JP3908658B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成層燃焼モードと、均一燃焼モードとに燃焼モードを切り換えて運転するとともに、算出された要求燃料量に基づいて燃料噴射量を制御する筒内噴射式の内燃機関の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の制御装置として、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。この制御装置では、車両に搭載された内燃機関の燃焼モードが成層燃焼モードから均一燃焼モードに切り換えられたときに、複数の気筒のうちの一部の気筒については、引き続き成層燃焼が行われる。そして、この一部の気筒の燃料噴射量が、次のようにして算出される。すなわち、前回の最終的な燃料噴射量と、内燃機関の回転数に基づいて設定されたトルク補正量の今回値と前回値との比と、基本燃料噴射量の今回値と前回値との比と、を互いに乗算した値が、最終的な燃料噴射量として算出される。より具体的には、トルク補正量は、内燃機関の回転数の前回値と今回値との間の増減に応じて一定量、増減した値として設定される。また、基本燃料噴射量は、その前回値と、吸入空気量と内燃機関の回転数に基づいて算出される今回の燃料噴射量とを加重平均した値として設定される。上記のように燃料噴射量を算出することにより、内燃機関の回転数や吸入空気量の変化状態を反映させながら、燃料噴射量を制御するとともに、制御装置の演算負荷を軽減するようにしている。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−50895号公報(第5頁1欄〜第8頁2欄および図3〜12)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の制御装置には、次のような問題がある。すなわち、上述した燃料噴射量の算出手法では、燃焼モードの切換時に、前回の燃料噴射量をベースとして、これにトルク補正量の前回値と今回値との比と、基本燃料噴射量の前回値と今回値との比を乗算した値が、燃料噴射量として算出される。上述したように、トルク補正量は、内燃機関の回転数の増減に応じて、一定量、増減される値に過ぎないので、その前回値と今回値との比は、内燃機関の回転数の変化に基づく内燃機関のトルクの変化を正しく反映しない。また、基本燃料噴射量は、その前回値と、吸入空気量と内燃機関の回転数に応じて設定される基本燃料噴射量の今回値とを加重平均した、すなわち、なまされた値であるので、その前回値と今回値との比もまた、吸入空気量および内燃機関の回転数に基づくトルクの変化を正しく反映しない。したがって、これらのパラメータに基づいて算出された燃料噴射量によって得られる内燃機関の出力トルクが、要求トルクと一致しなくなってしまい、その結果、ドライバビリティ(運転性)の低下を招いてしまう。
【0005】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、燃焼モードの切換時に、内燃機関の出力トルクを要求トルクに良好に一致させることができ、それにより、ドライバビリティを向上させることができるとともに、その後、内燃機関の運転状態に応じた本来の燃料噴射量の制御に速やかに移行することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、請求項1による発明は、混合気を成層燃焼させる成層燃焼モードと、均一燃焼させる均一燃焼モードとに燃焼モードを切り換えて運転するとともに、算出された要求燃料量(実施形態における(以下、本項において同じ)要求燃料噴射時間TCYLBS)に基づいて燃料噴射量を制御する筒内噴射式の内燃機関3の制御装置1であって、内燃機関3の運転状態を検出する運転状態検出手段(ECU2、クランク角センサ22、吸気管内絶対圧センサ23、アクセル開度センサ27)と、検出された内燃機関3の運転状態に応じて、要求燃料量として通常時要求燃料量(通常時要求燃料噴射時間TCYLTMP)を算出する通常時要求燃料量算出手段(ECU2、図3のステップ6、8、図4のステップ16、図8のステップ53、図9のステップ83、図13のステップ110、図16のステップ124、図18のステップ134)と、検出された内燃機関3の運転状態に応じて、内燃機関3の要求トルクPMCMDREGを算出する要求トルク算出手段(ECU2、図3のステップ1)と、算出された要求トルクPMCMDREGに応じて、燃焼モードを、成層燃焼モードおよび均一燃焼モードのいずれかに決定する燃焼モード決定手段(ECU2、図2)と、燃焼モード決定手段により燃焼モードが切り換えられる直前に算出された要求燃料量(切換直前要求燃料噴射時間TCYLLTIN)および要求トルク(切換直前要求トルクPMTCYLIN)を記憶する記憶手段(ECU2、図6のステップ39、41)と、内燃機関3に供給された燃料の量に対する供給された燃料の燃焼によって発生した内燃機関3の出力の比を表す燃焼効率(燃焼効率パラメータKLMTCYH、KLMTCYSD、KLMTCYLD)を推定する燃焼効率推定手段(ECU2、図9のステップ79、図13のステップ100、108、図16のステップ120、図18のステップ130)と、燃焼モードが切り換えられたときに、通常時要求燃料量を制限するために、記憶された要求燃料量および要求トルク、算出された今回の要求トルクPMCMDREG、ならびに推定された今回の燃焼効率に応じて、要求燃料量として切換時要求燃料量(リミット値TCYLLT)を算出する切換時要求燃料量算出手段(ECU2、図9のステップ80、82、図13のステップ109、111、図16のステップ121、123、図18のステップ131、133、図3のステップ8)と、通常時要求燃料量と切換時要求燃料量を比較する比較手段(ECU2、図9のステップ81、図13のステップ110、図16のステップ122、図18のステップ132)と、比較手段による比較の結果に応じ、切換時要求燃料量が、通常時要求燃料量に対して、切換時要求燃料量による通常時要求燃料量の制限の方向と逆の大小関係となったときに、切換時要求燃料量による制限を終了させる第1制限終了手段(ECU2、図9のステップ84、図13のステップ113、図16のステップ125、図18のステップ135)を備えることを特徴とする。
【0007】
この内燃機関の制御装置では、内燃機関の運転状態に応じて要求トルクを算出し、この要求トルクに応じて燃焼モードを成層燃焼モードまたは均一燃焼モードに決定するとともに、各燃焼モードにおける要求燃料量として、内燃機関の運転状態に応じて通常時要求燃料量を算出し、算出された要求燃料量に基づいて、燃料噴射量が制御される。また、燃焼モードが切り換えられたときには、通常時要求燃料量を制限するために、切換時要求燃料量が、この切換の直前に算出された要求燃料量および要求トルク、今回の要求トルク、ならびに今回の燃焼効率に応じて算出され、要求燃料量として用いられる。
【0008】
一般に、吸入空気量は、成層燃焼モードでは非常に大きく、均一燃焼モードでは成層燃焼モードよりも小さく設定されるため、燃焼モードの切換時には、吸入空気量が、応答遅れを伴って変化することで、切換後の燃焼モードに適した値に収束するのに時間がかかる。このため、そのような状況で、燃焼モードの切換時に、吸入空気量などの運転状態に応じて算出された通常時要求燃料量は、例えば、成層燃焼モードから均一燃焼モードへの燃焼モードの切換時には急激に増加し、これとは逆の燃焼モードの切換時には急激に減少する傾向にあるので、内燃機関の出力トルクが要求トルクに一致しにくくなる。したがって、本発明は、このように燃焼モードの切換時に急激に変動する傾向をもつ通常時要求燃料量を制限するために、切換時要求燃料量を算出するものである。具体的には、切換時要求燃料量を上述したように算出し、今回の要求トルクをパラメータとすることにより、切換時要求燃料量を急激に変動させることなく、その時点での実際の要求トルクを良好に反映した値として設定することができる。また、切換時要求燃料量を、上記切換の直前の要求燃料量および要求トルクをベースとして算出するので、切換前後においてトルクの急激な段差を生じることなく、燃焼モードの移行を滑らかに行うことができる。さらに、成層燃焼モードと均一燃焼モードでは、トルクに対して燃焼効率が互いに異なるように変化するのに対し、上述した構成によれば、今回の燃焼効率に応じて切換時要求燃料量を算出するので、これをそのときの実際の燃焼効率に応じた適切な値に設定できる。以上により、燃焼モードの切換時に、内燃機関の出力トルクを要求トルクに良好に一致させることができ、それにより、ドライバビリティを向上させることができる。
【0009】
また、本発明によれば、燃焼モードの切換後、切換時要求燃料量が、通常時要求燃料量に対して、通常時要求燃料量を制限するための制限方向と逆の大小関係となったときに、切換時要求燃料量による制限を終了させる。例えば、成層燃焼モードから均一燃焼モードへの切換時に、通常時要求燃料量を減少側に制限すべき切換時要求燃料量が通常時要求燃料量よりも大きくなったときに、均一燃焼モードから成層燃焼モードへの切換時に、通常時要求燃料量を増大側に制限すべき切換時要求燃料量が通常時要求燃料量よりも小さくなったときに、切換時要求燃料量による制限を終了させる。以上により、切換時要求燃料量による通常時要求燃料量の制限が必要でなくなったときに、その制限を即座に終了させるので、吸入空気量などの内燃機関の運転状態に応じた本来の燃料噴射制御に、速やかに移行することができる。
【0010】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の内燃機関3の制御装置1において、燃焼モードの切換後、所定時間(リミット時間NTCYL)が経過したときに切換要求燃料量による制限を終了させる第2制限終了手段(ECU2、図8のステップ52、58)をさらに備えることを特徴とする。
【0011】
上述したような切換時要求燃料量による制限中に、要求トルクの変化などに伴って、切換時要求燃料量が変化することにより、上述したような制限方向と逆の大小関係になりにくい場合がある。これに対して、本発明によれば、所定時間が経過したときに、切換時要求燃料量による制限を第2制限終了手段によって強制的に終了させるので、この制限が長時間に及ぶのを回避しながら、本来の燃料噴射制御に確実に移行させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明の内燃機関の制御装置1およびこれを適用した内燃機関(以下「エンジン」という)3の概略構成を示している。また、制御装置1は、ECU2を備えている。
【0013】
エンジン3は、図示しない車両用の直列4気筒(1気筒のみ図示)タイプのガソリンエンジンであり、各気筒のピストン3aとシリンダヘッド3bとの間に燃焼室3cが形成されている。ピストン3aの上面の中央部には、凹部3dが形成されている。また、シリンダヘッド3bには、吸気管4および排気管5がそれぞれ設けられているとともに、燃焼室3cに臨むように燃料噴射弁(以下「インジェクタ」という)6および点火プラグ7が取り付けられている。すなわち、このエンジン3は、燃料をインジェクタ6によって燃焼室3c内に直接、噴射する筒内直接噴射式のものである。
【0014】
インジェクタ6は、燃焼室3cの天壁中央部に配置されており、燃料パイプ6aを介して燃料ポンプ6bに接続されている。燃料は、図示しない燃料タンクからこの燃料ポンプ6bで高圧に昇圧された後、レギュレータ(図示せず)で調圧された状態でインジェクタ6に供給される。燃料は、インジェクタ6からピストン3aの凹部3d側に向かって噴射されるとともに、凹部3dを含むピストン3aの上面に衝突して燃料噴流を形成する。特に、後述する成層燃焼のときには、インジェクタ6から噴射された燃料の大部分は、凹部3dに衝突して燃料噴流を形成する。
【0015】
吸気管4には、分岐管8を介してブレーキブースタ9が接続されており、このブレーキブースタ9は、円形ゴム製のダイヤフラムなどで構成されている。また、ブレーキブースタ9には、吸気管4に設けられたスロットル弁10が閉じることによって発生する負圧が供給され、この供給されたブレーキブースタ9内の負圧によって、運転者が操作したブレーキペダル11のペダル踏み込み力が増幅される。また、分岐管8には負圧センサ21が設けられており、この負圧センサ21は、ブレーキブースタ9内の負圧を検出し、その検出信号をECU2に出力する。
【0016】
上記スロットル弁10には、電動モータ10aが連結されており、この電動モータ10aは、ECU2に接続されている。ECU2は、エンジン3の運転状態に応じ、電動モータ10aを介してスロットル弁10の開度を制御することにより、エンジン3の吸入空気量を制御する。
【0017】
エンジン3のクランクシャフト3eには、クランク角センサ22(運転状態検出手段)が設けられている。このクランク角センサ22は、マグネットロータ22aおよびMREピックアップ22bで構成されている。クランク角センサ22は、クランクシャフト3eの回転に伴い、いずれもパルス信号であるCRK信号およびTDC信号を出力する。
【0018】
CRK信号は、所定のクランク角(例えば30゜)ごとに出力される。ECU2は、このCRK信号に基づき、エンジン3の回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを求める。TDC信号は、各気筒のピストン3aが吸気行程開始時のTDC(上死点)付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号であり、4気筒タイプの本例では、クランク角180゜ごとに出力される。また、エンジン3には、図示しない気筒判別センサが設けられており、この気筒判別センサは、気筒を判別するためのパルス信号である気筒判別信号をECU2に送る。ECU2は、これらの気筒判別信号、CRK信号およびTDC信号によって、気筒ごとのクランク角度位置を判別するようになっている。
【0019】
一方、吸気管4のスロットル弁10よりも下流側には、吸気管内絶対圧センサ23(運転状態検出手段)が配置されている。この吸気管内絶対圧センサ23は、吸気管4内の絶対圧である吸気管内絶対圧PBAを検出し、その検出信号をECU2に送る。
【0020】
また、吸気管4のスロットル弁10よりも下流側と、排気管5の図示しない触媒装置よりも上流側との間には、EGR管12が接続されている。このEGR管12は、エンジン3の排気ガスを吸気側に再循環し、燃焼室3c内の燃焼温度を下げることによって排気ガス中のNOxを低減させるEGR動作を実行する。
【0021】
