel ratio around the ignition plug is richer than the outer air-fuel ratio and burns. The present invention relates to an internal combustion engine that performs combustion, and more particularly to control that can expand a region in which exhaust temperature rise stratified combustion is performed without impairing drivability.
[0002]
[Prior art]
In a direct injection spark ignition type internal combustion engine in which fuel is injected and supplied directly into the combustion chamber to perform stratified combustion, the fuel is divided and injected into an intake stroke and a compression stroke, so that the air-fuel ratio around the ignition plug is set to the outside. Stratified combustion (exhaust temperature rise stratified combustion) in which a stratified mixture richer than the air-fuel ratio is formed and burned to increase the exhaust temperature rise effect while reducing HC to promote the temperature rise activation of the exhaust purification catalyst In addition, there is one in which the exhaust purification performance is improved (see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-73912 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the engine that performs the exhaust temperature rise stratified combustion, when switching between the homogeneous combustion in which a uniform fuel-air mixture is formed and burned in the entire combustion chamber by one fuel injection and the exhaust temperature increase stratified combustion, the torque by the combustion switching is used. In order to absorb the step, the ignition timing in the homogeneous combustion is retarded to reduce the output torque.
[0005]
However, if the combustion switching is to be performed in the high rotation and high load region even in the partial load region in which the combustion switching is performed, the torque step due to the combustion switching is too large and the ignition timing retard control cannot absorb the torque step. The region in which the combustion can be switched, that is, the operation region in which the exhaust temperature rise stratified combustion can be performed, is restricted, and there is a limit to the exhaust temperature rise effect and, consequently, to the promotion of temperature rise activation of the exhaust purification catalyst.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a conventional problem. By enabling combustion switching even in a region where a torque step is large due to switching between homogeneous combustion and exhaust temperature increasing stratified combustion, exhaust temperature increasing stratification is achieved. It is an object of the present invention to expand an operation region in which combustion can be performed, and to further promote activation of temperature rise of an exhaust purification catalyst.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the present invention, when performing homogeneous combustion and exhaust temperature rise stratified combustion through transition exhaust temperature rise stratified combustion using output torque change control for absorbing a torque step due to combustion switching, different types of output In the torque change control, a control is used with priority given to a control in which the decrease in the exhaust temperature increase effect from the exhaust temperature increase stratified combustion is small with respect to the torque step to be absorbed.
[0008]
With this configuration, when the torque step due to the combustion switching is large, one or a plurality of necessary output torque change controls are selected and used from among different types of output torque change controls so as to absorb the torque step, and used. At the same time, by giving priority to the control in which the decrease in the exhaust temperature increase effect from the exhaust temperature increase stratified combustion is small, the torque step can be reduced while obtaining the highest possible exhaust temperature increase effect even during the transitional exhaust temperature increase stratified combustion. It is possible to expand the operating range in which the stratified charge combustion can be performed by absorbing the exhaust gas and thereby increase the temperature-rise activation of the exhaust purification catalyst to the maximum.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In FIG. 1 showing a system configuration of an embodiment of the present invention, an air flow meter 3 for detecting an intake air flow rate Qa and a throttle valve 4 for controlling the intake air flow rate Qa are provided in an intake passage 2 of an
[0010]
The
[0011]
Each cylinder is provided with an ignition plug (ignition plug) 6 which is mounted facing the combustion chamber and ignites the intake air-fuel mixture based on an ignition signal from the
[0012]
On the other hand, an
[0013]
Incidentally, the air-
[0014]
Further, a
[0015]
A
Further, a throttle sensor 13 (which can also function as an idle switch) for detecting the opening of the throttle valve 4 is provided, and the opening of the throttle valve 4 is controlled by an actuator such as a DC motor. A throttle
[0016]
The throttle
[0017]
The detection signals from the various sensors are input to a
[0018]
Then, fuel can be injected into the combustion chamber in a compression stroke in a predetermined operation state (low / medium load region, etc.), and a stratified combustion can be performed by forming a combustible air-fuel mixture in a stratified form around the
[0019]
As described above, the combustion state can be switched in accordance with the operation state, and the switching between the homogeneous combustion and the exhaust temperature-raising stratified combustion is performed by a transition discharge using an output torque change control for absorbing a torque step due to the combustion switching. This is done via warm-up stratified combustion. In particular, according to the present invention, in the transitional exhaust temperature rise stratified combustion, from among different types of output torque change control, the effect of the exhaust temperature increase effect from the exhaust temperature rise stratified combustion on the torque step to be absorbed in accordance with the combustion switching. Priority is given to control with a small drop.
