JP2000265873A - Combustion control device for internal combustion engine - Google Patents

Combustion control device for internal combustion engine

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JP2000265873A
JP2000265873A JP11067487A JP6748799A JP2000265873A JP 2000265873 A JP2000265873 A JP 2000265873A JP 11067487 A JP11067487 A JP 11067487A JP 6748799 A JP6748799 A JP 6748799A JP 2000265873 A JP2000265873 A JP 2000265873A
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JP
Japan
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catalyst
combustion
compression
temperature
conversion rate
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Application number
JP11067487A
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Japanese (ja)
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幸大 ▲吉▼沢
Yukihiro Yoshizawa
Takeshi Taniyama
剛 谷山
Takayuki Arai
孝之 荒井
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3011Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3064Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion with special control during transition between modes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/12Engines characterised by fuel-air mixture compression with compression ignition

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To smoothen a transfer from spark ignition combustion to self ignition combustion and to perform stable combustion till an engine warming state after the engine is started by exactly predicting warming state of the engine forming self ignition combustion. SOLUTION: An ECU 1 controlling an engine 10 is provided with a combustion switching part 2 switching a spark ignition control and a compression self ignition control. The combustion switching part 2 is provided with a cylinder pressure acquiring part 3 predicting cylinder pressure in the vicinity of a compression top dead center, a cylinder temperature acquiring part 4 predicting a cylinder temperature in the vicinity of the compression top dead center and a combustion form judging part 5 judging the formation or non-formation of a compression self ignition combustion condition based on cylinder pressure and the cylinder temperature.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼制
御装置に係り、特に、火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼
とを切り換えることができる内燃機関の燃焼制御装置に
関する。
The present invention relates to a combustion control device for an internal combustion engine, and more particularly to a combustion control device for an internal combustion engine that can switch between spark ignition combustion and compression self-ignition combustion.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガソリンエンジンの熱効率を改善するた
めに、スロットルバルブによる吸気絞りを少なくすると
ともに混合気をリーン化することで、ポンプ損失を低減
すると共に作動ガスの比熱比を大きくして理論熱効率を
向上する手法が知られている。しかしながら、従来の火
花点火エンジンでは空燃比をリーンにすると燃焼期間が
長期化して、燃焼安定度が悪化する。このため、空燃比
のリーン化には限界がある。
2. Description of the Related Art In order to improve the thermal efficiency of a gasoline engine, the theoretical thermal efficiency is improved by reducing the intake throttle by a throttle valve and making the air-fuel mixture lean, thereby reducing the pump loss and increasing the specific heat ratio of the working gas. There are known techniques for improving the quality. However, in the conventional spark ignition engine, when the air-fuel ratio is made lean, the combustion period becomes longer, and the combustion stability deteriorates. For this reason, there is a limit to lean air-fuel ratio.

【0003】上記問題を解決する手段として、特開平7
−71279号公報にあるように、予混合圧縮自己着火
燃焼を起こさせる手段が提示されている。これは2サイ
クルエンジンにおいて、排気ポート近傍に該排気ポート
の開度を制御可能な排気制御弁を設け、この排気制御弁
を制御することにより、筒内圧力を制御して自己着火燃
焼を起こしている。
As means for solving the above problem, Japanese Patent Laid-Open No.
As disclosed in JP-A-71279, means for causing homogeneous charge compression auto-ignition combustion is proposed. This is because in a two-cycle engine, an exhaust control valve capable of controlling the opening degree of the exhaust port is provided near the exhaust port, and by controlling the exhaust control valve, the in-cylinder pressure is controlled to cause self-ignition combustion. I have.

【0004】ガソリンエンジンにおいて、圧縮上死点付
近で筒内圧力及び筒内温度がある程度以上に高まると、
燃焼室内の混合気は活性化して非常に着火し易い状態と
なり、火花点火を行わなくても、燃焼室内の複数の点か
ら自己着火して急速に燃焼が広がる。これにより空燃比
がリーン化した場合においても火花点火と比べると燃焼
期間が長期化せず、よりリーンな空燃比での安定な燃焼
が可能となる。また、空燃比がリーンのため、燃焼温度
が低下して、NOxも大幅に低減できる。
In a gasoline engine, when the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature increase to some extent near the compression top dead center,
The air-fuel mixture in the combustion chamber is activated and becomes very easily ignited, and even without spark ignition, self-ignition occurs at a plurality of points in the combustion chamber and combustion spreads rapidly. Accordingly, even when the air-fuel ratio is lean, the combustion period is not prolonged as compared with spark ignition, and stable combustion at a leaner air-fuel ratio is possible. Further, since the air-fuel ratio is lean, the combustion temperature decreases, and NOx can be significantly reduced.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】自己着火燃焼は空燃比
に加えて、筒内圧力及び筒内温度の影響を強く受け、筒
内圧力、筒内温度が低下した場合には燃焼が不安定とな
り、運転性が悪化する。そこで、機関始動後の暖機中は
火花点火燃焼として、機関暖機後に自己着火燃焼へ移行
する必要がある。
The self-ignition combustion is strongly influenced by the cylinder pressure and the cylinder temperature in addition to the air-fuel ratio. When the cylinder pressure and the cylinder temperature decrease, the combustion becomes unstable. , Driving performance deteriorates. Therefore, it is necessary to shift to self-ignition combustion after engine warm-up as spark ignition combustion during warm-up after engine start.

【0006】しかしながら、従来例では筒内圧力、筒内
温度に応じて、機関暖機状態を判断していないため、自
己着火燃焼と火花点火燃焼を最適に切り替えることが困
難であり、自己着火燃焼が不安定となり、運転性が悪化
するという問題点があった。
However, in the prior art, since the engine warm-up state is not determined according to the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature, it is difficult to optimally switch between self-ignition combustion and spark ignition combustion. However, there has been a problem that the driving performance becomes unstable and the driving performance deteriorates.

【0007】また、自己着火燃焼においては、要求され
る筒内圧力、筒内温度が高いため、高圧縮比としてい
る。また、ノッキング等を抑制するため、空燃比はリー
ンとなっている。これらの理由により、自己着火燃焼時
は排気ガス温度が低下して、触媒の活性化が遅れ、エミ
ッションが悪化するという問題点があった。
In the case of self-ignition combustion, a high compression ratio is set because the required in-cylinder pressure and in-cylinder temperature are high. The air-fuel ratio is lean to suppress knocking and the like. For these reasons, there has been a problem that the temperature of the exhaust gas decreases during self-ignition combustion, activation of the catalyst is delayed, and emission deteriorates.

【0008】この対策として、点火時期をリタードし、
燃焼を遅くすることにより排気ガス温度を昇温する手法
が用いられている。しかしながら、燃焼期間が短く、燃
焼位置が上死点近傍となる自己着火燃焼においては、燃
焼位置のリタード量を大きく取ることは難しく、排気ガ
ス温度の昇温効果が小さい。
As a countermeasure, the ignition timing is retarded,
A method of raising the exhaust gas temperature by slowing down the combustion is used. However, in self-ignition combustion in which the combustion period is short and the combustion position is near top dead center, it is difficult to increase the retard amount at the combustion position, and the effect of increasing the exhaust gas temperature is small.

【0009】また従来例、特開昭62−51727号公
報では、空気量を絞り、空燃比をリッチ化して排気ガス
温度を昇温させている。しかしながら、この手法では空
気量を絞った時に、筒内圧力が低下してしまう。筒内圧
力の影響を強く受ける自己着火燃焼では、筒内圧力が低
下すると自己着火燃焼が不安定となるため、運転性が悪
化してしまうという問題点があった。
In a conventional example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-51727, the exhaust gas temperature is raised by reducing the amount of air and enriching the air-fuel ratio. However, in this method, when the amount of air is reduced, the in-cylinder pressure decreases. In self-ignition combustion that is strongly affected by in-cylinder pressure, the self-ignition combustion becomes unstable when the in-cylinder pressure decreases, so that there is a problem that operability deteriorates.

【0010】また、特開平8−296463号公報で
は、バルブタイミングの可変機構により、圧縮比を可変
にするものが提案されている。しかしながら、この従来
例ではノッキングの抑制のため高負荷側で圧縮比を低下
させており、低負荷側では高圧縮比となっている。この
ために、一般的にアイドル等低負荷運転が多い始動直後
は排気ガス温度が低下し、触媒の活性化が遅れてしまう
という問題点があった。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-296463 proposes a technique in which the compression ratio is made variable by a variable valve timing mechanism. However, in this conventional example, the compression ratio is reduced on the high load side to suppress knocking, and the compression ratio is high on the low load side. For this reason, there has been a problem that the exhaust gas temperature generally drops immediately after the start, in which low-load operation such as idling is common, and the activation of the catalyst is delayed.

【0011】本発明はかかる問題点に鑑みたもので、筒
内圧力および筒内温度から、自己着火燃焼が成立する機
関の暖機状態を正確に予測することによって、火花点火
燃焼から自己着火燃焼への移行がスムーズとなり、機関
始動後から機関暖機状態まで安定した燃焼が実現できる
内燃機関を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and accurately predicts a warm-up state of an engine in which self-ignition combustion is established from in-cylinder pressure and in-cylinder temperature. The object of the present invention is to provide an internal combustion engine in which the transition to the internal combustion engine becomes smooth and stable combustion can be realized from the start of the engine until the engine is warmed up.

【0012】また、触媒の暖機中は自己着火の燃焼を制
御して、排気ガス温度を昇温させて触媒の早期活性化を
図り、エミッションを低減するクリーンな内燃機関を提
供することにある。
It is another object of the present invention to provide a clean internal combustion engine that controls self-ignition combustion during warming-up of a catalyst, raises the temperature of exhaust gas, activates the catalyst early, and reduces emissions. .

