JP2013256892A - Operation control device of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an operation control device of an internal combustion engine capable of raising the temperature of a catalyst in a short time by restraining reduction in an exhaust gas quantity while improving drivability while performing catalyst temperature raising operation when starting in a cold state of the internal combustion engine having a cylinder fuel injection means for directly injecting fuel into a combustion chamber.SOLUTION: An ECU 61 of an engine 1 includes a rotating speed control means 65 for reducing an engine rotating speed Ne more than an engine rotating speed Ne1 of an initial set value according to an elapsed time T from the water temperature W of the cooling water of the engine 1 or an operation start of the catalyst temperature raising operation, and a valve timing control means 67 for increasing a valve overlap angle VOL of a valve opening period of an intake valve 5 and an exhaust valve 9 more than a valve overlap angle VOL1 of the initial set value by changing at least one opening/closing timing of the intake valve 5 and the exhaust valve 9.

Description

本発明は、燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内燃料噴射手段を有する内燃機関であって、冷態始動時に触媒昇温運転を行う内燃機関の運転制御装置に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine having an in-cylinder fuel injection means for directly injecting fuel into a combustion chamber, and relates to an operation control device for an internal combustion engine that performs a catalyst temperature raising operation at the time of cold start.

自動車の内燃機関として、燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内燃料噴射手段を有し、点火プラグによる火花点火で燃料を燃焼させる筒内噴射型内燃機関が知られている。この筒内噴射型内燃機関では、冷態始動時、即ち常温に近い状態での始動時は、排ガスを浄化する触媒を早期に活性温度まで昇温させることを目的として触媒昇温運転が行われる。この触媒昇温運転では、圧縮行程後半に筒内燃料噴射手段より燃料を燃焼室内に噴射して、空燃比が理論空燃比若しくは理論空燃比よりもややリーンとなる混合気とし、燃焼させる(例えば、特許文献1)。これにより、始動時の燃焼を安定させることができる。このため、点火時期の遅角量を大きく設定することができる。そして、点火時期の遅角量を大きく設定することにより排ガス温度を高めることができるため、触媒を速やかに昇温させることが可能となる。   2. Description of the Related Art As an internal combustion engine of an automobile, an in-cylinder injection internal combustion engine that has an in-cylinder fuel injection unit that directly injects fuel into a combustion chamber and burns the fuel by spark ignition with an ignition plug is known. In this in-cylinder injection type internal combustion engine, at the time of cold start, that is, at the time of start in a state close to normal temperature, the catalyst temperature raising operation is performed for the purpose of raising the temperature of the catalyst for purifying exhaust gas to the activation temperature at an early stage. . In this catalyst temperature raising operation, fuel is injected into the combustion chamber from the in-cylinder fuel injection means in the latter half of the compression stroke, and the air-fuel ratio becomes a stoichiometric air-fuel ratio or an air-fuel mixture that is slightly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and burns (for example, Patent Document 1). Thereby, the combustion at the time of starting can be stabilized. For this reason, the retard amount of the ignition timing can be set large. Since the exhaust gas temperature can be increased by setting a large retard amount of the ignition timing, the catalyst can be quickly heated.

特開2002−235646号公報JP 2002-235646 A

しかしながら、通常のアイドル運転時には内燃機関の冷却水の温度が上昇するにつれてドライバビリティを考慮して、内燃機関の回転数を減少させるため、排出ガス量が減少して触媒の昇温が鈍化してしまうおそれがあった。   However, during normal idle operation, as the cooling water temperature of the internal combustion engine rises, the drivability is taken into consideration, and the rotational speed of the internal combustion engine is reduced. There was a risk of it.

そこで、本発明は、このような問題を解決するものであって、冷態始動時に触媒昇温運転を実施しながら、ドライバビリティの向上を図りつつ排出ガス量の減少を抑制し、触媒を短時間で昇温可能な内燃機関の運転制御装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention solves such a problem, and while reducing the exhaust gas amount while improving the drivability while performing the catalyst temperature increasing operation at the cold start, the catalyst is shortened. An object of the present invention is to provide an operation control device for an internal combustion engine capable of raising the temperature over time.

上述した課題を解決する本発明に係る内燃機関の運転制御装置は、
排ガス通路に設けられて排ガスを浄化する触媒と、燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内燃料噴射手段とを有する内燃機関であって、冷態始動時に前記内燃機関の圧縮行程で前記筒内燃料噴射手段より前記燃焼室内に燃料を噴射して空燃比を理論空燃比或いは理論空燃比よりもリーンとした触媒昇温運転を行う内燃機関の運転制御装置において、
前記内燃機関を冷却する冷却水の温度又は前記触媒昇温運転の運転開始からの経過時間に応じて、前記内燃機関の回転数を始動時の初期設定値の回転数よりも減少させる回転数制御手段と、吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも何れか一方の開閉時期を変更して、前記吸気バルブと前記排気バルブの開弁期間のバルブオーバーラップを始動時の初期設定値のバルブオーバーラップよりも増加させるバルブタイミング制御手段と、を備えることを特徴とする。
An operation control device for an internal combustion engine according to the present invention that solves the above-described problems is provided.
An internal combustion engine having a catalyst provided in an exhaust gas passage for purifying exhaust gas and in-cylinder fuel injection means for directly injecting fuel into a combustion chamber, wherein the in-cylinder fuel is subjected to a compression stroke of the internal combustion engine during a cold start. In an operation control device for an internal combustion engine for injecting fuel from an injection means into the combustion chamber and performing a catalyst temperature raising operation in which the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio,
Rotational speed control for reducing the rotational speed of the internal combustion engine from the initial set value at the time of starting according to the temperature of the cooling water for cooling the internal combustion engine or the elapsed time from the start of the catalyst temperature raising operation And the opening / closing timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve is changed so that the valve overlap during the opening period of the intake valve and the exhaust valve is greater than the valve overlap of the initial setting value at the time of starting. And a valve timing control means for increasing.

上記内燃機関の運転制御装置によれば、回転数制御手段を備えて、触媒昇温運転の際に、冷却水の温度又は触媒昇温運転の運転開始からの経過時間に応じて内燃機関の回転数を減少させるため、ドライバビリティを向上させることができる。
さらに、バルブタイミング制御手段を備えて、触媒昇温運転の際に、冷却水の温度又は触媒昇温運転の運転開始からの経過時間に応じて、吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも何れか一方の開閉タイミングを変更して吸気バルブと排気バルブの開弁期間のバルブオーバーラップを増加させるため、エンジン回転数の減少に伴う排出ガス量の減少を抑制することができる。即ち、アイドル運転時において、吸気バルブと排気バルブの開弁期間のバルブオーバーラップを増加させることで、内部EGR量を増加させる。この内部EGRの増加によって燃焼が不安定になるが、このとき、安定燃焼、即ちエンジン回転の安定制御のために、吸気スロットルの開度を大きくすることで、空気(O)を燃焼室に供給するように作動し、これにより、吸気量が増加して、その結果、排出ガス量も増加する。したがって、排出ガス量の低下を抑制できる。これにより、触媒を速やかに昇温させることができる。
According to the operation control apparatus for an internal combustion engine, the rotation speed control means is provided, and the rotation speed of the internal combustion engine is determined according to the temperature of the cooling water or the elapsed time from the start of the catalyst temperature increase operation during the catalyst temperature increase operation. Since the number is reduced, drivability can be improved.
Furthermore, a valve timing control means is provided, and at the time of the catalyst temperature raising operation, at least one of the intake valve and the exhaust valve according to the temperature of the cooling water or the elapsed time from the start of the operation of the catalyst temperature raising operation. Since the opening / closing timing is changed to increase the valve overlap during the valve opening period of the intake valve and the exhaust valve, it is possible to suppress a decrease in the exhaust gas amount accompanying a decrease in the engine speed. That is, during idle operation, the amount of internal EGR is increased by increasing the valve overlap during the valve opening period of the intake valve and the exhaust valve. Combustion becomes unstable due to the increase in internal EGR. At this time, air (O 2 ) is made to enter the combustion chamber by increasing the opening of the intake throttle for stable combustion, that is, stable control of engine rotation. Actuating to supply, thereby increasing the intake air amount and consequently the exhaust gas amount. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the exhaust gas amount. Thereby, a catalyst can be heated up rapidly.

また、前記回転数の減少制御及び前記開弁期間のバルブオーバーラップの増加制御を、前記冷却水が所定温度又は前記触媒昇温運転の運転開始から所定時間に達した後に実施するとよい。   Further, it is preferable that the rotation speed decrease control and the valve overlap increase control during the valve opening period are performed after the cooling water reaches a predetermined temperature or a predetermined time from the start of the catalyst heating operation.

このように、冷却水が所定温度又は触媒昇温運転の運転開始から所定時間に達した後に、回転数の制御、吸気バルブの開閉時期制御及び排気バルブの開閉時期制御を実施することによって、始動直後にバルブオーバーラップの増加制御によって燃焼が不安定となって、失火等により内燃機関が停止することを防止できる。   Thus, after the cooling water reaches a predetermined temperature or a predetermined time from the start of the catalyst heating operation, the engine is started by performing the rotation speed control, intake valve opening / closing timing control and exhaust valve opening / closing timing control. Immediately after that, the combustion becomes unstable due to the increase control of the valve overlap, and the internal combustion engine can be prevented from stopping due to misfire or the like.

また、前記内燃機関は、前記燃焼室内の混合気に点火する点火装置を有し、前記運転制御装置は、前記点火装置の点火時期を制御する点火時期制御手段と、前記筒内燃料噴射手段から噴射される燃料の噴射時期及び噴射量を制御する筒内燃料噴射制御手段と、を更に備えており、
前記点火時期制御手段により前記点火装置の点火時期を始動時の初期設定値よりも進角させる制御、及び前記筒内燃料噴射制御手段により噴射時期を始動時の初期設定値よりも進角させる制御のうち少なくとも何れか一方を、前記冷却水が所定温度又は前記触媒昇温運転の運転開始から所定時間に達した後に実施するとよい。
The internal combustion engine includes an ignition device that ignites an air-fuel mixture in the combustion chamber, and the operation control device includes an ignition timing control unit that controls an ignition timing of the ignition device, and an in-cylinder fuel injection unit. In-cylinder fuel injection control means for controlling the injection timing and injection amount of the injected fuel,
Control by which the ignition timing control means advances the ignition timing of the ignition device from an initial set value at the start, and control by which the in-cylinder fuel injection control means advances the injection timing from an initial set value at the start At least one of them may be performed after the cooling water reaches a predetermined temperature or a predetermined time from the start of the catalyst heating operation.

触媒昇温運転では、噴射時期の初期設定が大きく遅角して設定されている場合がある。これにより、排出ガスの温度を高くすることができる。したがって、短時間で触媒を昇温させることができる。しかしながら、触媒昇温運転開始直後から触媒昇温運転終了まで、同じ噴射時期のままで運転すると、内燃機関の効果的な燃焼には適さず、燃費が悪くなるという問題点があった。そこで、冷却水が所定温度又は触媒昇温運転の運転開始から所定時間に達した後に、筒内燃料噴射制御手段により噴射時期を進角させることで燃費を向上させることができる。
また、点火時期においても、冷却水が所定温度又は触媒昇温運転の運転開始から所定時間に達した後に、点火時期制御手段により点火時期を進角させることで良好な燃焼を得て燃費を向上させることができる。
In the catalyst heating operation, the initial setting of the injection timing may be set with a large delay. Thereby, the temperature of exhaust gas can be made high. Therefore, the temperature of the catalyst can be raised in a short time. However, if the operation is performed with the same injection timing from immediately after the start of the catalyst temperature increase operation to the end of the catalyst temperature increase operation, there is a problem that the internal combustion engine is not suitable for effective combustion and the fuel consumption is deteriorated. Therefore, after the cooling water reaches a predetermined temperature or a predetermined time from the start of the catalyst heating operation, the fuel consumption can be improved by advancing the injection timing by the in-cylinder fuel injection control means.
Also at the ignition timing, after the cooling water reaches a predetermined temperature or a predetermined time from the start of the catalyst heating operation, the ignition timing is advanced by the ignition timing control means to obtain good combustion and improve fuel efficiency. Can be made.

また、前記内燃機関は、吸気ポート内に燃料を噴射する吸気ポート燃料噴射手段を有し、
前記運転制御装置は、前記吸気ポート燃料噴射手段から噴射される燃料の噴射時期及び噴射量を制御する吸気ポート燃料噴射制御手段と、前記筒内燃料噴射手段の噴射量に対する前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合を始動時の初期設定値よりも増加させる燃料噴射割合制御手段とを更に備え、
前記燃料噴射割合制御手段により前記筒内燃料噴射手段の噴射量に対する前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合を増加させる制御を、前記冷却水が所定温度又は前記触媒昇温運転の運転開始から所定時間に達した後に実施するとよい。
Further, the internal combustion engine has intake port fuel injection means for injecting fuel into the intake port,
The operation control device includes an intake port fuel injection control means for controlling an injection timing and an injection amount of fuel injected from the intake port fuel injection means, and the intake port fuel injection means for the injection amount of the in-cylinder fuel injection means. And a fuel injection ratio control means for increasing the ratio of the injection amount of the engine from the initial set value at the start,
Control by which the ratio of the injection amount of the intake port fuel injection means to the injection amount of the in-cylinder fuel injection means is increased by the fuel injection ratio control means from the start of operation of the cooling water at a predetermined temperature or the catalyst temperature raising operation. It may be performed after the predetermined time is reached.

