JP2005337166A - Fuel injection control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suitably perform combustion when a combustion mode is changed to homogeneous combustion at lean air fuel ratio from stratified combustion at lean air fuel ratio and is changed to stratified combustion at lean air fuel ratio from homogeneous combustion at lean air fuel ratio. <P>SOLUTION: When the combustion mode need to be changed to homogeneous lean combustion from stratified lean combustion, a command to change a condition of the intake air flow changing means under a first condition to a second condition is issued to perform homogeneous stoichiometric combustion forming roughly homogeneous air fuel mixture in whole inside of a cylinder and burning the same under stoichiometric condition, or homogeneous rich combustion forming roughly homogeneous air fuel mixture in whole inside of the cylinder and burning the same at rich air fuel ratio for a predetermined period of time. When combustion mode need to be changed to stratified lean combustion from homogeneous lean combustion, a command to change the condition of the intake air flow changing means from the second condition to the first condition, and homogeneous stoichiometric combustion or homogeneous rich combustion is performed for the predetermined period of time. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に関する。   The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine.

点火栓周りにのみ成層状に混合気を形成して燃焼を行わせる燃焼モード(いわゆる、成層燃焼)と、気筒内全体に均質に混合気を形成して燃焼を行わせる燃焼モード(いわゆる、均質燃焼)とを選択的に実行可能とした内燃機関が、特許文献1に開示されている。また、この内燃機関では、気筒内に燃料を直接噴射する第1の燃料噴射弁と、吸気通路に燃料を噴射する第2の燃料噴射弁とを具備し、成層燃焼を行うときには第1の燃料噴射弁から燃料を噴射し、均質燃焼を行うときには第2の燃料噴射弁から燃料を噴射するようにしている。   Combustion mode (so-called stratified combustion) in which air-fuel mixture is formed in a stratified form only around the spark plug (so-called stratified combustion) and combustion mode (so-called homogeneous) in which air-fuel mixture is uniformly formed throughout the cylinder and burned Patent Document 1 discloses an internal combustion engine that can selectively execute (combustion). In addition, the internal combustion engine includes a first fuel injection valve that directly injects fuel into the cylinder and a second fuel injection valve that injects fuel into the intake passage, and the first fuel is used when performing stratified combustion. The fuel is injected from the injection valve, and when performing homogeneous combustion, the fuel is injected from the second fuel injection valve.

ところで、成層燃焼では、点火栓周りに燃料が集められて燃焼せしめられることから、燃料噴射弁から噴射される燃料の量(以下単に「燃料噴射量」ともいう)が比較的少なくても、燃料を良好に燃焼させることができる。すなわち、燃料噴射量が少ないときに気筒内全体に混合気を形成してしまうと、混合気の空燃比が理論空燃比よりも極めてリーンとなり、燃焼しづらくなってしまう。しかしながら、同じく燃料噴射量が少なくても、点火栓周りにのみ成層状に混合気を形成すれば、気筒内全体の平均空燃比で見れば、空燃比は極めてリーンであっても、点火栓周りの混合気のみの空燃比で見ると、空燃比はさほどリーンではない。こうした理由で、成層燃焼を利用すれば、気筒内全体で見たときの混合気の平均空燃比が極めてリーンであったとしても、燃焼を良好に行わせることができる。したがって、一般的には、成層燃焼は、燃料噴射量が少ない機関運転領域(すなわち、要求負荷が小さい機関運転領域)で利用されている。   By the way, in stratified combustion, fuel is collected around the spark plug and burned, so even if the amount of fuel injected from the fuel injection valve (hereinafter simply referred to as “fuel injection amount”) is relatively small, Can be burned well. That is, if an air-fuel mixture is formed in the entire cylinder when the fuel injection amount is small, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes much leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, making combustion difficult. However, even if the fuel injection amount is small, if the air-fuel mixture is formed in a stratified manner only around the spark plug, even if the air-fuel ratio is extremely lean when viewed from the average air-fuel ratio in the entire cylinder, The air-fuel ratio is not so lean when viewed from the air-fuel ratio of only the air-fuel mixture. For this reason, if stratified combustion is used, even if the average air-fuel ratio of the air-fuel mixture as viewed in the entire cylinder is extremely lean, combustion can be performed satisfactorily. Therefore, stratified combustion is generally used in an engine operation region where the fuel injection amount is small (that is, an engine operation region where the required load is small).

一方、燃料噴射量が多い場合に、成層燃焼を行い、点火栓周りにのみ混合気を形成してしまうと、この点火栓周りに多くの燃料が集中しすぎ、燃焼が良好には行われなくなってしまう。したがって、一般的には、燃料噴射量が多い機関運転領域(すなわち、要求負荷が大きい機関運転領域)では、均質燃焼が利用される。   On the other hand, if the amount of fuel injection is large and stratified combustion is performed and an air-fuel mixture is formed only around the spark plug, too much fuel is concentrated around the spark plug, and combustion is not performed well. End up. Therefore, generally, homogeneous combustion is used in an engine operation region where the fuel injection amount is large (that is, an engine operation region where the required load is large).

ところで、成層燃焼と均質燃焼とを選択的に実行可能な内燃機関において、各気筒へ通じる2つの吸気ポートのうち、一方の吸気ポートを遮断したり開放したりする弁(いわゆる、スワールコントロールバルブ)を備えたものがある。この弁(以下「SCバルブ」という)は、閉弁することによって一方の吸気ポートを遮断し、残りの一方の吸気ポートからのみ気筒内に空気が流入するようにし、これにより、気筒内に空気の旋回流(いわゆる、スワール)を形成するものである。このスワールによれば、気筒内で燃料が空気と良好に混合されることから、一般的には、均質燃焼を行うときに、SCバルブを閉弁して気筒内にスワールを形成し、成層燃焼を行うときには、SCバルブを開弁して気筒内にスワールを形成しないようにしている。   By the way, in an internal combustion engine that can selectively execute stratified combustion and homogeneous combustion, a valve that shuts off or opens one of the two intake ports leading to each cylinder (so-called swirl control valve). There is something with. This valve (hereinafter referred to as “SC valve”) closes one intake port by closing the valve so that air flows into the cylinder only from the remaining one intake port. The swirl flow (so-called swirl) is formed. According to this swirl, fuel is well mixed with air in the cylinder, so in general, when performing homogeneous combustion, the SC valve is closed to form a swirl in the cylinder, and stratified combustion When performing the operation, the SC valve is opened so as not to form a swirl in the cylinder.

特開平7−103049号公報JP 7-103049 A 特開2000−364409号公報JP 2000-364409 A

このように、SCバルブを備えた内燃機関において、成層燃焼と均質燃焼とを良好に行うためには、成層燃焼を行うときには、SCバルブが完全に開弁した状態にあり、均質燃焼を行うときには、SCバルブが完全に閉弁した状態にあることが重要である。ところが、SCバルブを開弁させる命令が発せられてから、SCバルブが実際に開弁するまでには或る一定の時間がかかり、また、SCバルブを閉弁させる命令が発生られてから、SCバルブが実際に閉弁するまでにも或る一定の時間がかかる。すなわち、一般的に、SCバルブには、応答遅れが存在するのである。   Thus, in an internal combustion engine equipped with an SC valve, in order to perform stratified combustion and homogeneous combustion satisfactorily, when performing stratified combustion, the SC valve is in a fully opened state, and when performing homogeneous combustion. It is important that the SC valve is completely closed. However, it takes a certain amount of time for the SC valve to actually open after the command to open the SC valve is issued, and after the command to close the SC valve is generated, It takes a certain amount of time for the valve to actually close. That is, generally, there is a response delay in the SC valve.

したがって、例えば、燃焼モードを成層燃焼から均質燃焼に変更したとき、SCバルブが開弁した状態から閉弁した状態に切り替わるまで、燃焼が良好に行われないことになる。もちろん、燃焼モードを均質燃焼から成層燃焼に変更したときにも、SCバルブが閉弁した状態から開弁した状態に切り替わるまで、燃焼が良好に行われないことになる。   Therefore, for example, when the combustion mode is changed from stratified combustion to homogeneous combustion, combustion is not performed well until the SC valve is switched from the opened state to the closed state. Of course, even when the combustion mode is changed from homogeneous combustion to stratified combustion, combustion is not performed well until the SC valve is switched from the closed state to the opened state.

このことは、広くは、成層燃焼と均質燃焼とを選択的に実行可能な内燃機関において、気筒内に流入する空気の流れを変更するための吸気流変更手段を具備し、該吸気流変更手段の状態を成層燃焼が行われるのか或いは均質燃焼が行われるのかに応じて変更する内燃機関にも、同様に、当てはまることである。また、このことは、特に、気筒内全体で見てリーン空燃比での成層燃焼とリーン空燃比での均質燃焼とを選択的に実行可能な内燃機関において、気筒内に流入する空気の流れを変更するための吸気流変更手段を具備し、該吸気流変更手段の状態を成層燃焼が行われるのか或いは均質燃焼が行われるのかに応じて変更する内燃機関にも、同様に、当てはまることである。   In general, this is an internal combustion engine capable of selectively executing stratified combustion and homogeneous combustion, comprising an intake flow changing means for changing the flow of air flowing into the cylinder, and the intake flow changing means The same applies to an internal combustion engine that changes the state according to whether stratified combustion or homogeneous combustion is performed. In addition, this is particularly true for an internal combustion engine capable of selectively executing stratified combustion at a lean air-fuel ratio and homogeneous combustion at a lean air-fuel ratio as viewed in the entire cylinder, and the flow of air flowing into the cylinder. The same applies to an internal combustion engine that includes an intake flow changing means for changing and changes the state of the intake flow changing means depending on whether stratified combustion or homogeneous combustion is performed. .

そこで、本発明の目的は、こうした内燃機関において、燃焼モードをリーン空燃比での成層燃焼からリーン空燃比での均質燃焼に変更するとき、および、リーン空燃比での均質燃焼からリーン空燃比での成層燃焼に変更するときに、燃焼を良好に行わせることにある。   Accordingly, an object of the present invention is to change the combustion mode from stratified combustion at a lean air-fuel ratio to homogeneous combustion at a lean air-fuel ratio and from homogeneous combustion at a lean air-fuel ratio to a lean air-fuel ratio in such an internal combustion engine. When changing to stratified combustion, it is to make the combustion good.

