JPH1122609A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
内燃機関の制御装置Info
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- JPH1122609A JPH1122609A JP9182290A JP18229097A JPH1122609A JP H1122609 A JPH1122609 A JP H1122609A JP 9182290 A JP9182290 A JP 9182290A JP 18229097 A JP18229097 A JP 18229097A JP H1122609 A JPH1122609 A JP H1122609A
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Abstract
火時期補正で回避する。 【解決手段】成層燃焼から均質燃焼の切換判断時に、目
標当量比tφを演算し(S1) 、目標シリンダ吸入空気量
tQaを演算し(S2) 、燃焼切換を実行し(S3)、遅れシ
リンダ吸入空気量dQaを演算し(S4)、空気量過剰率r
Qaを演算し(S5)、トルク補正割合PIPER1を演算
し(S6)、シリンダ吸入空気量の目標値と実際値との偏差
|dQa −tQa |が所定値ε未満か否かを判定し(S7)、所
定値ε以上のときは点火時期補正量ΔADVを演算し(S
9)、S8で偏差|dQa −tQa |が所定値ζ未満となるま
で所定時間10ms毎にS4に戻って点火時期補正制御を行
なう。
Description
置に関し、例えば成層燃焼と均質燃焼など燃焼方式を切
り換える運転状態に応じて切り換える機関における該燃
焼切換時の制御に関する。
ば、スロットル開度を電子制御するスロットル弁(以下
電制スロットル弁という) を備え、アクセル操作量と機
関回転速度等から機関の目標トルクを設定し、該目標ト
ルクが得られるようにスロットル開度を制御するように
したものがある(特開昭62−110536号公報等参
照) 。
穏やかなトルクの変化を実現する際に、リーン空燃比/
ストイキ空燃比(理論空燃比) や成層燃焼/均質燃焼の
切換により目標空燃比や目標シリンダ吸入空気量をステ
ップ的に変更した場合にトルク段差が発生することを防
止するため、空燃比を徐々に変化させる方法がある(特
開平5−71381号公報等参照) 。
来方法では、空燃比変化と吸入空気量変化の割合が対応
しないため、トルクの段差は緩和されるが、所望のトル
クは得られず、また、意図した以外の空燃比を用いるた
め、エミッションの悪化等の問題が発生する。また、成
層燃焼時に大量のEGRを行なっていた場合には、均質
燃焼へ切り換えた後も成層燃焼時のEGRガスが残留
し、その影響で燃焼切換直後の均質燃焼が悪化してしま
う場合がある。
てなされたもので、燃焼切換時に、当量比を切換前後の
燃焼に応じた所望の当量比に維持し、あるいは、残留E
GRガスの影響を回避するように燃料量を決定したとき
に、該燃料量の変化により生じようとするトルク変化を
点火時期の補正によって抑制することにより、燃焼切換
時の運転性, 排気エミッション特性を満たした内燃機関
の制御装置を提供することを目的とする。
る発明は、2つ以上の燃焼方式を切り換えて用いる内燃
機関において、燃焼の切換時に燃料量の変化に起因して
発生するトルク段差を点火時期で補正することを特徴と
する。
うに、2つ以上の燃焼方式を切り換えて用いる内燃機関
において、燃焼の切換時に燃料量の変化に起因して発生
するトルク段差を推定するトルク段差推定手段と、前記
推定されたトルク段差を回避するための点火時期補正量
を演算する点火時期補正量演算手段と、前記演算された
点火時期補正量で点火時期で補正する点火時期補正手段
と、を含んで構成したことを特徴とする。
性や排気エミッションの悪化等を抑制するように燃料量
を制御しつつ、該燃料量の変化に起因して発生するトル
ク段差を点火時期を補正することによって回避すること
ができる。また、請求項3に係る発明は、前記2つの燃
焼方式は、均質燃焼と成層燃焼であり、前記燃料量の変
化は、燃焼切換時の均質燃焼時における燃料量の変化で
あることを特徴とする。
