JP2020029788A - Control device of internal combustion engine and control method of internal combustion engine - Google Patents

Control device of internal combustion engine and control method of internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2020029788A
JP2020029788A JP2018154508A JP2018154508A JP2020029788A JP 2020029788 A JP2020029788 A JP 2020029788A JP 2018154508 A JP2018154508 A JP 2018154508A JP 2018154508 A JP2018154508 A JP 2018154508A JP 2020029788 A JP2020029788 A JP 2020029788A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion
control mode
temperature
hcci
combustion control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018154508A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7145006B2 (en
Inventor
昇吾 南波
Shogo Namba
昇吾 南波
一浩 押領司
Kazuhiro Oshiryoji
一浩 押領司
猿渡 匡行
Masayuki Saruwatari
匡行 猿渡
啓 小島
Hiroshi Kojima
啓 小島
明夫 池本
Akio Ikemoto
明夫 池本
健二郎 中間
Kenjiro Nakama
健二郎 中間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzuki Motor Corp
Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
Hitachi Automotive Systems Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzuki Motor Corp, Hitachi Automotive Systems Ltd filed Critical Suzuki Motor Corp
Priority to JP2018154508A priority Critical patent/JP7145006B2/en
Priority to PCT/JP2019/031915 priority patent/WO2020040014A1/en
Priority to DE112019003685.8T priority patent/DE112019003685T5/en
Publication of JP2020029788A publication Critical patent/JP2020029788A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7145006B2 publication Critical patent/JP7145006B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/12Engines characterised by fuel-air mixture compression with compression ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0207Variable control of intake and exhaust valves changing valve lift or valve lift and timing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0261Controlling the valve overlap
    • F02D13/0265Negative valve overlap for temporarily storing residual gas in the cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/025Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining temperatures inside the cylinder, e.g. combustion temperatures
    • F02D35/026Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining temperatures inside the cylinder, e.g. combustion temperatures using an estimation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1473Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
    • F02D41/1475Regulating the air fuel ratio at a value other than stoichiometry
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3011Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3035Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3011Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3064Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion with special control during transition between modes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/32Controlling fuel injection of the low pressure type
    • F02D41/34Controlling fuel injection of the low pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/045Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions combined with electronic control of other engine functions, e.g. fuel injection
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15Digital data processing
    • F02P5/1502Digital data processing using one central computing unit
    • F02P5/1504Digital data processing using one central computing unit with particular means during a transient phase, e.g. acceleration, deceleration, gear change
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • F02D2041/001Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

To provide a control device of an internal combustion engine capable of satisfactorily shifting a SI (Spark Ignition) combustion control mode to a HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) combustion control mode while keeping high environmental temperature in a combustion chamber, in switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode.SOLUTION: In switching from a SI combustion control mode to a HCCI combustion control mode, at least fuel injection and ignition, and temperature rise control by an opening/closing phase of an intake/exhaust valves are executed for shifting to the HCCI combustion control mode by increasing a compression end temperature of an air-fuel mixture in the combustion chamber in a process for shifting to the HCCI combustion. In a process of switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode, the fuel injection and ignition, and the opening/closing phase of the intake/exhaust valves are properly controlled, so that a compression end temperature of the air-fuel mixture in the cylinder can be set to a temperature suitable for the HCCI combustion, and a shift from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode can be satisfactorily performed.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は内燃機関の制御装置及び制御方法に係り、特に、予混合火花点火燃焼方式と、予混合圧縮着火燃焼方式を切り換える内燃機関の制御装置及び制御方法に関するものである。   The present invention relates to a control device and a control method for an internal combustion engine, and more particularly to a control device and a control method for an internal combustion engine that switches between a premixed spark ignition combustion system and a premixed compression ignition combustion system.

点火プラグによる予混合火花点火燃焼方式を採用した内燃機関は、熱効率の向上を目的として圧縮比を高め過ぎると、例えば、ノッキングやプレイグニションと呼ばれる異常燃焼を発生するため、高圧縮比化による熱効率の向上には限界がある。そこで、新気や排気ガスによって希釈された希薄な可燃混合気を、ピストンで圧縮して自己着火燃焼を行う予混合圧縮着火燃焼方式を採用した内燃機関の開発が進められている。   An internal combustion engine that employs a premixed spark ignition combustion method using a spark plug generates abnormal combustion called knocking or preignition if the compression ratio is too high for the purpose of improving thermal efficiency. There is a limit to the improvement of Therefore, development of an internal combustion engine employing a premixed compression ignition combustion system in which a lean combustible mixture diluted with fresh air or exhaust gas is compressed by a piston to perform self-ignition combustion has been promoted.

