JP2007040234A - Controller for compression ignition internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller for a compression ignition internal combustion engine capable of preventing drivability and fuel economy performance from being adversely affected by determining operation of a gas temperature adjusting means for adjusting gas temperature in a combustion chamber and switching from spark ignition operation to compression ignition operation. <P>SOLUTION: This controller determines whether operation of the gas temperature adjusting means for adjusting gas temperature in the combustion chamber such as a variable valve mechanism is normal or not (S118, S120, S122, S124) and inhibits switching from spark ignition operation to compression ignition operation when it is determined that the operation of the gas temperature adjusting means is not normal (S110). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、圧縮着火内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a compression ignition internal combustion engine.

近時、ガソリンを燃料とする内燃機関において、下記の特許文献１に記載されるように、所定の運転領域で燃焼室に供給される混合気を圧縮着火燃焼させる圧縮着火（Homogeneous Charge Compression Ignition）運転（ＨＣＣＩ運転）を行うと共に、それ以外の運転領域で点火プラグを介して混合気を火花点火燃焼させる火花点火（Spark Ignition）運転を行う、いわゆる圧縮自己着火内燃機関が、種々提案されている。そのような内燃機関は、圧縮比を火花点火機関より上げることができて熱効率あるいは燃費性能も向上させることができる。   Recently, in an internal combustion engine using gasoline as a fuel, as described in Patent Document 1 below, compression ignition (Homogeneous Charge Compression Ignition) in which an air-fuel mixture supplied to a combustion chamber is subjected to compression ignition combustion in a predetermined operation region. Various so-called compression self-ignition internal combustion engines that perform a spark ignition operation that performs an operation (HCCI operation) and performs spark ignition combustion of an air-fuel mixture via an ignition plug in other operation regions have been proposed. . Such an internal combustion engine can increase the compression ratio more than the spark ignition engine, and can also improve thermal efficiency or fuel efficiency.

特許文献１記載の技術にあっては、水温センサで検出した機関の冷却水温が、温度センサで検出した吸気温度に応じて設定された所定温度よりも低い場合、圧縮着火運転を禁止することで、内燃機関を常に安定して運転させるように構成している。
特開２０００−８７７４９号公報 In the technique described in Patent Document 1, when the engine coolant temperature detected by the water temperature sensor is lower than a predetermined temperature set according to the intake air temperature detected by the temperature sensor, the compression ignition operation is prohibited. The internal combustion engine is always operated stably.
JP 2000-87749 A

上記した従来技術においては、吸気温度によって決定される冷却水温で火花点火運転から圧縮着火運転への切り替えを判断しているが、圧縮着火運転においては燃焼室内のガス温度などが所期の状態にないと、失火あるいは過早着火となってドライバビリティや燃費性能に悪影響を及ぼす不都合があった。   In the above-described prior art, switching from the spark ignition operation to the compression ignition operation is determined based on the cooling water temperature determined by the intake air temperature. In the compression ignition operation, the gas temperature in the combustion chamber is in an intended state. Otherwise, misfires or premature ignition could cause adverse effects on drivability and fuel efficiency.

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、燃焼室内のガス温度などを調整するガス温度調整手段の動作を判定して火花点火運転から圧縮着火運転への切り替えを判断することで、ドライバビリティや燃費性能に悪影響を及ぼすことがないようにした圧縮着火内燃機関の制御装置を提供することにある。   Accordingly, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, determine the operation of the gas temperature adjusting means for adjusting the gas temperature in the combustion chamber, etc., and determine the switching from the spark ignition operation to the compression ignition operation, thereby It is an object of the present invention to provide a control device for a compression ignition internal combustion engine that does not adversely affect the performance and fuel efficiency.

上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、燃焼室に点火手段を備え、所定の運転領域で前記燃焼室に供給される混合気を圧縮着火燃焼させる圧縮着火運転を行うと共に、前記所定の運転領域以外の運転領域で前記点火手段を介して前記混合気を火花点火燃焼させる火花点火運転を行う圧縮着火内燃機関の制御装置において、前記燃焼室内のガス温度を調整するガス温度調整手段と、前記ガス温度調整手段の動作が正常か否か判定する動作判定手段と、前記ガス温度調整手段の動作が正常ではないと判定されるとき、前記火花点火運転から前記圧縮着火運転への切り替えを禁止する切り替え禁止手段とを備える如く構成した。   In order to solve the above-mentioned object, according to claim 1, the combustion chamber is provided with an ignition means, and a compression ignition operation for performing compression ignition combustion of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber in a predetermined operation region is performed. In a control apparatus for a compression ignition internal combustion engine that performs a spark ignition operation in which an air-fuel mixture is spark-ignited and combusted through the ignition means in an operation region other than the predetermined operation region, a gas temperature for adjusting a gas temperature in the combustion chamber From the spark ignition operation to the compression ignition operation when it is determined that the adjusting means, the operation determining means for determining whether the operation of the gas temperature adjusting means is normal, and the operation of the gas temperature adjusting means are not normal. Switching prohibiting means for prohibiting switching is provided.

請求項２に係る圧縮着火内燃機関の制御装置にあっては、前記ガス温度調整手段は、排気バルブのバルブタイミングを可変に調整する可変バルブ機構と、吸気管に配置されたスロットルバルブをアクセルペダルの動作と独立に開閉するアクチュエータからなるＤＢＷ機構と、前記内燃機関に新気を過給するターボチャージャの少なくともいずれかからなる如く構成した。   In the control apparatus for the compression ignition internal combustion engine according to claim 2, the gas temperature adjusting means includes a variable valve mechanism for variably adjusting the valve timing of the exhaust valve, and a throttle valve disposed in the intake pipe. And a turbocharger that supercharges fresh air to the internal combustion engine.

請求項１に係る圧縮着火内燃機関の制御装置にあっては、燃焼室内のガス温度を調整するガス温度調整手段の動作が正常か否か判定し、正常ではないと判定されるとき、火花点火運転から圧縮着火運転への切り替えを禁止する如く構成したので、失火や過早着火を回避することができ、よってドライバビリティや燃費性能に悪影響を及ぼすのを防止することができる。   In the control apparatus for a compression ignition internal combustion engine according to claim 1, it is determined whether or not the operation of the gas temperature adjusting means for adjusting the gas temperature in the combustion chamber is normal. Since the switching from the operation to the compression ignition operation is prohibited, misfire and premature ignition can be avoided, and therefore, adverse effects on drivability and fuel efficiency can be prevented.

請求項２に係る圧縮着火内燃機関の制御装置にあっては、ガス温度調整手段は、排気バルブのバルブタイミングを可変に調整する可変バルブ機構と、吸気管に配置されたスロットルバルブをアクセルペダルの動作と独立に開閉するアクチュエータからなるＤＢＷ機構と、内燃機関に新気を過給するターボチャージャの少なくともいずれかからなる如く構成したので、それらの動作が正常か否か判定して正常ではないと判定されるとき、火花点火運転から圧縮着火運転への切り替えを禁止することで、失火や過早着火を確実に回避することができ、よってドライバビリティや燃費性能に悪影響を及ぼすのを確実に防止することができる。   In the control apparatus for the compression ignition internal combustion engine according to claim 2, the gas temperature adjusting means includes a variable valve mechanism that variably adjusts the valve timing of the exhaust valve, and a throttle valve disposed in the intake pipe. Since it is configured to include at least one of a DBW mechanism comprising an actuator that opens and closes independently of the operation and a turbocharger that supercharges fresh air to the internal combustion engine, it is determined whether or not these operations are normal. When judged, by prohibiting switching from spark ignition operation to compression ignition operation, misfires and pre-ignition can be reliably avoided, thus reliably preventing adverse effects on drivability and fuel efficiency performance. can do.

以下、添付図面に即してこの発明に係る圧縮着火内燃機関の制御装置を実施するための最良の形態について説明する。   The best mode for carrying out a control apparatus for a compression ignition internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図１は、この発明の第１実施例に係る圧縮着火内燃機関の制御装置を全体的に示す概略図である。   FIG. 1 is a schematic diagram generally showing a control apparatus for a compression ignition internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.

図１において、符号１０は、ガソリンを燃料とする４気筒４サイクルの内燃機関（１気筒のみ図示。以下「エンジン」という）を示す。エンジン１０において、エアクリーナ１２から吸入されて吸気管１４を通る空気（新気）はスロットルバルブ１６で流量を調節されて吸気マニホルド２０を流れ、２個の吸気バルブ（１個のみ図示）２２が開弁されるとき、燃焼室２４に流入する。   In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a four-cylinder four-cycle internal combustion engine (only one cylinder is shown; hereinafter referred to as “engine”) using gasoline as fuel. In the engine 10, air (fresh air) drawn from the air cleaner 12 and passing through the intake pipe 14 is adjusted in flow rate by the throttle valve 16 and flows through the intake manifold 20, and two intake valves (only one is shown) 22 is opened. When valved, it flows into the combustion chamber 24.