換えるときのトルク段差を回避することができる。この
場合、成層燃焼時に適した点火時期の範囲は狭く、燃料
量の変化に対して点火時期補正を行なうと燃焼性が損な
われてしまうが、均質燃焼時における燃料量の変化に対
して点火時期補正を行なえば、燃焼性を損なうことなく
トルク段差を回避できる。
の変化は、燃焼切換時に、目標当量比と目標シリンダ吸
入空気量とをステップ的に切り換える場合に空気の遅れ
により生じる燃料増量分であることを特徴とする。燃焼
切換によって目標当量比が増大する場合、例えば成層燃
焼から均質燃焼への燃焼切換時等に目標当量比と目標シ
リンダ吸入空気量とを同時にステップ的に切り換える
と、シリンダ吸入空気量には遅れを生じるため、切換後
の燃焼用の目標当量比で燃料量を決定すると燃料量が増
量する。該燃料増量分を点火時期で補正すれば、当量比
を燃焼切換に応じて応答良く切り換えつつトルクの増大
を回避できる。
の変化は、燃焼切換時に、目標当量比をステップ的に切
り換える前に空気の遅れを満たして予め目標シリンダ吸
入空気量を変化させた場合に生じる燃料増量分であるこ
とを特徴とする。例えば、均質燃焼から成層燃焼への燃
焼切換時は、成層燃焼切換後に燃料量を変化させると、
該燃料量の変化によるトルク変化を点火時期で補正する
ことが不可能である。そこで、燃焼切換前に目標シリン
ダ吸入空気量だけ切換後の燃焼に合わせて増量変化さ
せ、所定の遅れ後に目標シリンダ吸入空気量に達してか
ら、目標当量比,点火時期を切り換えて燃焼を切り換え
る。
空気量が前記燃焼切換後の目標シリンダ吸入空気量に達
するまでの増量中に、目標当量比を切換前の燃焼に合わ
せた目標当量比に維持すると、吸入空気量の増量に応じ
て燃料量が増量する。該燃料増量分を点火時期で補正す
ることにより、燃焼切換前のトルク増大を回避できる。
量の変化は、燃焼切換時に、第1の目標当量比と異なる
第2の目標当量比に基づいて燃料供給を行なう場合の、
第1の目標当量比に基づく燃料量との差分であることを
特徴とする。燃焼切換時に、燃焼安定性確保等のため当
量比を補正する場合があり、その場合補正前の第1の目
標当量比と補正後の第2の目標当量比との差分に応じた
燃料量の変化を、点火時期で補正することによりトルク
段差を回避できる。
の変化は、成層燃焼から均質燃焼への切換後に成層燃焼
時に掛けていたEGRガスが残留し、第1の目標当量比
では燃焼が悪化すると判断した場合に、安定した燃焼が
実現できる第2の目標当量比まで目標当量比を補正する
ことにより生じる燃料増量分であることを特徴とする。
に補正する具体例として、多量のEGRを行なう成層燃
焼から均質燃焼へ燃焼を切り換える場合には、成層燃焼
時に掛けていたEGRガスが、燃焼切換直後に残留して
燃焼に悪影響を与える。そこで、該残留EGRガスによ
る影響がある間は、該影響を考慮せず燃焼切換に応じた
シリンダ吸入空気量等に応じて設定された第1の目標当
量比を、安定した燃焼が実現できる第2の目標当量比に
増大補正する。これにより、生じる燃料増量分を点火時
期で補正することでトルクの増大を回避できる。
量比の補正は、成層燃焼から均質燃焼への切換時に、均
質燃焼の第1の目標当量比に所定の禁止帯を設け、その
禁止帯外へ目標当量比を補正することであることを特徴
とする。成層燃焼から均質燃焼への切換時に、前記EG
Rガスによる影響が出る可能性がある当量比帯域を禁止
帯として設定しておき、シリンダ吸入空気量等に応じて
設定された第1の目標当量比が前記禁止帯にあるとき
は、該禁止帯外にある第2の目標当量比に補正する構成
とすれば、簡易に当量比を補正でき、点火時期補正も容
易に行なえる。
量比の補正は、成層燃焼から均質燃焼への切換時に残留
するEGRガス量を推定し、その推定値に基づいて安定
した燃焼が可能な当量比とするための当量比補正率を演
算し、該当量比補正率を用いた目標当量比の補正である
ことを特徴とする。
当量比補正率を用いて目標当量比を補正することによ
り、安定した燃焼が可能な高精度な当量比の補正を行な
うことができ、点火時期補正も必要最小限な補正で済ま
せることが可能となる。また、請求項10に係る発明は、
前記目標当量比の補正は、成層燃焼と均質燃焼の燃焼効
率による違いによる補正分を含んだ補正であることを特
徴とする。