上記課題を解決するために、1番目の発明では、吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁と、筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、気筒内に流入する空気の流れを変更する吸気流変更手段であって少なくとも応答遅れのある吸気流変更手段と、を具備し、吸気流変更手段の状態を第1の状態とした上で概ね点火栓周りにのみ混合気を形成して全体としてリーン空燃比で燃焼させる成層リーン燃焼と、吸気流変更手段の状態を第2の状態とした上で筒内全体に略均質な混合気を形成して全体としてリーン空燃比で燃焼させる均質リーン燃焼と、を選択的に実行可能な内燃機関において、燃焼モードを成層リーン燃焼から均質リーン燃焼に変更すべきときには、第1の状態にある上記吸気流変更手段の状態を第2の状態に切り換える命令を発すると共に、予め定められた期間、筒内全体に略均質な混合気を形成してストイキで燃焼させる均質ストイキ燃焼、または、筒内全体に略均質な混合気を形成してリッチ空燃比で燃焼させる均質リッチ燃焼を行わせ、一方、燃焼モードを均質リーン燃焼から成層リーン燃焼に変更すべきときには、第2の状態にある上記吸気流変更手段の状態を第1の状態に切り換える命令を発すると共に、予め定められた期間、均質ストイキ燃焼または均質リッチ燃焼を行わせる。   In order to solve the above problems, in the first invention, a fuel injection valve that injects fuel into the intake passage, a fuel injection valve that injects fuel into the cylinder, and an intake air that changes the flow of air flowing into the cylinder An intake flow change means having at least a response delay, and the air-fuel mixture is formed only around the spark plug as a whole with the intake flow change means in the first state. Stratified lean combustion in which combustion is performed at a lean air-fuel ratio, and homogeneous lean combustion in which a substantially homogeneous air-fuel mixture is formed in the entire cylinder and combustion is performed at a lean air-fuel ratio as a whole after the state of the intake flow changing means is set to the second state In an internal combustion engine capable of selectively executing the command, the command for switching the state of the intake flow changing means in the first state to the second state when the combustion mode should be changed from stratified lean combustion to homogeneous lean combustion When you issue Furthermore, for a predetermined period, a homogeneous stoichiometric combustion in which a substantially homogeneous air-fuel mixture is formed in the entire cylinder and burned by stoichiometry, or a substantially homogeneous air-fuel mixture is formed in the entire cylinder and burned at a rich air-fuel ratio. When the homogeneous rich combustion is performed and the combustion mode is to be changed from the homogeneous lean combustion to the stratified lean combustion, a command for switching the state of the intake flow changing means in the second state to the first state is issued, Homogeneous stoichiometric combustion or homogeneous rich combustion is performed for a predetermined period.

2番目の発明では、1番目の発明において、上記予め定められた期間が上記吸気流変更手段の応答遅れに相当する期間である。
3番目の発明では、1番目の発明において、蒸発燃料を吸気通路に放出する蒸発燃料通路をさらに具備し、上記予め定められた期間が上記吸気流変更手段の応答遅れに相当する期間、または、吸気通路内の蒸発燃料が予め定められた量よりも少なくなるまでの期間である。
4番目の発明では、3番目の発明において、上記吸気通路内の蒸発燃料の量が予め定められた量よりも少なくなる期間が上記吸気通路内の蒸発燃料の量が略零となるまでの期間である。
In the second invention, in the first invention, the predetermined period is a period corresponding to a response delay of the intake flow changing means.
In a third invention, in the first invention, further comprising an evaporated fuel passage for releasing evaporated fuel into the intake passage, wherein the predetermined period corresponds to a response delay of the intake flow changing means, or This is a period until the evaporated fuel in the intake passage becomes smaller than a predetermined amount.
According to a fourth aspect, in the third aspect, a period during which the amount of evaporated fuel in the intake passage is less than a predetermined amount of time until the amount of evaporated fuel in the intake passage becomes substantially zero. It is.

5番目の発明では、4番目の発明において、燃焼モードを成層リーン燃焼と均質リーン燃焼との間で変更すべきであると判断されたときに上記蒸発燃料通路から吸気通路への蒸発燃料の放出を停止する。
6番目の発明では、1番目の発明において、吸気通路内に配置されたスロットル弁をさらに具備し、燃焼モードが成層リーン燃焼にあるときには該成層リーン燃焼に対応してスロットル弁の開度が制御され、燃焼モードが均質リーン燃焼であるときには該均質リーン燃焼に対応してスロットル弁の開度が制御され、燃焼モードを成層リーン燃焼から均質リーン燃焼に変更すべきときの上記予め定められた期間では、均質リーン燃焼に対応してスロットル弁の開度が制御され、燃焼モードを均質リーン燃焼から成層リーン燃焼に変更すべきときの上記予め定められた期間では、成層リーン燃焼に対応してスロットル弁の開度が制御される。
In the fifth aspect, when it is determined in the fourth aspect that the combustion mode should be changed between stratified lean combustion and homogeneous lean combustion, the evaporated fuel is discharged from the evaporated fuel passage to the intake passage. To stop.
According to a sixth aspect, in the first aspect, the apparatus further includes a throttle valve disposed in the intake passage, and when the combustion mode is stratified lean combustion, the opening degree of the throttle valve is controlled corresponding to the stratified lean combustion. When the combustion mode is homogeneous lean combustion, the opening of the throttle valve is controlled corresponding to the homogeneous lean combustion, and the predetermined period when the combustion mode should be changed from stratified lean combustion to homogeneous lean combustion Then, the throttle valve opening is controlled corresponding to the homogeneous lean combustion, and the throttle corresponding to the stratified lean combustion is applied during the predetermined period when the combustion mode should be changed from the homogeneous lean combustion to the stratified lean combustion. The opening of the valve is controlled.

7番目の発明では、4番目の発明において、燃焼モードが成層リーン燃焼モードにあるときには該成層リーン燃焼モードに対応して点火栓による燃料点火タイミングが制御され、燃焼モードが均質リーン燃焼モードにあるときには該均質リーン燃焼モードに対応して点火栓による燃料点火タイミングが制御され、上記予め定められた期間では、該予め定められた期間に対応して点火栓による燃料点火タイミングが制御され、該予め定められた期間における燃料点火タイミングが燃焼モードが成層リーン燃焼モードにあるときの燃料点火タイミングよりも遅く且つ燃焼モードが均質リーン燃焼モードにあるときの燃料点火タイミングよりも遅い。   In the seventh invention, in the fourth invention, when the combustion mode is in the stratified lean combustion mode, the fuel ignition timing by the spark plug is controlled corresponding to the stratified lean combustion mode, and the combustion mode is in the homogeneous lean combustion mode. Sometimes the fuel ignition timing by the spark plug is controlled corresponding to the homogeneous lean combustion mode, and during the predetermined period, the fuel ignition timing by the spark plug is controlled corresponding to the predetermined period, The fuel ignition timing in a predetermined period is later than the fuel ignition timing when the combustion mode is in the stratified lean combustion mode and later than the fuel ignition timing when the combustion mode is in the homogeneous lean combustion mode.

本発明によれば、燃焼モードが成層燃焼から均質燃焼に変更されるときであって、吸気流変更手段の状態が第1の状態から第2の状態に変更されるまでの間、および、燃焼モードが均質燃焼から成層燃焼に変更されるときであって、吸気流変更手段の状態が第2の状態から第1の状態に変更されるまでの間(以下「吸気流変更手段の状態の変更の過渡期」という)、均質ストイキ燃焼または均質リッチ燃焼が行われる。ここで、均質ストイキ燃焼および均質リッチ燃焼は、比較的、安定した燃焼であることから、上記吸気流変更手段の状態の変更の過渡期のような燃焼が安定しづらいときであっても、本発明によれば、燃焼を安定して行わせることができる。   According to the present invention, when the combustion mode is changed from stratified combustion to homogeneous combustion, until the state of the intake flow changing means is changed from the first state to the second state, and the combustion When the mode is changed from homogeneous combustion to stratified combustion until the state of the intake flow changing means is changed from the second state to the first state (hereinafter referred to as “change of the state of the intake flow changing means”). Homogeneous transition stoichiometric combustion or homogeneous rich combustion is performed. Here, since the homogeneous stoichiometric combustion and the homogeneous rich combustion are comparatively stable combustion, even if the combustion in the transition period of the change of the state of the intake flow changing means is difficult to stabilize, According to the invention, combustion can be performed stably.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1において、1は内燃機関の本体、2はシリンダブロック、3はピストン、4はシリンダヘッド、5は燃焼室(以下「気筒」ともいう)、6は吸気弁、7は吸気ポート、8は排気弁、9は排気ポート、10は点火栓をそれぞれ示している。ピストン3の燃焼室5側の壁面には、キャビティ12が設けられている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, 1 is a body of an internal combustion engine, 2 is a cylinder block, 3 is a piston, 4 is a cylinder head, 5 is a combustion chamber (hereinafter also referred to as “cylinder”), 6 is an intake valve, 7 is an intake port, An exhaust valve, 9 is an exhaust port, and 10 is a spark plug. A cavity 12 is provided on the wall surface of the piston 3 on the combustion chamber 5 side.

また、シリンダヘッド4には、気筒5内に燃料を直接噴射することができる燃料噴射弁(以下「筒内燃料噴射弁」という)11が配置されている。また、シリンダヘッド4には、吸気ポート7に燃料を噴射することができる燃料噴射弁(以下「ポート燃料噴射弁」という)11aも配置されている。   The cylinder head 4 is provided with a fuel injection valve (hereinafter referred to as “in-cylinder fuel injection valve”) 11 capable of directly injecting fuel into the cylinder 5. The cylinder head 4 is also provided with a fuel injection valve (hereinafter referred to as “port fuel injection valve”) 11 a that can inject fuel into the intake port 7.

吸気ポート7には、吸気枝管13を介してサージタンク14が接続されている。また、サージタンク14は、吸気管15を介してエアフローメータ16に接続されている。吸気管15内には、スロットル弁18が配置されている。スロットル弁18には、ステップモータ19が接続されている。   A surge tank 14 is connected to the intake port 7 via an intake branch pipe 13. The surge tank 14 is connected to an air flow meter 16 through an intake pipe 15. A throttle valve 18 is disposed in the intake pipe 15. A step motor 19 is connected to the throttle valve 18.

また、図1において、20は燃料タンクである。燃料タンク20内の燃料は、燃料ポンプ(図示せず)によって、各燃料噴射弁11,11aに供給される。また、燃料タンク20は、第1のベーパ通路21を介してキャニスタ22に接続されている。キャニスタ22内には、活性炭23が配置されている。この活性炭23には、燃料タンク20内で発生した蒸発燃料(以下「ベーパ」という)が吸着される。さらに、キャニスタ22は、第2のベーパ通路24を介してサージタンク14に接続されている。第2のベーパ通路24には、該第2のベーパ通路24を遮断したり開放したりする弁(以下「パージ制御弁」という)25が配置されている。パージ制御弁25が閉弁されると、第2のベーパ通路24は遮断され、パージ制御弁25が開弁されると、第2のベーパ通路24は開放される。   Moreover, in FIG. 1, 20 is a fuel tank. The fuel in the fuel tank 20 is supplied to the fuel injection valves 11 and 11a by a fuel pump (not shown). The fuel tank 20 is connected to a canister 22 via a first vapor passage 21. An activated carbon 23 is disposed in the canister 22. The activated carbon 23 adsorbs evaporated fuel (hereinafter referred to as “vapor”) generated in the fuel tank 20. Further, the canister 22 is connected to the surge tank 14 via the second vapor passage 24. A valve (hereinafter referred to as a “purge control valve”) 25 that closes or opens the second vapor passage 24 is disposed in the second vapor passage 24. When the purge control valve 25 is closed, the second vapor passage 24 is shut off, and when the purge control valve 25 is opened, the second vapor passage 24 is opened.

