【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火花点火運転と圧縮着火運転のいずれの運転モードでも運転可能な内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関に供給される混合気を圧縮着火（圧縮自己着火）により燃焼させる圧縮着火運転によれば、圧縮比が高いため燃費が良く、空燃比がリーンな状態でも比較的安定した燃焼を実現し、しかも燃焼温度が比較的低いので、ＮＯｘの発生量を低減することができる。
【０００３】
しかし内燃機関の始動時などで安定した圧縮着火運転を行うことは困難なので、機関の運転状態に応じて圧縮着火運転と火花点火運転とを切り換えるように内燃機関を制御する例がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−８７７４９号公報
【０００５】
特許文献１には、４ストロークサイクル型の自動車用ガソリン内燃機関において、機関水温が設定値以上であるか否かを判断し、設定値未満であれば火花点火運転とし、設定値以上となると圧縮着火運転に切り換える制御技術が開示されている。
【０００６】
始動直後などの機関水温が低い状態では、燃焼室内のガス温度が圧縮行程の後期になっても十分高くならず自己着火を起こすに至らず失火するおそれがあるが、かかる状態のときは火花点火運転とし、機関水温が設定値を越える安定した運転状態となったときに圧縮着火運転とすることで、常に内燃機関を安定して運転させようとするものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし４ストロークサイクルで運転を行う場合、熱の発生は機関の２回転に対して１回の燃焼によるもので冷却時間の割合が、２ストロークサイクルの運転に比べて大きい。
【０００８】
したがって、始動直後の暖機運転中に４ストロークサイクル運転を続けても急速な暖機は望めず、排気触媒の活性化までの昇温に時間を要して排気浄化に不利となる。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、暖機時間を短縮して排気浄化を効果的に行い、かつ内燃機関を常に安定して運転することができる内燃機関の制御装置を供する点にある。
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するために、本発明は、火花点火運転モードと２ストロークサイクル圧縮着火運転モードと４ストロークサイクル圧縮着火運転モードのいずれの運転モードでも運転可能な内燃機関において、該内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段が検出した該内燃機関の運転状態に応じて前記３つの運転モードを切り換えて該内燃機関を運転制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、該内燃機関を、始動時に火花点火運転モードで制御し、始動後より機関水温の上昇が所定温度に至るまでは２ストロークサイクル圧縮着火運転モードで制御し、機関水温が前記所定温度を越えると４ストロークサイクル圧縮着火運転モードで制御する内燃機関の制御装置とした。
【００１０】
始動時には火花点火運転モードで内燃機関を運転することで、失火を回避して安定した運転を行い、始動後は２ストロークサイクル圧縮着火運転モードで内燃機関を運転することで、暖機時間を短縮し排気浄化を効果的に行い、機関水温が所定温度を越えると４ストロークサイクル圧縮着火運転モードで内燃機関を運転することで、燃料量の多い高負荷状態で安定した圧縮着火を４ストロークサイクルで実現でき、燃費の向上とともに全ての運転状態で内燃機関を常に安定して運転することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１ないし図５に基づき説明する。
本実施の形態に係る内燃機関１は、火花点火（ＳＩ：Ｓｐａｒｋ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）燃焼方式による運転（火花点火運転）と、圧縮着火（ＨＣＣＩ：Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）燃焼方式による運転（圧縮着火運転）の燃焼方式の異なる運転がともに可能である多気筒内燃機関（単気筒でもよい）である。
【００１２】
図１は、該内燃機関１の概略構成図であり、シリンダ２内をピストン３が往復動し、シリンダ２内を閉塞するシリンダヘッドとピストン３との間に燃焼室４が構成されている。
【００１３】
燃焼室４からポートを介して吸気通路５と排気通路６が延出しており、吸気ポートの燃焼室４に臨む開口には吸気弁７、排気ポートの燃焼室４に臨む開口には排気弁８が配設されており、燃焼室４への吸気を制御する吸気弁７と燃焼室４からの排気を制御する排気弁８はともに電磁バルブである。
【００１４】
その他に燃焼室４には点火プラグ９が取り付けられるとともに、直接燃焼室４内に燃料を噴射する燃料噴射弁１０が取り付けられている。
【００１５】
点火プラグ９は、火花点火運転時に駆動され放電により燃焼室４内の混合気に点火する。