が相違するため、燃焼切換時に該燃焼効率の違いを考慮
した目標当量比の補正を行なうことにより、燃焼効率の
違いによるトルク段差を予め除去でき、点火時期補正量
をそれだけ小さくすることが可能となる。また、請求項
11に係る発明は、前記第1の目標当量比は、成層燃焼か
ら均質燃焼への切換時に、シリンダ吸入空気量の変化に
位相を合わせるように演算した当量比であることを特徴
とする。
後の均質燃焼時の最終目標当量比と切換前の成層燃焼時
の目標当量比との偏差が大きく、これに伴い目標シリン
ダ吸入空気量の偏差も大きいので、実際のシリンダ吸入
空気量の遅れが大きい。そこで実際のシリンダ吸入空気
量の遅れに位相を合わせて第1の目標当量比を設定す
る。成層燃焼時の残留EGRガスの影響が無くなった後
は、該第1の目標当量比に制御することにより、トルク
変化を回避できる。
目標当量比は、成層燃焼から均質燃焼への切換時の当量
比と最終的な目標当量比を所定の関数で結ぶことによっ
て得られる当量比であることを特徴とする。前記実際の
シリンダ吸入空気量の遅れに位相を合わせる代わりに、
切換時の当量比と最終的な目標当量比を所定の関数、例
えばステップ応答,ランプ応答,n次曲線等の関数で結
ぶことで近似させることができる。
期の補正量は、目標シリンダ吸入空気量と、現在のシリ
ンダ吸入空気量との所定の関係に基づいて演算するもの
であることを特徴とする。目標シリンダ吸入空気量に対
して現在のシリンダ吸入空気量は遅れを生じるので、該
遅れの関係に基づいて点火時期補正量を演算することに
より、目標トルクとの偏差に応じた点火時期補正量を得
ることができる。
期の補正量は、第1の目標当量比と第2の目標当量比と
の所定の関係に基づいて演算するものであることを特徴
とする。燃焼切換時に2つ設定された目標当量比の所定
の関係に基づいて演算された点火時期補正量で点火時期
を補正することにより、該2つの目標当量比の違いによ
って生じるトルクの段差を回避することができる。
関係は、それぞれの値の比率であることを特徴とする。
2つの目標当量比が種々変化した場合でも、これらの比
率を用いることで、二次元マップからの検索等により、
トルクの段差を補正する点火時期補正量を容易に演算す
ることができる。
関係は、それぞれの値の差分であることを特徴とする。
同様に、2つの目標当量比が種々変化した場合でも、こ
れらの差分を用いることで、二次元マップからの検索等
により、トルクの段差を補正する点火時期補正量を容易
に演算することができる。
づいて説明する。図2は、本発明の一実施形態のシステ
ム構成を示す。アクセル操作量検出手段としてのアクセ
ル操作量センサ1は、ドライバによって踏み込まれたア
クセルペダルの踏込み量を、検出する。
センサ2は、単位クランク角毎のポジション信号及び気
筒行程位相差毎の基準信号を発生し、前記ポジション信
号の単位時間当りの発生数を計測することにより、ある
いは前記基準信号発生周期を計測することにより、機関
回転速度Neを検出できる。エアフローメータ3は、機
関4への単位時間当りの吸入空気量を検出する。
出する。機関4のシリンダ部には、燃焼室12内に燃料を
直接噴射する燃料噴射弁6、燃焼室12内で火花点火を行
う点火栓7が設けられる。そして、低・中負荷領域で
は、燃焼室12内に圧縮行程で燃料噴射することにより、
燃焼室12内の点火栓7周辺に可燃混合気を層状に形成し
て成層燃焼を行い、高負荷領域では燃焼室7内に吸気行
程で燃料噴射することによりシリンダ全体に略均質な混
合比の混合気を形成して均質燃焼を行なうことができる
ようになっている。
ットル弁9が介装され、該スロットル弁9開度を電子制
御可能なスロットル弁制御装置10が備えられている。前
記各種センサ類からの検出信号は、コントロールユニッ
ト11へ入力され、該コントロールユニット11は、前記セ
ンサ類からの信号に基づいて検出される運転状態に応じ
て前記スロットル弁制御装置10を介してスロットル弁9
の開度を制御し、前記燃料噴射弁6を駆動して燃料噴射
量 (燃料供給量) を制御し、点火時期を設定して該点火
時期で前記点火栓7を点火させる制御を行う。
に排気の一部を還流するEGR通路14と、該EGR通路
14に介装されたEGR制御弁15からなるEGR装置が設
けられる。次に、第1の実施形態として、成層燃焼から
