JP2006022724A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
一般に、自動車ではブレーキ力を高めるためにブレーキブースタが使用される。このブレーキブースタはパワーピストンによって分離された第1室と第2室とを有し、第1室は負圧源に連結されている。また、ブレーキ作用が行われていないときには第2室が第1室に連結されており、従ってこのとき第1室および第2室内には負圧源から負圧が導かれている。一方、ブレーキペダルが踏込まれると第1室と第2室との連通が遮断されると同時に第2室が大気に開放される。従ってこのとき第1室と第2室間に大きな圧力差が生じ、この圧力差によりパワーピストンが駆動され、それによって大きなブレーキ力が発生せしめられる。 In general, a brake booster is used in an automobile to increase the braking force. The brake booster has a first chamber and a second chamber separated by a power piston, and the first chamber is connected to a negative pressure source. Further, when the braking action is not performed, the second chamber is connected to the first chamber. Therefore, at this time, negative pressure is introduced into the first chamber and the second chamber from the negative pressure source. On the other hand, when the brake pedal is depressed, the communication between the first chamber and the second chamber is blocked, and at the same time, the second chamber is opened to the atmosphere. Accordingly, at this time, a large pressure difference is generated between the first chamber and the second chamber, and the power piston is driven by this pressure difference, thereby generating a large braking force.
このようにブレーキブースタを使用する場合には負圧源が必要となる。火花点火式内燃機関では、均質燃焼を行う場合、吸気通路内に大きな負圧が発生するため、この吸気通路内に発生する負圧を負圧源として用いている。一方、成層燃焼を行う場合、吸気通路内に発生する負圧は小さいため十分な負圧が得られない場合がある。そこで、成層燃焼を行っている際に十分な負圧が得られないときには、積極的に吸気通路内に大きな負圧を発生させるような措置をとる必要がある。 Thus, when using a brake booster, a negative pressure source is required. In the spark ignition type internal combustion engine, when performing homogeneous combustion, a large negative pressure is generated in the intake passage, so the negative pressure generated in the intake passage is used as a negative pressure source. On the other hand, when performing stratified combustion, since the negative pressure generated in the intake passage is small, a sufficient negative pressure may not be obtained. Therefore, when a sufficient negative pressure cannot be obtained during stratified combustion, it is necessary to take measures to positively generate a large negative pressure in the intake passage.
特許文献1に記載の内燃機関では、火花点火式内燃機関でなく圧縮自着火式内燃機関が用いられているが、吸気通路内に発生する負圧が小さく十分な負圧が得られない場合には、スロットル弁の開度を小さくすると共にEGR弁の開度を小さくし、積極的に吸気通路内に大きな負圧を発生させている。これにより吸気通路内にはいつでも必要な負圧を発生させることができるようになり、よってブレーキブースタにおいて負圧不足が生じるのが防止せしめられる。
In the internal combustion engine described in
ところで、内燃機関においては排気ガスを浄化するために種々の排気浄化触媒が採用されるが、これら排気浄化触媒では排気浄化性能を維持するためにその温度を常に一定温度以上に保つことが必要とされ、その温度が一定温度よりも低くなった場合には排気浄化触媒を昇温する必要がある。このような昇温処理のうちの一つとして、内燃機関の吸気行程または圧縮行程中に燃焼室内に燃料を噴射する主噴射とは別に膨張行程または排気行程(以下、「膨張行程等」と称す)において燃焼室内に燃料を噴射する膨張行程噴射が挙げられる。膨張行程等において噴射された燃料は排気ガスを昇温させ、これにより排気浄化触媒が昇温せしめられる。かかる昇温処理は成層燃焼中に行われることが多いが、成層燃焼中のガスの空燃比は基本的に大きく、リーン度合が高いので、膨張行程等において噴射された燃料のほとんどは燃焼室内で燃焼し、排気ガスの性状悪化を招く可能性は低い。 By the way, in the internal combustion engine, various exhaust purification catalysts are employed to purify the exhaust gas. However, in order to maintain the exhaust purification performance, it is necessary to always maintain the temperature above a certain temperature. When the temperature becomes lower than a certain temperature, it is necessary to raise the temperature of the exhaust purification catalyst. As one of such temperature raising processes, an expansion stroke or an exhaust stroke (hereinafter referred to as “expansion stroke or the like”) separate from main injection for injecting fuel into the combustion chamber during the intake stroke or compression stroke of the internal combustion engine. ) Is an expansion stroke injection in which fuel is injected into the combustion chamber. The fuel injected in the expansion stroke or the like raises the temperature of the exhaust gas, thereby raising the temperature of the exhaust purification catalyst. Such temperature raising processing is often performed during stratified combustion, but the air-fuel ratio of the gas during stratified combustion is basically large and the degree of leanness is high, so most of the fuel injected in the expansion stroke etc. is in the combustion chamber. It is unlikely that it will burn and deteriorate the exhaust gas properties.
ところが、特許文献1に記載された内燃機関のように、吸気通路内に大きな負圧を発生させるためにスロットル弁の開度を小さく且つEGR弁の開度を小さくすると、内燃機関の燃焼室では成層燃焼が行われながらも成層燃焼中のガスの空燃比は比較的低い。したがって、このとき膨張行程噴射後を行うと排気ガスの空燃比(すなわち、燃焼室に流入した空気と主噴射および膨張行程噴射の両方で噴射された燃料との比率)は理論空燃比またはリッチとなり、燃焼室内で燃料が完全に燃焼せず、よって排気浄化触媒に流入する排気ガス中には未燃の燃料が含まれることになる。ところが、上述したように膨張行程噴射は排気浄化触媒の温度が低いような場合に行われるため、排気浄化触媒においては十分な酸化性能が発揮されない。このため、未燃の燃料が排気浄化触媒を素通りし、よって排気ガスの性状悪化を招いてしまう。
However, as in the internal combustion engine described in
そこで、本発明の目的は、吸気通路内に生じる負圧を利用してブレーキブースタ内の負圧を高く維持しつつ、排気ガスの性状悪化を抑制することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to suppress deterioration of exhaust gas properties while maintaining a high negative pressure in the brake booster by using a negative pressure generated in the intake passage.
