JP2010203271A - Combustion control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の燃焼制御装置に関するものである。 The present invention relates to a combustion control device for an internal combustion engine.
運転負荷領域に応じて火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼とを切換制御する内燃機関が知られている(特許文献1)。 There is known an internal combustion engine that performs switching control between spark ignition combustion and compression self-ignition combustion according to an operating load region (Patent Document 1).
この内燃機関では吸排気弁に可変動弁機構を設け、火花点火燃焼時には吸気弁の開時期と排気弁の閉時期とをプラスオーバーラップに設定する一方で、圧縮自己着火燃焼時には吸気弁の開時期と排気弁の閉時期とをマイナスオーバーラップに設定して、排ガスの一部を燃焼室に留まらせる(内部EGR)。 In this internal combustion engine, a variable valve mechanism is provided for the intake and exhaust valves, and the opening timing of the intake valve and the closing timing of the exhaust valve are set to plus overlap during spark ignition combustion, while the intake valve is opened during compression self-ignition combustion. The timing and the closing timing of the exhaust valve are set to minus overlap so that a part of the exhaust gas remains in the combustion chamber (internal EGR).
しかしながら、上記従来の燃焼制御装置では、圧縮自己着火燃焼から火花点火燃焼へ切り換える場合に、マイナスオーバーラップからプラスオーバーラップの吸排気弁バルブタイミングへ切り換える必要があり、その際に新しい空気量が変動してトルク段差が生じるという問題があった。 However, in the conventional combustion control device, when switching from compression self-ignition combustion to spark ignition combustion, it is necessary to switch from minus overlap to plus overlap intake / exhaust valve timing, and the new air amount fluctuates at that time. As a result, there is a problem that a torque step occurs.
本発明が解決しようとする課題は、圧縮自己着火燃焼と火花点火燃焼との切換時のトルク段差を抑制できる内燃機関の燃焼制御装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a combustion control device for an internal combustion engine that can suppress a torque step at the time of switching between compression self-ignition combustion and spark ignition combustion.
本発明は、圧縮自己着火燃焼と火花点火燃焼との切換時に、吸気圧、筒内圧力および吸気面積の少なくともいずれかを調整して吸気量を制御することによって、上記課題を解決する。 The present invention solves the above problem by controlling the intake air amount by adjusting at least one of the intake pressure, the in-cylinder pressure, and the intake area when switching between compression self-ignition combustion and spark ignition combustion.
