JP2007040236A - Controller for compression ignition internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
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、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。本出願人も下記の特許文献1に示すように、この種の技術を提案している。このような内燃機関にあっては、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。
ところで、内燃機関の運転手法(より正確には熱機関の一種)として、吸気弁を遅れて閉じてポンピングロスを低減するようにしたアトキンソンサイクル(あるいはミラーサイクル)という運転手法がある。 By the way, as an operation method of the internal combustion engine (more precisely, a kind of heat engine), there is an operation method called an Atkinson cycle (or Miller cycle) in which the intake valve is closed late to reduce the pumping loss.
内燃機関において燃焼室の混合気を火花点火しつつ、アトキンソンサイクル運転を行うと、吸気バルブは圧縮行程に入っても直ぐ閉じられず、開弁されたままであることから、前回制御周期以前に噴射されて吸気ポート付近の壁面に付着していた燃料が、燃焼室内に急激に吸入されることがある。さらには、今回制御周期に噴射された燃料が、一旦燃焼室内に流入した後、吸気ポート内に吹き返され、見かけ上、付着量が大きくなることがあった。 When an Atkinson cycle operation is performed while spark-igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber in an internal combustion engine, the intake valve does not close immediately after entering the compression stroke, and remains open. The fuel adhering to the wall surface near the intake port may be aspirated suddenly into the combustion chamber. Furthermore, the fuel injected in the control cycle this time once flows into the combustion chamber and then blown back into the intake port, so that the amount of adhesion may seem to increase.
通常、燃料付着制御はそれを考慮して燃料噴射量を演算する、具体的には付着量に応じて減少するように燃料噴射量を演算する結果、場合によっては、燃料噴射量が負値となることがある。インジェクタは余剰となる燃料を吸収できないので、燃料噴射量はその場合零(あるいはその付近の値)に制限されるが、燃焼室には内燃機関が要求する以上の燃料が流入する。 Normally, the fuel adhesion control calculates the fuel injection amount in consideration thereof, specifically, as a result of calculating the fuel injection amount so as to decrease in accordance with the adhesion amount. May be. Since the injector cannot absorb surplus fuel, the fuel injection amount is limited to zero (or a value in the vicinity thereof) in that case, but more fuel than the internal combustion engine requires flows into the combustion chamber.
余剰燃料が些少であれば、点火時期制御などでトルクショックを吸収することができるが、アトキンソンサイクル(火花点火運転)から圧縮着火運転に切り替える場合、空燃比のずれが圧縮着火燃焼の着火時期に影響し、ノッキングが発生してドライバビリティが低下すると共に、排気エミンション性能も悪化する恐れがある。圧縮着火運転は自己着火であって火花点火ではないため、当然ながら、点火時期で調整することはできない。 If the surplus fuel is insignificant, torque shock can be absorbed by ignition timing control, etc., but when switching from the Atkinson cycle (spark ignition operation) to compression ignition operation, the deviation of the air-fuel ratio becomes the ignition timing of compression ignition combustion. This may cause knocking, resulting in a decrease in drivability and a deterioration in exhaust emission performance. Since the compression ignition operation is self-ignition and not spark ignition, naturally, it cannot be adjusted by the ignition timing.
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、圧縮着火運転と火花点火運転を行うと共に、火花点火運転をアトキンソンサイクルで行う圧縮着火内燃機関の制御装置において、燃料噴射量を演算して火花点火運転から圧縮着火運転への切り替えの可否を判断することで、ドライバビリティの低下あるいは排気エミッション性能の悪化を回避する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, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and in a control apparatus for a compression ignition internal combustion engine that performs compression ignition operation and spark ignition operation and performs spark ignition operation in an Atkinson cycle, calculates a fuel injection amount and generates a spark. It is an object of the present invention to provide a control apparatus for a compression ignition internal combustion engine that avoids a decrease in drivability or a deterioration in exhaust emission performance by determining whether or not switching from an ignition operation to a compression ignition operation is possible.