吸気バルブ２２の手前の吸気ポート付近にはインジェクタ２６が配置される。インジェクタ２６には燃料供給管（図示せず）を介して燃料タンク（図示せず）に貯留されたガソリン燃料が圧送される。インジェクタ２６は、駆動回路（図示せず）を通じてＥＣＵ（Electronic Control Unit。電子制御ユニット）３０に接続される。   An injector 26 is disposed near the intake port in front of the intake valve 22. Gasoline fuel stored in a fuel tank (not shown) is pumped to the injector 26 via a fuel supply pipe (not shown). The injector 26 is connected to an ECU (Electronic Control Unit) 30 through a drive circuit (not shown).

インジェクタ２６は、ＥＣＵ３０から開弁時間を示す駆動信号が駆動回路を通じて供給されると開弁し、開弁時間に応じたガソリン燃料を吸気ポートに噴射する。噴射されたガソリン燃料は、流入した空気と混合して混合気（予混合気）を形成し、吸気バルブ２２が開弁されるとき、燃焼室に流入する。   The injector 26 opens when a drive signal indicating the valve opening time is supplied from the ECU 30 through the drive circuit, and injects gasoline fuel corresponding to the valve opening time into the intake port. The injected gasoline fuel is mixed with the inflowing air to form an air-fuel mixture (pre-air mixture), and flows into the combustion chamber when the intake valve 22 is opened.

燃焼室２４には点火プラグ（点火手段）３２が配置される。点火プラグ３２はイグナイタなどからなる点火装置（点火手段。図示せず）を介してＥＣＵ３０に接続され、ＥＣＵ３０から点火信号が供給されると、燃焼室に臨む電極間に火花放電を生じる。混合気はそれによって着火されて燃焼し、ピストン３４を下方に駆動する。   An ignition plug (ignition means) 32 is disposed in the combustion chamber 24. The spark plug 32 is connected to the ECU 30 via an ignition device (ignition means, not shown) such as an igniter. When an ignition signal is supplied from the ECU 30, a spark discharge is generated between the electrodes facing the combustion chamber. The air-fuel mixture is thereby ignited and burned, driving the piston 34 downward.

尚、エンジン１０は、所定の運転領域で混合気を圧縮着火燃焼させる圧縮着火（Homogeneous Charge Compression Ignition）運転と、点火プラグ３２などを介して火花点火燃焼させる火花点火（Spark Ignition）運転の間で切り替え自在な、圧縮着火エンジン（内燃機関）として構成される。   The engine 10 is operated between a compression ignition (Homogeneous Charge Compression Ignition) operation in which an air-fuel mixture is compressed and ignited in a predetermined operation region, and a spark ignition operation in which spark ignition combustion is performed through an ignition plug 32 or the like. It is configured as a compression ignition engine (internal combustion engine) that can be switched.

燃焼によって生じた排気（排ガス）は、２個の排気バルブ（１個のみ図示）３６が開弁するとき、排気マニホルド４０に流れる。   Exhaust gas (exhaust gas) generated by combustion flows to the exhaust manifold 40 when two exhaust valves (only one is shown) 36 are opened.

尚、排気バルブ３６と吸気バルブ２２は、ステムに閉弁用電磁ソレノイド３６ａ，２２ａと、開弁用電磁ソレノイド３６ｂ，２２ｂと、スプリング３６ｃ，２２ｃと、スプリング３６ｄ，２２ｄとが装着され、各電磁ソレノイド３６ａ，２２ａ，３６ｂ，２２ｂの電磁力によって作動する電磁弁として構成される。排気バルブ３６と吸気バルブ２２は、具体的には、閉弁用電磁ソレノイド３６ａ，２２ａを励磁し、開弁用電磁ソレノイド３６ｂ，２２ｂを消磁することで閉弁されると共に、閉弁用電磁ソレノイド３６ａ，２２ａを消磁し、開弁用電磁ソレノイド３６ｂ，２２ｂを励磁することで開弁される。このように、排気バルブ３６と吸気バルブ２２は、装着された各電磁ソレノイド３６ａ，２２ａ，３６ｂ，２２ｂを励磁・消磁されることで、クランクシャフト（図示せず）の回転角度に関わりなく、バルブ（開閉）タイミングを可変に調整する可変バルブ機構３８として構成される。   The exhaust valve 36 and the intake valve 22 are provided with solenoid solenoids 36a and 22a for valve closing, electromagnetic solenoids 36b and 22b for valve opening, springs 36c and 22c, and springs 36d and 22d attached to the stem. The solenoid valve is configured to operate by the electromagnetic force of the solenoids 36a, 22a, 36b, and 22b. Specifically, the exhaust valve 36 and the intake valve 22 are closed by exciting the solenoid solenoids 36a and 22a for closing and demagnetizing the solenoid solenoids 36b and 22b for opening, and the solenoid solenoid for closing the valve. The valves 36a and 22a are demagnetized and the valve opening electromagnetic solenoids 36b and 22b are excited to open the valves. In this way, the exhaust valve 36 and the intake valve 22 are excited and demagnetized by the mounted electromagnetic solenoids 36a, 22a, 36b, 22b, so that the valve is independent of the rotation angle of the crankshaft (not shown). It is configured as a variable valve mechanism 38 that variably adjusts (open / close) timing.

排気マニホルド４０は下流で集合して排気系集合部を形成し、そこに排気管４２が接続される。排気は排気マニホルド４０から排気管４２を流れる。排気管（排気系）４２には、三元触媒からなる触媒装置４４が配置される。排気は、触媒装置４４が活性状態にあるとき、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘなどの有害成分を除去されてエンジン外の大気に放出される。   The exhaust manifold 40 gathers downstream to form an exhaust system gathering portion, to which an exhaust pipe 42 is connected. Exhaust gas flows from the exhaust manifold 40 through the exhaust pipe 42. A catalyst device 44 made of a three-way catalyst is disposed in the exhaust pipe (exhaust system) 42. When the catalyst device 44 is in an active state, the exhaust gas is discharged into the atmosphere outside the engine after removing harmful components such as HC, CO, and NOx.

排気管４２は、ＥＧＲ管４６を介して吸気管１４にスロットルバルブ１６が配置される位置の下流付近で接続される。ＥＧＲ管４６にはＥＧＲバルブ４６ａが介挿される。ＥＧＲバルブ４６ａはＥＣＵ３０に電気的に接続され、駆動されるとき、ＥＧＲ管４６を開放して排気の一部の吸気系への還流（外部ＥＧＲ）を行う。   The exhaust pipe 42 is connected to the intake pipe 14 via the EGR pipe 46 in the vicinity of the downstream of the position where the throttle valve 16 is disposed. An EGR valve 46 a is inserted in the EGR pipe 46. The EGR valve 46a is electrically connected to the ECU 30 and, when driven, opens the EGR pipe 46 to recirculate a part of the exhaust gas to the intake system (external EGR).

排気管４２において触媒装置４４の上流には、ターボチャージャ５０が設けられる。ターボチャージャ５０は、図１に模式的に示す如く、排気管４２に配置され、そこを通過する排気で回転させられるタービン５０ａと、タービン５０ａに連結されつつ吸気管１４に配置され、タービン５０ａの回転力で駆動されて新気を吸引して吸気系（換言すればエンジン１０）に過給するコンプレッサ５０ｂからなる。タービン５０ａの付近には、可変ノズル（図示せず）が設けられ、タービン５０ａのインペラ（図示せず）を流れる排気の流量や速度を調整する。   A turbocharger 50 is provided upstream of the catalyst device 44 in the exhaust pipe 42. As schematically shown in FIG. 1, the turbocharger 50 is disposed in the exhaust pipe 42, and is disposed in the intake pipe 14 while being connected to the turbine 50a and being rotated by the exhaust gas passing therethrough. The compressor 50b is driven by a rotational force to suck in fresh air and supercharge the intake system (in other words, the engine 10). A variable nozzle (not shown) is provided in the vicinity of the turbine 50a, and adjusts the flow rate and speed of the exhaust gas flowing through the impeller (not shown) of the turbine 50a.

また、吸気管１４に配置されたスロットルバルブ１６には、スロットルアクチュエータ（パルスモータなど）５２が連結され、スロットルアクチュエータ５２によって開閉される。即ち、スロットルバルブ１６は、エンジン１０が搭載される車両（図示せず）の運転席床面に配置されたアクセルペダル５４との機械的な接続が絶たれ、スロットルバルブ１６をアクセルペダル５４の動作と独立に開閉するＤＢＷ（Drive By Wire）機構５６として構成される。   A throttle actuator (such as a pulse motor) 52 is connected to the throttle valve 16 disposed in the intake pipe 14 and is opened and closed by the throttle actuator 52. That is, the throttle valve 16 is mechanically disconnected from the accelerator pedal 54 disposed on the driver's seat floor of a vehicle (not shown) on which the engine 10 is mounted, and the throttle valve 16 is operated by the accelerator pedal 54. And a DBW (Drive By Wire) mechanism 56 that opens and closes independently.

ピストン３４の往復動はコンロッドを介してクランクシャフトを回転させる。エンジン１０には、前進５速、後進１速からなる自動変速機（図に「Ａ／Ｔ」と示す）５８が接続される。クランクシャフトの回転を通じて入力されたエンジン１０の回転は自動変速機５８で変速され、駆動輪（図示せず）に伝達されて車両を走行させる。   The reciprocating motion of the piston 34 rotates the crankshaft via the connecting rod. The engine 10 is connected to an automatic transmission 58 (shown as “A / T” in the figure) composed of five forward speeds and one reverse speed. The rotation of the engine 10 input through the rotation of the crankshaft is shifted by the automatic transmission 58 and transmitted to drive wheels (not shown) to drive the vehicle.