[0020]
FIG. 3 shows a series of processes from the homogeneous combustion immediately after the start of the start by the
[0021]
In step (denoted by S in the figure, the same applies hereinafter), it is determined whether or not the ignition signal of the key switch 16 has been turned ON (whether or not the key position has been turned to the ignition ON position). If YES, proceed to Step 2; if NO, end this flow.
[0022]
In step 2, it is determined whether or not the start signal of the key switch 16 has been turned on (the key position has been set to the start position). That is, it is determined whether or not there is a cranking request by a starter motor (not shown).
[0023]
If YES, it is determined that there is a start cranking request, and the process proceeds to step 3. If NO, it is determined that there is no cranking request yet, and the process returns to step 1.
In step 3, the driving of the starter motor is started, and the
[0024]
In step 4, fuel injection for starting (injection in one intake stroke) is performed to perform homogeneous combustion. Here, the air-fuel ratio is set to be rich in consideration of startability.
In the
[0025]
If the catalyst has not been activated (YES), proceed to step 6.
On the other hand, if the catalyst has already been activated at the time of hot restart (if NO), it is determined that there is no need to perform control for accelerating the activation of the catalyst, and the process proceeds to step 13, and the normal combustion mode (homogeneous stoichiometric combustion, homogeneous The combustion is performed by lean combustion, stratified lean combustion, and the flow ends.
[0026]
In
[0027]
If it is determined in
[0028]
Note that the determination of whether the air-fuel ratio feedback control condition is satisfied in
[0029]
In
If it is determined that the condition for permitting the exhaust temperature rise stratified combustion is satisfied, good ignitability and flammability even if the exhaust temperature rise stratified combustion is performed, and furthermore, engine stability (engine operability) and the like. , And the process proceeds to step 9.
[0030]
On the other hand, in the case of NO, if the exhaust temperature-raising stratified combustion is performed, the combustion stability and, in turn, the engine stability (engine operability) may decrease, so the transition to the exhaust temperature-raising stratified combustion is prohibited. Then, the routine proceeds to step 13, where normal combustion is performed, and this flow ends.
[0031]
When the condition for permitting the exhaust temperature rise stratified combustion is satisfied, the routine proceeds to step 9, where the torque step is shifted from the homogeneous combustion by the single injection in the intake stroke to the exhaust temperature rise stratified combustion in which the fuel is divided and injected into the intake stroke and the compression stroke. Is performed, and in
[0032]
In
[0033]
If it is determined in
[0034]
Next, the combustion switching control from the homogeneous combustion to the exhaust temperature increasing stratified combustion in
At the time of switching from the homogeneous combustion to the exhaust temperature increasing stratified combustion, transitional exhaust temperature increasing stratified combustion using output torque change control for absorbing a torque step accompanying the combustion switching is performed. Here, in the present invention, since the torque step differs for each operation region where the combustion switching is performed, an appropriate output torque change control is selected and executed according to the torque step.
[0035]
Specifically, as shown in FIGS. 4 and 5, the torque step is small in the low rotation and low load region among the partial load regions in which the combustion switching is performed, but the torque step becomes larger as the rotation becomes higher or the load becomes higher. Therefore, for a torque step to be absorbed which differs for each region in which the combustion is switched, the control in which the decrease in the exhaust temperature increase effect from the exhaust temperature increase stratified combustion among the different output torque change controls is preferentially used. Hereinafter, a description will be given for each operation region at the time of combustion switching.
[0036]
Low-speed low-load region (including the fast idle region;
As described above, in the
[0037]
After sufficiently reducing the output torque in the homogeneous combustion in this manner, the output torque is increased by advancing the ignition timing with respect to the exhaust temperature rising stratified combustion after switching (hereinafter referred to as target exhaust temperature rising stratified combustion). Is switched to the transition exhaust temperature rise stratified charge combustion using the control (first output torque change control) (B ′ → A in FIG. 6). In this manner, the output torque in the transitional exhaust temperature rise stratified combustion is increased until it becomes equal to the output torque of the homogeneous combustion subjected to the decrease control (increased torque T1), and the torque step can be absorbed. Further, since the ignition timing advance control can minimize the decrease in the exhaust temperature increase effect with respect to the target exhaust temperature increase stratified combustion having a high exhaust temperature increase effect, the exhaust temperature of the transitional exhaust temperature increase stratified combustion is minimized. The rising effect can be increased as much as possible, and the HC emission does not increase.