燃料噴射弁１０は図示されない燃料供給ポンプに接続されて制御されたタイミングで制御された時間燃料を燃焼室４内に噴射する。
【００１６】
吸気通路５には吸気流量を調節するスロットル弁１１が介装されており、スロットル弁１１はアクチュエータ（図示せず）により駆動され、運転状態に応じてスロットル弁開度が制御される。
【００１７】
排気通路６には排気浄化装置１２が介装され、排気浄化装置１２にはＮＯｘ吸着触媒（ＬＮＣ）が用いられている。
【００１８】
概ね以上のような構造の内燃機関１の運転状態を検出する各種センサが各所に設けられている。
内燃機関１のクランク軸の回転数（機関回転数）Ｎｅを検出する回転数センサ２１、内燃機関１の冷却水の温度（機関水温）Ｔｗを検出する水温センサ２２が、内燃機関１本体に設けられている。
【００１９】
吸気通路５には、スロットル弁１１にスロットル弁開度Ｔｈを検出するスロットルセンサ２３が設けられるとともに、スロットル弁１１の下流側に吸気通路５内の吸気負圧Ｐｂを検出する吸気圧センサ２４および吸気通路５内の吸気温度Ｔａを検出する吸気温センサ２５が設けられている。
【００２０】
排気通路６には、排気浄化装置１２の上流側に排気の広範囲の空燃比に亘ってそれに比例したレベルの出力を得る空燃比センサ（ＬＡＦ）２６および排気温度Ｔｅを検出する排気温センサ２７が設けられている。
【００２１】
以上の回転数センサ２１，水温センサ２２，スロットルセンサ２３，吸気圧センサ２４，吸気温センサ２５等の各種センサからの検出信号は、電子制御ユニットＥＣＵ３０に入力され、コンピュータにより処理されて、吸気弁７，排気弁８，点火プラグ９，燃料噴射弁１０，スロットル弁１１等の駆動制御に供される。
【００２２】
本内燃機関１は、以上のような構成において火花点火運転と圧縮着火運転が可能であるとともに、４ストロークサイクル運転と２ストロークサイクル運転が可能であり、これらの組み合わせにより４ストロークサイクル火花点火運転モードと２ストロークサイクル圧縮着火運転モードと４ストロークサイクル圧縮着火運転モードの３つの運転モードをＥＣＵ３０により切り換え制御されるようになっている。
【００２３】
ＥＣＵ３０による内燃機関１の運転モードの切り換え制御における制御系の概略ブロック図を図２に示す。
ＥＣＵ３０には、運転モード判定手段３１と駆動制御手段３２とを備える。
【００２４】
運転モード判定手段３１には前記回転数センサ２１の検出した機関回転数Ｎｅと水温センサ２２の検出した機関水温Ｔｗが入力され、機関回転数Ｎｅと機関水温Ｔｗに基づいて運転モードを判定する。
【００２５】
駆動制御手段３２は、運転モード判定手段３１の判定結果に基づいて制御信号を内燃機関１の各機構に出力する。
すなわち吸気弁７と排気弁８の弁開閉を行う可動弁機構４１、点火プラグ９の放電を行う点火機構４２、燃料噴射弁１０の弁開閉を行う燃料噴射機構４３、スロットル弁１１の駆動を行うスロットル弁駆動機構４４が、制御信号により駆動制御される。
【００２６】
運転モード判定手段３１による運転モードの判定手順を図３に示すフローチャートに従って説明する。
まずステップ１で内燃機関１が始動後完爆したと判断できる所定回転数Ｎ１に機関回転数Ｎｅが達したか否かを判別する。
【００２７】
機関回転数Ｎｅが所定回転数Ｎ１に至るまでのスタータクランキング状態では、ステップ３に飛んで４ストロークサイクル火花点火運転モードと判定する。
機関回転数Ｎｅが所定回転数Ｎ１を越え内燃機関１が完爆してアイドリング状態となると、ステップ２に進み、機関水温Ｔｗが所定水温Ｔ１を越えたか否かを判別する。
【００２８】
内燃機関１が完爆後、暖機により機関水温Ｔｗが昇温して所定水温Ｔ１になるまでは、ステップ４に飛んで、２ストロークサイクル圧縮着火運転モードと判定する。
【００２９】
そして機関水温Ｔｗが所定水温Ｔ１を越えると、ステップ２からステップ５に飛んで、４ストロークサイクル圧縮着火運転モードと判定する。
以上のように内燃機関１の運転状態に応じて運転モードが切り換え制御される。
【００３０】
圧縮自己着火を起こさせるためには、燃焼室４内のガス温度を所定の温度以上に高める必要があり、一般的に吸気加熱や内部ＥＧＲ（排気再循環）等が利用され、本実施の形態では内部ＥＧＲにより圧縮着火運転を行う。
【００３１】
内燃機関１の始動時における燃焼室４内のガス温度が所定の温度より低い低負荷運転時には、ピストン３の上死点付近でも着火温度に達せず失火してしまうので、燃焼室４内のガス温度が所定の温度を越えて内燃機関１が完爆するまでは４ストロークサイクル火花点火運転モードとして点火機構４２が駆動制御され点火プラグ９の放電により確実に点火するようにしている。
【００３２】
なお、ここで４ストロークサイクル火花点火運転としているが、２ストロークサイクル火花点火運転としてもよい。
完爆した後は、内燃機関１は燃焼室４内のガス温度は圧縮着火が可能な状態となっており、２ストロークサイクル圧縮着火運転モードに切り換えられて運転される。
【００３３】
２ストロークサイクル圧縮着火運転モードでは、可動弁機構４１，燃料噴射機構４３が制御されて図４に示すタイミングで吸気弁７，排気弁８が弁開閉し、燃料噴射弁１０が燃料を噴射させる。
【００３４】