均質燃焼への切換制御の実施形態について説明する。本
実施形態では、成層燃焼から均質燃焼への切換時に、シ
リンダ吸入空気量を均質燃焼の目標当量比に応じた目標
値に減少制御すると共に、減少遅れを伴う実際のシリン
ダ吸入空気量に対応して均質燃焼の目標当量比が維持さ
れるように燃料供給量を制御する。この結果、該吸入空
気量の減少遅れ期間中の燃料供給量の増量により発生し
ようとするトルク増大を回避するように点火時期補正を
行うものである。
3に示したフローチャートに従って説明する。このルー
チンは、機関の運転状態に基づいて、成層燃焼から均質
燃焼への切換判断が行なわれたときに実行される。ステ
ップ1では、現在の機関運転状態(回転速度,負荷) に
基づいて均質燃焼への切換後の目標当量比tφを演算す
る。
応する目標シリンダ吸入空気量tQaを演算する。ステ
ップ3では、目標シリンダ吸入空気量,目標当量比を所
定変数に格納することにより、燃焼切換を実行する。吸
入空気量,目標当量比の制御は他のジョブで実行され
る。
気量tQaに基づき、遅れシリンダ吸入空気量dQaを
演算する。これは、目標シリンダ吸入空気量tQaに基
づき、スロットル弁を駆動して吸入空気量を切換制御し
てもスロットル弁の動作遅れに加えてスロットル弁下流
からシリンダまでの空気の輸送遅れがあるため、該遅れ
に対応した実際のシリンダ吸入空気量dQaを求めるも
のである。
気量tQaに対する遅れシリンダ吸入空気量dQaの空
気過剰率rQa(=dQa/tQa) を演算する。ステ
ップ6では、前記空気過剰率rQaに基づいて、図4に
示したマップからの検索等によりトルク過剰率PIPE
R1を演算する。ここで、トルク過剰率PIPER1と
は、実際のシリンダ吸入空気量である遅れシリンダ吸入
空気量dQaと目標当量比tφに対応して得られるトル
クの、目標シリンダ吸入空気量tQaと目標当量比tφ
に対応する目標トルクに対する過剰率である。つまり、
後述する点火時期補正を行なわない場合、空気量の遅れ
に伴い実際のトルクが目標トルクに対して過剰になる割
合を示すものである。
Rを前記トルク過剰率PIPER1の逆数(1/PIP
ER1) として演算する。すなわち、該トルク補正割合
PIPERは、実際のトルクを目標トルクに一致させる
ための補正割合を示す。ステップ8では、前記遅れシリ
ンダ吸入空気量dQaと目標シリンダ吸入空気量tQa
との偏差|dQa−tQa|が所定値εより小さいか否
かを判定する。
上あると判定された場合は、ステップ9へ進み、前記ト
ルク補正割合PIPERに基づいて、図5に示したマッ
プからの検索等により点火時期補正量ΔADVを演算す
る。次いでステップ10へ進み、所定時間(例えば10m
s) の経過を待ってステップ4へ戻って、同様の演算を
行い、前記ステップ8で偏差が所定値より小となるま
で、トルク補正制御を行なう。
が所定値εより小さいと判定された場合は、実際のシリ
ンダ吸入空気量が目標シリンダ吸入空気量に十分近づけ
られたと判断してトルク補正を停止すべく、本フローを
終了する。図6は、点火時期制御のフローチャートを示
す。ステップ11では、機関の運転状態に基づいてベース
点火時期ADVB を、マップからの検索等により演算す
る。ベース点火時期ADVB は、燃焼の切換に応じて切
り換えられる。
VB に前記点火時期補正量ΔADVを加算して点火時期
ADV(=ADVB +ΔADV) を補正する。ステップ
13では、前記補正した点火時期ADVをセットして該点
火時期に点火させる。上記成層燃焼から均質燃焼への切
換時の制御の様子を、図7のタイムチャートを参照して
説明する。
焼への切換判断が行なわれると、目標当量比tφが例え
ば成層燃焼時の0.5 から均質燃焼時の0.7 に切り換えら
れる。燃焼切換時のトルク段差を回避するためには、切
換時に一定に維持される目標トルクに対して目標当量比
tφがステップ的に増大方向に切り換わるので、目標シ
リンダ吸入空気量tQaはステップ的に減少するが、空
気の遅れにより遅れシリンダ吸入空気量dQaはなだら
かに減少する。
入空気量dQaに対して、均質燃焼時の目標当量比tφ
(=0.7)を維持するように、燃焼判断切換後、ステップ
的に増大した後、なだらかに減少するように制御され
る。この結果、当量比は燃焼切換直後から所望の値に維