このように、燃料噴射割合制御手段を備えて、触媒昇温運転の際に、冷却水が所定温度又は触媒昇温運転の運転開始から所定時間達した後に、吸気ポート燃料噴射手段からの燃料噴射量の割合を増加させることで、昇温された吸気ポート内で効率良く気化された燃料を燃焼室へ供給することができる。即ち、時間の経過による吸気ポートの昇温によって燃料の気化が促進され、燃焼効率が良くなり燃費を向上させることができる。
また、吸気ポートに噴射された燃料は、吸気ポート内の空気中に均一に拡散することとなる。この状態で吸気バルブが開弁することで、燃料が均一に拡散された空気を燃焼室内に供給できるため、良好な燃焼を得ることができる。そして、吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合を増加させることで、燃料が均一に拡散された空気量の割合が増加するため、安定燃焼を得るとともに、排出ガス中の有害成分を低減することができる。
As described above, the fuel injection ratio control means is provided, and the fuel injection from the intake port fuel injection means is performed after the cooling water reaches a predetermined temperature or a predetermined time from the start of the catalyst temperature increase operation during the catalyst temperature increase operation. By increasing the ratio of the amount, the fuel vaporized efficiently in the intake port whose temperature has been raised can be supplied to the combustion chamber. That is, vaporization of fuel is promoted by the temperature rise of the intake port over time, combustion efficiency is improved, and fuel consumption can be improved.
Further, the fuel injected into the intake port is uniformly diffused into the air in the intake port. By opening the intake valve in this state, air in which fuel is uniformly diffused can be supplied into the combustion chamber, so that good combustion can be obtained. And by increasing the ratio of the injection amount of the intake port fuel injection means, the ratio of the amount of air in which the fuel is uniformly diffused increases, so that stable combustion is obtained and harmful components in the exhaust gas are reduced. Can do.

また、前記吸気ポート燃料噴射制御手段は、前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射時期を始動時の初期設定値の噴射角度よりも進角させる制御を、前記冷却水が所定温度又は前記触媒昇温運転の運転開始から所定時間に達した後に実施するとよい。   In addition, the intake port fuel injection control means performs control for advancing the injection timing of the intake port fuel injection means with respect to the injection angle of the initial set value at the time of start-up. It is good to carry out after reaching a predetermined time from the start of operation.

このように、吸気ポート燃料噴射制御手段を備えて、吸気ポート燃料噴射手段の燃料の噴射時期が早くなることで、吸気ポート内に存在する時間が長くなる。これにより、燃料が気化する時間が長くなるため、燃料の気化が促進され、良好な燃焼を得て燃費の向上を図るとともに、排出ガス中の有害成分を低減することができる。   As described above, the intake port fuel injection control means is provided, and the fuel injection timing of the intake port fuel injection means is advanced, so that the time existing in the intake port becomes longer. As a result, it takes a long time for the fuel to vaporize, so that vaporization of the fuel is promoted, and good combustion can be obtained to improve fuel consumption, and harmful components in the exhaust gas can be reduced.

また、前記燃料噴射割合制御手段は、前記筒内燃料噴射手段の噴射量を始動時の初期設定値よりも低減することで、前記筒内燃料噴射手段の噴射量に対する前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合を増加させるとよい。   Further, the fuel injection ratio control means reduces the injection amount of the in-cylinder fuel injection means from an initial set value at the time of starting, whereby the intake port fuel injection means with respect to the injection amount of the in-cylinder fuel injection means. It is good to increase the ratio of the injection amount.

このように、燃料噴射割合制御手段により、筒内燃料噴射手段の噴射量を始動時の初期設定値の噴射量よりも低減することで、吸気ポート燃料噴射手段の噴射量を相対的に増加させることができる。これにより、空燃比をリーン化させて燃費を向上させることができる。   Thus, the fuel injection ratio control means reduces the injection amount of the in-cylinder fuel injection means from the injection amount of the initial set value at the time of starting, thereby relatively increasing the injection amount of the intake port fuel injection means. be able to. As a result, the air-fuel ratio can be made lean to improve fuel efficiency.

本発明によれば、冷態始動時に触媒昇温運転を実施しながら、ドライバビリティの向上を図りつつ排出ガス量の減少を抑制し、触媒を短時間で昇温可能な内燃機関の運転制御装置を提供することができる。   According to the present invention, an operation control device for an internal combustion engine capable of suppressing the decrease in the amount of exhaust gas while improving the drivability while performing the catalyst temperature increasing operation at the time of cold start, and capable of increasing the temperature of the catalyst in a short time. Can be provided.

本発明の第一実施形態に係る内燃機関の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. 第一実施形態に係るECU及び当該ECUに関連する機器の構成ブロック図である。1 is a configuration block diagram of an ECU according to a first embodiment and devices related to the ECU. 第一実施形態に係る制御フローを示す図である。It is a figure which shows the control flow which concerns on 1st embodiment. 第一実施形態に係る運転制御その1のサブルーチンのフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of the subroutine of the operation control 1 which concerns on 1st embodiment. 第一実施形態に係るECUのタイムチャートであり、(A)はエンジン回転数、(B)は排出ガス量、(C)は吸気時期、(D)は排気時期、(E)は水温、(F)はタイマーカウンタを示す。It is a time chart of ECU which concerns on 1st embodiment, (A) is an engine speed, (B) is exhaust gas amount, (C) is an intake time, (D) is an exhaust time, (E) is a water temperature, ( F) shows a timer counter. 第一実施形態にかかる排気バルブと吸気バルブのバルブオーバーラップ角を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the valve overlap angle of the exhaust valve concerning 1st embodiment, and an intake valve. 第一実施形態にかかる水温Wとエンジン回転数Neとの関係を示すマップである。It is a map which shows the relationship between the water temperature W concerning 1st embodiment, and the engine speed Ne. 第二実施形態に係る制御フローを示す図である。It is a figure which shows the control flow which concerns on 2nd embodiment. 第二実施形態に係る運転制御その2のサブルーチンのフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of the subroutine of the operation control 2 which concerns on 2nd embodiment. 第二実施形態に係るECUのタイムチャートであり、(A)はエンジン回転数、(B)は排出ガス量、(C)は点火時期、(D)は噴射時期、(E)は水温、(F)はタイマーカウンタを示す。It is a time chart of ECU which concerns on 2nd embodiment, (A) is engine speed, (B) is exhaust-gas amount, (C) is ignition timing, (D) is injection timing, (E) is water temperature, ( F) shows a timer counter. 第二実施形態に係る排気バルブと吸気バルブのバルブオーバーラップ角、噴射時期及び点火時期を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the valve overlap angle of the exhaust valve and intake valve which concerns on 2nd embodiment, injection timing, and ignition timing. 体積効率のマップである。It is a map of volumetric efficiency. 体積効率と点火時期との関係を示すマップである。It is a map which shows the relationship between volumetric efficiency and ignition timing. 噴射時期マップである。It is an injection time map. 第三実施形態に係る制御フローを示す図である。It is a figure which shows the control flow which concerns on 3rd embodiment. 第三実施形態に係るECUのタイムチャートであり、(A)はエンジン回転数、(B)は排出ガス量、(C)は吸気時期、(D)は排気時期、(E)は点火時期、(F)は噴射時期、(G)は水温、(H)はタイマーカウンタを示す。It is a time chart of ECU which concerns on 3rd embodiment, (A) is an engine speed, (B) is exhaust gas amount, (C) is an intake timing, (D) is an exhaust timing, (E) is an ignition timing, (F) is an injection timing, (G) is a water temperature, and (H) is a timer counter. 第四実施形態に係るエンジンの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the engine which concerns on 4th embodiment. 第四実施形態に係るECU及び当該ECUに関連する機器の構成ブロック図である。It is a block diagram of a configuration of an ECU according to a fourth embodiment and devices related to the ECU. 第四実施形態に係る制御フローを示す図である。It is a figure which shows the control flow which concerns on 4th embodiment. 第四実施形態に係る運転制御その3のサブルーチンのフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of the subroutine of the operation control 3 which concerns on 4th embodiment. 第四実施形態に係るECUのタイムチャートであり、(A)はMPI比率、(B)は吸気ポート燃料噴射手段噴射量、(C)は筒内燃料噴射手段噴射量、(D)は空燃比、(E)は吸気ポート燃料噴射手段噴射時期、(F)は水温、(G)はタイマーカウンタを示す。It is a time chart of ECU which concerns on 4th embodiment, (A) is MPI ratio, (B) is an intake port fuel-injection-unit injection quantity, (C) is in-cylinder fuel-injection-unit injection quantity, (D) is an air fuel ratio. (E) is the intake port fuel injection means injection timing, (F) is the water temperature, and (G) is the timer counter. 第五実施形態に係る制御フローを示す図である。It is a figure which shows the control flow which concerns on 5th embodiment. 第五実施形態に係るECUのタイムチャートであり、(A)はエンジン回転数、(B)は排出ガス量、(C)は吸気時期、(D)は排気時期、(E)は点火時期、(F)は筒内燃料噴射手段噴射時期、(G)はMPI比率、(H)は吸気ポート燃料噴射手段噴射量、(I)は筒内燃料噴射手段噴射量、(J)は空燃比、(K)は吸気ポート燃料噴射手段噴射時期、(L)は水温、(M)はタイマーカウンタを示す。It is a time chart of ECU which concerns on 5th embodiment, (A) is an engine speed, (B) is exhaust-gas amount, (C) is an intake timing, (D) is an exhaust timing, (E) is an ignition timing, (F) is the in-cylinder fuel injection means injection timing, (G) is the MPI ratio, (H) is the intake port fuel injection means injection amount, (I) is the in-cylinder fuel injection means injection amount, (J) is the air-fuel ratio, (K) is the intake port fuel injection means injection timing, (L) is the water temperature, and (M) is the timer counter.

以下、本発明に係る内燃機関の運転制御装置について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。   Hereinafter, an operation control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the following examples are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative. It is just an example.

<第一実施形態>
<内燃機関及び制御装置の構成>
図1は、本発明の第一実施形態に係る内燃機関の概略構成図である。図1に示すように、内燃機関(以下、エンジン1という)は4サイクル機関であって、火花点火式で、且つ、燃焼室2内に燃料を直接噴射可能に構成されている。
<First embodiment>
<Configuration of internal combustion engine and control device>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the internal combustion engine (hereinafter referred to as the engine 1) is a four-cycle engine, is a spark ignition type, and is configured so that fuel can be directly injected into the combustion chamber 2.

エンジン1のシリンダヘッド3には、吸気バルブ5で開閉される吸気ポート7及び排気バルブ9で開閉される排気ポート11が形成されている。吸気ポート7、排気ポート11には、それぞれ吸気流路13及び排気流路15が接続されている。   The cylinder head 3 of the engine 1 is formed with an intake port 7 that is opened and closed by an intake valve 5 and an exhaust port 11 that is opened and closed by an exhaust valve 9. An intake passage 13 and an exhaust passage 15 are connected to the intake port 7 and the exhaust port 11, respectively.

また、吸気バルブ5及び排気バルブ9の開閉タイミングをそれぞれ可変調整可能な吸気バルブタイミング調整装置17、排気バルブタイミング調整装置19が設けられている。吸気バルブタイミング調整装置17及び排気バルブタイミング調整装置19は、例えば、図示しないタイミングベルトを介してクランクシャフト33に連結されるタイミングプーリに対する吸気カム軸及び排気カム軸の位相を調整し、吸気バルブ5及び排気バルブ9の開閉タイミングをそれぞれ連続的に調整するようになっている。   In addition, an intake valve timing adjustment device 17 and an exhaust valve timing adjustment device 19 that can variably adjust the opening / closing timings of the intake valve 5 and the exhaust valve 9 are provided. The intake valve timing adjustment device 17 and the exhaust valve timing adjustment device 19 adjust the phases of the intake cam shaft and the exhaust cam shaft with respect to a timing pulley connected to the crankshaft 33 via a timing belt (not shown), for example, and the intake valve 5 And the opening / closing timing of the exhaust valve 9 is continuously adjusted.

また、シリンダヘッド3には、燃焼室2内に直接、燃料を噴射する筒内燃料噴射手段23が設けられている。本実施形態では、筒内燃料噴射手段23として、燃料噴射弁を用いた。筒内燃料噴射手段23は、フィードポンプ25の吐出側に設けた高圧ポンプ27に接続されている。燃料は、高圧ポンプ27で増圧され高圧燃料として筒内燃料噴射手段23から噴射される。   The cylinder head 3 is provided with in-cylinder fuel injection means 23 for directly injecting fuel into the combustion chamber 2. In the present embodiment, a fuel injection valve is used as the in-cylinder fuel injection means 23. The in-cylinder fuel injection means 23 is connected to a high-pressure pump 27 provided on the discharge side of the feed pump 25. The fuel is increased in pressure by the high-pressure pump 27 and injected from the in-cylinder fuel injection means 23 as high-pressure fuel.

