JP2017180197A - Control device of multi-cylinder engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多気筒エンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a multi-cylinder engine.
従来から、エンジン回転数又はエンジン負荷、エンジン温度(水温)等のエンジンの運転状態に応じてエンジンの燃焼室内の燃料の燃焼方式を切り替えることが知られている。燃焼方式としては、エンジン回転数及びエンジン負荷が低い状態でエンジンの燃焼室内に噴射された燃料を火花点火により着火させるSI(Spark Ignition)燃焼方式、及びエンジン回転数及びエンジン負荷が高い状態でエンジンの燃焼室内に噴射された燃料を燃焼室の圧縮により自己着火させるCI(Compression Ignition)燃焼方式が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, it is known to switch a fuel combustion method in an engine combustion chamber according to an engine operating state such as an engine speed, an engine load, and an engine temperature (water temperature). As a combustion system, an SI (Spark Ignition) combustion system in which fuel injected into the combustion chamber of the engine is ignited by spark ignition in a state where the engine speed and engine load are low, and an engine in which the engine speed and engine load are high. A CI (Compression Ignition) combustion method is known in which fuel injected into a combustion chamber is self-ignited by compression of the combustion chamber.
このようなエンジンでは、エンジンの始動直後等エンジン水温が低い状態では、先ず、セルモータによりエンジンを駆動させるクランキングを行う。そして燃料の燃焼によってエンジンを駆動可能な完爆状態に達した後、全ての気筒において着火時期をリタードさせたSI燃焼によりエンジンの暖機運転を開始する。一般的に、SI燃焼と比べてCI燃焼を用いた方が燃費が良くなるが、エンジンの水温が低い状態では燃焼室内での燃料の圧縮自己着火を行うことができない。従ってエンジンの水温が所定温度以上となるまではSI燃焼によりエンジンの暖機運転を行う。そして、エンジンの水温が所定温度以上となった後、全ての気筒について燃焼方式をSI燃焼からCI燃焼に切り替える。このような燃焼方式の切り替えを行う技術としては特許文献1が知られている。
In such an engine, in a state where the engine water temperature is low, such as immediately after the engine is started, cranking for driving the engine by the cell motor is first performed. Then, after reaching the complete explosion state where the engine can be driven by the combustion of the fuel, the engine warm-up operation is started by SI combustion in which the ignition timing is retarded in all the cylinders. In general, the use of CI combustion improves fuel efficiency compared to SI combustion, but compression self-ignition of fuel in the combustion chamber cannot be performed when the engine water temperature is low. Therefore, the engine is warmed up by SI combustion until the water temperature of the engine reaches a predetermined temperature or higher. Then, after the engine water temperature becomes equal to or higher than the predetermined temperature, the combustion system is switched from SI combustion to CI combustion for all cylinders.
特許文献1では、エンジン水温が低い状態においてエンジンの始動後に1気筒ずつSI燃焼からCI燃焼に切り替えることにより燃費及び排気エミッションを向上させることとしている。
In
一般的にSI燃焼とCI燃焼とを比較すると、CI燃焼の方が熱効率が高く燃費が良いためSI燃焼とCI燃焼とを切り替えるエンジンにおいてはCI燃焼の時期を長くすることが望ましい。 In general, when SI combustion is compared with CI combustion, it is desirable to increase the time of CI combustion in an engine that switches between SI combustion and CI combustion because CI combustion has higher thermal efficiency and better fuel efficiency.
一方でCI燃焼方式では、熱効率が高い反面、燃焼時の排気の温度がSI燃焼時の排気よりも低い傾向にあり気筒内の温度が上昇し難くエンジンの水温が上昇し難い。従って、エンジン始動時にCI燃焼を多用すると暖気に要する時間が長くなるため実質的に燃費を向上させることができない場合がある。 On the other hand, in the CI combustion method, although the thermal efficiency is high, the temperature of the exhaust gas during combustion tends to be lower than the exhaust gas during SI combustion, so that the temperature in the cylinder hardly rises and the water temperature of the engine hardly rises. Therefore, if the CI combustion is frequently used at the time of starting the engine, the time required for warming up becomes longer, so that the fuel efficiency may not be substantially improved.