エンジン１０のクランクシャフトの付近にはクランク角センサ６０が配置され、気筒判別信号と、各気筒のＴＤＣ（上死点）あるいはその付近のクランク角度を示すＴＤＣ信号と、ＴＤＣ信号を細分してなるクランク角度信号とを出力する。それらの出力はＥＣＵ３０に入力される。   A crank angle sensor 60 is disposed in the vicinity of the crankshaft of the engine 10 and is obtained by subdividing the cylinder discrimination signal, the TDC signal indicating the TDC (top dead center) of each cylinder or the crank angle in the vicinity thereof, and the TDC signal. A crank angle signal is output. Those outputs are input to the ECU 30.

ＥＣＵ３０はマイクロコンピュータからなり、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換回路、入出力回路およびカウンタ（全て図示せず）を備える。ＥＣＵ３０は入力信号の中、クランク角度信号をカウントしてエンジン回転数ＮＥを算出（検出）する。   The ECU 30 includes a microcomputer, and includes a CPU, ROM, RAM, A / D conversion circuit, input / output circuit, and counter (all not shown). The ECU 30 counts the crank angle signal among the input signals and calculates (detects) the engine speed NE.

エアクリーナ１２の付近には温度検出素子を備えたエアフローメータ６２が配置され、エアクリーナ１２から吸入される空気（吸気）の流量（エンジン負荷を示す）Ｇａｉｒと温度ＴＡに応じた信号を出力する。   An air flow meter 62 having a temperature detecting element is disposed in the vicinity of the air cleaner 12 and outputs a signal corresponding to a flow rate (indicating engine load) Gair and temperature TA of air (intake air) drawn from the air cleaner 12.

吸気管１４においてスロットルバルブ１６の下流にはＭＡＰセンサ６４が配置され、吸気管内圧力ＰＢＡを絶対圧で示す信号を出力すると共に、スロットルバルブ１６にはスロットル開度センサ６６が配置され、スロットルバルブ１６の位置（スロットル開度）ＴＨに応じた信号を出力する。また、スロットルアクチュエータ５２にはロータリエンコーダ７０が配置され、スロットルアクチュエータ５２の駆動量（回転量）に応じた信号を出力する。   A MAP sensor 64 is disposed downstream of the throttle valve 16 in the intake pipe 14 and outputs a signal indicating the intake pipe pressure PBA in absolute pressure. A throttle opening sensor 66 is disposed in the throttle valve 16. A signal corresponding to the position (throttle opening) TH is output. A rotary encoder 70 is disposed in the throttle actuator 52 and outputs a signal corresponding to the drive amount (rotation amount) of the throttle actuator 52.

エンジン１０の冷却水通路（図示せず）には水温センサ７２が配置されてエンジン冷却水温ＴＷに応じた信号を出力する。   A water temperature sensor 72 is disposed in a cooling water passage (not shown) of the engine 10 and outputs a signal corresponding to the engine cooling water temperature TW.

アクセルペダル５４の付近にはアクセル開度センサ７４が設けられ、運転者のアクセルペダル踏み込み量を示すアクセル開度（エンジン負荷を示す）ＡＰに応じた信号を出力する。   An accelerator opening sensor 74 is provided in the vicinity of the accelerator pedal 54, and outputs a signal corresponding to an accelerator opening (indicating engine load) AP indicating the amount of depression of the accelerator pedal of the driver.

排気系において、排気マニホルド４０の集合部の下流付近には広域空燃比センサ７６が配置され、その部位を流れる排気の酸素濃度（即ち、空燃比）に比例する信号を出力すると共に、ターボチャージャ５０のタービン５０ａの付近に配置された可変ノズルの付近には可変ノズル位置センサ８０が配置され、可変ノズルの位置に応じた信号を出力する。   In the exhaust system, a wide area air-fuel ratio sensor 76 is disposed in the vicinity of the downstream portion of the collection portion of the exhaust manifold 40, and outputs a signal proportional to the oxygen concentration (that is, air-fuel ratio) of the exhaust gas flowing through that portion, and the turbocharger 50. A variable nozzle position sensor 80 is disposed in the vicinity of the variable nozzle disposed in the vicinity of the turbine 50a, and outputs a signal corresponding to the position of the variable nozzle.

自動変速機５８に作動油（Automatic Transmission Fluid）を供給する油路あるいはオイルパン（図示せず）の適宜位置にはＡＴＦ温度センサ８２が配置され、ＡＴＦ温度に比例した出力ＴＡＴＦを生じる。   An ATF temperature sensor 82 is disposed at an appropriate position of an oil passage or an oil pan (not shown) for supplying hydraulic oil (Automatic Transmission Fluid) to the automatic transmission 58, and generates an output TATF proportional to the ATF temperature.

上記したセンサ群の出力も、ＥＣＵ３０に入力される。ＥＣＵ３０は入力値に基づき、ＲＯＭに格納されている命令に従って後述するように、火花点火運転から圧縮着火運転への切り替え許可などの制御を実行する制御装置として機能する。   The output of the sensor group described above is also input to the ECU 30. Based on the input value, the ECU 30 functions as a control device that executes control such as switching permission from the spark ignition operation to the compression ignition operation, as will be described later in accordance with a command stored in the ROM.

次いで、図１に示す制御装置の動作を説明する。   Next, the operation of the control device shown in FIG. 1 will be described.

図２は、その動作、具体的にはＥＣＵ３０の動作を示すフロー・チャートである。尚、図示のプログラムは、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）ごとに時間割り込みで起動される。   FIG. 2 is a flowchart showing the operation, specifically, the operation of the ECU 30. The illustrated program is activated by a time interrupt every predetermined time (for example, 10 msec).

以下説明すると、Ｓ１０において火花点火運転（以下「ＳＩ運転」という）から圧縮着火運転（以下「ＨＣＣＩ運転」という）への切り替えを許可するか否か判断し、Ｓ１２においてＳ１０の判断結果に従ってＨＣＣＩ運転とＳＩ運転のいずれかの運転モードを決定する。   In the following, in S10, it is determined whether or not switching from the spark ignition operation (hereinafter referred to as “SI operation”) to the compression ignition operation (hereinafter referred to as “HCCI operation”) is permitted, and in S12, the HCCI operation is performed according to the determination result in S10. And the operation mode of either SI operation is determined.

尚、圧縮着火運転には燃焼室２４の内部の温度、即ち、ガス温度が１０００Ｋ程度必要なことから、ＥＣＵ３０は、排気行程において排気バルブ３６を閉じて排気の一部を排気系に排出させずに燃焼室２４に残留させる、いわゆる内部ＥＧＲを実行する。   The compression ignition operation requires the temperature inside the combustion chamber 24, that is, the gas temperature of about 1000K. Therefore, the ECU 30 does not close the exhaust valve 36 in the exhaust stroke and discharge part of the exhaust to the exhaust system. The so-called internal EGR that is left in the combustion chamber 24 is performed.

即ち、ＥＣＵ３０は吸気バルブ２２と排気バルブ３６のバルブタイミングを、図３に実線で示す如く、制御する。より具体的には、図示の如く、排気バルブ３６の閉弁時期を進角させると共に、吸気バルブ２２の開弁時期を遅角させる（クランク角度において）。それによって、気筒内に所定量の排気を残留させて燃焼室２４の温度（筒内ガス温度）を高めて圧縮着火運転を可能とする。   That is, the ECU 30 controls the valve timings of the intake valve 22 and the exhaust valve 36 as shown by solid lines in FIG. More specifically, as shown in the figure, the closing timing of the exhaust valve 36 is advanced and the opening timing of the intake valve 22 is retarded (at the crank angle). Thereby, a predetermined amount of exhaust gas is left in the cylinder to increase the temperature of the combustion chamber 24 (in-cylinder gas temperature), thereby enabling the compression ignition operation.

また、混合気を火花点火燃焼させるとき、ＥＣＵ３０は、バルブタイミングを破線で示す特性に従って制御する。より具体的には、図示の如く、排気バルブ３６の閉弁時期と吸気バルブ２２の開弁時期を共にピストン上死点付近に変更させる。それによって、排気バルブ３６の閉弁が遅角されて燃焼室からのガスの排出量が増加する一方、吸気バルブ２２の開弁が進角されて吸入空気の流入が早められることから、排ガスは燃焼室に残留することなく、排気系に送り出される。   Further, when the air-fuel mixture is spark-ignited, the ECU 30 controls the valve timing according to the characteristics indicated by the broken line. More specifically, as shown in the figure, both the closing timing of the exhaust valve 36 and the opening timing of the intake valve 22 are changed to near the top dead center of the piston. As a result, the closing of the exhaust valve 36 is retarded and the amount of gas discharged from the combustion chamber is increased, while the opening of the intake valve 22 is advanced and the inflow of intake air is accelerated. It is sent to the exhaust system without remaining in the combustion chamber.