上記課題を解決するために、第1の発明では、火花点火式内燃機関と、該内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、ブレーキブースタとを具備し、上記ブレーキブースタ内の負圧が基準負圧以下となった場合に該ブレーキブースタ内の負圧を高める負圧制御を実行し、膨張行程噴射実行条件にあるときには内燃機関の吸気行程または圧縮行程中に燃焼室内に燃料を噴射する主噴射とは別に膨張行程または排気行程において燃焼室内に燃料を噴射する膨張行程噴射を行う内燃機関の制御装置において、上記膨張行程噴射実行条件にあるときであっても上記ブレーキブースタ内の負圧が上記基準負圧以下となった場合には、上記膨張行程噴射を禁止すると共に上記負圧制御を実行する。
上述したように膨張行程噴射と負圧制御とを同時に行うと排気ガスの性状悪化を招く。これに対して、第1の発明によれば、膨張行程噴射と負圧制御とは同時に行われず、排気ガスの性状悪化が防止される。また、膨張行程噴射を実行すべき時と負圧制御を実行すべき時とが重なった場合には先に負圧制御が行われる。これにより、吸気通路内、ひいてはブレーキブースタ内の負圧を高めることができ、よってブレーキ力の低下を防止することができる。
なお、「膨張行程噴射実行条件」にあるときとは、内燃機関の排気浄化触媒の温度が一定温度以下に低下した場合、または排気ガスの圧力が一定圧力以下に低下した場合等が挙げられる。「負圧制御」としては、例えば、吸気通路に設けられるスロットル弁の開度を小さく絞ることや排気再循環通路(EGR通路)を開閉するEGR弁の開度を小さく絞ることが挙げられる。さらに、「基準負圧」とは、ブレーキブースタ内の負圧がそれ以上低下するとブレーキ倍力の効果が低下するような負圧を意味する。
In order to solve the above-described problems, the first invention includes a spark ignition internal combustion engine, a fuel injection valve that directly injects fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine, and a brake booster. When the negative pressure falls below the reference negative pressure, negative pressure control is performed to increase the negative pressure in the brake booster. When the expansion stroke injection execution condition is satisfied, fuel is injected into the combustion chamber during the intake stroke or compression stroke of the internal combustion engine. In a control device for an internal combustion engine that performs an expansion stroke injection that injects fuel into the combustion chamber in an expansion stroke or an exhaust stroke separately from the main injection for injecting When the negative pressure becomes equal to or lower than the reference negative pressure, the expansion stroke injection is prohibited and the negative pressure control is executed.
If the expansion stroke injection and the negative pressure control are performed simultaneously as described above, the exhaust gas properties deteriorate. On the other hand, according to the first invention, the expansion stroke injection and the negative pressure control are not performed at the same time, and deterioration of the exhaust gas properties is prevented. Further, when the time when the expansion stroke injection should be executed and the time when the negative pressure control should be executed overlap, the negative pressure control is performed first. As a result, the negative pressure in the intake passage, and hence in the brake booster, can be increased, thereby preventing a reduction in brake force.
The term “expansion stroke injection execution condition” refers to the case where the temperature of the exhaust gas purification catalyst of the internal combustion engine has dropped below a certain temperature, or the case where the pressure of the exhaust gas has fallen below a certain pressure. “Negative pressure control” includes, for example, reducing the opening of a throttle valve provided in the intake passage to a small value or reducing the opening of an EGR valve that opens and closes an exhaust gas recirculation passage (EGR passage). Further, the “reference negative pressure” means a negative pressure that reduces the effect of the brake booster when the negative pressure in the brake booster further decreases.
第2の発明では、第1の発明において、上記膨張行程噴射実行条件となったときに上記ブレーキブースタ内の負圧が上記基準負圧よりも高い所定負圧以下である場合には、上記ブレーキブースタ内の負圧が上記基準負圧よりも高くても、負圧制御を実行すると共に上記ブレーキブースタ内の負圧が上記所定負圧よりも高くなるまで膨張行程噴射の開始を遅延させる。 According to a second aspect, in the first aspect, when the negative pressure in the brake booster is equal to or lower than a predetermined negative pressure higher than the reference negative pressure when the expansion stroke injection execution condition is met, Even if the negative pressure in the booster is higher than the reference negative pressure, negative pressure control is executed and the start of the expansion stroke injection is delayed until the negative pressure in the brake booster becomes higher than the predetermined negative pressure.
上記課題を解決するために、第3の発明では、成層燃焼および均質燃焼を両方実行可能な火花点火式内燃機関と、該内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、ブレーキブースタとを具備し、膨張行程噴射実行条件にあるときには内燃機関の吸気行程または圧縮行程中に燃焼室内に燃料を噴射する主噴射とは別に膨張行程または排気行程において燃焼室内に燃料を噴射する膨張行程噴射を行う内燃機関の制御装置において、上記内燃機関の成層燃焼中に上記膨張行程噴射実行条件にあるときに上記ブレーキブースタ内の負圧が上記基準負圧以下となった場合には、上記膨張行程噴射を禁止すると共に上記内燃機関の燃焼形態を成層燃焼から均質燃焼へ切り替える。
上述したように膨張行程噴射と負圧制御とを同時に行うと排気ガスの性状悪化を招く。これに対して、第3の発明によれば、膨張行程噴射を実行すべき時と負圧制御を実行すべき時とが重なった場合には内燃機関の燃焼形態が成層燃焼から均質燃焼へと切り替えられ、また膨張行程噴射および負圧制御のいずれもが実行されない。均質燃焼を行っているときには、成層燃焼を行っているときと異なり、吸気通路内に負圧が発生すると共に排気ガスの温度も高いものとなる。
In order to solve the above problems, in the third invention, a spark ignition internal combustion engine capable of performing both stratified combustion and homogeneous combustion, a fuel injection valve for directly injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine, and a brake booster And an expansion stroke for injecting fuel into the combustion chamber in the expansion stroke or the exhaust stroke separately from the main injection for injecting the fuel into the combustion chamber during the intake stroke or compression stroke of the internal combustion engine when the expansion stroke injection execution condition is satisfied In a control device for an internal combustion engine that performs injection, when the negative pressure in the brake booster becomes equal to or lower than the reference negative pressure when the expansion stroke injection is performed during the stratified combustion of the internal combustion engine, the expansion The stroke injection is prohibited and the combustion mode of the internal combustion engine is switched from stratified combustion to homogeneous combustion.
If the expansion stroke injection and the negative pressure control are performed simultaneously as described above, the exhaust gas properties deteriorate. On the other hand, according to the third invention, when the time when the expansion stroke injection should be executed and the time when the negative pressure control should be executed overlap, the combustion mode of the internal combustion engine changes from stratified combustion to homogeneous combustion. Neither expansion stroke injection nor negative pressure control is executed. When performing homogeneous combustion, unlike when performing stratified combustion, negative pressure is generated in the intake passage and the temperature of the exhaust gas is high.
第4の発明では、第3の発明において、上記膨張行程噴射実行条件となったときに上記ブレーキブースタ内の負圧が上記基準負圧よりも高い所定負圧以下である場合には、上記ブレーキブースタ内の負圧が上記基準負圧よりも高くても、上記内燃機関の燃焼形態を成層燃焼から均質燃焼へ切り替えると共に上記ブレーキブースタ内の負圧が上記所定負圧よりも高くなるまで膨張行程噴射の開始を遅延させる。 According to a fourth aspect, in the third aspect, when the negative pressure in the brake booster is equal to or lower than a predetermined negative pressure higher than the reference negative pressure when the expansion stroke injection execution condition is satisfied, Even if the negative pressure in the booster is higher than the reference negative pressure, the combustion mode of the internal combustion engine is switched from stratified combustion to homogeneous combustion, and the expansion stroke is continued until the negative pressure in the brake booster becomes higher than the predetermined negative pressure. Delay the start of injection.
第1および第2の発明によれば、膨張行程噴射と負圧制御とが同時に行われず先に負圧制御が行われるため、ブレーキブースタ内の負圧を高く維持しつつ、排気ガスの性状悪化を抑制することができる。 According to the first and second inventions, since the expansion stroke injection and the negative pressure control are not performed at the same time and the negative pressure control is performed first, the negative pressure in the brake booster is maintained high, and the exhaust gas properties deteriorate. Can be suppressed.