EGR管12には、EGR制御弁13が取り付けられている。EGR制御弁13は、ステッピングモータ(図示せず)のロータにばね(図示せず)を介して連結されており、このステッピングモータの動作を、ECU2からの駆動信号によって制御することにより、EGR制御弁13のバルブリフト量LACTを変化させることで、EGR管12が開閉される。このバルブリフト量LACTは、バルブリフト量センサ24によって検出され、その検出信号はECU2に送られる。
【0022】
ECU2は、エンジン3の運転状態に応じてEGR制御弁13の目標バルブリフト量LCMDを算出するとともに、実際のバルブリフト量LACTが目標バルブリフト量LCMDになるように、EGR制御弁13を制御し、EGR率を制御する。
【0023】
また、排気管5の触媒装置よりも上流側には、LAFセンサ25が配置されている。LAFセンサ25は、理論空燃比よりもリッチなリッチ領域から極リーン領域までの広範囲の空燃比A/Fの領域において、排気ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、その酸素濃度に比例する出力KACTをECU2に送る。
【0024】
ECU2には、水温センサ26から、エンジン3の本体内を循環する冷却水の温度(以下「エンジン水温」という)TWを表す検出信号が、アクセル開度センサ27(運転状態検出手段)から、アクセルペダル(図示せず)の開度(以下「アクセル開度」という)APを表す検出信号が、それぞれ出力される。
【0025】
ECU2は、I/Oインターフェース、CPU、RAMおよびROMなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種のセンサ21〜27からの検出信号はそれぞれ、I/OインターフェースでA/D変換がなされた後、CPUに入力される。CPUは、これらの検出信号に応じ、ROMに記憶された制御プログラムなどに従って、エンジン3のフューエルカット(以下「F/C」という)を実行するとともに、要求トルクPMCMDREGを後述するように算出する。また、CPUは、この要求トルクPMCMDREGに応じて、エンジン3の燃焼モードを決定するとともに、決定された燃焼モードに従って、インジェクタ6の燃料噴射時間および点火プラグ7の点火時期を制御する。この燃料噴射時間は、後述するように算出される要求燃料噴射時間TCYLBS(要求燃料量)に基づいて制御される。なお、本実施形態では、ECU2により、運転状態検出手段、要求燃料量算出手段、要求トルク算出手段、燃焼モード決定手段、記憶手段、燃焼効率推定手段、切換時要求燃料量算出手段、比較手段、第1制限終了手段および第2制限終了手段が構成されている。
【0026】
上記の燃焼モードは、アイドル運転時などの極低負荷運転時には成層燃焼モードに、極低負荷運転時以外の運転時には均一燃焼モードにそれぞれ決定され、切り換えられる。また、この燃焼モードの移行時には、2回噴射モードが実行される。
【0027】
上記成層燃焼モードでは、燃料をインジェクタ6から圧縮行程中に燃焼室3c内に噴射し、噴射燃料の大部分を凹部3dに衝突させることによって、燃料噴流が形成される。そして、この燃料噴流と吸気管4からの流入空気の流動とによって、混合気が生成されるとともに、ピストン3aが圧縮行程の上死点に近い位置にあることで、混合気を点火プラグ7の付近に偏在させながら、成層燃焼が行われる。また、成層燃焼モードの空燃比A/Fは、スロットル弁10をほぼ全開状態に制御することによって、理論空燃比よりも極リーンな値(例えば27〜60)に制御される。
【0028】
また、均一燃焼モードでは、燃料を吸気行程中に燃焼室3c内に噴射し、燃料噴流と空気の流動とによって生成した混合気を燃焼室3c内に均一に分散させながら、均一燃焼が行われる。また、均一燃焼モードでの空燃比A/Fは、スロットル弁10を成層燃焼モードよりも小さな開度に制御することによって、成層燃焼モードよりもリッチな値(例えば12〜22)に制御される。また、均一燃焼モードの目標バルブリフト量LCMDは、成層燃焼モードよりも小さな値に設定される。
【0029】
さらに、2回噴射モードでは、1サイクル中に燃料を間隔をあけて2回噴射するとともに、成層燃焼モードよりもリッチな空燃比A/F(例えば12〜22)で、燃焼が行われる。この場合の2回の燃料噴射は、吸気行程中と圧縮行程中に各1回ずつ実行される。なお、この2回噴射モードを実行するのは次の理由による。すなわち、成層燃焼モードと均一燃焼モードの間では、吸入空気量およびEGR率の目標値が上述したように大きく異なるとともに、燃焼モードの切換時、実際の吸入空気量およびEGR率が切換後の燃焼モードに適した値に収束するのに時間がかかるので、その間、燃料噴射を2回に分割して行うことにより、失火を防止するとともに、トルク段差を抑制するためである。
【0030】
上記の燃焼モードの決定は、図2に示すマップに基づいて行われ、それに応じて、燃焼モードを表す燃焼モードモニタST_EMODの値が設定される。詳述すると、同マップにおいて、要求トルクPMCMDREGおよびエンジン回転数NEがともに低い成層燃焼域では、成層燃焼モードと決定され、燃焼モードモニタST_EMODは「2」に設定される。また、要求トルクPMCMDREGおよびエンジン回転数NEが成層燃焼域よりも高い均一燃焼域のうちのリーン燃焼域では、リーン燃焼モードと決定され、燃焼モードモニタST_EMODは「1」に設定される。さらに、要求トルクPMCMDREGおよびエンジン回転数NEがリーン燃焼域よりもさらに高い均一燃焼域のうちのストイキ燃焼域では、ストイキ燃焼モードと決定され、燃焼モードモニタST_EMODは「0」に設定される。なお、このマップにおけるストイキ燃焼域は、混合気を主として理論空燃比で燃焼させる領域に加えて、混合気を理論空燃比よりもリッチな空燃比A/Fで燃焼させるリッチ燃焼域も含むように設定されており、以下、リッチ燃焼も含めてストイキ燃焼という。
【0031】
以下、前述した要求燃料噴射時間TCYLBSの算出処理を、図3のフローチャートを参照しながら説明する。本処理は、TDC信号の入力に同期して割り込み実行される。まず、ステップ1では、要求トルクPMCMDREGを、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じ、図示しないマップを検索することによって算出する。
【0032】
次に、そのときの要求燃料噴射時間TCYLBSをその前回値TCYLBS1として設定する(ステップ2)とともに、目標空燃比KCMDを算出する(ステップ3)。この目標空燃比KCMDは、基本目標空燃比KBSに水温補正係数KTWを乗算した値として算出される。この基本目標空燃比KBSは、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDREGに基づいて、水温補正係数KTWは、エンジン水温TWおよび吸気管内絶対圧PBAに基づいて、図示しないそれぞれのマップを検索することによって、それぞれ求められる。
【0033】
次いで、始動モードフラグF_STMODが「1」であるか否かを判別する(ステップ4)。この答がYESで、エンジン3が始動中であるときには、要求燃料噴射時間TCYLBSを、基本燃料噴射時間TIMに前記ステップ3で算出された目標空燃比KCMDを乗算した値に設定し(ステップ5)、本プログラムを終了する。なお、基本燃料噴射時間TIMは、エンジン回転数NEおよび吸気管内絶対圧PBAに基づき、図示しないマップを検索することによって求められる。
【0034】
上記ステップ4の答がNOで、エンジン3の始動が終了しているときには、前記ステップ3および5でそれぞれ算出された目標空燃比KCMDおよび基本燃料噴射時間TIMなどを用いて、通常時要求燃料噴射時間TCYLTMP(通常時要求燃料量)を次式(1)によって算出する(ステップ6)。
ここで、KEGRは、EGR率の変化による吸入空気量の変化を補償するためのEGR補正係数であり、目標バルブリフト量LCMD、実際のバルブリフト量LACTおよび吸気管内絶対圧PBAに応じて設定される。また、KAFは、LAFセンサ25の出力KACTが目標空燃比KCMDに収束するように、混合気の空燃比をフィードバック制御するためのフィードバック補正係数であり、オブザーバによりLAFセンサ25の出力KACTから推定された気筒ごとの実際の空燃比、および目標空燃比KCMDなどに応じて設定される。さらに、KASTは、エンジン3の始動時における燃料噴射量増大補正を行うための始動時補正係数である。また、KLSは、減速時における空燃比のリッチ化を抑制するための減速時リーン化補正係数である。
【0035】
次に、切換時リミット処理を実行する(ステップ7)。この切換時リミット処理では、切換時要求燃料噴射時間TCYLLMTが後述するように算出される。次いで、算出された切換時要求燃料噴射時間TCYLLMTを、要求燃料噴射時間TCYLBSとして設定する(ステップ8)とともに、今回の要求トルクPMCMDREGをその前回値PMCMDREG1として設定し(ステップ9)、本プログラムを終了する。
【0036】
図4は、図3のステップ7で実行される切換時リミット処理のサブルーチンを示すフローチャートである。本処理は、上述したように設定される通常時要求燃料噴射時間TCYLTMPを制限するためのリミット値TCYLLT(切換時要求燃料量)を、燃焼モードの切換パターン別に算出するものである。すなわち、前述したように、成層燃焼モードと均一燃焼モードとの間で設定されるべき吸入空気量およびEGR率が大きく異なることと、これらの応答遅れがあることにより、吸気管内絶対圧PBAに応じて設定される通常時要求燃料噴射時間TCYLTMPは、成層燃焼モードから均一燃焼モードへの切換時には増加し、これとは逆の切換時には減少する傾向にあるので、そのような傾向にある通常時要求燃料噴射時間TCYLTMPを制限するために、リミット値TCYLLTが算出される。このため、リミット値TCYLLTは、通常時要求燃料噴射時間TCYLTMPを、均一燃焼モードへの切換時には減少側に、その逆の成層燃焼モードへの切換時には増大側にそれぞれ制限するように設定される。
【0037】
まず、ステップ10および11では、F/C実行フラグの前回値F_FCZが「1」であるか否か、および今回値F_FCが「0」であるか否かをそれぞれ判別する。このF/C実行フラグF_FCは、F/Cが実行されているときに、「1」にセットされるものである。
【0038】
これらの答のいずれもがYESで、今回のループがF/Cの終了直後であるときには、ディレイカウンタの値CTCYLを所定値#CTCYLD(例えば28TDC)にセットし(ステップ12)、後述するステップ13に進む。
【0039】
一方、ステップ10および11の答のいずれかがNOで、今回のループがF/Cの終了直後でないときには、ディレイカウンタの値CTCYLが、0であるか否かを判別する(ステップ14)。この答がNOのときには、ディレイカウンタの値CTCYLをデクリメントした(ステップ15)後、ステップ13に進む。また、ステップ14の答がYESのときには、そのままステップ13に進む。
【0040】
このステップ13では、ディレイカウンタの値CTCYLが0であるか否かを判別する。この答がNO、すなわち、F/Cの終了時から、所定値#CTCYLDに相当する時間が経過していないときには、リミット値TCYLLTの算出を禁止し、通常時要求燃料噴射時間TCYLTMPを切換時要求燃料噴射時間TCYLLMTとして設定し(ステップ16)、本プログラムを終了する。上記のように、リミット値TCYLLTの算出を禁止するのは、次の理由による。すなわち、リミット値TCYLLTは、後述するように、前回時の要求燃料噴射時間TCYLBS1と、燃焼効率パラメータKLMTCYH、KLMTCYSDまたはKLMTCYLD(燃焼効率)と、要求トルクの今回値PMCMDREGと前回値PMCMDREG1の比とを互いに乗算した値に設定されるので、前回時の要求燃料噴射時間TCYLBS1が値0であるF/Cの終了時およびその後には、値0として算出されてしまい、これを適切に設定できないためである。
【0041】
一方、前記ステップ13の答がYESで、CTCYL=0のとき、すなわちF/Cの終了時から、所定値#CTCYLDに相当する時間が経過したときには、リミット値TCYLLTを算出するためのパラメータを設定するリミット値算出パラメータ設定処理を実行する(ステップ17)とともに、リミット値算出処理を実行し(ステップ18)、本プログラムを終了する。
【0042】
図5および図6は、図4のステップ17で実行されるリミット値算出パラメータ設定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップ20および21では、前述した燃焼モードモニタST_EMODの前回値ST_EMOD1が「2」であるか否か、および今回の燃焼モードモニタST_EMODが「0」であるか否かをそれぞれ判別する。これらの答のいずれもがYESで、今回のループが、燃焼モードが成層燃焼モードからストイキ燃焼モードに切り換えられた直後のときには、切換ステイタスEMOD_STSを「1」にセットする(ステップ22)。
【0043】
次に、ステップ23および24では、負圧要求フラグF_PBMが「1」であるか否か、およびアクセルペダル全閉フラグF_APIDLEが「0」であるか否かをそれぞれ判別する。負圧要求フラグF_PBMは、ブレーキブースタ9内に十分な負圧が確保されておらず、この負圧を高めるべきと判定されたときに、負圧要求があるとして、「1」にセットされるものである。また、負圧要求フラグF_PBMが「1」にセットされた場合、燃焼モードは、成層燃焼モードまたはリーン燃焼モードへの設定が禁止され、強制的にストイキ燃焼モードに設定される。さらに、アクセルペダル全閉フラグF_APIDLEは、アクセルペダルが全閉状態、すなわち踏み込まれていないときに、「0」にセットされるものである。
【0044】
ステップ23および24の答のいずれもがNO、すなわち、負圧要求がなく、かつアクセルペダルが踏み込まれているときには、リミット時間NTCYL(所定時間)を第1の所定時間(回数)#NTCYLDSS(例えば500msec相当)にセットする(ステップ25)一方、これらの答のいずれかがYESのときには、リミット時間NTCYLを第2の所定時間#NTCYLDS(例えば1000msec相当)にセットする(ステップ26)。このリミット時間NTCYLは、燃焼モードの切換パターンごとに、リミット値TCYLLTによるリミットの実行期間を、それを計時する後述のリミット時間カウンタTCYLT10MSのカウント回数として定めたものであり、このリミット時間NTCYL内において、リミット値TCYLLTの算出が実行される。なお、第2の所定時間#NTCYLDSは、第1の所定時間#NTCYLDSSよりも長く設定されており、これは次の理由による。すなわち、負圧要求がある場合には、ブレーキブースタ9の容積の分、負圧にすべき容積が増加することで、吸気管内絶対圧PBAが安定するのに時間がかかり、その分、上記のリミットの実行期間を延長するためである。また、アクセルペダルが踏み込まれていない極低負荷運転状態の場合には、要求トルクPMCMDREGが増加していない状況での切換なので、切換後の実際の吸入空気量が切換後に適した値になるのに時間がかかり、その分、リミットの実行期間を延長するためである。
