JP2008151021A - 圧縮自己着火式内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
火花点火式燃焼と圧縮自己着火式燃焼を実施可能な内燃機関の制御装置において、燃焼形態切替え時の運転性能の悪化と排気性能の悪化を抑制する。
【解決手段】
圧縮端の筒内温度と燃焼速度を調整して、火花点火式燃焼による圧力上昇によって自己着火式燃焼に至る混在燃焼を実施する制御手段を備えており、燃焼形態切替え可否の判定結果に基づいて、火花点火式燃焼と圧縮自己着火式燃焼との燃焼形態切替え途中に、混在燃焼を実施することによって、円滑な燃焼形態の切替えを実現する。
【選択図】図9
Description
20ではクランク角度センサ13の出力信号に基づいて、エンジンの回転速度を演算する。上記各種センサの出力から得られるエンジンの運転状態に基づき、空気流量,燃料噴射量,点火時期のエンジンの主要な作動量が最適に演算される。
602内の出力ポートに送られ、各駆動回路を経て各アクチュエータに送られる。本実施形態の場合は、駆動回路として、電子スロットル開路606,インジェクタ駆動回路607,点火出力回路608,可変バルブ駆動回路609がある。各回路は、それぞれ、電子制御スロットル2,インジェクタ3,点火プラグ4,可変バルブ5の駆動を制御する。
(=1),負のオーバーラップ量増大,スロットル開度増大,副燃料噴射パルス幅増大,主燃料噴射パルス幅増大,点火時期早期を示す)。また、破線は圧縮自己着火式燃焼から火花点火式燃焼への切替えにおいて、各操作量の目標値を時間t4 のタイミングで単純に切替えた場合(単純切替え制御)を示し、実線は本実施形態の燃焼形態切替え制御を適用した場合を示す。なお、時間t4 は圧縮自己着火式燃焼から混在燃焼へと切替えを開始した時間を示し、t5 は燃焼形態が圧縮自己着火式燃焼から混在燃焼へと切替わった時間を示し、t6 は混在燃焼から火花点火式燃焼へと切替えを開始した時間を示す。
t4 にて点火信号をONとし、混在燃焼時の燃焼安定性を確保するために、火花点火式燃焼時よりも早期化した設定値とする。時間t4 以降の操作量の変更により、時間t5 にて混在燃焼が実施され、混在燃焼検出フラグがOFF(=0)からON(=1)にセットされる。混在燃焼が開始された時間t5 から所定時間Bを経過した時間t6 より、燃焼形態を混在燃焼から火花点火式燃焼へと切替えるべく、負のオーバーラップ量を減少、スロットル開度を減少、点火時期を遅延化する。このとき、混在時間を継続する所定時間Bは予め試験またはシミュレーションにて決定した設定値であり、エンジン100の運転条件に応じて異なるものであってもよいし、シリンダ7内の燃焼形態を検出するセンサの出力結果に基づいて決定しても良い。なお、時間t6 にて圧縮自己着火式燃焼が実施されるため、混在燃焼検出フラグがON(=1)からOFF(=0)へと切替わる。
11において、破線は単純切替え制御を適用した際のものであり、実線は本実施形態の燃焼形態切替え制御を適用した際のものを示す。
t6 にて燃焼形態を火花点火式燃焼へと切替えるべく、内部EGR量を減量し、点火時期を遅延して火花点火燃焼を実施する。これに従い、内部EGR量の減量により圧縮端の筒内温度が増大し、同時に圧縮端の燃焼速度が増大する(前述の通り図11では圧縮自己着火式燃焼時の着火時期が圧縮上死点以降の場合である)。これら一連の燃焼形態切替えにおいて、混在燃焼を介して燃焼形態を円滑に切替えることで、燃焼安定性を確保しながら燃焼形態を圧縮自己着火式燃焼から火花点火式燃焼へと切替えられる。これにより、燃焼形態切替え時の失火や不良燃焼を防止できるために、エンジントルクの変動がなく、更にNOx濃度およびHC濃度の増大を抑制することが可能である。
(=1)である期間が所定時間A以上であるか否か、すなわち、燃焼形態切替えが終了して圧縮自己着火式燃焼へと目標操作量を変更する必要があるか否かを判断し、混在燃焼継続時間が所定時間A以上である場合には、ステップS1408に進む。これに対し、混在燃焼継続時間が所定時間A以内である場合には、ステップS1405に進み、目標操作量に混在燃焼用操作量をセットして一連の作動を終了し、混在燃焼を継続する。