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
上記課題を解決するため、火花点火燃焼と圧縮自己着火
燃焼とを切換可能な内燃機関の燃焼制御装置において、
圧縮上死点付近の筒内圧力を測定又は予測する筒内圧力
取得手段と、圧縮上死点付近の筒内温度を測定又は予測
する筒内温度取得手段と、前記筒内圧力及び前記筒内温
度に基づいて、圧縮自己着火燃焼条件の成立又は不成立
を判断する燃焼形態判断手段と、を備えたことを要旨と
する。
According to the first aspect of the present invention,
In order to solve the above problems, in a combustion control apparatus for an internal combustion engine capable of switching between spark ignition combustion and compression self-ignition combustion,
In-cylinder pressure acquisition means for measuring or predicting in-cylinder pressure near compression top dead center, in-cylinder temperature acquisition means for measuring or predicting in-cylinder temperature near compression top dead center, the in-cylinder pressure and the in-cylinder And a combustion mode determining unit configured to determine whether the compression self-ignition combustion condition is satisfied or not based on the temperature.

【0014】請求項2記載の発明は、上記課題を解決す
るため、請求項1記載の内燃機関の燃焼制御装置におい
て、前記筒内圧力取得手段は、吸気圧、圧縮比、及び機
関温度に基づいて前記筒内圧力を予測し、前記筒内温度
取得手段は、吸気温、圧縮比、及び機関温度に基づいて
前記筒内温度を予測することを要旨とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a combustion control apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect, wherein the in-cylinder pressure obtaining means is based on an intake pressure, a compression ratio, and an engine temperature. The gist is that the in-cylinder pressure is predicted and the in-cylinder temperature obtaining means predicts the in-cylinder temperature based on the intake air temperature, the compression ratio, and the engine temperature.

【0015】請求項3記載の発明は、上記課題を解決す
るため、請求項1または請求項2記載の内燃機関の燃焼
制御装置において、排気を浄化する触媒と、該触媒の活
性を推測する触媒活性推測手段と、内燃機関の圧縮比を
変更する圧縮比変更手段と、を更に備え、前記触媒活性
推測手段により前記触媒が活性化されたと推測されない
場合に、前記圧縮比変更手段により内燃機関の圧縮比を
基本圧縮比よりも低圧縮比に変更して圧縮自己着火燃焼
を行うことを要旨とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a combustion control apparatus for an internal combustion engine according to the first or second aspect, wherein the catalyst for purifying exhaust gas and the catalyst for estimating the activity of the catalyst are provided. An activity estimating unit and a compression ratio changing unit for changing a compression ratio of the internal combustion engine, further comprising: when the catalyst activity estimating unit does not estimate that the catalyst has been activated, the compression ratio changing unit changes the compression ratio of the internal combustion engine. The gist of the present invention is to change the compression ratio to a lower compression ratio than the basic compression ratio and perform compression self-ignition combustion.

【0016】請求項4記載の発明は、上記課題を解決す
るため、請求項1または請求項2記載の内燃機関の燃焼
制御装置において、排気を浄化する触媒と、該触媒の活
性を推測する触媒活性推測手段と、内燃機関の膨張比を
変更する膨張比変更手段と、を更に備え、前記触媒活性
推測手段により前記触媒が活性化されたと推測されない
場合に、前記膨張比変更手段により内燃機関の膨張比を
基本膨張比よりも低膨張比に変更して圧縮自己着火燃焼
を行うことを要旨とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a combustion control apparatus for an internal combustion engine according to the first or second aspect, wherein the catalyst for purifying exhaust gas and the catalyst for estimating the activity of the catalyst are provided. An activity estimating means, and an expansion ratio changing means for changing an expansion ratio of the internal combustion engine, further comprising: when the catalyst activity estimating means does not estimate that the catalyst has been activated, the expansion ratio changing means changes the internal combustion engine. The gist of the present invention is to perform compression auto-ignition combustion by changing the expansion ratio to a lower expansion ratio than the basic expansion ratio.

【0017】請求項5記載の発明は、上記課題を解決す
るため、請求項1または請求項2記載の内燃機関の燃焼
制御装置において、排気を浄化する触媒と、該触媒の活
性を推測する触媒活性推測手段と、を更に備え、前記触
媒活性推測手段により前記触媒が活性化されたと推測さ
れない場合に、圧縮自己着火燃焼を禁止し、火花点火燃
焼を行うことを要旨とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a combustion control apparatus for an internal combustion engine according to the first or second aspect, wherein the catalyst for purifying exhaust gas and the catalyst for estimating the activity of the catalyst are provided. And an activity estimating means, wherein when the catalyst activity estimating means does not estimate that the catalyst has been activated, the compression self-ignition combustion is prohibited and the spark ignition combustion is performed.

【0018】請求項6記載の発明は、上記課題を解決す
るため、請求項3記載の内燃機関の燃焼制御装置におい
て、前記触媒の触媒転化率を推測する触媒転化率推測手
段を更に備え、前記触媒転化率推測手段により推測され
た前記触媒転化率が所定のレベルより低下した場合に、
基本圧縮比よりも低圧縮比で圧縮自己着火燃焼を行うこ
とを要旨とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a combustion control apparatus for an internal combustion engine according to the third aspect of the present invention, further comprising a catalyst conversion rate estimating means for estimating a catalyst conversion rate of the catalyst. When the catalyst conversion rate estimated by the catalyst conversion rate estimation means falls below a predetermined level,
The gist of the present invention is to perform compression auto-ignition combustion at a compression ratio lower than the basic compression ratio.

【0019】請求項7記載の発明は、上記課題を解決す
るため、請求項4記載の内燃機関の燃焼制御装置におい
て、前記触媒の触媒転化率を推測する触媒転化率推測手
段を更に備え、前記触媒転化率推測手段により推測され
た前記触媒転化率が所定のレベルより低下した場合に、
基本膨張比よりも低膨張比で圧縮自己着火燃焼を行うこ
とを要旨とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a combustion control apparatus for an internal combustion engine according to the fourth aspect, further comprising a catalyst conversion rate estimating means for estimating a catalyst conversion rate of the catalyst. When the catalyst conversion rate estimated by the catalyst conversion rate estimation means falls below a predetermined level,
The gist is to perform compression self-ignition combustion at a lower expansion ratio than the basic expansion ratio.

【0020】請求項8記載の発明は、上記課題を解決す
るため、請求項1ないし請求項5のいずれか1項記載の
内燃機関の燃焼制御装置において、前記触媒の触媒転化
率を推測する触媒転化率推測手段を更に備え、前記触媒
転化率推測手段により推測された前記触媒転化率が所定
のレベルより低下した場合に、圧縮自己着火燃焼を禁止
し、火花点火燃焼を行うことを要旨とする。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a combustion control apparatus for an internal combustion engine according to any one of the first to fifth aspects, wherein a catalyst conversion rate of the catalyst is estimated. When the catalyst conversion rate estimated by the catalyst conversion rate estimation means falls below a predetermined level, compression self-ignition combustion is prohibited and spark ignition combustion is performed. .

【0021】[0021]

【発明の効果】請求項1記載の本発明によれば、火花点
火燃焼と圧縮自己着火燃焼とを切換可能な内燃機関の燃
焼制御装置において、筒内圧力取得手段により圧縮上死
点付近の筒内圧力を測定又は予測し、筒内温度取得手段
により圧縮上死点付近の筒内温度を測定又は予測し、前
記筒内圧力及び前筒内温度に基づいて、圧縮自己着火燃
焼条件の成立又は不成立を判断しているので、自己着火
燃焼が安定して起こる条件を正確に予測することがで
き、火花点火燃焼から自己着火燃焼へスムーズに燃焼状
態を移行することができる。従って、始動後から機関暖
機後まで、安定した燃焼が実施でき、運転性を損なうこ
となく、燃費の低減と排気の浄化を大幅に達成できる。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a combustion control apparatus for an internal combustion engine capable of switching between spark ignition combustion and compression self-ignition combustion. Measuring or predicting the internal pressure, measuring or predicting the in-cylinder temperature near the compression top dead center by the in-cylinder temperature acquisition means, based on the in-cylinder pressure and the front in-cylinder temperature, establishment of the compression self-ignition combustion condition or Since the failure is determined, the condition under which the self-ignition combustion stably occurs can be accurately predicted, and the combustion state can be smoothly shifted from the spark ignition combustion to the self-ignition combustion. Therefore, stable combustion can be performed from after the engine is started until after the engine is warmed up, and it is possible to significantly reduce fuel consumption and purify exhaust gas without impairing drivability.

【0022】また、請求項2記載の本発明によれば、請
求項1記載の発明の効果に加えて、前記筒内圧力取得手
段は、吸気圧、圧縮比、及び機関温度に基づいて前記筒
内圧力を予測し、前記筒内温度取得手段は、吸気温、圧
縮比、及び機関温度に基づいて前記筒内温度を予測して
いるので、高温高圧に曝される筒内の圧力を直接検出す
る高価な筒内圧力センサや、筒内の温度を直接検出する
高価な筒内温度センサを用いることなく、自己着火燃焼
が安定して起こる条件を正確に予測することができ、耐
久性が高く正確で安価な内燃機関の燃焼制御装置を提供
することができる。
According to the second aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect, the in-cylinder pressure obtaining means is configured to control the cylinder pressure based on an intake pressure, a compression ratio, and an engine temperature. The cylinder pressure is predicted based on the intake air temperature, the compression ratio, and the engine temperature. Therefore, the cylinder pressure is directly detected based on the intake temperature, the compression ratio, and the engine temperature. Without using an expensive in-cylinder pressure sensor or an in-cylinder temperature sensor that directly detects the in-cylinder temperature, it is possible to accurately predict the conditions under which auto-ignition combustion occurs stably and to achieve high durability. An accurate and inexpensive combustion control device for an internal combustion engine can be provided.

【0023】また、請求項3記載の本発明によれば、請
求項1または請求項2記載の発明の効果に加えて、排気
を浄化する触媒が活性化されたと推測されない場合に、
圧縮比変更手段により内燃機関の圧縮比を基本圧縮比よ
りも低圧縮比に変更して圧縮自己着火燃焼を行うように
しているので、圧縮比の変更により排気の温度を上昇さ
せ、触媒を速やかに活性化し、排気が十分浄化されるま
での時間を短縮することができる。
According to the third aspect of the present invention, in addition to the effect of the first or second aspect of the present invention, when it is not estimated that the catalyst for purifying exhaust gas has been activated,
Since the compression ratio changing means changes the compression ratio of the internal combustion engine to a lower compression ratio than the basic compression ratio to perform compression self-ignition combustion, the change in the compression ratio raises the temperature of the exhaust gas and promptly activates the catalyst. And the time required for exhaust gas to be sufficiently purified can be shortened.