第3および第4の発明によれば、成層燃焼から均質燃焼に切り替えることで吸気通路内に大きな負圧が発生すると共に排気ガスの温度も高いものとなるため、ブレーキブースタ内の負圧を高く維持しつつ、排気ガスの性状悪化を防止することができる。 According to the third and fourth inventions, switching from stratified combustion to homogeneous combustion generates a large negative pressure in the intake passage and increases the temperature of the exhaust gas. Therefore, the negative pressure in the brake booster is increased. While maintaining, it is possible to prevent deterioration of the exhaust gas properties.
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図1に概略的に示した機関本体1は筒内噴射型火花点火式内燃機関を示す。しかしながら、本発明を別の火花点火式内燃機関や圧縮着火式内燃機関に適用してもよい。図1を参照すると1は機関本体、2はシリンダブロック、3はシリンダブロック2内で往復動するピストン、4はシリンダブロック2上に固定されたシリンダヘッド、5はピストン3とシリンダヘッド4との間に形成された燃焼室、6は吸気弁、7は吸気ポート、8は排気弁、9は排気ポートをそれぞれ示す。図1に示したようにシリンダヘッド4の内壁面の中央部には点火栓10が配置され、シリンダヘッド4内壁面周辺部には燃料噴射弁11が配置される。またピストン3の頂面上には燃料噴射弁11の下方から点火栓10の下方まで延びるキャビティ12が形成されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The
各気筒の吸気ポート7はそれぞれ対応する吸気枝管13を介してサージタンク14に連結され、サージタンク14は吸気ダクト15およびインタークーラ16を介して過給器、例えば排気ターボチャージャ17のコンプレッサ18の出口部に連結される。コンプレッサ18の入口部は空気吸込管19を介してエアクリーナ20に連結され、空気吸込管19内にはステップモータ21により駆動されるスロットル弁22が配置される。
The intake port 7 of each cylinder is connected to a
一方、排気ポート9は排気マニホルド23および排気管24を介して排気ターボチャージャ17の排気タービン25の入口部に連結され、排気タービン25の出口部は排気管26を介して排気ガスを浄化する排気浄化触媒27を内蔵した触媒コンバータ28に連結される。排気浄化触媒27には排気浄化触媒27の温度を検出するための温度センサ29が配置される。
On the other hand, the
触媒コンバータ28の出口部に連結された排気管30とスロットル弁22下流の空気吸込管19とはEGR通路31を介して互いに連結され、EGR通路31内にはステップモータ32により駆動されるEGR制御弁33が配置される。また、EGR通路31内にはEGR通路31内を流れるEGRガスを冷却するためのEGR冷却装置34が配置される。図1に示した実施形態では機関冷却水がEGR冷却装置34内に導びかれ、機関冷却水によってEGRガスが冷却される。
The
電子制御ユニット(ECU)40はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス41によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ランダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッサ)44、入力ポート45および出力ポート46を具備する。温度センサ29の出力信号は対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。スロットル弁22上流の空気吸込管19内には吸入空気の流量を検出するためのエアフロメータ37が配置され、このエアフロメータ37の出力信号は対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。
The electronic control unit (ECU) 40 is a digital computer, and is connected to each other by a
アクセルペダル50にはアクセルペダル50の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ51が接続され、負荷センサ51の出力電圧は対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。クランク角センサ52は例えばクランクシャフトが30度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート45に入力される。CPU44ではこのクランク角センサ52の出力パルスから機関回転数が計算される。一方、出力ポート46は対応する駆動回路48を介して点火栓10、燃料噴射弁11、スロットル弁制御用ステップモータ21およびEGR制御弁制御用ステップモータ32に接続される。
A
スロットル弁22下流の空気吸込管19は負圧導管61を介してブレーキブースタ60に連結される。このブレーキブースタ60は図2に示したようにパワーピストン63と、パワーピストン63の両側に形成された第1室64および第2室65と、プランジャ66を備えた作動ロッド67と、作動弁68とを具備する。パワーピストン63にはプッシュロッド69が固定され、このプッシュロッド69によってブレーキ油圧を発生するマスタシリンダ70が駆動される。また、作動ロッド67はブレーキペダル71に連結される。
The
負圧導管61は第1室64に連結され、この負圧導管61内に第1室64から空気吸込管19内に向けてのみ流通可能な逆止弁62が配置されている。第1室64内の負圧よりも大きな負圧が空気吸込管19内に発生すると逆止弁62が開弁し、斯くして第1室64内の負圧は空気吸込管19内に発生する最大負圧に維持される。
The
図2に示したようにブレーキペダル71が解放されているときには第1室64と第2室65とは一対の連通路72、73を介して互いに連通しており、従って第1室64と第2室65内には同一負圧が発生している。次いでブレーキペダル71が踏込まれると作動弁68が作動ロッド67と共に左方に移動する。その結果連通路72が作動弁68により遮断され、プランジャ66が作動弁68から離れるために第2室65は大気連通路74を介して大気に開放され、斯くして第2室65内は大気圧となる。従って第1室64と第2室65間には圧力差が発生し、この圧力差によってパワーピストン63が左方に移動せしめられる。
As shown in FIG. 2, when the
一方、ブレーキペダル71が解放されるとプランジャ66によって大気連通路74が閉鎖され、各連通路72、73が開放されるので第1室64と第2室65は再び連通路72、73を介して互いに連通する。ブレーキブースタ60には第1室64内の絶対圧を検出するための圧力センサ75が取付けられ、この圧力センサ75の出力信号は対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。
On the other hand, when the
ところで、本発明のような筒内噴射型火花点火式内燃機関では、均質燃焼と成層燃焼との二つの燃焼形態を選択的に行うことができる。均質燃焼とは、吸気行程中に燃料を噴射して燃焼室全体に亘って混合気の空燃比をほぼ均一にしてから混合気に点火することによって行われる。均質燃焼は、吸気ガスの空燃比が理論空燃比近傍であるときに行われ、大きな出力を得ることができる。 By the way, in the in-cylinder injection type spark ignition type internal combustion engine as in the present invention, two combustion modes of homogeneous combustion and stratified combustion can be selectively performed. Homogeneous combustion is performed by injecting fuel during the intake stroke to make the air-fuel ratio of the air-fuel mixture substantially uniform over the entire combustion chamber and then igniting the air-fuel mixture. The homogeneous combustion is performed when the air-fuel ratio of the intake gas is close to the stoichiometric air-fuel ratio, and a large output can be obtained.