[0038]
After switching from homogeneous combustion to transitional exhaust-temperature stratified combustion, the ignition timing is gradually retarded to converge to the target exhaust-temperature-raised stratified combustion that maximizes the exhaust-temperature-raising effect while ensuring stable combustion performance (Fig. 6 A → B). Other control values during the transitional exhaust temperature rise stratified combustion are fixed to the same values as the target exhaust temperature rise stratified combustion, the fuel injection timing of the compression stroke is retarded to the maximum, and the fuel injection between the intake stroke and the compression stroke is performed. The ratio of the amounts (hereinafter referred to as fuel injection amount division ratio) is 50 (%): 50 (%). Thereby, the activation of the temperature of the exhaust purification catalyst can be promoted to the maximum.
[0039]
Medium rotation and medium load range (STAGE 2 in FIG. 4)
In the STAGE2 region, the rotational speed or the load is larger than in the STAGE1 region, so the torque step increases, and in the transitional exhaust temperature rise stratified combustion using only the ignition timing advance control, the output torque is reduced by the ignition timing retard control. It is impossible to increase the output torque of the homogeneous combustion. Therefore, advanced control (second output torque change control) of the fuel injection timing (hereinafter, referred to as compression stroke injection timing) in the compression stroke is performed in combination with the ignition timing advance control. As shown in FIG. 7, when the compression stroke injection timing IT is advanced with respect to the target exhaust temperature rise stratified combustion (point A), the output torque increases (point C) and the torque step T2 can be absorbed. That is, after the output torque is reduced by the ignition timing retard control in the homogeneous combustion (A ′ → B ′ in FIG. 8), the transition exhaust temperature rise using both the ignition timing advance control and the compression stroke injection timing advance control is performed. Switching to stratified combustion (B ′ → C in FIG. 8). In this way, the increased torque step can be absorbed by the increased torque obtained by combining the increased torque T1 by the ignition timing advance control and the increased torque T2 by the compression stroke injection timing advance control.
[0040]
In addition, the advance of the compression stroke injection timing is larger than the advance of the ignition timing advance control in the amount of decrease in the exhaust temperature increase effect relative to the increase in torque from the target exhaust temperature increase stratified combustion. While the ignition timing advance control alone compensates for the torque increase that is insufficient with the compression stroke injection timing advance control, so that the HC emission is increased as much as possible without increasing the HC emission even during the transition exhaust temperature rise stratified combustion. The increased torque step can be absorbed while obtaining the exhaust temperature increasing effect.
[0041]
After switching from the homogeneous combustion to the transitional exhaust temperature increasing stratified combustion, the ignition timing and the compression stroke injection timing are gradually retarded to ensure the stable combustion performance and maximize the exhaust temperature increasing effect while maximizing the exhaust temperature increasing stratification. Converge on combustion (C → B in FIG. 8). The other control values during the transitional exhaust temperature rise stratified combustion are fixed to values equal to the target exhaust temperature rise stratified combustion, and the ratio of the fuel injection amount between the intake stroke and the compression stroke (hereinafter referred to as the fuel injection amount division ratio) is 50 (%): 50 (%).
[0042]
The reason why the ignition timing advance control and the compression stroke injection timing advance control are used together in STAGE 2 will be described in further detail (from another viewpoint). Since the
[0043]
On the other hand, in the STAGE 2 region, when the load increases, the fuel injection amount and the injection period in the compression stroke increase, so that it is necessary to advance the injection timing so that vaporization can be performed before the ignition timing, and the rotation increases. Then, since the crank angle period required for the same vaporization time increases, it is necessary to advance the injection timing, and the compression stroke injection timing in the target exhaust temperature rise stratified combustion is set to be advanced from the
[0044]
High rotation and high load range (STAGE 3 in FIG. 4)
Since the rotational speed or the load is higher in the stage 3 region than in the stage 2 region, the compression stroke injection timing in the target exhaust temperature rise stratified combustion is set to be further advanced than in the stage 2 region. Accordingly, the compression stroke injection timing in the target exhaust temperature increasing stratified combustion for each stage is set to the maximum retard position in the
[0045]
As described above, for the torque steps to be absorbed that differ depending on the region (
[0046]
FIG. 14 shows a flow of the combustion switching control (the subroutine of
In
[0047]
If it is determined in
[0048]
If it is determined in
[0049]
If it is determined in
[0050]
FIG. 15 shows a flow of the ignition timing control at the time of the combustion switching control. This flow is interrupted by the occurrence of a combustion switching request.