尚、以下の説明では図面も含めて、予混合火花点火燃焼を「SI燃焼」(Spark Igition)と表記し、予混合圧縮着火燃焼を「HCCI燃焼」(Homogeneous Charge Compression Ignition)と表記する。   In the following description, the premixed spark ignition combustion is referred to as "SI combustion" (Spark Ignition) and the premixed compression ignition combustion is referred to as "HCCI combustion" (Homogeneous Charge Compression Ignition), including the drawings.

HCCI燃焼方式の内燃機関は、従来のSI燃焼方式の内燃機関と比較して、圧縮比を高く設定することができ、更に希薄混合気の燃焼による燃焼温度の低下作用により、冷却損失(シリンダ壁面の温度上昇)やNOxの低減を実現できる。しかしながら、HCCI燃焼では、混合気の着火タイミングが、圧縮行程における化学反応の過程に依存するため、シリンダ内の温度、新気や排気ガスによる希釈割合、燃料噴射タイミング等を正確に管理する必要がある。   The internal combustion engine of the HCCI combustion type can set a higher compression ratio than the conventional internal combustion engine of the SI combustion type, and furthermore, has a cooling loss (cylinder wall surface) due to the effect of lowering the combustion temperature due to the combustion of the lean mixture. Temperature rise) and reduction of NOx. However, in HCCI combustion, the ignition timing of the air-fuel mixture depends on the chemical reaction process in the compression stroke. Therefore, it is necessary to accurately control the temperature in the cylinder, the dilution ratio with fresh air and exhaust gas, the fuel injection timing, and the like. is there.

HCCI燃焼方式の内燃機関では、正常な燃焼を実現できる運転可能範囲が従来のSI燃焼方式の内燃機関よりも狭く、実用運転範囲の全体をカバーすることができない。このため、SI燃焼制御モードと、HCCI燃焼制御モードとの切り換えが必要となる。SI燃焼制御モードと、HCCI燃焼制御モードとでは、可燃混合気の濃度、燃焼室の温度等の環境条件が大きく異なるため、燃焼モードの切り換え時に、燃料噴射時間や点火時期等の制御指令値を単純に切換えるだけでは、失火及び異常燃焼によって排気有害成分の増加や、運転性の悪化を招くという課題がある。   The HCCI combustion type internal combustion engine has a narrower operable range in which normal combustion can be achieved than the conventional SI combustion type internal combustion engine, and cannot cover the entire practical operation range. Therefore, it is necessary to switch between the SI combustion control mode and the HCCI combustion control mode. Since the environmental conditions such as the concentration of the combustible air-fuel mixture and the temperature of the combustion chamber are greatly different between the SI combustion control mode and the HCCI combustion control mode, when switching the combustion mode, the control command values such as the fuel injection time and the ignition timing are changed. There is a problem that the mere changeover causes an increase in harmful exhaust components and a deterioration in drivability due to misfire and abnormal combustion.

このような課題を解決する手段として、例えば、特開2015−140728号公報(特許文献1)には、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードに切り換える際に、中間状態として、燃料カットを実施しながら実効圧縮比を増大させる制御を実施することが提案されている。この特許文献1の制御装置によれば、一方の燃焼モードから他方の燃焼モードへ効率よく切り換えることができると述べられている。   As means for solving such a problem, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-140728 (Patent Document 1) discloses that, when switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode, a fuel cut is performed as an intermediate state. However, it has been proposed to perform control for increasing the effective compression ratio. According to the control device of Patent Document 1, it is described that it is possible to efficiently switch from one combustion mode to another combustion mode.

特開2015−140728号公報JP 2015-140728 A

ところで、特許文献1においては、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードに切り換える際の中間状態として、燃料カットを実施しながら回転数を低下させる制御を行なっている。したがって、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードに移行する時、燃料カットによって燃焼が実行されていないので、燃焼室内の環境温度が急激に低下してHCCI燃焼を実行する環境条件が成立しない恐れがあり、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの移行が良好に行えないという課題があった。   By the way, in Patent Document 1, as an intermediate state when switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode, control is performed to reduce the rotation speed while performing fuel cut. Therefore, when shifting from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode, since combustion is not performed by the fuel cut, there is a possibility that the environmental temperature for performing the HCCI combustion may not be satisfied due to a rapid decrease in the environmental temperature in the combustion chamber. There is a problem that the transition from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode cannot be performed satisfactorily.