またエンジンの排気系統には排気を浄化するための触媒が設けられているが、これら触媒を効果的に作用させるためにはエンジンの排気によって触媒を暖機する必要がある。しかしながら、上述したようにCI燃焼時の排気の温度は比較的低温であるため、エンジン始動時にCI燃焼を多用すると触媒を十分に暖めることができない場合がある。 Further, a catalyst for purifying exhaust gas is provided in the exhaust system of the engine, but in order for these catalysts to act effectively, it is necessary to warm up the catalyst by exhaust of the engine. However, as described above, the temperature of the exhaust gas during the CI combustion is relatively low. Therefore, if the CI combustion is frequently used when starting the engine, the catalyst may not be sufficiently warmed.
そこで本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、エンジン始動時において、燃費の向上を図りつつ、触媒を効率的に暖めることができるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an engine control device that can efficiently warm a catalyst while improving fuel efficiency when starting an engine. To do.
上記課題を解決するために、本発明は、エンジンの運転状態に応じて燃料の燃焼方式をSI燃焼とCI燃焼とで切り替える多気筒エンジンの制御装置であって、気筒毎に設けられた複数の排気弁と、これら複数の排気弁のリフトタイミングを互いに独立して制御する排気側可変動弁機構と、前記排気弁よりも排気側に設けられた触媒と、を備え、前記多気筒エンジンの温度が所定温度以下の場合において、複数の気筒のうちの特定の気筒については、気筒内の空気と燃料の割合が理論空燃比となるよう空燃比を制御しながらSI燃焼を行い、複数の気筒のうちの残りの気筒については、前記排気側可変動弁機構を用いて吸気行程の所定のタイミングで前記排気弁を開弁し、前記特定の気筒から排出された既燃ガスを気筒内に取り込むと共に、前記特定の気筒よりも高い空燃比にとなるよう空燃比を制御しながらCI燃焼を行う。 In order to solve the above-described problems, the present invention is a control apparatus for a multi-cylinder engine that switches a fuel combustion method between SI combustion and CI combustion according to the operating state of the engine, and includes a plurality of cylinders provided for each cylinder. An exhaust valve, an exhaust-side variable valve mechanism that controls the lift timing of the plurality of exhaust valves independently of each other, and a catalyst provided on the exhaust side of the exhaust valve, the temperature of the multi-cylinder engine When the temperature is equal to or lower than a predetermined temperature, for a specific cylinder among the plurality of cylinders, SI combustion is performed while controlling the air-fuel ratio so that the ratio of air and fuel in the cylinder becomes the stoichiometric air-fuel ratio. For the remaining cylinders, the exhaust valve is opened at a predetermined timing of the intake stroke using the exhaust side variable valve mechanism, and the burned gas discharged from the specific cylinder is taken into the cylinder. , Serial performing CI combustion while controlling the air-fuel ratio so that a high air-fuel ratio than the specific cylinder.
このように構成された本発明によれば、特定の気筒については、空燃比を理論空燃比としてSI燃焼を行う。これにより、燃費向上を図りながら高温排気を排出してエンジンの温度を上昇させることができる。また、特定の気筒についてSI燃焼によって高温の排気を排出することによりエンジンの排気系統に設けられた触媒に高温排気を提供して触媒を暖機することができる。また、残りの気筒については、空燃比を理論空燃比よりも高い状態としCI燃焼を行い、吸気行程において排気弁を開弁することにより、特定の気筒から排出された高温排気を燃焼室内に取り込み、残りの気筒内の温度を上昇させることができる。 According to the present invention thus configured, SI combustion is performed for a specific cylinder with the air-fuel ratio as the stoichiometric air-fuel ratio. As a result, it is possible to increase the engine temperature by exhausting high-temperature exhaust while improving fuel efficiency. Further, by discharging high-temperature exhaust gas by SI combustion for a specific cylinder, it is possible to warm the catalyst by providing high-temperature exhaust gas to the catalyst provided in the engine exhaust system. Further, with respect to the remaining cylinders, CI combustion is performed with the air-fuel ratio being higher than the stoichiometric air-fuel ratio, and the exhaust valve is opened during the intake stroke, whereby high-temperature exhaust exhausted from a specific cylinder is taken into the combustion chamber. The temperature in the remaining cylinders can be raised.