【0045】
一方、前記ステップ20および21の答のいずれかがNOのときには、ステップ27および28において、燃焼モードモニタの前回値ST_EMOD1が「2」であるか否か、および今回の燃焼モードモニタST_EMODが「1」であるか否かをそれぞれ判別する。これらの答のいずれもがYESで、燃焼モードが成層燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられた直後のときには、切換ステイタスEMOD_STSを「2」にセットし(ステップ29)、リミット時間NTCYLを第3の所定時間#NTCYLDL(例えば400msec相当)にセットする(ステップ30)。
【0046】
ステップ27および28の答のいずれかがNOのときには、ステップ31および32において、燃焼モードモニタの前回値ST_EMOD1が「0」であるか否か、および今回の燃焼モードモニタST_EMODが「2」であるか否かをそれぞれ判別する。これらの答のいずれもがYESで、燃焼モードがストイキ燃焼モードから成層燃焼モードに切り換えられた直後のときには、切換ステイタスEMOD_STSを「3」にセットし(ステップ33)、リミット時間NTCYLを第4の所定時間#NTCYLSD(例えば600msec相当)にセットする(ステップ34)。
【0047】
ステップ31および32の答のいずれかがNOのときには、ステップ35および36において、燃焼モードモニタの前回値ST_EMOD1が「1」であるか否か、および今回の燃焼モードモニタST_EMODが「2」であるか否かをそれぞれ判別する。これらの答のいずれもがYESで、燃焼モードがリーン燃焼モードから成層燃焼モードに切り換えられた直後のときには、切換ステイタスEMOD_STSを「4」にセットし(ステップ37)、リミット時間NTCYLを第5の所定時間#NTCYLLD(例えば600msec相当)にセットする(ステップ38)。なお、上記の第1の所定時間#NTCYLDSS、および第3〜5の所定時間#NTCYLDL、#NTCYLSDならびに#NTCYLLDは、EGR制御弁13の目標バルブリフト量LCMDが前述したように成層燃焼モードと均一燃焼モードの間で大きく異なる値に設定されることと、EGR制御弁13の応答性を考慮し、実際のバルブリフト量LACTが切換後の燃焼モードに適した値に確実に達するのに必要な時間としてそれぞれ設定されている。また、上述の例では、燃焼モードが成層燃焼モードへ切り換えられる際の第4および第5の所定時間#NTCYLSDおよび#NTCYLLDが、成層燃焼モードの切換時に用いられる第1および第3の所定時間#NTCYLDSSおよび#NTCYLDLよりも長い時間に設定されている。これは、EGR制御弁13の閉弁時には、EGR制御弁13の弁体に、ステッピングモータによる閉じ側への駆動力に加えて、ばねによる閉じ側への反力がさらに作用するので、上記の弁体の閉弁に必要な時間が、開弁時間よりも短いためである。以上により、燃焼モードの切換時におけるEGR制御弁13の応答遅れの間、リミット値TCYLLTによるリミットを確実に実行することができる。
【0048】
前記ステップ25、26、30、34または38に続くステップ39では、要求燃料噴射時間の前回値TCYLBS1を切換直前要求燃料噴射時間TCYLLTIN(燃焼モードが切り換えられる直前に算出された要求燃料量)として設定する。次いで、要求トルクPMCMDREGの前回値PMCMDREG1が、所定の上限値#PMTCYLMIN(例えば1.2kgf/cm2)よりも小さいか否かを判別する(ステップ40)。
【0049】
この答がYESのときには、要求トルクの前回値PMCMDREG1を切換直前要求トルクPMTCYLIN(燃焼モードが切り換えられる直前に算出された要求トルク)として設定する(ステップ41)とともに、前記4つの切換パターンのいずれかによる燃焼モードの切換直後であって、リミット値TCYLLTを算出するためのパラメータの設定が完了していることを表すために、パラメータ設定完了フラグF_TCYLINを「1」にセットし(ステップ42)、本プログラムを終了する。また、ステップ40の答がNOで、PMCMDREG1≧#PMTCYLMINのときには、所定の上限値#PMTCYLMINを切換直前要求トルクPMTCYLINとして設定する(ステップ43)とともに、上記ステップ42を実行し、本プログラムを終了する。
【0050】
一方、前記ステップ35および36の答のいずれかがNOで、前記4つの切換パターンによる燃焼モードのいずれの切換直後でもないときには、パラメータ設定完了フラグF_TCYLINを「0」にセットし(ステップ44)、リミット許可フラグF_TCYLLTが「0」であるか否かを判別する(ステップ45)。この答がNOで、リミット値TCYLLTによるリミットの実行中のときには、そのまま本プログラムを終了する一方、この答がYESのときには、切換ステイタスEMOD_STSを「0」にリセットし(ステップ46)、本プログラムを終了する。
【0051】
図7および図8は、図4のステップ18で実行されるリミット値算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップ50および51では、要求トルクPMCMDREGおよびその前回値PMCMDREG1が、値0よりも大きいか否かをそれぞれ判別する。これらの答のいずれかがNOのときには、エンジン3にトルクが要求されていないため、リミット値TCYLLTの算出を実行しないものとして、リミット許可フラグF_TCYLLTを「0」にセットする(ステップ52)とともに、通常時要求燃料噴射時間TCYLTMPを切換時要求燃料噴射時間TCYLLMTとして設定し(ステップ53)、本プログラムを終了する。
【0052】
一方、前記ステップ50および51の答のいずれもがYESのときには、前述したパラメータ設定完了フラグF_TCYLINが、「1」であるか否かを判別する(ステップ54)。この答がYESのとき、すなわち、今回のループが前記4つの切換パターンのいずれかによる燃焼モードの切換直後のときには、リミット許可フラグF_TCYLLTを「1」にセットする(ステップ55)とともに、アップカウント式のリミット時間カウンタの値TCYLT10MSを0にセットし(ステップ56)、ステップ57に進む。このリミット時間カウンタTCYLT10MSは、所定時間(例えば10msec)ごとにインクリメントされるものである。なお、このような時間タイマに代えて、TDC信号の出力ごとにインクリメントされるカウンタを用いてもよい。
【0053】
一方、ステップ54の答がNOで、今回のループが燃焼モードの切換直後でないときには、上記ステップ55および56をスキップし、ステップ57に進む。
【0054】
このステップ57では、リミット許可フラグF_TCYLLTが「1」であるか否かを判別する。この答がYESのときには、リミット時間カウンタの値TCYLT10MSが、前記ステップ25、26、30、34または38でセットされたリミット時間NTCYLよりも小さいか否かを判別する(ステップ58)。
【0055】
この答がYESで、燃焼モードの切換後、リミット時間NTCYLに相当する時間が経過していないときには、そのときのリミット時間カウンタの値TCYLT10MSを切換後経過時間N_TCYLLTとして設定する(ステップ59)。次いで、ステップ60において、切換ステイタスEMOD_STSが「1」であるか否かを判別する。この答がYESで、今回の燃焼モードの切換が成層燃焼モードからストイキ燃焼モードへの切換であるときには、成層→ストイキ燃焼モードの切換時用のリミット値TCYLLTを算出する(ステップ61)。以下同様に、ステップ62および63において、切換ステイタスEMOD_STSが「2」および「3」であるか否かをそれぞれ判別するとともに、ステップ62の答がYES、ステップ63の答がYES、およびNOのときには、成層→リーン燃焼モード、ストイキ→成層燃焼モードおよびリーン→成層燃焼モードの切換時用のリミット値TCYLLTをそれぞれ算出し(ステップ64〜66)、本プログラムを終了する。
【0056】
一方、ステップ58の答がNOで、燃焼モードの切換後、リミット時間NTCYLに相当する時間が経過したときには、リミット値TCYLLTによるリミットの実行期間が終了したとして、前記ステップ52以降を実行し、リミット許可フラグF_TCYLLTを「0」にセットするとともに、通常時要求燃料噴射時間TCYLTMPを切換時要求燃料噴射時間TCYLLMTとして設定し、本プログラムを終了する。
【0057】
また、このようにリミット値TCYLLTによるリミットの実行期間が終了した後には、前記ステップ52の実行によって、前記ステップ57の答がNOとなるので、その場合には、前記ステップ52以降を実行し、本プログラムを終了する。
【0058】
図9は、図8のステップ61で実行される成層→ストイキ燃焼モードの切換時用のリミット値TCYLLTの算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップ70では、要求トルクPMCMDREGが所定の上限トルク#PMTCYLLGよりも大きいか否かを判別する。この答がYESで、要求トルクPMCMDREGが非常に大きいときには、要求トルク領域外フラグF_TCYHを「1」にセットし(ステップ71)、燃焼効率パラメータKLMTCYHを所定値#CALIBに設定する(ステップ72)。この所定値#CALIBは、後述するように算出された場合の燃焼効率パラメータKLMTCYHよりも大きな値に設定されている。
【0059】
一方、前記ステップ70の答がNOで、要求トルクPMCMDREG≦上限トルク#PMTCYLLGのときには、要求トルク領域外フラグF_TCYHが「1」であるか否かを判別する(ステップ73)。この答がYESのときには、前記ステップ72を実行する。このように、要求トルクPMCMDREGが、上限トルク#PMTCYLLGよりも一旦大きくなった後、上限トルク#PMTCYLLGよりも小さくなっても、燃焼モードが切り換えられない限り、燃焼効率パラメータKLMTCYHは、所定値#CALIBに維持される。
【0060】
ステップ73の答がNOで、燃焼モードの切換時から、要求トルクPMCMDREGが上限トルク#PMTCYLLGを一度も超えていないときには、ステップ74および74Aにおいて、負圧要求フラグF_PBMが「1」であるか否か、およびアクセルペダル全閉フラグF_APIDLEが「0」であるか否かをそれぞれ判別する。これらの答のいずれもがNO、すなわち、ブレーキブースタ9内の負圧を増大させるべき負圧要求がなく、かつアクセルペダルが踏み込まれているときには、図8のステップ59で設定された切換後経過時間N_TCYLLTに基づき、図10に実線で示す負圧非要求時用のKLMTCYHBDSNテーブルを検索した値を、燃焼効率係数KLMTCYHBDSとして設定する(ステップ74B)。このテーブル値KLMTCYHBDSNは、切換後経過時間N_TCYLLTが大きいほど、すなわち燃焼モードの切換時からの経過時間が長いほど、徐々に大きくなるように設定され、第1の所定時間T1(例えば600msec)では、所定値KDS1(例えば0.8)に設定され、第1の所定時間T1を超えた後には、所定値KDS1よりも大きな最大値KDSMAX(例えば4.0)に設定されている。
【0061】
ステップ74および74Aのいずれかの答がYESのときには、切換後経過時間N_TCYLLTに基づき、上記ステップ74Bと同様に、図10に破線で示す負圧要求時用のKLMTCYHBDSYテーブルを検索した値を、燃焼効率係数KLMTCYHBDSとして設定する(ステップ74C)。この負圧要求時用のテーブル値KLMTCYHBDSYは、上述した負圧非要求時用のテーブル値KLMTCYHBDSNと比較し、全体として高い値に設定されるとともに、上記の第1の所定時間T1を超えて所定時間T1b(例えば1100msec)まで増加し続け、すなわち、その増加期間がより長く設定されており、所定時間T1b以上では、最大値KDSMAXに設定されている。
【0062】
次に、要求トルクPMCMDREGから、図6の前記ステップ41または43で設定された切換直前要求トルクPMTCYLINを減算した値を、トルク偏差dpmetmpとして算出し(ステップ75)、このトルク偏差dpmetmpが値0よりも大きいか否かを判別する(ステップ76)。この答がYESで、要求トルクPMCMDREGが、切換直前要求トルクPMTCYLINよりも大きいときには、トルク偏差dpmetmpに基づき、図11に示すdpmetmp−kdpmetmpdsテーブルを検索することにより、補正係数kdpmetmpdsを算出する(ステップ77)。このテーブルでは、補正係数kdpmetmpdsは、トルク偏差dpmetmpが第1の所定値dp1以下では、最小値kdsmin(例えば1.0)に設定され、第1の所定値dp1(例えば1.2kgf/cm2)と、これよりも大きい第2の所定値dp2(例えば2.0kgf/cm2)との間では、トルク偏差dpmetmpが大きいほど、リニアに増大するように設定され、第2の所定値dp2以上では、トルク偏差dpmetmpが大きいほど、より小さな傾きでリニアに増大するように設定されている。
【0063】
一方、ステップ76の答がNOで、要求トルクPMCMDREGが切換直前要求トルクPMTCYLIN以下のときには、補正係数kdpmetmpdsを値1.0に設定する(ステップ78)。次に、前記ステップ74Bまたは74Cで算出された燃焼効率係数KLMTCYHBDSに、上記ステップ77または78で設定された補正係数kdpmetmpdsを乗算した値を、燃焼効率パラメータKLMTCYHとして設定する(ステップ79)。
【0064】
前記ステップ72または79に続くステップ80では、図6のステップ39で設定された切換直前要求燃料噴射時間TCYLLTIN、上記燃焼効率パラメータKLMTCYH、要求トルクPMCMDREG、および図6のステップ41または43で設定された切換直前要求トルクPMTCYLINを用いて、リミット値TCYLLTを次式(2)により算出する。
TCYLLT=TCYLLTIN・(1+KLMTCYH)・PMCMDREG/PMTCYLIN ……(2)
【0065】