本発明の目的は、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの切り換え時に、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの移行を良好に行える環境条件を形成することができる新規な内燃機関の制御装置及び制御方法を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a novel internal combustion engine control that can form an environmental condition that enables a good transition from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode when switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode. An object is to provide an apparatus and a control method.

本発明の主たる特徴は、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードに切り換える時に、少なくとも燃料噴射量と点火時期、及び吸排気バルブの開閉位相による昇温制御を実行して、HCCI燃焼に移行する過程で燃焼室内の混合気の圧縮端温度を高めてHCCI燃焼制御モードに移行させる、ところにある。   The main feature of the present invention is that when switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode, at least the fuel injection amount, the ignition timing, and the temperature increase control based on the opening / closing phase of the intake / exhaust valve are executed to shift to HCCI combustion. To increase the compression end temperature of the air-fuel mixture in the combustion chamber and shift to the HCCI combustion control mode.

本発明によれば、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードとの切り換える過程で、燃料噴射量と点火時期、及び吸排気バルブの開閉位相が適切に制御されて燃焼室内の混合気の圧縮端温度がHCCI燃焼に適した温度に設定でき、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの移行を良好に行うことができる。   According to the present invention, in the process of switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode, the fuel injection amount, the ignition timing, and the opening / closing phase of the intake / exhaust valves are appropriately controlled, and the compression end temperature of the air-fuel mixture in the combustion chamber is controlled. Can be set to a temperature suitable for HCCI combustion, and the transition from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode can be performed satisfactorily.

本発明が適用される内燃機関システムの構成を示すシステム構成図である。1 is a system configuration diagram showing a configuration of an internal combustion engine system to which the present invention is applied. 可燃混合気の筒内ガス燃料比(G/F)と可燃混合気の圧縮端温度とに基づく燃焼領域を説明する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a combustion region based on a cylinder gas fuel ratio (G / F) of a combustible mixture and a compression end temperature of the combustible mixture. 吸気バルブと排気バルブの位相とリフトを制御する場合の、夫々のバルブ特性を説明する説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining respective valve characteristics when controlling the phase and lift of an intake valve and an exhaust valve. 吸気バルブと排気バルブの位相及び内部EGRと燃焼室の環境温度の変化を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating changes in phases of an intake valve and an exhaust valve, and changes in an internal EGR and an environmental temperature of a combustion chamber. 噴射パルス幅に対する噴射流量の特性を説明する特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating characteristics of an injection flow rate with respect to an injection pulse width. 圧縮端温度と噴射パルス幅に基づく混合気の燃焼形態を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a combustion mode of an air-fuel mixture based on a compression end temperature and an injection pulse width. 本発明の代表的な実施形態を説明する制御フローで、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの切り換え時の制御フローを説明するフローチャート図である。It is a flowchart explaining the control flow at the time of switching from SI combustion control mode to HCCI combustion control mode in the control flow explaining the typical embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態における、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの切り換え時の代表的な制御目標値の動作を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an operation of a typical control target value when switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode in the first embodiment of the present invention. 図7に示すSI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの切り換え時の代表的な状態量の変化を説明する説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a change in a representative state quantity at the time of switching from the SI combustion control mode shown in FIG. 7 to the HCCI combustion control mode. 図7に示すSI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの切り換え時の、可燃混合気の筒内ガス燃料比(G/F)と圧縮端温度に基づく燃焼状態の遷移を説明する説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a transition of a combustion state based on the in-cylinder gas fuel ratio (G / F) and the compression end temperature of the combustible mixture when switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode shown in FIG. 7. . 本発明の第2の実施形態における、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの切り換え時の代表的な制御目標値の動作を説明する説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating an operation of a representative control target value when switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode in the second embodiment of the present invention. 図10に示すSI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの切り換え時の代表的な状態量の変化を説明する説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a change in a representative state quantity when switching from the SI combustion control mode shown in FIG. 10 to the HCCI combustion control mode. 本発明が適用される他の内燃機関システムの構成を示すシステム構成図である。FIG. 11 is a system configuration diagram showing a configuration of another internal combustion engine system to which the present invention is applied. 図12に示す内燃機関システムを対象にした、本発明の第3の実施形態における、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの切り換え時の代表的な制御目標値の動作を説明する説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating an operation of a representative control target value at the time of switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode in the third embodiment of the present invention for the internal combustion engine system shown in FIG. 12. is there. 図13に示すSI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの切り換え時の代表的な状態量の変化を説明する説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating a change in a representative state quantity when switching from the SI combustion control mode shown in FIG. 13 to the HCCI combustion control mode. 図14に示すSI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの切り換え時の、可燃混合気の筒内ガス燃料比(G/F)と圧縮端温度に基づく燃焼状態の遷移を説明する説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating a transition of a combustion state based on the in-cylinder gas fuel ratio (G / F) and the compression end temperature of the combustible mixture when switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode shown in FIG. 14. .