シリンダヘッド3の各気筒の燃焼室2の頂部中央には、点火装置29が設けられている。本実施形態では、点火装置29として点火プラグを用いた。
また、シリンダブロック4には、エンジン1の冷却水の水温を検出する冷却水温度センサ31、クランクシャフト33の回転に同期してクランク角情報を出力するクランク角センサ35が設けられている。クランク角センサ35からのクランク角情報は、後述するECU61に入力されて、エンジン回転数の算出、燃料噴射時期の制御、点火時期の制御等に用いられる。さらに、アクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ(図示しない)が設けられている。
An ignition device 29 is provided at the center of the top of the combustion chamber 2 of each cylinder of the cylinder head 3. In the present embodiment, a spark plug is used as the ignition device 29.
The cylinder block 4 is also provided with a coolant temperature sensor 31 that detects the coolant temperature of the engine 1 and a crank angle sensor 35 that outputs crank angle information in synchronization with the rotation of the crankshaft 33. Crank angle information from the crank angle sensor 35 is input to an ECU 61, which will be described later, and is used for calculation of engine speed, control of fuel injection timing, control of ignition timing, and the like. Further, an accelerator position sensor (not shown) for detecting the accelerator opening is provided.

また、シリンダブロック4内にはピストン37が往復可能に収められている。このピストン37がコンロッド39を介してクランクシャフト33に連結されている。そして、エンジン1は、点火装置29の点火、ピストン37の往復、筒内燃料噴射手段23からの燃料噴射、吸気バルブ5及び排気バルブ9の開閉等の動作から4サイクル運転を形成して、ピストン37で得られる動力がクランクシャフト33から出力される。   A piston 37 is housed in the cylinder block 4 so as to be able to reciprocate. The piston 37 is connected to the crankshaft 33 via a connecting rod 39. The engine 1 forms a four-cycle operation from operations such as ignition of the ignition device 29, reciprocation of the piston 37, fuel injection from the in-cylinder fuel injection means 23, opening and closing of the intake valve 5 and the exhaust valve 9, and the like. The power obtained at 37 is output from the crankshaft 33.

エンジン1の吸気流路13には、電子スロットル41、フローセンサ43及びエアクリーナ45が設けられている。   An electronic throttle 41, a flow sensor 43, and an air cleaner 45 are provided in the intake passage 13 of the engine 1.

また、排気流路15の下流には、排ガス浄化装置47が設けられている。排ガス浄化装置47は、排気ガス中の有害成分(CO、未燃HC、NOx等)を浄化する装置であり、三元触媒49を内包した構造になっている。なお、触媒の種類には限定はなく、NOx触媒等にも適用可能である。
排ガス浄化装置47の上流側には、排ガス中に含まれる酸素の濃度を検出する酸素濃度センサ51が設けられている。排ガス中に含まれる酸素量は、理論空燃比(以下、ストイキオという)を境としてその出力が大きく変化する特性を有している。
Further, an exhaust gas purification device 47 is provided downstream of the exhaust passage 15. The exhaust gas purifying device 47 is a device that purifies harmful components (CO, unburned HC, NOx, etc.) in the exhaust gas, and has a structure including a three-way catalyst 49. In addition, there is no limitation in the kind of catalyst, It can apply also to a NOx catalyst etc.
An oxygen concentration sensor 51 that detects the concentration of oxygen contained in the exhaust gas is provided on the upstream side of the exhaust gas purification device 47. The amount of oxygen contained in the exhaust gas has a characteristic that its output greatly changes with a theoretical air-fuel ratio (hereinafter referred to as stoichiometric) as a boundary.

さらに、エンジン1を制御するためのECU61(運転制御装置に相当)が備えられている。ECU61は、図示しないROM、RAM、CPU等を備えている。   Further, an ECU 61 (corresponding to an operation control device) for controlling the engine 1 is provided. The ECU 61 includes a ROM, a RAM, a CPU, etc. (not shown).

図2は、第一実施形態に係るECU61及び当該ECU61に関連する機器の構成ブロック図である。
図2に示すように、ECU61は、タイマーカウンタ63と、回転数制御手段65と、バルブタイミング制御手段67と、点火時期制御手段69と、筒内燃料噴射制御手段71と、を備えている。
FIG. 2 is a configuration block diagram of the ECU 61 according to the first embodiment and devices related to the ECU 61.
As shown in FIG. 2, the ECU 61 includes a timer counter 63, a rotation speed control means 65, a valve timing control means 67, an ignition timing control means 69, and an in-cylinder fuel injection control means 71.

タイマーカウンタ63は、後述する圧縮スライトリーン運転(触媒昇温運転に相当)の運転開始からの経過時間を計測した経過時間情報を回転数制御手段65、バルブタイミング制御手段67、点火時期制御手段69及び筒内燃料噴射制御手段71等に出力する。   The timer counter 63 uses the elapsed time information obtained by measuring the elapsed time from the start of the operation of a later-described compression light lean operation (corresponding to the catalyst temperature raising operation) as a rotational speed control means 65, a valve timing control means 67, and an ignition timing control means 69. And in-cylinder fuel injection control means 71 and the like.

回転数制御手段65は、クランク角センサ35から入力されたクランク角情報に基づいてエンジン1の回転数を算出する。また、回転数制御手段65は、タイマーカウンタ63から入力された経過時間情報、及び冷却水温度センサ31、アクセルポジションセンサ、フローセンサ43、クランク角センサ35等からの検出情報に基づいて、エンジン1の回転数を制御する。回転数制御手段65は、電子スロットル41の開弁角度及び燃料の噴射量をROM等のメモリに格納されたマップに基づいて算出し、その後、電子スロットル41の開弁角度を制御するとともに、燃料噴射量情報を筒内燃料噴射制御手段71に出力する。   The rotational speed control means 65 calculates the rotational speed of the engine 1 based on the crank angle information input from the crank angle sensor 35. Further, the rotation speed control means 65 is based on the elapsed time information input from the timer counter 63 and detection information from the coolant temperature sensor 31, accelerator position sensor, flow sensor 43, crank angle sensor 35, and the like. Control the number of revolutions. The rotational speed control means 65 calculates the valve opening angle of the electronic throttle 41 and the fuel injection amount based on a map stored in a memory such as a ROM, and then controls the valve opening angle of the electronic throttle 41 and The injection amount information is output to the in-cylinder fuel injection control means 71.

バルブタイミング制御手段67は、タイマーカウンタ63から入力された経過時間情報及びクランク角センサ35等からの検出情報に基づいて、吸気バルブ5及び排気バルブ9の開閉時期をそれぞれ算出する。
吸気バルブ5及び排気バルブ9の開閉時期は、それぞれ圧縮スライトリーン運転の経過時間と吸気バルブ5の開閉角との関係を示すマップ、及び圧縮スライトリーン運転の経過時間と排気バルブ9の開閉角との関係を示すマップに基づいて算出される。これらのマップは、予めROM等のメモリに格納されている。
The valve timing control means 67 calculates the opening / closing timings of the intake valve 5 and the exhaust valve 9 based on the elapsed time information input from the timer counter 63 and the detection information from the crank angle sensor 35 or the like.
The opening / closing timings of the intake valve 5 and the exhaust valve 9 are respectively a map showing the relationship between the elapsed time of the compression slur lean operation and the opening / closing angle of the intake valve 5, and the elapsed time of the compression slur lean operation and the opening / closing angle of the exhaust valve 9. It is calculated based on a map showing the relationship. These maps are stored in advance in a memory such as a ROM.

バルブタイミング制御手段67は、算出した吸気バルブ5及び排気バルブ9の開閉時期情報をそれぞれ吸気バルブタイミング調整装置17及び排気バルブタイミング調整装置19に出力する。吸気バルブタイミング調整装置17及び排気バルブタイミング調整装置19は、バルブタイミング制御手段67から入力された吸気バルブ5及び排気バルブ9の開閉時期情報に基づいて、吸気バルブ5及び排気バルブ9を開閉させる。   The valve timing control means 67 outputs the calculated opening / closing timing information of the intake valve 5 and the exhaust valve 9 to the intake valve timing adjustment device 17 and the exhaust valve timing adjustment device 19, respectively. The intake valve timing adjustment device 17 and the exhaust valve timing adjustment device 19 open and close the intake valve 5 and the exhaust valve 9 based on the opening / closing timing information of the intake valve 5 and the exhaust valve 9 input from the valve timing control means 67.

点火時期制御手段69は、クランク角センサ35から入力されたクランク角情報及びタイマーカウンタ63から入力された経過時間情報等に基づいて、点火時期を制御する。点火時期は、ROM等のメモリに格納された圧縮スライトリーン運転の経過時間と点火時期との関係を示すマップに基づいて算出される。   The ignition timing control means 69 controls the ignition timing based on the crank angle information input from the crank angle sensor 35, the elapsed time information input from the timer counter 63, and the like. The ignition timing is calculated on the basis of a map indicating the relationship between the elapsed time of the compression sleek lean operation stored in a memory such as a ROM and the ignition timing.

また、筒内燃料噴射制御手段71は、回転数制御手段65から入力された燃料噴射量情報及び酸素濃度センサ51からの検出情報等に基づいて、筒内燃料噴射手段23の噴射時期及び噴射量を制御する。燃料の噴射には、吸気行程中に燃料を噴射して予混合燃焼を行う吸気行程噴射モードと、圧縮行程中に燃料を噴射して成層燃焼を行う圧縮行程噴射モードとの燃料噴射時期の異なる2つのモードが設けられている。   Further, the in-cylinder fuel injection control means 71 is based on the fuel injection amount information input from the rotation speed control means 65, the detection information from the oxygen concentration sensor 51, etc., and the injection timing and injection amount of the in-cylinder fuel injection means 23. To control. The fuel injection timing is different between the intake stroke injection mode in which fuel is injected during the intake stroke and premixed combustion is performed, and the compression stroke injection mode in which fuel is injected during the compression stroke and stratified combustion is performed. Two modes are provided.

吸気行程噴射モードには、酸素濃度センサ51による酸素濃度検出結果を用いて空燃比がストイキオになるように制御する吸気ストイキオ運転、ストイキオよりも希薄な空燃比(リーン空燃比)となるように制御する吸気リーン運転、及び、ストイキオよりも過濃な空燃比(リッチ空燃比)となるように制御する吸気リッチ運転が設けられている。   In the intake stroke injection mode, intake air stoichiometric operation in which the air-fuel ratio is controlled to become stoichiometric using the oxygen concentration detection result by the oxygen concentration sensor 51, and control is performed so that the air-fuel ratio (lean air-fuel ratio) is leaner than stoichiometric. There are provided an intake lean operation for controlling the intake air and an intake rich operation for controlling the air / fuel ratio to be richer than that of stoichiometric.

また、圧縮行程噴射モードには、吸気リーンモードよりもさらに希薄な空燃比となるように制御する圧縮リーン運転、ストイキオ或いはストイキオよりも若干リーンなスライトリーン空燃比(A/F=15〜16)となるように制御する圧縮スライトリーン運転(以下、圧縮S/L運転という)が設けられている。   Also, in the compression stroke injection mode, a lean air-fuel ratio (A / F = 15 to 16) that is slightly leaner than the compression-lean operation, stoichio or stoichio, which is controlled to become a leaner air-fuel ratio than the intake lean mode. Compressed light lean operation (hereinafter referred to as “compressed S / L operation”) is provided.

上記各運転のうち、吸気ストイキオ運転、吸気リーン運転、吸気リッチ運転、及び圧縮リーン運転は、通常時の燃料噴射制御に用いられる。係る場合に、ECU61は、アクセル開度とエンジン回転数とで決まるエンジン1の運転状態に応じて適宜、各運転を選択する。
一方、圧縮S/L運転は、エンジン1の冷態始動直後に、冷態の触媒を早期に活性温度まで昇温させるために用いられる。圧縮S/L運転では、エンジン1の冷態始動直後に筒内燃料噴射手段23から燃料を噴射する。この噴射により空燃比が圧縮行程でストイキオ或いはストイキオよりも若干リーンとすることにより行われる。この空燃比の運転は、燃焼が極めて安定するため、圧縮S/L運転のときは、点火時期制御手段69により点火時期を通常よりも遅らせて、限界まで遅角(リタード)させるという、特に排ガスの温度を高める設定もなされている。これにより、触媒が活性温度に達するまでの時間を短縮することができる。この圧縮S/L運転の実施のために、ECU61は、イグニッションスイッチの始動情報、冷却水の水温情報等、圧縮S/L運転に必要な各種情報を上述した各種センサから入力させている。
圧縮S/L運転を開始するとECU61に設けられたタイマーカウンタ63により運転開始からの経過時間が計測される。そして、経過時間が上記経過時間情報として出力される。
Of the above-described operations, the intake stoichiometric operation, the intake lean operation, the intake rich operation, and the compression lean operation are used for fuel injection control during normal times. In such a case, the ECU 61 selects each operation as appropriate according to the operating state of the engine 1 determined by the accelerator opening and the engine speed.
On the other hand, the compression S / L operation is used to quickly raise the temperature of the cold catalyst to the activation temperature immediately after the cold start of the engine 1. In the compression S / L operation, fuel is injected from the in-cylinder fuel injection means 23 immediately after the engine 1 is cold-started. This injection is performed by making the air-fuel ratio leaner than stoichiometric or slightly stoichiometric in the compression stroke. In this air-fuel ratio operation, combustion is extremely stable. Therefore, during the compression S / L operation, the ignition timing control means 69 delays the ignition timing more than usual and retards it to the limit. There is also a setting to increase the temperature. Thereby, the time until the catalyst reaches the activation temperature can be shortened. In order to perform the compression S / L operation, the ECU 61 inputs various information necessary for the compression S / L operation, such as ignition switch start information and coolant temperature information, from the above-described various sensors.
When the compression S / L operation is started, an elapsed time from the start of operation is measured by a timer counter 63 provided in the ECU 61. The elapsed time is output as the elapsed time information.