本発明によれば、吸気圧、筒内圧力および吸気面積の少なくともいずれかを調整するので、吸気量の一時的増加を抑制することができる。その結果、切換時のトルク段差の発生を抑制することができる。 According to the present invention, since at least one of the intake pressure, the in-cylinder pressure, and the intake area is adjusted, a temporary increase in the intake air amount can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the occurrence of a torque step during switching.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施の形態を適用した火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼とを切換可能なエンジンEGを示すブロック図であり、エンジンEGの吸気通路111には、エアーフィルタ112、吸入空気流量を検出するエアフローメータ113、吸入空気流量を制御するスロットルバルブ114およびコレクタ115が設けられている。
FIG. 1 is a block diagram showing an engine EG that can switch between spark ignition combustion and compression self-ignition combustion to which an embodiment of the present invention is applied. An
スロットルバルブ114には、当該スロットルバルブ114の開度を調整するDCモータ等のアクチュエータ116が設けられている。このスロットルバルブアクチュエータ116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するように、エンジンコントロールユニット11(本発明の制御手段に相当する)からの駆動信号に基づき、スロットルバルブ114の開度を電子制御する。また、スロットルバルブ114の開度を検出するスロットルセンサ117が設けられて、その検出信号をエンジンコントロールユニット1へ出力する。なお、スロットルセンサ117はアイドルスイッチとしても機能させることができる。
The
燃料噴射バルブ118は、燃焼室123に臨ませて設けられている。燃料噴射バルブ118は、エンジンコントロールユニット11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、図外の燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュレータにより所定圧力に制御された燃料を筒内に直接噴射する。
The
シリンダ119と、当該シリンダ内を往復移動するピストン120の冠面と、吸気バルブ121及び排気バルブ122が設けられたシリンダヘッドとで囲まれる空間が燃焼室123を構成する。点火プラグ124は、各気筒の燃焼室123に臨ませて設けられ、エンジンコントロールユニット11からの点火信号に基づいて、火花点火燃焼モードにおいて吸入混合気に対して点火を行う。圧縮自己着火燃焼モードの場合は非作動となる。
A space surrounded by the
一方、排気通路125には、排気中の特定成分、たとえば酸素濃度を検出することにより排気、ひいては吸入混合気の空燃比を検出する空燃比センサ126が設けられ、その検出信号はエンジンコントロールユニット11へ出力される。この空燃比センサ126は、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。
On the other hand, the
また、排気通路125には、排気を浄化するための排気浄化触媒127が設けられている。この排気浄化触媒127としては、ストイキ(理論空燃比,λ=1、空気重量/燃料重量=14.7)近傍において排気中の一酸化炭素COと炭化水素HCを酸化するとともに、窒素酸化物NOxの還元を行って排気を浄化することができる三元触媒、或いは排気中の一酸化炭素COと炭化水素HCの酸化を行う酸化触媒を用いることができる。
The
排気通路125の排気浄化触媒127の下流側には、排気中の特定成分、たとえば酸素濃度を検出し、リッチ・リーン出力する酸素センサ128が設けられ、その検出信号はエンジンコントロールユニット11へ出力される。ここでは、酸素センサ128の検出値により、空燃比センサ126の検出値に基づく空燃比フィードバック制御を補正することで、空燃比センサ126の劣化等に伴う制御誤差を抑制する等のために(いわゆるダブル空燃比センサシステム採用のために)、下流側酸素センサ128を設けて構成したが、空燃比センサ126の検出値に基づく空燃比フィードバック制御を行なわせるだけで良い場合には、酸素センサ128を省略することができる。
On the downstream side of the
なお、図1において129はマフラである。
In FIG. 1,
エンジンEGのクランク軸130にはクランク角センサ131が設けられ、エンジンコントロールユニット11は、クランク角センサ131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することで、又は、クランク基準角信号の周期を計測することで、機関回転速度Neを検出することができる。
The
エンジンEGの冷却ジャケット132には、水温センサ133が当該冷却ジャケットに臨んで設けられ、冷却ジャケット131内の冷却水温度Twを検出し、これをエンジンコントロールユニット11へ出力する。
The
本例のエンジンEGの吸気バルブ121及び排気バルブ122のそれぞれには可変動弁機構60が設けられ、エンジンコントロールユニット11からの指令信号により吸気バルブ121及び排気バルブ122の開閉時期が独立して可変とされている。
Each of the
図2は、この可変動弁機構60の一例を示す斜視図である。以下では排気バルブ122に設けられた可変動弁機構60を説明するが吸気バルブ121に設けられた可変動弁機構60もその構成は同じである、以下の説明中、排気バルブ122とあるのを吸気バルブ121と読み替えればよいのでその説明は省略する。