2 電子制御スロットル
3 インジェクタ
4 点火プラグ
5 可変バルブ
5a 吸気バルブ
5b 排気バルブ
6 吸気管
7 シリンダ
8 排気管
9 空燃比センサ
10 三元触媒
11 排気温度センサ
12 クランク軸
13 クランク角度センサ
14 ピストン
20 ECU
20A 燃焼形態切替え制御装置
100 エンジン
601 入力回路
602 入出力ポート
603 RAM
604 ROM
605 CPU
606 電子スロットル開路
607 インジェクタ駆動回路
608 点火出力回路
609 可変バルブ駆動回路
701 燃焼形態切替え判定部
702 燃焼形態切替え実現部
Claims (14)
- 燃焼室へ燃料を噴射するインジェクタと、
前記燃焼室に噴射された燃料に点火するための点火プラグと、
前記燃焼室の一部を形成するシリンダの吸気側に設けられ、作動タイミングを制御可能な吸気弁と、
前記シリンダの排気側に設けられ作動タイミングを制御可能な排気弁と
を有する内燃機関を制御する制御装置において、
スロットルを駆動するためのスロットル駆動回路と、
前記インジェクタを駆動するためのインジェクタ駆動回路と、
前記吸気弁及び前記排気弁を駆動するためのバルブ駆動回路と、
前記点火装置への点火信号を出力する点火出力回路と、
入力された前記内燃機関の作動状態に関する情報に基づいて、前記インジェクタ駆動回路と前記バルブ駆動回路と前記点火出力回路と前記スロットル駆動回路とのうち少なくとも一つを制御して前記内燃機関を制御する制御回路とを備え、
該制御回路は、
前記点火装置によって前記インジェクタから噴霧された燃料に点火,燃焼させて前記内燃機関を作動させるように前記インジェクタ駆動回路と前記バルブ駆動回路と前記点火出力回路と前記スロットル駆動回路とのうち少なくとも一つを制御する第1の作動モードと、
前記シリンダ内の圧力上昇によって前記インジェクタから噴霧された燃料を燃焼させて前記内燃機関を作動させるよう前記インジェクタ駆動回路と前記バルブ駆動回路と前記点火出力回路と前記スロットル駆動回路とのうち少なくとも一つを制御する第2の作動モードと、
前記点火装置によって前記インジェクタから噴霧された燃料に着火して該燃料の一部を燃焼させると共に、燃焼後の前記シリンダ内の圧力上昇により残りの燃料に着火して燃焼させるように前記インジェクタ駆動回路と前記バルブ駆動回路と前記点火出力回路と前記スロットル駆動回路とのうち少なくとも一つを制御する第3の動作モードとを有し、
前記内燃機関の作動状態に関する情報に応じて、前記第1,第2,第3の作動モードを切替えることを特徴とする制御装置。 - 前記制御装置は、前記作動状態に関する情報に基づき、前記第1の作動モードから前記第2の作動モードへ、あるいは前記第2の作動モードから前記第1の作動モードへの切替えを行おうとする際、前記第3の作動モードを介在させて切替えを行うことを特徴とする請求項1記載の制御装置。
- 前記内燃機関の作動状態に関する情報は、少なくとも、要求エンジントルクを直接的または間接的に示すセンサの出力信号と、エンジン回転速度を直接的または間接的に示すセンサの出力信号であることを特徴とする請求項1記載の制御装置。
- 前記制御装置は、前記第3の作動モードを実行する際に、負のオーバラップ量を前記第1の動作モードの負のオーバラップ量よりも大きく、前記第2の負のオーバラップ量よりも小さくするように前記可変バルブ駆動回路を制御し、
スロットル開度を前記第1の作動モードのスロットル開度よりも大きく、前記第2の作動モードのスロットル開度よりも小さくするように前記スロットル駆動回路を制御し、
前記第1の作動モードの点火タイミングより早く点火するように点火出力回路を制御することを特徴とする請求項1記載の制御装置。 - 燃焼室へ燃料を噴射するインジェクタと、
前記燃焼室に噴射された燃料に点火するための点火プラグと、
前記燃焼室の一部を形成するシリンダの吸気側に設けられ、作動タイミングを制御可能な吸気弁と、
前記シリンダの排気側に設けられ作動タイミングを制御可能な排気弁と