すなわち図４を参照して２ストロークサイクル圧縮着火運転モードでは、通常膨張・排気行程半ばくらいから排気弁８を開き排気を開始し、その直後にはシリンダ圧力が下がるので吸気弁７を開く。
燃焼ガスが排気ポートへと流れ、かつピストン３が下降（膨張）しているので、吸気ポートから新気が流れ込んでくる。
【００３５】
吸気・圧縮行程になってもその勢いが続き、新気が排気を押し出す（新気も一部排出される）。
吸気弁７および排気弁８を早く閉じることにより、ガス交換を途中で止めることになり、ＥＧＲ量を増すことができ燃焼室内温度を上げ圧縮着火を容易にする。
【００３６】
吸気弁７および排気弁８が閉じた辺りで、燃料噴射弁１０が燃料を噴射する。
燃焼室４内は、燃料が噴射されＥＧＲによりガス温度が上昇しているところに断熱圧縮により自己着火燃焼が起こる。
【００３７】
２ストロークサイクルで運転を行う場合、熱の発生は機関の１回転に対して１回の燃焼によるもので冷却時間の割合が、４ストロークサイクルの運転に比べて小さく、その分熱の発生効率が高く、暖機に要する時間が短くてすむ。
【００３８】
そしてこの急速な暖機により、排気浄化装置１２のＮＯｘ吸着触媒（ＬＮＣ）の活性化までの昇温が早まり、排気浄化を効果的に機能させることができる。
【００３９】
また２ストロークサイクル運転は、１回転ごとの燃焼によりトルク変動が少なく失火の無い安定した運転が可能であり、仮に失火したとしても４ストロークサイクル運転に比べて次の燃焼までの時間が短いためリカバリーが可能で、失火による機関停止は少ない。
【００４０】
このように２ストロークサイクル圧縮着火運転モードで暖機運転し、暖機が完了し安定走行運転領域に入る時期には、機関水温Ｔｗが上昇して所定水温Ｔ１を越え、４ストロークサイクル圧縮着火運転モードに切り換えられる。
【００４１】
４ストロークサイクル圧縮着火運転モードでは、可動弁機構４１，燃料噴射機構４３が制御されて図５に示すタイミングで吸気弁７，排気弁８が弁開閉し、燃料噴射弁１０が燃料を噴射させる。
【００４２】
すなわちＥＧＲを利用しない通常の火花点火運転では排気行程で排気弁を開いて燃焼したガスを全て排気するが、４ストロークサイクル圧縮着火運転モードでは、図５を参照して排気行程における排気弁８の閉タイミングまたは吸気行程における吸気弁７の開タイミングを変更して、燃焼したガスを全て排気せず一部燃焼室４内に閉じ込めることで、内部ＥＧＲ量を制御して４ストロークサイクルの圧縮着火を行う。
【００４３】
４ストロークサイクル圧縮着火運転モードにおいては、機関回転数に対する軸トルクの変化が滑らかで、広い運転域において安定的かつ良性能を得ることができる。
【００４４】
始動後完爆までを火花点火運転モードとし、完爆後は２ストロークサイクルと４ストロークサイクルの圧縮着火運転モードとして、できるだけ広い運転領域で圧縮着火燃焼を実現することで、燃費の向上を図るとともに、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量の抑制を図ることができる。
【００４５】
窒素酸化物の排出量の抑制は、前記暖機時間の短縮により排気浄化装置１２を効果的に機能させることと合わせて、排気浄化を益々促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る内燃機関の概略構成図である。
【図２】同内燃機関の運転モードの切り換え制御における制御系の概略ブロック図である。
【図３】運転モードの判定手順を示すフローチャートである。
【図４】２ストロークサイクル圧縮着火運転モードにおけるバルブタイミングを示す説明図である。
【図５】４ストロークサイクル圧縮着火運転モードにおけるバルブタイミングを示す説明図である。
【符号の説明】
１…内燃機関、２…シリンダ、３…ピストン、４…燃焼室、５…吸気通路、６…排気通路、７…吸気弁、８…排気弁、９…点火プラグ、１０…燃料噴射弁、１１…スロットル弁、１２…排気浄化装置、
２１…回転数センサ、２２…水温センサ、２３…スロットルセンサ、２４…吸気圧センサ、２５…吸気温センサ、２６…空燃比センサ（ＬＡＦ）、２７…排気温センサ、
３０…ＥＣＵ、３１…運転モード判定手段、３２…駆動制御手段、４１…可動弁機構、４２…点火機構、４３…燃料噴射機構、４４…スロットル弁駆動機構。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an internal combustion engine operable in any of a spark ignition operation and a compression ignition operation mode.
[0002]
[Prior art]
According to the compression ignition operation in which the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine is burned by compression ignition (compression self-ignition), fuel efficiency is high due to the high compression ratio, and relatively stable combustion is realized even when the air-fuel ratio is lean. Moreover, since the combustion temperature is relatively low, the amount of generated NOx can be reduced.