In
[0051]
In
[0052]
In step 33, the target ignition timing ADVSA of the target exhaust temperature rise stratified combustion which is retarded from the transitional exhaust temperature rise stratified combustion immediately after the switching for each of the
[0053]
In
In
[0054]
If it is determined in
[0055]
Next, at
[0056]
FIG. 19 shows a flow of the compression stroke injection timing control at the time of the combustion switching control. This flow is also interrupted by the generation of the combustion switching request.
In step 41, the target compression stroke injection timing ITKS immediately after switching from the homogeneous combustion to the transitional exhaust temperature increasing stratified combustion is retrieved from the map shown in FIG. Here, as described above, in STAGE1, since the advance control of the compression stroke injection timing is not performed, the compression stroke injection timing immediately after switching to the transitional exhaust temperature rise stratified combustion is determined by the compression stroke in the target exhaust temperature rise stratified combustion. The injection timing is set to the same value as the injection timing. In STAGE2 and STAGE3, the compression stroke injection timing advanced so as to secure a necessary torque increase with respect to the compression stroke injection timing in the respective target exhaust temperature increasing stratified combustion is set. Is set.
[0057]
In
[0058]
In
[0059]
Then, when the switching timing is reached, the routine proceeds to step 44, where the transition is made to the transitional exhaust temperature rise stratified combustion divided into the intake stroke and the compression stroke, and the compression stroke injection timing is set to the target compression stroke injection set in step 41. The timing is controlled to ITKS.
[0060]
In
[0061]
FIG. 22 shows a flow of the compression stroke division ratio control at the time of the combustion switching control. This flow is also interrupted by the generation of the combustion switching request.
In step 51, the target compression stroke division ratio KPARKS immediately after switching from the homogeneous combustion to the transition exhaust temperature increasing stratified combustion is retrieved from the map shown in FIG. Here, as described above, in STAGE1 and STAGE2, since the reduction control of the compression stroke division ratio is not performed, it is set to the same value as the target compression stroke division ratio (for example, 50%) in the target exhaust temperature rise stratified combustion. In STAGE 3, the target compression stroke division ratio (for example, 40 to 30%) is set to be reduced so as to secure a necessary increase in torque with respect to the target compression stroke division ratio in target exhaust temperature rise stratified combustion.
[0062]
In
[0063]
In step 53, it is determined in the same manner as described above whether or not the timing of switching from the homogeneous combustion to the transition exhaust temperature increasing stratified combustion has come.
Then, when the switching timing is reached, the routine proceeds to step 54, where the transition is made to transitional exhaust temperature increasing stratified combustion, and the compression stroke division ratio is controlled to the target compression stroke division ratio KPARKS set in step 51.
[0064]
In
[0065]
Next, the combustion switching from the target exhaust temperature increase stratified combustion to the normal combustion by one fuel injection in
[0066]
That is, in
[0067]
FIG. 24 to FIG. 26 show how various state quantities change during combustion switching in
[0068]
In the embodiment described above, as the output torque change control in the transitional exhaust temperature rise stratified combustion, the ignition timing advance control, the compression stroke injection timing advance control, the compression stroke division Although an example in which the ratio reduction control is sequentially added and used is shown, the present invention is not necessarily limited to such a method.
[0069]
For example, in the present embodiment, the compression stroke injection timing advance control is used in combination with the ignition timing being advanced to the maximum in the STAGE 2 region (up to the MBT of the transition exhaust temperature rise stratified combustion). In some cases, even if the angle is advanced to the maximum, the amount of increase in torque is small, or vaporization is not sufficiently performed by the ignition timing, and the smoke may exceed the allowable value. Therefore, in such a case, the ignition timing advance amount should be reduced to make the compression stroke injection timing more advanced, and further, the torque step should be absorbed only by the compression stroke injection timing advance control. You can also.