【0024】また、請求項4記載の本発明によれば、請
求項1または請求項2記載の発明の効果に加えて、排気
を浄化する触媒が活性化されたと推測されない場合に、
膨張比変更手段により内燃機関の膨張比を基本膨張比よ
りも低膨張比に変更して圧縮自己着火燃焼を行うように
しているので、膨張比の変更により排気の温度を上昇さ
せ、触媒を速やかに活性化し、排気が十分浄化されるま
での時間を短縮することができる。
According to the present invention, in addition to the effects of the first and second aspects of the present invention, when the catalyst for purifying exhaust gas is not estimated to be activated,
The expansion ratio changing means changes the expansion ratio of the internal combustion engine to a lower expansion ratio than the basic expansion ratio to perform the compression self-ignition combustion. And the time required for exhaust gas to be sufficiently purified can be shortened.

【0025】また、請求項5記載の本発明によれば、請
求項1または請求項2記載の発明の効果に加えて、排気
を浄化する触媒が活性化されたと推測されない場合に、
圧縮自己着火燃焼を禁止し、火花点火燃焼を行うように
しているので、排気の温度を上昇させ、触媒を速やかに
活性化し、排気が十分浄化されるまでの時間を短縮する
ことができる。
According to the fifth aspect of the present invention, in addition to the effects of the first and second aspects of the present invention, when the catalyst for purifying exhaust gas is not estimated to be activated,
Since the compression self-ignition combustion is prohibited and the spark ignition combustion is performed, the temperature of the exhaust gas can be increased, the catalyst can be quickly activated, and the time until the exhaust gas is sufficiently purified can be shortened.

【0026】また、請求項6記載の本発明によれば、請
求項3記載の発明の効果に加えて、触媒転化率推測手段
により推測された前記触媒転化率が所定のレベルより低
下した場合に、基本圧縮比よりも低圧縮比で圧縮自己着
火燃焼を行うようにしているので、一度触媒が活性化さ
れた後の低負荷運転等により触媒温度が低下し、触媒転
化率が低下した場合にも、圧縮比の変更により排気の温
度を上昇させ、触媒の転化率を速やかに上昇させ、排気
が十分浄化されるまでの時間を短縮することができる。
According to the sixth aspect of the present invention, in addition to the effect of the third aspect, when the catalyst conversion rate estimated by the catalyst conversion rate estimation means falls below a predetermined level. However, since compression auto-ignition combustion is performed at a compression ratio lower than the basic compression ratio, when the catalyst temperature decreases due to low load operation after the catalyst has been activated, the catalyst conversion rate decreases. Also, by changing the compression ratio, the temperature of the exhaust gas can be raised, the conversion of the catalyst can be raised quickly, and the time until the exhaust gas is sufficiently purified can be shortened.

【0027】また、請求項7記載の本発明によれば、請
求項4記載の発明の効果に加えて、触媒転化率推測手段
により推測された触媒転化率が所定のレベルより低下し
た場合に、基本膨張比よりも低膨張比で圧縮自己着火燃
焼を行うようにしているので、一度触媒が活性化された
後の低負荷運転等により触媒温度が低下し、触媒転化率
が低下した場合にも、膨張比の変更により排気の温度を
上昇させ、触媒の転化率を速やかに上昇させ、排気が十
分浄化されるまでの時間を短縮することができる。
According to the present invention, in addition to the effect of the fourth aspect, when the catalyst conversion rate estimated by the catalyst conversion rate estimation means falls below a predetermined level, Since the compression auto-ignition combustion is performed at a lower expansion ratio than the basic expansion ratio, even when the catalyst temperature is lowered due to low load operation after the catalyst is once activated, the catalyst conversion rate is also reduced. By changing the expansion ratio, the temperature of the exhaust gas can be raised, the conversion of the catalyst can be quickly raised, and the time until the exhaust gas is sufficiently purified can be shortened.

【0028】また、請求項8記載の本発明によれば、請
求項1ないし請求項5記載の効果に加えて、触媒転化率
推測手段により推測された前記触媒転化率が所定のレベ
ルより低下した場合に、圧縮自己着火燃焼を禁止し、火
花点火燃焼を行うようにしているので、一度触媒が活性
化された後の低負荷運転等により触媒温度が低下し、触
媒転化率が低下した場合にも、排気の温度を上昇させ、
触媒の転化率を速やかに上昇させ、排気が十分浄化され
るまでの時間を短縮することができる。
According to the present invention, in addition to the effects of claims 1 to 5, the catalyst conversion rate estimated by the catalyst conversion rate estimating means is reduced below a predetermined level. In this case, compression self-ignition combustion is prohibited and spark ignition combustion is performed, so if the catalyst temperature decreases due to low load operation after the catalyst has been activated once, and the catalyst conversion rate decreases, Also raises the temperature of the exhaust,
The conversion rate of the catalyst can be quickly increased, and the time until exhaust gas is sufficiently purified can be shortened.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。 〔第1実施形態〕図1は、本発明に係る内燃機関の燃焼
制御装置の第1の実施の形態及び制御対象のエンジンの
構成を示すシステム構成図である。同図において、エン
ジン10は、吸気バルブ11と、排気バルブ12と、ピ
ストン13と、吸気管内の圧力を検出する吸気圧力セン
サ14と、吸気管内の温度を検出する吸気温度センサ1
5と、冷却水温を検出する水温センサ16と、吸気管内
に燃料を噴射する燃料噴射装置17と、点火プラグ18
とを備えている。尚、燃料噴射装置17は直接筒内に噴
射する位置に設置しても良い。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1 is a system configuration diagram showing a first embodiment of a combustion control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention and a configuration of an engine to be controlled. 1, an engine 10 includes an intake valve 11, an exhaust valve 12, a piston 13, an intake pressure sensor 14 for detecting a pressure in an intake pipe, and an intake temperature sensor 1 for detecting a temperature in the intake pipe.
5, a water temperature sensor 16 for detecting a cooling water temperature, a fuel injection device 17 for injecting fuel into an intake pipe, and a spark plug 18
And The fuel injection device 17 may be installed at a position where the fuel is directly injected into the cylinder.

【0030】また、エンジン10を制御する電子制御ユ
ニット(以下、ECUと略す)1は、例えば、プログラ
ム及び各種の制御マップを記憶したメモリを外付け又は
内蔵したマイクロコンピュータで構成され、吸気圧力セ
ンサ14、吸気温度センサ15、水温センサ16の信号
をもとに、燃焼噴射量、点火時期を算出し、この算出結
果に基づき、燃焼噴射装置17、点火プラグ18に信号
を送る。
An electronic control unit (hereinafter abbreviated as ECU) 1 for controlling the engine 10 is composed of, for example, a microcomputer having an external or built-in memory for storing programs and various control maps, and an intake pressure sensor. 14, a combustion injection amount and an ignition timing are calculated based on signals from the intake air temperature sensor 15 and the water temperature sensor 16, and signals are sent to the combustion injection device 17 and the spark plug 18 based on the calculation results.

【0031】さらに、ECU1は、本発明の特徴である
火花点火制御と圧縮自己着火制御とを切り換える燃焼切
換部2を備えており、燃焼切換部2は、圧縮上死点付近
の筒内圧力を予測する筒内圧力取得手段としての筒内圧
力取得部3と、圧縮上死点付近の筒内温度を予測する筒
内温度取得手段としての筒内温度取得部4と、前記筒内
圧力及び前記筒内温度に基づいて、圧縮自己着火燃焼条
件の成立又は不成立を判断する燃焼形態判断手段として
の燃焼形態判断部5とを備えている。
The ECU 1 further includes a combustion switching unit 2 for switching between spark ignition control and compression self-ignition control, which is a feature of the present invention. The combustion switching unit 2 controls the in-cylinder pressure near the compression top dead center. An in-cylinder pressure acquiring unit 3 as an in-cylinder pressure acquiring unit for predicting; an in-cylinder temperature acquiring unit 4 as an in-cylinder temperature acquiring unit for predicting an in-cylinder temperature near the compression top dead center; A combustion mode determination unit 5 is provided as a combustion mode determination unit that determines whether the compression self-ignition combustion condition is satisfied or not based on the in-cylinder temperature.

【0032】図2は、本実施形態の燃焼制御の概略フロ
ーを示すフローチャートであり、例えばECU1を構成
するマイクロコンピュータのプログラムとして実現され
るものである。
FIG. 2 is a flowchart showing a schematic flow of the combustion control of the present embodiment, which is realized, for example, as a program of a microcomputer constituting the ECU 1.

【0033】まず、ステップ10(以下、ステップをS
と略す)で、吸気圧力センサ14、吸気温度センサ15
及び水温センサ16により、吸気圧力、吸気温度及び冷
却水温を測定する。次いで、これら測定された圧力及び
温度を用いて、圧縮上死点付近の筒内圧力を予測し(S
11)、また同様に圧縮上死点付近の筒内温度を予測す
る(S12)。
First, step 10 (hereinafter, step is referred to as S
, The intake pressure sensor 14 and the intake temperature sensor 15
The intake air pressure, intake air temperature, and cooling water temperature are measured by the water temperature sensor 16. Then, using the measured pressure and temperature, the in-cylinder pressure near the compression top dead center is predicted (S
11) Similarly, the in-cylinder temperature near the compression top dead center is predicted (S12).

【0034】次いで、これら筒内圧力及び筒内温度に基
づいて、圧縮自己着火燃焼条件が成立するか成立しない
かを判断する燃焼形態判断を行う(S13)。そして、
S13の判断結果に従って、圧縮自己着火燃焼条件が成
立していなければ、火花点火燃焼制御を開始し(S1
4)、圧縮自己着火燃焼条件が成立していれば、自己着
火燃焼制御を開始する(S15)。以上のS10〜S1
5のルーチンは、機関始動前、及び機関始動後一定時間
毎に起動され、S13の判断結果に応じて燃焼形態を切
り換えることができるようになっている。
Next, based on the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature, a combustion mode determination for determining whether or not the compression self-ignition combustion condition is satisfied is performed (S13). And
If the compression self-ignition combustion condition is not satisfied according to the determination result of S13, the spark ignition combustion control is started (S1).
4) If the compression self-ignition combustion condition is satisfied, the self-ignition combustion control is started (S15). S10 to S1 above
The routine of No. 5 is started before the engine is started and at regular intervals after the engine is started, and the combustion mode can be switched according to the determination result of S13.