[0003]
However, since it is difficult to perform a stable compression ignition operation at the time of starting the internal combustion engine or the like, there is an example in which the internal combustion engine is controlled so as to switch between the compression ignition operation and the spark ignition operation according to the operation state of the engine (for example, Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-87749 A
Patent Literature 1 discloses that in a four-stroke cycle type gasoline internal combustion engine for an automobile, it is determined whether the engine water temperature is equal to or higher than a set value. If the engine water temperature is lower than the set value, spark ignition operation is performed. A control technique for switching to ignition operation is disclosed.
[0006]
When the engine water temperature is low, such as immediately after start-up, the gas temperature in the combustion chamber may not be sufficiently high even in the later stages of the compression stroke and may not cause self-ignition, but may cause a misfire. The internal combustion engine is always operated stably by setting the operation to the compression ignition operation when the engine water temperature is in a stable operation state exceeding a set value.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the operation is performed in a four-stroke cycle, heat is generated by one combustion for two rotations of the engine, and the ratio of the cooling time is larger than that in the two-stroke cycle operation.
[0008]
Therefore, even if the four-stroke cycle operation is continued during the warm-up operation immediately after the start, rapid warm-up cannot be expected, and it takes time to raise the temperature until the exhaust catalyst is activated, which is disadvantageous for exhaust gas purification.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an internal combustion engine capable of effectively performing exhaust gas purification by shortening a warm-up time and constantly operating the internal combustion engine stably. In providing the control device.