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications and application examples are included in the technical concept of the present invention. Is included in the range.

以下、本発明の第1の実施形態を図1〜図9を用いて詳細に説明する。尚、第1の実施形態では、ターボ過給機による過給を行なわない非過給条件のもとで、HCCI燃焼を実行できる環境条件が成立した状態で、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードに切り換える時の動作について説明する。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In the first embodiment, the HCCI combustion control mode is switched from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode in a state where an environmental condition that can perform HCCI combustion is satisfied under a non-supercharging condition in which supercharging by a turbocharger is not performed. The operation when switching to is described.

図1は、本発明が適用される内燃機関システムの構成を示している。内燃機関1には、吸気流路(吸気管)と排気流路(排気管)とが接続されている。内燃機関1には、排気ガスの速度や圧力エネルギによってタービン2を回転し、コンプレッサ3によって吸入空気を過給するターボ過給機4が備えられている。コンプレッサ3の下流には、インタークーラ5が備えられており、その更に下流には、吸気流路を通ってシリンダ7に流入する吸入空気量を制御するためのスロットル弁6が組み付けられている。スロットル弁6は、アクセルペダルの踏込量に対応して電動モータで弁開度を制御することができる電子制御式スロットル弁である。   FIG. 1 shows a configuration of an internal combustion engine system to which the present invention is applied. The internal combustion engine 1 is connected to an intake passage (intake pipe) and an exhaust passage (exhaust pipe). The internal combustion engine 1 includes a turbocharger 4 that rotates a turbine 2 by the speed and pressure energy of exhaust gas and supercharges intake air by a compressor 3. Downstream of the compressor 3, an intercooler 5 is provided, and further downstream of the intercooler 5, a throttle valve 6 for controlling an amount of intake air flowing into a cylinder 7 through an intake passage is assembled. The throttle valve 6 is an electronically controlled throttle valve that can control a valve opening degree by an electric motor in accordance with the amount of depression of an accelerator pedal.

スロットル弁6の下流には、吸気マニホールド8が接続され、吸気マニホールド8には、吸気温度及び吸気圧力を検出する吸気温度/圧力センサ9が組み付けられている。また、吸気マニホールド8の下流には、吸気の流れに偏流を生じさせることによって、シリンダ7C内の空気流の乱れを強化する流動強化弁10が配置されている。   An intake manifold 8 is connected downstream of the throttle valve 6, and an intake temperature / pressure sensor 9 for detecting intake temperature and intake pressure is assembled to the intake manifold 8. Downstream of the intake manifold 8, a flow enhancement valve 10 that generates a deviated flow of the intake air to enhance turbulence of the airflow in the cylinder 7 </ b> C is disposed.