このように、排気バルブ（電磁弁）３６（および吸気バルブ（電磁弁）２２）からなる可変バルブ機構３８は、そのバルブタイミングが制御されることで内部ＥＧＲを介して燃焼室２４のガス温度を調整することから、その動作を制御するＥＣＵ３０と共に、ガス温度調整手段として機能する。また、スロットルアクチュエータ５２からなるＤＢＷ機構５６およびターボチャージャ５０も、燃焼室２４に供給される空気（新気）の量を調節することで燃焼室２４のガス温度を調整することから、同様にその動作を制御するＥＣＵ３０と共に、ガス温度調整手段として機能する。   As described above, the variable valve mechanism 38 including the exhaust valve (solenoid valve) 36 (and the intake valve (solenoid valve) 22) controls the gas timing of the combustion chamber 24 via the internal EGR by controlling the valve timing. Since it adjusts, it functions as a gas temperature adjusting means together with the ECU 30 that controls its operation. The DBW mechanism 56 and the turbocharger 50 including the throttle actuator 52 also adjust the gas temperature of the combustion chamber 24 by adjusting the amount of air (fresh air) supplied to the combustion chamber 24. Together with the ECU 30 that controls the operation, it functions as a gas temperature adjusting means.

図４は図２のＳ１０のＨＣＣＩ運転への切り替え許可判断処理のサブ・ルーチン・フロー・チャートである。   FIG. 4 is a sub-routine flowchart of the switching permission determination process of S10 in FIG.

先ずＳ１００においてフラグF_CIAREAOK（のビット）を決定する。このフラグのビットが１にセットされるとき、ＨＣＣＩ運転が可能な領域であることを意味することから、この判断は、ＨＣＣＩ運転が可能な領域であるか否か判断する処理に相当する。   First, a flag F_CIAREAOK (bit thereof) is determined in S100. When this flag bit is set to 1, it means that the HCCI operation is possible, so this determination corresponds to the process of determining whether or not the HCCI operation is possible.

図５はその処理のサブ・ルーチン・フロー・チャートである。   FIG. 5 is a sub-routine flow chart of the processing.

以下説明すると、Ｓ２００においてフラグF_CIOKのビットが１にセットされているか否か判断する。このフラグは、後述する如く、そのビットが１にセットされるとき、ＨＣＣＩ運転で燃焼可能であることを意味するので、ここでの判断はＨＣＣＩ運転で燃焼可能か否か判断することに相当する。   In the following, it is determined whether or not the bit of the flag F_CIOK is set to 1 in S200. As will be described later, when this bit is set to 1, this flag means that combustion is possible in HCCI operation. Therefore, the determination here is equivalent to determining whether combustion is possible in HCCI operation. .

Ｓ２００で肯定されるときはＳ２０２に進み、検出されたエンジン冷却水温（エンジン温度）ＴＷとエンジン回転数ＮＥと変速比ＮＧＥＡＲとからマップ検索して要求トルクＰＭＣＭＤの上限値ＰＭＣ２Ｄを算出する。図６はその要求トルクの上限値のマップ特性を示す説明図である。   When the result in S200 is affirmative, the program proceeds to S202, in which a map search is performed from the detected engine coolant temperature (engine temperature) TW, engine speed NE, and gear ratio NGEAR to calculate the upper limit value PMC2D of the required torque PMCMD. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the map characteristics of the upper limit value of the required torque.

この実施例に係るエンジン１０はＤＢＷ機構５６で制御されることから、要求トルクＰＭＣＭＤは、以下のように算出される。
ＰＭＣＭＤ＝ＣＯＮＳＴ・ＰＳＥ／ＮＥ
上記で、ＣＯＮＳＴは定数である。ＰＳＥはアクセル開度ＡＰとエンジン回転数ＮＥとから予め設定されたマップ（特性図示省略）を検索して得られるエンジン１０の要求出力である。ＰＳＥは、具体的には、アクセル開度ＡＰが大きいほど、あるいはエンジン回転数ＮＥが高いほど、増加するように設定される。 Since the engine 10 according to this embodiment is controlled by the DBW mechanism 56, the required torque PMCMD is calculated as follows.
PMCMD = CONST / PSE / NE
In the above, CONST is a constant. PSE is a required output of the engine 10 obtained by searching a preset map (characteristic not shown) from the accelerator opening AP and the engine speed NE. Specifically, the PSE is set to increase as the accelerator pedal opening AP is larger or the engine speed NE is higher.

要求トルクの上限値ＰＭＣ２Ｄは、上記した要求トルクを、エンジン冷却水温ＴＷとエンジン回転数ＮＥから変速比ＮＧＥＡＲごとに検索自在に分割したものであり、図６に示す如く、変速比が同一であれば、エンジン冷却水温ＴＷが高くなるほど増加するように設定される。   The upper limit value PMC2D of the required torque is obtained by dividing the above-described required torque so as to be searchable for each gear ratio NGEAR from the engine coolant temperature TW and the engine speed NE. As shown in FIG. For example, the engine coolant temperature TW is set to increase as the temperature becomes higher.

図５の説明に戻ると、次いでＳ２０４に進み、同様に検出されたエンジン冷却水温ＴＷとエンジン回転数ＮＥと変速比ＮＧＥＡＲとからマップ検索して要求トルクの下限値ＰＭＤ２Ｃを算出する。要求トルクの下限値のマップ特性の図示は省略するが、図６とほぼ同様である。   Returning to the description of FIG. 5, the process then proceeds to S204, where a map search is performed from the similarly detected engine coolant temperature TW, engine speed NE, and gear ratio NGEAR to calculate the lower limit value PMD2C of the required torque. Although illustration of the map characteristic of the lower limit value of the required torque is omitted, it is almost the same as FIG.

尚、Ｓ２００で否定されてＨＣＣＩ運転で燃焼可能ではないと判断されるときはＳ２０６，Ｓ２０８に進み、同様に検出されたエンジン冷却水温ＴＷとエンジン回転数ＮＥと変速比ＮＧＥＡＲとからマップ検索して要求トルクの上限値ＰＭＣ２Ｄと要求トルク下限値ＰＭＤ２Ｃを算出する。それらのマップ特性の図示も省略するが、図６とほぼ同様である。ＨＣＣＩ運転で燃焼可能か否かで要求トルクの上下限値を相違させたのは、ヒステリシス特性を持たせ、ＨＣＣＩ運転とＳＩ運転の切り替えビジーによるドライバビリティの悪化を防止するためである。   If the result in S200 is NO and it is determined that combustion is not possible in HCCI operation, the process proceeds to S206 and S208, and a map search is similarly performed from the detected engine coolant temperature TW, engine speed NE, and gear ratio NGEAR. A request torque upper limit value PMC2D and a request torque lower limit value PMD2C are calculated. Although illustration of these map characteristics is also omitted, it is almost the same as FIG. The reason why the upper and lower limit values of the required torque are made different depending on whether or not combustion is possible in HCCI operation is to provide hysteresis characteristics and prevent deterioration of drivability due to busy switching between HCCI operation and SI operation.

次いでＳ２１０に進み、フラグF.THIDLEのビットが１にセットされているか否か判断する。このフラグは図示しない別処理においてエンジン１０がアイドル運転状態にないとき、そのビットが１にセットされることから、この判断はエンジン１０がアイドル運転状態にないか否か判断することに相当する。   Next, in S210, it is determined whether or not the bit of the flag F.THIDLE is set to 1. Since this bit is set to 1 when the engine 10 is not in the idle operation state in another process (not shown), this determination corresponds to determining whether the engine 10 is not in the idle operation state.

Ｓ２１０で肯定されるときはＳ２１２に進み、決定された要求トルクＰＭＣＭＤが、Ｓ２０２あるいはＳ２０６で算出された要求トルク上限値ＰＭＣ２Ｄ以下か否か判断し、肯定されるときは、Ｓ２１４に進み、決定された要求トルクＰＭＣＭＤが、Ｓ２０４あるいはＳ２０８で算出された要求トルク下限値ＰＭＤ２Ｃ以上か否か判断する。   When the result in S210 is affirmative, the process proceeds to S212, where it is determined whether the determined required torque PMCMD is equal to or less than the required torque upper limit value PMC2D calculated in S202 or S206. If the result is affirmative, the process proceeds to S214. It is determined whether the required torque PMCMD is equal to or greater than the required torque lower limit value PMD2C calculated in S204 or S208.

Ｓ２１４で肯定されるときはＳ２１６に進み、フラグF_CIAREAOKのビットを１にセットする。他方、Ｓ２１０からＳ２１４のいずれかで否定されるときはＳ２１８に進み、フラグF_CIAREAOKのビットを０にリセットする。   When the result in S214 is affirmative, the program proceeds to S216, in which the bit of the flag F_CIAREAOK is set to 1. On the other hand, when the result in S210 to S214 is NO, the process proceeds to S218, and the bit of the flag F_CIAREAOK is reset to 0.