なお、燃焼効率は、エンジン3に供給された燃料の量に対する供給された燃料の燃焼によって発生したエンジン3の出力の比を表す。この燃焼効率は、燃焼モードの切換が実行されるような低負荷領域では、成層燃焼モードよりも均一燃焼モードの方が低い傾向にあるので、前者から後者への燃焼モードの切換時には、同一のトルクを出力するための要求燃料噴射時間TCYLBSが増加する傾向にある。このため、上式(2)では、値1に燃焼効率パラメータKLMTCYHを加算した値(1+KLMTCYH)を、切換直前を基準とした燃焼効率の低下度合を表す値として設定し、これを乗算しており、それにより、リミット値TCYLLTがより大きな値に設定される。
【0066】
また、前述したように、図10の負圧非要求時用および負圧要求時用のテーブルでは、それぞれのテーブル値KLMTCYHBDSNおよびKLMTCYHBDSYが、切換後経過時間N_TCYLLTの増加に伴って、徐々に大きくなるように設定されているので、それに伴い、リミット値TCYLLTが徐々に増大し、それにより、アクセルペダルがゆっくり踏み込まれた場合に得られるべき最小限の加速感を確保することができる。さらに、前述した図11のテーブルでは、トルク偏差dpmetmpが第1の所定値dp1よりも大きく、要求トルクPMCMDREGが燃焼モードの切換前からある程度増加しているときには、補正係数kdpmetmpdsは、トルク偏差dpmetmpが大きいほど大きな値に設定されているので、それにより、燃焼効率パラメータKLMTCYHを増大補正し、要求燃料噴射時間TCYLBSを増量補正することによって、運転者の加速要求を満たすことができる。
【0067】
また、前述したように、負圧要求があるときまたはアクセルペダルが踏み込まれていないときの燃焼効率係数KLMTCYHBDSが、負圧要求がなくかつアクセルペダルが踏み込まれているときよりも大きな値に設定されているのは、次の理由による。すなわち、負圧要求が検出されるのは、一般に、アクセルペダルが踏み込まれていないような極低負荷運転状態であるため、成層燃焼モードとストイキ燃焼モードとの間の燃焼効率の差が、より拡大するためである。
【0068】
次に、図3のステップ6で算出した通常時要求燃料噴射時間TCYLTMPが、算出したリミット値TCYLLTよりも大きいか否かを判別する(ステップ81)。この答がYESのときには、リミット値TCYLLTを、切換時要求燃料噴射時間TCYLLMTとして設定し(ステップ82)、本プログラムを終了する。
【0069】
この答がNOで、TCYLTMP≦TCYLLTのときには、通常時要求燃料噴射時間TCYLTMPを切換時要求燃料噴射時間TCYLLMTとして設定する(ステップ83)。また、リミット値TCYLLTが通常時要求燃料噴射時間TCYLTMP以上の関係になっていて、リミット値TCYLLTによるリミットが行えない状態であるので、これを終了させるために、リミット許可フラグF_TCYLLTを「0」にセットし(ステップ84)、本プログラムを終了する。
【0070】
なお、前述した図10のテーブルでは、最大値KDSMAXは、これを用いて上述したように算出されたリミット値TCYLLTが、切換後経過時間N_TCYLLTが第1の所定時間T1または所定時間T1bを超えた時点での通常時要求燃料噴射時間TCYLTMPよりも確実に大きくなるような値に設定されている。これは、リミット時間NTCYLに第1の所定時間T1または所定時間T1bよりも大きな時間が誤って入力されても、第1の所定時間T1または所定時間T1bを超えたときに、前記ステップ81の答をNOとし、リミット値TCYLLTによるリミットを確実に終了させるためである。
【0071】
また、前述したように、負圧要求があるときまたはアクセルペダルが踏み込まれていないときの燃焼効率係数KLMTCYHBDSの増加期間が、負圧要求がなくかつアクセルペダルが踏み込まれているときよりも大きな値に設定されている。これは、前記ステップ26で前述したのと同じ理由によるものであり、これと整合性をとるためである。
【0072】
図12および図13は、図8のステップ64で実行される成層→リーン燃焼モードの切換時用のリミット値の算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。本処理は、上述した図9の成層→ストイキ燃焼モードの場合の処理とほぼ同様であり、これと比較して、現在の燃焼モードがストイキ燃焼モードまたはリーン燃焼モードであるか否かを判別し、燃焼効率パラメータKLMTCYHを判別した燃焼モードごとに算出する点のみが、異なっている。
【0073】
このように判別されたストイキまたはリーン燃焼モードごとに燃焼効率パラメータKLMTCYHを算出するのは、次の理由による。すなわち、切換ステイタスEMOD_STSは、前述した設定の仕方から明らかなように、ストイキ燃焼モードとリーン燃焼モードの間で切換が行われても、その値が変わらず、また、リーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへの切換は、極めて短時間に行われるので、リミット値TCYLLTによるリミットの実行期間中に行われる場合があるためである。なお、図12に示すように、ステップ90〜93の実行内容は、上述した図9のステップ70〜73と同様であるので、その具体的な説明は省略する。したがって、以下、ステップ93に続く、ステップ94の処理から説明する。
【0074】
このステップ94では、燃焼モードモニタST_EMODが「0」であるか否かを判別する。この答がNOで、そのときの燃焼モードがリーン燃焼モードであるときには、切換後経過時間N_TCYLLTに基づき、図14に示すN_TCYLLT−KLMTCYHBDLテーブルを検索することにより、リーン燃焼モード用の燃焼効率係数KLMTCYHBDLを算出する(ステップ95)。このテーブルでは、前述した図10のテーブルと同様、燃焼効率係数KLMTCYHBDLは、切換後経過時間N_TCYLLTが大きいほど、徐々に大きくなるように設定され、第2の所定時間T2(例えば500msec)では、所定値KDL1(例えば0.4)に設定され、第2の所定時間T2を超えた後には、所定値KDL1よりも大きな最大値KDLMAX(例えば1.0)に設定されている。この場合の燃焼効率係数KLMTCYHBDLの増大度合は、前述した図10の負圧非要求時用のテーブル値KLMTCYHBDSNの場合よりも小さく設定されている。これは、リーン燃焼モードの方がストイキ燃焼モードよりも燃焼効率が高いためである。
【0075】
次に、図9のステップ75および76と同様にして、要求トルクPMCMDREGと切換直前要求トルクPMTCYLINとのトルク偏差dpmetmpを算出し(ステップ96)、dpmetmp>0であるか否かを判別する(ステップ97)。この答がYESで、要求トルクPMCMDREGが、切換直前要求トルクPMTCYLINよりも大きいときには、トルク偏差dpmetmpに基づき、図15に示すdpmetmp−kdpmetmpdlテーブルを検索することにより、リーン燃焼モード用の補正係数kdpmetmpdlを算出する(ステップ98)。このテーブルでは、補正係数kdpmetmpdlは、トルク偏差dpmetmpが第3の所定値dp3(例えば1.2kgf/cm2)以下では、最小値kdlmin(例えば1.0)に設定され、第3の所定値dp3よりも大きいときには、トルク偏差dpmetmpが大きいほど、リニアに増大するように設定されている。この場合の補正係数kdpmetmpdlの増大度合は、前述した図11のテーブルの補正係数kdpmetmpdsの場合よりも小さく設定されている。これは、リーン燃焼モードの方がストイキ燃焼モードよりも燃焼効率が高いためである。一方、ステップ97の答がNOの場合は、前記ステップ78と同様に、補正係数kdpmetmpdlを値1.0に設定する(ステップ99)。
【0076】
上記ステップ98または99に続くステップ100では、燃焼効率パラメータKLMTCYHを、前記ステップ95で算出された燃焼効率係数KLMTCYHBDLに、上記ステップ98または99で設定された補正係数kdpmetmpdlを乗算した値に設定する。
【0077】
一方、前記ステップ94の答がYESのときには、燃焼モードがリーン燃焼モードからストイキ燃焼モードに切り換えられているので、前述したステップ74〜79と全く同様に、ステップ101〜108を実行する。
【0078】
前記ステップ100または108で設定された燃焼効率パラメータKLMTCYHなどを用いて、リミット値TCYLLTを、前記ステップ80と同様に、前述した式(2)により算出する(ステップ109)。次いで、図9のステップ81〜84と全く同様に、ステップ110〜113を実行し、本プログラムを終了する。なお、前述した図14のテーブルでは、最大値KDLMAXは、図10のテーブルに関して前述したのと同じ理由から、これを用いて算出したリミット値TCYLLTが、切換後経過時間N_TCYLLTが第2の所定時間T2を超えた時点での通常時要求燃料噴射時間TCYLTMPよりも確実に大きくなるような値に設定されている。
【0079】
図16は、図8のステップ65で実行されるストイキ→成層燃焼モードの切換時用のリミット値TCYLLTの算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップ120では、切換後経過時間N_TCYLLTに基づき、図17に示すN_TCYLLT−KLMTCYSDテーブルを検索することにより、ストイキ→成層燃焼モードの切換時用の燃焼効率パラメータKLMTCYSDを算出する。このテーブルでは、前述した図10および図11のテーブルに関して前述したのと同じ理由から、燃焼効率パラメータKLMTCYSDは、切換後経過時間N_TCYLLTが大きいほど、徐々に大きくなるように設定され、第3の所定時間T3(例えば800msec)では所定値KSD1(例えば0.4)に設定され、第3の所定時間T3を超えた後には所定値KSD1よりも大きな最大値KSDMAX(例えば4.0)に設定されている。
【0080】
次いで、ステップ121では、切換直前要求燃料噴射時間TCYLLTIN、上記燃焼効率パラメータKLMTCYSD、要求トルクPMCMDREG、および切換直前要求トルクPMTCYLINを用いて、リミット値TCYLLTを次式(3)により算出する。
TCYLLT=TCYLLTIN・(1-KLMTCYSD)・PMCMDREG/PMTCYLIN ……(3)
【0081】
なお、低負荷領域では、燃焼効率は、前述したように均一燃焼モードよりも成層燃焼モードの方が高くなる傾向にあるので、前者から後者への燃焼モードの切換時には、同一のトルクを出力するための要求燃料噴射時間TCYLBSが減少する傾向にある。このため、上式(3)では、前記(2)式と異なり、値1から燃焼効率パラメータKLMTCYSDを減算した値(1−KLMTCYSD)を、切換直前を基準とした燃焼効率の上昇度合を表す値として設定し、これを乗算しており、それにより、リミット値TCYLLTがより小さな値に設定される。
【0082】
次に、通常時要求燃料噴射時間TCYLTMPが、算出されたリミット値TCYLLTよりも小さいか否かを判別する(ステップ122)。この答がYESのときには、リミット値TCYLLTを、切換時要求燃料噴射時間TCYLLMTとして設定し(ステップ123)、本プログラムを終了する。
【0083】
この答がNOで、TCYLTMP≧TCYLLTのときには、通常時要求燃料噴射時間TCYLTMPを切換時要求燃料噴射時間TCYLLMTとして設定する(ステップ124)。また、リミット値TCYLLTが通常要求燃料噴射時間TCYLTMP以下の関係になっていて、リミット値TCYLLTによるリミットが行えない状態であるので、これを終了させるために、リミット許可フラグF_TCYLLTを「0」にセットし(ステップ125)、本プログラムを終了する。
【0084】
なお、前述した図17のテーブルでは、最大値KSDMAXは、切換後経過時間N_TCYLLTが第3の所定時間T3を超えた時点でリミット値TCYLLTが負値となるように、すなわちこの時点での通常時要求燃料噴射時間TCYLTMPよりもリミット値TCYLLTが確実に小さくなるような値に設定されている。これは、前述した図10および図14のテーブルと同様、リミット時間NTCYLに、第3の所定時間T3よりも大きな時間が誤って入力されても、第3の所定時間T3を超えたときに、前記ステップ122の答をNOとし、リミット値TCYLLTによるリミットを確実に終了させるためである。
【0085】
図18は、図8のステップ66で実行されるリーン→成層燃焼モードの切換時用のリミット値TCYLLTの算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップ130では、切換後経過時間N_TCYLLTに基づき、図19に示すN_TCYLLT−KLMTCYLDテーブルを検索することにより、リーン→成層燃焼モードの切換時用の燃焼効率パラメータKLMTCYLDを算出する。このテーブルでは、前述した図17のテーブルと同様、燃焼効率パラメータKLMTCYLDは、切換後経過時間N_TCYLLTが大きいほど、徐々に大きくなるように設定され、第4の所定時間T4(例えば800msec)では所定値KLD1(例えば0.3)に設定され、第4の所定時間T4を超えた後には、所定値KLD1よりも大きな最大値KLDMAX(例えば4.0)に設定されている。なお、この場合の燃焼効率パラメータKLMTCYLDの増大度合は、前述した図17のテーブルの燃焼効率パラメータKLMTCYSDの場合よりも小さく設定されているとともに、上記所定値KLD1は、図17のテーブルの所定値KSD1よりも小さく設定されている。これは、リーン燃焼モードの方がストイキ燃焼モードよりも燃焼効率が高いためである。
【0086】
次いで、切換直前要求燃料噴射時間TCYLLTIN、上記燃焼効率パラメータKLMTCYLD、要求トルクPMCMDREG、および切換直前要求トルクPMTCYLINを用いて、リミット値TCYLLTを次式(4)により算出する(ステップ131)。
TCYLLT=TCYLLTIN・(1-KLMTCYLD)・PMCMDREG/PMTCYLIN ……(4)
なお、上式(4)では、前記(3)式と同様に、値1から燃焼効率パラメータKLMTCYLDを減算した値(1−KLMTCYLD)を、切換直前を基準とした燃焼効率の上昇度合を表す値として設定し、これを乗算しており、それにより、リミット値TCYLLTがより小さな値に設定される。
【0087】
次に、図16のステップ122〜125と同様に、ステップ132〜135を実行し、本プログラムを終了する。なお、前述した図19のテーブルでは、最大値KLDMAXは、これを用いて算出したリミット値TCYLLTが、切換後経過時間N_TCYLLTが第4の所定時間T4を超えた時点での通常時要求燃料噴射時間TCYLTMPよりも確実に小さくなるような値に設定されている。これは、図17のテーブルに関して前述したのと同じ理由によるものである。
【0088】