【0035】ここで、自己着火燃焼の成立範囲について
説明する。図3は、圧縮上死点における筒内圧力、筒内
温度に対する自己着火成立空燃比を示す図である。自己
着火燃焼は筒内圧力、筒内温度の影響を強く受ける。筒
内圧力として、上死点筒内圧力、上死点筒内温度をとっ
た場合、圧力、温度がある一定値以上にならないと自己
着火燃焼が成立しない。また、圧力、温度が高いほど、
空燃比はリーンとなる。
Here, the range in which the self-ignition combustion is established will be described. FIG. 3 is a diagram showing the air-fuel ratio at which self-ignition is established with respect to the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature at the compression top dead center. Auto-ignition combustion is strongly affected by in-cylinder pressure and in-cylinder temperature. When the top dead center cylinder pressure and the top dead center cylinder temperature are taken as the cylinder pressure, self-ignition combustion is not established unless the pressure and the temperature exceed a certain value. Also, the higher the pressure and temperature,
The air-fuel ratio becomes lean.

【0036】図6にエンジン回転数、トルクに対する目
標空燃比を示す。高トルク、高回転ほど空燃比はリッチ
となる。機関始動後ではアイドル等の低回転、低負荷運
転となる場合が多く、目標空燃比はリーンとなる。従っ
て、自己着火燃焼に移行するためには、機関が暖機し、
筒内圧力、温度がある一定以上になっている必要があ
る。
FIG. 6 shows the target air-fuel ratio with respect to the engine speed and the torque. The air-fuel ratio becomes richer as the torque and the rotation speed increase. After the engine is started, low-speed operation and low-load operation such as idling are often performed, and the target air-fuel ratio is lean. Therefore, in order to shift to self-ignition combustion, the engine warms up,
It is necessary that the pressure and temperature in the cylinder are above a certain level.

【0037】ここで機関の温度としてエンジン冷却水温
を取り上げる。図4に吸気温と冷却水温に対する圧縮開
始筒内温度を示す。機関の温度が低い場合、新気が温め
られないため、圧縮開始温度は低下する。従って、吸気
温、冷却水温が高いほど、圧縮開始筒内温度は高くな
り、吸気温、冷却水温が低いほど、圧縮開始筒内温度が
低くなる。
Here, the engine cooling water temperature is taken as the engine temperature. FIG. 4 shows the compression start cylinder temperature with respect to the intake air temperature and the cooling water temperature. When the temperature of the engine is low, the fresh air cannot be warmed, so that the compression start temperature decreases. Therefore, the higher the intake air temperature and the cooling water temperature, the higher the temperature in the compression start cylinder, and the lower the intake air temperature and the cooling water temperature, the lower the compression start cylinder temperature.

【0038】図5に吸気圧と冷却水温に対する圧縮開始
筒内圧力を示す。圧縮開始温度と同様な理由により、吸
気圧、冷却水温が高いほど、圧縮開始筒内圧力は高くな
り、吸気圧、冷却水温が低いほど、圧縮開始筒内圧力は
低くなる。尚、機関の温度を算出する手段として、冷却
水温以外に油温あるいは始動後からの時間等としても良
い。
FIG. 5 shows the compression start cylinder pressure with respect to the intake pressure and the cooling water temperature. For the same reason as the compression start temperature, the higher the intake pressure and cooling water temperature, the higher the compression start cylinder pressure, and the lower the intake pressure and cooling water temperature, the lower the compression start cylinder pressure. The means for calculating the temperature of the engine may be the oil temperature or the time after starting, in addition to the cooling water temperature.

【0039】圧縮開始筒内圧力P1と圧縮開始筒内温度
T1がわかれば、圧縮過程をポリトロープ変化とする
と、圧縮上死点の筒内圧力P2、圧縮上死点の筒内温度
T2は以下の式(1)、(2)から算出することができ
る。
If the compression start cylinder pressure P1 and the compression start cylinder temperature T1 are known, and if the compression process is a polytrope change, the cylinder pressure P2 at the compression top dead center and the cylinder temperature T2 at the compression top dead center are as follows. It can be calculated from equations (1) and (2).

【0040】[0040]

【数1】 P2=Pin×ε^n …(1) T2=Tin×ε^(n−1) …(2) ここで、εは圧縮比、nはポリトープ指数であり、X^
Yは、XのY乗を表すものとする。
P1 = Pin × ε ^ n (1) T2 = Tin × ε ^ (n−1) (2) where ε is a compression ratio, n is a polytope index, and X ^
Y represents X to the power of Y.

【0041】以上説明してきたように、機関の温度とし
て冷却水温と取り上げた場合、吸気圧、吸気温、冷却水
温から、圧縮上死点における筒内圧力及び筒内温度が予
測でき、圧縮自己着火条件となる機関の暖機状態を予測
することができる。その結果、自己着火燃焼の成立条件
を精度良く予測することができ、機関の始動後に自己着
火燃焼と火花点火燃焼の切り替えをスムーズに行うこと
ができる。
As described above, when the cooling water temperature is taken as the engine temperature, the cylinder pressure and the cylinder temperature at the compression top dead center can be predicted from the intake pressure, the intake temperature, and the cooling water temperature. It is possible to predict a warm-up state of the engine as a condition. As a result, the conditions for establishing the self-ignition combustion can be accurately predicted, and the switching between the self-ignition combustion and the spark ignition combustion can be smoothly performed after the start of the engine.

【0042】以上説明した第1の実施形態の動作につい
て、図7のフローチャートを参照して説明する。まず、
S20で要求エンジン回転数N、要求トルクTを検出す
る。次いで、S21で、図6に示したようなエンジン回
転数N、トルクTのマップから目標空燃比を算出する。
The operation of the first embodiment described above will be described with reference to the flowchart of FIG. First,
In S20, the required engine speed N and the required torque T are detected. Next, in S21, a target air-fuel ratio is calculated from a map of the engine speed N and the torque T as shown in FIG.

【0043】次いで、S22で吸気圧Pin、吸気温Tin
を検出し、S23で冷却水温度Twを検出する。次いで
S24で、冷却水温Twと吸気圧Pin、吸気温Tinから
図4及び図5に示したようなマップを使って、圧縮開始
筒内圧力P1,圧縮開始筒内温度T1を算出する。
Next, at S22, the intake pressure Pin and the intake air temperature Tin
Is detected, and the cooling water temperature Tw is detected in S23. Next, in S24, the compression start in-cylinder pressure P1 and the compression start in-cylinder temperature T1 are calculated from the cooling water temperature Tw, the intake pressure Pin, and the intake temperature Tin using a map as shown in FIGS.

【0044】次にS25で圧縮開始筒内圧力P1、圧縮
開始筒内温度T1から式(1)、式(2)を使って、圧
縮上死点圧力P2、圧縮上死点温度T2を算出する。こ
こで、ポリトロープ指数は例えばn=1.33とする。
またポリトロープ指数はエンジン回転数、トルクあるい
は目標空燃比から与えても良い。
Next, in step S25, the compression top dead center pressure P2 and the compression top dead center temperature T2 are calculated from the compression start in-cylinder pressure P1 and the compression start in-cylinder temperature T1 using equations (1) and (2). . Here, the polytropic index is, for example, n = 1.33.
Further, the polytropic index may be given from the engine speed, torque or target air-fuel ratio.

【0045】次いで、S21で算出した目標空燃比と圧
縮上死点圧力P2,圧縮上死点温度T2から決まる自己
着火燃焼の空燃比を比較して燃焼形態を判断する(S2
6)。目標空燃比が自己着火安定度限界空燃比よりもリ
ーン側となっている場合には、自己着火では燃焼が不安
定となるため、S27に進んで火花点火燃焼を行う。目
標空燃比が自己着火安定度限界空燃比よりもリッチ側と
なっている場合には、自己着火が可能となるため、S2
8に進んで自己着火燃焼を行う。
Next, the combustion mode is determined by comparing the target air-fuel ratio calculated in S21 with the air-fuel ratio of self-ignition combustion determined by the compression top dead center pressure P2 and the compression top dead center temperature T2 (S2).
6). If the target air-fuel ratio is leaner than the self-ignition stability limit air-fuel ratio, the combustion becomes unstable during self-ignition, and the process proceeds to S27 to perform spark ignition combustion. If the target air-fuel ratio is richer than the self-ignition stability limit air-fuel ratio, self-ignition becomes possible.
Proceed to 8 to perform self-ignition combustion.

【0046】このように、制御することによって、機関
の暖機状態に応じて、最適に燃焼形態を制御することが
でき、運転性を損なう事なく、燃費、排気を改善でき
る。
As described above, by controlling, the combustion mode can be optimally controlled in accordance with the warm-up state of the engine, and the fuel efficiency and exhaust gas can be improved without impairing drivability.

【0047】尚、本実施形態の変形例として、筒内圧力
センサ及び筒内温度センサを備えて、例えばクランク角
センサが検出するクランク角に同期して直接筒内の圧力
及び温度を測定し、この測定結果から上死点付近の筒内
圧力及び筒内温度を取得してもよい。このように直接シ
リンダ内の圧力及び温度を測定する場合、上死点付近で
は、クランク軸回転角度に対する燃焼室容積変化が小さ
いので、正確な上死点における筒内圧力及び筒内温度で
なく、回転角度で数度の誤差があっても測定精度には殆
ど影響しない。
As a modification of the present embodiment, a cylinder pressure sensor and a cylinder temperature sensor are provided to measure the pressure and temperature in the cylinder directly in synchronization with the crank angle detected by the crank angle sensor, for example. From the measurement result, the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature near the top dead center may be obtained. When the pressure and temperature in the cylinder are directly measured in this way, near the top dead center, the change in the volume of the combustion chamber with respect to the crankshaft rotation angle is small. Even if there is an error of several degrees in the rotation angle, it hardly affects the measurement accuracy.