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い、さらに前記火花点火運転をアトキンソンサイクルで行う圧縮着火内燃機関の制御装置において、前記火花点火運転がアトキンソンサイクルで行われているとき、圧縮着火運転に切り替えたと仮定したときの噴射燃料の壁面付着量を推定する壁面付着量推定手段と、前記推定された壁面付着量を用いて燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、および前記算出された燃料噴射量が零あるいはその付近の値であるとき、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
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、火花点火運転がアトキンソンサイクルで行われているとき、圧縮着火運転に切り替えたと仮定したときの噴射燃料の壁面付着量を推定し、推定された壁面付着量を用いて燃料噴射量を算出し、算出された燃料噴射量が零あるいはその付近の値であるとき、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、燃料量を目標値に制御できないと予測されるときは圧縮着火運転に移行することなく、アトキンソンサイクル運転をそのまま継続することとなる。
In the control apparatus for the compression ignition internal combustion engine according to
その結果、燃料噴射量が零あるいはその付近の値を超えて制御可能な時点で移行することで、圧縮着火運転において安定した燃焼を得ることができると共に、ドライバビリティの低下と排気エミッション性能の悪化を回避することができる。 As a result, when the fuel injection amount shifts to a controllable value exceeding zero or a value close to it, stable combustion can be obtained in compression ignition operation, and drivability is deteriorated and exhaust emission performance is deteriorated. Can be avoided.
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(吸気)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,
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
ピストン34の往復動はコンロッド34aを介してクランクシャフト(図示せず)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
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
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(ENG回転数)NEを算出(検出)する。
The
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
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
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
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
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-
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
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
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
以下説明すると、S10において前記したセンサ群を通じて検出したアクセル開度AP、吸気管内絶対圧PBA、吸気温度TAなどのA/D変換値をサンプリングすると共に、算出したエンジン回転数NEを読み込む。 In the following, A / D conversion values such as the accelerator opening AP, the intake pipe absolute pressure PBA, and the intake air temperature TA detected through the sensor group in S10 are sampled, and the calculated engine speed NE is read.
次いでS12に進み、要求トルクPMCMD(エンジン負荷)を算出する。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
Next, in S12, the required torque PMCMD (engine load) is calculated. Since the
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。
In the above, CONST is a constant. PSE is a required output of the
次いでS14に進み、圧縮着火(以下「HCCI」という)運転可能領域判断を行う。即ち、エンジン10はHCCI運転が可能な領域にあるか否か判断する。
Next, in S14, a compression ignition (hereinafter referred to as “HCCI”) operable region determination is performed. That is, it is determined whether the
図3はその処理を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。 FIG. 3 is a sub-routine flowchart showing the processing.
以下説明すると、S100において検出されたエンジン冷却水温TWが所定水温TWHCCIを超えるか否か判断し、否定されるときはS102に進み、エンジン10は火花点火(以下「SI」という)運転領域にあるとし、フラグF_HCCIのビットを0にリセットする。
Explaining below, it is determined whether or not the engine coolant temperature TW detected in S100 exceeds a predetermined water temperature TWHCCI. If the determination is negative, the process proceeds to S102, and the
S100で肯定されるときはS104に進み、検出された吸気温度TAが所定吸気温度TAHCCIを超えるか否か判断し、否定されるときはS102に進むと共に、肯定されるときはS106に進み、排気温度TEXが所定排気温度TEXHCCIを超えるか否か判断する。尚、排気温度TEXは、図2フロー・チャートに関して後述するように演算によって求める。従って、S106の判断においては前回値(図2フロー・チャートの前回プログラムループ時に算出された排気温度TEX)を使用する。 When the result is affirmative in S100, the process proceeds to S104, where it is determined whether the detected intake air temperature TA exceeds the predetermined intake air temperature TAHCCI. When the result is negative, the process proceeds to S102, and when the result is affirmative, the process proceeds to S106. It is determined whether the temperature TEX exceeds a predetermined exhaust temperature TEXHCCI. The exhaust temperature TEX is obtained by calculation as will be described later with reference to the flowchart of FIG. Therefore, the previous value (exhaust temperature TEX calculated during the previous program loop in the flow chart of FIG. 2) is used in the determination of S106.