以上のように、本実施形態によれば、燃焼モードの切換時に、リミット値TCYLLTを、前記式(2)〜(4)によって、要求トルクPMCMDREGに応じて算出するので、前述したように吸気管内絶対圧PBAに応じて算出される通常時要求燃料噴射時間TCYLTMPと異なり、急激に変動させることなく、その時点での実際の要求トルクPMCMDREGを良好に反映した値として設定することができる。また、リミット値TCYLLTを、切換直前要求燃料噴射時間TCYLLTINおよび切換直前要求トルクPMTCYLINをベースとして算出するので、切換前後においてトルクの急激な段差を生じることなく、燃焼モードの移行を滑らかに行うことができる。さらに、燃焼効率パラメータKLMTCYH、KLMTCYSDまたはKLMTCYLDに応じてリミット値TCYLLTを算出するので、これをそのときの実際の燃焼効率に応じた適切な値に設定することができる。以上により、燃焼モードの切換時において、内燃機関の出力トルクを要求トルクに良好に一致させることができ、それにより、ドライバビリティを向上させることができる。
【0089】
また、前記ステップ81、84、110、113、122、125、132および135の実行により、リミット値TCYLLTによるリミットが必要でなくなったときに、このリミットを即座に終了させるので、吸気管内絶対圧PBAなどのエンジン3の運転状態に応じた本来の燃料噴射制御に速やかに移行することができる。さらに、前記ステップ52および58の実行により、燃焼モードの切換後、前述したリミット時間NTCYLが経過したときに、リミット値TCYLLTによるリミットを強制的に終了させるので、このリミットが長時間に及ぶのを回避しながら、エンジン3の運転状態に応じた本来の燃料噴射制御に確実に移行させることができる。また、リミット時間NTCYLが、前述したようにEGR制御弁13の実際のバルブリフト量LACTが切換後の燃焼モードに適した値に確実に達するのに必要な時間に設定されるので、通常時要求燃料噴射時間TCYLTMPがEGR制御弁13の応答遅れの影響を受けていない安定した状態で、本来の燃料噴射制御に移行することができる。
【0090】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、本実施形態では、本発明を、車両用のエンジン3に適用したが、これに限らず、クランク軸を鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンに適用しても良い。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【0091】
【発明の効果】
以上のように、本発明の内燃機関の制御装置によれば、燃焼モードの切換時に、内燃機関の出力トルクを要求トルクに良好に一致させることができ、それにより、ドライバビリティを向上させることができるとともに、その後、内燃機関の運転状態に応じた本来の燃料噴射量の制御に速やかに移行することができるなどの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の制御装置1およびこれを適用したエンジンの概略構成である。
【図2】燃焼モードの決定に用いられるマップである。
【図3】要求燃料噴射時間の算出処理を示すフローチャートである。
【図4】図3のステップ7の切換時リミット処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図5】図4のステップ17のリミット値算出パラメータの設定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図6】図5のフローチャートの続きである。
【図7】図4のステップ18のリミット値算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図8】図7のフローチャートの続きである。
【図9】図8のステップ61の成層燃焼モードからストイキ燃焼モードへの燃焼モードの切換時用のリミット値の算出のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図10】負圧要求の有無などにより、燃焼効率係数KLMTCYHBDSを設定するためのテーブルの一例を示す図である。
【図11】図9および図13の処理で用いられるdpmetmp−kdpmetmpdsテーブルの一例を示す図である。
【図12】図8のステップ64の成層燃焼モードからリーン燃焼モードへの燃焼モードの切換時用のリミット値の算出のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図13】図12のフローチャートの続きである。
【図14】図12の処理で用いられるN_TCYLLT−KLMTCYHBDLテーブルの一例を示す図である。
【図15】図13の処理で用いられるdpmetmp−kdpmetmpdlテーブルの一例を示す図である。
【図16】図8のステップ65のストイキ燃焼モードから成層燃焼モードへの燃焼モードの切換時用のリミット値の算出のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図17】図16の処理で用いられるN_TCYLLT−KLMTCYSDテーブルの一例を示す図である。
【図18】図8のステップ66のリーン燃焼モードから成層燃焼モードへの燃焼モードの切換時用のリミット値の算出のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図19】図18の処理で用いられるN_TCYLLT−KLMTCYLDテーブルの一例を示す図である。
【符号の説明】
1 制御装置
2 ECU(運転状態検出手段、通常時要求燃料量算出手段、要求トルク算出手段、燃焼モード決定手段、記憶手段、燃焼効率推定手段、切換時要求燃料量算出手段、比較手段、第1制限終了手段、第2制限終了手段)
3 エンジン
22 クランク角センサ(運転状態検出手段)
23 吸気管内絶対圧センサ(運転状態検出手段)
27 アクセル開度センサ(運転状態検出手段)
TCYLBS 要求燃料噴射時間(要求燃料量)
TCYLTMP 通常時要求燃料噴射時間(通常時要求燃料量)
PMCMDREG 要求トルク
TCYLLTIN 切換直前要求燃料噴射時間(燃焼モードが切り換えられる直前に算出された要求燃料量)
PMTCYLIN 切換直前要求トルク(燃焼モードが切り換えられる直前に算出された要求トルク)
KLMTCYH 燃焼効率パラメータ(燃焼効率)
KLMTCYSD 燃焼効率パラメータ(燃焼効率)
KLMTCYLD 燃焼効率パラメータ(燃焼効率)
TCYLLT リミット値(切換時要求燃料量)
NTCYL リミット時間(所定時間)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control apparatus for an in-cylinder internal combustion engine that operates by switching a combustion mode between a stratified combustion mode and a uniform combustion mode and controls a fuel injection amount based on a calculated required fuel amount.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, what was disclosed by
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-50895 (
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional control device described above has the following problems. That is, in the fuel injection amount calculation method described above, when the combustion mode is switched, the previous fuel injection amount is used as a base, the ratio between the previous value and the current value of the torque correction amount, and the previous value of the basic fuel injection amount. A value obtained by multiplying the ratio between the current value and the current value is calculated as the fuel injection amount. As described above, since the torque correction amount is only a value that is increased or decreased by a certain amount in accordance with the increase or decrease in the rotational speed of the internal combustion engine, the ratio between the previous value and the current value is the value of the rotational speed of the internal combustion engine. Does not correctly reflect changes in internal combustion engine torque due to changes. The basic fuel injection amount is a weighted average of the previous value and the current value of the basic fuel injection amount set according to the intake air amount and the rotational speed of the internal combustion engine, that is, a smoothed value. Therefore, the ratio between the previous value and the current value also does not correctly reflect the change in torque based on the intake air amount and the rotational speed of the internal combustion engine. Therefore, the output torque of the internal combustion engine obtained by the fuel injection amount calculated based on these parameters does not coincide with the required torque, and as a result, drivability (driability) is reduced.
[0005]
The present invention has been made to solve such a problem, and when the combustion mode is switched, the output torque of the internal combustion engine can be made to coincide well with the required torque, thereby improving drivability. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can be transferred to the control of the original fuel injection amount according to the operating state of the internal combustion engine.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the invention according to
[0007]
In this internal combustion engine control device, the required torque is calculated according to the operating state of the internal combustion engine, the combustion mode is determined to be the stratified combustion mode or the uniform combustion mode according to the required torque, and the required fuel amount in each combustion mode The normal required fuel amount is calculated according to the operating state of the internal combustion engine, and the fuel injection amount is controlled based on the calculated required fuel amount. Further, when the combustion mode is switched, in order to limit the normal required fuel amount, the required fuel amount at the time of switching is calculated based on the required fuel amount and required torque calculated immediately before this switching, the current required torque, and the current required fuel amount. It is calculated according to the combustion efficiency of and is used as the required fuel amount.