サージタンク14内に負圧が発生しているときに、パージ制御弁25を開弁すると、活性炭23に吸着されているベーパ(および、燃料タンク20内のベーパ)が第2のベーパ通路24を介してサージタンク14に導入され、これらベーパは、最終的には、各気筒5に供給される。もちろん、パージ制御弁25を閉弁すれば、第2のベーパ通路24を介してサージタンク14に導入されるベーパの量は零となる。   When the purge control valve 25 is opened while negative pressure is generated in the surge tank 14, the vapor adsorbed by the activated carbon 23 (and the vapor in the fuel tank 20) passes through the second vapor passage 24. The vapor is introduced into the surge tank 14 and finally supplied to each cylinder 5. Of course, if the purge control valve 25 is closed, the amount of vapor introduced into the surge tank 14 via the second vapor passage 24 becomes zero.

また、排気ポート9には、排気管28が接続されている。また、排気管28からサージタンク14まで、排気管28内の排気ガスをサージタンク14に導入するための通路(以下「EGR通路」という)26が延びている。EGR通路26には、サージタンク14に導入される排気ガスの量を制御するための弁(以下「EGR制御弁」という)27が配置されている。EGR制御弁27の開度は、内燃機関の運転状態に応じて、所望の量の排気ガスが各気筒内に供給されるように制御される。   An exhaust pipe 28 is connected to the exhaust port 9. Further, a passage (hereinafter referred to as “EGR passage”) 26 for introducing the exhaust gas in the exhaust pipe 28 into the surge tank 14 extends from the exhaust pipe 28 to the surge tank 14. A valve (hereinafter referred to as “EGR control valve”) 27 for controlling the amount of exhaust gas introduced into the surge tank 14 is disposed in the EGR passage 26. The opening degree of the EGR control valve 27 is controlled so that a desired amount of exhaust gas is supplied into each cylinder according to the operating state of the internal combustion engine.

また、図2に示されているように、各気筒5には、一対の吸気ポート7と、一対の排気ポート9とが接続されている。ポート燃料噴射弁11aは、一方の吸気ポート(以下「第1の吸気ポート」という)7aに燃料を噴射するようにシリンダヘッド4に配置されている。他方の吸気ポート(以下「第2の吸気ポート」という)7bには、該第2の吸気ポート7bを遮断したり開放したりする弁(いわゆる、スワールコントロールバルブであって、以下これを「SCバルブ」という)30が配置されている。SCバルブ30には、ステップモータ31が接続されており、SCバルブ30は、このステップモータ31によって駆動せしめられる。   As shown in FIG. 2, a pair of intake ports 7 and a pair of exhaust ports 9 are connected to each cylinder 5. The port fuel injection valve 11a is disposed in the cylinder head 4 so as to inject fuel into one intake port (hereinafter referred to as “first intake port”) 7a. The other intake port (hereinafter referred to as “second intake port”) 7b has a valve (a so-called swirl control valve that shuts off or opens the second intake port 7b, hereinafter referred to as “SC”). 30) (referred to as “valve”). A step motor 31 is connected to the SC valve 30, and the SC valve 30 is driven by the step motor 31.

SCバルブ30が閉弁すると、第2の吸気ポート7bはSCバルブ30によって遮断される。このときには、空気は第1の吸気ポート7aを介してのみ気筒5内に吸入されるので、気筒5内に空気の旋回流(いわゆる、スワール)が生成される。一方、SCバルブ30が開弁すると、第2の吸気ポート7bは開放される。このときには、空気は第1の吸気ポート7aおよび第2の吸気ポート7bを介して吸入されるので、気筒5内には空気の旋回流は生成されない。   When the SC valve 30 is closed, the second intake port 7b is blocked by the SC valve 30. At this time, since air is sucked into the cylinder 5 only through the first intake port 7a, a swirling flow of air (so-called swirl) is generated in the cylinder 5. On the other hand, when the SC valve 30 is opened, the second intake port 7b is opened. At this time, since air is sucked through the first intake port 7a and the second intake port 7b, a swirling flow of air is not generated in the cylinder 5.

次に、本実施形態における燃焼モードについて説明する。本実施形態では、基本的には、成層リーン燃焼と均質リーン燃焼とを機関運転状態(具体的には、機関回転数と要求負荷)に応じて選択的に実行する。すなわち、本実施形態では、図3に示されているように、機関回転数Nが比較的小さく且つ要求負荷Lが比較的小さい領域Iにおいては、成層リーン燃焼を行う。ここで、成層リーン燃焼とは、気筒5内全体で見たときに空燃比がリーンとなる量の燃料を、圧縮行程終期に筒内燃料噴射弁11から噴射することによって、点火栓10周りにのみ成層状に混合気を形成し、この混合気に点火栓10により点火して燃焼を行わせるものである。なお、成層リーン燃焼を行うときには、SCバルブ30は開弁せしめられている。   Next, the combustion mode in this embodiment will be described. In the present embodiment, basically, stratified lean combustion and homogeneous lean combustion are selectively executed according to the engine operating state (specifically, the engine speed and the required load). That is, in this embodiment, as shown in FIG. 3, stratified lean combustion is performed in a region I where the engine speed N is relatively small and the required load L is relatively small. Here, stratified lean combustion means that fuel in an amount such that the air-fuel ratio becomes lean when viewed in the cylinder 5 as a whole is injected from the in-cylinder fuel injection valve 11 at the end of the compression stroke, and thus around the spark plug 10. Only a stratified mixture is formed, and this mixture is ignited by a spark plug 10 to cause combustion. Note that when performing stratified lean combustion, the SC valve 30 is opened.

一方、本実施形態では、図3に示されているように、領域I以外の領域IIにおいては、均質リーン燃焼を行う。ここで、均質リーン燃焼とは、気筒5内全体で見たときに空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる量の燃料を、吸気行程中にポート燃料噴射弁11aから噴射することによって、気筒5内全体に均質に混合気を形成し、この混合気に点火栓10により点火して燃焼を行わせるものである。なお、均質リーン燃焼を行うときには、SCバルブ30は閉弁せしめられ、気筒5内に空気の旋回流が生成される。   On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, homogeneous lean combustion is performed in the region II other than the region I. Here, the homogeneous lean combustion means that the amount of fuel whose air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio when viewed in the cylinder 5 as a whole is injected from the port fuel injection valve 11a during the intake stroke. The air-fuel mixture is uniformly formed in the entire interior 5 and the air-fuel mixture is ignited by the spark plug 10 for combustion. When performing homogeneous lean combustion, the SC valve 30 is closed, and a swirling flow of air is generated in the cylinder 5.

また、成層リーン燃焼が行われているときの気筒5内全体で見たときの空燃比は、概して、均質リーン燃焼が行われているときの気筒5内全体で見たときの空燃比よりもリーンである。   In addition, the air-fuel ratio when viewed in the entire cylinder 5 when stratified lean combustion is being performed is generally higher than the air-fuel ratio when viewed in the entire cylinder 5 when homogeneous lean combustion is being performed. It is lean.

また、領域IIにおいて、機関回転数Nが比較的大きいとき、あるいは、要求負荷Lが比較的大きいときには、均質ストイキ燃焼または均質リッチ燃焼を行うようにしてもよい。ここで、均質ストイキ燃焼とは、気筒5内全体で見たときに空燃比が理論空燃比となる量の燃料を、吸気行程中にポート燃料噴射弁11aから噴射することによって、気筒5内全体に均質に混合気を形成し、この混合気に点火栓10により点火して燃焼を行わせるものである。また、均質リッチ燃焼とは、気筒5内全体で見たときに空燃比が理論空燃比よりもリッチとなる量の燃料を、吸気行程中にポート燃料噴射弁11aから噴射することによって、気筒5内全体に均質に混合気を形成し、この混合気に点火栓10により点火して燃焼を行わせるものである。   In the region II, when the engine speed N is relatively large or when the required load L is relatively large, homogeneous stoichiometric combustion or homogeneous rich combustion may be performed. Here, the homogeneous stoichiometric combustion means that the entire fuel in the cylinder 5 is injected by injecting fuel from the port fuel injection valve 11a during the intake stroke so that the air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio when viewed in the entire cylinder 5. The air-fuel mixture is homogeneously formed, and the air-fuel mixture is ignited by the spark plug 10 for combustion. In addition, homogeneous rich combustion refers to injection of fuel from the port fuel injection valve 11a during the intake stroke with an amount of fuel whose air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio when viewed in the cylinder 5 as a whole. An air-fuel mixture is uniformly formed in the entire interior, and this air-fuel mixture is ignited by a spark plug 10 to cause combustion.

また、図4は、各燃料噴射弁11,11aから噴射される燃料の量を決定するために利用されるマップを示している。本実施形態では、機関回転数Nと要求負荷Lとの関数でもって、燃料噴射量Qが決定される。図4に示されているマップでは、機関回転数Nが大きいほど、燃料噴射量Qは多くなり、また、要求負荷Lが大きいほど、燃料噴射量Qは多くなる傾向になっている。したがって、燃料噴射量Qは、成層リーン燃焼が行われているときよりも、均質リーン燃焼が行われているときのほうが、多い傾向にある。   FIG. 4 shows a map used to determine the amount of fuel injected from each fuel injection valve 11, 11a. In the present embodiment, the fuel injection amount Q is determined as a function of the engine speed N and the required load L. In the map shown in FIG. 4, the fuel injection amount Q increases as the engine speed N increases, and the fuel injection amount Q tends to increase as the required load L increases. Therefore, the fuel injection amount Q tends to be larger when the homogeneous lean combustion is performed than when the stratified lean combustion is performed.

また、図5は、点火栓10による燃料点火タイミングを決定するために利用されるマップを示している。本実施形態では、機関回転数Nと要求負荷Lとの関数でもって、燃料噴射量Qが決定される。図5に示されているマップによれば、燃料点火タイミングTは、概して、成層リーン燃焼が行われているときよりも、均質リーン燃焼が行われているときのほうが早い傾向にある。また、図5に示されているマップによれば、内燃機関が最も効率良く高いトルクを出力するように燃料点火タイミングが決定される。   FIG. 5 shows a map used for determining the fuel ignition timing by the spark plug 10. In the present embodiment, the fuel injection amount Q is determined as a function of the engine speed N and the required load L. According to the map shown in FIG. 5, the fuel ignition timing T generally tends to be earlier when homogeneous lean combustion is performed than when stratified lean combustion is performed. Further, according to the map shown in FIG. 5, the fuel ignition timing is determined so that the internal combustion engine outputs the highest torque with the highest efficiency.