S106で否定されるときはS102に進むと共に、肯定されるときはS108に進み、HCCIが可能な範囲内にあるか否か判断する。これは、要求トルクPMCMDとエンジン回転数NEから図4にその特性を示すマップを検索して行う。図4に示す如く、中、低負荷領域がHCCI可能範囲とされる。 When the result in S106 is negative, the process proceeds to S102, and when the result is affirmative, the process proceeds to S108 to determine whether the HCCI is within a possible range. This is done by searching a map showing the characteristics in FIG. 4 from the required torque PMCMD and the engine speed NE. As shown in FIG. 4, the middle and low load regions are within the HCCI possible range.
S108で否定されるときはS102に進むと共に、肯定されるときはS110に進み、エンジン10はHCCI運転が可能な領域にあると判断し、フラグF_HCCIのビットを1にセットする。
When the result in S108 is negative, the process proceeds to S102, and when the result is affirmative, the process proceeds to S110, in which the
図2フロー・チャートの説明に戻ると、次いでS16に進み、燃料噴射量ToutHCCIを算出する。 Returning to the description of the flow chart of FIG. 2, the process then proceeds to S16, and the fuel injection amount ToutHCCI is calculated.
尚、S16で算出される燃料噴射量ToutHCCIは、本来の燃料噴射量と異なり、運転モードの切り替え可否判断のために算出される値である。本来の燃料噴射量は、それぞれの気筒のTDC付近、即ち、TDC周期で算出される。 The fuel injection amount ToutHCCI calculated in S16 is a value calculated for determining whether or not the operation mode can be switched, unlike the original fuel injection amount. The original fuel injection amount is calculated in the vicinity of the TDC of each cylinder, that is, in the TDC cycle.
図5はその処理を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。 FIG. 5 is a sub-routine flowchart showing the processing.
以下説明すると、先ずS200において前記したフラグF_HCCIのビットが1にセットされているか否か判断し、否定されるときはS202に進み、運転モードはSI運転とする。尚、SI運転においてはアトキンソンサイクル、即ち、吸気弁22を吸気行程から圧縮行程の途中まで開弁されたままにする吸気弁遅閉じ運転を行って燃費性能の向上を図る。
Explaining below, first, in S200, it is determined whether or not the bit of the flag F_HCCI is set to 1. If not, the process proceeds to S202, and the operation mode is set to SI operation. In the SI operation, the fuel consumption performance is improved by performing the Atkinson cycle, that is, the intake valve slow closing operation in which the
他方、S200で肯定されるときはS204に進み、HCCI運転用のVT(バルブタイミング)に応じた直接率AFWHCと持ち去り率BFWHCを用い、付着量Fwを演算(推定)する。即ち、HCCI運転に切り替えたと仮定したときの噴射燃料の吸気ポート付近への壁面付着量を推定する。 On the other hand, when the result in S200 is affirmative, the process proceeds to S204, and the adhesion amount Fw is calculated (estimated) using the direct rate AFWHC and the carry-off rate BFWHC corresponding to the VT (valve timing) for HCCI operation. That is, the wall surface adhesion amount of the injected fuel near the intake port when it is assumed that the operation has been switched to the HCCI operation is estimated.
具体的には、HCCI運転のときの吸気バルブ22のVT(バルブタイミング)から適宜設定された特性を検索し、直接率AFWHCと持ち去り率BFWHCを検索する。尚、吸気バルブ22と排気バルブ36のVT(バルブタイミング。開閉角)は、図2フロー・チャートに関して後述するように、エンジン回転数NEなどから算出されるため、S206の処理においては前回算出値を使用する。
Specifically, a characteristic set as appropriate is searched from the VT (valve timing) of the
図6は、吸気バルブ22と排気バルブ36のVT(バルブタイミング)の算出例を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a calculation example of VT (valve timing) of the
図6において、吸気バルブ22をIn−valveと、排気バルブ36をEx−valveと示す。エンジン10はアトキンソンサイクルで運転されることから、吸気バルブIn−valveは、実線で示す如く、遅く(クランク角度において)閉じられるように制御される。尚、破線で示す特性は、アトキンソンサイクル運転を行わない場合を示す。
In FIG. 6, the
また、排気バルブEx−valveは、SI運転において実線で示す如く制御される一方、HCCI運転において後述の如く内部EGRを行うことから、遅く閉じるように制御される。 Further, the exhaust valve Ex-valve is controlled as indicated by a solid line in the SI operation, and is controlled so as to close late because internal EGR is performed as described later in the HCCI operation.
