JP4105019B2

JP4105019B2 - Control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP4105019B2
Application number: JP2003103553A
Authority: JP
Inventors: 桂大久保; 尚平岡崎; 彰加藤; 富雄木村; 徹北村; 利宏八巻
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-04-08
Filing date: 2003-04-08
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2023-04-08
Also published as: JP2004308560A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に複数の気筒を有し、圧縮自己着火運転及び火花点火運転を行うことができる内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関に供給される混合気を圧縮自己着火により燃焼させる圧縮自己着火運転によれば、空燃比がリーンな状態でも比較的安定した燃焼を実現し、しかも燃焼温度が比較的低いので、ＮＯｘの発生量を低減することができる。しかしながら、機関の全運転領域で安定した圧縮自己着火運転を行うことは困難であるため、機関運転状態に応じて圧縮自己着火運転と、火花点火運転とを切り換えるようにした内燃機関の制御装置が、特許文献１に示されている。
【０００３】
この特許文献１に示された制御装置によれば、機関の低・中負荷且つ低回転運転領域で圧縮自己着火運転が行われ、極低負荷運転領域、高負荷運転領域及び高回転運転領域では、火花点火運転が行われる。高負荷運転領域及び高回転運転領域では、主として大きな機関出力を得るために火花点火運転が行われる。極低負荷運転領域では、燃料供給量が少なく、圧縮自己着火が確実に行われなくなることから、火花点火運転が行われる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１５２９１９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
火花点火運転を行うと、圧縮自己着火運転に比べて燃費が悪くなるため、圧縮自己着火運転を行う運転領域を、より拡大することが望ましい。
【０００６】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、圧縮自己着火運転及び火花点火運転を行うことができる内燃機関をより適切に制御し、圧縮自己着火運転を行うことができる運転領域を拡大することができる制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、複数の気筒を有し、圧縮自己着火運転及び火花点火運転を行うことができる内燃機関の制御装置において、前記機関の要求トルク（ＰＭＥＣＭＤ）を算出する要求トルク算出手段と、前記要求トルク（ＰＭＥＣＭＤ）を用いて定義される前記機関の所定運転領域（ＲＨＣＣＩ）において前記圧縮自己着火運転を行い、前記所定運転領域以外の運転領域において前記火花点火運転を行うように切換制御を行う運転切換制御手段と、前記所定運転領域内の、前記要求トルク（ＰＭＥＣＭＤ）が所定値（ＰＴＨ）以上である第１部分領域内では前記複数気筒の全部を作動させる全気筒運転を行う一方、前記所定運転領域内の、前記要求トルク（ＰＭＥＣＭＤ）が前記所定値（ＰＴＨ）より小さい第２部分領域（ＲＨＣＣＩＸ）内では、前記複数気筒の一部（＃１，＃４気筒）の作動を休止させる一部気筒運転を行うように前記機関を制御する気筒休止制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、機関の要求トルクを用いて定義される所定運転領域において圧縮自己着火運転を行い、所定運転領域以外の運転領域において火花点火運転を行うように切換制御が行われるとともに、所定運転領域内の、要求トルクが所定値以上である第１部分領域内では全気筒運転を行う一方、所定運転領域内の、要求トルクが所定値より小さい第２部分領域内では一部気筒運転を行うように制御される。第２部分領域内で一部気筒運転を行うことにより、作動気筒に供給すべき燃料量が増加し、混合気を確実に自己着火させることができる運転領域、すなわち圧縮自己着火運転を行うことができる運転領域を第２部分領域相当分だけ拡大することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記気筒休止制御手段は、前記一部気筒運転を行うときは、作動気筒（＃２，＃３気筒）に供給する燃料量を前記全気筒運転時より増加させることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、一部気筒運転を行うときは作動気筒に供給する燃料量が全筒運転時より増量される。作動気筒に供給する燃料量を増量させることにより、休筒運転中の機関出力トルクを要求トルクに合わせることができる。
【００１１】