また、本発明において好ましくは、所定のサイクル毎に、SI燃焼を行っている気筒の燃焼方式をCI燃焼に切り替え、かつCI燃焼を行っている気筒の燃焼方式をSI燃焼に切り替える。 Preferably, in the present invention, the combustion system of the cylinder performing SI combustion is switched to CI combustion and the combustion system of the cylinder performing CI combustion is switched to SI combustion every predetermined cycle.
このように構成された本発明によれば、所定のサイクル毎に燃焼方式を切り替えることで全ての気筒について均一に気筒内の温度を上昇させることができる。 According to the present invention configured as described above, the temperature in the cylinder can be uniformly increased for all the cylinders by switching the combustion method at every predetermined cycle.
また、本発明において好ましくは、CI燃焼を行う気筒の数を段階的に増やし、SI燃焼を行う気筒の数を段階的に減らす。 In the present invention, preferably, the number of cylinders that perform CI combustion is increased stepwise, and the number of cylinders that perform SI combustion is decreased stepwise.
このように構成された本発明によれば、熱効率が高いCI燃焼を行う気筒の数を段階的に増やしこれに伴いSI燃焼を行う気筒の数を段階的に減らすことでエンジン全体の燃費を向上させることができる。 According to the present invention configured as described above, the number of cylinders that perform CI combustion with high thermal efficiency is increased stepwise, and the number of cylinders that perform SI combustion is decreased stepwise, thereby improving the fuel efficiency of the entire engine. Can be made.
また、本発明において好ましくは、CI燃焼を行う気筒の数の段階的な増加及びSI燃焼を行う気筒の数の段階的な減少はエンジンの水温に応じて行われる。 Preferably, in the present invention, the stepwise increase in the number of cylinders that perform CI combustion and the stepwise decrease in the number of cylinders that perform SI combustion are performed according to the engine water temperature.
このように構成された本発明によれば、エンジンの水温に応じてCI燃焼を行う気筒の数を増やすことができるため、より効率的にCI燃焼を行う気筒の数を増やすことができる。 According to the present invention configured as described above, the number of cylinders that perform CI combustion can be increased according to the water temperature of the engine, so that the number of cylinders that perform CI combustion more efficiently can be increased.
また、本発明において好ましくは、前記多気筒エンジンは、直列多気筒エンジンであり、初期段階においてCI燃焼を行う気筒は気筒の列の中央にある気筒である。 In the present invention, it is preferable that the multi-cylinder engine is an in-line multi-cylinder engine, and the cylinder that performs CI combustion in the initial stage is a cylinder in the center of a row of cylinders.
このように構成された本発明によれば、直列に配列された気筒のうち気筒内温度が上昇し易い中央にある気筒からCI燃焼を行わせることができる。これにより、より効率的にエンジンの温度を上昇させることができる。 According to the present invention configured as described above, the CI combustion can be performed from the cylinder in the center, in which the in-cylinder temperature easily rises, among the cylinders arranged in series. Thereby, the temperature of the engine can be raised more efficiently.
また、本発明において好ましくは、前記残りの気筒の空燃比λは約2である。 In the present invention, preferably, the air-fuel ratio λ of the remaining cylinders is about 2.
このように構成された本発明によれば、残りの気筒について空燃比を高くすることにより、当該気筒内の温度を上昇させることができる。 According to the present invention configured as above, the temperature in the cylinder can be increased by increasing the air-fuel ratio of the remaining cylinders.