このように、図５の処理においては、要求トルクが上下限値（ＨＣＣＩ運転で燃焼可能か否かで異なって設定される）の範囲内にあると判断されるとき、ＨＣＣＩ運転が可能な領域と判断する。即ち、ＨＣＣＩ運転はＮＯＸ低減と熱効率（燃費性能）の点でＳＩ運転に優れるが、出力の点では劣るため、中、低負荷領域などの所定の運転領域にあるとき、エンジン１０はＨＣＣＩ運転が可能な領域にあると判断する。尚、低負荷領域であっても、アイドル運転状態を除外するのは、温度条件を成立させるのが困難であり、燃焼が不安定な状態に陥りやすいためである。   Thus, in the process of FIG. 5, when it is determined that the required torque is within the range of the upper and lower limit values (differently set depending on whether combustion is possible in HCCI operation), the region in which HCCI operation is possible Judge. In other words, HCCI operation is superior to SI operation in terms of NOX reduction and thermal efficiency (fuel consumption performance), but is inferior in terms of output. Therefore, when the engine 10 is in a predetermined operation region such as a middle or low load region, HCCI operation is Judge that it is in the possible area. Even in the low load region, the idling operation state is excluded because it is difficult to establish the temperature condition and the combustion tends to be unstable.

図４フロー・チャートの説明に戻ると、次いでＳ１０２に進み、フラグF_TCTCIOK（のビット）を決定する。このフラグのビットが１にセットされるとき、エンジン１０が始動された後、触媒装置４４が活性状態にあることを意味することから、この判断は、触媒装置４４が活性状態にあるか否か判定する処理に相当する。   Returning to the description of the flow chart of FIG. 4, the process then proceeds to S102 to determine the flag F_TCTCIOK (bit thereof). When this flag bit is set to 1, it means that after the engine 10 is started, the catalytic device 44 is in an active state, so this determination is whether the catalytic device 44 is in an active state or not. This corresponds to the determination process.

図７はその処理のサブ・ルーチン・フロー・チャートである。   FIG. 7 is a sub-routine flowchart of the processing.

以下説明すると、Ｓ３００においてフラグF_TCTCIOKのビットが１にセットされているか否か判断する。このフラグは、次いで述べる処理でそのビットが１にセットされることから、Ｓ３００の判断は通例否定されてＳ３０２に進み、触媒装置４４を暖機する触媒暖機運転、より具体的にはエンジン１０の始動後に触媒装置４４を急速に暖機する触媒暖機運転が終了したか否か判断する。尚、この暖機運転はエンジン１０が始動されてから所定時間、例えば数ｓｅｃ経過した時点で開始される。   In the following, it is determined whether or not the flag F_TCTCIOK bit is set to 1 in S300. Since this bit is set to 1 in the processing described below, the determination in S300 is generally denied and the process proceeds to S302 to warm up the catalyst device 44, more specifically, the engine 10 It is determined whether or not the catalyst warm-up operation for rapidly warming up the catalyst device 44 after the start of is completed. This warm-up operation is started when a predetermined time, for example, several seconds elapses after the engine 10 is started.

Ｓ３０２で否定されるときはＳ３０４に進み、タイマ（ダウンカウンタ）ＴＴＣＴに所定値＃ＴＭＴＣ（例えば２ｓｅｃから３ｓｅｃ）をセットし、時間計測を開始し、Ｓ３０６に進み、フラグF_TCTCIOKのビットを０にリセットして一旦プログラムを終了する。次回以降のプログラムループにおいても、Ｓ３０２に進んで否定される限り、Ｓ３０４で所定値をセットし直してＳ３０６に進む。   When the result in S302 is negative, the program proceeds to S304, sets a predetermined value #TMTC (for example, 2 to 3 sec) in the timer (down counter) TTCT, starts time measurement, proceeds to S306, and resets the bit of the flag F_TCTCIOK to 0 And once exit the program. Also in the program loop after the next time, as long as the process proceeds to S302 and is denied, a predetermined value is reset in S304 and the process proceeds to S306.

次いで、その後のプログラムループにおいてＳ３０２で肯定されるときはＳ３０８に進み、触媒装置４４の温度ＴＣＴを求めて所定値（しきい値）＃ＴＣＴと比較し、求めた温度が所定値以上か否か判断する。Ｓ３０８で否定されるときはＳ３０４に進み、タイマＴＴＣＴに所定値をセットし直してＳ３０６に進むと共に、Ｓ３０８で肯定されるときはＳ３１０に進み、タイマＴＴＣＴの値が零になったか（所定値に相当する時間が経過したか）否か判断する。   Next, when the result in S302 in the subsequent program loop is affirmative, the process proceeds to S308, where the temperature TCT of the catalyst device 44 is obtained and compared with a predetermined value (threshold value) #TCT. to decide. When the result in S308 is negative, the process proceeds to S304, the timer TTCT is set to a predetermined value and the process proceeds to S306. When the result in S308 is affirmative, the process proceeds to S310, and the timer TTCT value has become zero (set to the predetermined value). Whether the corresponding time has passed) is determined.

Ｓ３１０で否定されるときはＳ３０６を経由してプログラムを終了すると共に、肯定されるときはＳ３１２に進み、フラグF_TCTCIOKのビットを１にセットしてプログラムを終了する。このフラグのビットが１にセットされることは触媒装置４４が活性状態にあると判定されることを意味する。   When the result in S310 is negative, the program is terminated via S306. When the result is affirmative, the program proceeds to S312 and the bit of the flag F_TCTCIOK is set to 1 and the program is terminated. Setting this flag bit to 1 means that the catalytic device 44 is determined to be in an active state.

従って、その後のプログラムループでＳ３００での判断は肯定されてＳ３１４に進み、フラグF_TCTCIOKのビットを１にセットし続ける。即ち、図７の処理で一旦このフラグのビットが１にセットされた後、そのトリップ（エンジン１０が停止されるまでの走行）では触媒装置４４の活性状態判断は行わない。   Accordingly, in the subsequent program loop, the determination in S300 is affirmed and the process proceeds to S314, and the bit of the flag F_TCTCIOK is continuously set to 1. That is, once the bit of this flag is set to 1 in the processing of FIG. 7, the active state determination of the catalyst device 44 is not performed in the trip (travel until the engine 10 is stopped).

ここで、Ｓ３０８で述べた触媒装置４４の温度ＴＣＴを求める処理について説明すると、この実施例では温度センサを用いることなく、演算による推定で触媒装置４４の温度を求めるようにした。   Here, the process for obtaining the temperature TCT of the catalyst device 44 described in S308 will be described. In this embodiment, the temperature of the catalyst device 44 is obtained by estimation by calculation without using a temperature sensor.

以下それについて説明すると、図８はその作業を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。尚、図示のプログラムも所定時間間隔Δｔ（即ち、図２プログラム起動周期の１０ｍｓｅｃ）ごとに起動される。   This will be described below. FIG. 8 is a sub-routine flow chart showing the operation. Note that the illustrated program is also activated at predetermined time intervals Δt (that is, 10 msec of the program activation period in FIG. 2).

先ず、Ｓ４００において比熱Ｃｐ〔kcal／℃・kg〕、熱伝達率ｈ〔kcal/m２・℃・時間〕、排気系温度ＴＥＸ〔℃〕などを、運転状態、より具体的には機関回転数ＮＥ、負荷（アクセル開度ＡＰあるいは要求トルクＰＭＣＭＤ）、目標空燃比ＫＣＭＤに基づいてマップ検索あるいはテーブル検索する。同時に、予め記憶してある触媒装置４４の質量ｍ〔kg〕および断面積Ａ〔m２〕を読み出し、Ｓ４０２に進み、図９に示すように触媒温度ＴＣＴ(k) を算出する。尚、（ｋ）は、離散系のサンプル時間、具体的には今回プログラムループの時刻を意味する。 First, in S400, the specific heat Cp [kcal / ° C · kg], the heat transfer coefficient h [kcal / m 2 · ° C · hour], the exhaust system temperature TEX [° C], etc., are operated, more specifically, the engine speed. Based on NE, load (accelerator opening AP or required torque PMCMD), and target air-fuel ratio KCMD, a map search or a table search is performed. At the same time, the mass m [kg] and the cross-sectional area A [m 2 ] of the catalyst device 44 stored in advance are read out, the process proceeds to S402, and the catalyst temperature TCT (k) is calculated as shown in FIG. Note that (k) means a discrete sample time, specifically, the time of the current program loop.

尚、排気系温度ＴＥＸは、空燃比によって機関が発生するエネルギが相違するため、目標空燃比ＫＣＭＤに応じて補正する必要がある。ただし、補正に際して、目標空燃比ＫＣＭＤに代えて広域空燃比センサ７６で検出した検出空燃比を用いても良い。   The exhaust system temperature TEX needs to be corrected according to the target air-fuel ratio KCMD because the energy generated by the engine differs depending on the air-fuel ratio. However, in the correction, the detected air-fuel ratio detected by the wide-area air-fuel ratio sensor 76 may be used instead of the target air-fuel ratio KCMD.

図９を参照して説明すると、この推定手法においては、熱力学の式に基づいて触媒装置４４の熱移動を求めてその温度変化を近似的に推定するようにした。即ち、同図上部に示す如く、触媒装置４４の熱量をＱＣＴとすると、ＱＣＴは、入力される排気系温度ＴＥＸと、触媒装置４４の質量ｍ〔kg〕、比熱Ｃｐおよび触媒温度ＴＣＴとから推定することができる。   Referring to FIG. 9, in this estimation method, the heat transfer of the catalyst device 44 is obtained based on a thermodynamic equation, and the temperature change is approximately estimated. That is, as shown in the upper part of the figure, if the heat quantity of the catalyst device 44 is QCT, the QCT is estimated from the input exhaust system temperature TEX, the mass m [kg] of the catalyst device 44, the specific heat Cp, and the catalyst temperature TCT. can do.