Means for Solving the Problems and Functions and Effects
In order to achieve the above object, the present invention provides an internal combustion engine operable in any one of a spark ignition operation mode, a two-stroke cycle compression ignition operation mode, and a four-stroke cycle compression ignition operation mode. Operating state detecting means for detecting a state, and control means for controlling the operation of the internal combustion engine by switching between the three operating modes in accordance with the operating state of the internal combustion engine detected by the operating state detecting means; The means controls the internal combustion engine in a spark ignition operation mode at the time of start, and controls the engine water temperature in a two-stroke cycle compression ignition operation mode until the engine water temperature reaches a predetermined temperature after the start. When it exceeds, the control device of the internal combustion engine is controlled in the 4-stroke cycle compression ignition operation mode.
[0010]
At start-up, the internal combustion engine is operated in the spark ignition operation mode to avoid misfires and perform stable operation. After startup, the internal combustion engine is operated in the two-stroke cycle compression ignition operation mode to shorten the warm-up time. When the engine water temperature exceeds a predetermined temperature, the internal combustion engine is operated in a four-stroke cycle compression ignition operation mode, thereby achieving stable compression ignition in a high load state with a large amount of fuel in a four-stroke cycle. As a result, the internal combustion engine can always be stably operated in all operating states with improved fuel efficiency.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
The internal combustion engine 1 according to the present embodiment operates in a spark ignition (SI: Spark Ignition) combustion mode (spark ignition operation) and operates in a compression ignition (HCCI: Homogenous Charge Compression Ignition) combustion mode (compression ignition operation). This is a multi-cylinder internal combustion engine (single cylinder may be used) that can operate with different combustion systems.
[0012]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the internal combustion engine 1, in which a piston 3 reciprocates in a cylinder 2, and a combustion chamber 4 is formed between the piston 3 and a cylinder head that closes the cylinder 2.
[0013]
An intake passage 5 and an exhaust passage 6 extend from the combustion chamber 4 through a port. An intake valve 7 is provided at an opening of the intake port facing the combustion chamber 4, and an exhaust valve 8 is provided at an opening of the exhaust port facing the combustion chamber 4. The intake valve 7 for controlling the intake to the combustion chamber 4 and the exhaust valve 8 for controlling the exhaust from the combustion chamber 4 are both electromagnetic valves.
[0014]
In addition, a spark plug 9 is attached to the combustion chamber 4 and a fuel injection valve 10 for directly injecting fuel into the combustion chamber 4 is attached.
[0015]
The spark plug 9 is driven during the spark ignition operation and ignites the mixture in the combustion chamber 4 by discharging.
The fuel injection valve 10 is connected to a fuel supply pump (not shown) and injects fuel into the combustion chamber 4 for a controlled time at a controlled timing.
[0016]
A throttle valve 11 for adjusting the intake flow rate is interposed in the intake passage 5, and the throttle valve 11 is driven by an actuator (not shown), and the throttle valve opening is controlled in accordance with the operation state.
[0017]
An exhaust gas purification device 12 is interposed in the exhaust passage 6, and the exhaust gas purification device 12 uses a NOx adsorption catalyst (LNC).
[0018]
Various sensors for detecting the operating state of the internal combustion engine 1 having the above-described structure are provided at various places.
The main body of the internal combustion engine 1 is provided with a rotation speed sensor 21 for detecting the rotation speed Ne of the crankshaft (engine speed) Ne of the internal combustion engine 1 and a water temperature sensor 22 for detecting the temperature of the cooling water (engine water temperature) Tw of the internal combustion engine 1. Have been.
[0019]
In the intake passage 5, a throttle sensor 23 for detecting the throttle valve opening Th of the throttle valve 11 is provided, and an intake pressure sensor 24 for detecting an intake negative pressure Pb in the intake passage 5 downstream of the throttle valve 11; An intake air temperature sensor 25 for detecting an intake air temperature Ta in the intake passage 5 is provided.
[0020]
In the exhaust passage 6, an air-fuel ratio sensor (LAF) 26 for obtaining an output of a level proportional to the air-fuel ratio over a wide range of exhaust gas and an exhaust gas temperature sensor 27 for detecting the exhaust gas temperature Te are provided upstream of the exhaust gas purification device 12. Is provided.
[0021]
Detection signals from various sensors such as the rotation speed sensor 21, the water temperature sensor 22, the throttle sensor 23, the intake pressure sensor 24, and the intake temperature sensor 25 are input to the electronic control unit ECU 30, processed by a computer, and processed by the computer. 7, the exhaust valve 8, the ignition plug 9, the fuel injection valve 10, the throttle valve 11, and the like.