また、図6は、スロットル弁18の開度(以下「スロットル開度」という)を決定するために利用されるマップを示している。本実施形態では、機関回転数Nと要求負荷Lとの関数でもって、スロットル開度Dthが決定される。図6に示されているマップによれば、スロットル開度Dthは、概して、機関回転数Nが大きいほど大きく、また、要求負荷Lが大きいほど大きい傾向にある。   FIG. 6 shows a map used to determine the opening of the throttle valve 18 (hereinafter referred to as “throttle opening”). In the present embodiment, the throttle opening Dth is determined by a function of the engine speed N and the required load L. According to the map shown in FIG. 6, the throttle opening Dth generally tends to increase as the engine speed N increases and as the required load L increases.

また、図7は、EGR制御弁27の開度(以下「EGR開度」という)を決定するために利用されるマップを示している。本実施形態では、機関回転数Nと要求負荷Lとの関数でもって、EGR開度Degrが決定される。図7に示されているマップによれば、EGR開度Degrは、概して、機関回転数Nが大きいほど小さく、また、要求負荷Lが大きいほど小さい傾向にある。   FIG. 7 shows a map used to determine the opening degree of the EGR control valve 27 (hereinafter referred to as “EGR opening degree”). In the present embodiment, the EGR opening degree Degr is determined as a function of the engine speed N and the required load L. According to the map shown in FIG. 7, the EGR opening degree Degr generally tends to be smaller as the engine speed N is larger and smaller as the required load L is larger.

なお、パージ制御弁25は、内燃機関の運転が停止されている間と、成層リーン燃焼が行われている間は、閉弁せしめられ、均質リーン燃焼が行われている間は、開弁せしめられる。したがって、均質リーン燃焼が行われているときには、第2のベーパ通路24を介してサージタンク14に導入されるベーパ量に応じて、気筒5内の空燃比が目標空燃比となるように、ポート燃料噴射弁11aからの燃料噴射量が調節される。   The purge control valve 25 is closed while the operation of the internal combustion engine is stopped and while stratified lean combustion is being performed, and is opened while homogeneous lean combustion is being performed. It is done. Accordingly, when homogeneous lean combustion is being performed, the port is set so that the air-fuel ratio in the cylinder 5 becomes the target air-fuel ratio in accordance with the amount of vapor introduced into the surge tank 14 via the second vapor passage 24. The fuel injection amount from the fuel injection valve 11a is adjusted.

ところで、上述したように、本実施形態では、基本的には、機関回転数Nと要求負荷Lとに基づいて、図4に示されているマップから燃料噴射量Qが算出され、図5に示されているマップから燃料点火タイミングTが決定され、成層リーン燃焼または均質リーン燃焼が行われる。しかしながら、本実施形態では、燃焼モードを成層リーン燃焼から均質リーン燃焼に変更するとき、あるいは、燃焼モードを均質リーン燃焼から成層リーン燃焼に変更するときには、上述した制御とは異なる制御が行われる。次に、この制御について説明する。   Incidentally, as described above, in the present embodiment, basically, the fuel injection amount Q is calculated from the map shown in FIG. 4 based on the engine speed N and the required load L, and FIG. The fuel ignition timing T is determined from the map shown, and stratified lean combustion or homogeneous lean combustion is performed. However, in the present embodiment, when the combustion mode is changed from stratified lean combustion to homogeneous lean combustion, or when the combustion mode is changed from homogeneous lean combustion to stratified lean combustion, control different from the control described above is performed. Next, this control will be described.

まず、燃焼モードを成層リーン燃焼から均質リーン燃焼に変更するときの制御について図8を参照しつつ説明する。図8において、(A)は燃焼モードを示し、(B)はSCバルブ30に対する命令を示し(図中、「ON」はSCバルブ30を開弁させるための命令を示し、「OFF」はSCバルブ30を閉弁させるための命令を示している)、(C)はSCバルブ30の実際の状態を示し(図中、「開」はSCバルブ30が全開状態にあることを示し、「閉」はSCバルブ30が全閉状態にあることを示している)、(D)はパージ制御弁25の状態を示し(図中、「開」はパージ制御弁25が開弁状態にあることを示し、「閉」はパージ制御弁25が閉弁状態にあることを示している)、(E)はスロットル弁18の開度を示し、(F)は燃料点火タイミングを示し(図中、「進」は燃料点火タイミングが早いことを示し、「遅」は燃料点火タイミングが遅いことを示している)、(G)は時刻を示している。   First, control when the combustion mode is changed from stratified lean combustion to homogeneous lean combustion will be described with reference to FIG. 8, (A) shows the combustion mode, (B) shows a command for the SC valve 30 (in the figure, "ON" shows a command for opening the SC valve 30, and "OFF" shows SC). (C) shows the actual state of the SC valve 30 (in the figure, “open” indicates that the SC valve 30 is fully open, and “closed”). "" Indicates that the SC valve 30 is in the fully closed state), and (D) indicates the state of the purge control valve 25 (in the figure, "open" indicates that the purge control valve 25 is in the open state). "Closed" indicates that the purge control valve 25 is in a closed state), (E) indicates the opening of the throttle valve 18, and (F) indicates the fuel ignition timing (" "Advanced" indicates that the fuel ignition timing is early, and "slow" indicates the fuel ignition timing Shows slower) shows a (G) is the time.

図8に示した例では、時刻t0が、燃焼モードを成層リーン燃焼から均質リーン燃焼に変更すべきであると判断される時刻である。時刻t0において、燃焼モードを成層リーン燃焼から均質リーン燃焼に変更すべきであると判断されると、図8(B)に示されているように、全開状態となっているSCバルブ30を、全閉状態とするための命令が発せられる。すると、全開状態にあったSCバルブ30は、図8(C)に示されているように、徐々に、全閉状態へと移行し、時刻t1において、全閉状態となる。以下、時刻t0から時刻t1までの期間を「燃焼モード切換過渡期間」と称することとする。   In the example shown in FIG. 8, time t0 is the time when it is determined that the combustion mode should be changed from stratified lean combustion to homogeneous lean combustion. When it is determined that the combustion mode should be changed from stratified lean combustion to homogeneous lean combustion at time t0, as shown in FIG. A command is issued to enter the fully closed state. Then, as shown in FIG. 8C, the SC valve 30 in the fully opened state gradually shifts to the fully closed state, and becomes fully closed at time t1. Hereinafter, a period from time t0 to time t1 is referred to as a “combustion mode switching transient period”.

さて、ここで、図4に示されているマップから燃料噴射量Qを決定すると、気筒5内全体で見た空燃比がリーンとなる量の燃料がポート燃料噴射弁11aから噴射されることになる。しかしながら、本実施形態によれば、燃焼モード切換過渡期間t0〜t1では、気筒5内全体で見た空燃比が理論空燃比またはリッチとなる量の燃料がポート燃料噴射弁11aから噴射される。このとき、SCバルブ30が全開状態から全閉状態に移行している途中であることもあって(すなわち、気筒5内にスワールが形成されつつあることもあって)、均質ストイキ燃焼または均質リッチ燃焼が行われる。これによれば、燃焼モード切換過渡期間というリーン空燃比では燃焼が不安定となる期間であっても、燃焼を安定して良好に行わせることができる。   Now, when the fuel injection amount Q is determined from the map shown in FIG. 4, an amount of fuel that makes the air-fuel ratio lean in the entire cylinder 5 lean is injected from the port fuel injection valve 11a. Become. However, according to the present embodiment, in the combustion mode switching transition period t0 to t1, an amount of fuel in which the air-fuel ratio seen in the entire cylinder 5 becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich is injected from the port fuel injection valve 11a. At this time, the SC valve 30 may be in the process of shifting from the fully open state to the fully closed state (that is, a swirl may be being formed in the cylinder 5), so that homogeneous stoichiometric combustion or homogeneous rich Combustion takes place. According to this, combustion can be stably and satisfactorily performed even in a period in which combustion becomes unstable at a lean air-fuel ratio, which is a combustion mode switching transient period.

また、図8に示した例では、燃焼モードは、最終的に、成層リーン燃焼から均質リーン燃焼に変更される(すなわち、閉弁状態にあるパージ制御弁25を開弁すべきである)ので、本実施形態では、図8(D)に示されているように、燃焼モード切換過渡期間となったときに、パージ制御弁25は開弁せしめられる。   In the example shown in FIG. 8, the combustion mode is finally changed from stratified lean combustion to homogeneous lean combustion (that is, the purge control valve 25 in the closed state should be opened). In this embodiment, as shown in FIG. 8D, the purge control valve 25 is opened when the combustion mode switching transition period is reached.

さらに、本実施形態では、燃焼モード切換過渡期間では、図8(E)に示されているように、スロットル開度Dthは、均質リーン燃焼を行う場合と同じスロットル開度とされる(すなわち、スロットル開度は、燃焼モード切換過渡期間であっても、図6に示されているマップに基づいて決定される)。図示した例では、燃焼モード切換過渡期間におけるスロットル開度は、成層リーン燃焼を行うときのスロットル開度よりも小さくされている。これによれば、燃焼モード切換過渡期間の経過したときには、スロットル開度Dthは、均質リーン燃焼を行うときのスロットル開度となっていることから、燃焼モード切換過渡期間の経過後、即座に、燃焼モードを均質リーン燃焼に移行させることができる。   Further, in the present embodiment, in the combustion mode switching transition period, as shown in FIG. 8 (E), the throttle opening Dth is set to the same throttle opening as in the case of performing homogeneous lean combustion (that is, The throttle opening is determined based on the map shown in FIG. 6 even during the combustion mode switching transition period. In the illustrated example, the throttle opening during the combustion mode switching transition period is made smaller than the throttle opening when stratified lean combustion is performed. According to this, when the combustion mode switching transient period has elapsed, the throttle opening Dth is the throttle opening for performing homogeneous lean combustion, so immediately after the combustion mode switching transient period has elapsed, The combustion mode can be shifted to homogeneous lean combustion.