[0008]
In general, the intake air amount is very large in the stratified combustion mode, and smaller than the stratified combustion mode in the uniform combustion mode. Therefore, when the combustion mode is switched, the intake air amount changes with a response delay. It takes time to converge to a value suitable for the combustion mode after switching. Therefore, in such a situation, when the combustion mode is switched, the normal required fuel amount calculated according to the operation state such as the intake air amount is, for example, the switching of the combustion mode from the stratified combustion mode to the uniform combustion mode. Sometimes it increases rapidly and tends to decrease rapidly when switching to the opposite combustion mode, so that the output torque of the internal combustion engine is less likely to match the required torque. Therefore, the present invention calculates the required fuel amount at the time of switching in order to limit the normal required fuel amount that tends to change abruptly when the combustion mode is switched as described above. Specifically, by calculating the required fuel amount at the time of switching as described above and using the current required torque as a parameter, the actual required torque at that time is not changed rapidly. Can be set as a value reflecting well. Further, since the required fuel amount at the time of switching is calculated based on the required fuel amount and the required torque immediately before the switching, the combustion mode can be smoothly shifted without causing a sudden step in torque before and after the switching. it can. Further, in the stratified combustion mode and the uniform combustion mode, the combustion efficiency changes with respect to the torque so as to be different from each other, whereas according to the above-described configuration, the required fuel amount at the time of switching is calculated according to the current combustion efficiency. Therefore, this can be set to an appropriate value according to the actual combustion efficiency at that time. As described above, when the combustion mode is switched, the output torque of the internal combustion engine can be made to coincide well with the required torque, thereby improving drivability.
[0009]
Further, according to the present invention, after switching of the combustion mode, the required fuel amount at the time of switching has a magnitude relationship that is opposite to the limiting direction for limiting the normal required fuel amount with respect to the normal required fuel amount. Sometimes, the restriction by the required fuel amount at the time of switching is terminated. For example, when switching from the stratified combustion mode to the uniform combustion mode, when the required fuel amount at the time of switching, which should limit the normal required fuel amount to the decreasing side, becomes larger than the normal required fuel amount, At the time of switching to the combustion mode, when the required fuel amount at the time of switching that should limit the normal required fuel amount to the increase side becomes smaller than the required fuel amount at the normal time, the restriction by the required fuel amount at the time of switching is ended. As described above, when it is no longer necessary to limit the normal required fuel amount by the required fuel amount at the time of switching, the restriction is immediately terminated, so that the original fuel injection according to the operating state of the internal combustion engine such as the intake air amount It is possible to quickly shift to control.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the
[0011]
During the restriction by the required fuel amount at the time of switching as described above, there may be a case where it becomes difficult to have a magnitude relationship opposite to the limit direction as described above due to a change in the required fuel amount at the time of switching due to a change in the required torque. is there. On the other hand, according to the present invention, when the predetermined time elapses, the restriction based on the required fuel amount at the time of switching is forcibly terminated by the second restriction ending means, so that this restriction is prevented from extending for a long time. However, it is possible to reliably shift to the original fuel injection control.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of an internal combustion
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
A
[0016]
An
[0017]
The
[0018]
The CRK signal is output every predetermined crank angle (for example, 30 °). The
[0019]
On the other hand, an intake pipe absolute pressure sensor 23 (operating state detection means) is disposed downstream of the
[0020]
Further, an
[0021]
An
[0022]
The
[0023]
A
[0024]
A detection signal indicating the temperature (hereinafter referred to as “engine water temperature”) TW of the cooling water circulating in the main body of the
[0025]
The
[0026]
The combustion mode is determined and switched to the stratified combustion mode at the time of extremely low load operation such as idle operation and to the uniform combustion mode at the time of operation other than the extremely low load operation. In addition, the double injection mode is executed when the combustion mode is shifted.
[0027]
In the stratified combustion mode, fuel is injected from the
[0028]
In the uniform combustion mode, the fuel is injected into the
[0029]
Further, in the double injection mode, fuel is injected twice at intervals in one cycle, and combustion is performed at a richer air-fuel ratio A / F (for example, 12 to 22) than in the stratified combustion mode. The two fuel injections in this case are executed once each during the intake stroke and the compression stroke. The two-time injection mode is executed for the following reason. That is, between the stratified combustion mode and the uniform combustion mode, the target values of the intake air amount and the EGR rate are greatly different as described above, and when the combustion mode is switched, the actual intake air amount and the EGR rate are changed after the switching. This is because it takes time to converge to a value suitable for the mode, and during that time, fuel injection is divided into two to prevent misfire and to suppress the torque step.