持されるが、このままでは、空気遅れ中の燃料増大分だ
けトルクが増大してしまう。図の実トルク特性の鎖線は
該トルクの仮想増大分を示す。
火時期補正量ΔADVで点火時期が均質燃焼のベース点
火時期ADVB に対して遅角補正され、前記燃料増大分
によるトルク増大分が打ち消され、実トルクも一定に維
持され、目標トルクを実現できる。このように、点火時
期によるトルク補正を行なうことにより、燃焼切換の判
断と同時に、目標トルク一定のまま目標当量比を燃焼に
対応して所望の値に切り換えて実際の燃焼切換を行なう
ことができ、運転性及び排気エミッションが向上する。
関で直接燃料噴射を行なって成層燃焼と均質燃焼とを切
り換える場合、アイドルや極低負荷運転状態のように均
質リーンバーン燃焼を用いることができない運転領域が
ある。これらの運転領域でエアコン等の高負荷が加わる
などして成層燃焼から均質燃焼の切換要求が発生する場
合、空燃比30以上の超リーンな成層燃焼から理論空燃比
での均質ストイキ燃焼に切り換える必要がある。そのた
め、切換時の空気の遅れに伴うトルク段差は、従来エン
ジンの均質リーン燃焼からストイキ燃焼への切換時に比
較して極端に大きいため、該直接燃料噴射機関での成層
燃焼から均質燃焼への切換に本実施形態を適用すること
により、非常に大きな効果が得られる。
ら成層燃焼への切換制御の実施形態について説明する。
均質燃焼から成層燃焼への切換時は、切換判断と同時に
燃焼を切り換えてトルク段差を点火時期補正で回避しよ
うとしても、成層燃焼の点火時期は圧縮行程のごく限定
された範囲に限られるため、実質的に不可能である。そ
こで、本実施形態は、均質燃焼から成層燃焼への切換に
先立ち、シリンダ吸入空気量を切換後の成層燃焼用の目
標値になるように制御し、目標値に達するまでの遅れ期
間中に均質燃焼での目標当量比が維持されるように燃料
供給量を増量制御する。このとき、燃料供給量の増量に
より増大しようとするトルク変化を抑制するように点火
時期を補正し、吸入空気量が目標値に達すると、点火時
期を成層燃焼用に切り換えて実際の燃焼を切り換えるも
のである。
を、図8に示したフローチャートに従って説明する。こ
のルーチンは、機関の運転状態に基づいて、均質燃焼か
ら成層燃焼への切換判断が行なわれたときに実行され
る。ステップ21では、成層燃焼切換後の最終目標当量比
tφを演算する。ステップ22では、現在の均質燃焼中の
目標当量比tφ0 を演算する。
に対応する目標シリンダ吸入空気量tQaを演算する。
ステップ24では、前記目標シリンダ吸入空気量tQaを
所定変数に格納する。吸入空気量の制御は、別のジョブ
で実行される。ステップ25では、前記目標シリンダ吸入
空気量tQaに基づき、遅れシリンダ吸入空気量dQa
を前記実施形態と同様にして演算する。
目標当量比tφ0 に対応する目標シリンダ吸入空気量n
Qaを演算する。ステップ27では、前記目標シリンダ吸
入空気量nQaに対する遅れシリンダ吸入空気量dQa
の空気過剰率rQa(=dQa/nQa) を演算する。
ステップ28では、前記空気過剰率rQaに基づいて、図
4に示したマップからの検索等によりトルク過剰率PI
PER1を演算する。この場合の、トルク過剰率PIP
ER1は、実際の吸入空気量である遅れシリンダ吸入空
気量dQaと現在の均質燃焼用の目標当量比tφ0 に対
応して得られるトルクの、現在の均質燃焼用の目標シリ
ンダ吸入空気量nQaと目標当量比tφ0 に対応する均
質燃焼用の目標トルクに対する過剰率である。つまり、
後述する点火時期補正を行なわない場合、空気量の増量
に伴い実際のトルクが均質燃焼用の目標トルクに対して
過剰になる割合を示すものである。
Rを前記トルク過剰率PIPER1の逆数(1/PIP
ER1) として演算する。ステップ30では、前記遅れシ
リンダ吸入空気量dQaと成層燃焼切換後の目標シリン
ダ吸入空気量tQaとの偏差|dQa−tQa|が所定
値εより小さいか否かを判定する。
上あると判定された場合は、ステップ31へ進み、前記ト
ルク補正割合PIPERに基づいて、図6に示したマッ
プからの検索等により点火時期補正量ΔADVを演算す
る。次いでステップ32へ進み、所定時間(例えば10m
s) の経過を待ってステップ25へ戻って、同様の演算を