また前記気筒休止制御手段は、前記作動気筒（＃２，＃３気筒）に供給する燃料量（ＩＮＪ）を、前記機関の気筒数（Ｎ）と、前記作動気筒の数（ｎ）との比率（Ｎ／ｎ）に応じて通常運転時の燃料量より増加させることが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関とその制御装置の構成を示す図である。図１において、例えば４気筒を有する内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、吸気管２を備え、吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。また、スロットル弁３にはスロットル弁開度（ＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力して電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。スロットル弁３には、スロットル弁３を駆動するアクチュエータ７が接続されており、アクチュエータ７は、ＥＣＵ５によりその作動が制御される。
【００１３】
燃料噴射弁６は、エンジン１の燃焼室（図示せず）内に直接燃料を噴射できるように気筒毎に設けられている。各燃料噴射弁６は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間（燃料噴射量）が制御される。
【００１４】
エンジン１の各気筒には、吸気弁及び排気弁（図示せず）がそれぞれ２個ずつ設けられている。吸気弁及び排気弁は、電磁駆動機構３０により駆動される電磁駆動弁であり、開弁時期及び閉弁時期を任意に設定することができる。電磁駆動型の吸排気弁は、例えば特開２０００−２８３３１６号公報などに示されている。
【００１５】
またエンジン１の各気筒には、燃焼室内の圧力を検出する筒内圧センサ１４が設けられており、その検出信号はＥＣＵ５に供給される。
一方、スロットル弁３の直ぐ下流には吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ８が設けられており、この絶対圧センサ８により電気信号に変換された絶対圧信号は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その下流には吸気温（ＴＡ)センサ９が取付けられており、吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００１６】
エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（ＴＷ）センサ１０はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１１が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１１は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０度毎に）ＴＤＣパルスを出力するＴＤＣセンサ及びＴＤＣパルスより短い一定クランク角周期（例えば３０度周期）で１パルス（以下「ＣＲＫパルス」という）を発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬパルス、ＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスがＥＣＵ５に供給される。これらのパルスは、吸気弁及び排気弁の開閉弁時期、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。
【００１７】
エンジン１の各気筒毎に設けられた点火プラグ１２は、ＥＣＵ５に接続されており、点火プラグ１２の駆動信号、すなわち点火信号がＥＣＵ５から供給される。
ＥＣＵ５には、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ３１、その検出信号がＥＣＵ５に供給される。
【００１８】
ＥＣＵ５は各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路のほか、アクチュエータ７、電磁駆動機構３０、点火プラグ１２、及び燃料噴射弁６に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。
【００１９】
ＥＣＵ５のＣＰＵは、アクセルセンサ３１により検出されるアクセルペダル操作量ＡＰに応じてスロットル弁３の目標開度ＴＨＣＭＤを算出し、スロットル弁開度ＴＨが目標開度ＴＨＣＭＤに一致するようにアクチュエータ７の駆動制御を行う。
【００２０】
ＥＣＵ５は、アクセルペダル操作量ＡＰに応じてエンジン１の要求トルクＰＭＥＣＭＤを算出し、要求トルクＰＭＥＣＭＤ及びエンジン回転数ＮＥに応じて、圧縮自己着火運転を行う運転条件（以下「ＨＣＣＩ条件」という（ＨＣＣＩ：Homogeneous Charge Compression Ignition））が成立するときは、吸気弁及び排気弁のバルブタイミングが、圧縮自己着火運転に適したものとなるように電磁駆動機構３０を制御するとともに、点火プラグ１２による点火を行わないようにする。一方ＨＣＣＩ条件が不成立のときは、点火プラグ１２による点火を行う火花点火運転を行う。火花点火運転では、吸気弁及び排気弁のバルブタイミングが、火花点火運転に適したものとなるように電磁駆動機構３０が制御される。
【００２１】
図２は、エンジン制御処理の要部のフローチャートであり、この処理は、ＥＣＵ５のＣＰＵでＴＤＣパルスに同期して実行される。
ステップＳ１１では、アクセルペダル操作量ＡＰに応じて図４（ａ）に示すＰＭＥＣＭＤテーブルを検索し、エンジンの１気筒当たりの要求トルクＰＭＥＣＭＤを算出する。ＰＭＥＣＭＤテーブルは、要求トルクＰＭＥＣＭＤがアクセルペダル操作量ＡＰにほぼ比例するように設定されている。次いで、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＰＭＥＣＭＤにより、ＨＣＣＩ条件が成立しているか否かを判別する（ステップＳ１２）。ＨＣＣＩ条件は、図３に示すエンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＰＭＥＣＭＤで決まる運転領域ＲＨＣＣＩで成立する。この運転領域ＲＨＣＣＩに含まれ、ハッチングを付した運転領域ＲＨＣＣＩＸは、本実施形態における一部気筒運転により、従来より拡大した領域である。
【００２２】
ステップＳ１２でＨＣＣＩ条件が成立していないときは、ステップＳ１３に進み、火花点火運転を行う。
ＨＣＣＩ条件が成立しているときは、要求トルクＰＭＥＣＭＤが所定閾値ＰＴＨより小さいか否かを判別する（ステップＳ１４）。所定閾値ＰＴＨは、図３に示すように、運転領域ＲＨＣＣＩＸの上縁に対応する。
【００２３】
ステップＳ１４でＰＭＥＣＭＤ＜ＰＴＨであるときは、＃１気筒及び＃４気筒の吸気弁及び排気弁を閉弁させる（ステップＳ１５）とともに、これらの気筒における燃料噴射を停止し（ステップＳ１６）、＃１気筒及び＃４気筒を休止状態とする（＃２気筒及び＃３気筒のみを作動させる一部気筒運転を行う）。次に作動を継続する＃２気筒及び＃３気筒の要求トルクを、ステップＳ１１で算出した要求トルクの２倍とする（ステップＳ１７）。すなわち、一部気筒運転中の１気筒当たりの要求トルクＰＣＭＤＶＳは、下記式（１）により決定される。
ＰＣＭＤＶＳ＝ＰＭＥＣＭＤ×２（１）
【００２４】
ステップＳ１８では、要求トルクＰＣＭＤＶＳに応じて図４（ｂ）に示すＩＮＪテーブルを検索し、作動させる＃２気筒及び＃３気筒の基本燃料噴射量ＩＮＪを算出する。ＩＮＪテーブルは、基本燃料噴射量ＩＮＪが要求トルクＰＣＭＤＶＣＳにほぼ比例するように設定されている。次いで、要求トルクＰＣＭＤＶＳに応じて図４（ｃ）に示すＴＣＭＤテーブルを検索し、目標筒内温度ＴＣＭＤを算出する（ステップＳ１９）。ＴＣＭＤテーブルは、要求トルクＰＣＭＤＶＳが増加するほど目標筒内温度ＴＣＭＤが低下するように設定されている。
【００２５】
ステップＳ２０では、目標筒内温度ＴＣＭＤに応じて図５（ａ）に示すＣＡＥＣテーブル、及び同図（ｂ）に示すＣＡＩＯテーブルを検索し、作動させる＃２気筒及び＃３気筒の排気弁の閉弁時期ＣＡＥＣ及び吸気弁の開弁時期ＣＡＩＯを求める。ここで、排気弁の閉弁時期ＣＡＥＣは、図６に示すように、排気行程が終了する上死点（以下「排気ＴＤＣ」という）からの進角量として定義され、吸気弁の開弁時期ＣＡＩＯは、排気ＴＤＣからの遅角量として定義されている。図６において、縦軸は吸気弁及び排気弁のリフト量ＬＦＴを示し、破線が排気弁のリフト特性を示し、実線が吸気弁のリフト特性を示す。
【００２６】
図５（ａ）に示すＣＡＥＣテーブルは、目標筒内温度ＴＣＭＤが高くなるほど、閉弁時期ＣＡＥＣが進角するように設定されている。また同図（ｂ）に示すＣＡＩＯテーブルは、目標筒内温度ＴＣＭＤが高くなるほど、開弁時期ＣＡＩＯが遅角するように設定されている。すなわち、目標筒内温度ＴＣＭＤが高くなるほど、排気弁及び吸気弁のバルブタイミングにおける負のオーバラップ期間ＴＮＯＬが長くなるように、排気弁及び吸気弁のバルブタイミングが制御される。これにより、実際の筒内温度（燃焼室内の温度）が目標筒内温度ＴＣＭＤとほぼ一致するように制御される。
【００２７】
ステップＳ２１では、目標筒内温度ＴＣＭＤに応じて図５（ｃ）に示すＫＴＣＭＤテーブルを検索し、補正係数ＫＴＣＭＤを算出する。ＫＴＣＭＤテーブルは、目標筒内温度ＴＣＭＤが高くなるほど、補正係数ＫＴＣＭＤが大きくなるように設定されている。
【００２８】
ステップＳ２２では、下記式（２）に基本燃料噴射量ＩＮＪ及び補正係数ＫＴＣＭＤを適用し、燃料噴射量ＩＮＪＣＭＤを算出する。
ＩＮＪＣＭＤ＝ＩＮＪ×ＫＴＣＭＤ（２）
式（２）により基本燃料噴射量ＩＮＪを補正することにより、実際の筒内温度が目標筒内温度ＴＣＭＤとなるように燃料噴射量が制御される。
【００２９】
ステップＳ１４でＰＭＥＣＭＤ≧ＰＴＨであるときは、全気筒運転を行う。すなわち、先ずステップＳ３１に進み、各気筒の要求トルクをステップＳ１１で算出された要求トルクＰＭＥＣＭＤに設定し、次いで要求トルクＰＭＥＣＭＤに応じて図４（ｂ）に示すＩＮＪテーブルを検索し、基本燃料噴射量ＩＮＪを求める（ステップＳ３２）。
【００３０】
ステップＳ３３では、要求トルクＰＭＥＣＭＤに応じて図４（ｃ）に示すＴＣＭＤテーブルを検索し、目標筒内温度ＴＣＭＤを算出する。ステップＳ３４では、目標筒内温度ＴＣＭＤに応じて図５（ａ）に示すＣＡＥＣテーブル、及び同図（ｂ）に示すＣＡＩＯテーブルを検索し、全気筒の排気弁の閉弁時期ＣＡＥＣ及び吸気弁の開弁時期ＣＡＩＯを求める。ステップＳ３５では、前記ステップＳ２１と同様に、目標筒内温度ＴＣＭＤに応じて補正係数ＫＴＣＭＤを算出し、次いで前記式（２）により、燃料噴射量ＩＮＪＣＭＤを求める。
【００３１】
以上のように本実施形態では、要求トルクＰＭＥＣＭＤが所定閾値ＰＴＨより小さいときは、＃１気筒及び＃４気筒を休止させ、＃２気筒及び＃３気筒を作動させる一部気筒運転を行う。そして、作動させる＃２気筒及び＃３気筒の要求トルクを２倍にして、１気筒当たりの燃料噴射量を増加させるようにしたので、安定した着火を実現し、圧縮自己着火運転を行うエンジン運転領域を拡大することができる。
【００３２】
本実施形態では、電磁駆動機構３０が気筒休止制御手段に一部を構成し、ＥＣＵ５が要求トルク算出手段及び気筒休止制御手段の一部を構成する。より具体的には、図２のステップＳ１１が要求トルク算出手段に相当し、同図のステップＳステップＳ１４〜Ｓ２２が気筒休止制御手段に相当する。
【００３３】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、４気筒エンジンの例を示したが、気筒数はこれに限るものではない。例えば６気筒エンジンにおいて、一部気筒運転を行う場合は、３気筒を休止させ、３気筒を作動させる一部気筒運転や、２気筒を休止させ、４気筒を作動させる一部気筒運転を行うようにしてもよい。いずれの場合も、作動させる一部の気筒の要求トルクＰＣＭＤＶＳは、下記式（３）により算出される。
ＰＣＭＤＶＳ＝ＰＭＥＣＭＤ×Ｎ／ｎ（３）
【００３４】
ここで、Ｎは全気筒数、ｎは一部気筒運転における作動気筒数である。すなわち、作動気筒の要求トルクＰＣＭＤＶＳは、全気筒運転における１気筒当たりの要求トルクＰＭＥＣＭＤに作動気筒数ｎに対する全気筒数Ｎの比率（Ｎ／ｎ）を乗算することにより得られる。
式（３）を用いることにより、一部気筒運転において全気筒運転と同一のエンジン出力トルクを得ることができる。
また作動させる一部の気筒の要求トルクＰＣＭＤＶＳは、下記式（４）により算出するようにしてよい。
ＰＣＭＤＶＳ＝ＰＭＥＣＭＤ×ＫＣＳＣＭＤ（４）
ここでＫＣＳＣＭＤは、エンジン１の運転パラメータに応じて設定される「１．０」より大きい補正係数であり、例えば上記比率Ｎ／ｎに近い値に設定される。
【００３５】
また燃料噴射弁６は、吸気管２と燃焼室とを連通する吸気ポート（図示せず）に設けるようにしてもよい。
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述したように請求項１に記載の発明によれば、機関の要求トルクを用いて定義される所定運転領域において圧縮自己着火運転を行い、所定運転領域以外の運転領域において火花点火運転を行うように切換制御が行われるとともに、所定運転領域内の、要求トルクが所定値以上である第１部分領域内では全気筒運転を行う一方、所定運転領域内の、要求トルクが所定値より小さい第２部分領域内では一部気筒運転を行うように制御される。第２部分領域内で一部気筒運転を行うことにより、作動気筒に供給すべき燃料量が増加し、混合気を確実に自己着火させることができる運転領域、すなわち圧縮自己着火運転を行うことができる運転領域を第２部分領域相当分だけ拡大することができる。
【００３７】
請求項２に記載の発明によれば、一部気筒運転を行うときは作動気筒に供給する燃料量が全筒運転時より増量される。作動気筒に供給する燃料量を増量させることにより、休筒運転中の機関出力トルクを要求トルクに合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す内燃機関の制御処理の要部を示すフローチャートである。
【図３】圧縮自己着火運転を実行する機関運転領域を示す図である。
【図４】図２の処理で使用されるテーブルを示す図である。
【図５】図２の処理で使用されるテーブルを示す図である。
【図６】吸気弁及び排気弁のリフト特性を示す図である。
【符号の説明】
１内燃機関
５電子制御ユニット（要求トルク算出手段、気筒休止制御手段）
６燃料噴射弁
３０電磁駆動機構（気筒休止制御手段）
３１アクセルセンサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device for an internal combustion engine that has a plurality of cylinders and can perform a compression self-ignition operation and a spark ignition operation.
[0002]
[Prior art]
According to the compression self-ignition operation in which the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine is combusted by compression self-ignition, relatively stable combustion is realized even when the air-fuel ratio is lean, and the combustion temperature is relatively low. The amount of generation can be reduced. However, since it is difficult to perform stable compression self-ignition operation in the entire operation region of the engine, an internal combustion engine control device that switches between compression self-ignition operation and spark ignition operation according to the engine operation state is provided. Patent Document 1 discloses this.
[0003]
According to the control device disclosed in Patent Document 1, the compression self-ignition operation is performed in the low / medium load and low rotation operation region of the engine. A spark ignition operation is performed. In the high load operation region and the high rotation operation region, a spark ignition operation is performed mainly to obtain a large engine output. In the extremely low load operation region, the fuel supply amount is small, and compression self-ignition is not reliably performed, so the spark ignition operation is performed.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-152919
[Problems to be solved by the invention]
When the spark ignition operation is performed, the fuel efficiency becomes worse as compared with the compression self-ignition operation. Therefore, it is desirable to further expand the operation range in which the compression self-ignition operation is performed.
[0006]
The present invention has been made paying attention to this point, and more appropriately controls an internal combustion engine capable of performing compression self-ignition operation and spark ignition operation, and expands an operation range in which compression self-ignition operation can be performed. It is an object of the present invention to provide a control device that can do the above.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is a control device for an internal combustion engine having a plurality of cylinders and capable of performing a compression self-ignition operation and a spark ignition operation, and a required torque (PMECMD) of the engine. Required compression calculation means for calculating the engine, the compression self-ignition operation is performed in a predetermined operation region (RHCCI) of the engine defined using the request torque (PMECMD), and the spark is generated in an operation region other than the predetermined operation region. An operation switching control means for performing switching control so as to perform an ignition operation, and all of the plurality of cylinders in the first partial region in the predetermined operation region where the required torque (PMECMD) is equal to or greater than a predetermined value (PTH). While performing all-cylinder operation to be operated, the required torque (PMECMD) within the predetermined operation region is smaller than the predetermined value (PTH). In the partial region (RHCCIX), characterized in that it comprises said part of the plurality of cylinders (# 1, # 4 cylinder) cylinder deactivation control means for controlling said engine to perform the partial-cylinder operation to halt the operation of the And
[0008]
According to this configuration, the switching control is performed so that the compression self-ignition operation is performed in the predetermined operation region defined using the required torque of the engine , and the spark ignition operation is performed in the operation region other than the predetermined operation region. All cylinder operation is performed in the first partial region where the required torque is greater than or equal to a predetermined value in the operation region, while partial cylinder operation is performed in the second partial region in the predetermined operation region where the required torque is less than the predetermined value. Controlled to do. By performing the partial cylinder operation in the second partial region, the amount of fuel to be supplied to the working cylinder is increased, and the operation region in which the air-fuel mixture can be surely self-ignited, that is, the compression self-ignition operation can be performed. The possible operation area can be expanded by the amount corresponding to the second partial area .
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to the first aspect, when the partial cylinder operation is performed , the cylinder deactivation control means sets the working cylinder (# 2, # 3 cylinder). the supplied fuel quantity, characterized in Rukoto increase from the time the all-cylinder operation.
[0010]
According to this configuration, when the partial cylinder operation is performed, the amount of fuel supplied to the working cylinder is increased from that during the all-cylinder operation . By increasing the amount of fuel supplied to the working cylinder can Rukoto combined engine output torque during cylinder deactivation operation to the required torque.
[0011]
The cylinder deactivation control means determines the amount of fuel (INJ) to be supplied to the working cylinders (# 2, # 3 cylinders) as a ratio of the number of cylinders (N) of the engine and the number of working cylinders (n). It is desirable to increase the amount of fuel during normal operation according to (N / n).
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an internal combustion engine and a control device thereof according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, for example, an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “engine”) 1 having four cylinders includes an intake pipe 2, and a throttle valve 3 is disposed in the middle of the intake pipe 2. Further, a throttle valve opening (TH) sensor 4 is connected to the throttle valve 3, and an electric signal corresponding to the opening of the throttle valve 3 is output to an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 5. Supply. An actuator 7 that drives the throttle valve 3 is connected to the throttle valve 3, and the operation of the actuator 7 is controlled by the ECU 5.
[0013]
The fuel injection valve 6 is provided for each cylinder so that fuel can be directly injected into a combustion chamber (not shown) of the engine 1. Each fuel injection valve 6 is connected to a fuel pump (not shown) and electrically connected to the ECU 5, and a valve opening time (fuel injection amount) of the fuel injection valve 6 is controlled by a signal from the ECU 5.
[0014]
Each cylinder of the engine 1 is provided with two intake valves and two exhaust valves (not shown). The intake valve and the exhaust valve are electromagnetically driven valves that are driven by the electromagnetic drive mechanism 30, and the valve opening timing and the valve closing timing can be arbitrarily set. An electromagnetically driven intake / exhaust valve is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-283316.
[0015]
Each cylinder of the engine 1 is provided with an in-cylinder pressure sensor 14 for detecting the pressure in the combustion chamber, and the detection signal is supplied to the ECU 5.
On the other hand, an intake pipe absolute pressure (PBA) sensor 8 is provided immediately downstream of the throttle valve 3, and an absolute pressure signal converted into an electric signal by the absolute pressure sensor 8 is supplied to the ECU 5. Further, an intake air temperature (TA) sensor 9 is attached downstream thereof, detects the intake air temperature TA, outputs a corresponding electric signal, and supplies it to the ECU 5.
[0016]
An engine water temperature (TW) sensor 10 mounted on the main body of the engine 1 is composed of a thermistor or the like, detects the engine water temperature (cooling water temperature) TW, outputs a corresponding temperature signal, and supplies it to the ECU 5.
The ECU 5 is connected to a crank angle position sensor 11 that detects a rotation angle of a crankshaft (not shown) of the engine 1, and a signal corresponding to the rotation angle of the crankshaft is supplied to the ECU 5. The crank angle position sensor 11 is a cylinder discrimination sensor that outputs a pulse (hereinafter referred to as “CYL pulse”) at a predetermined crank angle position of a specific cylinder of the engine 1, and relates to a top dead center (TDC) at the start of the intake stroke of each cylinder. A TDC sensor that outputs a TDC pulse at a crank angle position before a predetermined crank angle (every 180 degrees of crank angle in a four-cylinder engine) and one pulse (hereinafter referred to as “CRK”) with a constant crank angle period shorter than the TDC pulse (for example, a period of 30 degrees) The CYL pulse, the TDC pulse, and the CRK pulse are supplied to the ECU 5. These pulses are used for various timing controls such as opening / closing valve timings of the intake and exhaust valves, fuel injection timing, ignition timing, and detection of the engine speed (engine speed) NE.
[0017]
A spark plug 12 provided for each cylinder of the engine 1 is connected to the ECU 5, and a drive signal of the spark plug 12, that is, an ignition signal is supplied from the ECU 5.
The ECU 5 is supplied with an accelerator sensor 31 for detecting an accelerator pedal depression amount (hereinafter referred to as “accelerator pedal operation amount”) AP of a vehicle driven by the engine 1 and a detection signal thereof.
[0018]
The ECU 5 shapes input signal waveforms from various sensors, corrects the voltage level to a predetermined level, converts an analog signal value into a digital signal value, etc., and a central processing unit (hereinafter referred to as “CPU”). ), A storage circuit for storing a calculation program executed by the CPU, a calculation result, and the like, an actuator 7, an electromagnetic drive mechanism 30, a spark plug 12, and an output circuit for supplying a drive signal to the fuel injection valve 6 The
[0019]
The CPU of the ECU 5 calculates the target opening THCMD of the throttle valve 3 according to the accelerator pedal operation amount AP detected by the accelerator sensor 31, and controls the actuator 7 so that the throttle valve opening TH matches the target opening THCMD. Drive control is performed.
[0020]
The ECU 5 calculates the required torque PMECMD of the engine 1 according to the accelerator pedal operation amount AP, and performs an operation condition for performing the compression self-ignition operation according to the required torque PMECMD and the engine speed NE (hereinafter referred to as “HCCI condition” (HCCI condition)). : Homogeneous Charge Compression Ignition)) is established, the electromagnetic drive mechanism 30 is controlled so that the valve timings of the intake valve and the exhaust valve are suitable for compression self-ignition operation, and ignition by the spark plug 12 is performed. Do not do it. On the other hand, when the HCCI condition is not satisfied, a spark ignition operation for performing ignition by the spark plug 12 is performed. In the spark ignition operation, the electromagnetic drive mechanism 30 is controlled so that the valve timings of the intake valve and the exhaust valve are suitable for the spark ignition operation.
[0021]
FIG. 2 is a flowchart of the main part of the engine control process, and this process is executed by the CPU of the ECU 5 in synchronization with the TDC pulse.
In step S11, the PMECMD table shown in FIG. 4A is searched according to the accelerator pedal operation amount AP, and the required torque PMECMD per cylinder of the engine is calculated. The PMECMD table is set so that the required torque PMECMD is substantially proportional to the accelerator pedal operation amount AP. Next, it is determined whether or not the HCCI condition is satisfied based on the engine speed NE and the required torque PMECMD (step S12). The HCCI condition is satisfied in the operation region RHCCI determined by the engine speed NE and the required torque PMECMD shown in FIG. The hatched hatched operation region RHCCCIX is included in this operation region RHCCI and is a region that has been expanded compared to the prior art due to partial cylinder operation in the present embodiment.
[0022]
When the HCCI condition is not satisfied in step S12, the process proceeds to step S13, and a spark ignition operation is performed.
When the HCCI condition is satisfied, it is determined whether or not the required torque PMECMD is smaller than a predetermined threshold value PTH (step S14). The predetermined threshold value PTH corresponds to the upper edge of the operation region RHCCIX, as shown in FIG.
[0023]
If PMECMD <PTH in step S14, the intake valves and exhaust valves of the # 1 and # 4 cylinders are closed (step S15), and fuel injection in these cylinders is stopped (step S16), and # 1 The cylinder and the # 4 cylinder are deactivated (partial cylinder operation is performed in which only the # 2 cylinder and the # 3 cylinder are operated). Next, the required torques of the # 2 and # 3 cylinders that continue to operate are set to twice the required torque calculated in step S11 (step S17). That is, the required torque PCMDVS per cylinder during partial cylinder operation is determined by the following equation (1).
PCMDVS = PMECMD × 2 (1)
[0024]
In step S18, the INJ table shown in FIG. 4B is retrieved according to the required torque PCMDVS, and the basic fuel injection amounts INJ of the # 2 cylinder and # 3 cylinder to be operated are calculated. The INJ table is set so that the basic fuel injection amount INJ is substantially proportional to the required torque PCMDVCS. Next, the TCMD table shown in FIG. 4C is searched according to the required torque PCMDVS, and the target in-cylinder temperature TCMD is calculated (step S19). The TCMD table is set so that the target in-cylinder temperature TCMD decreases as the required torque PCMDVS increases.
[0025]
In step S20, the CAEC table shown in FIG. 5A and the CAIO table shown in FIG. 5B are retrieved according to the target in-cylinder temperature TCMD, and the exhaust valves of the # 2 cylinder and # 3 cylinder to be operated are closed. The valve timing CAEC and the intake valve opening timing CAIO are obtained. Here, as shown in FIG. 6, the exhaust valve closing timing CAEC is defined as an advance amount from the top dead center (hereinafter referred to as “exhaust TDC”) at which the exhaust stroke ends, and the intake valve opening timing CAEC. CAIO is defined as a retard amount from the exhaust TDC. In FIG. 6, the vertical axis indicates the lift amount LFT of the intake valve and the exhaust valve, the broken line indicates the lift characteristic of the exhaust valve, and the solid line indicates the lift characteristic of the intake valve.
[0026]
The CAEC table shown in FIG. 5A is set so that the valve closing timing CAEC advances as the target in-cylinder temperature TCMD increases. Further, the CAIO table shown in FIG. 5B is set such that the valve opening timing CAIO is retarded as the target in-cylinder temperature TCMD increases. That is, the valve timing of the exhaust valve and the intake valve is controlled such that the negative overlap period TNOL in the valve timing of the exhaust valve and the intake valve becomes longer as the target in-cylinder temperature TCMD becomes higher. Thereby, the actual in-cylinder temperature (temperature in the combustion chamber) is controlled so as to substantially coincide with the target in-cylinder temperature TCMD.
[0027]
In step S21, a KTCMD table shown in FIG. 5C is retrieved according to the target in-cylinder temperature TCMD, and a correction coefficient KTCMD is calculated. The KTCMD table is set so that the correction coefficient KTCMD increases as the target in-cylinder temperature TCMD increases.
[0028]
In step S22, the basic fuel injection amount INJ and the correction coefficient KTCMD are applied to the following equation (2) to calculate the fuel injection amount INJCMD.
INJCMD = INJ × KTCMD (2)
By correcting the basic fuel injection amount INJ by the equation (2), the fuel injection amount is controlled so that the actual in-cylinder temperature becomes the target in-cylinder temperature TCMD.
[0029]
When PMECMD ≧ PTH in step S14, all cylinders are operated. That is, first, the process proceeds to step S31, where the required torque of each cylinder is set to the required torque PMECMD calculated in step S11, and then the INJ table shown in FIG. An amount INJ is obtained (step S32).
[0030]
In step S33, the TCMD table shown in FIG. 4C is searched according to the required torque PMEMCMD, and the target in-cylinder temperature TCMD is calculated. In step S34, the CAEC table shown in FIG. 5 (a) and the CAIO table shown in FIG. 5 (b) are retrieved according to the target in-cylinder temperature TCMD, and the exhaust valve closing timing CAEC and the intake valve of all the cylinders are searched. Obtain the valve opening time CAIO. In step S35, as in step S21, the correction coefficient KTCMD is calculated according to the target in-cylinder temperature TCMD, and then the fuel injection amount INJCMD is obtained by the equation (2).
[0031]
As described above, in the present embodiment, when the required torque PMECMD is smaller than the predetermined threshold value PTH, the partial cylinder operation is performed in which the # 1 cylinder and the # 4 cylinder are deactivated and the # 2 cylinder and the # 3 cylinder are operated. Since the required torque of the # 2 cylinder and # 3 cylinder to be operated is doubled and the fuel injection amount per cylinder is increased, the engine operation that realizes stable ignition and performs the compression self-ignition operation The area can be enlarged.
[0032]
In the present embodiment, the electromagnetic drive mechanism 30 constitutes a part of the cylinder deactivation control means, and the ECU 5 constitutes a part of the required torque calculation means and the cylinder deactivation control means. More specifically, step S11 in FIG. 2 corresponds to the required torque calculation means, and steps S14 to S22 in FIG. 2 correspond to the cylinder deactivation control means.