図5の説明に戻ると、S204では前回算出された吸気バルブ22と排気バルブ36のVTの内、吸気バルブ22のVTから適宜設定された特性を検索して直接率AFWHCと持ち去り率BFWHCを検索し、図示の式に従って付着量Fwを演算する。
Returning to the description of FIG. 5, in S204, a characteristic set appropriately from the VT of the
尚、吸気バルブ22のVTのみを用いるのは、最初に述べた如く、アトキンソンサイクル運転を行うと吸気バルブ22は遅閉じとなることから、付着燃料が燃焼室24に急激に吸入されて燃焼室24にエンジン10が要求する以上の燃料が流入し、HCCI運転に切り替える場合、空燃比のずれがHCCIの着火時期に影響し、ノッキングが発生してドライバビリティが低下すると共に、排気エミッション性能が悪化する恐れがあるからである。
Note that only the VT of the
ここで、直接率AFWHCは、あるサイクル(TDCサイクル)で噴射された燃料の中、そのサイクルで燃焼室24に吸入される燃料の割合を、持ち去り率BFWHCは、そのサイクル前に噴射されて吸気ポートの壁面などに付着していた燃料の中、そのサイクルで燃焼室24に吸入される燃料の割合を示す。
Here, the direct rate AFWHC is the proportion of fuel injected into the
また、図示の式においてToutHCCIは、HCCI運転時の燃料噴射量を示す。この燃料噴射量ToutHCCIは次のステップで算出することから、S206の算出では前回値を使用する。 In the equation shown, ToutHCCI represents the fuel injection amount during HCCI operation. Since this fuel injection amount ToutHCCI is calculated in the next step, the previous value is used in the calculation of S206.
次いでS206に進み、算出された付着量Fwなどを用い、HCCI運転に切り替えられた仮定したときの燃料噴射量ToutHCCIを図示の式に従って算出する。図示の式において、Tcylはエンジン10の要求噴射量であり、以下のように算出される。
Tcyl=Ti×KCMD×KTT+KT
Next, the process proceeds to S206, and using the calculated adhesion amount Fw and the like, the fuel injection amount ToutHCCI when assumed to be switched to the HCCI operation is calculated according to the equation shown in the figure. In the expression shown, Tcyl is the required injection amount of the
Tcyl = Ti × KCMD × KTT + KT
上記で、Ti:エンジン回転数NEとエンジン負荷(例えばエアフローメータ62で検出された新気量)からマップ検索して求められる基本燃料噴射量、KCMD:空燃比補正係数、KTT:KCMDを除くエンジン冷却水温TWなどに基づく乗算補正項、KT:残余の加算補正項である。尚、燃料噴射量は具体的には、インジェクタ26の開弁時間で定義される。
In the above, Ti: engine excluding basic fuel injection amount obtained by map search from engine speed NE and engine load (for example, fresh air amount detected by air flow meter 62), KCMD: air-fuel ratio correction coefficient, KTT: engine excluding KCMD A multiplication correction term based on the cooling water temperature TW or the like, and KT: a residual addition correction term. The fuel injection amount is specifically defined by the valve opening time of the
次いでS208に進み、算出された燃料噴射量ToutHCCIが所定値TOUTHCLを超えるか否か判断し、否定されるとき、即ち、算出された燃料噴射量ToutHCCIが所定値TOUTHCL以下のときはS202に進み、SI運転とすると共に、フラグF_HCCISのビットを0にリセットする。所定値TOUTHCLは零あるいはその付近の値、より具体的にはインジェクタ26の無効ストロークに相当する値に設定される。このように、算出された燃料噴射量が零あるいはその付近の値であるとき、SI運転からHCCI運転への切り替えは禁止される。
Next, the routine proceeds to S208, where it is determined whether or not the calculated fuel injection amount ToutHCCI exceeds a predetermined value TOUTHCL, and when the result is negative, that is, when the calculated fuel injection amount ToutHCCI is equal to or smaller than the predetermined value TOUTHCL, the processing proceeds to S202. In addition to the SI operation, the bit of the flag F_HCCIS is reset to 0. The predetermined value TOUTHCL is set to zero or a value in the vicinity thereof, more specifically, a value corresponding to an invalid stroke of the
他方、S208で肯定されるときはS210に進み、HCCI運転への切り替えを許可し、フラグF_HCCISのビットを1にセットする。従って、次回以降のプログラムループにおいてS204に進むとき、そこの判断は肯定されてS202に進む。即ち、フラグF_HCCISのビットが1にセットされたことはHCCI運転許可判断が既になされたことを意味する。 On the other hand, when the result in S208 is affirmative, the process proceeds to S210, permits switching to HCCI operation, and sets the bit of the flag F_HCCIS to 1. Accordingly, when the process proceeds to S204 in the program loop after the next time, the determination is affirmed and the process proceeds to S202. That is, the fact that the flag F_HCCIS bit is set to 1 means that the HCCI operation permission determination has already been made.