行い、前記ステップ30で偏差が所定値より小となるま
で、点火時期補正を行なってトルク補正制御を行なわせ
る。
り小さいと判定された場合は、実際のシリンダ吸入空気
量が、成層燃焼切換後の目標シリンダ吸入空気量に十分
近づけられたと判断してステップ33へ進み、成層燃焼へ
の切換を実行する。具体的には前記最終目標当量比tφ
を所定変数に格納する。当量比の制御は他のジョブで実
行される。
御の様子を、図9のタイムチャートを参照して説明す
る。運転状態に基づいて、均質燃焼から成層燃焼への切
換判断が行なわれると、切換後の成層燃焼に対応した最
終目標当量比tφ(例えば0.5)が算出されるが、実際の
目標当量比tφは、均質燃焼時の値(例えば0.7)に維持
されたまま、吸入空気量が成層燃焼用の目標値tQaと
なるように増量制御される。
される吸入空気量dQaに対応して均質燃焼中の目標当
量比tφ0 を満たすように、燃料供給量が増量制御され
る。該燃料供給量の増量により発生しようとするトルク
増大分(実トルク特性に鎖線で示す) を回避するよう
に、点火時期が点火時期補正量ΔADVにより均質燃焼
のベース点火時期ADVB に対して遅角補正され、前記
燃料増大分によるトルク増大分が打ち消され、実トルク
も一定に維持され、目標トルクを実現できる。
達すると、成層燃焼用の目標当量比tφに切り換えら
れ、該目標当量比tφの切換に応じて燃料供給量がステ
ップ的に減少される。同時に、点火時期も成層燃焼用の
制御値にきりかえられるため、トルク一定の状態で燃焼
を切り換えることができる。このように、燃焼切換前に
均質燃焼に応じた当量比を維持して吸入空気量及び燃料
供給量を増量し、その間のトルク増大分を点火時期補正
で回避しながら、トルク一定の状態で燃焼切換を行なう
ことができるため、運転性及び排気エミッションが向上
する。
ら均質燃焼への切換時に発生する成層燃焼中のEGRガ
スの残留を考慮した切換制御について説明する。成層燃
焼の空燃比は大きくリーン側に設定されているため、一
般にNOx低減用に大量のEGRを必要とする。これに
対し、均質燃焼では成層燃焼に比較してEGR量は少な
く、特に、空燃比リーン限界付近での均質リーン燃焼で
はEGRを行なうと燃焼性が悪化するためEGRを停止
している。従来、成層燃焼から均質燃焼への切換時は、
吸入空気量の増量遅れに従って目標当量比を徐々に減少
してトルク一定での切換を図っているが、成層燃焼で大
量のEGRを掛けていた場合には、均質燃焼への切換直
後に残留するEGRガスにより燃焼性が悪化してトルク
ダウンを生じることとなる。
留による影響がある間、目標当量比を大きめに設定して
リッチ燃焼により残留EGRガスによる燃焼の悪化を回
避すると共に、該目標当量比増大によるトルク増大分を
点火時期補正により回避するものである。以下に、本実
施形態に係る燃焼切換時の制御を、図10のフローチャー
トに従って説明する。
実施形態のフローのステップ1〜ステップ4と同様であ
り、均質燃焼切換後の最終目標当量比tφと、該最終目
標当量比tφに対応する目標シリンダ吸入空気量tQa
を演算し、所定変数に格納して燃焼切換を実行した後、
遅れシリンダ吸入空気量dQaを演算する。ステップ45
では、前記遅れシリンダ吸入空気量dQaに位相を合わ
せた遅れ目標当量比tφ0 を演算する。なお、該遅れ目
標当量比tφ0 は、燃焼切換時の当量比と切換後の最終
目標当量比tφとを、所定の関数例えばステップ応答,
ランプ応答, あるいはn次曲線等で結んで得るようにし
てもよい。
回避するための大きめの補正目標当量比htφを演算す
る。ステップ47では前記補正目標当量比htφを所定変
数に格納して当量比の制御を実行させる。当量比の制御
は他のジョブで実行される。ステップ48では、前記遅れ
目標当量比tφ0 に対する補正当量比htφ, の比率r
φ(=htφ/tφ0)を演算する。る。
づいて、図11のマップからの検索等によりトルク過剰率
PIPER2を演算する。これは、遅れ目標当量比tφ
0 で得られるトルクに対する補正当量比htφで得られ
るトルクの過剰率である。ここで、前記遅れ目標当量比
tφ0 で得られるトルクは、残留EGRガスによるトル
クダウンの影響を除いた値で演算する。補正当量比ht
φとすることで残留EGRガスの影響が回避されるた