[0030]
The determination of the combustion mode is performed based on the map shown in FIG. 2, and the value of the combustion mode monitor ST_EMOD indicating the combustion mode is set accordingly. More specifically, in the map, in the stratified combustion region where both the required torque PMCMDREG and the engine speed NE are low, the stratified combustion mode is determined, and the combustion mode monitor ST_EMOD is set to “2”. In the lean combustion region in the uniform combustion region where the required torque PMCMDREG and the engine speed NE are higher than those in the stratified combustion region, the lean combustion mode is determined, and the combustion mode monitor ST_EMOD is set to “1”. Further, in the stoichiometric combustion region in the uniform combustion region where the required torque PMCMDREG and the engine speed NE are higher than the lean combustion region, the stoichiometric combustion mode is determined, and the combustion mode monitor ST_EMOD is set to “0”. The stoichiometric combustion region in this map includes a rich combustion region in which the air-fuel mixture is burned at an air-fuel ratio A / F that is richer than the stoichiometric air-fuel ratio in addition to a region in which the air-fuel mixture is burned mainly at the stoichiometric air-fuel ratio. In the following, this is called stoichiometric combustion including rich combustion.
[0031]
Hereinafter, the process for calculating the required fuel injection time TCYLBS will be described with reference to the flowchart of FIG. This process is interrupted in synchronization with the input of the TDC signal. First, in
[0032]
Next, the required fuel injection time TCYLBS at that time is set as the previous value TCYLBS1 (step 2), and the target air-fuel ratio KCMD is calculated (step 3). This target air-fuel ratio KCMD is calculated as a value obtained by multiplying the basic target air-fuel ratio KBS by the water temperature correction coefficient KTW. The basic target air-fuel ratio KBS is based on the engine speed NE and the required torque PMCMDREG, and the water temperature correction coefficient KTW is searched on the respective maps (not shown) based on the engine water temperature TW and the intake pipe absolute pressure PBA. Each is required.
[0033]
Next, it is determined whether or not the start mode flag F_STMOD is “1” (step 4). If the answer is YES and the
[0034]
When the answer to step 4 is NO and the
Here, KEGR is an EGR correction coefficient for compensating a change in the intake air amount due to a change in the EGR rate, and is set according to the target valve lift amount LCMD, the actual valve lift amount LACT, and the intake pipe absolute pressure PBA. The KAF is a feedback correction coefficient for feedback control of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture so that the output KACT of the
[0035]
Next, a switching limit process is executed (step 7). In the switching limit process, the switching required fuel injection time TCYLLMT is calculated as described later. Next, the calculated required fuel injection time TCYLLMT at the time of switching is set as the required fuel injection time TCYLBS (step 8), the current required torque PMCMDREG is set as its previous value PMCMDREG1 (step 9), and this program is terminated. To do.
[0036]
FIG. 4 is a flowchart showing a subroutine of limit processing at the time of switching executed in
[0037]
First, in
[0038]
If both of these answers are YES and the current loop is immediately after the end of F / C, the value CTCYL of the delay counter is set to a predetermined value #CTCYLD (for example, 28 TDC) (step 12), and step 13 to be described later. Proceed to
[0039]
On the other hand, if any of the answers to
[0040]
In
[0041]
On the other hand, if the answer to step 13 is YES and CTCYL = 0, that is, if the time corresponding to the predetermined value #CTCYLD has elapsed since the end of the F / C, a parameter for calculating the limit value TCYLLT is set. The limit value calculation parameter setting process is executed (step 17), the limit value calculation process is executed (step 18), and the program is terminated.
[0042]
5 and 6 are flowcharts showing a subroutine of limit value calculation parameter setting processing executed in step 17 of FIG. First, in
[0043]
Next, in
[0044]
When both of the answers to
[0045]
On the other hand, when any of the answers to
[0046]
When either of the answers to
[0047]
When any of the answers to
[0048]
In
[0049]
When the answer is YES, the previous value PMCMDREG1 of the requested torque is set as the requested torque PMTCYLIN immediately before switching (the requested torque calculated immediately before the combustion mode is switched) (step 41), and one of the four switching patterns Immediately after switching of the combustion mode by, the parameter setting completion flag F_TCYLIN is set to “1” to indicate that the parameter setting for calculating the limit value TCYLLT has been completed (step 42). Exit the program. When the answer to step 40 is NO and PMCMDREG1 ≧ # PMTCCYLMIN, the predetermined upper limit value #PMTCCYLMIN is set as the torque immediately before switching PMTCYLIN (step 43), and the
[0050]
On the other hand, if any of the answers to
[0051]
7 and 8 are flowcharts showing a subroutine of limit value calculation processing executed in
[0052]
On the other hand, when both of the answers to
[0053]
On the other hand, if the answer to step 54 is NO and the current loop is not immediately after switching of the combustion mode, the
[0054]
In this
[0055]
If the answer is YES and the time corresponding to the limit time NTCYL has not elapsed after switching of the combustion mode, the limit time counter value TCYLT10MS at that time is set as the post-switching elapsed time N_TCYLLT (step 59). Next, at
[0056]
On the other hand, if the answer to step 58 is NO and the time corresponding to the limit time NTCYL has elapsed after switching to the combustion mode, it is determined that the limit execution period based on the limit value TCYLLT has ended, and the steps after step 52 are executed. The permission flag F_TCYLLT is set to “0”, the normal time required fuel injection time TCYLTMP is set as the required fuel injection time TCYLLMT at the time of switching, and this program ends.
[0057]
In addition, after the execution period of the limit by the limit value TCYLLT is completed in this way, the answer to the
[0058]
FIG. 9 is a flowchart showing a subroutine of a calculation process of limit value TCYLLT for switching from the stratified to stoichiometric combustion mode executed in step 61 of FIG. First, in step 70, it is determined whether or not the required torque PMCMDREG is larger than a predetermined upper limit torque #PMTCCYLLG. If the answer is YES and the required torque PMCMDREG is very large, the required torque region outside flag F_TCYH is set to “1” (step 71), and the combustion efficiency parameter KLMTCYH is set to a predetermined value #CALIB (step 72). The predetermined value #CALIB is set to a value larger than the combustion efficiency parameter KLMTCYH when calculated as described later.
[0059]
On the other hand, when the answer to step 70 is NO and the required torque PMCMDREG ≦ the upper limit torque #PMTCYLLG, it is determined whether or not the required torque region outside flag F_TCYH is “1” (step 73). When this answer is YES, the
[0060]
If the answer to step 73 is NO and the required torque PMCMDREG has never exceeded the upper limit torque #PMTCCYLLG since the switching of the combustion mode, whether or not the negative pressure request flag F_PBM is “1” in
[0061]
If the answer to any of
[0062]
Next, a value obtained by subtracting the request torque PMTCYLIN immediately before switching set in step 41 or 43 of FIG. 6 from the request torque PMCMDREG is calculated as a torque deviation dpmetmp (step 75). Is also larger (step 76). If the answer is YES and the requested torque PMCMDREG is greater than the requested torque PMTCYLIN immediately before switching, a correction coefficient kdpmmetmpds is calculated by searching the dpmetmp-kdpmmetmpds table shown in FIG. 11 based on the torque deviation dpmmetmp (step 77). ). In this table, the correction coefficient kdpmmetmpds is set to the minimum value kdsmin (for example, 1.0) and the first predetermined value dp1 (for example, 1.2 kgf / cm) when the torque deviation dpmmetmp is equal to or smaller than the first predetermined value dp1. 2 ) And a second predetermined value dp2 (for example, 2.0 kgf / cm) larger than this 2 ), The torque deviation dpmetmp is set so as to increase linearly, and the second predetermined value dp2 or more is set so as to increase linearly with a smaller slope as the torque deviation dpmetmp increases. ing.
[0063]
On the other hand, when the answer to step 76 is NO and the required torque PMCMDREG is equal to or less than the request torque PMTCYLIN immediately before switching, the correction coefficient kdpmmetmpds is set to a value 1.0 (step 78). Next, a value obtained by multiplying the combustion efficiency coefficient KLMTCYHBDS calculated in
[0064]
In
TCYLLT = TCYLLTIN (1 + KLMTCYH) PMCMDREG / PMTCYLIN (2)
[0065]
The combustion efficiency is The ratio of the output of the
[0066]
Further, as described above, in the table for non-negative pressure request and negative pressure request in FIG. 10, the respective table values KLMTCYHBDSN and KLMTCYHBDSY are gradually increased as the post-switching elapsed time N_TCYLLT increases. Accordingly, the limit value TCYLLT gradually increases accordingly, thereby ensuring the minimum acceleration feeling that should be obtained when the accelerator pedal is depressed slowly. Furthermore, in the table of FIG. 11 described above, when the torque deviation dpmmetmp is larger than the first predetermined value dp1 and the required torque PMCMDREG has increased to some extent from before the switching of the combustion mode, the correction coefficient kdpmmetmpds is equal to the torque deviation dpmmetmp. Since the larger value is set to a larger value, the increase in the combustion efficiency parameter KLMTCYH is corrected and the required fuel injection time TCYLBS is increased and corrected, thereby satisfying the driver's acceleration request.
[0067]
Further, as described above, the combustion efficiency coefficient KLMCYCYBDS when there is a negative pressure request or when the accelerator pedal is not depressed is set to a larger value than when there is no negative pressure request and the accelerator pedal is depressed. The reason is as follows. That is, the negative pressure request is generally detected in an extremely low load operation state where the accelerator pedal is not depressed, and therefore the difference in combustion efficiency between the stratified combustion mode and the stoichiometric combustion mode is more This is to enlarge.
[0068]
Next, it is determined whether or not the normal time required fuel injection time TCYLTMP calculated in
[0069]
If the answer is NO and TCYLTMP ≦ TCYLLT, the normal time required fuel injection time TCYLTMP is set as the required fuel injection time TCYLLMT at the time of switching (step 83). In addition, since the limit value TCYLLT is in a relationship not less than the normal time required fuel injection time TCYLTMP and the limit by the limit value TCYLLT cannot be performed, the limit permission flag F_TCYLLT is set to “0” in order to end this limit. Set (step 84), and the program ends.
[0070]
In the table of FIG. 10 described above, the maximum value KDSMAX is the limit value TCYLLT calculated as described above, and the post-switching elapsed time N_TCYLLT exceeds the first predetermined time T1 or the predetermined time T1b. The value is set to be surely larger than the normal time required fuel injection time TCYLTMP at the time. Even if a time larger than the first predetermined time T1 or the predetermined time T1b is erroneously input to the limit time NTCYL, the answer to the step 81 is obtained when the first predetermined time T1 or the predetermined time T1b is exceeded. This is because NO is set to NO and the limit based on the limit value TCYLLT is surely terminated.
[0071]
Further, as described above, the increase period of the combustion efficiency coefficient KLMTCYHBDS when there is a negative pressure request or when the accelerator pedal is not depressed is larger than when there is no negative pressure request and the accelerator pedal is depressed. Is set to This is for the same reason as described above in
[0072]
FIGS. 12 and 13 are flowcharts showing a subroutine of limit value calculation processing at the time of switching from stratified to lean combustion mode, which is executed in step 64 of FIG. This process is almost the same as the process in the case of the stratification → stoichiometric combustion mode in FIG. 9 described above, and in comparison with this, it is determined whether the current combustion mode is the stoichiometric combustion mode or the lean combustion mode. The only difference is that the combustion efficiency parameter KLMTCYH is calculated for each combustion mode.