【0048】〔第2実施形態〕次に、本発明の第2実施
形態について説明する。第2の実施形態の構成は図8に
示す。第2の実施形態の構成は、図1に示した第1の実
施形態の構成に対して、排気系にエミッションを浄化す
る触媒20と、触媒温度を測定する触媒温度センサ21
と、触媒活性推定部6とが追加されている。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 shows the configuration of the second embodiment. The configuration of the second embodiment is different from the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1 in that a catalyst 20 for purifying emissions in an exhaust system and a catalyst temperature sensor 21 for measuring a catalyst temperature.
And a catalyst activity estimating unit 6 are added.

【0049】本実施形態では、機関暖機後の自己着火燃
焼が成立している場合において、触媒活性を予測して、
触媒活性が遅れている場合は、自己着火燃焼を禁止し
て、火花点火燃焼を行うことを特徴としている。
In this embodiment, when the self-ignition combustion after engine warm-up is established, the catalyst activity is predicted and
When the catalytic activity is delayed, spark ignition combustion is performed by prohibiting self-ignition combustion.

【0050】図9は、火花点火燃焼と自己着火燃焼との
排気ガス温度の比較を示すグラフである。自己着火燃焼
は火花点火燃焼に比べて、燃焼期間が短く、上死点近傍
で燃焼が終了する。このため、熱効率が高く排気ガス温
度が極めて低い。従って、機関暖機後も低負荷運転が持
続した場合には触媒の活性が遅れ、エミッションが悪化
する。
FIG. 9 is a graph showing a comparison of exhaust gas temperatures of spark ignition combustion and self-ignition combustion. The self-ignition combustion has a shorter combustion period than the spark ignition combustion, and the combustion ends near the top dead center. Therefore, the thermal efficiency is high and the exhaust gas temperature is extremely low. Therefore, if the low-load operation continues even after the engine warm-up, the activity of the catalyst is delayed, and the emission deteriorates.

【0051】触媒活性後には、触媒部での化学反応によ
る発熱で触媒温度の昇温率は大きくなる(図10)。そ
こで、触媒活性前までは火花点火燃焼として排気温度を
上昇させて触媒活性を促進し、触媒活性後には自己着火
燃焼とする。
After the activation of the catalyst, the rate of increase in the catalyst temperature increases due to heat generated by the chemical reaction in the catalyst section (FIG. 10). Therefore, before the catalyst is activated, the exhaust gas temperature is raised as spark ignition combustion to promote the catalytic activity, and after the catalyst is activated, autoignition combustion is performed.

【0052】触媒活性を表す指標として、触媒温度を用
いた場合に、図10に示すように、機関暖機後の触媒温
度が活性温度(T50)になる前は自己着火燃焼が成立
する条件においても、自己着火燃焼を禁止し、火花点火
燃焼を行う。
When the catalyst temperature is used as an index indicating the catalyst activity, as shown in FIG. 10, before the catalyst temperature after the engine warm-up reaches the activation temperature (T50), under the condition that the self-ignition combustion is established. Also prohibits self-ignition combustion and performs spark ignition combustion.

【0053】以上説明した第2実施形態の動作を図11
のフローチャートを参照して説明する。S30で機関の
暖機状態を判断する。機関が暖機中の場合はS31で火
花点火燃焼を行う。機関の暖機が終了している場合に
は、S32に進んで触媒温度センサ21により触媒温度
(Tcat )を検出する。次いでS33で触媒活性推定部
6により触媒活性を判断する。触媒温度Tcat が触媒活
性温度(T50)よりも低い場合は触媒は活性していな
いと判断して、S31で火花点火燃焼を行う。ここでT
50は例えばT50=200℃とする。触媒温度Tcat
が触媒活性温度(T50)よりも高い場合には、触媒は
活性したと判断してS34で自己着火燃焼を行う。
The operation of the second embodiment described above is described with reference to FIG.
This will be described with reference to the flowchart of FIG. In S30, the warm-up state of the engine is determined. When the engine is warming up, spark ignition combustion is performed in S31. If the engine has been warmed up, the process proceeds to S32, where the catalyst temperature sensor 21 detects the catalyst temperature (Tcat). Next, in S33, the catalyst activity is determined by the catalyst activity estimation unit 6. If the catalyst temperature Tcat is lower than the catalyst activation temperature (T50), it is determined that the catalyst is not active, and spark ignition combustion is performed in S31. Where T
50 is, for example, T50 = 200 ° C. Catalyst temperature Tcat
Is higher than the catalyst activation temperature (T50), it is determined that the catalyst has been activated, and self-ignition combustion is performed in S34.

【0054】以上説明してきたように、触媒活性を予測
して、触媒活性状態によって燃焼形態を最適に制御する
ことによって、触媒の早期活性が図れ、エミッションを
低減することができる。
As described above, by estimating the catalyst activity and optimally controlling the combustion mode depending on the catalyst activation state, the catalyst can be activated early and emission can be reduced.

【0055】〔第3実施形態〕次に、本発明の第3実施
形態について説明する。第3の実施形態の構成は、図8
に示した第2の実施形態の構成と同じである。本実施形
態では、触媒活性を目標触媒温度と触媒温度センサ21
が測定した触媒温度との差から判断することを特徴とし
ている。
[Third Embodiment] Next, a third embodiment of the present invention will be described. The configuration of the third embodiment is shown in FIG.
Is the same as that of the second embodiment shown in FIG. In the present embodiment, the catalyst activity is determined by the target catalyst temperature and the catalyst temperature sensor 21.
Is determined from the difference from the measured catalyst temperature.

【0056】図12は、始動後の経過時間に対する触媒
温度の変化を示すグラフである。触媒温度Tcat が触媒
活性温度T50より低い触媒活性前において、目標触媒
温度T0と触媒温度Tcat との差ΔTcat を算出して触
媒活性を予測する。ΔTcatが判断値よりも大きい場合
には触媒の活性は遅れると判断して、自己着火燃焼を禁
止し火花点火燃焼を行い、排気ガス温度を昇温させる。
また、ΔTcat が判断値よりも小さい場合には触媒は目
標通りに活性すると判断して自己着火燃焼を行い、燃費
を改善する。
FIG. 12 is a graph showing the change in the catalyst temperature with respect to the elapsed time after the start. Before the catalyst activity where the catalyst temperature Tcat is lower than the catalyst activation temperature T50, the difference ΔTcat between the target catalyst temperature T0 and the catalyst temperature Tcat is calculated to predict the catalyst activity. If ΔTcat is larger than the determination value, it is determined that the activity of the catalyst is delayed, so that self-ignition combustion is prohibited, spark ignition combustion is performed, and the exhaust gas temperature is raised.
On the other hand, if ΔTcat is smaller than the judgment value, the catalyst is judged to be activated as intended, and self-ignition combustion is performed to improve fuel efficiency.

【0057】以上説明した第3実施形態の動作につい
て、図13のフローチャートを参照して説明する。S4
0からS43までは、図11に示した第2実施形態のフ
ローチャートと同様である。本実施形態においては、S
43で触媒が活性していないと判断された場合において
も、直ちに火花点火燃焼に移行しないで、S45に進
む。S45で目標触媒温度T0を算出する。これは始動
後経過時間をもとに図12から算出する。S46で目標
触媒温度と実際の触媒温度Tcat の差ΔTcat を算出す
る。ここで、ΔTcat が判断値α(αは例えば20℃)
よりも大きい場合は触媒活性が遅れると判断して、S4
1に進み、火花点火燃焼を行う。ΔTcat がαよりも小
さい場合には触媒活性の遅れは小さいと判断してS44
に進み、自己着火燃焼を行う。
The operation of the third embodiment described above will be described with reference to the flowchart of FIG. S4
Steps from 0 to S43 are the same as the flowchart of the second embodiment shown in FIG. In the present embodiment, S
Even if it is determined in 43 that the catalyst is not active, the process proceeds to S45 without immediately shifting to spark ignition combustion. In S45, the target catalyst temperature T0 is calculated. This is calculated from FIG. 12 based on the elapsed time after starting. In S46, a difference ΔTcat between the target catalyst temperature and the actual catalyst temperature Tcat is calculated. Here, ΔTcat is the judgment value α (α is, for example, 20 ° C.)
If it is larger than the threshold value, it is determined that the catalyst activity is delayed, and S4
Proceed to 1 to perform spark ignition combustion. If ΔTcat is smaller than α, it is determined that the delay of the catalyst activity is small, and S44
To perform self-ignition combustion.

【0058】以上説明してきたように、目標触媒温度と
実際の触媒温度の差からを触媒活性を予測し、触媒活性
状態によって燃焼形態を最適に制御することによって、
エミッションの悪化を最小限に抑えつつ、自己着火燃焼
により燃費を改善できる。
As described above, by predicting the catalyst activity from the difference between the target catalyst temperature and the actual catalyst temperature, and optimally controlling the combustion mode depending on the catalyst activation state,
Fuel efficiency can be improved by self-ignition combustion while minimizing deterioration of emissions.

【0059】〔第4実施形態〕次に、本発明の第4実施
形態について説明する。第4の実施形態の構成は、図8
に示した第2の実施形態の構成と同じである。本実施形
態では触媒活性を目標触媒昇温率と実際の触媒昇温率の
差から判断することを特徴としている。
[Fourth Embodiment] Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The configuration of the fourth embodiment is shown in FIG.
Is the same as that of the second embodiment shown in FIG. This embodiment is characterized in that the catalyst activity is determined from the difference between the target catalyst heating rate and the actual catalyst heating rate.