上記について図7および図8を参照して説明する。 The above will be described with reference to FIGS.
図7および図8においてグラフ(a),(b)は制御サイクルkに対する燃料噴射量を0から1に正規化して示す図である。 7 and 8, graphs (a) and (b) are graphs showing the fuel injection amount with respect to the control cycle k normalized from 0 to 1. FIG.
図7に示す場合、燃料噴射量ToutHCCIが微量であって零付近の値であるにも関わらず、付着燃料量Fwが多い。従って、このまま噴射すると、同図(b)に丸(破線)で示す如く、燃焼室24にエンジン10が要求する以上の燃料が流入し、HCCI運転に切り替えると、空燃比のずれがHCCIの着火時期に影響し、ノッキングが発生してドライバビリティが低下すると共に、排気エミッション性能が悪化する恐れがある。
In the case shown in FIG. 7, the amount of adhering fuel Fw is large even though the fuel injection amount ToutHCCI is very small and is a value near zero. Therefore, if the fuel is injected as it is, as shown by a circle (broken line) in FIG. 5B, more fuel than the
そこで、この実施例にあっては、このような場合、HCCI運転への切り替えを禁止してそのような不都合を回避するようにした。他方、図8に示す例ではそのような事象は見られないので、HCCI運転への切り替えを許可する。 Therefore, in this embodiment, in such a case, switching to HCCI operation is prohibited to avoid such inconvenience. On the other hand, since such an event is not seen in the example shown in FIG. 8, switching to HCCI operation is permitted.
図2フロー・チャートの説明に戻ると、次いでS18に進み、要求トルクPMCMDとエンジン回転数NEとから適宜なマップを検索し、目標筒内ガス温度TempCYLを算出する。 Returning to the description of the flow chart of FIG. 2, the process then proceeds to S18, where an appropriate map is searched from the required torque PMCMD and the engine speed NE, and the target in-cylinder gas temperature TempCYL is calculated.
その特性において、目標筒内ガス温度TempCYLは、筒内ガス温度を圧縮行程の開始時において自己着火が生じやすいような温度に調節できるように設定され、エンジン回転数NEが低いほど、および要求トルクPMCMDが小さいほど高くなるように設定される。 In the characteristics, the target in-cylinder gas temperature TempCYL is set so that the in-cylinder gas temperature can be adjusted to a temperature at which self-ignition is likely to occur at the start of the compression stroke, and the required torque is reduced as the engine speed NE is lower. It is set to be higher as PMCMD is smaller.
尚、要求トルクPMCMDが所定値以上のときは、エンジン10の出力を優先させるため、目標筒内ガス温度TempCYLを、後述する内部EGR量が零となるような温度(例えば−40℃)に設定する
When the required torque PMCMD is equal to or greater than a predetermined value, the target in-cylinder gas temperature TempCYL is set to a temperature (for example, −40 ° C.) at which the internal EGR amount described later becomes zero in order to prioritize the output of the
次いでS20に進み、目標筒内ガス温度TempCYLと吸気管内絶対圧PBAとから、燃焼室24のトータル(新気とEGR量を足した)充填量nCYLGASを算出し、S22に進み、目標筒内ガス温度TempCYLとトータル充填量nCYLGASと吸気温度TAと排気温度TEX前回値から、目標内部EGR量nEGRを算出する。 Next, the routine proceeds to S20, where the total filling amount nCYLGAS of the combustion chamber 24 (added fresh air and EGR amount) is calculated from the target in-cylinder gas temperature TempCYL and the intake pipe absolute pressure PBA. The target internal EGR amount nEGR is calculated from the temperature TempCYL, the total filling amount nCYLGAS, the intake air temperature TA, and the exhaust gas temperature TEX previous value.