以上のように本発明によれば、エンジン始動時において、燃費の向上を図りつつ、触媒を効率的に暖めることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to efficiently warm the catalyst while improving fuel efficiency when starting the engine.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるエンジンについて説明する。 Hereinafter, an engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
まず、図1を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの構成について説明する。図1は、本発明の実施形態によるエンジンの概略構成図である。 First, the configuration of an engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、エンジン1は、車両に搭載される、少なくともガソリンを含有する燃料が供給されるガソリンエンジンである。エンジン1は、複数の気筒18が直列に配列されたシリンダブロック11と、このシリンダブロック11上に配設されたシリンダヘッド12と、シリンダブロック11の下側に配設され、エンジンオイルが貯留されたオイルパン13とを有している。各気筒18内には、コンロッド142を介してクランクシャフト15と連結されているピストン14が往復動可能に嵌挿されている。ピストン14の頂面には、ディーゼルエンジンの燃焼室に適用されるリエントラント型燃焼室を形成するようなキャビティ141が設けられている。キャビティ141は、ピストン14が圧縮上死点付近に位置するときには、インジェクタ67に相対する。そして、シリンダヘッド12と、気筒18と、キャビティ141を有するピストン14とが、燃焼室19を画定する。なお、燃焼室19の形状は、図示する形状に限定されるものではない。例えばキャビティ141の形状、ピストン14の頂面形状、及び、燃焼室19の天井部の形状等は、適宜変更することが可能である。
As shown in FIG. 1, the
図2は、エンジンのシリンダブロックの概略構成図である。この例ではエンジン1、図2に示すように、4つの気筒18a,18b,18c,18dを直列に配列した直列4気筒型エンジンであり、各気筒18の燃焼室19a、19b,19c,19dは、吸気側のマニホールドによって構成される吸気ポート16及び排気側のマニホールドによって構成される排気ポート17に接続されている。なお、同図では、説明の便宜上吸気弁及び排気弁は省略してある。そして吸気ポート16からの空気はマニホールド部分において分岐し、各気筒の燃焼室19a、19b,19c,19dにほぼ均等に分配される。そして燃焼室19a、19b,19c,19d内で生じた既燃ガスは排気ガスとして排気ポート17側に排気される。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a cylinder block of the engine. In this example, as shown in FIG. 2, the
このエンジン1は、理論熱効率の向上や、圧縮着火燃焼の安定化等を目的として、15以上の比較的高い幾何学的圧縮比に設定されている。なお、幾何学的圧縮比は15以上20以下程度の範囲で、適宜設定すればよい。
The
再度図1を参照すると、シリンダヘッド12には、吸気ポート16及び排気ポート17には燃焼室19側の開口を開閉する吸気弁21及び排気弁22がそれぞれ配設されている。
Referring to FIG. 1 again, the
シリンダヘッド12には、気筒18毎に、気筒18内に燃料を直接噴射する(直噴)インジェクタ67が取り付けられている。インジェクタ67は、その噴口が燃焼室19の天井面の中央部分から、その燃焼室19内に臨むように配設されている。インジェクタ67は、エンジン1の運転状態に応じて設定された噴射タイミングでかつ、エンジン1の運転状態に応じた量の燃料を、燃焼室19内に直接噴射する。この例において、インジェクタ67は、詳細な図示は省略するが、複数の噴口を有する多噴口型のインジェクタである。これによって、インジェクタ67は、燃料噴霧が、燃焼室19の中心位置から放射状に広がるように、燃料を噴射する。ピストン14が圧縮上死点付近に位置するタイミングで、燃焼室19の中央部分から放射状に広がるように噴射された燃料噴霧は、ピストン頂面に形成されたキャビティ141の壁面に沿って流動する。換言すれば、キャビティ141は、ピストン14が圧縮上死点付近に位置するタイミングで噴射された燃料噴霧を、その内部に収めるように形成されている。この多噴口型のインジェクタ67とキャビティ141との組み合わせは、燃料の噴射後、混合気形成期間を短くすると共に、燃焼期間を短くする上で有利な構成である。なお、インジェクタ67は、多噴口型のインジェクタに限定されず、外開弁タイプのインジェクタを採用してもよい。
For each