一方、成層燃焼とは、燃焼室全体としては非常に高い空燃比での燃焼であり、点火直前の圧縮行程に燃料を噴射して、点火プラグ近傍のみに燃料を偏在させた状態で混合気に点火することによって行われる。成層燃焼においてはスロットル弁およびEGR制御弁の開度が大きくされるため、燃料噴射量の少ない低負荷運転状態にあっても、スロットル弁の開度が小さいことによって生じるポンピング損失を低減することができる。さらに、成層燃焼では燃焼が主に点火プラグ近傍のみで行われるため、冷却損失も低減でき、ひいては燃費性能を大幅に向上することができる。ただし、成層燃焼においてはポンピング損失を低減することができるが、逆に言うと吸気吸込管19内にはほとんど負圧が発生しない。
On the other hand, stratified combustion is combustion at a very high air-fuel ratio for the combustion chamber as a whole, and fuel is injected in the compression stroke just before ignition, and the fuel is unevenly distributed only in the vicinity of the spark plug. This is done by igniting. In stratified combustion, the opening degree of the throttle valve and the EGR control valve is increased, so that the pumping loss caused by the small opening degree of the throttle valve can be reduced even in a low load operation state with a small fuel injection amount. it can. Further, in stratified combustion, combustion is mainly performed only in the vicinity of the spark plug, so that a cooling loss can be reduced, and as a result, fuel efficiency can be greatly improved. However, in stratified combustion, the pumping loss can be reduced, but conversely, almost no negative pressure is generated in the intake
一方、上述したようにブレーキブースタ60の第1室64内の負圧は空気吸込管19内に発生する最大負圧に維持されることになる。ところが、吸気吸込管19内に発生する負圧が継続的に低いと、空気吸込管19内の最大負圧も低いものとなり、結果的に第1室64内の負圧も小さいものとなる。また、ブレーキブースタ60では、第1室64内の絶対圧と第2室65内の絶対圧との圧力差が大きくなるほどブレーキ作用時におけるブレーキ力は高くなる。云い換えると第1室64内の絶対圧が小さくなるほど、すなわち第1室64内の負圧が大きくなるほどブレーキ作用時におけるブレーキ力は高くなり、逆に第1室64内の絶対圧が大きくなるほど、すなわち第1室64内の負圧が小さくなるほどブレーキ作用時におけるブレーキ力が低くなる。したがって、空気吸込管19内の負圧が継続的に小さいと、ブレーキ力の低下を招く。
On the other hand, as described above, the negative pressure in the
そこで、本実施形態では、成層燃焼を行っているときに第1室64内の負圧が基準負圧以下となった場合には、強制的に空気吸込管19内に大きな負圧を発生させる負圧制御を実行する。ここで、「基準負圧」とは、第1室64内の負圧がそれ以上小さくなるとブレーキ力の低下が大きくなるような負圧、すなわちブレーキブースタ60のブレーキ力倍力効果が大きく低下するような負圧を意味し、実験等により予め定められる。このように負圧制御を実行することにより、成層燃焼を行っているときでも、第1室64内の負圧は基準負圧よりも高く保たれるため、ブレーキ力が大きく低下してしまうことが防止される。
Therefore, in the present embodiment, when the negative pressure in the
なお、負圧制御としては、成層燃焼を行う際に通常全開またはそれに近い開度とされているスロットル弁22やEGR制御弁33の開度を小さくすることが挙げられる。すなわち、スロットル弁22の開度を小さくするとスロットル弁22を通ってスロットル弁22下流の空気吸込管19に流入する空気への流抵抗が増大し、またEGR制御弁22の開度を小さくするとEGR制御弁33を通ってEGR制御弁33下流の空気吸込管19に流入するEGRガスへの流抵抗が増大する。一方、スロットル弁22およびEGR制御弁33の開度を小さくしても燃焼室5において必要とされる吸気ガス量は変わらないため、結果としてスロットル弁22下流の空気吸込管19内の負圧が大きくなる。
In addition, as negative pressure control, when performing stratified combustion, reducing the opening degree of the
なお、車両を良好に制動させるためには車速が速いほど大きなブレーキ力を必要とし、従って最低必要とされる第1室64内の負圧は車速が速くなるほど大きいものとなる。そこで本発明による実施形態では、図3に示したように車速SPが速くなるにつれて第1室64内の基準負圧P1を低下させるようにしている。
In order to brake the vehicle satisfactorily, the higher the vehicle speed, the greater the braking force required. Therefore, the minimum required negative pressure in the
一方、内燃機関の燃焼室5から排出される排気ガス中には炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)および窒素酸化物(NOX)等の有害物質が含まれている。これら有害物質を除去するために本実施形態では排気通路に排気浄化触媒27が設けられている。排気浄化触媒27としては酸化触媒、三元触媒、NOX吸蔵還元触媒等、種々の形態を採用可能である。
On the other hand, the exhaust gas discharged from the combustion chamber 5 of the internal combustion engine contains harmful substances such as hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxide (NO x ). In the present embodiment, an
このような排気浄化触媒27ではその排気浄化能力を発揮するためには一定以上の温度(以下、「活性温度」と称す)となっている必要がある。これは、排気浄化触媒27には白金等の触媒貴金属が担持されているが、この触媒貴金属が酸化能力を発揮するためには或る程度高温である必要があるためである。
Such an
ところが、内燃機関が成層燃焼を行っている場合、その排気ガスの温度は比較的低温でるため、内燃機関が成層燃焼を行っている場合には排気浄化触媒27の温度が低下してしまう傾向にある。場合によっては排気浄化触媒27の温度が活性温度よりも低くなり、排気浄化触媒27の排気浄化能力が十分に発揮されなくなってしまうこともある。
However, when the internal combustion engine is performing stratified combustion, the temperature of the exhaust gas is relatively low. Therefore, when the internal combustion engine is performing stratified combustion, the temperature of the
そこで、本実施形態では、排気浄化触媒27の温度がその活性温度よりも低い場合には、燃料噴射弁11から燃焼室5内への燃料噴射について、内燃機関の吸気行程または圧縮行程中に燃料噴射する主噴射とは別に、主噴射の後(または点火栓10による点火の後)に膨張行程または排気行程(以下、「膨張行程等」と称す)中に行われる補助的な燃料噴射(以下、「膨張行程噴射」と称す)が行われる。膨張行程噴射によって噴射された燃料が膨張行程後期または排気行程中に燃焼室5内で燃焼することにより排気ガスの温度が高くなるため、短時間で排気浄化触媒27を活性温度にまで昇温することができる。
Therefore, in the present embodiment, when the temperature of the
なお、膨張行程噴射を行うことにより排気ガスの温度、圧力が上昇するため、排気浄化触媒27の昇温に加えて、排気ターボチャージャ17のタービン25の仕事を増大させて過給圧上昇による加速性能の向上などの効果を得ることができる。
In addition, since the temperature and pressure of the exhaust gas are increased by performing the expansion stroke injection, in addition to the temperature increase of the
ところで、膨張行程噴射によって燃焼室5内に噴射された燃料は、成層燃焼中であれば基本的にほとんど全てが燃焼する。すなわち、通常、成層燃焼中には燃焼室5内で燃焼する吸気ガスの空燃比が非常に高く、膨張行程噴射時に燃焼室5内には多量の酸素が残存しているため、膨張行程噴射によって噴射された燃料は燃焼室5内でこれら酸素と反応する。したがって、成層燃焼中には基本的に排気ガス中に未燃の燃料等はほとんど存在せず、よって排気浄化触媒27が活性温度に達していない場合であっても大気中にHC等が放出させることはない。
By the way, almost all of the fuel injected into the combustion chamber 5 by the expansion stroke injection is basically combusted during stratified combustion. That is, normally, during stratified combustion, the air-fuel ratio of the intake gas combusted in the combustion chamber 5 is very high, and a large amount of oxygen remains in the combustion chamber 5 during the expansion stroke injection. The injected fuel reacts with these oxygens in the combustion chamber 5. Therefore, basically, there is almost no unburned fuel or the like in the exhaust gas during stratified combustion, so that HC or the like is released into the atmosphere even when the
ところが、成層燃焼中であっても負圧制御実行中には燃焼室5内の吸気ガスの空燃比は比較的低く、場合によっては理論空燃比付近となる。これは、スロットル弁22等の開度を小さくすることで燃焼室5内への吸入空気量が減少する一方で主噴射における燃料噴射弁11からの燃料噴射量は維持されることによる。したがって、この場合、膨張行程噴射時には燃焼室5内には少量の酸素しか残存しておらず、よって膨張行程噴射によって噴射された燃料の一部は酸素と反応できずに残ってしまう。すなわち、成層燃焼中であっても負圧制御実行中であると膨張行程噴射によって燃焼室5内に噴射された燃料は燃焼せずに排気浄化触媒27に流入する。膨張行程噴射を実行するような場合には排気浄化触媒27の温度は活性温度よりも低いため、排気浄化触媒27に流入した未燃の燃料は当該排気浄化触媒27でも浄化されにくく、そのまま大気中に放出されてしまうことになる。
However, even during stratified combustion, the air-fuel ratio of the intake gas in the combustion chamber 5 is relatively low during execution of the negative pressure control, and in some cases, is close to the theoretical air-fuel ratio. This is because the amount of intake air into the combustion chamber 5 is reduced by reducing the opening of the
このように、膨張行程噴射と負圧制御とを同時に実行すると排気ガスの性状が悪化するため、排気ガスの浄化の観点からは、これら膨張行程噴射と負圧制御とを同時に実行すべきでない。 As described above, if the expansion stroke injection and the negative pressure control are performed simultaneously, the properties of the exhaust gas deteriorate. Therefore, from the viewpoint of exhaust gas purification, the expansion stroke injection and the negative pressure control should not be performed simultaneously.