次いでS24に進み、エンジン回転数NEと要求トルクPMCMDと目標内部EGR量nEGRから排気バルブ36と吸気バルブ22のVT(バルブタイミング)を算出し、エンジン回転数NEと燃料噴射量Tout(あるいは要求トルクPMCMD)と目標筒内ガス温度TempCYLなどから排気温度TEXを算出する。尚、S26の排気温度TEXの算出処理は、特許文献1に記載されているので、詳細な説明は省略する。
Next, the routine proceeds to S24, where the VT (valve timing) of the
この実施例においては上記の如く、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)運転を行い、さらに前記火花点火(SI)運転をアトキンソンサイクルで行う圧縮着火内燃機関(エンジン)10の制御装置において、前記火花点火運転がアトキンソンサイクルで行われているとき、圧縮着火(HCCI)運転に切り替えたと仮定したときの噴射燃料の壁面付着量Fwを推定する壁面付着量推定手段(ECU30,S16,S204)と、前記推定された壁面付着量Fwを用いて燃料噴射量ToutHCCIを算出する燃料噴射量算出手段(ECU30,S16,S206)と、および前記算出された燃料噴射量が零あるいはその付近の値であるとき、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,S16,S208,S202)とを備える如く構成した。
In this embodiment, as described above, the
換言すれば、燃料量を目標値に制御できないと予測されるときは圧縮着火(HSSI)運転に移行することなく、アトキンソンサイクル運転をそのまま継続するようにしたので、その結果、燃料噴射量が零あるいはその付近の値を超えて制御可能な時点で移行することで、圧縮着火(HCCI)運転において安定した燃焼を得ることができると共に、ドライバビリティの低下と排気エミッション性能の悪化を回避することができる。 In other words, when it is predicted that the fuel amount cannot be controlled to the target value, the Atkinson cycle operation is continued as it is without shifting to the compression ignition (HSSI) operation. As a result, the fuel injection amount becomes zero. Alternatively, by shifting to a controllable time exceeding the value in the vicinity, stable combustion can be obtained in the compression ignition (HCCI) operation, and deterioration of drivability and deterioration of exhaust emission performance can be avoided. it can.
尚、上記において、図2のS24において排気バルブ36と吸気バルブ22のVT(バルブタイミング)を共に算出したが、排気バルブ36のVT(バルブタイミング)のみ算出するようにしても良い。
In the above description, both VT (valve timing) of the
また、図6に示す吸気バルブ22と排気バルブ36のVT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VT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 VT characteristics of the
また、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。
Further, although the internal EGR is executed in the HCCI operation, the external EGR for returning a part of the exhaust gas to the intake system via the
また、排気温度TEXを演算によって推定したが、図1に想像線で示す如く、排気系に温度センサ100を設け、排気温度TEXを直接測定しても良い。
Further, although the exhaust gas temperature TEX is estimated by calculation, as shown by an imaginary line in FIG. 1, a
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
10 圧縮着火内燃機関(エンジン)、22 吸気バルブ、26 インジェクタ、30 ECU(電子制御ユニット)、32 点火プラグ(点火手段)、36 排気バルブ、38 可変バルブ機構、44 触媒装置、50 ターボチャージャ、56 DBW機構、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、100 温度センサ
DESCRIPTION OF
Claims (1)
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, and further performs the spark ignition operation in an Atkinson cycle, the compression ignition operation is performed when the spark ignition operation is performed in the Atkinson cycle. A wall surface adhesion amount estimating means for estimating the wall surface adhesion amount of the injected fuel when it is assumed that the fuel injection amount is switched to, a fuel injection amount calculating means for calculating the fuel injection amount using the estimated wall surface adhesion amount, and the calculated When the fuel injection amount is zero or a value in the vicinity thereof, the switching prohibition method prohibiting switching from the spark ignition operation to the compression ignition operation. Control system for a compression ignition internal combustion engine characterized by comprising and.
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