め、純粋に当量比の比でトルクの比を考慮すべきだから
である。
Rを前記トルク過剰率PIPER2の逆数として演算す
る。ステップ51では、前記補正当量比htφと遅れ目標
当量比tφ0 との偏差|htφ−tφ0 |が所定値εよ
り小さいか否かを判定する。偏差|htφ−tφ0 |が
所定値ε以上である場合は、ステップ52へ進み、前記ト
ルク補正割合PIPERに基づいて点火時期補正量ΔA
DVを演算する。
ば10ms) の経過を待ってステップ44へ戻り、同様の演
算を行って前記ステップ51で偏差が所定値より小となる
まで、点火時期補正を行なってトルク補正制御を行なわ
せる。ステップ51で前記偏差|dQa−tQa|が所定
値εより小さいと判定された後は、残留EGRガスが十
分減少して燃焼性悪化の影響が無くなったと判断してス
テップ52へ進む。
最終目標当量比tφと一致するまで、該遅れ目標当量比
tφ0 で燃料供給量制御を継続し、最終目標当量比tφ
に達した後は、該最終目標当量比tφに対応する燃料供
給量に制御する。上記成層燃焼から均質燃焼への切換時
の制御の様子を、図13のタイムチャートを参照して説明
する。
焼への切換判断が行なわれると、最終目標当量比tφに
対応して吸入空気量が増量制御され、遅れシリンダ吸入
空気量dQaに対応して遅れ目標当量比tφ0 が演算さ
れるが、成層燃焼時の残留EGRガスの影響がある間
は、当量比を補正当量比htφにステップ的に増大さ
せ、リッチ空燃比燃焼を行なって残留EGRガスによる
燃焼性の影響を回避する。このとき、トルクは燃料供給
量の増量により逆に増量するので、点火時期補正量ΔA
DVだけ遅角補正することにより、該トルク増大を抑制
する。遅れ目標当量比tφ0 が増大して補正当量比ht
φに一致した後は、当量比は最終目標当量比tφに一致
するまで遅れ目標当量比tφ0 に制御する。
すために当量比を増大補正した結果発生しようとするト
ルク増大を、点火時期を遅角補正することにより回避で
き、トルク一定の状態で燃焼を切り換えることができる
ため、運転性及び排気エミッションが向上する。ここ
で、前記補正当量比htφは、簡易的には固定値であっ
てもよいが、成層燃焼時のEGR率等に基づいて均質燃
焼切換後の残留EGRガス量を推定し、該推定した残留
EGR量に基づいて設定することもできる。図14は、E
GR率を推定するフローを示す。
クrTeを演算する。ステップ62では、機関回転速度N
eと前記発生トルクrTeとに基づいて、図15に示すマ
ップからの検索等により排気圧PeXを演算する。ステ
ップ63では、前記排気圧PeXと吸気圧Pinとの差圧
dPを演算する。なお、吸気圧Piは吸気圧センサの検
出値あるいはスロットル弁開度TVOと機関回転速度N
e等から推定した値を用いればよい。
開度からEGR量Qegrを演算する。ステップ65で
は、前記EGR量Qegrと吸入空気量QaとからEG
R率を演算する。このようにして演算したEGR率から
推定した均質燃焼切換後の残留EGRガス量に基づい
て、前記補正当量比率の演算などを介して補正当量比h
tφを設定すれば、より適切な値に設定することができ
る。
量を、目標シリンダ吸入空気量と現在の目標吸入空気量
との比率又は第1の目標当量比と第2の目標当量比との
比率に基づいて算出したが、これらの値の差分に基づい
て算出するようにしてもよく、いずれの場合も2つの値
が種々変化しても1つのパラメータ値で点火時期補正量
をマップ等の検索から容易に演算することができる。
への切換時の制御ルーチンを示すフローチャート。
トルク過剰率PIPER1変換マップ。
正量ΔADV変換マップ。
ート。
ャート。
への切換時の制御ルーチンを示すフローチャート。
ャート。
への切換時の制御ルーチンを示すフローチャート。
ルク過剰率PIPER2変換マップ。
ャート。
ート。
Claims (16)
- 【請求項1】2つ以上の燃焼方式を切り換えて用いる内
燃機関において、 燃焼の切換時に燃料量の変化に起因して発生するトルク
段差を点火時期で補正することを特徴とする内燃機関の
制御装置。 - 【請求項2】2つ以上の燃焼方式を切り換えて用いる内
燃機関において、 燃焼の切換時に燃料量の変化に起因して発生するトルク