[0022]
The internal combustion engine 1 is capable of performing the spark ignition operation and the compression ignition operation in the above-described configuration, and is also capable of performing the four-stroke cycle operation and the two-stroke cycle operation. The ECU 30 switches and controls three operation modes, namely, a two-stroke cycle compression ignition operation mode and a four-stroke cycle compression ignition operation mode.
[0023]
FIG. 2 is a schematic block diagram of a control system in the switching control of the operation mode of the internal combustion engine 1 by the ECU 30.
The ECU 30 includes an operation mode determination unit 31 and a drive control unit 32.
[0024]
The engine speed Ne detected by the engine speed sensor 21 and the engine water temperature Tw detected by the water temperature sensor 22 are input to the operation mode determining means 31, and the operation mode is determined based on the engine speed Ne and the engine water temperature Tw.
[0025]
The drive control unit 32 outputs a control signal to each mechanism of the internal combustion engine 1 based on the determination result of the operation mode determination unit 31.
That is, the movable valve mechanism 41 that opens and closes the intake valve 7 and the exhaust valve 8, the ignition mechanism 42 that discharges the ignition plug 9, the fuel injection mechanism 43 that opens and closes the fuel injection valve 10, and the drive of the throttle valve 11. The drive of the throttle valve drive mechanism 44 is controlled by the control signal.
[0026]
The procedure for determining the operation mode by the operation mode determination means 31 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
First, in step 1, it is determined whether or not the engine speed Ne has reached a predetermined speed N1 at which it can be determined that the internal combustion engine 1 has completely exploded after starting.
[0027]
In the starter cranking state until the engine speed Ne reaches the predetermined speed N1, the routine jumps to step 3 to determine the four-stroke cycle spark ignition operation mode.
When the engine speed Ne exceeds the predetermined speed N1 and the internal combustion engine 1 is completely exploded and enters an idling state, the routine proceeds to step 2, where it is determined whether or not the engine water temperature Tw has exceeded the predetermined water temperature T1.
[0028]
After the internal combustion engine 1 has completely exploded, the routine jumps to step 4 until the engine water temperature Tw is raised by warm-up to reach the predetermined water temperature T1, and the two-stroke cycle compression ignition operation mode is determined.
[0029]
When the engine water temperature Tw exceeds the predetermined water temperature T1, the process jumps from step 2 to step 5 to determine the four-stroke cycle compression ignition operation mode.
As described above, the operation mode is controlled to be switched according to the operation state of the internal combustion engine 1.
[0030]
In order to cause compression self-ignition, it is necessary to raise the gas temperature in the combustion chamber 4 to a predetermined temperature or higher. In general, intake air heating, internal EGR (exhaust gas recirculation), and the like are used. Then, the compression ignition operation is performed by the internal EGR.
[0031]
At the time of low load operation in which the gas temperature in the combustion chamber 4 is lower than a predetermined temperature when the internal combustion engine 1 is started, the ignition does not reach the ignition temperature even near the top dead center of the piston 3 and misfires. Until the temperature exceeds a predetermined temperature and the internal combustion engine 1 is completely detonated, the ignition mechanism 42 is driven and controlled in a four-stroke cycle spark ignition operation mode so that the ignition plug 9 discharges reliably.
[0032]
Here, the four-stroke cycle spark ignition operation is described, but the two-stroke cycle spark ignition operation may be performed.
After the complete explosion, the internal combustion engine 1 is in a state where the gas temperature in the combustion chamber 4 is in a state where compression ignition is possible, and the internal combustion engine 1 is operated by switching to a two-stroke cycle compression ignition operation mode.
[0033]
In the two-stroke cycle compression ignition operation mode, the movable valve mechanism 41 and the fuel injection mechanism 43 are controlled so that the intake valve 7 and the exhaust valve 8 open and close at the timing shown in FIG. 4, and the fuel injection valve 10 injects fuel.
[0034]
That is, referring to FIG. 4, in the two-stroke cycle compression ignition operation mode, the exhaust valve 8 is opened and the exhaust is started from about the middle of the normal expansion / exhaust stroke. Immediately thereafter, the intake valve 7 is opened because the cylinder pressure decreases.