[0073]
The reason why the combustion efficiency parameter KLMTCYH is calculated for each stoichiometric or lean combustion mode determined in this way is as follows. That is, as apparent from the setting method described above, the switching status EMOD_STS does not change even when switching between the stoichiometric combustion mode and the lean combustion mode, and from the lean combustion mode to the stoichiometric combustion mode. This is because the switching to is performed in an extremely short time, and may be performed during the limit execution period based on the limit value TCYLLT. As shown in FIG. 12, the execution contents of
[0074]
In
[0075]
Next, similarly to
[0076]
In
[0077]
On the other hand, when the answer to step 94 is YES, since the combustion mode is switched from the lean combustion mode to the stoichiometric combustion mode, steps 101 to 108 are executed in the same manner as
[0078]
Using the combustion efficiency parameter KLMTCYH set in
[0079]
FIG. 16 is a flowchart showing a subroutine for calculating the limit value TCYLLT for switching from stoichiometric to stratified combustion mode, which is executed in step 65 of FIG. First, in
[0080]
Next, at
TCYLLT = TCYLLTIN ・ (1-KLMTCYSD) ・ PMCMDREG / PMTCYLIN ...... (3)
[0081]
In the low load region, the combustion efficiency tends to be higher in the stratified combustion mode than in the uniform combustion mode as described above, and therefore the same torque is output when switching the combustion mode from the former to the latter. Therefore, the required fuel injection time TCYLBS tends to decrease. Therefore, in the above equation (3), unlike the above equation (2), a value (1−KLMTCYSD) obtained by subtracting the combustion efficiency parameter KLMTCYSD from the
[0082]
Next, it is determined whether or not the normal time required fuel injection time TCYLTMP is smaller than the calculated limit value TCYLLT (step 122). When the answer is YES, the limit value TCYLLT is set as the switching-time required fuel injection time TCYLLMT (step 123), and the program is terminated.
[0083]
When the answer is NO and TCYLTMP ≧ TCYLLT, the normal time required fuel injection time TCYLTMP is set as the required fuel injection time TCYLLMT at the time of switching (step 124). In addition, the limit value TCYLLT is in a relationship less than or equal to the normal required fuel injection time TCYLTMP, and the limit by the limit value TCYLLT cannot be performed, so the limit permission flag F_TCYLLT is set to “0” in order to end this limit. (Step 125), and the program is terminated.
[0084]
In the table of FIG. 17 described above, the maximum value KSDMAX is set such that the limit value TCYLLT becomes a negative value when the post-switching elapsed time N_TCYLLT exceeds the third predetermined time T3, that is, the normal time at this time The limit value TCYLLT is set to a value that is surely smaller than the required fuel injection time TCYLTMP. As in the tables of FIGS. 10 and 14 described above, even if a time larger than the third predetermined time T3 is erroneously input to the limit time NTCYL, when the third predetermined time T3 is exceeded, This is because the answer to step 122 is NO and the limit based on the limit value TCYLLT is surely terminated.
[0085]
FIG. 18 is a flowchart showing a subroutine for calculating the limit value TCYLLT for switching from lean to stratified combustion mode, which is executed in step 66 of FIG. First, in
[0086]
Next, a limit value TCYLLT is calculated by the following equation (4) using the required fuel injection time TCYLLTIN immediately before switching, the combustion efficiency parameter KLMTCYLD, the required torque PMCMDREG, and the required torque PMTCCYLIN immediately before switching (step 131).
TCYLLT = TCYLLTIN ・ (1-KLMTCYLD) ・ PMCMDREG / PMTCYLIN …… (4)
In the above equation (4), as in the above equation (3), a value obtained by subtracting the combustion efficiency parameter KLMTCYLD from the value 1 (1-KLMTCYLD) is a value representing the degree of increase in combustion efficiency with reference to immediately before switching. And multiplying by this, the limit value TCYLLT is set to a smaller value.
[0087]
Next, similarly to
[0088]
As described above, according to the present embodiment, when the combustion mode is switched, the limit value TCYLLT is calculated according to the required torque PMCMDREG by the equations (2) to (4). Unlike the normal required fuel injection time TCYLTMP calculated according to the absolute pressure PBA, the actual required torque PMCMDREG at that time can be set as a value that reflects well without abrupt fluctuations. Further, since the limit value TCYLLT is calculated based on the fuel injection time TCYLLTIN immediately before switching and the required torque PMTCYLIN immediately before switching, the transition of the combustion mode can be performed smoothly without causing a steep step in torque before and after switching. it can. Furthermore, since the limit value TCYLLT is calculated according to the combustion efficiency parameters KLMTCYH, KLMTCYSD or KLMTCYLD, it can be set to an appropriate value according to the actual combustion efficiency at that time. As described above, at the time of switching the combustion mode, the output torque of the internal combustion engine can be made to agree well with the required torque, thereby improving drivability.
[0089]
In addition, when the limit based on the limit value TCYLLT is no longer necessary due to the execution of the
[0090]
In addition, this invention can be implemented in various aspects, without being limited to embodiment described. For example, in the present embodiment, the present invention is applied to the
[0091]
【The invention's effect】
As described above, according to the control apparatus for an internal combustion engine of the present invention, when the combustion mode is switched, the output torque of the internal combustion engine can be matched well with the required torque, thereby improving drivability. In addition, there is an effect that, after that, it is possible to quickly shift to the control of the original fuel injection amount according to the operating state of the internal combustion engine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration of a
FIG. 2 is a map used for determining a combustion mode.
FIG. 3 is a flowchart showing a calculation process of a required fuel injection time.
4 is a flowchart showing a subroutine of switching limit processing in
FIG. 5 is a flowchart showing a subroutine of limit value calculation parameter setting processing in step 17 of FIG. 4;
6 is a continuation of the flowchart of FIG.
7 is a flowchart showing a subroutine of limit value calculation processing in
FIG. 8 is a continuation of the flowchart of FIG.
FIG. 9 is a flowchart showing a subroutine for calculating a limit value for switching the combustion mode from the stratified combustion mode to the stoichiometric combustion mode in step 61 of FIG. 8;
FIG. 10 is a diagram showing an example of a table for setting a combustion efficiency coefficient KLMTCYHBDS depending on whether there is a negative pressure request or the like.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a dpmetmp-kdpmetmpds table used in the processes of FIGS. 9 and 13;
12 is a flowchart showing a subroutine for calculating a limit value for switching the combustion mode from the stratified combustion mode to the lean combustion mode in step 64 of FIG. 8;
FIG. 13 is a continuation of the flowchart of FIG.
14 is a diagram showing an example of an N_TCYLLT-KLMTCYHBDL table used in the processing of FIG.
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a dpmetmp-kdpmetmpdl table used in the processing of FIG. 13;
16 is a flowchart showing a subroutine for calculating a limit value for switching the combustion mode from the stoichiometric combustion mode to the stratified combustion mode in step 65 of FIG. 8;
17 is a diagram illustrating an example of an N_TCYLLT-KLMTCYSD table used in the process of FIG.
18 is a flowchart showing a subroutine for calculating a limit value for switching the combustion mode from the lean combustion mode to the stratified combustion mode in step 66 of FIG.
FIG. 19 is a diagram showing an example of an N_TCYLLT-KLMTCYLD table used in the processing of FIG.
[Explanation of symbols]
1 Control device
2 ECU (operating state detection means, normal required fuel amount calculation means, required torque calculation means, combustion mode determination means, storage means, combustion efficiency estimation means, switching required fuel amount calculation means, comparison means, first limit end means , Second limit ending means)
3 Engine
22 Crank angle sensor (operating state detection means)
23 Intake pipe absolute pressure sensor (operating state detection means)
27 Accelerator opening sensor (operating state detection means)
TCYLBS Required fuel injection time (Required fuel amount)
TCYLTMP Normal required fuel injection time (Normal required fuel amount)
PMCMDREG Required torque
Required fuel injection time immediately before TCYLLTIN switching (required fuel amount calculated immediately before the combustion mode is switched)
PMTCYLIN request torque immediately before switching (requested torque calculated immediately before the combustion mode is switched)
KLMTCYH Combustion efficiency parameter (combustion efficiency)
KLMTCYSD combustion efficiency parameter (combustion efficiency)
KLMTCYLD combustion efficiency parameter (combustion efficiency)
TCYLLT limit value (required fuel amount at switching)
NTCYL limit time (predetermined time)
Claims (2)
当該内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
当該検出された内燃機関の運転状態に応じて、前記要求燃料量として通常時要求燃料量を算出する通常時要求燃料量算出手段と、
前記検出された内燃機関の運転状態に応じて、前記内燃機関の要求トルクを算出する要求トルク算出手段と、
当該算出された要求トルクに応じて、前記燃焼モードを、前記成層燃焼モードおよび前記均一燃焼モードのいずれかに決定する燃焼モード決定手段と、
当該燃焼モード決定手段により前記燃焼モードが切り換えられる直前に算出された前記要求燃料量および前記要求トルクを記憶する記憶手段と、
前記内燃機関に供給された燃料の量に対する当該供給された燃料の燃焼によって発生した前記内燃機関の出力の比を表す燃焼効率を推定する燃焼効率推定手段と、
前記燃焼モードが切り換えられたときに、前記通常時要求燃料量を制限するために、前記記憶された要求燃料量および要求トルク、前記算出された今回の要求トルク、ならびに前記推定された今回の燃焼効率に応じて、前記要求燃料量として切換時要求燃料量を算出する切換時要求燃料量算出手段と、
前記通常時要求燃料量と前記切換時要求燃料量を比較する比較手段と、
当該比較手段による比較の結果に応じ、前記切換時要求燃料量が、前記通常時要求燃料量に対して、当該切換時要求燃料量による当該通常時要求燃料量の前記制限の方向と逆の大小関係となったときに、前記切換時要求燃料量による前記制限を終了させる第1制限終了手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。An in-cylinder injection type internal combustion engine that operates by switching the combustion mode between a stratified combustion mode for stratified combustion of the air-fuel mixture and a uniform combustion mode for uniform combustion and controls the fuel injection amount based on the calculated required fuel amount A control device of
Operating state detecting means for detecting the operating state of the internal combustion engine;
A normal required fuel amount calculating means for calculating a normal required fuel amount as the required fuel amount according to the detected operating state of the internal combustion engine;
Requested torque calculating means for calculating a required torque of the internal combustion engine according to the detected operating state of the internal combustion engine;
Combustion mode determining means for determining the combustion mode as one of the stratified combustion mode and the uniform combustion mode in accordance with the calculated required torque;
Storage means for storing the required fuel amount and the required torque calculated immediately before the combustion mode is switched by the combustion mode determining means;
Combustion efficiency estimation means for estimating combustion efficiency representing a ratio of the output of the internal combustion engine generated by combustion of the supplied fuel to the amount of fuel supplied to the internal combustion engine ;
When the combustion mode is switched, the stored required fuel amount and required torque, the calculated current required torque, and the estimated current combustion are limited in order to limit the normal required fuel amount. A required fuel amount calculating unit for switching that calculates a required fuel amount for switching as the required fuel amount according to efficiency;
Comparison means for comparing the normal required fuel amount and the switching required fuel amount;
According to the result of the comparison by the comparison means, the required fuel amount at the time of switching is larger or smaller than the normal required fuel amount in the direction opposite to the restriction direction of the required fuel amount at the normal time due to the required fuel amount at the time of switching. First restriction ending means for ending the restriction by the fuel amount required at the time of switching when the relationship is established;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
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