そこで、本発明の実施形態では、膨張行程噴射の実行条件が成立しているときであって且つ負圧制御の実行条件が成立しているときであっても、これら膨張行程噴射と負圧制御とを同時に実行せず、膨張行程噴射および負圧制御のいずれか一方を禁止することとしている。これにより、未燃の燃料が燃焼室5から排出されることが抑制され、その結果、大気中に放出される排気ガスの性状悪化が防止される。 Therefore, in the embodiment of the present invention, even when the execution conditions for the expansion stroke injection are satisfied and the execution conditions for the negative pressure control are satisfied, the expansion stroke injection and the negative pressure control are performed. Are not executed simultaneously, and either one of the expansion stroke injection and the negative pressure control is prohibited. Thereby, it is suppressed that unburned fuel is discharged | emitted from the combustion chamber 5, As a result, the quality deterioration of the exhaust gas discharge | released in air | atmosphere is prevented.
また、本発明の実施形態では、膨張行程噴射および負圧制御の実行条件が共に成立している場合には、膨張行程噴射を禁止して優先的に負圧制御を実行する。すなわち、ブレーキブースタ60の第1室64内の負圧不足を放置すると、ブレーキ力が極端に低下し、ひいては車両の操作が困難となり運転者にとって極めて危険である。一方、排気浄化触媒27は活性温度以下でも酸化能力は完全に失われるわけではないため、微量ながらも排気ガスの浄化能力を持つ。このため、より重要性の高い負圧制御を膨張行程噴射よりも優先させたものである。
Further, in the embodiment of the present invention, when the execution conditions of the expansion stroke injection and the negative pressure control are both established, the expansion stroke injection is prohibited and the negative pressure control is preferentially executed. That is, if the negative pressure in the
図4は、本発明の第一実施形態の制御装置に関する各種パラメータ(排気浄化触媒27の温度、ブレーキブースタ60の第1室64内の絶対圧力、負圧制御の実行状況、膨張行程噴射の実行状況)のタイムチャートである。時刻t0前において、内燃機関では成層燃焼が行われている。そして時刻t0において、排気浄化触媒27の温度が活性温度T1以下になり、膨張行程噴射の実行条件が成立する。一方、この時、第1室64内の絶対圧力は基準絶対圧力(基準負圧に対応する絶対圧力)P1よりも小さく、高い負圧となっていため、負圧制御の実行条件は成立していない。膨張行程噴射の実行条件と負圧制御の実行条件が共に成立しているわけではないため、通常通り時刻t0から膨張行程噴射が実行される。
FIG. 4 shows various parameters relating to the control device of the first embodiment of the present invention (temperature of
膨張行程噴射実行中にブレーキ操作が繰り返される等により第1室64内の絶対圧力が基準絶対圧力P1以上にまで上昇し、負圧が低下すると、負圧制御の実行条件が成立する。このとき、排気浄化触媒27の温度は未だ活性温度T1よりも低いため膨張行程噴射の実行条件も同時に成立している。したがって、この場合には、膨張行程噴射が禁止されると共に負圧制御のみが実行される。これにより、第1室64内の絶対圧力の低下、すなわち負圧の回復が図られる。一方、膨張行程噴射が禁止されるため、排気浄化触媒27の温度上昇は僅かなものとなるかあるいはほとんど温度上昇しない。
When the absolute pressure in the
負圧制御の実行により第1室64内の絶対圧力が再び基準絶対圧力P1よりも低くなると負圧生成制御の実行条件が成立しなくなり負圧制御が終了せしめられる(時刻t2)。一方、このときも排気浄化触媒27の温度は未だ活性温度T1以下であるため、膨張行程噴射の実行条件は成立したままである。したがって、負圧制御の終了と同時に膨張行程噴射の実行が再び開始され、排気浄化触媒27の昇温が図られる。そして、排気浄化触媒27の温度が活性温度T1よりも高くなると、膨張行程噴射が終了せしめられる(時刻t3)。
When the absolute pressure in the
なお、上記実施形態では、時刻t2において、負圧制御の終了と同時に膨張行程噴射の実行を再開することとしているが、負圧制御終了後も燃焼室5内の吸気ガスの空燃比が低い状態が僅かながら続くと考えられるため、負圧制御が終了してから僅かな時間が経過してから膨張行程噴射の実行を再開するようにしてもよい。 In the above embodiment, at time t 2, the has been decided to resume execution at the same time the expansion stroke injection and the negative pressure control exit, a low air-fuel ratio of the intake gas negative pressure control ends after the combustion chamber 5 Since the state is considered to continue slightly, the execution of the expansion stroke injection may be resumed after a short time has elapsed after the negative pressure control is completed.
図5は、本発明の第一実施形態における膨張行程噴射および負圧制御の実行に関する制御ルーチンであり、このルーチンは一定の時間間隔毎の割り込みによって行われる。 FIG. 5 is a control routine related to the execution of the expansion stroke injection and the negative pressure control in the first embodiment of the present invention, and this routine is performed by interruption at regular time intervals.