<制御フロー>
次に、圧縮S/L運転時に係る制御フローについて、図3〜図6を用いて説明する。
<Control flow>
Next, a control flow related to the compression S / L operation will be described with reference to FIGS.

まず、図3に示すように、エンジン1のイグニッションスイッチをON操作してエンジン1を始動させると、ECU61がエンジン1の始動を検出する(ステップS1)。   First, as shown in FIG. 3, when the engine 1 is started by turning on the ignition switch of the engine 1, the ECU 61 detects the start of the engine 1 (step S1).

続いて、エンジン1の冷却水の水温W、エンジン回転数Ne、バルブオーバーラップ角VOLを算出する(ステップS2)。
冷却水の水温Wは、冷却水温度センサ31にて検出される。冷却水温度センサ31にて計測された水温Wの水温情報(以下、単に水温Wという)は、冷却水温度センサ31からECU61に入力される。
また、エンジン回転数Neは、クランク角センサ35から入力されたクランク角情報に基づいて算出される。
エンジン始動直後の吸気バルブ5及び排気バルブ9の開閉時期は、それぞれ予め設定されたエンジン1の運転領域のマップに基づいて設定された設定値となっている。バルブタイミング制御手段67は、吸気バルブ5及び排気バルブ9の開閉時期の設定値に基づいて、図6に示すように、吸気バルブ開弁時期Inから排気バルブ閉止時期Outまでのバルブオーバーラップ角VOLを算出する。
Subsequently, the coolant temperature W of the engine 1, the engine speed Ne, and the valve overlap angle VOL are calculated (step S2).
The coolant temperature W is detected by the coolant temperature sensor 31. Water temperature information of the water temperature W measured by the cooling water temperature sensor 31 (hereinafter simply referred to as the water temperature W) is input from the cooling water temperature sensor 31 to the ECU 61.
The engine speed Ne is calculated based on crank angle information input from the crank angle sensor 35.
The opening / closing timings of the intake valve 5 and the exhaust valve 9 immediately after the engine start are set values that are set based on a map of the operation region of the engine 1 set in advance. Based on the set values of the opening / closing timings of the intake valve 5 and the exhaust valve 9, the valve timing control means 67, as shown in FIG. 6, the valve overlap angle VOL from the intake valve opening timing In to the exhaust valve closing timing Out. Is calculated.

次に、図3に示すように、ECU61の回転数制御手段65は、冷却水温度センサ31から入力された水温Wが、予め設定された閾値Wth以下か否かを判定する(ステップS3)。本実施形態では、閾値Wthを、例えば50℃としたが、この値に限定されるものではない。
冷却水の水温Wが、閾値Wthよりも大きい場合には、触媒は十分に暖められているとして、通常の制御運転(例えば、上述した吸気ストイキオ運転、吸気リーン運転、吸気リッチ運転、圧縮リーン運転)を実施する(ステップS4)。
Next, as shown in FIG. 3, the rotational speed control means 65 of the ECU 61 determines whether or not the water temperature W input from the cooling water temperature sensor 31 is equal to or lower than a preset threshold value Wth (step S3). In this embodiment, the threshold value Wth is, for example, 50 ° C., but is not limited to this value.
When the coolant temperature W is higher than the threshold value Wth, it is assumed that the catalyst is sufficiently warmed, and the normal control operation (for example, the above-described intake stoichiometric operation, intake lean operation, intake rich operation, compression lean operation) is performed. ) Is carried out (step S4).

一方、冷却水の水温Wが、閾値Wth以下の場合には、エンジン1が既に圧縮S/L運転状態か否かを判定する(ステップS5)。
エンジン1が圧縮S/L運転状態で無い場合は、圧縮S/L運転を開始する(ステップS6)。
圧縮S/L運転を開始するとともに、回転数制御手段65、バルブタイミング制御手段67、点火時期制御手段69、筒内燃料噴射制御手段71は、それぞれエンジン回転数Ne、バルブオーバーラップ角VOL(吸気バルブ開弁時期In及び排気バルブ閉止時期Outから算出)、点火時期SA、燃料噴射時期ITについて、冷態始動時のアイドル運転用に予め設定された初期設定値のエンジン回転数Ne1、バルブオーバーラップ角VOL1(吸気バルブ開弁時期In1及び排気バルブ閉止時期Out1から算出)、点火時期SA1、燃料噴射時期IT1に設定する。
On the other hand, when the coolant temperature W is equal to or lower than the threshold value Wth, it is determined whether or not the engine 1 is already in the compression S / L operation state (step S5).
When the engine 1 is not in the compression S / L operation state, the compression S / L operation is started (step S6).
While starting the compression S / L operation, the rotation speed control means 65, the valve timing control means 67, the ignition timing control means 69, and the in-cylinder fuel injection control means 71 are respectively connected to the engine speed Ne, the valve overlap angle VOL (intake air). Calculated from the valve opening timing In and the exhaust valve closing timing Out), the ignition timing SA, and the fuel injection timing IT, the engine speed Ne1 and the valve overlap of the initial setting values set in advance for idle operation at the cold start The angle VOL1 (calculated from the intake valve opening timing In1 and the exhaust valve closing timing Out1), the ignition timing SA1, and the fuel injection timing IT1 are set.

圧縮S/L運転を開始したら、エンジン回転数Ne1、吸気バルブ開弁時期In1、排気バルブ閉止時期Out1、点火時期SA1、及び燃料噴射時期IT1を一定に保持する(例えば、図5(A)、図5(C)、図5(D)参照)。これにより、図5(B)に示すように、排出ガス量は一定に保持される。
また、図5(F)に示すように、圧縮S/L運転を開始するとともに、タイマーカウンタ63は、当該タイマーカウンタ63の値を0(ゼロ)にリセットして、圧縮S/L運転の経過時間の計測を開始する。
圧縮S/L運転開始後、図5(E)に示すように、時間の経過とともに水温Wは徐々に上昇する。
When the compression S / L operation is started, the engine speed Ne1, the intake valve opening timing In1, the exhaust valve closing timing Out1, the ignition timing SA1, and the fuel injection timing IT1 are held constant (for example, FIG. 5A). FIG. 5C and FIG. 5D). Thereby, as shown in FIG. 5B, the exhaust gas amount is kept constant.
Further, as shown in FIG. 5 (F), while starting the compression S / L operation, the timer counter 63 resets the value of the timer counter 63 to 0 (zero), and the progress of the compression S / L operation has elapsed. Start measuring time.
After the compression S / L operation starts, as shown in FIG. 5E, the water temperature W gradually rises with time.

冷態始動時のように触媒温度が低く排ガス浄化装置47の浄化能力が低いときには、空燃比は燃焼が悪化しない範囲で極力リーン化したほうが未燃HCの低減に効果がある。吸気行程噴射よりも圧縮行程噴射のほうが成層燃焼のため燃焼が早く、燃焼安定性に優れており、ドライバビリティも良好となる。本実施形態では、圧縮S/L運転時には、筒内燃料噴射手段23のみから燃料を噴射させる。加えて、空燃比をストイキオ或いはストイキオよりも若干リーン寄りのスライトリーン空燃比に制御して圧縮行程噴射を行う。この場合には、局部的に極めて燃料濃度の濃いリッチ領域と燃料濃度の薄いリーン領域とが燃焼室2内に形成される。そして、リッチ領域では局部的に酸素が不足するために不完全燃焼(例えば、C18+O→CO+H)が生起されて比較的多量のCO、Hが発生し、リーン領域では燃焼に寄与しないOが余剰Oとして多く存在することになる。
したがって、圧縮S/L運転を実施することにより、反応性に富むCO、Hと余剰Oとを排気流路15を経て排ガス浄化装置47へ同時供給することができ、排気流路15及び排ガス浄化装置47内での酸化反応によるCO、HとOとの反応熱によって排ガス浄化装置47(三元触媒49)の昇温が図られることになる。
When the catalyst temperature is low and the purification ability of the exhaust gas purification device 47 is low, such as during cold start, it is more effective to reduce unburned HC by making the air-fuel ratio lean as much as possible within a range where combustion does not deteriorate. The compression stroke injection is faster than the intake stroke injection because of the stratified combustion, has excellent combustion stability, and has good drivability. In the present embodiment, fuel is injected only from the in-cylinder fuel injection means 23 during the compression S / L operation. In addition, the compression stroke injection is performed by controlling the air-fuel ratio to stoichiometric or a slightly lean air-fuel ratio slightly leaner than stoichiometric. In this case, a rich region with a very high fuel concentration and a lean region with a low fuel concentration are formed in the combustion chamber 2 locally. In the rich region, oxygen is insufficient locally, so incomplete combustion (for example, C 8 H 18 + O 2 → CO + H 2 ) occurs, and relatively large amounts of CO and H 2 are generated. In the lean region, combustion occurs. A large amount of O 2 that does not contribute to the excess O 2 exists as surplus O 2 .
Therefore, by performing the compression S / L operation, reactive CO, H 2 and surplus O 2 can be simultaneously supplied to the exhaust gas purification device 47 via the exhaust passage 15. The temperature of the exhaust gas purification device 47 (three-way catalyst 49) is increased by the reaction heat of CO, H 2 and O 2 due to the oxidation reaction in the exhaust gas purification device 47.

ところで、図3に示すように、ステップS5にて、エンジン1が既に圧縮S/L運転状態の場合は、当該圧縮S/L運転を継続して、後述するステップS7を実施する。   By the way, as shown in FIG. 3, when the engine 1 is already in the compression S / L operation state in step S5, the compression S / L operation is continued and step S7 described later is performed.

次に、ステップ7では、タイマーカウンタ63にて圧縮S/L運転の運転開始からの経過時間を計測する。タイマーカウンタ63により計測された経過時間情報(以下、経過時間Tという)は、タイマーカウンタ63から回転数制御手段65、バルブタイミング制御手段67、点火時期制御手段69及び筒内燃料噴射制御手段71に出力される。   Next, in step 7, the timer counter 63 measures the elapsed time from the start of the compression S / L operation. The elapsed time information (hereinafter referred to as elapsed time T) measured by the timer counter 63 is transferred from the timer counter 63 to the rotation speed control means 65, the valve timing control means 67, the ignition timing control means 69, and the in-cylinder fuel injection control means 71. Is output.

回転数制御手段65は、タイマーカウンタ63から入力された経過時間Tが、予め設定された所定時間Tth1以上か否かを判定する(ステップS8)。
所定時間Tth1は、予め実験等により設定された値であり、本実施形態では、例えば10秒とした。なお、この値に限定されるものではない。
経過時間Tが、所定時間Tth1未満の場合には、冷態始動時のアイドル運転用に予め設定された初期設定値のエンジン回転数Ne1、吸気バルブ開弁時期In1、排気バルブ閉止時期Out1、点火時期SA1、及び燃料噴射時期IT1の状態を保持したまま圧縮S/L運転を継続する。そして、再び、ステップS2を実施する。
The rotation speed control means 65 determines whether or not the elapsed time T input from the timer counter 63 is equal to or longer than a predetermined time Tth1 set in advance (step S8).
The predetermined time Tth1 is a value set in advance by experiments or the like, and is set to 10 seconds in the present embodiment, for example. The value is not limited to this value.
When the elapsed time T is less than the predetermined time Tth1, the engine speed Ne1, the intake valve opening timing In1, the exhaust valve closing timing Out1, the initial setting values preset for idle operation at the time of cold start, ignition, The compression S / L operation is continued while maintaining the state of the timing SA1 and the fuel injection timing IT1. And step S2 is implemented again.

一方、経過時間Tが所定時間Tth1以上の場合には、経過時間Tが予め設定された所定時間Tend未満か否かを判定する(ステップS9)。
所定時間Tendは、予め実験等により設定された圧縮S/L運転の運転時間である。即ち、所定時間Tendを経過したら、圧縮S/L運転を終了する。本実施形態では、所定時間Tendを、例えば90秒とした。なお、この値に限定されるものではない。
経過時間Tが、所定時間Tend以上の場合には、圧縮S/L運転が充分に実施されて触媒が暖められたとして、ステップS4にて通常制御を実施する。
On the other hand, when the elapsed time T is equal to or longer than the predetermined time Tth1, it is determined whether or not the elapsed time T is less than the predetermined time Tend set in advance (step S9).
The predetermined time Tend is an operation time of the compression S / L operation set in advance by an experiment or the like. That is, when the predetermined time Tend has elapsed, the compression S / L operation is terminated. In the present embodiment, the predetermined time Tend is set to 90 seconds, for example. The value is not limited to this value.
When the elapsed time T is equal to or longer than the predetermined time Tend, normal control is performed in step S4, assuming that the compression S / L operation is sufficiently performed and the catalyst is warmed.