[0070]
The output torque change control in the transitional exhaust temperature rise stratified combustion in the low speed and low load region of the
[0071]
In other words, in the present invention, to preferentially use the control in which the decrease in the exhaust temperature increase effect from the exhaust temperature increase stratified combustion is small with respect to the torque step to be absorbed means that while the appropriate combustion can be ensured, the exhaust temperature increase effect is reduced. This means selecting a control with a small dip.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state of formation of an air-fuel mixture by fuel injection in an intake stroke and a compression stroke of exhaust temperature rise stratified combustion according to the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing the latter half of the main routine.
FIG. 4 is a diagram showing an operation region in which different combustion switching control is performed at the time of combustion switching.
FIG. 5 is a diagram showing a torque step caused by a different combustion switching for each of the different operation regions.
FIG. 6 is a diagram showing a change in torque generated by ignition timing control at the time of combustion switching in a low rotation and low load region (STAGE 1).
FIG. 7 is a view showing a torque step elimination effect by a compression stroke injection timing advance control in transitional exhaust temperature rise stratified combustion.
FIG. 8 is a diagram showing a change in torque generated by ignition timing control at the time of combustion switching in a middle rotation and middle load region (STAGE 2).
FIG. 9 is a diagram showing an effect of avoiding smoke with respect to a load change by the compression stroke injection timing advance control.
FIG. 10 is a diagram showing a decrease amount of an exhaust temperature increasing effect by the compression stroke injection timing advance control.
FIG. 11 is a graph showing the amount of decrease in the exhaust temperature increase effect by the compression stroke division ratio reduction control in transitional exhaust temperature increase stratified combustion.
FIG. 12 is a diagram showing a torque step elimination effect by a compression stroke split ratio reduction control in transitional exhaust temperature rise stratified combustion.
FIG. 13 is a diagram showing a change in torque generated by ignition timing control at the time of combustion switching in a high rotation and high load region (STAGE 3).
FIG. 14 is a flowchart showing a main flow at the time of switching from homogeneous combustion to target exhaust gas temperature-stratified combustion.
FIG. 15 is a flowchart showing an ignition timing control routine at the time of combustion switching according to the first embodiment;
FIG. 16 is a map for setting a target ignition timing ADVHR to be retarded in ignition timing retard control for homogeneous combustion.
FIG. 17 is a map for setting a target ignition timing ADVKSMBT at the time of transition of transitional exhaust temperature increase stratified combustion switching.
FIG. 18 is a map for setting a target ignition timing ADVSA after the target exhaust temperature increase stratified combustion switching.
FIG. 19 is a flowchart showing a compression stroke injection timing control routine at the time of combustion switching;
FIG. 20 is a map for setting a target compression stroke injection timing ITKS at the time of transition of transitional exhaust temperature increase stratified combustion switching.
FIG. 21 is a map for setting a target compression stroke injection timing ITSA at the time of target exhaust temperature rise stratified combustion switching.
FIG. 22 is a flowchart showing a compression stroke split ratio control routine at the time of combustion switching;
FIG. 23 is a map for setting a target compression stroke division ratio KPARKS at the time of switching to transition exhaust temperature increase stratified combustion.
FIG. 24 is a time chart showing how various state quantities change at the time of combustion switching in
FIG. 25 is a time chart showing how various state quantities change at the time of combustion switching in STAGE2.
FIG. 26 is a time chart showing how various state quantities change at the time of combustion switching in STAGE 3.
[Explanation of symbols]
1. Institution
4: Throttle valve
5 ... Fuel injection valve
6. Spark plug
7. Exhaust passage
8 ... Air-fuel ratio sensor
9 ... Three-way catalyst
10 NOx trap catalyst
11 ... Crank angle sensor
12 ... Water temperature sensor
13 ... Throttle sensor
16 Key switch
50 ... Control knit
Claims (11)
前記均質燃焼と排温上昇成層燃焼との切り換えを、燃焼切換によるトルク段差を吸収するための出力トルク変更制御を用いる移行排温上昇成層燃焼を介して行い、かつ、異種の出力トルク変更制御の中から吸収すべきトルク段差に対して排温上昇成層燃焼からの排温上昇効果の落ち込みが小さい制御を優先して使用することを特徴とする内燃機関の制御装置。As a combustion mode corresponding to the engine operating state, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture around the ignition plug is determined by homogeneous combustion in which a homogeneous air-fuel mixture is formed and burned throughout the combustion chamber and fuel injection divided into an intake stroke and a compression stroke. An exhaust temperature increase stratified combustion having a large exhaust temperature increase effect of forming and burning a stratified mixture richer than the air-fuel ratio of the outer air-fuel mixture.