まず、ステップ101において、圧力センサ75によって検出された第1室64内の絶対圧力Pbraが基準絶対圧力P1以上であるか否かが判定される。絶対圧力Pbraが基準絶対圧力P1以上であると判定された場合(Pbra≧P1)、すなわち負圧制御実行条件が成立している場合にはステップ102およびステップ103へと進む。ステップ102およびステップ103では、負圧制御が実行されると共に膨張行程噴射は実行されない。すなわち、第1室64内の絶対圧力Pbraが基準絶対圧力P1以上である場合には、排気浄化触媒27の温度の如何に関わらず、負圧制御が実行される。
First, in
一方、ステップ101において、第1室64内の絶対圧力Pbraが基準絶対圧力P1よりも小さいと判定された場合(Pbra<P1)、すなわち負圧制御実行条件が成立していない場合にはステップ104へと進む。ステップ104では、温度センサ29によって検出された排気浄化触媒27の温度Tcatが活性温度T1以下であるか否かが判定される。温度Tcatが活性温度T1以下であると判定された場合(Tcat≦T1)、すなわち膨張行程噴射実行条件が成立している場合には、ステップ105、106へと進む。ステップ105およびステップ106では、負圧制御は実行されず、膨張行程噴射が実行される。ステップ104において、温度Tcatが活性温度T1よりも高いと判定された場合(Tcat>T1)、すなわち膨張行程噴射実行条件も成立していない場合には、ステップ107、ステップ108へと進む。ステップ107およびステップ108では、負圧制御および膨張行程噴射共に実行されない。
On the other hand, when it is determined in
なお、上記第一実施形態では、負圧制御および膨張行程噴射共にその実行開始条件と実行終了条件が同一となっており、例えば、負圧制御については、負圧制御の実行開始および実行終了共に基準絶対圧力P1を基準としている。しかしながら、負圧制御および膨張工程噴射共にその実行開始条件と実行終了条件との間にヒステリシスを設けてもよい。すなわち、負圧制御の実行開始の基準を基準絶対圧力P1としているのに対し、負圧制御の実行終了の基準を基準絶対圧力P1よりも低い絶対圧力としてもよい。 In the first embodiment, the execution start condition and the execution end condition are the same for both the negative pressure control and the expansion stroke injection. For example, for the negative pressure control, both the execution start and the execution end of the negative pressure control are performed. The reference absolute pressure P 1 is used as a reference. However, a hysteresis may be provided between the execution start condition and the execution end condition for both the negative pressure control and the expansion process injection. That is, the reference for starting execution of the negative pressure control is the reference absolute pressure P 1 , whereas the reference for ending the execution of the negative pressure control may be an absolute pressure lower than the reference absolute pressure P 1 .
次に、本発明の第二実施形態の制御装置について説明する。第二実施形態の制御装置の構成等は基本的に第一実施形態の構成等と同一である。しかしながら、第二実施形態では、膨張行程噴射は、ブレーキブースタ60の第1室64内の負圧が基準負圧よりも高い所定負圧よりも高い場合にのみ実行開始される。したがって、排気浄化触媒27の温度がその活性温度以下になったときに第1室64内の負圧が上記所定負圧以下である場合には膨張行程噴射は実行されない。この場合には、負圧制御を実行して第1室64内の負圧が上記所定負圧に達するのを待って膨張行程噴射が実行される。
Next, the control apparatus of 2nd embodiment of this invention is demonstrated. The configuration of the control device of the second embodiment is basically the same as the configuration of the first embodiment. However, in the second embodiment, the expansion stroke injection is started only when the negative pressure in the
このように、膨張行程噴射を第1室64内の負圧が所定負圧よりも高くなってから開始することにより、膨張行程噴射実行中に運転者がブレーキを操作することによって多少第1室64内の負圧が低下したとしても基準負圧以下にまでは低下しにくくなる。したがって、膨張行程噴射実行中に負圧制御を実行しなければならなくなる可能性が少なくなる。なお、「所定負圧」とは、上記基準負圧よりも僅かに高い負圧であって予め定められた負圧である。
As described above, the expansion stroke injection is started after the negative pressure in the
図6は、本発明の第二実施形態の制御装置に関する各種パラメータのタイムチャートである。時刻t0前において、内燃機関では成層燃焼が行われている。そして時刻t0において、排気浄化触媒27の温度が活性温度T1以下になり、膨張行程噴射の実行条件が成立する。一方、この時、ブレーキブースタ60の第1室64内の絶対圧力Pbraが上記基準絶対圧力P1よりも低くても、該基準絶対圧力P1よりも低い所定絶対圧力(所定負圧に対応する絶対圧力)P2以上である場合には、負圧制御が実行されると共に膨張行程噴射は実行されない。したがって、排気浄化触媒27は昇温されないが、第1室64内の絶対圧力Pbraは低下せしめられる。
FIG. 6 is a time chart of various parameters related to the control device of the second embodiment of the present invention. Prior to time t 0 , stratified combustion is performed in the internal combustion engine. At time t 0 , the temperature of the
そして、時刻t4において、第1室64内の絶対圧力Pbraが所定絶対圧力P2よりも低くなると、負圧制御の実行が終了せしめられ、それと同時に膨張行程噴射の実行が開始される。すなわち、膨張行程噴射の実行開始は第1室64内の絶対圧力Pbraが所定絶対圧力P2よりも低くなるまで遅延せしめられる。膨張行程噴射の実行が開始されると排気浄化触媒27の昇温が図られ、排気浄化触媒27の温度が活性温度T1よりも高くなると、膨張行程が終了せしめられる(t5)。
Then, at time t 4, the absolute pressure Pbra in the
図7は、本発明の第二実施形態における膨張行程噴射および負圧制御の実行に関する制御ルーチンであり、このルーチンは一定の時間間隔毎の割り込みによって行われる。 FIG. 7 is a control routine relating to the execution of the expansion stroke injection and the negative pressure control in the second embodiment of the present invention, and this routine is performed by interruption at regular time intervals.