一方、経過時間Tが所定時間Tend未満の場合には、運転制御その1を実施する(ステップS10)。
運転制御その1では、図4に示すように、回転数制御手段65は、ステップS2にて算出されたエンジン回転数Neが予め設定された閾値Nthよりも大きいか否かを判定する(ステップS11)。閾値Nthは、予め実験等により設定された値である。
On the other hand, when the elapsed time T is less than the predetermined time Tend, the operation control 1 is performed (step S10).
In operation control 1, as shown in FIG. 4, the rotational speed control means 65 determines whether or not the engine rotational speed Ne calculated in step S <b> 2 is larger than a preset threshold value Nth (step S <b> 11). ). The threshold value Nth is a value set in advance by experiments or the like.

そして、エンジン回転数Neが、閾値Nthよりも大きい場合に、回転数制御手段65は、現在のエンジン回転数Neから所定値aを減算して新たなエンジン回転数Neを算出する。続いて、エンジン1の回転を新たなエンジン回転数Neに低下させる(ステップS12、図5(A)参照)。その後、後述するステップS13を実施する。
一方、ステップ2にて算出されたエンジン回転数Neが、閾値Nth以下の場合は、エンジン回転数Neを低下させることなく、続いてステップS13を実施する。即ち、エンジン回転数Neは、閾値Nthよりも低下しないように設定されている。
When the engine speed Ne is larger than the threshold value Nth, the speed control means 65 calculates a new engine speed Ne by subtracting the predetermined value a from the current engine speed Ne. Subsequently, the rotation of the engine 1 is reduced to a new engine rotation speed Ne (see step S12, FIG. 5A). Thereafter, step S13 described later is performed.
On the other hand, when the engine speed Ne calculated in step 2 is equal to or less than the threshold value Nth, step S13 is subsequently performed without decreasing the engine speed Ne. That is, the engine speed Ne is set so as not to decrease below the threshold value Nth.

ステップS13では、バルブタイミング制御手段67は、ステップS2にて算出されたバルブオーバーラップ角VOLが予め設定された閾値VOLth未満か否かを判定する(ステップS13)。   In step S13, the valve timing control means 67 determines whether or not the valve overlap angle VOL calculated in step S2 is less than a preset threshold value VOLth (step S13).

バルブオーバーラップ角VOLが、閾値VOLth未満の場合に、バルブタイミング制御手段67は、バルブオーバーラップ角VOLに所定値bを加算して新たなバルブオーバーラップ角VOLを算出するとともに、バルブオーバーラップを新たなバルブオーバーラップ角VOLとする(ステップS14)。具体的には、図5(C)及び図5(D)に示すように、吸気バルブ開弁時期Inを進角させるとともに、排気バルブ閉止時期Outを遅角させる。本実施形態では、吸気バルブ開弁時期Inの進角角度、排気バルブ閉止時期Outの遅角角度を、例えばb/2ずつとした。なお、吸気バルブ開弁時期Inの進角角度と排気バルブ閉止時期Outの遅角角度を同じ値にすることに限定されるものではなく異なる値としてもよい。例えば、吸気バルブ開弁時期Inの進角角度、排気バルブ閉止時期Outの遅角角度をそれぞれb/3、2b/3としてもよい。   When the valve overlap angle VOL is less than the threshold value VOLth, the valve timing control means 67 calculates a new valve overlap angle VOL by adding a predetermined value b to the valve overlap angle VOL, and sets the valve overlap. A new valve overlap angle VOL is set (step S14). Specifically, as shown in FIGS. 5C and 5D, the intake valve opening timing In is advanced and the exhaust valve closing timing Out is retarded. In the present embodiment, the advance angle of the intake valve opening timing In and the retard angle of the exhaust valve closing timing Out are set to, for example, b / 2. The advance angle of the intake valve opening timing In and the retard angle of the exhaust valve closing timing Out are not limited to the same value, and may be different values. For example, the advance angle of the intake valve opening timing In and the retard angle of the exhaust valve closing timing Out may be set to b / 3 and 2b / 3, respectively.

バルブオーバーラップ角VOLを増加させると、内部EGR量が増加して燃焼が不安定になる。このとき、ECU61は安定燃焼、即ちエンジン回転の安定制御のために、電子スロットル41の開度を大きくすることで、空気(O)を燃焼室2に供給するように作動する。これにより、吸気量が増加して、その結果、排出ガス量も増加することとなる。 When the valve overlap angle VOL is increased, the amount of internal EGR increases and combustion becomes unstable. At this time, the ECU 61 operates to supply air (O 2 ) to the combustion chamber 2 by increasing the opening of the electronic throttle 41 for stable combustion, that is, stable control of engine rotation. As a result, the intake air amount increases, and as a result, the exhaust gas amount also increases.

ステップS12にてエンジン回転数Neを低下させることで、排出ガス量を低下させることとなるが、ステップS14にてバルブオーバーラップ角VOLを増加させることで排出ガス量を増加させる。これによって、排出ガス量の大幅な低下を抑制することができる(図5(B)参照)。
ドライバビリティを考慮して水温Wが高くなるとともにエンジン回転数Neを低下させることによる排出ガス量の低下をバルブオーバーラップ角VOLの増加によって抑制できるため、冷態始動時の排ガス浄化装置47(三元触媒49)の昇温効果を保持できる。
By reducing the engine speed Ne in step S12, the exhaust gas amount is reduced. In step S14, the exhaust gas amount is increased by increasing the valve overlap angle VOL. As a result, a significant decrease in the amount of exhaust gas can be suppressed (see FIG. 5B).
In consideration of drivability, a decrease in exhaust gas amount due to an increase in the water temperature W and a decrease in the engine speed Ne can be suppressed by increasing the valve overlap angle VOL. The temperature increase effect of the original catalyst 49) can be maintained.

なお、本実施形態では、ステップS14において、吸気バルブ開弁時期In、排気バルブ閉止時期Outを共に移動させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、吸気バルブ開弁時期In、排気バルブ閉止時期Outの何れか一方のみを移動させてもよい。
ステップS14の後に、ステップS2(図3参照)を実施する。
In the present embodiment, the case where the intake valve opening timing In and the exhaust valve closing timing Out are both moved in step S14 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the intake valve opening timing In and the exhaust valve are not limited thereto. Only one of the valve closing times Out may be moved.
Step S2 (see FIG. 3) is performed after step S14.

ステップS13において、バルブオーバーラップ角VOLが、閾値VOLth以上の場合は、バルブオーバーラップ角VOLを増加させることなく、ステップS2を実施する。即ち、バルブオーバーラップ角VOLは、閾値VOLthよりも大きくならないように設定されている。   In step S13, when the valve overlap angle VOL is equal to or greater than the threshold value VOLth, step S2 is performed without increasing the valve overlap angle VOL. That is, the valve overlap angle VOL is set so as not to be larger than the threshold value VOLth.

<効果>
上述した第一実施形態によれば、回転数制御手段65を備えており、圧縮S/L運転の所定時間Tth1経過後に、エンジン回転数Neを減少させることによって、冷態始動時におけるドライバビリティを向上させることができる。
<Effect>
According to the first embodiment described above, the rotational speed control means 65 is provided, and the drivability at the cold start is reduced by decreasing the engine rotational speed Ne after a predetermined time Tth1 of the compression S / L operation. Can be improved.

さらに、バルブタイミング制御手段67を備えており、圧縮S/L運転の所定時間Tth1経過後に、吸気バルブ5及び排気バルブ9のうち少なくとも何れか一方の開閉時期を変更して吸気バルブ5と排気バルブ9とのバルブオーバーラップ角VOLを増加させることによって、排出ガス量の低下を抑制できる。したがって、排ガス浄化装置47(三元触媒49)を速やかに昇温させることができる。   Further, a valve timing control means 67 is provided, and after a predetermined time Tth1 of the compression S / L operation has elapsed, the opening / closing timing of at least one of the intake valve 5 and the exhaust valve 9 is changed to change the intake valve 5 and the exhaust valve. By increasing the valve overlap angle VOL with 9, the reduction of the exhaust gas amount can be suppressed. Therefore, the temperature of the exhaust gas purification device 47 (three-way catalyst 49) can be quickly raised.

また、圧縮S/L運転が所定時間Tth1に達してから、エンジン回転数Neの制御、吸気バルブ5の開閉時期制御及び排気バルブ9の開閉時期制御を実施するので、始動時に失火等によりエンジン1が停止することを防止できる。   Further, after the compression S / L operation reaches the predetermined time Tth1, the engine speed Ne, the intake valve 5 opening / closing timing control, and the exhaust valve 9 opening / closing timing control are performed. Can be prevented from stopping.

なお、本実施形態では、ステップS12にて、現在のエンジン回転数Neから所定値aを減算して新たなエンジン回転数Neを算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図7に示すように、予め実験等により取得された水温Wとエンジン回転数Neとの関係を示すマップに基づいて新たなエンジン回転数Neを算出してもよい。   In the present embodiment, the case where the new engine speed Ne is calculated by subtracting the predetermined value a from the current engine speed Ne in step S12 is not limited to this. For example, as shown in FIG. 7, a new engine speed Ne may be calculated based on a map indicating the relationship between the water temperature W and the engine speed Ne acquired in advance through experiments or the like.

<第二実施形態>
次に、本発明の第二実施形態について説明する。以下の説明において、上述した第一実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。第二実施形態の運転制御は、圧縮S/L運転が所定時間Tth1経過すると、第一実施形態で説明した運転制御その1に加え、筒内燃料噴射手段23の噴射時期及び点火時期を進角させるものである。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, portions corresponding to those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and differences are mainly described. In the operation control of the second embodiment, when the compression S / L operation has elapsed for a predetermined time Tth1, in addition to the operation control 1 described in the first embodiment, the injection timing and ignition timing of the in-cylinder fuel injection means 23 are advanced. It is something to be made.

<制御フロー>
本実施形態に係る圧縮S/L運転時に係る制御フローについて、図8〜図11を用いて説明する。
<Control flow>
A control flow related to the compression S / L operation according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、図8に示すように、エンジン1のイグニッションスイッチをON操作してエンジン1を始動させる(ステップS1)。   First, as shown in FIG. 8, the ignition switch of the engine 1 is turned on to start the engine 1 (step S1).

そして、冷却水の水温W、エンジン回転数Ne、バルブオーバーラップ角VOL、点火時期SA、燃料噴射時期ITを算出する(ステップS2´)。
始動直後の点火時期SA及び燃料噴射時期ITは、それぞれ予め設定されたエンジン1の運転領域のマップに基づいて設定された設定値となっている。点火時期制御手段69及び筒内燃料噴射制御手段71は、各マップより点火時期SA及び燃料噴射時期ITを算出する。
次に、第一実施形態と同様に、ステップS3からステップS10までを実施する。
Then, the coolant temperature W, the engine speed Ne, the valve overlap angle VOL, the ignition timing SA, and the fuel injection timing IT are calculated (step S2 ′).
The ignition timing SA and the fuel injection timing IT immediately after the start are set values that are set based on a map of the operation region of the engine 1 that is set in advance. The ignition timing control means 69 and the in-cylinder fuel injection control means 71 calculate the ignition timing SA and the fuel injection timing IT from each map.
Next, similarly to the first embodiment, steps S3 to S10 are performed.

その後、運転制御その2を実施する(ステップS20)。
運転制御その2では、図9に示すように、点火時期制御手段69は、ステップS2´にて算出された点火時期SAが、予め設定された閾値SAthよりも大きい(遅角している)か否かを判定する(ステップS21)。閾値SAthは、予め実験等により設定された値である。
Thereafter, operation control 2 is performed (step S20).
In operation control # 2, as shown in FIG. 9, the ignition timing control means 69 determines whether the ignition timing SA calculated in step S2 'is greater (retarded) than a preset threshold value SAth. It is determined whether or not (step S21). The threshold value SAth is a value set in advance by experiments or the like.

そして、点火時期SAが、閾値SAthよりも大きい場合に、点火時期制御手段69は、現在の点火時期SAから所定値cを減算して(進角して)新たな点火時期SAを算出する。続いて、図10(C)及び図11に示すように、点火時期を新たな点火時期SAに進角させる(ステップS22)。その後、後述するステップS23を実施する。
一方、ステップS21にて、ステップS2´にて算出された点火時期SAが、閾値SAth以下の場合は、点火時期SAを進角させることなく、続いてステップS23を実施する。即ち、点火時期SAは、閾値SAthよりも進角しないように設定されている。
When the ignition timing SA is larger than the threshold value SAth, the ignition timing control means 69 calculates a new ignition timing SA by subtracting (advancing) the predetermined value c from the current ignition timing SA. Subsequently, as shown in FIGS. 10C and 11, the ignition timing is advanced to a new ignition timing SA (step S22). Thereafter, step S23 described later is performed.
On the other hand, if the ignition timing SA calculated in step S2 ′ is equal to or less than the threshold value SAth in step S21, step S23 is subsequently performed without advancing the ignition timing SA. That is, the ignition timing SA is set so as not to advance more than the threshold value SAth.