Δｔ秒（図示プログラム起動周期）間の触媒装置４４に入力される熱量をΔＱＣＴとすると、ΔＱＣＴは図９の式（１）に示す如く、触媒温度の今回値ＴＣＴ(k) と前回値ＴＣＴ(k-1) の差に触媒装置４４の質量ｍと比熱Ｃｐの積を乗じたものと近似することができる。   Assuming that ΔQCT is the amount of heat input to the catalyst device 44 during Δt seconds (the program start cycle shown in the figure), ΔQCT is the current value TCT (k) of the catalyst temperature and the previous value TCT ( It can be approximated by multiplying the difference of k-1) by the product of the mass m of the catalyst device 44 and the specific heat Cp.

それは、入力される排気系温度ＴＥＸと触媒温度前回値ＴＣＴ(k-1) の差に、触媒装置４４の断面積Ａ〔ｍ２〕と熱伝達率ｈの積を乗じたものと等価である。従って、式（１）の右辺を書き直すと式（２）（３）が得られ、式（３）から式（４）が得られ、それに基づいて触媒温度の今回値ＴＣＴ(k) を求めることができる。尚、式（４）は漸化式であり、触媒温度前回値ＴＣＴ(k-1) の初期値が必要となるが、エンジン冷却水温ＴＷなどに応じて適宜設定すれば良い。 This is equivalent to the difference between the input exhaust system temperature TEX and the previous catalyst temperature value TCT (k-1) multiplied by the product of the cross-sectional area A [m 2 ] of the catalyst device 44 and the heat transfer coefficient h. . Therefore, rewriting the right side of equation (1) gives equations (2) and (3), and equations (3) to (4) are obtained, and based on this, the current value TCT (k) of the catalyst temperature is obtained. Can do. Note that equation (4) is a recurrence equation and requires an initial value of the previous catalyst temperature value TCT (k-1), but may be set as appropriate according to the engine coolant temperature TW and the like.

これによって、温度センサを用いずに、演算ないし推定によって触媒装置４４の温度ＴＣＴを求めることができ、構成として簡易となる。さらに、センサを用いるときは検出遅れの問題がつきまとうが、熱収支を演算するようにしたので、その不都合もない。   Accordingly, the temperature TCT of the catalyst device 44 can be obtained by calculation or estimation without using a temperature sensor, and the configuration becomes simple. Further, when using a sensor, there is a problem of detection delay, but since the heat balance is calculated, there is no inconvenience.

図４フロー・チャートの説明に戻ると、次いでＳ１０４に進み、フラグF.STMODのビットが１にセットされているか否か判断する。このフラグのビットが１にセットされることはエンジン１０が始動モードにあるときなので、この処理はエンジン１０が始動モードにあるか否か判断することに相当する。   Returning to the description of the flow chart of FIG. 4, the process then proceeds to S104 to determine whether or not the bit of the flag F.STMOD is set to 1. Since the flag bit is set to 1 when the engine 10 is in the start mode, this processing corresponds to determining whether or not the engine 10 is in the start mode.

Ｓ１０４で肯定されるときはＳ１０６に進み、タイマ（ダウンカウンタ）ＴＤＳＳＴに所定値＃ＴＭＤＳＳＴ（例えば２ｓｅｃ）をセットして時間計測を開始し、Ｓ１０８に進み、第２のタイマ（ダウンカウンタ）ＴＤＤＣに所定値＃ＴＭＤＣ（例えば１ｓｅｃ）をセットして時間計測を開始し、Ｓ１１０に進み、前記したフラグF_CIOKのビットを０にリセットし、Ｓ１１２に進み、フラグF_HCCIのビットを０にリセットする。   When the result in S104 is affirmative, the process proceeds to S106, the timer (down counter) TDSST is set to a predetermined value #TMDSST (for example, 2 sec), and time measurement is started. The process proceeds to S108, and the second timer (down counter) TDDC is set. Time measurement is started by setting a predetermined value #TMDC (for example, 1 sec), and the process proceeds to S110, where the bit of the flag F_CIOK is reset to 0, and the process proceeds to S112, where the bit of the flag F_HCCI is reset to 0.

このフラグF_HCCIのビットを０にリセットすることはＳＩ運転からＨＣＣＩ運転への切り替えが許可されないことを、１にセットすることは許可されたことを意味する。アイドル運転状態と同様、エンジン始動時は燃焼が安定しないことから、切り替えを許可しないようにした。   Resetting the bit of the flag F_HCCI to 0 means that switching from SI operation to HCCI operation is not permitted and setting to 1 is permitted. As in the idle operation state, switching is not permitted because the combustion is not stable when the engine is started.

他方、Ｓ１０４で否定されるときはＳ１１４に進み、タイマＴＤＳＳＴの値が零に達したか否か判断する。Ｓ１０４で否定されるときはＳ１０８に進むと共に、肯定されるときはＳ１１６に進み、フラグF_DSAFCNDのビットが１にセットされているか否か判断する。このフラグは、図示しない別の処理において広域空燃比センサ７６から検出される空燃比が目標空燃比ＫＣＭＤに（完全にあるいはほぼ）一致しているとき、そのビットが１にセットされることから、この処理は検出空燃比が目標空燃比に一致しているか、換言すれば空燃比制御が正常に行われているか否か判断することに相当する。   On the other hand, when the result in S104 is negative, the program proceeds to S114, in which it is determined whether or not the value of the timer TDSST has reached zero. When the result in S104 is negative, the process proceeds to S108, and when the result is affirmative, the process proceeds to S116 to determine whether or not the bit of the flag F_DSAFCND is set to 1. This flag is set to 1 when the air-fuel ratio detected from the wide-range air-fuel ratio sensor 76 in another process (not shown) matches (completely or almost) the target air-fuel ratio KCMD. This process corresponds to determining whether the detected air-fuel ratio matches the target air-fuel ratio, in other words, whether the air-fuel ratio control is normally performed.

Ｓ１１６で否定されるときは空燃比が十分に制御されていないと判断されることからＳ１０８に進むと共に、肯定されるときはＳ１１８に進み、フラグF_ICEGRJUDのビットが１にセットされているか否か判断する。このフラグは、図示しない別の処理において、スロットルバルブ１６が氷結などで固着するなどし、スロットルバルブ１６の検出開度とスロットルアクチュエータ５２の通電（あるいはそれに装着されるロータリエンコーダ７０の出力）から求められる目標開度との誤差が所定値以上のとき、そのビットが１にセットされることから、この処理はスロットル開度制御が異常か、換言すればＤＢＷ機構（ガス温度調整手段）５６の動作が正常か否か判定することに相当する。   When the result in S116 is negative, it is determined that the air-fuel ratio is not sufficiently controlled, and thus the process proceeds to S108. When the result is positive, the process proceeds to S118, and it is determined whether or not the bit of the flag F_ICEGRJUD is set to 1. To do. This flag is obtained from the detected opening of the throttle valve 16 and the energization of the throttle actuator 52 (or the output of the rotary encoder 70 attached thereto) in another process (not shown) such that the throttle valve 16 is fixed due to freezing. Since the bit is set to 1 when the error with respect to the target opening is greater than or equal to a predetermined value, this processing is an operation of the DBW mechanism (gas temperature adjusting means) 56, in other words, whether the throttle opening control is abnormal. Is equivalent to determining whether or not is normal.

Ｓ１１８で肯定されるときはＤＢＷ機構５６が正常ではないと判断されることからＳ１０８に進むと共に、否定されるときはＳ１２０に進み、フラグF_KEGROKのビットが１にセットされているか否か判断する。このフラグは、図示しない別の処理において算出されるＥＧＲ率（排気還流率）ＫＥＧＲと目標ＥＧＲ率との偏差が所定値以下と判断されるとき、そのビットが１にセットされることから、この処理はＥＧＲを実現する可変バルブ機構（ガス温度調整手段）３８の動作が正常か否か判定することに相当する。   When the result in S118 is affirmative, it is determined that the DBW mechanism 56 is not normal, and thus the process proceeds to S108. When the result is negative, the process proceeds to S120, and it is determined whether or not the bit of the flag F_KEGROK is set to 1. This flag is set to 1 when the deviation between the EGR rate (exhaust gas recirculation rate) KEGR calculated in another process (not shown) and the target EGR rate is less than a predetermined value. The processing corresponds to determining whether or not the operation of the variable valve mechanism (gas temperature adjusting means) 38 that realizes EGR is normal.

これについて説明すると、先に述べたように、ＨＣＣＩ運転には燃焼室２４のガス温度が１０００Ｋ程度必要なことから、排気行程において排気バルブ３６を閉じて排気の一部を排気系に排出せず、燃焼室２４に残留させる内部ＥＧＲを実行するが、この実施例においては、ＥＧＲ率ＫＥＧＲを以下のように算出する。
ＫＥＧＲ＝Ｇａｉｒ新気／Ｇａｉｒ充填
上記で、Ｇａｉｒ新気はエアフローメータ６２から検出される、エアクリーナ１２から吸入される空気量を意味する。 As described above, since the HCCI operation requires a gas temperature of about 1000 K in the combustion chamber 24, the exhaust valve 36 is closed during the exhaust stroke so that part of the exhaust is not discharged to the exhaust system. The internal EGR that remains in the combustion chamber 24 is executed. In this embodiment, the EGR rate KEGR is calculated as follows.
KEGR = Gair fresh air / Gair filling In the above, the Gair fresh air means the amount of air sucked from the air cleaner 12 detected from the air flow meter 62.