さらに、本実施形態では、燃焼モード切換過渡期間は、均質ストイキ燃焼または均質リッチ燃焼が行われるので、燃料点火タイミングを、図5に示されているマップから決定されるタイミングとすると、時刻t0において、内燃機関の出力トルクが急激に増大し、いわゆるトルクショックが生じてしまう。そこで、本実施形態では、燃焼モード切換過渡期間では、均質ストイキ燃焼または均質リッチ燃焼を行ったとしても、内燃機関の出力トルクが急激に増大しないように、あるいは、内燃機関の出力トルクの増大が予め定められた値以下に抑制されるように、燃料点火タイミングTは、成層リーン燃焼が行われる場合よりも遅く、且つ、均質リーン燃焼が行われる場合よりも遅いタイミングとされる(すなわち、燃料点火タイミングは、燃焼モード切換過渡期間においては、図5に示されているマップから決定されるタイミングよりも遅くされる)。   Further, in the present embodiment, during the combustion mode switching transition period, homogeneous stoichiometric combustion or homogeneous rich combustion is performed. Therefore, assuming that the fuel ignition timing is determined from the map shown in FIG. As a result, the output torque of the internal combustion engine suddenly increases and a so-called torque shock occurs. Therefore, in the present embodiment, even if homogeneous stoichiometric combustion or homogeneous rich combustion is performed during the combustion mode switching transition period, the output torque of the internal combustion engine does not increase rapidly, or the output torque of the internal combustion engine increases. The fuel ignition timing T is set to be slower than the case where stratified lean combustion is performed and later than the case where homogeneous lean combustion is performed so that the fuel ignition timing T is suppressed to a predetermined value or less (that is, the fuel ignition timing T). The ignition timing is set later than the timing determined from the map shown in FIG. 5 during the combustion mode switching transition period).

ここで、燃焼モード切換過渡期間において燃料点火タイミングを遅くする程度は、以下のようにして決定される。すなわち、燃料点火タイミングを遅くするのは、トルクショックを抑制するためであり、内燃機関の出力トルクは、各気筒5内に吸入される空気の量と燃料噴射量とに応じて変化する。そこで、本実施形態では、燃焼モード切換過渡期間に入るときに、目標スロットル開度の変化量と目標燃料噴射量の変化量とを算出する。そして、これら変化量に基づいて、燃料点火タイミングを成層リーン燃焼や均質リーン燃焼を行うときの燃料点火タイミングとした場合における内燃機関の出力トルクの変化量を算出する。そして、この出力トルクの変化量が零(あるいは、略零)となるように、燃料点火タイミングを遅くする程度を決定する。この燃料点火タイミングを遅くする程度は、概して、出力トルクの変化量が大きいほど大きくなる傾向にある。   Here, the extent to which the fuel ignition timing is delayed in the combustion mode switching transition period is determined as follows. That is, the fuel ignition timing is delayed in order to suppress torque shock, and the output torque of the internal combustion engine changes according to the amount of air sucked into each cylinder 5 and the fuel injection amount. Therefore, in the present embodiment, when the combustion mode switching transition period starts, the amount of change in the target throttle opening and the amount of change in the target fuel injection amount are calculated. Then, based on these amounts of change, the amount of change in the output torque of the internal combustion engine when the fuel ignition timing is the fuel ignition timing when performing stratified lean combustion or homogeneous lean combustion is calculated. Then, the extent to which the fuel ignition timing is delayed is determined so that the amount of change in the output torque becomes zero (or substantially zero). In general, the extent to which the fuel ignition timing is delayed tends to increase as the amount of change in output torque increases.

なお、スロットル弁18にも応答遅れがあることから、燃焼モード切換過渡期間に入るときに、目標スロットル開度が変更されたとしても、各気筒5内に吸入される空気の量は、一気には変化せず、徐々に変化する(いわゆる一次遅れがある)。そこで、燃焼モード切換過渡期間に入ったとき、各気筒5内に吸入される空気量の変化の一次遅れを考慮して、燃焼点火タイミングを遅くする程度を決定してもよい。   Since the throttle valve 18 also has a response delay, even when the target throttle opening is changed when the combustion mode switching transition period is entered, the amount of air sucked into each cylinder 5 is at a stroke. It does not change and changes gradually (there is a so-called first order lag). Therefore, when the combustion mode switching transition period is entered, the degree of delay of the combustion ignition timing may be determined in consideration of the primary delay of the change in the amount of air taken into each cylinder 5.

また、図8を参照して説明した例では、燃焼モード切換過渡期間におけるスロットル開度は、均質リーン燃焼を行うときのスロットル開度とされており、これは、燃焼モード切換過渡期間が経過したときのスロットル開度が均質リーン燃焼を行うときのスロットル開度となっていることを重要視したためであるが、それよりも、燃焼モード切換過渡期間におけるトルクショックの発生を抑制することを重要視するならば、燃焼モード切換過渡期間におけるスロットル開度を、均質リーン燃焼を行うときのスロットル開度よりも小さくしたり、あるいは、成層リーン燃焼を行うときのスロットル開度よりも小さくしたりしてもよい。   Further, in the example described with reference to FIG. 8, the throttle opening during the combustion mode switching transient period is the throttle opening when performing homogeneous lean combustion, which is that the combustion mode switching transient period has elapsed. This is because the throttle opening at the time is the throttle opening for homogeneous lean combustion, but it is more important to suppress the occurrence of torque shock during the transition period of combustion mode switching. If this is the case, the throttle opening during the combustion mode switching transition period should be made smaller than the throttle opening for homogeneous lean combustion, or smaller than the throttle opening for stratified lean combustion. Also good.

次に、燃焼モードを均質リーン燃焼から成層リーン燃焼に変更するときの制御について図9を参照しつつ説明する。図9の(A)〜(G)は、図8の(A)〜(G)と同じである。図9に示した例では、時刻t2が、燃焼モードを均質リーン燃焼から成層リーン燃焼に変更すべきであると判断される時刻である。時刻t2において、燃焼モードを均質リーン燃焼から成層リーン燃焼に変更すべきであると判断されると、図9(B)に示されているように、全閉状態となっているSCバルブ30を、全開状態とするための命令が発せられる。すると、全閉状態にあったSCバルブ30は、図9(C)に示されているように、徐々に、全開状態へと移行し、時刻t3において、全開状態となる。この例では、時刻t2から時刻t3までの期間が、「燃焼モード切換過渡期間」である。   Next, control when the combustion mode is changed from homogeneous lean combustion to stratified lean combustion will be described with reference to FIG. 9A to 9G are the same as FIGS. 8A to 8G. In the example shown in FIG. 9, time t2 is the time when it is determined that the combustion mode should be changed from homogeneous lean combustion to stratified lean combustion. When it is determined at time t2 that the combustion mode should be changed from homogeneous lean combustion to stratified lean combustion, as shown in FIG. A command is issued to fully open. Then, as shown in FIG. 9C, the SC valve 30 in the fully closed state gradually shifts to the fully opened state, and becomes fully opened at time t3. In this example, the period from time t2 to time t3 is the “combustion mode switching transient period”.

さて、ここで、図4に示されているマップから燃料噴射量Qを決定すると、気筒5内全体で見た空燃比がリーンとなる量の燃料が筒内噴射弁から噴射されることになる。しかしながら、本実施形態によれば、燃焼モード切換期間t2〜t3では、気筒5内全体で見た空燃比が理論空燃比またはリッチとなる量の燃料がポート燃料噴射弁11aから噴射される。このとき、SCバルブ30が全閉状態から全開状態に移行している途中であることもあって(すなわち、気筒5内にスワールが未だ形成されていることもあって)、均質ストイキ燃焼または均質リッチ燃焼が行われる。これによれば、燃焼モード切換過渡期間というリーン空燃比では燃焼が不安定となる期間であっても、燃焼を安定して良好に行わせることができる。   Now, when the fuel injection amount Q is determined from the map shown in FIG. 4, an amount of fuel that makes the air-fuel ratio lean in the entire cylinder 5 lean is injected from the in-cylinder injection valve. . However, according to the present embodiment, in the combustion mode switching period t2 to t3, an amount of fuel in which the air-fuel ratio seen in the entire cylinder 5 becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich is injected from the port fuel injection valve 11a. At this time, the SC valve 30 may be in the middle of the transition from the fully closed state to the fully open state (that is, a swirl may still be formed in the cylinder 5), and the homogeneous stoichiometric combustion or homogeneous Rich combustion is performed. According to this, combustion can be stably and satisfactorily performed even in a period in which combustion becomes unstable at a lean air-fuel ratio, which is a combustion mode switching transient period.

また、図9に示した例では、燃焼モードは、最終的に、均質リーン燃焼から成層リーン燃焼に変更される(すなわち、開弁状態にあるパージ制御弁25を閉弁すべきである)ので、本実施形態では、図9(D)に示されているように、燃焼モード切換過渡期間となったときに、パージ制御弁25は閉弁せしめられる。   Further, in the example shown in FIG. 9, the combustion mode is finally changed from homogeneous lean combustion to stratified lean combustion (that is, the purge control valve 25 in the valve open state should be closed). In this embodiment, as shown in FIG. 9D, the purge control valve 25 is closed when the combustion mode switching transition period is reached.

さらに、本実施形態では、燃焼モード切換過渡期間では、図9(E)に示されているように、スロットル開度Dthは、成層リーン燃焼を行う場合と同じスロットル開度とされる(すなわち、スロットル開度は、燃焼モード切換過渡期間であっても、図6に示されているマップに基づいて決定される)。図示した例では、燃焼モード切換過渡期間におけるスロットル開度は、均質リーン燃焼を行うときのスロットル開度よりも大きくされている。これによれば、燃焼モード切換過渡期間の経過したときには、スロットル開度Dthは、成層リーン燃焼を行うときのスロットル開度となっていることから、燃焼モード切換過渡期間の経過後に、即座に、燃焼モードを成層リーン燃焼に移行させることができる。   Further, in the present embodiment, in the combustion mode switching transition period, as shown in FIG. 9E, the throttle opening Dth is set to the same throttle opening as when stratified lean combustion is performed (that is, The throttle opening is determined based on the map shown in FIG. 6 even during the combustion mode switching transition period. In the illustrated example, the throttle opening during the combustion mode switching transition period is larger than the throttle opening when performing homogeneous lean combustion. According to this, when the combustion mode switching transient period has elapsed, since the throttle opening Dth is the throttle opening when performing stratified lean combustion, immediately after the combustion mode switching transient period has elapsed, The combustion mode can be shifted to stratified lean combustion.