ステップS23では、筒内燃料噴射制御手段71は、ステップS2´にて算出された燃料噴射時期ITが、予め設定された閾値ITthよりも大きいか否かを判定する(ステップS23)。閾値ITthは、予め実験等により設定された値である。   In step S23, the in-cylinder fuel injection control means 71 determines whether or not the fuel injection timing IT calculated in step S2 ′ is greater than a preset threshold ITth (step S23). The threshold value ITth is a value set in advance by experiments or the like.

そして、燃料噴射時期ITが、閾値ITthよりも大きい(遅角している)場合に、筒内燃料噴射制御手段71は、現在の燃料噴射時期ITから所定値dを減算して(進角して)新たな燃料噴射時期ITを算出する。続いて、図10(D)及び図11に示すように、燃料噴射時期を新たな燃料噴射時期ITに進角させる(ステップS24)。その後、再びステップS2´を実施する。
一方、ステップS23にて、ステップS2´にて算出された燃料噴射時期ITが、閾値ITth以下の場合は、燃料噴射時期ITを進角させることなく、続いてステップS2´を実施する。即ち、燃料噴射時期ITは、閾値ITthよりも進角しないように設定されている。
When the fuel injection timing IT is larger (retarded) than the threshold ITth, the in-cylinder fuel injection control means 71 subtracts the predetermined value d from the current fuel injection timing IT (advances). A) A new fuel injection timing IT is calculated. Subsequently, as shown in FIGS. 10D and 11, the fuel injection timing is advanced to a new fuel injection timing IT (step S24). Thereafter, step S2 ′ is performed again.
On the other hand, if the fuel injection timing IT calculated in step S2 ′ is equal to or less than the threshold ITth in step S23, step S2 ′ is subsequently performed without advancing the fuel injection timing IT. That is, the fuel injection timing IT is set so as not to advance more than the threshold value ITth.

<効果>
上述した第二実施形態によれば、筒内燃料噴射制御手段71を備えており、圧縮S/L運転の所定時間Tth1経過後に、燃料噴射時期ITを進角させることで燃費を向上させることができる。
また、点火時期制御手段69を備えており、圧縮S/L運転の所定時間Tth1経過後に、点火時期SAを進角させることで良好な燃焼を得て触媒を昇温させるとともに、燃費を向上させることができる。
さらに、本実施形態においても、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。
<Effect>
According to the second embodiment described above, the in-cylinder fuel injection control means 71 is provided, and fuel efficiency can be improved by advancing the fuel injection timing IT after a predetermined time Tth1 of the compression S / L operation has elapsed. it can.
Further, an ignition timing control means 69 is provided, and after a predetermined time Tth1 of the compression S / L operation, the ignition timing SA is advanced to obtain good combustion to raise the temperature of the catalyst and improve fuel efficiency. be able to.
Furthermore, also in this embodiment, the same effect as 1st embodiment can be acquired.

なお、本実施形態では、ステップS22にて、現在の点火時期SAから所定値cを減算して新たな点火時期SAを算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ステップS2´にて算出した冷却水の水温W及びエンジン回転数Neに基づいて図12に示す体積効率のマップから体積効率Vを算出し、その後、図13に示す体積効率と点火時期との関係を示すマップから、当該体積効率Vに対応する点火時期SAを算出して新たな点火時期SAとしてもよい。なお、体積効率のマップ、及び体積効率と点火時期との関係を示すマップは、予めROM等のメモリに格納されている。   In the present embodiment, the case where the new ignition timing SA is calculated by subtracting the predetermined value c from the current ignition timing SA in step S22 is not limited to this. For example, The volumetric efficiency V is calculated from the volumetric efficiency map shown in FIG. 12 based on the coolant temperature W and the engine speed Ne calculated in step S2 ′, and then the relationship between the volumetric efficiency and ignition timing shown in FIG. The ignition timing SA corresponding to the volumetric efficiency V may be calculated from the map indicating the new ignition timing SA. A volume efficiency map and a map indicating the relationship between the volume efficiency and the ignition timing are stored in advance in a memory such as a ROM.

また、本実施形態では、ステップS24にて、現在の燃料噴射時期ITから所定値dを減算して新たな燃料噴射時期ITを算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ステップS2´にて算出した冷却水の水温W及びエンジン回転数Neに基づいて図14に示す噴射時期のマップから噴射角を算出して新たな燃料噴射時期ITとしてもよい。なお、噴射時期のマップは、予めROM等のメモリに格納されている。   In the present embodiment, the case where the new fuel injection timing IT is calculated by subtracting the predetermined value d from the current fuel injection timing IT in step S24 is not limited to this. For example, the injection angle may be calculated from the injection timing map shown in FIG. 14 based on the coolant temperature W and the engine speed Ne calculated in step S2 ′, and set as the new fuel injection timing IT. The injection timing map is stored in advance in a memory such as a ROM.

<第三実施形態>
次に、本発明の第三実施形態について説明する。第三実施形態の運転制御は、圧縮S/L運転が所定時間Tth1経過すると、運転制御その1を実施し、圧縮S/L運転が所定時間Tth2(>Tth1)経過すると、運転制御その2を更に実施するものである。
<Third embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the operation control of the third embodiment, when the predetermined time Tth1 has elapsed for the compression S / L operation, the operation control 1 is performed. When the predetermined time Tth2 (> Tth1) has elapsed for the compression S / L operation, the operation control 2 is performed. In addition, it will be implemented.

<制御フロー>
次に、本実施形態に係る圧縮S/L運転時に係る制御フローについて、図15、図16を用いて説明する。
<Control flow>
Next, a control flow related to the compression S / L operation according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 15 and 16.

まず、図15に示すように、ステップS1からステップS10までを第二実施形態と同様に実施する。   First, as shown in FIG. 15, steps S1 to S10 are performed in the same manner as in the second embodiment.

次に、回転数制御手段65は、タイマーカウンタ63から入力された経過時間Tが、予め設定された所定時間Tth2以上か否かを判定する(ステップS15)。
所定時間Tth2は、予め実験等により設定された値であり、本実施形態では、例えば20秒とした。なお、この値に限定されるものではない。
経過時間Tが、所定時間Tth2未満の場合には、再び、ステップS2´を実施する。
一方、経過時間Tが、所定時間Tth2以上の場合には、図16(E)及び図16(F)に示すように、運転制御その1に加えて運転制御その2を実施する(ステップS20)。なお、運転制御その2の制御内容は、第二実施形態と同様である。
Next, the rotation speed control means 65 determines whether or not the elapsed time T input from the timer counter 63 is equal to or longer than a predetermined time Tth2 set in advance (step S15).
The predetermined time Tth2 is a value set in advance by experiments or the like, and is set to 20 seconds, for example, in the present embodiment. The value is not limited to this value.
If the elapsed time T is less than the predetermined time Tth2, step S2 ′ is performed again.
On the other hand, when the elapsed time T is equal to or longer than the predetermined time Tth2, as shown in FIGS. 16E and 16F, the operation control 2 is performed in addition to the operation control 1 (step S20). . In addition, the control content of the operation control 2 is the same as that of 2nd embodiment.

<効果>
上述した第三実施形態によれば、所定時間Tth1経過後に運転制御その1を実施するため、エンジン回転数Neの減少によるドライバビリティを確実に向上させることができる。
そして、所定時間Tth2経過後に、運転制御その2を更に実施するため、始動時のエンジン回転数Neを安定保持しつつ排ガス浄化装置47の昇温を燃費良く効率的に行う事ができる。
なお、本実施形態においても、第一実施形態及び第二実施形態と同様の効果を得ることができる。
<Effect>
According to the third embodiment described above, since the operation control 1 is performed after the elapse of the predetermined time Tth1, the drivability due to the decrease in the engine speed Ne can be reliably improved.
Then, after the predetermined time Tth2 has elapsed, the operation control No. 2 is further performed, so that the temperature of the exhaust gas purification device 47 can be raised efficiently with good fuel efficiency while stably maintaining the engine speed Ne at the time of startup.
In addition, also in this embodiment, the same effect as 1st embodiment and 2nd embodiment can be acquired.

<第四実施形態>
次に、本発明の第四実施形態について説明する。
第四実施形態のエンジンは、吸気ポート7内へ燃料を噴射する吸気ポート燃料噴射手段を備えており、当該吸気ポート燃料噴射手段及び筒内燃料噴射手段23から燃料を噴射するものである。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
The engine of the fourth embodiment includes intake port fuel injection means for injecting fuel into the intake port 7, and fuel is injected from the intake port fuel injection means and the in-cylinder fuel injection means 23.

図17は、第四実施形態に係るエンジン81の概略構成図である。図18は、本実施形態に係るエンジン81のECU82及び当該ECU82に関連する機器の構成ブロック図である。
図17及び図18に示すように、エンジン81は、吸気ポート7内へ燃料を噴射する吸気ポート燃料噴射手段83を更に備えている。吸気ポート燃料噴射手段83は、燃料タンク24内のフィードポンプ25を介して燃料タンクに接続されている。燃料タンク内の燃料は、フィードポンプ25により圧送される燃料がそのまま吸気ポート燃料噴射手段83から噴射される。
FIG. 17 is a schematic configuration diagram of an engine 81 according to the fourth embodiment. FIG. 18 is a configuration block diagram of the ECU 82 of the engine 81 and devices related to the ECU 82 according to the present embodiment.
As shown in FIGS. 17 and 18, the engine 81 further includes intake port fuel injection means 83 that injects fuel into the intake port 7. The intake port fuel injection means 83 is connected to the fuel tank via the feed pump 25 in the fuel tank 24. As the fuel in the fuel tank, the fuel pumped by the feed pump 25 is directly injected from the intake port fuel injection means 83.

また、ECU82は、吸気ポート燃料噴射制御手段85と、燃料噴射割合制御手段87とを更に備えている。
燃料噴射割合制御手段87は、回転数制御手段65から入力された燃料噴射量、酸素濃度センサ51から入力された検出情報、クランク角センサ35から入力されたクランク角情報等に基づいて、筒内燃料噴射手段23の噴射量に対する吸気ポート燃料噴射手段83の噴射量の割合を算出するとともに、筒内燃料噴射手段23、吸気ポート燃料噴射手段83の噴射量をそれぞれ算出する。その後、燃料噴射割合制御手段87は、算出した筒内燃料噴射手段23、吸気ポート燃料噴射手段83の噴射量情報をそれぞれ筒内燃料噴射制御手段71、吸気ポート燃料噴射制御手段85に出力する。
吸気ポート燃料噴射制御手段85は、入力された燃料噴射量情報及びクランク角情報等に基づいて、吸気ポート燃料噴射手段83の燃料噴射量及び噴射時期を制御する。
また、筒内燃料噴射制御手段71は、入力された燃料噴射量情報及びクランク角情報等に基づいて、筒内燃料噴射手段23の燃料噴射量及び噴射時期を制御する。
The ECU 82 further includes intake port fuel injection control means 85 and fuel injection ratio control means 87.
Based on the fuel injection amount input from the rotation speed control means 65, the detection information input from the oxygen concentration sensor 51, the crank angle information input from the crank angle sensor 35, etc., the fuel injection ratio control means 87 The ratio of the injection amount of the intake port fuel injection means 83 to the injection amount of the fuel injection means 23 is calculated, and the injection amounts of the in-cylinder fuel injection means 23 and the intake port fuel injection means 83 are calculated. Thereafter, the fuel injection ratio control means 87 outputs the calculated injection amount information of the in-cylinder fuel injection means 23 and the intake port fuel injection means 83 to the in-cylinder fuel injection control means 71 and the intake port fuel injection control means 85, respectively.
The intake port fuel injection control means 85 controls the fuel injection amount and injection timing of the intake port fuel injection means 83 based on the inputted fuel injection amount information and crank angle information.
Further, the in-cylinder fuel injection control means 71 controls the fuel injection amount and the injection timing of the in-cylinder fuel injection means 23 based on the inputted fuel injection amount information, crank angle information, and the like.

<制御フロー>
次に、本実施形態に係る圧縮S/L運転時に係る制御フローについて、図19、図20を用いて説明する。
<Control flow>
Next, a control flow related to the compression S / L operation according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 19 and 20.

まず、図19に示すように、エンジン81のイグニッションスイッチをON操作してエンジン81を始動させる(ステップS1)。   First, as shown in FIG. 19, the ignition switch of the engine 81 is turned on to start the engine 81 (step S1).

そして、冷却水の水温W、エンジン回転数Ne、バルブオーバーラップ角VOL、点火時期SA、筒内燃料噴射手段23の燃料噴射時期IT、吸気ポート燃料噴射手段83の燃料噴射時期MPIT、燃料噴射比率(以下、MPI比率RAという)、空燃比A/Fを算出する(ステップS2´´)。
なお、本明細書では、MPI比率RAを、筒内燃料噴射手段23からの燃料噴射量に対する吸気ポート燃料噴射手段83からの燃料噴射量の割合とする。
Then, the coolant temperature W, the engine speed Ne, the valve overlap angle VOL, the ignition timing SA, the fuel injection timing IT of the in-cylinder fuel injection means 23, the fuel injection timing MPIT of the intake port fuel injection means 83, and the fuel injection ratio (Hereinafter referred to as MPI ratio RA) and the air-fuel ratio A / F are calculated (step S2 ″).
In this specification, the MPI ratio RA is the ratio of the fuel injection amount from the intake port fuel injection means 83 to the fuel injection amount from the in-cylinder fuel injection means 23.