FIG. 2 is a perspective view showing an example of the
本例の可変動弁機構60は、排気バルブ122のリフト・作動角を変化させるリフト・作動角可変機構61と、そのリフトの中心角の位相(クランク軸130に対する位相)を進角もしくは遅角させる位相可変機構62とを組み合わせたものである。
The
位相可変機構62は、同図に示すように、駆動軸621の前端部に設けられたスプロケット622と、このスプロケット622と駆動軸621とを、所定の角度範囲内において相対的に回転させる位相制御用油圧アクチュエータ624とから構成されている。
As shown in the figure, the
スプロケット623は、図示しないタイミングチェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランク軸130の駆動に連動する。位相制御用油圧アクチュエータ624への油圧供給は、エンジンコントロールユニット11からの制御信号に基づき制御される。
The
この位相制御用油圧アクチュエータ624への油圧制御によって、スプロケット623と駆動軸621とが相対的に回転し、図3に示すように、リフト中心角が遅進する。図3は、位相可変機構62によるバルブリフト特性の位相変化を示す特性図である。つまり、リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角する。また、この変化は連続的に得ることができる。
By this hydraulic control to the phase control
なお、位相可変機構62としては、同図に示す油圧式のものに限られず、電磁式アクチュエータを利用したものなど、種々の構成が可能である。
The
図4は、リフト・作動角可変機構61のみを示す断面図であり、図2および図4に基づいて、リフト・作動角可変機構61の概要を説明する。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing only the lift / operating
本例のリフト・作動角可変機構61は、シリンダヘッド161に図示しないバルブガイドを介して摺動自在に設けられた排気バルブ122に対し、シリンダヘッド161上部のカムブラケット163に回転自在に支持された中空状の駆動軸621と、この駆動軸621に、圧入等により固定された偏心カム611と、駆動軸621の上方位置に同じカムブラケット163に回転自在に支持されるとともに駆動軸621と平行に配置された制御軸612と、この制御軸612の偏心カム部612aに揺動自在に支持されたロッカアーム613と、各排気バルブ122の上端部に配置されたタペット164に当接する揺動カム614と、を備える。
The lift / operating
偏心カム611とロッカアーム613とはリンクアーム615によって連結されており、ロッカアーム613と揺動カム614とは、リンク部材616によって連結されている。
The
駆動軸621は、既述したとおりタイミングチェーンないしはタイミングベルトを介して機関のクランク軸130によって駆動される。
The
偏心カム611は、円形外周面を有し、該外周面の中心が駆動軸621の軸心から所定量だけオフセットしているとともに、この外周面に、リンクアーム615の環状部615aが回転可能に嵌合している。
The
ロッカアーム613は、略中央部が偏心カム部612aによって支持され、その一端部に、リンクアーム615の延長部615bが連結するとともに、他端部に、リンク部材616の上端部が連結している。偏心カム部612aは、制御軸612の軸心から偏心しており、従って、制御軸612の角度位置に応じてロッカアーム613の揺動中心は変化する。
The
揺動カム614は、駆動軸621の外周に嵌合して回転自在に支持され、側方へ延びた端部614aに、リンク部材616の下端部が連結している。この揺動カム614の下面には、駆動軸621と同心状の円弧をなす基円面617aと、該基円面617aから上記端部614aへと所定の曲線を描いて延びるカム面617bと、が形成されており、これらの基円面617aならびにカム面617bが、揺動カム614の揺動位置に応じてタペット164の上面に当接するようになっている。
The
すなわち、基円面617aはベースサークル区間として、リフト量が0となる区間であり、揺動カム614が揺動してカム面617bがタペット164に接触すると、徐々にリフトしていくことになる。なお、ベースサークル区間とリフト区間との間には若干のランプ区間が設けられている。
That is, the
制御軸612は、図2に示すように、一端部に設けられたリフト・作動角制御用電動アクチュエータ618によって所定回転角度範囲内で回転するように構成されている。このリフト・作動角制御用電動アクチュエータ618への電流供給は、エンジンコントロールユニット11からの制御信号に基づき制御される。なお、アクチュエータ618は、このアクチュエータ618の駆動電源がOFFの条件において、排気バルブ122を小リフト・小作動角側に付勢するよう構成されている。
As shown in FIG. 2, the
本例のリフト・作動角可変機構61の作用を説明すると、駆動軸621が回転すると、偏心カム611のカム作用によってリンクアーム615が上下動し、これに伴ってロッカアーム613が揺動する。このロッカアーム613の揺動は、リンク部材616を介して揺動カム614へ伝達され、該揺動カム614が揺動する。この揺動カム614のカム作用によって、タペット164が押圧され、排気バルブ122がリフトする。
The operation of the lift / operation