シリンダ7C内にはピストン7Pが配置され、更に、シリンダ7Cには、シリンダ7Cとピストン7Pにより形成される燃焼室に、燃料を直接噴射する直接噴射式の燃料噴射弁11が配置されている。内燃機関1は、吸排気バルブの開閉位相とリフトとを連続的に可変とする可変バルブ機構を、吸気バルブ12と排気バルブ13とにそれぞれ備えている。更に、可変バルブ機構には、吸排気バルブの開閉位相とリフトとをそれぞれ検知するためのバルブポジションセンサ14、15が、吸気バルブ12と排気バルブ13とにそれぞれ組み付けられている。また、シリンダヘッド部には、シリンダ7内に電極部を露出させ、火花スパークによって可燃混合気に点火する点火プラグ16が組み付けられている。   A piston 7P is disposed in the cylinder 7C, and a direct injection fuel injection valve 11 for directly injecting fuel into a combustion chamber formed by the cylinder 7C and the piston 7P is disposed in the cylinder 7C. The internal combustion engine 1 is provided with a variable valve mechanism for continuously changing the opening / closing phase and lift of the intake / exhaust valve in the intake valve 12 and the exhaust valve 13, respectively. Further, in the variable valve mechanism, valve position sensors 14 and 15 for detecting an opening / closing phase and a lift of the intake / exhaust valve, respectively, are assembled to the intake valve 12 and the exhaust valve 13, respectively. Further, an ignition plug 16 that exposes the electrode portion in the cylinder 7 and ignites the combustible air-fuel mixture by a spark is attached to the cylinder head.

クランク軸には、クランク角度センサ17が組み付けられており、クランク角度センサ17から出力される信号に基づき、内燃機関1の回転速度を検出することができる。更に、機関トルクの変動を抑制するため、モータ機能付きオルタネータ21が連結されている。本実施形態では、機関トルクの変動が生じる場合において、モータ機能が備えられたオルタネータ21を駆動して、機関トルクの変動を抑制することができる。   A crank angle sensor 17 is mounted on the crankshaft, and the rotation speed of the internal combustion engine 1 can be detected based on a signal output from the crank angle sensor 17. Further, an alternator 21 with a motor function is connected to suppress the fluctuation of the engine torque. In the present embodiment, when the engine torque fluctuates, the alternator 21 having a motor function can be driven to suppress the engine torque fluctuation.

排気流路には、排気ガス温度と排気ガス圧力とを検知するための排気温度/圧力センサ18が組み付けられている。排気流路における排気温度/圧力センサ18の下流には、上述のターボ過給機4のタービン2が配置されている。タービン2の下流には、空燃比センサ19が組み付けられており、空燃比センサ19の検出信号に基づき、燃料噴射弁11から供給される燃料噴射量が、目標空燃比となるようにフィードバック制御が行われている。   An exhaust temperature / pressure sensor 18 for detecting the exhaust gas temperature and the exhaust gas pressure is attached to the exhaust passage. Downstream of the exhaust gas temperature / pressure sensor 18 in the exhaust passage, the turbine 2 of the turbocharger 4 is arranged. An air-fuel ratio sensor 19 is installed downstream of the turbine 2. Based on a detection signal from the air-fuel ratio sensor 19, feedback control is performed so that the fuel injection amount supplied from the fuel injection valve 11 becomes the target air-fuel ratio. Is being done.

更に、本実施形態においては図1に示すように、電子制御手段であるECU(Engine Control Unit)20を備えている。ECU20には、上述した各種センサと各種アクチュエータとが接続されている。スロットル弁6、燃料噴射弁11、可変バルブ機構付き吸排気バルブ12及び13等のアクチュエータは、ECU20からの制御信号が出力されることで制御されている。更に、上述した各種センサより入力されたセンサ信号に基づき、内燃機関1の運転状態を検知し、運転状態に応じてECU20によって各種の制御信号が演算されている。尚、以下の説明では、ECU20から燃料噴射弁11に送られる信号を噴射信号、点火プラグ16に送られる信号を点火信号とする。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, an ECU (Engine Control Unit) 20 which is an electronic control means is provided. The various sensors and various actuators described above are connected to the ECU 20. Actuators such as the throttle valve 6, the fuel injection valve 11, and the intake / exhaust valves 12 and 13 with a variable valve mechanism are controlled by outputting control signals from the ECU 20. Further, the operation state of the internal combustion engine 1 is detected based on the sensor signals input from the various sensors described above, and various control signals are calculated by the ECU 20 according to the operation state. In the following description, a signal sent from the ECU 20 to the fuel injection valve 11 is referred to as an injection signal, and a signal sent to the spark plug 16 is referred to as an ignition signal.