さらに、本実施形態では、燃焼モード切換過渡期間では、均質ストイキ燃焼または均質リッチ燃焼が行われるので、燃料点火タイミングを、図5に示されているマップから決定されるタイミングとすると、時刻t2において、トルクショックが生じてしまう。そこで、本実施形態では、燃焼モード切換過渡期間では、均質ストイキ燃焼または均質リッチ燃焼を行ったとしても、内燃機関の出力トルクが急激に増大しないように、あるいは、内燃機関の出力トルクが予め定められた値以下に抑制されるように、燃料点火タイミングTは、均質リーン燃焼が行われる場合よりも遅く、且つ、成層リーン燃焼が行われる場合よりも遅いタイミングとされる(すなわち、燃料点火タイミングは、燃焼モード切換過渡期間においては、図5に示されているマップから決定されるタイミングよりも遅くされる)。   Furthermore, in the present embodiment, during the combustion mode switching transition period, homogeneous stoichiometric combustion or homogeneous rich combustion is performed. Therefore, assuming that the fuel ignition timing is determined from the map shown in FIG. 5, at time t2. Torque shock will occur. Therefore, in the present embodiment, even when homogeneous stoichiometric combustion or homogeneous rich combustion is performed during the combustion mode switching transition period, the output torque of the internal combustion engine does not increase rapidly, or the output torque of the internal combustion engine is determined in advance. The fuel ignition timing T is set to be slower than the case where the homogeneous lean combustion is performed and later than the case where the stratified lean combustion is performed (that is, the fuel ignition timing so that the fuel ignition timing T is suppressed below the predetermined value). Is made later than the timing determined from the map shown in FIG. 5 during the combustion mode switching transition period).

なお、図9を参照して説明した例では、燃焼モード切換過渡期間におけるスロットル開度は、成層リーン燃焼を行うときのスロットル開度とされており、これは、燃焼モード切換過渡期間が経過したときのスロットル開度が成層リーン燃焼を行うときのスロットル開度となっていることを重要視したためであるが、それよりも、燃焼モード切換過渡期間におけるトルクショックの発生を抑制することを重要視するならば、燃焼モード切換過渡期間におけるスロットル開度を、成層リーン燃焼を行うときのスロットル開度よりも小さくしたり、あるいは、均質リーン燃焼を行うときのスロットル開度よりも小さくしたりしてもよい。   In the example described with reference to FIG. 9, the throttle opening during the combustion mode switching transient period is the throttle opening when stratified lean combustion is performed, and this is because the combustion mode switching transient period has elapsed. This is because the throttle opening at the time is the throttle opening for stratified lean combustion, but it is more important to suppress the occurrence of torque shock during the transition period of combustion mode. If this is the case, the throttle opening during the transition period of the combustion mode is made smaller than the throttle opening when performing stratified lean combustion, or smaller than the throttle opening when performing homogeneous lean combustion. Also good.

ところで、上述した例では、燃焼モードを均質リーン燃焼から成層リーン燃焼に変更する場合、燃焼モード切換過渡期間となったときに、パージ制御弁25を閉弁するようにしているが、燃焼モード切換過渡期間が経過した後も、サージタンク14から気筒5までの吸気通路内にベーパが残存している場合がある。この場合、燃焼モード切換過渡期間が経過して燃焼モードが成層リーン燃焼に変更されたときに、燃焼が不安定となる。   In the above example, when the combustion mode is changed from homogeneous lean combustion to stratified lean combustion, the purge control valve 25 is closed when the combustion mode switching transient period is reached. Even after the transition period elapses, vapor may remain in the intake passage from the surge tank 14 to the cylinder 5. In this case, the combustion becomes unstable when the combustion mode switching transient period elapses and the combustion mode is changed to stratified lean combustion.

そこで、上述した例では、燃焼モードを均質リーン燃焼から成層リーン燃焼に変更すべきとき、SCバルブ30が全閉状態から全開状態になるまでの期間を「燃焼モード切換過渡期間」としたが、これに代えて、SCバルブ30が全閉状態から全開状態になるまでの期間と、パージ制御弁25が閉弁されてからサージタンク14から気筒5までの吸気通路内のベーパが零(あるいは、略零)になるまでの期間とのうち、長いほうを「燃焼モード切換過渡期間」としてもよい。これによれば、燃焼モードを均質リーン燃焼から成層リーン燃焼に変更するときに、より確実に、燃焼を安定させることができる。   Therefore, in the above-described example, when the combustion mode should be changed from homogeneous lean combustion to stratified lean combustion, the period until the SC valve 30 changes from the fully closed state to the fully open state is referred to as the “combustion mode switching transient period”. Instead of this, the period until the SC valve 30 changes from the fully closed state to the fully open state and the vapor in the intake passage from the surge tank 14 to the cylinder 5 after the purge control valve 25 is closed is zero (or The longer period of the period until it becomes substantially zero) may be the “combustion mode switching transient period”. According to this, when the combustion mode is changed from homogeneous lean combustion to stratified lean combustion, combustion can be stabilized more reliably.

図10〜図13は、本実施形態に従った制御を実行するフローチャートの一例を示している。まず、図10は、燃焼モードを制御するためのフローチャートの一例を示している。図10のフローチャートでは、初めに、ステップ10において、燃焼モードの変更が要求された(すなわち、燃焼モードを変更すべき)か否かが判別される。ここで、燃焼モードの変更が要求されたと判別されなければ、ルーチンは終了するが、燃焼モードの変更が要求されたと判別されたときには、ルーチンは、ステップ11に進む。   10 to 13 show an example of a flowchart for executing the control according to the present embodiment. First, FIG. 10 shows an example of a flowchart for controlling the combustion mode. In the flowchart of FIG. 10, first, in step 10, it is determined whether or not a change in the combustion mode is requested (that is, the combustion mode should be changed). Here, if it is not determined that the change of the combustion mode is requested, the routine ends. However, if it is determined that the change of the combustion mode is requested, the routine proceeds to step 11.

ステップ11では、現在の燃焼モードが成層リーン燃焼であるか否かが判別される。ここで、現在の燃焼モードが成層リーン燃焼であると判別されたとき(このときは、燃焼モードを成層リーン燃焼から均質リーン燃焼に変更すべきときである)には、ルーチンは、ステップ12に進み、一方、現在の燃焼モードが成層リーン燃焼ではないと判別されたとき、すなわち、現在の燃焼モードが均質リーン燃焼であると判別されたとき(このときは、燃焼モードを均質リーン燃焼から成層リーン燃焼に変更すべきときである)には、ルーチンは、ステップ17に進む。   In step 11, it is determined whether or not the current combustion mode is stratified lean combustion. Here, when it is determined that the current combustion mode is stratified lean combustion (in this case, the combustion mode should be changed from stratified lean combustion to homogeneous lean combustion), the routine proceeds to step 12. On the other hand, when it is determined that the current combustion mode is not stratified lean combustion, that is, when the current combustion mode is determined to be homogeneous lean combustion (in this case, the combustion mode is changed from homogeneous lean combustion to stratified lean combustion). If it is time to change to lean combustion), the routine proceeds to step 17.

ステップ12では、SCバルブ30(図中、「SCV」と表記されている)を全閉状態とする要求(命令)が発せられ、次いで、ステップ13において、パージ制御弁25(図中、「PCV」と表記されている)を開弁状態する要求(命令)が発せられ、次いで、ステップ14において、均質ストイキ燃焼または均質リッチ燃焼が行われる。すなわち、ステップ14によれば、スロットル開度が均質リーン燃焼を行うときのスロットル開度とされ、気筒5内全体で見た空燃比が理論空燃比またはリッチとなる量の燃料がポート燃料噴射弁11aから噴射され、上述したようにして決定される燃料点火タイミングにて、点火栓10により燃料が点火される。   In step 12, a request (command) for fully closing the SC valve 30 (denoted as “SCV” in the figure) is issued, and then in step 13, the purge control valve 25 (in the figure, “PCV”) is issued. A request (command) to open the valve is issued, and then in step 14, homogeneous stoichiometric combustion or homogeneous rich combustion is performed. That is, according to step 14, the throttle opening is set to the throttle opening when homogeneous lean combustion is performed, and the amount of fuel at which the air-fuel ratio viewed in the entire cylinder 5 becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich is the port fuel injection valve. The fuel is ignited by the spark plug 10 at the fuel ignition timing that is injected from 11a and determined as described above.

次いで、ステップ15において、期間T(これは、ステップ10で燃焼モードの変更が要求されてから経過した期間である)が燃焼モード切換過渡期間Tthよりも長い(T>Tth)か否かが判別される。ここで、T≦Tthであると判別されたときには、ルーチンは、ステップ14に戻り、ステップ15においてT>Tthであると判別されるまで、ステップ14を繰り返すことになる。一方、ステップ15において、T>Tthであると判別されると、ルーチンがステップ16に進んで、均質リーン燃焼が行われる。すなわち、ステップ16によれば、スロットル開度が均質リーン燃焼を行うときのスロットル開度とされ、気筒5内全体で見た空燃比がリーンとなる量の燃料がポート燃料噴射弁11aから噴射され、均質リーン燃焼を行うときの燃料点火タイミングにて、点火栓10により燃料が点火される。   Next, at step 15, it is determined whether or not the period T (this is the period after the change of the combustion mode is requested at step 10) is longer than the combustion mode switching transient period Tth (T> Tth). Is done. When it is determined that T ≦ Tth, the routine returns to step 14 and step 14 is repeated until it is determined in step 15 that T> Tth. On the other hand, if it is determined in step 15 that T> Tth, the routine proceeds to step 16 where homogeneous lean combustion is performed. That is, according to step 16, the throttle opening is set to the throttle opening when homogeneous lean combustion is performed, and an amount of fuel that makes the air-fuel ratio lean in the entire cylinder 5 lean is injected from the port fuel injection valve 11a. The fuel is ignited by the spark plug 10 at the fuel ignition timing when performing homogeneous lean combustion.

一方、ステップ17では、SCバルブ30を全開状態とする要求(命令)が発せられ、次いで、ステップ18において、パージ制御弁25を閉弁状態とする要求(命令)が発せられ、次いで、ステップ19において、均質ストイキ燃焼または均質リーン燃焼が行われる。すなわち、ステップ19によれば、スロットル開度が成層リーン燃焼を行うときのスロットル開度とされ、気筒5内全体で見た空燃比が理論空燃比またはリッチとなる量の燃料がポート燃料噴射弁11aから噴射され、上述したようにして決定される燃料点火タイミングにて、点火栓10により燃料が点火される。   On the other hand, in step 17, a request (command) for making the SC valve 30 fully open is issued. Next, in step 18, a request (command) for making the purge control valve 25 closed, is issued, and then step 19 In the above, homogeneous stoichiometric combustion or homogeneous lean combustion is performed. That is, according to step 19, the throttle opening is set to the throttle opening when stratified lean combustion is performed, and the amount of fuel at which the air-fuel ratio viewed in the entire cylinder 5 becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich is the port fuel injection valve. The fuel is ignited by the spark plug 10 at the fuel ignition timing that is injected from 11a and determined as described above.