ここで、リフト・作動角制御用電動アクチュエータ618を介して制御軸612の角度が変化すると、ロッカアーム613の初期位置が変化し、ひいては揺動カム614の初期揺動位置が変化する。
Here, when the angle of the
たとえば、偏心カム部612aが図の上方へ位置しているとすると、ロッカアーム613は全体として上方へ位置し、揺動カム614の端部614aが相対的に上方へ引き上げられた状態となる。つまり、揺動カム614の初期位置は、そのカム面617bがタペット164から離れる方向に傾く。したがって、駆動軸621の回転に伴って揺動カム614が揺動した際に、基円面617aが長くタペット164に接触し続け、カム面617bがタペット164に接触する期間は短くなる。この結果、リフト量が全体として小さくなり、かつその開時期から閉時期までの角度範囲、つまり作動角も縮小する。
For example, if the
逆に、偏心カム部612aが図の下方へ位置しているとすると、ロッカアーム613は全体として下方へ位置し、揺動カム614の端部614aが相対的に下方へ押し下げられた状態となる。つまり、揺動カム614の初期位置は、そのカム面617bがタペット164に近付く方向に傾く。したがって、駆動軸621の回転に伴って揺動カム614が揺動した際に、タペット164と接触する部位が基円面617aからカム面617bへと直ちに移行する。この結果、リフト量が全体として大きくなり、かつその作動角も拡大する。
Conversely, if the
上記の偏心カム部612aの位置は連続的に変化させ得るので、これに伴って、バルブリフト特性は、図5に示すように連続的に変化する。図5は、リフト・作動角可変機構61によるリフト・作動角の特性変化を示す特性図である。つまり、リフトならびに作動角を、両者同時に、連続的に拡大,縮小させることができる。特に、このものでは、リフト・作動角の大小変化に伴い、排気バルブ122の開時期と閉時期とがほぼ対称に変化する。
Since the position of the
次に燃焼制御の手順を説明する。
Next, the combustion control procedure will be described.
圧縮自己着火燃焼モードにおけるバルブタイミングダイヤグラムを図7の上右端及び図8の上左端に示す。圧縮自己着火燃焼モードでは、スロットルバルブ114の開度は全開とし、アクセル開度に応じて燃料噴射バルブ118からの燃料噴射量を制御する。
Valve timing diagrams in the compression self-ignition combustion mode are shown in the upper right end of FIG. 7 and the upper left end of FIG. In the compression self-ignition combustion mode, the
また、混合ガスの温度を所定温度まで昇温させるために、排気行程における排気バルブ122の閉時期EVCを進角させて燃焼ガス(以下、内部EGRガス)を残留させ、これにより吸気通路111から吸入した新空気を昇温させる。内部EGRガス量を制御することで混合ガスの温度を所定温度まで昇温させることができる。
Further, in order to raise the temperature of the mixed gas to a predetermined temperature, the closing timing EVC of the
なお、図7の上右端に示すように、この排気行程に続く吸気行程において残留した内部EGRガスが吸気通路へ逆流するのを抑制するために、吸気バルブ121の開時期IVOは、上死点TDCに対して排気バルブ122の閉時期EVCと対称時期に設定される。また、排気バルブ122の開時期EVOは下死点BDCより進角させ、吸気バルブ121の閉時期IVCは下死点BDCより遅角させる。
As shown in the upper right end of FIG. 7, in order to prevent the internal EGR gas remaining in the intake stroke following this exhaust stroke from flowing back to the intake passage, the opening timing IVO of the
これに対し、火花点火燃焼モードにおけるバルブタイミングダイヤグラムを図7の上左端及び図8の上右端に示す。火花点火燃焼モードでは、アクセル開度に応じてスロットルバルブ114の開度と燃料噴射バルブ118からの燃料噴射量とを制御し、所定のタイミングで点火プラグ124を作動させることで、燃焼室123内の圧縮混合気を燃焼させる。
On the other hand, valve timing diagrams in the spark ignition combustion mode are shown at the upper left end of FIG. 7 and the upper right end of FIG. In the spark ignition combustion mode, the opening of the
なお、排気バルブ122の開時期EVOは下死点BDCより進角側に設定されるが、吸気バルブ121の閉時期IVCはそれよりさらに進角側に設定される。
The opening timing EVO of the