The switching between the homogeneous combustion and the exhaust temperature increase stratified combustion is performed through a transitional exhaust temperature increase stratified combustion using output torque change control for absorbing a torque step due to the combustion switching, and different types of output torque change control. A control device for an internal combustion engine, wherein priority is given to a control in which a decrease in the effect of increasing exhaust temperature from stratified exhaust temperature combustion is small with respect to a torque step to be absorbed from inside.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003159786A JP4175184B2 (en) | 2003-06-04 | 2003-06-04 | Control device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003159786A JP4175184B2 (en) | 2003-06-04 | 2003-06-04 | Control device for internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004360568A true JP2004360568A (en) | 2004-12-24 |
| JP4175184B2 JP4175184B2 (en) | 2008-11-05 |
Family
ID=34052761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003159786A Expired - Fee Related JP4175184B2 (en) | 2003-06-04 | 2003-06-04 | Control device for internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4175184B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011017285A (en) * | 2009-07-09 | 2011-01-27 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel injection control device for internal combustion engine |
| CN110284982A (en) * | 2019-06-19 | 2019-09-27 | 东风汽车集团有限公司 | A kind of method for handover control of direct spray petrol engine in cylinder from stratified combustion to homogeneous combustion |
-
2003
- 2003-06-04 JP JP2003159786A patent/JP4175184B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011017285A (en) * | 2009-07-09 | 2011-01-27 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel injection control device for internal combustion engine |
| CN110284982A (en) * | 2019-06-19 | 2019-09-27 | 东风汽车集团有限公司 | A kind of method for handover control of direct spray petrol engine in cylinder from stratified combustion to homogeneous combustion |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4175184B2 (en) | 2008-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4023115B2 (en) | Control device for direct-injection spark ignition engine | |
| KR100394842B1 (en) | Internal Combustion Engine and it's Controlling Method | |
| JP2005120942A (en) | Control device for direct injection spark ignition type internal combustion engine | |
| JP4378829B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
| JP4032859B2 (en) | Control device for direct-injection spark ignition engine | |
| JP3743277B2 (en) | Control device for direct-injection spark-ignition internal combustion engine | |
| JP4000926B2 (en) | Control device and control method for direct-injection spark ignition engine | |
| JP2000120471A (en) | Cylinder injection type engine control device | |
| JP4943873B2 (en) | In-cylinder injection spark ignition internal combustion engine control device | |
| JP3731403B2 (en) | Control device for direct-injection spark-ignition internal combustion engine | |
| JP3726580B2 (en) | Control device for direct-injection spark-ignition internal combustion engine | |
| JP2001182601A (en) | Early warm-up control device for exhaust emission control catalyst | |
| JP2006002683A (en) | Control device for internal combustion engine | |
| JP3755351B2 (en) | Control device for direct-injection spark-ignition internal combustion engine | |
| JP4175184B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
| JP6142662B2 (en) | Engine catalyst warm-up device and warm-up method | |
| JP5477498B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
| JP3812301B2 (en) | Control device for direct-injection spark-ignition internal combustion engine | |
| JP2004068690A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
| JP3724369B2 (en) | Control device for direct-injection spark ignition engine | |
| JP3747726B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
| JP3149822B2 (en) | Exhaust gas heating device for in-cylinder injection internal combustion engine | |
| JP2001073913A (en) | Control device of direct injection spark ignition internal combustion engine | |
| JP4388258B2 (en) | Control device for direct-injection spark ignition engine | |
| JP3651304B2 (en) | Ignition device for internal combustion engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060424 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070518 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070626 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070808 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080304 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20080314 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20080331 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080411 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080729 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080811 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110829 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120829 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120829 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130829 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |