JP4642095B2 - エンジンの制御装置及び制御方法 - Google Patents
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Description
前記制御手段は、前記ノンスロットル火花点火式燃焼モードから前記圧縮自己着火式燃焼モードへ切換える際に、前記吸気弁のリフト量及び/又は開弁期間を前記設定値よりも小さくする第1の期間を設定する。
図1は、本発明に係る制御装置の一実施形態を自動車用ガソリンエンジン(実施例1〜3で共通)に適用した場合を示す概略構成図である。
[実施例1]
本実施例1においては、ECU20により、火花点火式燃焼モードでは、吸気弁5a及び排気弁5bは、図5に示される作動プロフィールを描くように制御される。また、スロットル弁2は全開とされ、吸気弁5aの閉時期を調整することで同時にリフト量及び開弁期間が変更され、燃焼室7内に流入する空気量が調整される。
本実施例では、ECU20は、火花点火式燃焼モードと圧縮自己着火式燃焼モードとの間のモード切換えを行う際には、運転性能悪化を抑制する制御を行う。より具体的には、燃焼モード切換過渡時に、吸気弁5aの開弁期間を、圧縮自己着火式燃焼モードでの設定値以下とする期間を設けることによって、切換過渡時の空気量の変動を抑制し、燃焼モードの切換過渡時におけるトルク変動等の低減化を図るものである。
図7においては、横軸に空燃比A/Fがとられている。図の右側が、理論空燃比=14.7よりもリーンLeであり、左側がリッチRiである。また、縦軸には、内部EGR率RI−EGRがとられている。図の上側が内部EGR率が高く、下側が低くなっている。
この場合は、図13(A)に示されるように、時点taにおいて、圧縮自己着火式燃焼を実行可能と判断されると、燃焼モード切換フラグFexにON(=1)をセットし、火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへと燃焼モードの切換を開始する。図13(B)に示されるように、Fexの変化から所定時間To後にFex2がON(=1)へとセットされる。また、図13(C)に示されるように、Fexの変化に基づき、所定時間Ts後の時点tbから所定時間Tm後の時点tcまでフラグFhoをON(=1)にセットする。
時点taからの操作量の準備を経て、時点ta+To(又はta+Ts)=時点tbにおいて、各操作量を圧縮自己着火式燃焼モードを実現するための設定値に切換える。それに従って、内部EGR量Qegrが増大(図14(A))、空気量Qairが増大される(図14(B))。この操作により、燃焼モードが火花点火式燃焼モードから圧縮自己着火式燃焼モードへと移行する。
本実施例では、吸入空気量Qairの変動が発生する期間である時点tbから時点tcの期間中に、吸気弁5aの開弁期間を補正し、圧縮自己着火式燃焼モードでの設定値よりも短くすることにより、吸入空気量Qairを減少させる(図14(B))。これにより、図7の点Bから点Dへの移行時における空燃比A/Fの一時的なリーン化(図14(C))を抑制し、点Cへと移行させることによって、エンジントルクTeの低下を抑制する(図14(D))とともに、エンジン回転速度Neの変動を抑制(図14(E))することで、スムーズな燃焼モードの切換を実現することができる。
時点taにおいて、火花点火式燃焼を実行可能と判断されると、燃焼モード切換フラグFexがOFF(=0)となり(図15(A))、それと共にフラグFex2がOFF(=0)にセットされる(図15(B))。切換補正量を変更するフラグFhoは時点taにてON(=1)にセットされ、時間Tmの間、目標操作量を補正すべく、ON(=1)の状態が保たれ、その後、OFF(=0)にセットされる(図15(C))。スロットル開度θTHは圧縮自己着火式燃焼モード及び火花点火式燃焼モードにおいて、全開状態に保たれる。排気弁閉時期EVCは時間Tmが経過した時点tbにて内部EGR率が高い火花点火式燃焼モード(図7の点Bの状態)にすべく、遅くされ、その後、図7の点Aの状態すべくさらに遅くされる(図15(E))。吸気弁開時期IVOは排気弁閉時期と同様に、時点tbにて早められた後、さらに早められる(図15(F))。吸気弁開弁期間IVeventは時点tbにて長くされる(図15(G))。
時点taにおいて、図15(A)に示されるように、圧縮自己着火式燃焼を実行可能と判断されると、燃焼モード切換フラグFexにOFF(=0)をセットし、圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへと燃焼モードの切換を開始する。図15(B)に示されるように、Fexの変化直後にFex2がOFF(=0)へとセットされる。また、図15(C)に示されるように、フラグFexの変化に基づき、時点ta後から所定時間Tm経過後の時点tbまでフラグFhoをON(=1)にセットする。
時点ta+Tm=時点tbにおいて、各操作量を火花点火式燃焼モードを実現するための設定値に切換える。それに従って、内部EGR量Qegrが減少(図16(A))、空気量Qairが増大される(図16(B))。この操作により、燃焼モードが圧縮自己着火式燃焼モードから火花点火式燃焼モードへと移行する。その後、火花点火式燃焼モードにおいて、内部EGR量を低下させることで、図7の点Aの状態へと移行させる。
時点taから時点tbまでの期間において、図7の点Cの状態に移行すべく、空燃比A/Fがほぼ14.7(ストイキ近傍)となるように、吸気弁開弁期間IVeventを補正することで、時点ta+Tmでの燃焼モードの切換に先立ち、吸入空気量Qairが減少し、これにより、時点ta+Tmでの各操作量の切換による吸入空気量Qairの一時的な増大を抑制することが可能となる(図16(B))。この結果、時点tb以降の空燃比A/Fの一時的なリーン化が抑制され(図16(C))、エンジントルクTeの変動を抑制(図16(D))及びエンジン回転速度Neの変動を抑制することが可能となり(図16(E))、スムーズな燃焼モードの切換を実現することができる。
次に、図22及び図23を用いて、燃焼モード切換制御の実施例2を説明する。
なお、本実施例2が適用されるエンジンやシステム構成等は、基本的には、図1、図2、図3に示されるものと同じであるので、その重複説明を省略し、以下においては、実施例1との相異点を重点的に説明する。
次に、図24から図26を用いて、燃焼モード切換制御の実施例3を説明する。
なお、本実施例3が適用されるエンジンやシステム構成等は、基本的には、図1、図2、図3に示されるものと同じであるので、その重複説明を省略し、以下においては、実施例1、2との相異点を重点的に説明する。
2 …電制スロットル弁
3 …燃料噴射弁
4 …点火プラグ
5a …吸気弁
5b …排気弁
6 …吸気通路
7 …燃焼室
8 …排気通路
9 …空燃比センサ
10 …三元触媒
11 …排気温センサ
12 …クランク軸
13 …クランク角センサ
14 …ピストン
15 …シリンダ
20 …ECU
30 …ガソリンエンジン
40 …制御装置
20a…入力回路
20b…入力ポート
20c…RAM
20d…ROM
20e…CPU
20f…電制スロットル弁駆動回路
20g…燃料噴射弁駆動回路
20h…点火出力回路
20j…吸排気弁駆動回路
21 …燃焼モード切換判定手段
23 …圧縮自己着火式燃焼用操作量演算手段
25 …火花点火式燃焼用操作量演算手段
27 …燃焼モード切換手段
27a…タイマ
27b…燃焼モード用操作量選択手段
28 …燃焼モード切換補正手段
28a…補正量切換判定手段
28b…切換用補正量演算手段
28c…切換補正量選択手段
29 …加算手段
Claims (18)
- ピストン上方に画成される燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記燃焼室の燃料を点火・燃焼させるための点火プラグと、リフト量及び/又は開弁期間を制御可能な吸気弁及び排気弁と、前記燃料噴射弁による燃料噴射、前記点火プラグによる火花点火、前記吸気弁及び排気弁のリフト量及び/又は開弁期間等を制御する制御手段とを有するエンジンの制御装置であって、
前記制御手段は、エンジンの運転状態に応じて、燃焼モードとして、主として前記吸気弁のリフト量及び/又は開弁期間を制御することによって前記燃焼室に流入する空気量を調整するとともに、前記点火プラグにより前記燃焼室の燃料を点火・燃焼させるノンスロットル火花点火式燃焼モードと、ピストンの上昇に伴う前記燃焼室の圧力上昇を利用して燃料を燃焼させる圧縮自己着火式燃焼モードと、を選択的に設定するとともに、それらモード間の切換えを行うようにされ、
前記ノンスロットル火花点火式燃焼モードと前記圧縮自己着火式燃焼モードとの間の切換過渡時に、前記吸気弁のリフト量及び/又は開弁期間を、前記圧縮自己着火式燃焼モードでの設定値より小さくすることを特徴とするエンジンの制御装置。 - ピストン上方に画成される燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記燃焼室の燃料を点火・燃焼させるための点火プラグと、リフト量及び/又は開弁期間を制御可能な吸気弁及び排気弁と、前記燃焼室に流入する空気量を制御可能なスロットル弁と、前記燃料噴射弁による燃料噴射、前記点火プラグによる火花点火、前記吸気弁及び排気弁のリフト量及び/又は開弁期間、前記スロットル弁の開度等を制御する制御手段とを有するエンジンの制御装置であって、
前記制御手段は、エンジンの運転状態に応じて、燃焼モードとして、主として前記スロットル弁の開度を制御することによって前記燃焼室に流入する空気量を調整するとともに、前記点火プラグにより前記燃焼室の燃料を点火・燃焼させる通常スロットル火花点火式燃焼モードと、前記スロットル弁を全開ないしその近傍まで開いて、主として前記吸気弁のリフト量及び/又は開弁期間を制御することによって前記燃焼室に流入する空気量を調整するとともに、ピストンの上昇に伴う前記燃焼室の圧力上昇を利用して燃料を燃焼させる圧縮自己着火式燃焼モードと、を選択的に設定するとともに、それらモード間の切換えを行うようにされ、
前記通常スロットル火花点火式燃焼モードと前記圧縮自己着火式燃焼モードとの間の切換過渡時に、前記吸気弁のリフト量及び/又は開弁期間を、前記圧縮自己着火式燃焼モードでの設定値より小さくすることを特徴とするエンジンの制御装置。 - 前記制御手段は、前記ノンスロットル火花点火式燃焼モードから前記圧縮自己着火式燃焼モードへ切換える際に、前記吸気弁のリフト量及び/又は開弁期間を前記設定値よりも小さくする第1の期間を設定することを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装置。
- 前記制御手段は、前記圧縮自己着火式燃焼モードから前記ノンスロットル火花点火式燃焼モードへ切換える際に、前記吸気弁のリフト量及び/又は開弁期間を前記設定値よりも小さくする第2の期間を設定することを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装置。
- 前記制御手段は、前記通常スロットル火花点火式燃焼モードから前記圧縮自己着火式燃焼モードへ切換える際に、前記吸気弁のリフト量及び/又は開弁期間を前記設定値より小さくする第3の期間を設定することを特徴とする請求項2に記載のエンジンの制御装置。
- 前記制御手段は、前記圧縮自己着火式燃焼モードから前記通常スロットル火花点火式燃焼モードへ切換える際に、前記吸気弁のリフト量及び/又は開弁期間を前記設定値よりも小さくする第4の期間を設定することを特徴とする請求項2に記載のエンジンの制御装置。
- 前記制御手段は、前記第1の期間の終了時期を、圧縮自己着火燃焼開始時期、又はそれより若干早期に設定することを特徴とする請求項3に記載のエンジンの制御装置。
- 前記制御手段は、前記第2の期間の終了時期を、火花点火燃焼開始時期、又はそれより若干早期に設定することを特徴とする請求項4に記載のエンジンの制御装置。
- 前記制御手段は、前記第3の期間の終了時期を、圧縮自己着火燃焼開始時期、又はそれより若干早期に設定することを特徴とする請求項5に記載のエンジンの制御装置。
- 前記制御手段は、前記第4の期間の終了時期を、火花点火燃焼開始時期、又はそれより若干早期に設定することを特徴とする請求項6に記載のエンジンの制御装置。
- 前記制御手段は、前記第1の期間の開始時期を、要求エンジントルクが所定値以下となった時期以後に設定することを特徴とする請求項3に記載のエンジンの制御装置。
- 前記制御手段は、前記第3の期間の開始時期を、要求エンジントルクが所定値以下となった時期以後に設定することを特徴とする請求項5に記載のエンジンの制御装置。
- 前記制御手段は、前記第2の期間の開始時期を、要求エンジントルクが所定値以上となった時期以後に設定することを特徴とする請求項4に記載のエンジンの制御装置。
- 前記制御手段は、前記第4の期間の開始時期を、要求エンジントルクが所定値以上となった時期以後に設定することを特徴とする請求項6に記載のエンジンの制御装置。
- 前記要求エンジントルクの所定値は、前記圧縮自己着火式燃焼モードで運転して、エンジンが所定の回転速度にあるもとで、前記要求エンジントルク以上のエンジントルクを発生させた際に、空燃比が所定値以下、前記燃焼室の圧力上昇率の最大値が所定値以上、及び燃焼変動量が所定値以上の3つの条件のうちの少なくとも一つを満たしたときのエンジントルクに設定されていることを特徴とする請求項11から14のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
- 前記制御手段は、前記第1、第2、第3、及び第4の期間の開始時期を、前記燃焼室内に流入する空気の温度、湿度、大気圧、前記エンジンを搭載した車両の周辺情報、及び、前記車両に搭載されたエンジンの制御装置以外の制御装置からの出力信号のうちの少なくとも一つに基づいて設定することを特徴とする請求項1から15のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
- 前記制御手段は、前記モード切換過渡時における、前記吸気弁のリフト量及び/又は開弁期間を、前記燃焼室に流入する空気の温度、湿度、大気圧のうちの少なくとも一つに基づいて設定することを特徴とする請求項1から16のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
- 前記制御手段は、前記モード切換過渡時における、前記吸気弁のリフト量及び/又は開弁期間を、前記燃焼モードが切換えられる度に学習することを特徴とする請求項1から17のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
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