火花点火燃焼は要求出力に対応できるというメリットがあり圧縮自己着火燃焼は燃費がよいというメリットがあるため、運転条件に応じて両燃焼を切り換えるとよい。図9は火花点火燃焼モードと圧縮自己着火燃焼モードの切換領域の一例を示す図であり、たとえばアイドル以上の低回転〜中回転であって低負荷〜中負荷の運転状態では圧縮自己着火燃焼モードで運転し、それ以外は火花点火燃焼モードで運転する。 Since spark ignition combustion has the merit that it can respond to the required output, and compression self-ignition combustion has the merit that fuel consumption is good, it is good to switch both combustions according to driving conditions. FIG. 9 is a diagram showing an example of a switching region between a spark ignition combustion mode and a compression self-ignition combustion mode. For example, in a low-speed to medium-speed rotation that is equal to or higher than idle, and in a low-load to medium-load operation state, a compression self-ignition combustion mode is shown. Drive in the spark ignition combustion mode.
さて、火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼の切り換えに伴うバルブタイミングの切り換えの途中に、上死点TDCと下死点BDCの中間付近を中心に吸気バルブ121が開くバルブタイミングが存在するが(図7の上左から4番目のダイヤグラム、図8の上左から6番目のダイヤグラム)、上死点TDCと下死点BDCの中間付近はピストン120の下降速度が最も早くなるため、燃焼室123の圧力がコレクタ115の圧力に対して一時的に低下する。このため、図7及び図8の体積効率のグラフに示すとおり、体積効率(新空気)が一時的に増加して、内部EGRガス率が減少しようとする(同グラフの斜線部)。
Now, there is a valve timing at which the
ここで、内燃機関の吸気量を示す物理式として下記式1がある。 Here, there is the following formula 1 as a physical formula indicating the intake air amount of the internal combustion engine.
[式1]
ηV∝∫(Pint−Pcmb)0.5・Aint
上記式1における積分は吸気バルブの開時期IVOから閉時期IVCまでの定積分、ηは空気の粘性、Vは吸気量、Pintは吸気圧、Pcmbは筒内圧、Aintは筒内への吸気面積である。
[Formula 1]
ηV∝∫ (Pint−Pcmb) 0.5・ Aint
The integral in the above equation 1 is a constant integral from the opening timing IVO to the closing timing IVC of the intake valve, η is the viscosity of the air, V is the intake amount, Pint is the intake pressure, Pcmb is the in-cylinder pressure, and Aint is the intake area into the cylinder It is.
この物理式によれば、吸気量Vは吸気圧Pint、吸気面積Aintが小さいほど少なくなり、筒内圧Pcmbが大きいほど少なくなる。したがって、上述した火花点火燃焼モードから圧縮自己着火燃焼モードへの切換時又はこれとは逆の切換時に生じる新空気の一時的な増加を、吸気圧Pintを低くするか、吸気面積Aintを小さくするか、筒内圧Pcmbを高くするか、あるいはこれらの少なくとも2つを組み合わせるかの制御を一時的に実行することで抑制する。 According to this physical formula, the intake air amount V decreases as the intake pressure Pint and the intake area Aint decrease, and decreases as the in-cylinder pressure Pcmb increases. Accordingly, a temporary increase in new air that occurs at the time of switching from the spark ignition combustion mode to the compression self-ignition combustion mode described above or at the opposite time, lowers the intake pressure Pint or decreases the intake area Aint. Alternatively, it is suppressed by temporarily controlling whether to increase the in-cylinder pressure Pcmb or to combine at least two of these.
吸気圧Pintを低くするのは、スロットリングバルブ114を一時的に閉塞することで行うことができる。応答速度に相対的欠点はあるものの気筒間におけるばらつきが少ないので、特に圧縮自己着火燃焼モードから火花点火燃焼モードへの切換時に適用して好ましい。
The intake pressure Pint can be lowered by temporarily closing the throttling
筒内への吸気面積Aintは吸気バルブ121のリフト量に相関するので、吸気面積Aintを小さくするのは、可変動弁機構60を用いて吸気バルブ121の作動角を小さくすることで行うことができる。気筒間におけるばらつきに相対的欠点はあるものの応答性に優れているので、特に圧縮自己着火燃焼モードから火花点火燃焼モードへの切換時に適用して好ましい。
Since the intake area Aint into the cylinder correlates with the lift amount of the
筒内圧Pcmbを高くするのは、排気バルブ122の閉時期EVCを進角させることで行うことができる。圧縮自己着火燃焼モードから火花点火燃焼モードへの切換時に筒内圧Pcmbを高くするために排気バルブ122の閉時期EVCを進角させると筒内温度が上昇し、また内部EGRガスの排気性も低下するといった相対的欠点はあるものの、筒内温度が上昇するので、特に火花点火燃焼モードから圧縮自己着火燃焼モードへの切換時に適用して好ましい。
The in-cylinder pressure Pcmb can be increased by advancing the closing timing EVC of the
なお、上述した欠点はあくまで相対的なものである。したがって、吸気圧Pintを低くするためにスロットリングバルブ114を閉塞する手法や吸気面積Aintを小さくするために吸気バルブ121のリフト量を小さくする手法を火花点火燃焼モードから圧縮自己着火燃焼モードへの切換時に適用し、筒内圧Pcmbを高くするために排気バルブ122の閉時期EVCを進角させる手法を圧縮自己着火燃焼モードから火花点火燃焼モードへの切換時に適用することもできる。
In addition, the above-mentioned fault is a relative thing to the last. Therefore, a method of closing the
次に、圧縮自己着火燃焼モードと火花点火燃焼モードとの切換手順を説明する。 Next, a procedure for switching between the compression self-ignition combustion mode and the spark ignition combustion mode will be described.
図10は燃焼切換手順を示すフローチャートである。ステップS1にて、運転状態が図9のどの領域にあるかを検知し、圧縮自己着火燃焼モードから火花点火燃焼モードへの切換条件が成立するとステップS2へ進み、火花点火燃焼モードから圧縮自己着火燃焼モードへの切換条件が成立するとステップS3へ進む。 FIG. 10 is a flowchart showing a combustion switching procedure. In step S1, it is detected in which region in FIG. 9 the operation state is present, and if the condition for switching from the compression ignition combustion mode to the spark ignition combustion mode is satisfied, the process proceeds to step S2, and the compression ignition ignition mode is switched from the spark ignition combustion mode. When the condition for switching to the combustion mode is satisfied, the process proceeds to step S3.
ステップS2及びS3では、一方の燃焼モードから他方の燃焼モードへの切換過渡期か否かが判定される。過渡期であるかどうかの判定は、図7及び図8の上図に示す吸排気バルブの開閉タイミングの制御マップを参照し、たとえば火花点火燃焼モードから圧縮自己着火燃焼モードへの切換時(ステップ3)であれば、図7の上図の左端から4番目のバルブタイミングとなったら切換の過渡期であると判定する。同様に、圧縮自己着火燃焼モーから火花点火燃焼モードドへの切換時(ステップ2)であれば、図8の上図の左端から6番目のバルブタイミングとなったら切換の過渡期であると判定する。 In steps S2 and S3, it is determined whether or not it is a switching transition period from one combustion mode to the other combustion mode. The determination as to whether or not it is a transition period is made by referring to the control map of the intake and exhaust valve opening / closing timing shown in the upper diagrams of FIGS. 7 and 8, for example, when switching from the spark ignition combustion mode to the compression self-ignition combustion mode (step If it is 3), it is determined that it is a transition period of switching when the fourth valve timing from the left end of the upper diagram of FIG. 7 is reached. Similarly, at the time of switching from the compression self-ignition combustion mode to the spark ignition combustion mode (step 2), it is determined that the switching is in a transitional period when the sixth valve timing from the left end in the upper diagram of FIG. 8 is reached. .
ステップS2にて切換過渡期であると判定されるとステップS4へ進み、吸気圧Pintを低くするためにスロットリングバルブ114を閉塞するか(図6(A)参照)、吸気面積Aintを小さくするために吸気バルブ121のリフト量を小さくするか(図6(C)参照)、あるいはこれら両方を実行する。
If it is determined in step S2 that the switching transition period is in progress, the process proceeds to step S4, where the
上述したとおり、圧縮自己着火燃焼モードから火花点火燃焼モードへの切換時において、図8の上左から6番目のダイヤグラムに示すように、上死点TDCと下死点BDCの中間付近を中心に吸気バルブ121が開くバルブタイミングでは、燃焼室123の圧力がコレクタ115の圧力に対して一時的に低下する期間を中心に吸気バルブ121が開くため、図8の体積効率のグラフに示すとおり、体積効率が一時的に増加して、内部EGRガス率が減少しようとする(同グラフの斜線部)。しかしながら、本例のようにスロットリングバルブ114を閉塞するか吸気バルブ121のリフト量を小さくすると吸気量が一時的に減少し、これにより同図の斜線部の体積効率の増加が抑制され、フラットな値になる。同様に、残ガス率のグラフも斜線部の低下部が抑制されて、フラットな値となる。
As described above, at the time of switching from the compression self-ignition combustion mode to the spark ignition combustion mode, as shown in the sixth diagram from the upper left of FIG. 8, centering around the middle between the top dead center TDC and the bottom dead center BDC. At the valve timing at which the
一方、ステップS3にて切換過渡期であると判定されるとステップS5へ進み、筒内圧Pcmbを高くするために可変動弁機構60を駆動して排気バルブ122の閉時期EVCを進角させる(図6(B)参照)。
On the other hand, if it is determined in step S3 that the switching transition period is in progress, the process proceeds to step S5, and the
上述したとおり、火花点火燃焼モードから圧縮自己着火燃焼モードへの切換時において、、図7の上左から4番目のダイヤグラムに示すように、上死点TDCと下死点BDCの中間付近を中心に吸気バルブ121が開くバルブタイミングでは、燃焼室123の圧力がコレクタ115の圧力に対して一時的に低下する期間を中心に吸気バルブ121が開くため、図7の体積効率のグラフに示すとおり、体積効率が一時的に増加して、内部EGRガス率が減少しようとする(同グラフの斜線部)。しかしながら、本例のように排気バルブ122の閉時期EVCを進角させることで筒内圧Pcmbを高くすると、吸気量が一時的に減少する。これにより同図の斜線部の体積効率の増加が抑制され、フラットな値になる。同様に、残ガス率のグラフも斜線部の減少部が抑制されて、フラットな値となる。
As described above, at the time of switching from the spark ignition combustion mode to the compression self-ignition combustion mode, as shown in the fourth diagram from the upper left of FIG. 7, the center between the top dead center TDC and the bottom dead center BDC is centered. At the valve timing at which the
ステップS6では燃焼モードの切換を実行する。 In step S6, the combustion mode is switched.
以上のとおり、本実施形態の内燃機関の燃焼制御装置によれば、圧縮自己着火燃焼モードから火花点火燃焼モードへ切り換える際、又は火花点火燃焼モードから圧縮自己着火燃焼モードへ切り換える際、一時的に吸気量が増加することが抑制される。これにより、切換時の新空気量が一定になりトルク段差の発生やNOxなどの排気浄化効率の低下を抑制することができる。 As described above, according to the combustion control apparatus for an internal combustion engine of the present embodiment, when switching from the compression self-ignition combustion mode to the spark ignition combustion mode or when switching from the spark ignition combustion mode to the compression self-ignition combustion mode, An increase in the intake air amount is suppressed. As a result, the amount of new air at the time of switching becomes constant, and it is possible to suppress the occurrence of torque steps and the reduction of exhaust purification efficiency such as NOx.
EG…エンジン(内燃機関)
11…エンジンコントロールユニット(制御手段)
111…吸気通路
112…エアーフィルタ
113…エアフローメータ
114…スロットルバルブ
115…コレクタ
116…スロットルバルブアクチュエータ
117…スロットルセンサ
118…燃料噴射バルブ
119…シリンダ
120…ピストン
121…吸気バルブ
122…排気バルブ
123…燃焼室
124…点火プラグ
125…排気通路
126…空燃比センサ
127…排気浄化触媒
128…酸素センサ
129…マフラ
130…クランク軸
131…クランク角センサ
132…冷却ジャケット
133…水温センサ
60…可変動弁機構
61…リフト・作動角可変機構
62…位相可変機構
EG ... Engine (internal combustion engine)
11 ... Engine control unit (control means)
111 ...
Claims (6)
前記圧縮自己着火燃焼と前記火花点火燃焼とをいずれか一方から他方へ切り換える場合に、吸気量が一時的に減少するように、吸気圧力、筒内圧力および筒内への吸気面積の少なくともいずれかを制御する制御手段を備えることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。 In a combustion control device for an internal combustion engine capable of switching between spark ignition combustion and compression self-ignition combustion by internal EGR gas,
When switching the compression self-ignition combustion and the spark ignition combustion from one to the other, at least one of intake pressure, in-cylinder pressure, and in-cylinder intake area so that the intake amount temporarily decreases A combustion control device for an internal combustion engine, comprising control means for controlling the engine.
前記制御手段は、スロットルバルブを閉塞して、前記吸気圧力を低下させることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。 The combustion control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The combustion control apparatus for an internal combustion engine, wherein the control means closes a throttle valve to reduce the intake pressure.
前記制御手段は、排気バルブの閉時期を進角して、前記筒内圧力を上昇させることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。 The combustion control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The combustion control apparatus for an internal combustion engine, wherein the control means advances the closing timing of the exhaust valve to increase the in-cylinder pressure.
前記制御手段は、吸気バルブの作動角およびリフト量を小さくして、前記筒内への吸気面積を減少させることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。 The combustion control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
The combustion control device for an internal combustion engine, wherein the control means reduces the intake angle into the cylinder by reducing the operating angle and lift amount of the intake valve.
前記制御手段は、前記火花点火燃焼から前記圧縮自己着火燃焼へ切り換える場合に、排気バルブの閉時期を進角して、前記筒内圧力を上昇させることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。 The combustion control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The combustion control apparatus for an internal combustion engine, wherein the control means advances the closing timing of an exhaust valve to increase the in-cylinder pressure when switching from the spark ignition combustion to the compression self-ignition combustion.
前記制御手段は、前記圧縮自己着火燃焼から前記火花点火燃焼へ切り換える場合に、スロットルバルブを閉塞して前記吸気圧力を低下させる及び/又は吸気バルブの作動角およびリフト量を小さくして前記筒内への吸気面積を減少させることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。 The combustion control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 5,
In the case of switching from the compression self-ignition combustion to the spark ignition combustion, the control means closes the throttle valve to lower the intake pressure and / or reduces the operating angle and lift amount of the intake valve to reduce the inside of the cylinder. A combustion control apparatus for an internal combustion engine, characterized by reducing an intake area to the engine.
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