図外の燃料タンクとインジェクタ67との間は、燃料供給経路によって互いに連結されている。この燃料供給経路上には、燃料ポンプ63とコモンレール64とを含み、かつ、インジェクタ67に、比較的高い燃料圧力で燃料を供給することが可能な燃料供給システム62が介設されている。燃料ポンプ63は、燃料タンクからコモンレール64に燃料を圧送し、コモンレール64は圧送された燃料を、比較的高い燃料圧力で蓄えることが可能である。インジェクタ67が開弁することによって、コモンレール64に蓄えられている燃料がインジェクタ67の噴口から噴射される。ここで、燃料ポンプ63は、図示は省略するが、プランジャー式のポンプであり、エンジン1によって駆動される。このエンジン駆動のポンプを含む構成の燃料供給システム62は、30MPa以上の高い燃料圧力の燃料を、インジェクタ67に供給することを可能にする。燃料圧力は、最高で120MPa程度に設定してもよい。インジェクタ67に供給される燃料の圧力は、エンジン1の運転状態に応じて変更される。なお、燃料供給システム62は、この構成に限定されるものではない。
A fuel tank (not shown) and the
シリンダヘッド12にはまた、燃焼室19内の混合気に強制点火(具体的には火花点火)する点火プラグ25が取り付けられている。点火プラグ25は、この例では、エンジン1の排気側から斜め下向きに延びるように、シリンダヘッド12内を貫通して配置されている。点火プラグ25の先端は、圧縮上死点に位置するピストン14のキャビティ141内に臨んで配置される。
An ignition plug 25 for forcibly igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber 19 (specifically, spark ignition) is also attached to the
エンジン1の一側面には、各気筒18の吸気ポート16に連通するように吸気通路30が接続されている。一方、エンジン1の他側面には、各気筒18の燃焼室19からの既燃ガス(排気ガス)を排出する排気通路40が接続されている。
An
吸気通路30の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ31が配設され、その下流側には、各気筒18への吸入空気量を調節するスロットル弁36が配設されている。また、吸気通路30における下流端近傍には、サージタンク33が配設されている。このサージタンク33よりも下流側の吸気通路30は、気筒18毎に分岐する独立通路とされ、これら各独立通路の下流端が各気筒18の吸気ポート16にそれぞれ接続されている。
An
排気通路40の上流側の部分は、気筒18毎に分岐して排気ポート17の外側端に接続された独立通路と該各独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。この排気通路40における排気マニホールドよりも下流側には、排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置として、直キャタリスト41とアンダーフットキャタリスト42とがそれぞれ接続されている。直キャタリスト41及びアンダーフットキャタリスト42はそれぞれ、筒状ケースと、そのケース内の流路に配置した、例えば三元触媒とを備えて構成されている。
The upstream portion of the
吸気通路30におけるサージタンク33とスロットル弁36との間の部分と、排気通路40における直キャタリスト41よりも上流側の部分とは、排気ガスの一部を吸気通路30に還流するためのEGR通路50を介して接続されている。このEGR通路50は、排気ガスをエンジン冷却水によって冷却するためのEGRクーラ52が配設された主通路51を含んで構成されている。主通路51には、排気ガスの吸気通路30への還流量を調整するためのEGR弁511が配設されている。
A portion between the
また、エンジン1は、制御手段としてのパワートレイン・コントロール・モジュール(以下では「PCM」と呼ぶ。)10によって制御される。PCM10は、CPU、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサで構成されており、このPCM10が制御器を構成する。
The
図2は、本発明の実施形態によるエンジンの制御ブロック図である。図2に示すように、PCM10には、各種のセンサSW1、SW2、SW4〜SW18の検出信号が入力される。