まず、ステップ121において、温度センサ29によって検出された排気浄化触媒27の温度Tcatが活性温度T1以下であるか否かが判定される。温度Tcatが活性温度T1以下であると判定された場合(Tcat≦T1)、すなわち膨張行程噴射実行条件が成立している場合には、ステップ122へと進む。ステップ122では、膨張行程噴射実行中であるか否かが判定される。未だ膨張行程噴射が実行されていない場合、すなわち膨張行程噴射をこれから開始する場合にはステップ123へと進む。
First, in
ステップ123では、圧力センサ75によって検出された第1室64内の絶対圧力Pbraが所定絶対圧力P2以上であるか否かが判定される。圧力センサ75によって検出された第1室64内の絶対圧力Pbraが所定絶対圧力P2以上であると判定された場合(Pbra≧P2)には、ステップ124、125へと進み、負圧制御が実行されると共に膨張行程噴射は実行されない。この場合、膨張行程噴射が実行されていないため、ステップ122では、膨張行程噴射実行中でないと判定され続ける。負圧制御により絶対圧力Pbraが所定絶対圧力よりも低くなると、ステップ123において絶対圧力Pbraが所定絶対圧力P2よりも低いと判定され(Pbra<P2)、ステップ126、127へと進む。ステップ126、127では、負圧制御は実行されず、膨張行程噴射が実行される。
In
ステップ127において膨張行程噴射が実行されると、次回のルーチンからステップ122において膨張行程噴射実行中であると判定され、ステップ128へと進む。ステップ128では、第1室64内の絶対圧力Pbraが基準絶対圧力P1以上であるか否かが判定される。絶対圧力Pbraが基準絶対圧力P1よりも低い間(Pbra<P1)にはステップ126、127へと進み、負圧制御が実行されず膨張行程噴射のみが実行される。一方、運転者のブレーキ操作の繰り返し等により絶対圧力Pbraが基準絶対圧力P1以上となると(Pbra≧P1)、ステップ129、130へと進み、再び負圧制御が実行されると共に膨張行程噴射は実行されない。これにより、次のルーチンではステップ122において膨張行程噴射実行中でないと判定されるため、ステップ123へと進む。
When the expansion stroke injection is executed in
一方、排気浄化触媒27の温度Tcatが活性温度T1よりも高くなると(Tcat>T1)、ステップ131へと進む。ステップ131では、第1室64内の絶対圧力Pbraが基準圧力P1以上であるか否かが判定され、基準圧力P1以上であると判定されると(Pbra≧P1)、ステップ132、133へと進む。ステップ132、133では負圧制御が実行されると共に膨張行程噴射は実行されない。一方、ステップ131において第1室64内の絶対圧力Pbraが基準圧力P1よりも低いと判定された場合(Pbra<P1)には、ステップ134、135へと進む。ステップ134、135では負圧制御、膨張行程噴射共に実行されない。
On the other hand, when the temperature Tcat of the
次に、本発明の第三実施形態の制御装置について説明する。第三実施形態の制御装置の構成等は基本的に第一実施形態の構成等と同一である。しかしながら、第三実施形態では、排気浄化触媒27の温度が活性温度よりも低く且つブレーキブースタ60の第1室64内の負圧が基準負圧よりも低い場合、すなわち膨張行程噴射の実行条件が成立しており且つ負圧制御の実行条件が成立している場合には、膨張行程噴射或いは負圧制御を実行する代わりに内燃機関における燃焼形態を成層燃焼から均質燃焼へと変更するようにしている。
Next, the control apparatus of 3rd embodiment of this invention is demonstrated. The configuration of the control device of the third embodiment is basically the same as the configuration of the first embodiment. However, in the third embodiment, when the temperature of the
均質燃焼を行う際にはスロットル弁22およびEGR制御弁33の開度は小さくなるため、スロットル弁22下流の吸気吸込管19内の吸気ガスには大きな負圧が発生する。したがって、負圧制御を実行している場合と同様に第1室64内の負圧を高めることができる。また、均質燃焼実行時における排気ガスの温度は成層燃焼実行時に比べて高く、排気浄化触媒27の昇温も可能である。また、点火栓10による点火前に燃料噴射弁11から燃料噴射が行われるため、排気ガス中に未燃の燃料が残りにくい。ただし、均質燃焼を実行する場合には成層燃焼中に負圧制御を実行する場合に比べて多少燃費が悪化する。
When the homogeneous combustion is performed, the opening degree of the
以上のことから、均質燃焼によれば、ブレーキブースタ60の負圧不足解消、排気浄化触媒27の昇温および排気ガスの性状悪化防止を同時に実現できる。したがって、このような観点から、膨張行程噴射の実行条件が成立しており且つ負圧制御の実行条件が成立している場合に均質燃焼を実行することは非常に有効であると考えられる。
From the above, according to the homogeneous combustion, it is possible to simultaneously solve the shortage of the negative pressure of the
図8は、本発明の第三実施形態の制御装置に関する各種パラメータのタイムチャートである。時刻t0前において、内燃機関では成層燃焼が行われている。そして、時刻t0において、排気浄化触媒27の温度が活性温度T1以下になり、膨張行程噴射の実行条件が成立する。一方、第1室64内の絶対圧力はP1よりも低く負圧制御の実行条件は成立していない。したがって、時刻t0において膨張行程噴射のみが実行される。その後、時刻t6において第1室64内の絶対圧力がP1以上にまで上昇すると、負圧制御の実行条件が成立する。したがって、時刻t6において、膨張行程噴射および負圧制御の実行条件が共に成立する。この場合には、膨張行程噴射が中止されると共に負圧制御も実行されず、替わりに内燃機関の燃焼形態が成層燃焼から均質燃焼へと切り替えられる。これにより、第1室64内の絶対圧力の低下および排気浄化触媒27の昇温が同時に行われる。
FIG. 8 is a time chart of various parameters related to the control device of the third embodiment of the present invention. Prior to time t 0 , stratified combustion is performed in the internal combustion engine. At time t 0 , the temperature of the
均質燃焼の実行により第1室64内の絶対圧力が再び基準絶対圧力P1よりも低くなると負圧生成制御の実行条件が成立しなくなり、内燃機関の燃焼形態が均質燃焼から成層燃焼へ戻される(時刻t7)。また、膨張行程噴射の実行条件はまだ成立しているため、膨張行程噴射が再び開始される。そして、排気浄化触媒27の温度が活性温度T1よりも高くなると、膨張行程噴射が終了せしめられる(時刻t8)。
When the absolute pressure in the
図9は、本発明の第三実施形態における膨張行程噴射および負圧制御の実行に関する制御ルーチンであり、このルーチンは一定の時間間隔毎の割り込みによって行われる。 FIG. 9 is a control routine relating to the execution of expansion stroke injection and negative pressure control in the third embodiment of the present invention, and this routine is performed by interruption at regular time intervals.