またＧａｉｒ充填は、基本燃料噴射量に対応する空気量を意味する。即ち、基本燃料噴射量は、エンジン回転数ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡとから算出されるため、Ｇａｉｒ充填もエンジン回転数ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡとから算出することとし、その算出値をＧａｉｒ充填とする。   Gir filling means the air amount corresponding to the basic fuel injection amount. In other words, since the basic fuel injection amount is calculated from the engine speed NE and the intake pipe absolute pressure PBA, the Gir filling is also calculated from the engine speed NE and the intake pipe absolute pressure PBA. Fill.

即ち、現在の運転状態から要求される基本燃料噴射量に対応する（換言すれば必要とされる）空気量を算出し、それに占める新気の割合を算出することで、ＥＧＲ率を逆算することができる。上記した別の処理においては、上記のように算出されるＥＧＲ率ＫＥＧＲと目標ＥＧＲ率の偏差が所定値以下と判断されるとき、換言すればＥＧＲを実現する排気バルブ（電磁弁）３６の動作が正常と判定されるとき、別の処理においてそのビットが１にセットされる。   That is, by calculating the air amount corresponding to the basic fuel injection amount required from the current operating state (in other words, required), and calculating the ratio of fresh air to the air amount, the EGR rate is calculated backward. Can do. In the other processing described above, when it is determined that the deviation between the EGR rate KEGR calculated as described above and the target EGR rate is equal to or less than a predetermined value, in other words, the operation of the exhaust valve (solenoid valve) 36 that realizes EGR. Is determined to be normal, the bit is set to 1 in another process.

Ｓ１２０で否定されるときはＥＧＲを実現する排気バルブ３６の動作が正常ではないと判断されることからＳ１０８に進むと共に、肯定されるときはＳ１２２に進み、フラグF_DBWOKのビットが１にセットされているか否か判断する。このフラグは、Ｓ１１８の処理に類似するが、図示しない別の処理においてスロットルアクチュエータ５２の動作が異常、より正確にはスロットルアクチュエータ５２への通電指令値から算出される駆動量とロータリエンコーダ７０から算出されるスロットルアクチュエータ５２の駆動量（回転量）との差がある値以下と判断されるとき、そのビットが１にセットされることから、この処理もスロットルアクチュエータ５２、即ち、ＤＢＷ機構５６が正常か否か判定することに相当する。   When the result in S120 is negative, it is determined that the operation of the exhaust valve 36 that realizes EGR is not normal, and the process proceeds to S108. When the result is affirmative, the process proceeds to S122, and the bit of the flag F_DBWOK is set to 1. Determine whether or not. This flag is similar to the process of S118, but the operation of the throttle actuator 52 is abnormal in another process (not shown). More precisely, the drive amount calculated from the energization command value for the throttle actuator 52 and the rotary encoder 70 are used. Since the bit is set to 1 when it is determined that the difference from the drive amount (rotation amount) of the throttle actuator 52 is less than a certain value, the throttle actuator 52, that is, the DBW mechanism 56 is also normal. This corresponds to determining whether or not.

Ｓ１２２で否定されるときはＤＢＷ機構５６が正常ではないと判断されることからＳ１０８に進むと共に、肯定されるときはＳ１２４に進み、フラグF_VNTOKのビットが１にセットされているか否か判断する。このフラグは、図示しない別の処理においてターボチャージャ５０のタービン５０ａの付近に配置される可変ノズルへの指令値とそれに装着される可変ノズル位置センサ８０の検出値との差が所定値以下と判断されるとき、そのビットが１にセットされることから、この処理はターボチャージャ（ガス温度調整手段）５０、より具体的にはそのタービン５０ａの付近に配置される可変ノズルの動作が正常か否か判定することに相当する。   When the result in S122 is negative, it is determined that the DBW mechanism 56 is not normal, and the process proceeds to S108. When the result is positive, the process proceeds to S124, and it is determined whether or not the bit of the flag F_VNTOK is set to 1. This flag is determined in another process (not shown) that the difference between the command value to the variable nozzle arranged near the turbine 50a of the turbocharger 50 and the detection value of the variable nozzle position sensor 80 attached thereto is equal to or less than a predetermined value. When this is done, the bit is set to 1, so this processing is normal for the operation of the turbocharger (gas temperature adjusting means) 50, more specifically, the variable nozzle arranged near the turbine 50a. This is equivalent to determining whether or not.

Ｓ１２４で否定されるときはターボチャージャ５０のタービン５０ａの付近に配置される可変ノズルの動作が正常ではないと判断されることからＳ１０８に進むと共に、肯定されるときはＳ１２６に進み、前記したフラグF_TCTCIOKのビットが１にセットされているか否か判断する。このフラグのビットが１にセットされることは触媒装置４４が活性状態にあると判定されることを意味するので、ここでの判断は触媒装置４４が活性状態にあるか否か判断することに相当する。   When the result in S124 is negative, it is determined that the operation of the variable nozzle disposed in the vicinity of the turbine 50a of the turbocharger 50 is not normal, so that the process proceeds to S108. It is determined whether or not the F_TCTCIOK bit is set to 1. When this flag bit is set to 1, it means that the catalyst device 44 is determined to be in an active state, so the determination here is to determine whether or not the catalyst device 44 is in an active state. Equivalent to.

Ｓ１２６で否定されるときは触媒装置４４が活性状態にないと判断されることからＳ１０８に進むと共に、肯定されるときはＳ１２８に進み、前記したタイマＴＤＤＣの値が零に達したか否か判断する。   When the result in S126 is negative, it is determined that the catalyst device 44 is not in an active state, so that the process proceeds to S108, and when the result is positive, the process proceeds to S128, in which it is determined whether or not the value of the timer TDDC has reached zero. To do.

Ｓ１２８で否定されるときはＳ１１０に進むと共に、肯定されるときはＳ１３０に進み、前記したフラグF_CIAREAOKのビットが１にセットされているか否か判断する。このフラグのビットが１にセットされることはＨＣＣＩ運転が可能な領域と判断されたことを意味するので、ここでの判断はＨＣＣＩ運転が可能な領域と判断することに相当する。   When the result in S128 is negative, the process proceeds to S110. When the result is affirmative, the process proceeds to S130, and it is determined whether or not the bit of the flag F_CIAREAOK is set to 1. When this flag bit is set to 1, it means that it is determined that the HCCI operation is possible. Therefore, the determination here corresponds to the determination that the HCCI operation is possible.

Ｓ１３０で否定されるときはＳ１１０に進むと共に、肯定されるときはＳ１３２に進み、前記したフラグF_CIOKのビットを１にセットし、Ｓ１３４に進み、フラグF_HCCIのビットを１にセットし、ＳＩ運転からＨＣＣＩ運転への切り替えを許可する。   When the result in S130 is negative, the process proceeds to S110. When the result is affirmative, the process proceeds to S132. The bit of the flag F_CIOK is set to 1, and the process proceeds to S134. The bit of the flag F_HCCI is set to 1. Allows switching to HCCI operation.

他方、Ｓ１１０を経てＳ１１２に進み、フラグF_HCCIのビットが０にリセットされるときは、ＳＩ運転からＨＣＣＩ運転への切り替えが禁止される。   On the other hand, when the process proceeds to S112 via S110 and the bit of the flag F_HCCI is reset to 0, switching from the SI operation to the HCCI operation is prohibited.

図２のＳ１２の処理においてはフラグF_HCCIのビットが０にリセットされるときはＳＩ運転のモードに決定すると共に、１にセットされるときはＨＣＣＩ運転のモードに決定する（換言すればＳＩ運転からＨＣＣＩ運転に切り替える）。尚、決定された運転モードに応じ、ＥＣＵ３０は吸気バルブ２２と排気バルブ３６のバルブタイミングを、図３に示す特性に従って制御する。   In the process of S12 in FIG. 2, when the bit of the flag F_HCCI is reset to 0, the mode is determined as the SI operation mode, and when set to 1, the mode is determined as the HCCI mode (in other words, from the SI operation mode). Switch to HCCI operation). In accordance with the determined operation mode, the ECU 30 controls the valve timings of the intake valve 22 and the exhaust valve 36 according to the characteristics shown in FIG.