具体的には、PCM10には、エアクリーナ31の下流側で、新気の流量を検出するエアフローセンサSW1の検出信号と、新気の温度を検出する吸気温度センサSW2の検出信号と、EGR通路50における吸気通路30との接続部近傍に配置されかつ、外部EGRガスの温度を検出するEGRガス温センサSW4の検出信号と、吸気ポート16に取り付けられかつ、気筒18内に流入する直前の吸気の温度を検出する吸気ポート温度センサSW5の検出信号と、シリンダヘッド12に取り付けられかつ、気筒18内の圧力を検出する筒内圧センサSW6の検出信号と、排気通路40におけるEGR通路50の接続部近傍に配置されかつ、それぞれ排気温度及び排気圧力を検出する排気温センサSW7及び排気圧センサSW8の検出信号と、直キャタリスト41の上流側に配置されかつ、排気中の酸素濃度を検出するリニアO2センサSW9の検出信号と、直キャタリスト41とアンダーフットキャタリスト42との間に配置されかつ、排気中の酸素濃度を検出するラムダO2センサSW10の検出信号と、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサSW11の検出信号と、クランクシャフト15の回転角を検出するクランク角センサSW12の検出信号と、車両のアクセルペダル(図示省略)の操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサSW13の検出信号と、吸気側及び排気側のカム角センサSW14、SW15の検出信号と、燃料供給システム62のコモンレール64に取り付けられかつ、インジェクタ67に供給する燃料圧力を検出する燃圧センサSW16の検出信号と、エンジン1の油圧を検出する油圧センサSW17の検出信号と、エンジンオイルの油温を検出する油温センサSW18の検出信号と、が入力される。
FIG. 2 is a control block diagram of the engine according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, detection signals from various sensors SW1, SW2, SW4 to SW18 are input to the
PCM10は、これらの検出信号に基づいて種々の演算を行うことによってエンジン1や車両の状態を判定し、これに応じて、(直噴)インジェクタ67、点火プラグ25、吸気弁21a,21bを制御する吸気側可変動弁機構71、排気弁22a,22bを制御する排気側可変動弁機構72、燃料供給システム62、及び、各種の弁(スロットル弁36、EGR弁511)のアクチュエータに対して制御信号を出力する。こうしてPCM10は、エンジン1を運転する。
The
吸気側可変動弁機構71及び排気側可変動弁機構72は、対応する吸気弁21又は排気弁22のリフト量及びリフトタイミングを他の吸気弁21又は排気弁22から独立して制御できる公知の可変バルブ機構であればどのようなものであってもよく、例えば油圧式弁又は電磁式弁を用いることができる。
The intake-side
次に、上述したエンジンの制御装置の作用について詳述する。 Next, the operation of the above-described engine control device will be described in detail.
図4は、エンジンの制御装置の動作を示すフロー図である。図4に示すように、例えばエンジンが始動されて一連の処理が開始すると、ステップS1においてPCM10は、エンジン1が完爆状態に達したか否かを判断する。完爆状態とは、クランキング運転後に燃料の点火を開始して燃料の燃焼によってエンジンを駆動可能な状態をいう。そしてPCM10は、エンジンが完爆状態に達するまで、全ての気筒をSI燃焼方式で運転する。そして、エンジンが完爆状態に達してセルモータに依存せず駆動可能な状態に達した場合、ステップS2以降の処理を行う。
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the engine control apparatus. As shown in FIG. 4, for example, when the engine is started and a series of processes is started, in step S <b> 1, the
ステップS2においてPCM10は、特定の3気筒について燃料の燃焼方式をSI燃焼方式とし、残りの1気筒について燃料の燃焼方式をCI燃焼方式とする。この場合において、どの4気筒のうちどの気筒をCI燃焼方式とするかについては適宜選択可能であるが、CI燃焼を行う気筒を、数サイクル毎に変更することが好ましい。具体的には、最初に図2に示す気筒18aをCI燃焼方式で運転し、残りの気筒18b,18c,18dをSI燃焼方式で運転した場合、例えば2サイクル後に、CI燃焼方式で運転していた気筒18aの燃焼方式をSI燃焼方式に変更し、変わりに気筒18bの燃焼方式をCI燃焼方式に変更する。このように数サイクル毎にCI燃焼方式で運転される気筒を変更することにより、全ての気筒18の燃焼室19内の温度を均一に上昇させることができる。
In step S2, the
そして、ステップS2において特定の3気筒について燃焼方式をSI燃焼方式とすると、SI燃焼方式で運転されている気筒からの排気ガスの温度を、CI燃焼方式で運転されている気筒からの排気ガスの温度よりも高くすることができる。そして、SI燃焼方式で運転されている気筒からの排気ガスは、排気ポート17を介して直キャタリスト41及びアンダーフットキャタリスト42に供給される。これにより直キャタリスト41及びアンダーフットキャタリスト42を暖機することができる。また、この場合において、SI燃焼方式で運転される気筒の燃焼室19内の空燃比は、理論空燃比λ=1付近に調整される。これにより、燃費の向上を図りつつ高温の排気を排出することができる。