始動直後の筒内燃料噴射手段23及び吸気ポート燃料噴射手段83の燃料噴射時期IT及びMPITは、それぞれ圧縮S/L運転領域の各マップにしたがって設定されており、筒内燃料噴射制御手段71及び吸気ポート燃料噴射制御手段85は、当該各マップを読み込むことにより燃料噴射時期IT及びMPITを算出する。
また、始動直後のMPI比率RA及び空燃比A/Fは、それぞれ圧縮S/L運転領域の各マップにしたがって設定されており、燃料噴射割合制御手段87は、当該各マップを読み込むことによりMPI比率RA及び空燃比A/Fを算出する。
The fuel injection timings IT and MPIT of the in-cylinder fuel injection means 23 and the intake port fuel injection means 83 immediately after the start are set according to each map of the compression S / L operation region, and the in-cylinder fuel injection control means 71 and The intake port fuel injection control means 85 calculates the fuel injection timing IT and MPIT by reading each map.
Further, the MPI ratio RA and the air-fuel ratio A / F immediately after start-up are set according to the respective maps in the compression S / L operation region, and the fuel injection ratio control means 87 reads the respective maps to read the MPI ratio. RA and air-fuel ratio A / F are calculated.

次に、第二実施形態と同様に、ステップS3からステップS20までを実施する。
なお、ステップS6において、圧縮S/L運転を開始する際に、吸気ポート燃料噴射手段83の燃料噴射時期MPIT、MPI比率RA、空燃比A/Fは、冷態始動時のアイドル運転用に予め設定された初期設定値の燃料噴射時期MPIT1、MPI比率RA1、空燃比A/F1に設定される。
Next, similarly to the second embodiment, steps S3 to S20 are performed.
In step S6, when the compression S / L operation is started, the fuel injection timing MPIT, the MPI ratio RA, and the air-fuel ratio A / F of the intake port fuel injection means 83 are set in advance for idle operation at the time of cold start. The fuel injection timing MPIT1, the MPI ratio RA1, and the air-fuel ratio A / F1 are set as initial setting values.

その後、運転制御その3を実施する(ステップS30)。
運転制御その3では、図20に示すように、ECU61は、タイマーカウンタ63により計測された経過時間Tから所定時間Tth1を減算して時間差分ΔTを算出するとともに、当該時間差分ΔTが、予め設定された時間差分ΔTth未満か否かを判定する(ステップS31)。
時間差分ΔTthは、予め実験等により設定された値であり、本実施形態では、例えば10秒とした。なお、この値に限定されるものではない。
時間差分ΔTが、時間差分ΔTth未満の場合には、後述するステップS32を実施する。
Thereafter, operation control 3 is performed (step S30).
In operation control # 3, as shown in FIG. 20, the ECU 61 calculates a time difference ΔT by subtracting a predetermined time Tth1 from the elapsed time T measured by the timer counter 63, and the time difference ΔT is set in advance. It is determined whether or not the time difference is less than ΔTth (step S31).
The time difference ΔTth is a value set in advance by an experiment or the like, and is set to, for example, 10 seconds in this embodiment. The value is not limited to this value.
When the time difference ΔT is less than the time difference ΔTth, step S32 described later is performed.

次に、ステップS32では、燃料噴射割合制御手段87は、ステップS2´´で算出されたMPI比率RAが、予め設定された閾値RAth未満か否かを判定する。閾値RAthは、予め実験等により設定された値である。   Next, in step S32, the fuel injection ratio control means 87 determines whether or not the MPI ratio RA calculated in step S2 ″ is less than a preset threshold value RAth. The threshold value RAth is a value set in advance through experiments or the like.

そして、MPI比率RAが、閾値RAth未満の場合に、燃料噴射割合制御手段87は、現在のMPI比率RAに所定値eを加算して新たなMPI比率RAを算出する(ステップS33)。続いて、新たなMPI比率RAとなるように、吸気ポート燃料噴射手段83及び筒内燃料噴射手段23の各噴射量を決定する。
具体的には、図21(A)〜図21(C)に示すように、吸気ポート燃料噴射手段83からの噴射量を増加させるとともに、筒内燃料噴射手段23からの噴射量を減少させて新たなMPI比率RAとする。このとき、吸気ポート燃料噴射手段83からの噴射量は増加するが、筒内燃料噴射手段23からの噴射量は減少するため、空燃比A/Fは変化しない。その後、ステップS2を実施する。
一方、ステップS32にて、ステップS2´´で算出されたMPI比率RAが、閾値RAth以上の場合は、MPI比率RAを変化させることなく、再びステップS2´´を実施する。即ち、MPI比率RAは、閾値RAthよりも大きくならないように設定されている。
When the MPI ratio RA is less than the threshold value RAth, the fuel injection ratio control unit 87 calculates a new MPI ratio RA by adding a predetermined value e to the current MPI ratio RA (step S33). Subsequently, the injection amounts of the intake port fuel injection means 83 and the in-cylinder fuel injection means 23 are determined so as to obtain a new MPI ratio RA.
Specifically, as shown in FIGS. 21A to 21C, the injection amount from the intake port fuel injection means 83 is increased and the injection amount from the in-cylinder fuel injection means 23 is decreased. A new MPI ratio RA is assumed. At this time, the injection amount from the intake port fuel injection means 83 increases, but the injection amount from the in-cylinder fuel injection means 23 decreases, so the air-fuel ratio A / F does not change. Then, step S2 is implemented.
On the other hand, if the MPI ratio RA calculated in step S2 ″ is greater than or equal to the threshold RAth in step S32, step S2 ″ is performed again without changing the MPI ratio RA. That is, the MPI ratio RA is set so as not to be larger than the threshold value RAth.

ところで、ステップS31にて、時間差分ΔTが、時間差分ΔTth以上の場合には、ステップS34を実施する。   By the way, when the time difference ΔT is greater than or equal to the time difference ΔTth in step S31, step S34 is performed.

ステップS34では、燃料噴射割合制御手段87は、ステップS2´´にて算出された空燃比A/Fが、予め設定された閾値A/Fth未満か否かを判定する。閾値A/Fthは、予め実験等により設定された値である。   In step S34, the fuel injection ratio control means 87 determines whether or not the air-fuel ratio A / F calculated in step S2 ″ is less than a preset threshold A / Fth. The threshold value A / Fth is a value set in advance through experiments or the like.

そして、空燃比A/Fが、閾値A/Fth未満の場合に、燃料噴射割合制御手段87は、現在の空燃比A/Fに所定値fを加算して新たな空燃比A/Fを算出する(ステップS35)。続いて、図21(B)〜図21(D)に示すように、吸気ポート燃料噴射手段83の噴射量をそのままで、筒内燃料噴射手段23の噴射量を減少させて空燃比A/Fをリーン化させる。その後、後述するステップS36を実施する。
一方、ステップS34にて空燃比A/Fが、閾値A/Fth以上の場合は、空燃比A/Fをリーン化させることなくそのまま保持する。即ち、空燃比A/Fは、閾値FAthよりもリーンにならないように設定されている。その後、後述するステップS36を実施する。
When the air-fuel ratio A / F is less than the threshold value A / Fth, the fuel injection ratio control means 87 calculates a new air-fuel ratio A / F by adding a predetermined value f to the current air-fuel ratio A / F. (Step S35). Subsequently, as shown in FIGS. 21 (B) to 21 (D), the air-fuel ratio A / F is decreased by decreasing the injection amount of the in-cylinder fuel injection means 23 while keeping the injection amount of the intake port fuel injection means 83 as it is. To make it lean. Thereafter, step S36 described later is performed.
On the other hand, if the air-fuel ratio A / F is greater than or equal to the threshold value A / Fth in step S34, the air-fuel ratio A / F is maintained as it is without leaning. That is, the air-fuel ratio A / F is set so as not to become leaner than the threshold value FAth. Thereafter, step S36 described later is performed.

ステップS36では、吸気ポート燃料噴射制御手段85は、ステップS2´´にて算出された燃料噴射時期MPITが予め設定された閾値MPITthよりも大きいか否かを判定する。閾値MPITthは、予め実験等により設定された値である。   In step S36, the intake port fuel injection control means 85 determines whether or not the fuel injection timing MPIT calculated in step S2 ″ is greater than a preset threshold value MPITth. The threshold value MPITth is a value set in advance by experiments or the like.

そして、燃料噴射時期MPITが、閾値MPITthよりも大きい(遅角している)場合に、吸気ポート燃料噴射制御手段85は、現在の燃料噴射時期MPITから所定値gを減算して(進角して)新たな燃料噴射時期MPITを算出する。続いて、図21(E)に示すように、吸気ポート燃料噴射手段83の噴射時期を新たな燃料噴射時期MPITに進角させる(ステップS37)。その後、再びステップS2´´を実施する。
一方、ステップS36にて燃料噴射時期MPITが、閾値MPITth以下の場合は、燃料噴射時期MPITを進角させることなく、そのまま燃料噴射時期MPITを保持する。即ち、燃料噴射時期MPITは、閾値MPITthよりも進角しないように設定されている。その後、ステップS2´´を実施する。
When the fuel injection timing MPIT is larger (retarded) than the threshold value MPITth, the intake port fuel injection control means 85 subtracts the predetermined value g from the current fuel injection timing MPIT (advances). A) A new fuel injection timing MPIT is calculated. Subsequently, as shown in FIG. 21E, the injection timing of the intake port fuel injection means 83 is advanced to a new fuel injection timing MPIT (step S37). Thereafter, Step S2 ″ is performed again.
On the other hand, if the fuel injection timing MPIT is equal to or less than the threshold value MPITth in step S36, the fuel injection timing MPIT is held as it is without advancing the fuel injection timing MPIT. That is, the fuel injection timing MPIT is set so as not to advance more than the threshold value MPITth. Thereafter, Step S2 ″ is performed.

<効果>
上述した第四実施形態によれば、燃料噴射割合制御手段87を備えて、圧縮S/L運転の所定時間Tth1経過後に、吸気ポート燃料噴射手段83の噴射量を増加(即ちMPI比率RAを増加)させることで、昇温された吸気ポート7内で効率良く気化された燃料を燃焼室2へ供給することができる。即ち、時間の経過による吸気ポート7の昇温によって燃料の気化が促進され、燃焼効率が良くなり燃費を向上させることができる。
<Effect>
According to the fourth embodiment described above, the fuel injection ratio control means 87 is provided, and the injection amount of the intake port fuel injection means 83 is increased after the predetermined time Tth1 of the compression S / L operation has elapsed (that is, the MPI ratio RA is increased). ), The fuel vaporized efficiently in the intake port 7 whose temperature has been raised can be supplied to the combustion chamber 2. That is, vaporization of the fuel is promoted by the temperature rise of the intake port 7 over time, so that the combustion efficiency is improved and the fuel consumption can be improved.

また、吸気ポート7に噴射された燃料は、吸気ポート7内の空気中に均一に拡散することとなる。この状態で吸気バルブ5が開弁することで、燃料が均一に拡散された空気を燃焼室2内に供給できるため、良好な燃焼を得ることができる。そして、吸気ポート燃料噴射手段83の噴射量の割合を増加させることで、燃料が均一に拡散された空気量の割合が増加するため、安定燃焼を得るとともに、排出ガス中の有害成分を低減することができる。   Further, the fuel injected into the intake port 7 is uniformly diffused into the air in the intake port 7. Since the intake valve 5 is opened in this state, air in which fuel is uniformly diffused can be supplied into the combustion chamber 2, so that good combustion can be obtained. And by increasing the ratio of the injection amount of the intake port fuel injection means 83, the ratio of the amount of air in which the fuel is uniformly diffused increases, so that stable combustion is obtained and harmful components in the exhaust gas are reduced. be able to.

そして、筒内燃料噴射手段23の噴射量を冷態始動時の噴射量よりも低減させた場合には、吸気ポート燃料噴射手段83の噴射量を相対的に増加させることができる。これにより、空燃比A/Fがリーン化して良好な燃焼を得ることができる。さらに、燃料の全体供給量を増加させることなく、良好な燃焼を安定して得ることができるため、燃費を向上させることができる。   When the injection amount of the in-cylinder fuel injection means 23 is reduced below the injection amount at the time of cold start, the injection amount of the intake port fuel injection means 83 can be relatively increased. As a result, the air-fuel ratio A / F becomes lean and good combustion can be obtained. Furthermore, since good combustion can be stably obtained without increasing the total supply amount of fuel, fuel efficiency can be improved.

また、吸気ポート燃料噴射制御手段85を備えて、圧縮S/L運転の所定時間Tth1経過後に、吸気ポート燃料噴射手段83の燃料噴射時期MPITを進角させることによって、良好な燃焼を得て排出ガスを昇温することができる。
なお、本実施形態においても、第一実施形態及び第二実施形態と同様の効果を得ることができる。
Further, the intake port fuel injection control means 85 is provided, and after the predetermined time Tth1 of the compression S / L operation has elapsed, the fuel injection timing MPIT of the intake port fuel injection means 83 is advanced to obtain good combustion and discharge. The temperature of the gas can be raised.
In addition, also in this embodiment, the same effect as 1st embodiment and 2nd embodiment can be acquired.