段差を推定するトルク段差推定手段と、 前記推定されたトルク段差を回避するための点火時期補
正量を演算する点火時期補正量演算手段と、 前記演算された点火時期補正量で点火時期で補正する点
火時期補正手段と、 を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の制御装
置。 - 【請求項3】前記2つの燃焼方式は、均質燃焼と成層燃
焼であり、 前記燃料量の変化は、燃焼切換時の均質燃焼時における
燃料量の変化であることを特徴とする請求項1又は請求
項2に記載の内燃機関の制御装置。 - 【請求項4】前記燃料量の変化は、燃焼切換時に、目標
当量比と目標シリンダ吸入空気量とをステップ的に切り
換える場合に空気の遅れにより生じる燃料増量分である
ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つに
記載の内燃機関の制御装置。 - 【請求項5】前記燃料量の変化は、燃焼切換時に、目標
当量比をステップ的に切り換える前に空気の遅れを満た
して予め目標シリンダ吸入空気量を変化させた場合に生
じる燃料増量分であることを特徴とする請求項1〜請求
項3のいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置。 - 【請求項6】前記の燃料量の変化は、燃焼切換時に、第
1の目標当量比と異なる第2の目標当量比に基づいて燃
料供給を行なう場合の、第1の目標当量比に基づく燃料
量との差分であることを特徴とする請求項1〜請求項3
のいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置。 - 【請求項7】前記燃料量の変化は、成層燃焼から均質燃
焼への切換後に成層燃焼時に掛けていたEGRガスが残
留し、第1の目標当量比では燃焼が悪化すると判断した
場合に、安定した燃焼が実現できる第2の目標当量比ま
で目標当量比を補正することにより生じる燃料増量分で
あることを特徴とする請求項6に記載の内燃機関の制御
装置。 - 【請求項8】前記目標当量比の補正は、成層燃焼から均
質燃焼への切換時に、均質燃焼の第1の目標当量比に所
定の禁止帯を設け、その禁止帯外へ目標当量比を補正す
ることであることを特徴とする請求項7に記載の内燃機
関の制御装置。 - 【請求項9】前記目標当量比の補正は、成層燃焼から均
質燃焼への切換時に残留するEGRガス量を推定し、そ
の推定値に基づいて安定した燃焼が可能な当量比とする
ための当量比補正率を演算し、該当量比補正率を用いた
目標当量比の補正であることを特徴とする請求項7に記
載の内燃機関の制御装置。 - 【請求項10】前記目標当量比の補正は、成層燃焼と均質
燃焼の燃焼効率による違いによる補正分を含んだ補正で
あることを特徴とする請求項7〜請求項9のいずれか1
つに記載の内燃機関の制御装置。 - 【請求項11】前記第1の目標当量比は、成層燃焼から均
質燃焼への切換時に、シリンダ吸入空気量の変化に位相
を合わせるように演算した当量比であることを特徴とす
る請求項7〜請求項10のいずれか1つに記載の内燃機関
の制御装置。 - 【請求項12】前記第1の目標当量比は、成層燃焼から均
質燃焼への切換時の当量比と最終的な目標当量比を所定
の関数で結ぶことによって得られる当量比であることを
特徴とする請求項7〜請求項10のいずれか1つに記載の
内燃機関の制御装置。 - 【請求項13】前記点火時期の補正量は、目標シリンダ吸
入空気量と、現在のシリンダ吸入空気量との所定の関係
に基づいて演算するものであることを特徴とする請求項
1〜請求項12のいずれか1つに記載の内燃機関の制御装
置。 - 【請求項14】前記点火時期の補正量は、第1の目標当量
比と第2の目標当量比との所定の関係に基づいて演算す
るものであることを特徴とする請求項1〜請求項12のい
ずれか1つに記載の内燃機関の制御装置。 - 【請求項15】前記所定の関係は、それぞれの値の比率で
あることを特徴とする請求項13又は請求項14に記載の内
燃機関の制御装置。 - 【請求項16】前記所定の関係は、それぞれの値の差分で
あることを特徴とする請求項13又は請求項14に記載の内
燃機関の制御装置。
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