Then, if the combustion method for the specific three cylinders in step S2 is the SI combustion method, the temperature of the exhaust gas from the cylinder operated by the SI combustion method is changed to the temperature of the exhaust gas from the cylinder operated by the CI combustion method. It can be higher than the temperature. Exhaust gas from the cylinders operated in the SI combustion system is supplied to the
また、残りの1気筒については比較的熱効率の高く燃費が良いCI燃焼方式で運転する。そしてCI燃焼方式で運転している気筒については、吸気行程において排気弁22を所定量・所定時期で開弁する、いわゆる排気二度開きにより内部EGR処理を実行する。この場合、CI燃焼方式で運転される気筒18の燃焼室19内の空燃比は、SI燃焼方式で運転される気筒18の燃焼室19内の空燃比よりも高く、例えばλ=2付近に調整される。これにより、吸気行程において、隣接するSI燃焼方式で運転されている気筒から排気ポート17に排出された高温の排気ガスを燃焼室19内に取り込み、燃焼室19内の温度を高めることができる。
The remaining one cylinder is operated by a CI combustion method with relatively high thermal efficiency and good fuel efficiency. For the cylinders operating in the CI combustion system, internal EGR processing is executed by opening the
次いで、ステップS3においてPCM10は、エンジン1の水温が所定の第1閾値T1より高くなったか否かを判断する。そしてエンジンの水温が第1閾値T1より高くなっていない場合には、ステップS2において決定された燃焼方式を維持し、この状態でエンジンの運転を継続する。
Next, in step S3, the
そしてステップS3においてPCM10が、エンジン1の水温が第1閾値T1よりも高くなったと判断した場合には、PCM10はステップS4以降の処理を行う。
When the
ステップS4においてPCM10は、エンジン1の燃焼方式を切り替え、特定の2気筒について燃料の燃焼方式をSI燃焼方式とし、残りの2気筒について燃料の燃焼方式をCI燃焼方式とする。この場合においても、どの気筒をCI燃焼方式とするかについては適宜選択可能であるが、図2で示す例で説明すると、直列に配列された4気筒のうち、中央にある気筒18b及び18cについて燃焼方式をCI燃焼方式とすることが好ましい。
In step S4, the
次いでステップS5においてPCM10は、エンジン1の水温が所定の第2閾値T2(T2>T1)より高くなったか否かを判断する。そしてエンジンの水温が第2閾値T2より高くなっていない場合には、ステップS4において決定された燃焼方式を維持し、この状態でエンジンの運転を継続する。
Next, in step S5, the
そしてステップS5においてPCM10が、エンジン1の水温が第2閾値T2よりも高くなったと判断した場合には、PCM10はステップS6以降の処理を行う。
If the
ステップS6においてPCM10は、エンジン1の燃焼方式を切り替え、特定の3気筒について燃料の燃焼方式をSI燃焼方式とし、残りの1気筒について燃料の燃焼方式をCI燃焼方式とする。
In step S6, the
次いでステップS7においてPCM10は、エンジン1の水温が所定の第3閾値T3(T3>T2)より高くなったか否かを判断する。そしてエンジンの水温が第3閾値T3より高くなっていない場合には、ステップS6において決定された燃焼方式を維持し、この状態でエンジンの運転を継続する。
Next, in step S7, the
そしてステップS7においてPCM10が、エンジン1の水温が第3閾値T3よりも高くなったと判断した場合には、PCM10はステップS8以降の処理を行う。
If the
ステップS8においてPCM10は、暖機運転が終了したものとして全ての気筒の燃焼方式をCI燃焼方式とし、一連の処理を終了する。
In step S8, the
以下の表1は、エンジンの状態が完爆状態に達した後の各気筒の燃焼方式の例を示すグラフである。 Table 1 below is a graph showing an example of the combustion system of each cylinder after the engine has reached the complete explosion state.