【0060】図14は、始動後経過時間に対する触媒温
度の変化を示すグラフである。触媒温度センサ21によ
り測定された触媒温度Tcat が触媒活性温度T50より
低い触媒活性前において、目標触媒昇温率dT0/dt
と実際の触媒昇温率dTcat/dtとを比較して触媒活
性を予測する。dTcat /dtが判断値よりも小さい場
合には触媒の活性は遅れると判断して、自己着火燃焼を
禁止し火花点火燃焼を行い、排気ガス温度を昇温させ
る。また、dTcat /dtが判断値よりも大きい場合に
は触媒は目標どおりに活性すると判断して自己着火燃焼
を行い、燃費を改善する。
FIG. 14 is a graph showing a change in the catalyst temperature with respect to the elapsed time after the start. Before the catalyst activity when the catalyst temperature Tcat measured by the catalyst temperature sensor 21 is lower than the catalyst activation temperature T50, the target catalyst heating rate dT0 / dt.
And the actual catalyst heating rate dTcat / dt to predict the catalyst activity. When dTcat / dt is smaller than the judgment value, it is judged that the activity of the catalyst is delayed, so that self-ignition combustion is prohibited, spark ignition combustion is performed, and the exhaust gas temperature is raised. If dTcat / dt is larger than the determination value, the catalyst is determined to be activated as intended, and self-ignition combustion is performed to improve fuel efficiency.

【0061】以上説明した第4実施形態の動作につい
て、図15のフローチャートを参照して説明する。制御
の流れは、図13に示した第3実施形態のフローチャー
トとほぼ同様であるが、S55とS56が異なる。以下
に、異なる部分を説明する。S55で目標触媒昇温率d
T0/dtを算出する。これは始動後経過時間をもとに
図14から算出する。S56で目標触媒昇温率dT0/
dtと実際の触媒昇温率dTcat /dtとを比較する。
ここで、dTcat /dtが目標値dT0/dt(例えば
5℃/s)よりも小さい場合は触媒活性が遅れると判断
して、S51に進み、火花点火燃焼を行う。dTcat /
dtがdT0/dtよりも大きい場合には触媒活性の遅
れは小さいと判断してS54に進み、自己着火燃焼を行
う。
The operation of the fourth embodiment described above will be described with reference to the flowchart of FIG. The control flow is almost the same as that of the flowchart of the third embodiment shown in FIG. 13, but S55 and S56 are different. The different parts will be described below. At S55, the target catalyst heating rate d
Calculate T0 / dt. This is calculated from FIG. 14 based on the elapsed time after starting. In step S56, the target catalyst heating rate dT0 /
dt and the actual catalyst heating rate dTcat / dt are compared.
Here, when dTcat / dt is smaller than the target value dT0 / dt (for example, 5 ° C./s), it is determined that the catalyst activity is delayed, and the routine proceeds to S51, where spark ignition combustion is performed. dTcat /
When dt is larger than dT0 / dt, it is determined that the delay of the catalyst activity is small, and the process proceeds to S54, in which self-ignition combustion is performed.

【0062】以上説明してきたように、目標触媒昇温率
と実際の触媒昇温率の差からを触媒活性を予測し、触媒
活性状態によって燃焼形態を最適に制御することによっ
て、エミッションの悪化を最小限に抑えつつ、自己着火
燃焼により燃費を改善できる。
As described above, the catalyst activity is predicted from the difference between the target catalyst heating rate and the actual catalyst heating rate, and the combustion mode is optimally controlled according to the catalyst activation state, thereby reducing the emission deterioration. While minimizing fuel consumption, self-ignition combustion can improve fuel efficiency.

【0063】〔第5実施形態〕次に、本発明の第5実施
形態について説明する。第5の実施形態の構成を図16
に示す。第5の実施形態の構成は、図8に示した第2の
実施形態の構成に加えて、ECU1の内部にバルブタイ
ミング制御部7を備え、さらに吸気バルブ11の駆動部
に吸気タイミング可変機構22、排気バルブ12の駆動
部に排気タイミング可変機構23を備えている。
[Fifth Embodiment] Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 16 shows the configuration of the fifth embodiment.
Shown in The configuration of the fifth embodiment is different from the configuration of the second embodiment shown in FIG. 8 in that a valve timing control unit 7 is provided inside the ECU 1, and a drive unit of the intake valve 11 is provided with a variable intake timing mechanism 22. The exhaust valve 12 includes a variable exhaust timing mechanism 23 in the drive section thereof.

【0064】本実施形態では機関暖機後の自己着火燃焼
が成立している場合において、触媒活性を予測して、触
媒活性する前には圧縮比を低圧縮比化することを特徴と
している。
This embodiment is characterized in that when self-ignition combustion after engine warm-up is established, the catalyst activity is predicted, and the compression ratio is reduced before the catalyst is activated.

【0065】図17は、自己着火燃焼において、圧縮比
に対する排気ガス温度を示すグラフである。圧縮比が低
くなるほど、熱効率が低下する分、排気ガス温度が昇温
する。
FIG. 17 is a graph showing the exhaust gas temperature with respect to the compression ratio in the self-ignition combustion. As the compression ratio becomes lower, the exhaust gas temperature rises as much as the thermal efficiency decreases.

【0066】図18は、圧縮比を変えた場合の排気ガス
温度の変化を示すグラフである。機関暖機後から自己着
火燃焼を行うが、圧縮比を低下した自己着火燃焼は高圧
縮比に比べて、排気ガス温度が高いため、触媒を早期の
活性化することができる。
FIG. 18 is a graph showing a change in the exhaust gas temperature when the compression ratio is changed. The self-ignition combustion is performed after the engine is warmed up. However, the self-ignition combustion with the reduced compression ratio has a higher exhaust gas temperature than the high compression ratio, so that the catalyst can be activated earlier.

【0067】従って、触媒が活性する前は、燃費は若干
低下するものの、排気ガス温度を昇温させるために圧縮
比を基本圧縮比から低下させ低圧縮比として運転する。
その結果、触媒の早期活性が図られて、エミッションを
低減することができる。
Therefore, before the catalyst is activated, although the fuel efficiency slightly decreases, the compression ratio is reduced from the basic compression ratio to increase the exhaust gas temperature, and the operation is performed at a low compression ratio.
As a result, early activation of the catalyst is achieved, and emission can be reduced.

【0068】圧縮比の変更は、バルブタイミング制御部
7からの制御により、吸気タイミング可変機構22及び
排気タイミング可変機構23を利用し、吸気バルブが閉
じる時期を遅角し、排気バルブの開時期を進角させるこ
とで行う。吸気タイミング可変機構22及び排気タイミ
ング可変機構23は、カムプーリとカムシャフトとの位
相を可変とするヘリカルスプライン機構等を用いてもよ
いし、複数備えたカムプロフィールを切り換えて使用し
ても良い。さらに電磁駆動吸排気バルブを利用すると、
柔軟な可変タイミング制御を行うことができる。また、
圧縮比の変更はピストンあるいはコンロッド等の付けら
れた可変機構を利用しても良い。
The compression ratio is changed by using the variable intake timing mechanism 22 and the variable exhaust timing mechanism 23 under the control of the valve timing control unit 7 to delay the closing timing of the intake valve and to adjust the opening timing of the exhaust valve. This is done by advancing. The variable intake timing mechanism 22 and the variable exhaust timing mechanism 23 may use a helical spline mechanism that changes the phase between the cam pulley and the camshaft, or may use a plurality of cam profiles by switching. Furthermore, if an electromagnetically driven intake / exhaust valve is used,
Flexible variable timing control can be performed. Also,
The compression ratio may be changed by using a variable mechanism such as a piston or a connecting rod.

【0069】以上説明した第5実施形態の動作につい
て、図19のフローチャートを参照して説明する。制御
の流れは、図11に示した第2実施形態のフローチャー
トとほぼ同様であるが、S63以降が異なる。以下に、
異なる部分を説明する。S63で触媒活性を判断して、
触媒活性している場合は、S64に進み基本圧縮比に設
定する。触媒が活性していない場合は、S65で低圧縮
比に設定する。S66で自己着火燃焼制御を開始する。
The operation of the fifth embodiment described above will be described with reference to the flowchart of FIG. The flow of the control is almost the same as the flow chart of the second embodiment shown in FIG. 11, but differs from S63 onward. less than,
The different parts will be described. The catalyst activity is determined in S63,
If the catalyst is active, the process proceeds to S64, where the basic compression ratio is set. If the catalyst is not active, a low compression ratio is set in S65. In S66, self-ignition combustion control is started.

【0070】以上説明してきたように、触媒活性を予測
し、触媒活性状態によって圧縮比を最適に設定した自己
着火燃焼を行うことによって、燃費を向上しながら、触
媒の早期活性かによりエミッションを低減できる。
As described above, by estimating the catalyst activity and performing auto-ignition combustion with the compression ratio optimally set according to the catalyst activation state, the fuel consumption is improved, and the emission is reduced depending on the early activation of the catalyst. it can.

【0071】〔第6実施形態〕次に、本発明の第6実施
形態について説明する。第6の実施形態の構成は図16
に示した第5実施形態の構成と同様である。第5実施形
態が吸気バルブ11のタイミング変更により圧縮比を変
更していたのに対して、本実施形態では排気バルブ12
のタイミング変更により膨張比を変更する点が異なって
いる。
[Sixth Embodiment] Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. The configuration of the sixth embodiment is shown in FIG.
Is the same as the configuration of the fifth embodiment shown in FIG. In contrast to the fifth embodiment in which the compression ratio is changed by changing the timing of the intake valve 11, in the present embodiment, the exhaust valve 12 is changed.
The difference is that the expansion ratio is changed by changing the timing.

【0072】本実施形態では機関暖機後の自己着火燃焼
が成立している場合において、触媒活性を予測して、触
媒活性する前には膨脹比を低膨脹比化することを特徴と
している。
The present embodiment is characterized in that when the self-ignition combustion after engine warm-up is established, the catalyst activity is predicted, and the expansion ratio is reduced before the catalyst is activated.