この実施例は上記の如く、燃焼室２４に点火手段（点火プラグ３２など）を備え、所定の運転領域で前記燃焼室２４に供給される混合気を圧縮着火燃焼させる圧縮着火（ＨＣＣＩ）運転を行うと共に、前記所定の運転領域以外の運転領域で前記点火手段を介して前記混合気を火花点火燃焼させる火花点火（ＳＩ）運転を行う圧縮着火内燃機関（エンジン１０）の制御装置において、前記燃焼室内のガス温度を調整するガス温度調整手段と、前記ガス温度調整手段の動作が正常か否か判定する動作判定手段（ＥＣＵ３０，Ｓ１０，Ｓ１１８，Ｓ１２０，Ｓ１２２，Ｓ１２４）と、前記ガス温度調整手段の動作が正常ではないと判定されるとき、前記火花点火運転から前記圧縮着火運転への切り替えを禁止する切り替え禁止手段（ＥＣＵ３０，Ｓ１０，Ｓ１１０）とを備える如く構成したので、失火や過早着火を回避することができ、よってドライバビリティや燃費性能に悪影響を及ぼすのを防止することができる。   In this embodiment, as described above, the combustion chamber 24 is provided with ignition means (such as a spark plug 32), and the compression ignition (HCCI) operation is performed in which the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber 24 is subjected to compression ignition combustion in a predetermined operation region. In the control device for the compression ignition internal combustion engine (engine 10), which performs spark ignition (SI) operation for performing spark ignition (SI) operation of the air-fuel mixture through spark ignition in an operation region other than the predetermined operation region. Gas temperature adjusting means for adjusting the gas temperature in the room, operation determining means (ECU 30, S10, S118, S120, S122, S124) for determining whether or not the operation of the gas temperature adjusting means is normal, and the gas temperature adjusting means Switching prohibiting means (ECU30, S) for prohibiting switching from the spark ignition operation to the compression ignition operation. 0, S110) and since as construction comprises, it is possible to avoid misfire and pre-ignition, thus it is possible to prevent the adverse effects on drivability and fuel efficiency.

また、ガス温度調整手段は、排気バルブ（電磁弁）３６のバルブタイミングを可変に調整する可変バルブ機構３８と、吸気管１４に配置されたスロットルバルブ１６をアクセルペダル５４の動作と独立に開閉するスロットルアクチュエータ５２からなるＤＢＷ機構５６と、エンジン１０に新気を過給するターボチャージャ５０の少なくともいずれかからなる如く構成したので、それらの動作が正常か否か判定して正常ではないと判定されるとき、ＳＩ運転からＨＣＣＩ運転への切り替えを禁止することで、失火や過早着火を確実に回避することができ、よってドライバビリティや燃費性能に悪影響を及ぼすのを確実に防止することができる。   The gas temperature adjusting means opens and closes the variable valve mechanism 38 that variably adjusts the valve timing of the exhaust valve (electromagnetic valve) 36 and the throttle valve 16 disposed in the intake pipe 14 independently of the operation of the accelerator pedal 54. Since it is configured to include at least one of the DBW mechanism 56 including the throttle actuator 52 and the turbocharger 50 that supercharges the engine 10 with fresh air, it is determined whether the operation is normal or not. By prohibiting switching from SI operation to HCCI operation, misfires and pre-ignitions can be reliably avoided, and thus adverse effects on drivability and fuel efficiency can be reliably prevented. .

尚、上記において、ＨＣＣＩ運転において内部ＥＧＲを実行するようにしたが、内部ＥＧＲと共に、ＥＧＲ管４６を経由して排気の一部を吸気系に還流させる外部ＥＧＲを実行しても良い。   In the above description, the internal EGR is executed in the HCCI operation. However, an external EGR that recirculates part of the exhaust gas to the intake system via the EGR pipe 46 may be executed together with the internal EGR.

また、図３に示す吸気バルブ２２と排気バルブ３６のバルブタイミング特性は例示であり、これに限定されるものではない。さらに、吸気バルブ２２と排気バルブ３６を電磁弁から構成してバルブタイミングを可変に制御したが、その他の機構を用いて可変に制御しても良い。   Further, the valve timing characteristics of the intake valve 22 and the exhaust valve 36 shown in FIG. 3 are merely examples, and the present invention is not limited thereto. Furthermore, although the intake valve 22 and the exhaust valve 36 are composed of electromagnetic valves and the valve timing is variably controlled, they may be variably controlled using other mechanisms.

また、触媒装置４４の温度を演算によって推定したが、図１に想像線で示す如く、触媒装置４４の付近に温度センサ１００を設け、触媒装置４４の温度を直接測定しても良い。   Further, although the temperature of the catalyst device 44 is estimated by calculation, a temperature sensor 100 may be provided in the vicinity of the catalyst device 44 as shown by an imaginary line in FIG.

また、この発明をエンジン１０として燃料を吸気バルブ２２の前の吸気ポートに噴射する構成を例にとって説明したが、この発明は、燃料を燃焼室２４に直接噴射する筒内噴射エンジンにも妥当する。   Although the present invention has been described by taking as an example a configuration in which fuel is injected into the intake port in front of the intake valve 22 using the engine 10 as an example, the present invention is also applicable to a direct injection engine that directly injects fuel into the combustion chamber 24. .

この発明の第１実施例に係る圧縮着火内燃機関の制御装置を全体的に示す概略図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing an overall control apparatus for a compression ignition internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. 図１に示す装置の動作を説明するフロー・チャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the apparatus shown in FIG. 図１に示す装置の可変バルブ機構によって切り換えられる２つのバルブタイミング特性を示すグラフである。It is a graph which shows the two valve timing characteristics switched by the variable valve mechanism of the apparatus shown in FIG. 図２のＨＣＣＩ運転への切り替え許可判断処理のサブ・ルーチン・フロー・チャートである。FIG. 3 is a sub-routine flow chart of switching permission determination processing for HCCI operation in FIG. 2. FIG. 図４のＨＣＣＩ運転可能領域判断処理のサブ・ルーチン・フロー・チャートである。5 is a sub-routine flowchart of the HCCI operable region determination process of FIG. 4. 図５で使用される要求トルクの上限値のマップ特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the map characteristic of the upper limit of the request torque used in FIG. 図４の触媒装置活性状態判定処理のサブ・ルーチン・フロー・チャートである。FIG. 5 is a sub-routine flowchart of the catalyst device active state determination process of FIG. 4. FIG. 図７で使用される触媒装置の温度の推定処理のサブルーチン・フロー・チャートである。FIG. 8 is a subroutine flow chart of temperature estimation processing for the catalyst device used in FIG. 7. FIG. 図８の触媒装置の温度の推定処理を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the estimation process of the temperature of the catalyst apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 圧縮着火内燃機関（エンジン）、２２ 吸気バルブ（電磁弁）、２６ インジェクタ、３０ ＥＣＵ（電子制御ユニット。ガス温度調整手段）、３２ 点火プラグ（点火手段）、３６ 排気バルブ、３８ 可変バルブ機構（ガス温度調整手段）、４４ 触媒装置、５０ ターボチャージャ（ガス温度調整手段）、５２ スロットルアクチュエータ、５６ ＤＢＷ機構（ガス温度調整手段）、６０ クランク角センサ、６２ エアフローメータ、７２ 水温センサ、７４ アクセル開度センサ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Compression ignition internal combustion engine (engine), 22 Intake valve (solenoid valve), 26 Injector, 30 ECU (electronic control unit. Gas temperature adjustment means), 32 Spark plug (ignition means), 36 Exhaust valve, 38 Variable valve mechanism ( Gas temperature adjusting means), 44 catalyst device, 50 turbocharger (gas temperature adjusting means), 52 throttle actuator, 56 DBW mechanism (gas temperature adjusting means), 60 crank angle sensor, 62 air flow meter, 72 water temperature sensor, 74 accelerator open Degree sensor

Claims (2)

燃焼室に点火手段を備え、所定の運転領域で前記燃焼室に供給される混合気を圧縮着火燃焼させる圧縮着火運転を行うと共に、前記所定の運転領域以外の運転領域で前記点火手段を介して前記混合気を火花点火燃焼させる火花点火運転を行う圧縮着火内燃機関の制御装置において、前記燃焼室内のガス温度を調整するガス温度調整手段と、前記ガス温度調整手段の動作が正常か否か判定する動作判定手段と、前記ガス温度調整手段の動作が正常ではないと判定されるとき、前記火花点火運転から前記圧縮着火運転への切り替えを禁止する切り替え禁止手段とを備えたことを特徴とする圧縮着火内燃機関の制御装置。   A combustion chamber is provided with an ignition means, performs a compression ignition operation in which a gas mixture supplied to the combustion chamber is compressed and ignited and combusted in a predetermined operation region, and via an ignition means in an operation region other than the predetermined operation region In a control apparatus for a compression ignition internal combustion engine that performs a spark ignition operation for spark ignition combustion of the air-fuel mixture, a gas temperature adjustment means for adjusting a gas temperature in the combustion chamber, and a determination as to whether or not the operation of the gas temperature adjustment means is normal And a switching prohibiting unit that prohibits switching from the spark ignition operation to the compression ignition operation when it is determined that the operation of the gas temperature adjusting unit is not normal. Control device for compression ignition internal combustion engine. 前記ガス温度調整手段は、排気バルブのバルブタイミングを可変に調整する可変バルブ機構と、吸気管に配置されたスロットルバルブをアクセルペダルの動作と独立に開閉するアクチュエータからなるＤＢＷシステムと、前記内燃機関に新気を過給するターボチャージャの少なくともいずれかからなることを特徴とする請求項１記載の圧縮着火内燃機関の制御装置。
The gas temperature adjusting means includes a variable valve mechanism that variably adjusts the valve timing of the exhaust valve, a DBW system comprising an actuator that opens and closes a throttle valve disposed in the intake pipe independently of the operation of the accelerator pedal, and the internal combustion engine 2. The control apparatus for a compression ignition internal combustion engine according to claim 1, comprising at least one of turbochargers for supercharging fresh air.
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