次いで、ステップ20において、期間T(これも、ステップ10で燃焼モードの変更が要求されてから経過した期間である)が燃焼モード切換過渡期間Tthよりも長い(T>Tth)か否かが判別される。ここで、T≦Tthであると判別されたときには、ルーチンは、ステップ19に戻り、ステップ20においてT>Tthであると判別されるまで、ステップ19を繰り返すことになる。一方、ステップ20において、T>Tthであると判別されると、ルーチンがステップ21に進んで、成層リーン燃焼が行われる。すなわち、ステップ21によれば、スロットル開度が成層リーン燃焼を行うときのスロットル開度とされ、気筒5内全体で見た空燃比がリーンとなる量の燃料が筒内燃料噴射弁11から噴射され、成層リーン燃焼を行うときの燃料点火タイミングにて、点火栓10により燃料が点火される。   Next, at step 20, it is determined whether or not the period T (this is also the period that has elapsed since the change of the combustion mode was requested at step 10) is longer than the combustion mode switching transient period Tth (T> Tth). Is done. If it is determined that T ≦ Tth, the routine returns to step 19 and repeats step 19 until it is determined in step 20 that T> Tth. On the other hand, if it is determined in step 20 that T> Tth, the routine proceeds to step 21 where stratified lean combustion is performed. That is, according to step 21, the throttle opening is set to the throttle opening when stratified lean combustion is performed, and an amount of fuel in which the air-fuel ratio viewed in the entire cylinder 5 becomes lean is injected from the in-cylinder fuel injection valve 11. The fuel is ignited by the spark plug 10 at the fuel ignition timing when stratified lean combustion is performed.

図11は、図10のステップ15,20で用いられる燃焼モード切換過渡期間Tを算出するためのフローチャートの一例を示す図である。図11のフローチャートでは、初めに、ステップ30において、燃焼モードの変更が要求された(すなわち、燃焼モードを変更すべき)か否かが判別される。ここで、燃焼モードの変更が要求されたと判別されなければ、ルーチンは終了するが、燃焼モードの変更が要求されたと判別されたときには、ルーチンはステップ31に進む。   FIG. 11 is a diagram showing an example of a flowchart for calculating the combustion mode switching transient period T used in steps 15 and 20 of FIG. In the flowchart of FIG. 11, first, at step 30, it is determined whether or not a change of the combustion mode is requested (that is, the combustion mode should be changed). Here, if it is not determined that the change of the combustion mode is requested, the routine ends. However, if it is determined that the change of the combustion mode is requested, the routine proceeds to step 31.

ステップ31では、現在の燃焼モードが成層リーン燃焼であるか否かが判別される。ここで、現在の燃焼モードが成層リーン燃焼であると判別されたとき(すなわち、燃焼モードを成層リーン燃焼から均質リーン燃焼に変更すべきとき)には、ステップ32において、図10のステップ15で使用される燃焼モード切換過渡期間Tに、期間Td(これは、SCバルブ30が全閉状態から全開状態になるまでにかかる時間、または、全開状態から全閉状態になるまでにかかる時間であって、いわゆる、SCバルブ30の応答遅れ時間である)が入力される。この場合、図10のステップ15では、燃焼モード切換過渡期間Tとして、Tdが使用されることになる。   In step 31, it is determined whether or not the current combustion mode is stratified lean combustion. Here, when it is determined that the current combustion mode is stratified lean combustion (that is, when the combustion mode should be changed from stratified lean combustion to homogeneous lean combustion), in step 32, in step 15 of FIG. The period Td (this is the time taken for the SC valve 30 to change from the fully closed state to the fully open state, or the time taken for the SC mode 30 to change from the fully open state to the fully closed state) during the combustion mode switching transition period T used This is the so-called response delay time of the SC valve 30). In this case, in step 15 of FIG. 10, Td is used as the combustion mode switching transient period T.

一方、ステップ31において、現在の燃焼モードが成層リーン燃焼ではないと判別されたとき(すなわち、燃焼モードを均質リーン燃焼から成層リーン燃焼に変更すべきとき)には、ステップ33において、上記期間Tdが、期間Tp(これは、燃焼モードの変更が要求されてパージ制御弁25が閉弁せしめられてから、サージタンク14から気筒5までの吸気通路内のベーパが零(あるいは、略零)になるまでにかかる時間である)よりも長い(Td>Tp)か否かが判別される。   On the other hand, when it is determined in step 31 that the current combustion mode is not stratified lean combustion (that is, when the combustion mode should be changed from homogeneous lean combustion to stratified lean combustion), in step 33, the period Td However, the vapor in the intake passage from the surge tank 14 to the cylinder 5 is zero (or substantially zero) after the period Tp (the change of the combustion mode is requested and the purge control valve 25 is closed). It is determined whether it is longer (Td> Tp).

ステップ33において、Td>Tpであると判別されたときには、ステップ34において、図10のステップ20で使用される燃焼モード切換過渡期間Tに、Tdが入力される。この場合、図10のステップ20では、燃焼モード切換過渡期間Tとして、Tdが使用されることになる。一方、ステップ33において、Td≦Tpであると判別されたときには、ステップ35において、図10のステップ20で使用される燃焼モード切換過渡期間Tに、Tpが入力される。この場合、図10のステップ20では、燃焼モード切換過渡期間Tとして、Tpが使用されることになる。   When it is determined in step 33 that Td> Tp, in step 34, Td is input during the combustion mode switching transient period T used in step 20 of FIG. In this case, in step 20 of FIG. 10, Td is used as the combustion mode switching transient period T. On the other hand, when it is determined in step 33 that Td ≦ Tp, Tp is input in step 35 to the combustion mode switching transient period T used in step 20 of FIG. In this case, in step 20 of FIG. 10, Tp is used as the combustion mode switching transient period T.

図12は、燃焼モード切換過渡期間における目標スロットル開度を算出するためのフローチャートの一例を示す図である。図12のフローチャートでは、初めに、ステップ40において、燃焼モードの変更が要求された(すなわち、燃焼モードを変更すべき)か否かが判別される。ここで、燃焼モードの変更が要求されたと判別されなければ、ルーチンは終了するが、燃焼モードの変更が要求されたと判別されたときには、ルーチンはステップ41に進む。   FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a flowchart for calculating the target throttle opening during the combustion mode switching transition period. In the flowchart of FIG. 12, first, at step 40, it is determined whether or not a change of the combustion mode is requested (that is, the combustion mode should be changed). Here, if it is not determined that the change of the combustion mode is requested, the routine ends. However, if it is determined that the change of the combustion mode is requested, the routine proceeds to step 41.

ステップ41では、現在の燃焼モードが成層リーン燃焼であるか否かが判別される。ここで、現在の燃焼モードが成層リーン燃焼であると判別されたとき(すなわち、燃焼モードを成層リーン燃焼から均質リーン燃焼に変更すべきとき)には、ステップ42において、目標スロットル開度TDthに、均質リーン燃焼を行うときのスロットル開度Dthhが入力される。この場合、燃焼モード切換過渡期間でのスロットル開度は、均質リーン燃焼を行うときのスロットル開度とされる。   In step 41, it is determined whether or not the current combustion mode is stratified lean combustion. Here, when it is determined that the current combustion mode is stratified lean combustion (that is, when the combustion mode should be changed from stratified lean combustion to homogeneous lean combustion), in step 42, the target throttle opening TDth is set. The throttle opening Dthh when performing homogeneous lean combustion is input. In this case, the throttle opening during the combustion mode switching transition period is the throttle opening at the time of performing homogeneous lean combustion.

一方、ステップ41において、現在の燃焼モードが成層リーン燃焼ではないと判別されたとき(すなわち、燃焼モードを均質リーン燃焼から成層リーン燃焼に変更すべきとき)には、ステップ43において、目標スロットル開度TDthに、成層リーン燃焼を行うときのスロットル開度Dthsが入力される。この場合、燃焼モード切換過渡期間でのスロットル開度は、成層リーン燃焼を行うときのスロットル開度とされる。   On the other hand, when it is determined in step 41 that the current combustion mode is not stratified lean combustion (that is, when the combustion mode should be changed from homogeneous lean combustion to stratified lean combustion), in step 43, the target throttle opening is performed. At the degree TDth, the throttle opening degree Dths when performing stratified lean combustion is input. In this case, the throttle opening during the combustion mode switching transition period is the throttle opening when stratified lean combustion is performed.

図13は、燃焼モード切換過渡期間における燃料点火タイミングを遅くする程度(いわゆる遅角量)を算出するためのフローチャートの一例を示す図である。図13のフローチャートでは、初めに、ステップ50において、燃焼モードの変更が要求された(すなわち、燃焼モードを変更すべき)か否かが判別される。ここで、燃焼モードの変更が要求されたと判別されなければ、ルーチンは終了するが、燃焼モードの変更が要求されたと判別されたときには、ルーチンはステップ51に進む。   FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a flowchart for calculating the degree of delaying the fuel ignition timing (so-called retardation amount) in the combustion mode switching transition period. In the flowchart of FIG. 13, first, in step 50, it is determined whether or not a change in the combustion mode is requested (that is, the combustion mode should be changed). Here, if it is not determined that the change of the combustion mode is requested, the routine ends. However, if it is determined that the change of the combustion mode is requested, the routine proceeds to step 51.

ステップ51では、燃焼モード切換過渡期間に入るときのスロットル開度の変化量に基づいて、各気筒5内に吸入される空気量の変化量ΔGaが算出される。次いで、ステップ52において、燃焼モード切換過渡期間に入るときの燃料噴射量の変化量ΔQが算出される。そして、これら変化量ΔGaおよびΔQに基づいて、燃料点火タイミングの遅角量ΔTが算出される。   In step 51, the amount of change ΔGa in the amount of air taken into each cylinder 5 is calculated based on the amount of change in the throttle opening when entering the combustion mode switching transition period. Next, in step 52, a change amount ΔQ of the fuel injection amount when entering the combustion mode switching transition period is calculated. Then, based on these changes ΔGa and ΔQ, the retard amount ΔT of the fuel ignition timing is calculated.

なお、上述した実施形態は、ステップモータによって駆動されるSCバルブを備えた内燃機関に本発明を適用したものであるが、例えば、DCモータ駆動式のSCバルブや負圧で作動するダイアフラム式のSCバルブを備えた内燃機関にも本発明を適用可能である。また、上述した実施形態は、気筒5内にスワールを形成するためのSCバルブを備えた内燃機関に本発明を適用したものであるが、例えば、気筒5内に流入する空気の流れを変更する手段であって応答遅れのある手段を備えた内燃機関にも本発明を適用可能である。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to an internal combustion engine provided with an SC valve driven by a step motor. For example, an SC valve driven by a DC motor or a diaphragm type operated by negative pressure is used. The present invention can also be applied to an internal combustion engine equipped with an SC valve. In the above-described embodiment, the present invention is applied to an internal combustion engine including an SC valve for forming a swirl in the cylinder 5. For example, the flow of air flowing into the cylinder 5 is changed. The present invention can also be applied to an internal combustion engine provided with a means having a response delay.