【0073】図20は、自己着火燃焼において、膨脹比
に対する排気ガス温度を示すグラフである。膨脹比が低
くなるほど、熱効率が低下する分、排気ガス温度が昇温
する。また、自己着火燃焼を成立させるためには、ある
程度圧縮比を高く設定する必要がある。このため、低圧
縮比化には限度がある。これに対して膨脹比の場合は圧
縮比を高くしたまま低膨脹比が可能なため、圧縮比の変
更に比べて排気ガス温度をより昇温させることが可能で
ある。
FIG. 20 is a graph showing the exhaust gas temperature with respect to the expansion ratio in the self-ignition combustion. As the expansion ratio becomes lower, the exhaust gas temperature rises as much as the thermal efficiency decreases. Further, in order to achieve self-ignition combustion, it is necessary to set the compression ratio to some extent high. Therefore, there is a limit in reducing the compression ratio. On the other hand, in the case of the expansion ratio, a low expansion ratio can be achieved while keeping the compression ratio high, so that the exhaust gas temperature can be further raised as compared with a change in the compression ratio.

【0074】よって、触媒が活性する前は燃費は若干低
下するものの、排気ガス温度を昇温させるために膨脹比
を基本膨脹比から低下させた低膨張比とする。その結
果、触媒の早期活性が図られて、エミッションを低減す
ることができる。膨脹比の変更は、バルブタイミング制
御部7により制御される排気タイミング可変機構23を
利用し、排気バルブの開時期を進角させることで行う。
Therefore, before the catalyst is activated, although the fuel efficiency slightly decreases, the expansion ratio is set to a low expansion ratio lower than the basic expansion ratio in order to raise the exhaust gas temperature. As a result, early activation of the catalyst is achieved, and emission can be reduced. The expansion ratio is changed by using the variable exhaust timing mechanism 23 controlled by the valve timing control unit 7 to advance the opening timing of the exhaust valve.

【0075】以上説明した第6実施形態の動作を図21
のフローチャートを参照して説明する。制御の流れは図
19に示した第5実施形態のフローチャートとほぼ同様
であるが、S73以降が異なる。次に、異なる所を説明
する。S73で触媒活性を判断して、触媒が活性してい
る場合は、S74に進み基本圧縮比に設定する。触媒が
活性していない場合は、S75で低圧縮比に設定する。
S76で自己着火燃焼制御を開始する。
FIG. 21 shows the operation of the sixth embodiment described above.
This will be described with reference to the flowchart of FIG. The flow of the control is almost the same as the flow chart of the fifth embodiment shown in FIG. 19, but differs from S73. Next, different points will be described. The catalyst activity is determined in S73, and if the catalyst is active, the process proceeds to S74 and the basic compression ratio is set. If the catalyst is not active, a low compression ratio is set in S75.
In S76, the self-ignition combustion control is started.

【0076】以上説明してきたように、触媒活性を予測
し、触媒活性状態によって膨脹比を最適に設定した自己
着火燃焼を行うことによって、燃費を向上しながら、触
媒の早期活性化によりエミッションを低減できる。
As described above, the catalyst activity is predicted, and the self-ignition combustion in which the expansion ratio is optimally set according to the catalyst activity state is performed, so that the fuel consumption is improved and the emission is reduced by the early activation of the catalyst. it can.

【0077】〔第7実施形態〕次に、本発明の第7の実
施形態について説明する。第7の実施形態の構成は図1
6に示した第5実施形態の構成と同じである。
[Seventh Embodiment] Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. The configuration of the seventh embodiment is shown in FIG.
The configuration is the same as that of the fifth embodiment shown in FIG.

【0078】本実施形態では触媒活性後の自己着火燃焼
が成立している場合において、触媒転化率を予測して、
触媒転化率が低下した場合においては圧縮比を低圧縮比
化あるいは膨脹比を低膨脹比化することを特徴としてい
る。触媒の転化率は、転換効率とも呼ばれ、排気中に含
まれる汚染物質の濃度を触媒入口でCi、触媒出口でC
oとすれば、転化率ηは、η=(Ci−Co)/Ciで
示される。
In this embodiment, when the auto-ignition combustion after the activation of the catalyst is established, the catalyst conversion rate is predicted and
When the catalyst conversion rate decreases, the compression ratio is reduced or the expansion ratio is reduced. The conversion rate of the catalyst is also referred to as conversion efficiency.
If o, the conversion rate η is represented by η = (Ci−Co) / Ci.

【0079】さて暖機が完了した触媒活性後に、低負荷
の自己着火燃焼が長期間持続した場合においては、触媒
温度が低下してエミッションの転化率が悪化する。そこ
で、触媒の転化率が低下した場合においては、圧縮比を
低圧縮比化あるいは膨脹比を低膨脹比として排気ガス温
度を昇温させる。その結果、触媒温度が昇温し、転化率
が上昇することによってエミッションを低減することが
できる。
If the low-load self-ignition combustion continues for a long time after the activation of the catalyst after the completion of the warming-up, the catalyst temperature decreases and the conversion rate of the emission deteriorates. Therefore, when the conversion of the catalyst is reduced, the temperature of the exhaust gas is raised by setting the compression ratio to a low compression ratio or setting the expansion ratio to a low expansion ratio. As a result, the catalyst temperature rises and the conversion rate rises, so that emissions can be reduced.

【0080】図22に触媒温度に対する転化率を示す。
触媒温度が低下するほど転化率が悪化する。従って、触
媒温度から触媒転化率を予測できる。
FIG. 22 shows the conversion with respect to the catalyst temperature.
The lower the catalyst temperature, the worse the conversion. Therefore, the catalyst conversion can be predicted from the catalyst temperature.

【0081】以上説明した第7実施形態の動作を図23
のフローチャートを参照して説明する。S80で触媒活
性を判断して、触媒活性と判断された場合にはS82で
触媒温度Tcat を検出する。S83で触媒転化率ηを算
出する。これは触媒温度Tcat から図22のようなグラ
フを参照して、触媒転化率ηを算出する。次にS84で
触媒転化率ηを判断する。触媒転化率ηが判断値βより
も大きい時は触媒転化率は十分高いと判断してS86に
進み、基本圧縮比(又は基本膨脹比)に設定する。触媒
転化率ηが判断値βより小さい時は触媒転化率は要求よ
りも低いと判断してS85に進み、低圧縮比(又は低膨
脹比)に設定する。S87で自己着火燃焼制御を開始す
る。
FIG. 23 shows the operation of the seventh embodiment described above.
This will be described with reference to the flowchart of FIG. The catalyst activity is determined in S80. If the catalyst activity is determined, the catalyst temperature Tcat is detected in S82. In S83, the catalyst conversion rate η is calculated. This calculates the catalyst conversion rate η from the catalyst temperature Tcat with reference to a graph as shown in FIG. Next, in S84, the catalyst conversion rate η is determined. When the catalyst conversion rate η is larger than the determination value β, it is determined that the catalyst conversion rate is sufficiently high, and the routine proceeds to S86, where the basic compression ratio (or the basic expansion ratio) is set. When the catalyst conversion rate η is smaller than the determination value β, it is determined that the catalyst conversion rate is lower than the request, and the process proceeds to S85, where a low compression ratio (or a low expansion ratio) is set. In S87, the self-ignition combustion control is started.

【0082】以上説明したように、触媒転化率を予測
し、触媒転化率によって圧縮比あるいは膨脹比を最適に
設定した自己着火燃焼を行うことによって、燃費を向上
しながら、触媒の転化率向上によりエミッションを低減
できる。また本発明では、転化率が極めて低い場合に
は、自己着火を禁止し、火花点火を行っても良い。
As described above, the catalyst conversion rate is predicted, and the self-ignition combustion in which the compression ratio or the expansion ratio is optimally set according to the catalyst conversion rate is performed. Emissions can be reduced. In the present invention, when the conversion is extremely low, self-ignition may be prohibited and spark ignition may be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置の第1実
施形態を示すシステム構成図である。
FIG. 1 is a system configuration diagram showing a first embodiment of a combustion control device for an internal combustion engine according to the present invention.

【図2】第1実施形態の概略動作を示すフローチャート
である。
FIG. 2 is a flowchart showing a schematic operation of the first embodiment.

【図3】自己着火燃焼成立範囲の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a self-ignition combustion establishment range.

【図4】吸気温と冷却水温に対する圧縮開始筒内温度を
説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a compression start cylinder temperature with respect to an intake air temperature and a cooling water temperature.

【図5】吸気圧と冷却水温に対する圧縮開始筒内圧力を
説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a compression start cylinder pressure with respect to an intake pressure and a cooling water temperature.

【図6】エンジン回転数とトルクに対する目標空燃比を
説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a target air-fuel ratio with respect to an engine speed and a torque.

【図7】第1実施形態の動作を説明する制御フローチャ
ートである。
FIG. 7 is a control flowchart illustrating the operation of the first embodiment.

【図8】第2実施形態の構成を示すシステム構成図であ
る。
FIG. 8 is a system configuration diagram showing a configuration of a second embodiment.

【図9】燃焼形態に対する排気ガス温度を説明する図で
ある。
FIG. 9 is a diagram illustrating the exhaust gas temperature with respect to the combustion mode.

【図10】触媒温度に対する燃焼形態を説明する図であ
る。
FIG. 10 is a diagram illustrating a combustion mode with respect to a catalyst temperature.

【図11】第2実施形態の動作を説明する制御フローチ
ャートである。
FIG. 11 is a control flowchart illustrating the operation of the second embodiment.

【図12】始動後時間に対する触媒温度を説明する図で
ある。
FIG. 12 is a diagram illustrating a catalyst temperature with respect to a post-start time.

【図13】第3実施形態の動作を説明する制御フローチ
ャートである。
FIG. 13 is a control flowchart illustrating the operation of the third embodiment.

【図14】始動後時間に対する触媒昇温率を説明する図
である。
FIG. 14 is a diagram for explaining a catalyst temperature rise rate with respect to a time after starting.

【図15】第4実施形態の動作を説明する制御フローチ
ャートである。。
FIG. 15 is a control flowchart illustrating the operation of the fourth embodiment. .

【図16】第5実施形態の構成を示すシステム構成図で
ある。
FIG. 16 is a system configuration diagram showing a configuration of a fifth embodiment.

【図17】圧縮比に対する排気ガス温度を説明する図で
ある
FIG. 17 is a diagram illustrating the exhaust gas temperature with respect to the compression ratio.

【図18】始動後時間に対する触媒温度を説明する図で
ある。
FIG. 18 is a diagram illustrating a catalyst temperature with respect to a post-start time.