<第五実施形態>
次に、本発明の第五実施形態について説明する。第五実施形態の運転制御は、圧縮S/L運転が所定時間Tth1経過すると、運転制御その1を実施し、圧縮S/L運転が所定時間Tth2(>Tth1)経過すると、運転制御その2を更に実施し、圧縮S/L運転が所定時間Tth3(>Tth2)経過すると、運転制御その3を更に実施するものである。
<Fifth embodiment>
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the operation control of the fifth embodiment, when the predetermined time Tth1 has elapsed for the compression S / L operation, the operation control 1 is performed, and when the predetermined time Tth2 (> Tth1) has elapsed for the compression S / L operation, the operation control 2 is performed. Further, when the compression S / L operation is performed for a predetermined time Tth3 (> Tth2), operation control 3 is further executed.

<制御フロー>
次に、本実施形態に係る圧縮S/L運転時に係る制御フローについて、図22、図23を用いて説明する。
<Control flow>
Next, a control flow related to the compression S / L operation according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、図22に示すように、ステップS1からステップS6までを第四実施形態と同様に実施する。続いて、ステップS7からステップS20までを第三実施形態と同様に実施する。   First, as shown in FIG. 22, steps S1 to S6 are performed in the same manner as in the fourth embodiment. Subsequently, Steps S7 to S20 are performed in the same manner as in the third embodiment.

その後、回転数制御手段65は、経過時間Tが、予め設定された所定時間Tth3以上か否かを判定する(ステップS25)。
所定時間Tth3は、予め実験等により設定された値であり、本実施形態では、例えば30秒とした。なお、この値に限定されるものではない。
経過時間Tが、所定時間Tth3未満の場合には、再び、ステップS2´´を実施する。
一方、経過時間Tが、所定時間Tth3以上の場合には、図23(G)〜図23(K)に示すように、運転制御その3を更に実施する(ステップS30)。運転制御その3の制御内容は、第四実施形態と同様である。
Thereafter, the rotational speed control means 65 determines whether or not the elapsed time T is equal to or longer than a predetermined time Tth3 set in advance (step S25).
The predetermined time Tth3 is a value set in advance by experiments or the like, and is set to 30 seconds, for example, in the present embodiment. The value is not limited to this value.
If the elapsed time T is less than the predetermined time Tth3, step S2 ″ is performed again.
On the other hand, when the elapsed time T is equal to or longer than the predetermined time Tth3, as shown in FIGS. 23 (G) to 23 (K), the operation control 3 is further performed (step S30). The control content of operation control 3 is the same as that of the fourth embodiment.

<効果>
上述した第五実施形態によれば、所定時間Tth1経過後に、運転制御その1を実施するため、エンジン回転数Neの減少によるドライバビリティを確実に向上させることができる。
そして、所定時間Tth2経過後に、運転制御その2を更に実施するため、始動時のエンジン回転数Neを安定保持しつつ排ガス浄化装置47の昇温を燃費良く効率的に行う事ができる。
さらに、所定時間Tth3経過後に、運転制御その3を更に実施するため、始動時のエンジン回転数Neを安定保持しつつ燃費を向上させることができる。
なお、本実施形態においても、第一実施形態、第三実施形態及び第四実施形態と同様の効果を得ることができる。
<Effect>
According to the fifth embodiment described above, since the operation control 1 is performed after the predetermined time Tth1 has elapsed, the drivability due to the decrease in the engine speed Ne can be reliably improved.
Then, after the predetermined time Tth2 has elapsed, since the operation control 2 is further performed, the temperature of the exhaust gas purification device 47 can be raised efficiently with good fuel efficiency while stably maintaining the engine speed Ne at the time of startup.
Furthermore, after the predetermined time Tth3 has elapsed, since the operation control 3 is further performed, it is possible to improve fuel efficiency while stably maintaining the engine speed Ne at the start.
In this embodiment, the same effects as those of the first embodiment, the third embodiment, and the fourth embodiment can be obtained.

なお、本明細書では、説明を省略したが、圧縮S/L運転が所定時間Th1経過した後、運転制御その1及び運転制御その3をほぼ同時に実施することとしてもよい。   Although description is omitted in this specification, the operation control 1 and the operation control 3 may be performed almost simultaneously after the compression S / L operation has elapsed for a predetermined time Th1.

なお、上述した各実施形態において、圧縮S/L運転が所定時間Tth1や所定時間Tth2や所定時間Tth3を経過した後で、運転制御その1、その2、その3を実施する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、水温Wが所定温度Wth1、所定温度Wth2、所定温度Wth3以上となった後で、運転制御その1、その2、その3を実施することとしてもよい。   In each of the above-described embodiments, the case where the operation control No. 1, No. 2, and No. 3 are performed after the compression S / L operation has passed the predetermined time Tth1, the predetermined time Tth2, and the predetermined time Tth3 has been described. However, the present invention is not limited to this, and after the water temperature W becomes equal to or higher than the predetermined temperature Wth1, the predetermined temperature Wth2, and the predetermined temperature Wth3, the operation control Nos. 1, 2, and 3 may be performed.

冷態始動時に触媒昇温運転を行う内燃機関で排ガス温度を短時間で昇温させる場合に適用できる。   The present invention can be applied to a case where the exhaust gas temperature is raised in a short time in an internal combustion engine that performs a catalyst temperature raising operation during cold start.

1 エンジン
2 燃焼室
3 シリンダヘッド
4 シリンダブロック
5 吸気バルブ
7 吸気ポート
9 排気バルブ
11 排気ポート
13 吸気流路
15 排気流路
17 吸気バルブタイミング調整装置
19 排気バルブタイミング調整装置
23 筒内燃料噴射手段
24 燃料タンク
25 フィードポンプ
27 高圧ポンプ
29 点火装置
31 冷却水温度センサ
33 クランクシャフト
35 クランク角センサ
37 ピストン
39 コンロッド
41 電子スロットル
43 フローセンサ
45 エアクリーナ
47 排ガス浄化装置
49 三元触媒
51 酸素濃度センサ
61 ECU
63 タイマーカウンタ
65 回転数制御手段
67 バルブタイミング制御手段
69 点火時期制御手段
71 筒内燃料噴射制御手段
81 エンジン
82 ECU
83 吸気ポート燃料噴射手段
85 吸気ポート燃料噴射制御手段
87 燃料噴射割合制御手段
1 Engine 2 Combustion chamber 3 Cylinder head 4 Cylinder block 5 Intake valve 7 Intake port 9 Exhaust valve 11 Exhaust port 13 Intake passage 15 Exhaust passage 17 Intake valve timing adjustment device 19 Exhaust valve timing adjustment device 23 In-cylinder fuel injection means 24 Fuel tank 25 Feed pump 27 High pressure pump 29 Ignition device 31 Cooling water temperature sensor 33 Crankshaft 35 Crank angle sensor 37 Piston 39 Connecting rod 41 Electronic throttle 43 Flow sensor 45 Air cleaner 47 Exhaust gas purification device 49 Three-way catalyst 51 Oxygen concentration sensor 61 ECU
63 Timer counter 65 Rotational speed control means 67 Valve timing control means 69 Ignition timing control means 71 In-cylinder fuel injection control means 81 Engine 82 ECU
83 Intake port fuel injection means 85 Intake port fuel injection control means 87 Fuel injection ratio control means

Claims (6)

排ガス通路に設けられて排ガスを浄化する触媒と、燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内燃料噴射手段とを有する内燃機関であって、冷態始動時に前記内燃機関の圧縮行程で前記筒内燃料噴射手段より前記燃焼室内に燃料を噴射して空燃比を理論空燃比或いは理論空燃比よりもリーンとした触媒昇温運転を行う内燃機関の運転制御装置において、
前記内燃機関を冷却する冷却水の温度又は前記触媒昇温運転の運転開始からの経過時間に応じて、前記内燃機関の回転数を始動時の初期設定値の回転数よりも減少させる回転数制御手段と、吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも何れか一方の開閉時期を変更して、前記吸気バルブと前記排気バルブの開弁期間のバルブオーバーラップを始動時の初期設定値のバルブオーバーラップよりも増加させるバルブタイミング制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の運転制御装置。
An internal combustion engine having a catalyst provided in an exhaust gas passage for purifying exhaust gas and in-cylinder fuel injection means for directly injecting fuel into a combustion chamber, wherein the in-cylinder fuel is subjected to a compression stroke of the internal combustion engine during a cold start. In an operation control device for an internal combustion engine for injecting fuel from an injection means into the combustion chamber and performing a catalyst temperature raising operation in which the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio,
Rotational speed control for reducing the rotational speed of the internal combustion engine from the initial set value at the time of starting according to the temperature of the cooling water for cooling the internal combustion engine or the elapsed time from the start of the catalyst temperature raising operation And the opening / closing timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve is changed so that the valve overlap during the opening period of the intake valve and the exhaust valve is greater than the valve overlap of the initial setting value at the time of starting. An operation control device for an internal combustion engine, comprising: a valve timing control means for increasing the internal combustion engine.
前記回転数の減少制御及び前記開弁期間のバルブオーバーラップの増加制御を、前記冷却水が所定温度又は前記触媒昇温運転の運転開始から所定時間に達した後に実施することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の運転制御装置。   The decrease control of the rotation speed and the increase control of the valve overlap during the valve opening period are performed after the cooling water reaches a predetermined temperature or a predetermined time from the start of the catalyst heating operation. Item 2. An operation control device for an internal combustion engine according to Item 1. 前記内燃機関は、前記燃焼室内の混合気に点火する点火装置を有し、
前記運転制御装置は、前記点火装置の点火時期を制御する点火時期制御手段と、前記筒内燃料噴射手段から噴射される燃料の噴射時期及び噴射量を制御する筒内燃料噴射制御手段と、を更に備えており、
前記点火時期制御手段により前記点火装置の点火時期を始動時の初期設定値よりも進角させる制御、及び前記筒内燃料噴射制御手段により噴射時期を始動時の初期設定値よりも進角させる制御のうち少なくとも何れか一方を、前記冷却水が所定温度又は前記触媒昇温運転の運転開始から所定時間に達した後に実施することを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の運転制御装置。
The internal combustion engine has an ignition device that ignites an air-fuel mixture in the combustion chamber,
The operation control device includes: an ignition timing control unit that controls an ignition timing of the ignition device; and an in-cylinder fuel injection control unit that controls an injection timing and an injection amount of fuel injected from the in-cylinder fuel injection unit. In addition,
Control by which the ignition timing control means advances the ignition timing of the ignition device from an initial set value at the start, and control by which the in-cylinder fuel injection control means advances the injection timing from an initial set value at the start 3. The operation control of the internal combustion engine according to claim 1, wherein at least one of the two is performed after the cooling water reaches a predetermined temperature or a predetermined time from the start of the catalyst temperature increase operation. apparatus.
前記内燃機関は、吸気ポート内に燃料を噴射する吸気ポート燃料噴射手段を有し、
前記運転制御装置は、前記吸気ポート燃料噴射手段から噴射される燃料の噴射時期及び噴射量を制御する吸気ポート燃料噴射制御手段と、前記筒内燃料噴射手段の噴射量に対する前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合を始動時の初期設定値よりも増加させる燃料噴射割合制御手段とを更に備え、
前記燃料噴射割合制御手段により前記筒内燃料噴射手段の噴射量に対する前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合を増加させる制御を、前記冷却水が所定温度又は前記触媒昇温運転の運転開始から所定時間に達した後に実施することを特徴とする請求項1から3のうち何れか一項に記載の内燃機関の運転制御装置。
The internal combustion engine has intake port fuel injection means for injecting fuel into the intake port,
The operation control device includes an intake port fuel injection control means for controlling an injection timing and an injection amount of fuel injected from the intake port fuel injection means, and the intake port fuel injection means for the injection amount of the in-cylinder fuel injection means. And a fuel injection ratio control means for increasing the ratio of the injection amount of the engine from the initial set value at the start,
Control by which the ratio of the injection amount of the intake port fuel injection means to the injection amount of the in-cylinder fuel injection means is increased by the fuel injection ratio control means from the start of operation of the cooling water at a predetermined temperature or the catalyst temperature raising operation. The operation control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the operation control device is implemented after a predetermined time has been reached.
前記吸気ポート燃料噴射制御手段は、前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射時期を始動時の初期設定値の噴射角度よりも進角させる制御を実施することを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の運転制御装置。   5. The internal combustion engine according to claim 4, wherein the intake port fuel injection control unit performs control to advance an injection timing of the intake port fuel injection unit with respect to an injection angle of an initial set value at start-up. Operation control device. 前記燃料噴射割合制御手段は、前記筒内燃料噴射手段の噴射量を始動時の初期設定値よりも低減することで、前記筒内燃料噴射手段の噴射量に対する前記吸気ポート燃料噴射手段の噴射量の割合を増加させることを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の運転制御装置。   The fuel injection ratio control means reduces the injection amount of the in-cylinder fuel injection means from an initial set value at the time of start, thereby causing the injection amount of the intake port fuel injection means to be relative to the injection amount of the in-cylinder fuel injection means. The operation control device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the ratio is increased.
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