表1では、3サイクル毎にCI燃焼を行う気筒を変更しつつ、段階的にCI燃焼で運転する気筒の数を増やしている例を示している。 Table 1 shows an example in which the number of cylinders operated by CI combustion is increased step by step while changing the cylinder that performs CI combustion every three cycles.
以上のようにPCM10は、完爆状態に達するまでは全ての気筒をSI燃焼方式で運転し、その後は、エンジンの水温に応じて段階的にCI燃焼を行う気筒の数を増やし、SI燃焼を行う気筒の数を減らしていく。これにより、CI燃焼を行う気筒の数を徐々に増やして燃費の向上を図りつつ、直キャタリスト41及びアンダーフットキャタリスト42の暖機を行うことができる。なお、本実施形態では、エンジンの水温に応じて段階的にCI燃焼を行う気筒の数を増やすこととしたが、エンジンが完爆状態に達してから時間の計測を開始し、所定時間が経過するたびにCI燃焼方式で運転される気筒の数を増やすようにしてもよい。
As described above, the
また、CI燃焼方式で運転される気筒としては、特にCI燃焼方式で運転される気筒数が少ない初期段階では、直列に配列された4気筒のうち、中央にある気筒18b又は18cについて燃焼方式をCI燃焼方式とすることが好ましい。これら2つの気筒18b及び18cは、気筒18a及び18dの間に挟まれているため燃焼時に燃焼室19b及び19cの温度を保ち易いからである。
In addition, as a cylinder operated by the CI combustion system, in the initial stage where the number of cylinders operated by the CI combustion system is small, the combustion system is used for the
1 エンジン
10 PCM
18 気筒
22 排気弁
72 排気側可変動弁機構
1
18
Claims (6)
気筒毎に設けられた複数の排気弁と、
これら複数の排気弁のリフトタイミングを互いに独立して制御する排気側可変動弁機構と、
前記排気弁よりも排気側に設けられた触媒と、を備え、
前記多気筒エンジンの温度が所定温度以下の場合において、
複数の気筒のうちの特定の気筒については、気筒内の空気と燃料の割合が理論空燃比となるよう空燃比を制御しながらSI燃焼を行い、複数の気筒のうちの残りの気筒については、前記排気側可変動弁機構を用いて吸気行程の所定のタイミングで前記排気弁を開弁し、前記特定の気筒から排出された既燃ガスを気筒内に取り込むと共に、前記特定の気筒よりも高い空燃比にとなるよう空燃比を制御しながらCI燃焼を行う、多気筒エンジンの制御装置。 A control device for a multi-cylinder engine that switches a fuel combustion method between SI combustion and CI combustion according to an engine operating state,
A plurality of exhaust valves provided for each cylinder;
An exhaust side variable valve mechanism for controlling the lift timing of the plurality of exhaust valves independently of each other;
A catalyst provided on the exhaust side of the exhaust valve,
When the temperature of the multi-cylinder engine is below a predetermined temperature,
For a specific cylinder of the plurality of cylinders, SI combustion is performed while controlling the air-fuel ratio so that the ratio of air to fuel in the cylinder becomes the stoichiometric air-fuel ratio, and for the remaining cylinders of the plurality of cylinders, The exhaust valve is opened at a predetermined timing of the intake stroke using the exhaust side variable valve mechanism, and the burned gas discharged from the specific cylinder is taken into the cylinder and is higher than the specific cylinder. A control apparatus for a multi-cylinder engine that performs CI combustion while controlling the air-fuel ratio so that the air-fuel ratio becomes the same.
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