【図19】第5実施形態の動作を説明する制御フローチ
ャートである。
FIG. 19 is a control flowchart illustrating the operation of the fifth embodiment.

【図20】圧縮比および膨脹比に対する排気ガス温度を
説明する図である。
FIG. 20 is a diagram illustrating the exhaust gas temperature with respect to the compression ratio and the expansion ratio.

【図21】第6実施形態の動作を説明する制御フローチ
ャートである。
FIG. 21 is a control flowchart illustrating the operation of the sixth embodiment.

【図22】触媒温度に対する転化率を説明する図であ
る。
FIG. 22 is a diagram illustrating a conversion rate with respect to a catalyst temperature.

【図23】第7実施形態の動作を説明する制御フローチ
ャートである。
FIG. 23 is a control flowchart illustrating the operation of the seventh embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ECU 2 燃焼切換部 3 筒内圧力取得部 4 筒内温度取得部 5 燃焼形態判断部 10 エンジン 11 吸気バルブ 12 排気バルブ 13 ピストン 14 吸気圧力センサ 15 吸気温度センサ 16 水温センサ 17 燃料噴射装置 18 点火プラグ REFERENCE SIGNS LIST 1 ECU 2 combustion switching unit 3 in-cylinder pressure acquisition unit 4 in-cylinder temperature acquisition unit 5 combustion type determination unit 10 engine 11 intake valve 12 exhaust valve 13 piston 14 intake pressure sensor 15 intake temperature sensor 16 water temperature sensor 17 fuel injection device 18 ignition plug

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 45/00 368 F02D 45/00 368S F02P 9/00 305 F02P 9/00 305Z (72)発明者 荒井 孝之 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 3G019 AA01 AA09 AB05 AC01 AC02 BA01 CA00 GA01 GA02 GA04 GA08 GA10 GA11 GA12 GA13 GA15 KD17 3G023 AA01 AA02 AA03 AA08 AA18 AB01 AC02 AC04 AD04 AG00 3G084 AA01 BA00 BA16 BA22 BA23 CA01 CA02 DA02 DA10 DA25 DA27 EA04 EA07 EA11 EB08 EC01 FA02 FA11 FA20 FA21 FA22 FA27 FA32 FA36 FA38 3G092 AA01 AA02 AA06 AA11 AA12 BA10 DA03 DD03 DD10 DE03S DG01 DG09 EA08 EA11 EA14 EA17 EC09 FA15 FA24 FA50 FB06 GA01 GA02 HA04Z HA05Z HA14Z HC01Z HC03Z HD02X HD02Y HD02Z HE03Z HE04Z HE06Z HE08Z HF19Z 3G301 HA01 HA02 HA04 HA19 JA02 JA20 JA21 JB09 KA01 KA05 LA07 LB04 MA00 NA08 NB02 NB11 NB15 NC02 NE23 PA07Z PA10Z PC00Z PC01Z PC05Z PD12A PD12B PD12Z PE03Z PE04Z PE06Z PE08Z PF16Z──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02D 45/00368 F02D 45/00 368S F02P 9/00 305 F02P 9/00 305Z (72) Inventor Takayuki Arai 2F, Takara-cho, Kanagawa-ku, Kanagawa-ku, Nissan Motor Co., Ltd.F-term (reference) BA00 BA16 BA22 BA23 CA01 CA02 DA02 DA10 DA25 DA27 EA04 EA07 EA11 EB08 EC01 FA02 FA11 FA20 FA21 FA22 FA27 FA32 FA36 FA38 3G092 AA01 AA02 AA06 AA11 AA12 BA10 DA03 DD03 DD10 DE03S DG01 DG09 EA08 FA14 EA11 FA04 HA14Z HC01Z HC03Z HD02X HD02Y HD02Z HE03Z HE04Z HE06Z HE08Z HF19Z 3G301 HA01 HA0 2 HA04 HA19 JA02 JA20 JA21 JB09 KA01 KA05 LA07 LB04 MA00 NA08 NB02 NB11 NB15 NC02 NE23 PA07Z PA10Z PC00Z PC01Z PC05Z PD12A PD12B PD12Z PE03Z PE04Z PE06Z PE08Z PF16Z

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 火花点火燃焼と圧縮自己着火燃焼とを切
換可能な内燃機関の燃焼制御装置において、 圧縮上死点付近の筒内圧力を測定又は予測する筒内圧力
取得手段と、 圧縮上死点付近の筒内温度を測定又は予測する筒内温度
取得手段と、 前記筒内圧力及び前記筒内温度に基づいて、圧縮自己着
火燃焼条件の成立又は不成立を判断する燃焼形態判断手
段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
An in-cylinder pressure acquisition means for measuring or predicting an in-cylinder pressure near a compression top dead center in a combustion control apparatus for an internal combustion engine capable of switching between spark ignition combustion and compression self-ignition combustion. An in-cylinder temperature acquisition unit that measures or predicts an in-cylinder temperature near a point, and a combustion mode determination unit that determines whether a compression auto-ignition combustion condition is satisfied or not based on the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature. A combustion control device for an internal combustion engine, comprising:
【請求項2】 前記筒内圧力取得手段は、吸気圧、圧縮
比、及び機関温度に基づいて前記筒内圧力を予測し、 前記筒内温度取得手段は、吸気温、圧縮比、及び機関温
度に基づいて前記筒内温度を予測することを特徴とする
請求項1記載の内燃機関の燃焼制御装置。
2. The in-cylinder pressure obtaining means predicts the in-cylinder pressure based on an intake pressure, a compression ratio, and an engine temperature, and the in-cylinder temperature obtaining means includes an intake temperature, a compression ratio, and an engine temperature. The combustion control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the in-cylinder temperature is predicted based on the following.
【請求項3】 排気を浄化する触媒と、 該触媒の活性を推測する触媒活性推測手段と、 内燃機関の圧縮比を変更する圧縮比変更手段と、を更に
備え、 前記触媒活性推測手段により前記触媒が活性化されたと
推測されない場合に、前記圧縮比変更手段により内燃機
関の圧縮比を基本圧縮比よりも低圧縮比に変更して圧縮
自己着火燃焼を行うことを特徴とする請求項1または請
求項2記載の内燃機関の燃焼制御装置。
3. A catalyst for purifying exhaust gas, a catalyst activity estimating means for estimating the activity of the catalyst, and a compression ratio changing means for changing a compression ratio of the internal combustion engine. 2. A compression auto-ignition combustion by changing a compression ratio of the internal combustion engine to a compression ratio lower than a basic compression ratio by the compression ratio changing means when it is not estimated that the catalyst is activated. The combustion control device for an internal combustion engine according to claim 2.
【請求項4】 排気を浄化する触媒と、 該触媒の活性を推測する触媒活性推測手段と、 内燃機関の膨張比を変更する膨張比変更手段と、を更に
備え、 前記触媒活性推測手段により前記触媒が活性化されたと
推測されない場合に、前記膨張比変更手段により内燃機
関の膨張比を基本膨張比よりも低膨張比に変更して圧縮
自己着火燃焼を行うことを特徴とする請求項1または請
求項2記載の内燃機関の燃焼制御装置。
4. A catalyst for purifying exhaust gas, a catalyst activity estimating means for estimating the activity of the catalyst, and an expansion ratio changing means for changing an expansion ratio of the internal combustion engine. 2. A compression auto-ignition combustion by changing an expansion ratio of the internal combustion engine to a lower expansion ratio than a basic expansion ratio by the expansion ratio changing means when it is not estimated that the catalyst is activated. The combustion control device for an internal combustion engine according to claim 2.
【請求項5】 排気を浄化する触媒と、 該触媒の活性を推測する触媒活性推測手段と、を更に備
え、 前記触媒活性推測手段により前記触媒が活性化されたと
推測されない場合に、圧縮自己着火燃焼を禁止し、火花
点火燃焼を行うことを特徴とする請求項1または請求項
2記載の内燃機関の燃焼制御装置。
5. A catalyst for purifying exhaust gas, and a catalyst activity estimating means for estimating the activity of the catalyst, wherein when the catalyst activity estimating means does not estimate that the catalyst has been activated, compression ignition 3. The combustion control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein combustion is prohibited and spark ignition combustion is performed.
【請求項6】 前記触媒の触媒転化率を推測する触媒転
化率推測手段を更に備え、 前記触媒転化率推測手段により推測された前記触媒転化
率が所定のレベルより低下した場合に、基本圧縮比より
も低圧縮比で圧縮自己着火燃焼を行うことを特徴とする
請求項3記載の内燃機関の燃焼制御装置。
6. A catalyst conversion rate estimating means for estimating a catalyst conversion rate of the catalyst, wherein when the catalyst conversion rate estimated by the catalyst conversion rate estimating means falls below a predetermined level, a basic compression ratio 4. The combustion control device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein compression self-ignition combustion is performed at a lower compression ratio.
【請求項7】 前記触媒の触媒転化率を推測する触媒転
化率推測手段を更に備え、 前記触媒転化率推測手段により推測された前記触媒転化
率が所定のレベルより低下した場合に、基本膨張比より
も低膨張比で圧縮自己着火燃焼を行うことを特徴とする
請求項4記載の内燃機関の燃焼制御装置。
7. A catalyst conversion rate estimating means for estimating a catalyst conversion rate of the catalyst, wherein when the catalyst conversion rate estimated by the catalyst conversion rate estimating means falls below a predetermined level, a basic expansion ratio The combustion control device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the compression self-ignition combustion is performed at a lower expansion ratio.
【請求項8】 前記触媒の触媒転化率を推測する触媒転
化率推測手段を更に備え、 前記触媒転化率推測手段により推測された前記触媒転化
率が所定のレベルより低下した場合に、圧縮自己着火燃
焼を禁止し、火花点火燃焼を行うことを特徴とする請求
項1ないし請求項5のいずれか1項記載の内燃機関の燃
焼制御装置。
8. A catalyst auto-ignition means for estimating a catalyst conversion rate of the catalyst, wherein when the catalyst conversion rate estimated by the catalyst conversion rate estimation means falls below a predetermined level, compression auto-ignition is performed. The combustion control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein combustion is prohibited and spark ignition combustion is performed.
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