を有する内燃機関を制御する制御装置において、
スロットルを駆動するためのスロットル駆動回路と、
前記インジェクタを駆動するためのインジェクタ駆動回路と、
前記吸気弁及び前記排気弁を駆動するためのバルブ駆動回路と、
前記点火装置への点火信号を出力する点火出力回路と、
入力された前記内燃機関の作動状態に関する情報に基づいて、前記インジェクタ駆動回路と前記バルブ駆動回路と前記点火出力回路と前記スロットル駆動回路とのうち少なくとも一つを制御して前記内燃機関を制御する制御回路とを備え、
該制御回路は、
入力された前記内燃機関の作動状態に関する情報に基づいて、
前記点火装置によって前記燃焼室に充填された燃料に点火,燃焼させて前記内燃機関を作動させるように前記インジェクタ駆動回路と前記バルブ駆動回路と前記点火出力回路と前記スロットル駆動回路とのうち少なくとも一つを制御する第1の作動モードと、
前記シリンダ内の圧力上昇によって前記シリンダ内に充填された燃料を燃焼させて前記内燃機関を作動させるよう前記インジェクタ駆動回路と前記バルブ駆動回路と前記点火出力回路と前記スロットル駆動回路とのうち少なくとも一つを制御する第2の作動モードとを有し、
前記第1の作動モードと前記第2の作動モードとを切替える際に、
負のオーバラップ量を前記第1の動作モードの負のオーバラップ量よりも大きく、前記第2の負のオーバラップ量よりも小さくするように前記可変バルブ駆動回路を制御し、
スロットル開度を前記第1の作動モードのスロットル開度よりも大きく、前記第2の作動モードのスロットル開度よりも小さくするように前記スロットル駆動回路を制御し、
前記第1の作動モードの点火タイミングより早く点火するように点火出力回路を制御することを特徴とする制御装置。 - 内燃機関の制御装置であって、火花点火による燃焼後の圧力上昇によって自己着火による燃焼を行う混在燃焼を実施する内燃機関の制御装置。
- 前記制御装置は、火花点火式燃焼と自己着火式燃焼とを実施し、前記火花点火式燃焼と前記自己着火式燃焼とを切替える際に前記混在燃焼を実施する請求項6記載の制御装置。
- 前記火花点火式燃焼と前記自己着火式燃焼との切替えの可否を判断する判定手段を備える請求項7記載の制御装置。
- 前記判定手段は、前記内燃機関の回転速度、又は要求トルク、又は水温、又は吸気温度、又は燃焼温度を直接又は間接的に検出するセンサの信号のうち少なくとも1つに基づいて、燃焼形態の切替えを判定する請求項8記載の制御装置。
- 前記混在燃焼の実施期間中に空燃比をストイキとなるように制御する請求項6記載の制御装置。
- 前記火花点火式燃焼を実施中に、スロットル開度により調整される燃焼室内に流入する空気量に基づいて燃焼室内に供給する燃料量を決定する空気先行型燃料制御手段から、要求トルクに基づいて前記燃料量を決定する燃料先行型燃料制御手段へと切替えた後、前記火花点火式燃焼から前記混在燃焼へと燃焼形態を切替える請求項7記載の制御装置。
- 前記混在燃焼を実施中に、スロットル開度により調整される燃焼室内に流入する空気量に基づいて燃焼室内に供給する燃料量を決定する空気先行型燃料制御手段から要求トルクに基づいて前記燃料量を決定する燃料先行型燃料制御手段へと切替えた後、前記混在燃焼から前記圧縮自己着火式燃焼へと燃焼形態を切替える請求項7記載の制御装置。
- 前記圧縮自己着火式燃焼から前記混在燃焼へと燃焼形態を切替えた後に、要求トルクに基づいて燃焼室内に供給する燃料量を決定する燃料先行型燃料制御手段からスロットル開度により調整される燃焼室内に流入する空気量に基づいて前記燃料量を決定する空気先行型燃料制御手段へと切替える請求項7記載の制御装置。
- 前記混在燃焼から前記火花点火式燃焼へと燃焼形態を切替えた後に、要求トルクに基づいて燃焼室内に供給する燃料量を決定する燃料先行型燃料制御手段からスロットル開度により調整される燃焼室内に流入する空気量に基づいて前記燃料量を決定する空気先行型燃料制御手段へと切替える請求項7記載の制御装置。
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