Since the combustion gas flows to the exhaust port and the piston 3 is descending (expanding), fresh air flows from the intake port.
[0035]
Even during the intake and compression strokes, the momentum continues, and the fresh air pushes out the exhaust (some of the fresh air is also exhausted).
By closing the intake valve 7 and the exhaust valve 8 early, gas exchange is stopped halfway, the EGR amount can be increased, the temperature in the combustion chamber is increased, and compression ignition is facilitated.
[0036]
When the intake valve 7 and the exhaust valve 8 are closed, the fuel injection valve 10 injects fuel.
In the combustion chamber 4, self-ignition combustion occurs by adiabatic compression where fuel is injected and the gas temperature is rising by EGR.
[0037]
When the operation is performed in a two-stroke cycle, the heat is generated by one combustion per one revolution of the engine, and the ratio of the cooling time is smaller than that in the four-stroke cycle, and the heat generation efficiency is accordingly reduced. High and short warm-up time.
[0038]
This rapid warm-up speeds up the temperature rise of the exhaust purification device 12 until the activation of the NOx adsorption catalyst (LNC), and allows the exhaust purification to function effectively.
[0039]
In addition, the 2-stroke cycle operation enables stable operation with little torque fluctuation and no misfire due to combustion for each revolution, and even if a misfire occurs, the recovery time is shorter than the 4-stroke cycle operation because the time until the next combustion is short. It is possible to stop the engine due to a misfire.
[0040]
As described above, the warm-up operation is performed in the two-stroke cycle compression ignition operation mode, and when the warm-up is completed and the vehicle enters the stable driving operation region, the engine water temperature Tw rises and exceeds the predetermined water temperature T1, and the four-stroke cycle compression ignition operation is performed. Mode.
[0041]
In the 4-stroke cycle compression ignition operation mode, the movable valve mechanism 41 and the fuel injection mechanism 43 are controlled so that the intake valve 7 and the exhaust valve 8 open and close at the timing shown in FIG. 5, and the fuel injection valve 10 injects fuel.
[0042]
That is, in a normal spark ignition operation that does not use EGR, the exhaust valve is opened in the exhaust stroke to exhaust all the combusted gas. However, in the four-stroke cycle compression ignition operation mode, referring to FIG. By changing the closing timing or the opening timing of the intake valve 7 in the intake stroke to confine some of the burned gas in the combustion chamber 4 without exhausting it, the internal EGR amount is controlled to perform compression ignition in a four-stroke cycle. Do.
[0043]
In the four-stroke cycle compression ignition operation mode, the change in the shaft torque with respect to the engine speed is smooth, and stable and good performance can be obtained in a wide operation range.
[0044]
The spark ignition operation mode is used from the start to the complete explosion, and the compression ignition operation mode of the two-stroke cycle and the four-stroke cycle is used after the complete explosion to achieve compression ignition combustion in the widest possible operating range, thereby improving fuel efficiency. In addition, the amount of emission of nitrogen oxides (NOx) can be suppressed.
[0045]
Suppressing the amount of emission of nitrogen oxides can make the exhaust purification device 12 function more effectively by shortening the warm-up time, and can further promote exhaust purification.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic block diagram of a control system in switching control of an operation mode of the internal combustion engine.
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for determining an operation mode.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing valve timing in a two-stroke cycle compression ignition operation mode.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing valve timing in a 4-stroke cycle compression ignition operation mode.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine, 2 ... Cylinder, 3 ... Piston, 4 ... Combustion chamber, 5 ... Intake passage, 6 ... Exhaust passage, 7 ... Intake valve, 8 ... Exhaust valve, 9 ... Spark plug, 10 ... Fuel injection valve, 11 ... Throttle valve, 12 ... Exhaust gas purification device,
21: rotational speed sensor, 22: water temperature sensor, 23: throttle sensor, 24: intake pressure sensor, 25: intake temperature sensor, 26: air-fuel ratio sensor (LAF), 27: exhaust temperature sensor,
Reference numerals 30: ECU, 31: operation mode determination means, 32: drive control means, 41: movable valve mechanism, 42: ignition mechanism, 43: fuel injection mechanism, 44: throttle valve drive mechanism.