まず、ステップ151において、温度センサ29によって検出された排気浄化触媒27の温度Tcatが活性温度T1以下であるか否かが判定される。排気浄化触媒27の温度Tcatが活性温度T1以下であると判定された場合(Tcat≦T1)には152へと進む。ステップ152では、圧力センサ75によって検出された第1室64内の絶対圧力Pbraが基準絶対圧力P1以上であるか否かが判定される。絶対圧力Pbraが基準絶対圧力P1以上であると判定された場合(Pbra≧P1)、すなわち膨張行程噴射実行条件および負圧制御実行条件が共に成立している場合には、ステップ153〜ステップ155へと進む。ステップ153〜ステップ155では、内燃機関の燃焼形態が均質燃焼にされ、負圧制御および膨張行程噴射は共に実行されない。ステップ152において、絶対圧力Pbraが基準絶対圧力P1よりも小さいと判定された場合(Pbra<P1)、すなわち膨張行程噴射実行条件は成立しているが負圧制御実行条件は成立していない場合には、ステップ156〜ステップ158へと進む。ステップ156〜ステップ158では、内燃機関の燃焼形態が成層燃焼にされ、負圧制御は実行されず且つ膨張行程噴射が実行される。
First, in
ステップ151において、排気浄化触媒27の温度Tcatが活性温度T1よりも高い判定された場合(Tcat>T1)には159へと進む。ステップ159では、ステップ152と同様に第1室64内の絶対圧力Pbraが基準絶対圧力P1以上であるか否かが判定される。絶対圧力Pbraが基準絶対圧力P1以上であると判定された場合(Pbra≧P1)、すなわち膨張行程噴射実行条件は成立していないが負圧制御実行条件が成立している場合には、ステップ160〜ステップ162へと進む。ステップ160〜ステップ162では、内燃機関の燃焼形態が成層燃焼にされ、負圧制御が実行され且つ膨張行程噴射は実行されない。ステップ159において、絶対圧力Pbraが基準絶対圧力P1よりも小さいと判定された場合(Pbra<P1)、すなわち膨張行程噴射実行条件および負圧制御実行条件が共に成立していない場合には、ステップ163〜ステップ165へと進む。ステップ163〜ステップ165では、内燃機関の燃焼形態が成層燃焼にされ、負圧制御および膨張行程噴射共に実行されない。
If it is determined in
次に、本発明の第四実施形態の制御装置について説明する。第四実施形態の制御装置の構成等は基本的に第三実施形態の構成等と同一である。しかしながら、第四実施形態では、排気浄化触媒27の温度がその活性温度以下になったときに第1室64内の負圧が上記基準負圧よりも高くても上記所定負圧よりも低い場合には膨張行程噴射は実行されず、燃焼形態が成層燃焼から均質燃焼へと切り替えられる。すなわち、排気浄化触媒27の温度がその活性温度以下になったときに第1室64内の負圧が上記所定負圧以下である場合には燃焼形態が成層燃焼から均質燃焼へと切り替えられる。均質燃焼は排気浄化触媒27の温度がその活性温度よりも高くなるまで続けられる。逆に言うと、膨張行程噴射は、排気浄化触媒27の温度がその活性温度以下になったときに第1室64内の負圧が上記所定負圧よりも高い場合にのみ実行される。
Next, the control apparatus of 4th embodiment of this invention is demonstrated. The configuration of the control device of the fourth embodiment is basically the same as the configuration of the third embodiment. However, in the fourth embodiment, when the temperature of the
このように、排気浄化触媒27の温度がその活性温度以下になったときに第1室64内の負圧が上記所定負圧以下である場合に、排気浄化触媒27の温度がその活性温度よりも高くなるまで均質燃焼を続けることで、その間に負圧制御および膨張行程噴射の実行や中止を繰り返す必要がなくなり、制御が容易となる。また、排気浄化触媒27の温度がその活性温度以下になったときに第1室64内の負圧が上記所定負圧よりも高い場合には、膨張行程噴射を実行しても第1室64内の負圧が上記基準負圧よりも低くなる可能性は低く、また均質燃焼を行わずに膨張行程噴射を実行することで燃費悪化を防止することができる。
As described above, when the temperature of the
図10は、本発明の第四実施形態の制御装置に関する各種パラメータのタイムチャートである。時刻t0前において、内燃機関では成層燃焼が行われている。そして時刻t0において、排気浄化触媒27の温度が活性温度T1以下になる。このとき、ブレーキブースタ60の第1室64内の絶対圧力が上記所定絶対圧力P2以上となっており、膨張行程噴射および負圧制御は共に実行されずに、内燃機関の燃焼形態が成層燃焼から均質燃焼に切り替えられる。その後、第1室64内の絶対圧力が上記所定絶対圧力P2よりも低くなっても均質燃焼がそのまま継続され、膨張行程噴射および負圧制御は実行されない。そして、時刻t9において排気浄化触媒27の温度が活性温度T1よりも高くなった時に、内燃機関の燃焼形態が均質燃焼から成層燃焼へと切り替えられる。
FIG. 10 is a time chart of various parameters related to the control device of the fourth embodiment of the present invention. Prior to time t 0 , stratified combustion is performed in the internal combustion engine. At time t 0 , the temperature of the
次に、図11を参照して、本発明の第四実施形態の変更例について説明する。上記第四実施形態の制御装置では、排気浄化触媒27の温度が活性温度T1以下になったときに内燃機関の燃焼形態が成層燃焼から均質燃焼に切り替えられた後、第1室64内の絶対圧力が上記所定絶対圧力P2よりも低くなっても均質燃焼がそのまま継続されている。これに対して、本変更例では、内燃機関で均質燃焼が行われている場合に第1室64内の絶対圧力が上記所定絶対圧力P2よりも低くなった場合には内燃機関の燃焼形態が均質燃焼から成層燃焼に戻されると共に、膨張行程噴射の実行が開始される(図11中の時刻t10)。その後、排気浄化触媒27の温度が活性温度T1よりも高くなった時に膨張行程噴射の実行が終了せしめられる(時刻t11)。
Next, a modification of the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the control device of the fourth embodiment, after the combustion mode of the internal combustion engine is switched from stratified combustion to homogeneous combustion when the temperature of the
内燃機関で均質燃焼が行われている場合には、成層燃焼が行われている場合に比べて燃費が悪いが、これは成層燃焼中に膨張行程噴射を行った場合と比べても同じことが言える。したがって、排気浄化触媒27の温度が活性温度T1よりも高くなった時に均質燃焼の実行を中止して膨張行程噴射を行うことにより、燃費を改善することができる。
When homogeneous combustion is performed in an internal combustion engine, fuel efficiency is worse than when stratified combustion is performed, but this is the same as when performing expansion stroke injection during stratified combustion. I can say that. Therefore, when the temperature of the
1 機関本体
5 燃焼室
10 点火栓
11 燃料噴射弁
19 空気吸込管
27 排気浄化触媒
29 温度センサ
40 電子制御ユニット(ECU)
60 ブレーキブースタ
61 負圧導管
64 第1室
65 第2室
75 圧力センサ
DESCRIPTION OF
60
Claims (4)
上記膨張行程噴射実行条件にあるときであっても上記ブレーキブースタ内の負圧が上記基準負圧以下となった場合には、上記膨張行程噴射を禁止すると共に上記負圧制御を実行する火花点火式内燃機関の制御装置。 A spark ignition type internal combustion engine, a fuel injection valve for directly injecting fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine, and a brake booster, and the brake booster when the negative pressure in the brake booster falls below a reference negative pressure When the negative pressure control for increasing the negative pressure in the booster is executed and the expansion stroke injection execution condition is satisfied, in the expansion stroke or the exhaust stroke separately from the main injection that injects fuel into the combustion chamber during the intake stroke or the compression stroke of the internal combustion engine In a control device for an internal combustion engine that performs expansion stroke injection for injecting fuel into a combustion chamber,
Even when the expansion stroke injection execution condition is satisfied, if the negative pressure in the brake booster becomes equal to or lower than the reference negative pressure, the spark ignition for prohibiting the expansion stroke injection and executing the negative pressure control is performed. Control device for an internal combustion engine.
上記内燃機関の成層燃焼中に上記膨張行程噴射実行条件にあるときに上記ブレーキブースタ内の負圧が上記基準負圧以下となった場合には、上記膨張行程噴射を禁止すると共に上記内燃機関の燃焼形態を成層燃焼から均質燃焼へ切り替える内燃機関の制御装置。 A spark ignition type internal combustion engine capable of performing both stratified combustion and homogeneous combustion, a fuel injection valve for directly injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine, and a brake booster, and when the expansion stroke injection is in an execution condition In a control apparatus for an internal combustion engine that performs expansion stroke injection that injects fuel into a combustion chamber in an expansion stroke or an exhaust stroke separately from main injection that injects fuel into the combustion chamber during an intake stroke or compression stroke of the engine,
If the negative pressure in the brake booster falls below the reference negative pressure when the expansion stroke injection is being executed during stratified combustion of the internal combustion engine, the expansion stroke injection is prohibited and the internal combustion engine A control device for an internal combustion engine that switches the combustion mode from stratified combustion to homogeneous combustion.
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---|---|---|---|
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