また、SCバルブが全開状態から全閉状態となるまでの期間、あるいは、SCバルブが全閉状態から全開状態となるまでの期間は、SCバルブ毎に決まる略一定の期間であることから、上述した実施形態において、燃焼モード切換過渡期間は、予め求めておいた一定の期間とすればよい。   Further, the period until the SC valve is fully opened to the fully closed state, or the period until the SC valve is fully closed to the fully opened state is a substantially constant period determined for each SC valve. In the embodiment described above, the combustion mode switching transition period may be a predetermined period obtained in advance.

本発明を適用した内燃機関の全体図である。1 is an overall view of an internal combustion engine to which the present invention is applied. 1つの気筒に通じる吸気ポートおよび排気ポートを示す図である。It is a figure which shows the intake port and exhaust port which lead to one cylinder. 燃焼モードを説明するための図であり、図中、Nは機関回転数、Lは要求負荷、Iは成層リーン燃焼が行われる領域、IIは均質リーン燃焼が行われる領域である。It is a figure for demonstrating a combustion mode, in the figure, N is an engine speed, L is a required load, I is the area | region where stratified lean combustion is performed, II is an area | region where homogeneous lean combustion is performed. 燃料噴射量を決定するために用いられるマップを示す図であり、図中、Nは機関回転数、Lは要求負荷、Qは燃料噴射量である。It is a figure which shows the map used in order to determine a fuel injection amount, in which N is an engine speed, L is a request | requirement load, and Q is a fuel injection amount. 燃料点火タイミングを決定するために用いられるマップを示す図であり、図中、Nは機関回転数、Lは要求負荷、Tは燃料点火タイミングである。It is a figure which shows the map used in order to determine fuel ignition timing, in the figure, N is an engine speed, L is a request | requirement load, T is a fuel ignition timing. スロットル開度を決定するために用いられるマップを示す図であり、図中、Nは機関回転数、Lは要求負荷、Dthはスロットル開度である。It is a figure which shows the map used in order to determine throttle opening, in the figure, N is an engine speed, L is a required load, Dth is a throttle opening. EGR開度を決定するために用いられるマップを示す図であり、図中、Nは機関回転数、Lは要求負荷、DegrはEGR開度である。It is a figure which shows the map used in order to determine an EGR opening degree, in which N is an engine speed, L is a required load, and Degr is an EGR opening degree. 燃焼モードを成層リーン燃焼から均質リーン燃焼に変更するときの制御を説明するためのタイムチャートを示す図である。It is a figure which shows the time chart for demonstrating control when changing a combustion mode from stratified lean combustion to homogeneous lean combustion. 燃焼モードを均質リーン燃焼から成層リーン燃焼に変更するときの制御を説明するためのタイムチャートを示す図である。It is a figure which shows the time chart for demonstrating control when changing a combustion mode from homogeneous lean combustion to stratified lean combustion. 燃焼モードを制御するフローチャートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the flowchart which controls a combustion mode. 燃焼モード切換過渡期間を算出するフローチャートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the flowchart which calculates a combustion mode switching transition period. 燃焼モード切換過渡期間における目標スロットル開度を算出するフローチャートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the flowchart which calculates the target throttle opening in a combustion mode switching transition period. 燃焼モード切換過渡期間における燃料点火タイミングの遅角量を算出するフローチャートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the flowchart which calculates the amount of retardation of fuel ignition timing in a combustion mode switching transition period.

符号の説明Explanation of symbols

1…内燃機関の本体
5…燃焼室(気筒)
10…点火栓
11…筒内燃料噴射弁
11a…ポート燃料噴射弁
18…スロットル弁
20…燃料タンク
22…キャニスタ
1 ... Internal combustion engine body 5 ... Combustion chamber (cylinder)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Spark plug 11 ... In-cylinder fuel injection valve 11a ... Port fuel injection valve 18 ... Throttle valve 20 ... Fuel tank 22 ... Canister

Claims (7)

吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁と、筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、気筒内に流入する空気の流れを変更する吸気流変更手段であって少なくとも応答遅れのある吸気流変更手段と、を具備し、吸気流変更手段の状態を第1の状態とした上で概ね点火栓周りにのみ混合気を形成して全体としてリーン空燃比で燃焼させる成層リーン燃焼と、吸気流変更手段の状態を第2の状態とした上で筒内全体に略均質な混合気を形成して全体としてリーン空燃比で燃焼させる均質リーン燃焼と、を選択的に実行可能な内燃機関において、燃焼モードを成層リーン燃焼から均質リーン燃焼に変更すべきときには、第1の状態にある上記吸気流変更手段の状態を第2の状態に切り換える命令を発すると共に、予め定められた期間、筒内全体に略均質な混合気を形成してストイキで燃焼させる均質ストイキ燃焼、または、筒内全体に略均質な混合気を形成してリッチ空燃比で燃焼させる均質リッチ燃焼を行わせ、一方、燃焼モードを均質リーン燃焼から成層リーン燃焼に変更すべきときには、第2の状態にある上記吸気流変更手段の状態を第1の状態に切り換える命令を発すると共に、予め定められた期間、均質ストイキ燃焼または均質リッチ燃焼を行わせることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。   A fuel injection valve for injecting fuel into the intake passage, a fuel injection valve for injecting fuel into the cylinder, and an intake flow changing means for changing the flow of air flowing into the cylinder, and at least a response delay in the intake flow change Stratified lean combustion in which an air-fuel mixture is formed almost only around the spark plug and burned at a lean air-fuel ratio as a whole after the intake flow changing means is in the first state, and the intake flow change Combustion in an internal combustion engine capable of selectively executing homogeneous lean combustion in which a substantially homogeneous air-fuel mixture is formed in the entire cylinder and burned at a lean air-fuel ratio as a whole after the state of the means is set to the second state When the mode should be changed from stratified lean combustion to homogeneous lean combustion, a command to switch the state of the intake flow changing means in the first state to the second state is issued, and the entire in-cylinder is set for a predetermined period. Almost homogeneous Homogeneous stoichiometric combustion in which aeration is formed and combustion is performed with stoichiometry, or homogeneous rich combustion in which a substantially homogeneous mixture is formed throughout the cylinder and combustion is performed at a rich air-fuel ratio, while the combustion mode is homogeneous lean combustion When changing from stratified lean combustion to the stratified lean combustion, a command to switch the state of the intake flow changing means in the second state to the first state is issued, and homogeneous stoichiometric combustion or homogeneous rich combustion is performed for a predetermined period of time. A fuel injection device for an internal combustion engine. 上記予め定められた期間が上記吸気流変更手段の応答遅れに相当する期間であることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射装置。   2. The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the predetermined period is a period corresponding to a response delay of the intake flow changing means. 蒸発燃料を吸気通路に放出する蒸発燃料通路をさらに具備し、上記予め定められた期間が上記吸気流変更手段の応答遅れに相当する期間、または、吸気通路内の蒸発燃料が予め定められた量よりも少なくなるまでの期間であることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射装置。   An evaporative fuel passage for releasing the evaporative fuel into the intake passage, and a time period in which the predetermined period corresponds to a response delay of the intake flow changing means, or a predetermined amount of evaporative fuel in the intake passage 2. The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the fuel injection device is a period until it becomes less. 上記吸気通路内の蒸発燃料の量が予め定められた量よりも少なくなる期間が上記吸気通路内の蒸発燃料の量が略零となるまでの期間であることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の燃料噴射装置。   4. The period when the amount of evaporated fuel in the intake passage is smaller than a predetermined amount is a period until the amount of evaporated fuel in the intake passage becomes substantially zero. Fuel injection device for internal combustion engine. 燃焼モードを成層リーン燃焼と均質リーン燃焼との間で変更すべきであると判断されたときに上記蒸発燃料通路から吸気通路への蒸発燃料の放出を停止することを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の燃料噴射装置。   5. The method according to claim 4, wherein when it is determined that the combustion mode should be changed between stratified lean combustion and homogeneous lean combustion, the discharge of the evaporated fuel from the evaporated fuel passage to the intake passage is stopped. A fuel injection device for an internal combustion engine as described. 吸気通路内に配置されたスロットル弁をさらに具備し、燃焼モードが成層リーン燃焼にあるときには該成層リーン燃焼に対応してスロットル弁の開度が制御され、燃焼モードが均質リーン燃焼であるときには該均質リーン燃焼に対応してスロットル弁の開度が制御され、燃焼モードを成層リーン燃焼から均質リーン燃焼に変更すべきときの上記予め定められた期間では、均質リーン燃焼に対応してスロットル弁の開度が制御され、燃焼モードを均質リーン燃焼から成層リーン燃焼に変更すべきときの上記予め定められた期間では、成層リーン燃焼に対応してスロットル弁の開度が制御されることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射装置。   A throttle valve disposed in the intake passage, and when the combustion mode is stratified lean combustion, the opening degree of the throttle valve is controlled corresponding to the stratified lean combustion, and when the combustion mode is homogeneous lean combustion The throttle valve opening is controlled in response to homogeneous lean combustion, and the throttle valve is in response to homogeneous lean combustion during the predetermined period when the combustion mode should be changed from stratified lean combustion to homogeneous lean combustion. The opening degree of the throttle valve is controlled corresponding to the stratified lean combustion in the predetermined period when the opening degree is controlled and the combustion mode should be changed from the homogeneous lean combustion to the stratified lean combustion. The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 1. 燃焼モードが成層リーン燃焼モードにあるときには該成層リーン燃焼モードに対応して点火栓による燃料点火タイミングが制御され、燃焼モードが均質リーン燃焼モードにあるときには該均質リーン燃焼モードに対応して点火栓による燃料点火タイミングが制御され、上記予め定められた期間では、該予め定められた期間に対応して点火栓による燃料点火タイミングが制御され、該予め定められた期間における燃料点火タイミングが燃焼モードが成層リーン燃焼モードにあるときの燃料点火タイミングよりも遅く且つ燃焼モードが均質リーン燃焼モードにあるときの燃料点火タイミングよりも遅いことを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の燃料噴射装置。   When the combustion mode is the stratified lean combustion mode, the fuel ignition timing by the spark plug is controlled corresponding to the stratified lean combustion mode, and when the combustion mode is the homogeneous lean combustion mode, the spark plug corresponding to the homogeneous lean combustion mode. In the predetermined period, the fuel ignition timing by the spark plug is controlled in correspondence with the predetermined period, and the fuel ignition timing in the predetermined period is the combustion mode. 5. The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the fuel injection timing is later than a fuel ignition timing when the combustion mode is in the stratified lean combustion mode and is later than a fuel ignition timing when the combustion mode is in the homogeneous lean combustion mode.
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