[0033]
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, an example of a four-cylinder engine is shown, but the number of cylinders is not limited to this. For example, in a 6-cylinder engine, when performing a partial cylinder operation, a 3 cylinder is deactivated and a 3 cylinder is activated, a partial cylinder operation is activated, or a 2 cylinder is deactivated and a 4 cylinder is activated. It may be. In any case, the required torque PCMDVS of some cylinders to be operated is calculated by the following equation (3).
PCMDVS = PMECMD × N / n (3)
[0034]
Here, N is the total number of cylinders, and n is the number of operating cylinders in partial cylinder operation. That is, the required torque PCMDVS of the working cylinder is obtained by multiplying the required torque PMECMD per cylinder in all cylinder operation by the ratio (N / n) of the total number of cylinders N to the number of working cylinders n.
By using Expression (3), the same engine output torque as that in the full cylinder operation can be obtained in the partial cylinder operation.
Further, the required torque PCMDVS of some cylinders to be operated may be calculated by the following equation (4).
PCMDVS = PMECMD × KCSCMD (4)
Here, KCSCMD is a correction coefficient larger than “1.0” set according to the operation parameter of the engine 1, and is set to a value close to the ratio N / n, for example.
[0035]
The fuel injection valve 6 may be provided in an intake port (not shown) that communicates the intake pipe 2 and the combustion chamber.
The present invention can also be applied to control of a marine vessel propulsion engine such as an outboard motor having a crankshaft as a vertical direction.
[0036]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the first aspect of the present invention , the compression self-ignition operation is performed in the predetermined operation region defined using the required torque of the engine , and the spark ignition operation is performed in the operation region other than the predetermined operation region. Switching control is performed so that all cylinders are operated in the first partial region in the predetermined operation region where the required torque is equal to or greater than the predetermined value, while the required torque in the predetermined operation region is smaller than the predetermined value. Control is performed so as to perform partial cylinder operation in the second partial region. By performing the partial cylinder operation in the second partial region, the amount of fuel to be supplied to the working cylinder is increased, and the operation region in which the air-fuel mixture can be surely self-ignited, that is, the compression self-ignition operation can be performed. The possible operation area can be expanded by the amount corresponding to the second partial area .
[0037]
According to the second aspect of the present invention, when the partial cylinder operation is performed, the amount of fuel supplied to the working cylinder is increased from that during the all cylinder operation . By increasing the amount of fuel supplied to the working cylinder can Rukoto combined engine output torque during cylinder deactivation operation to the required torque.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an internal combustion engine and a control device thereof according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a main part of a control process of the internal combustion engine shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing an engine operation region in which a compression self-ignition operation is executed.
4 is a diagram showing a table used in the process of FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a table used in the processing of FIG. 2;
FIG. 6 is a diagram showing lift characteristics of an intake valve and an exhaust valve.
[Explanation of symbols]
1 Internal combustion engine 5 Electronic control unit (required torque calculation means, cylinder deactivation control means)
6 Fuel injection valve 30 Electromagnetic drive mechanism (cylinder deactivation control means)
31 Accelerator sensor

Claims

複数の気筒を有し、圧縮自己着火運転及び火花点火運転を行うことができる内燃機関の制御装置において、
前記機関の要求トルクを算出する要求トルク算出手段と、
前記要求トルクを用いて定義される前記機関の所定運転領域において前記圧縮自己着火運転を行い、前記所定運転領域以外の運転領域において前記火花点火運転を行うように切換制御を行う運転切換制御手段と、
前記所定運転領域内の、前記要求トルクが所定値以上である第１部分領域内では前記複数気筒の全部を作動させる全気筒運転を行う一方、前記所定運転領域内の、前記要求トルクが前記所定値より小さい第２部分領域内では、前記複数気筒の一部の作動を休止させる一部気筒運転を行うように前記機関を制御する気筒休止制御手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。In a control device for an internal combustion engine having a plurality of cylinders and capable of performing compression self-ignition operation and spark ignition operation,
Required torque calculating means for calculating the required torque of the engine;
An operation switching control means for performing the switching control so that the compression self-ignition operation is performed in a predetermined operation region of the engine defined using the required torque and the spark ignition operation is performed in an operation region other than the predetermined operation region; ,
In the first partial region in which the required torque is greater than or equal to a predetermined value within the predetermined operation region, all-cylinder operation for operating all of the plurality of cylinders is performed, while the required torque in the predetermined operation region is the predetermined value. And a cylinder deactivation control means for controlling the engine so as to perform a partial cylinder operation for deactivating some of the plurality of cylinders within a second partial region smaller than the value. apparatus.

前記気筒休止制御手段は、前記一部気筒運転を行うときは、作動気筒に供給する燃料量を前記全気筒運転時より増加させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。The cylinder deactivation control means, wherein when performing partial-cylinder operation, the control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, characterized in Rukoto the amount of fuel supplied to the hydraulic cylinder is increased from the time the all-cylinder operation .