図2は、シリンダ7内の可燃混合気の筒内ガス燃料比(G/F)と圧縮端温度とに基づいた運転可能な領域を示している。圧縮端温度とは、SI燃焼時においては可燃混合気の点火直前の燃焼室内の環境温度(=筒内雰囲気温度)を表し、HCCI燃焼においては可燃混合気の自己着火直前の燃焼室の環境温度を表すものである。したがって、以下の説明では、圧縮端温度を燃焼室の環境温度とも表記することもある。   FIG. 2 shows an operable range based on the in-cylinder gas fuel ratio (G / F) of the combustible mixture in the cylinder 7 and the compression end temperature. The compression end temperature refers to the environmental temperature in the combustion chamber immediately before ignition of the combustible mixture during SI combustion (= in-cylinder ambient temperature), and in HCCI combustion, the environmental temperature of the combustion chamber immediately before self-ignition of the combustible mixture. Is represented. Therefore, in the following description, the compression end temperature may also be referred to as the ambient temperature of the combustion chamber.

図2において、「SIストイキ燃焼領域」は、圧縮端温度が低く、混合気が均質で、その筒内ガス燃料比(G/F)が量論混合比の近傍で運転される領域であり、「SIリーン燃焼領域」は、圧縮端温度が低く、混合気が均質で、その空燃比及び筒内ガス燃料比(G/F)が希薄なリーン混合比で運転される領域である。尚、量論混合比の近傍とは、排気中のHC、CO、NOx等を三元触媒で浄化可能な範囲を含むものである。「SI燃焼ノック領域」は、圧縮端温度の増加によってノック限界温度Tnockを超えるとノッキングが発生する領域であり、この「SI燃焼ノック領域」での燃焼を避けて運転を行なうことが必要である。   In FIG. 2, the “SI stoichiometric combustion region” is a region where the compression end temperature is low, the mixture is homogeneous, and the in-cylinder gas fuel ratio (G / F) is operated near the stoichiometric mixture ratio, The "SI lean combustion region" is a region where the compression end temperature is low, the mixture is homogeneous, and the air-fuel ratio and the in-cylinder gas fuel ratio (G / F) are operated at a lean mixture ratio. The vicinity of the stoichiometric mixture ratio includes a range in which HC, CO, NOx, and the like in exhaust gas can be purified by the three-way catalyst. The "SI combustion knock region" is a region in which knocking occurs when the temperature exceeds the knock limit temperature Tknock due to an increase in the compression end temperature, and it is necessary to perform operation while avoiding combustion in the "SI combustion knock region". .

次に、「HCCIリーン燃焼領域」は、点火プラグ16による火花点火を停止して可燃混合気の圧縮自己着火によって燃焼する領域を表している。この「HCCIリーン燃焼領域」は圧縮端温度が高く、混合気が均質で、その空燃比が希薄なリーン混合比で運転される領域である。この「HCCIリーン燃焼領域」は「SIリーン燃焼領域」より更に空燃比がリーンである。   Next, the "HCCI lean combustion region" indicates a region in which spark ignition by the spark plug 16 is stopped and combustion is performed by compression self-ignition of the combustible mixture. The "HCCI lean combustion region" is a region in which the compression end temperature is high, the air-fuel mixture is homogeneous, and the air-fuel ratio is operated at a lean mixture ratio. The "HCCI lean combustion region" has a leaner air-fuel ratio than the "SI lean combustion region".

また、「HCCI燃焼ノック領域」は、「HCCIリーン燃焼領域」よりも混合気の筒内ガス燃料比(G/F)がリッチ側で発熱量が多く、HCCI燃焼制御モードで運転した場合、圧縮端温度の増大からノッキングが発生する領域である。更に「失火領域」は、圧縮端温度の低下と混合気の筒内ガス燃料比(G/F)がリーン側に移行することで、失火が発生する領域である。燃料が噴射された状態で失火を生じると、多量のHCが排出されるという大きな課題を生じるので、この領域での燃焼を避けて運転を行なうことが必要である。   Further, the "HCCI combustion knock region" has a larger calorific value on the rich side when the in-cylinder gas fuel ratio (G / F) of the air-fuel mixture is richer than the "HCCI lean combustion region". This is a region where knocking occurs due to an increase in the end temperature. Further, the “misfire region” is a region in which misfire occurs due to a decrease in the compression end temperature and a shift of the in-cylinder gas fuel ratio (G / F) of the mixture to the lean side. If a misfire occurs in a state where the fuel is injected, a large problem occurs in that a large amount of HC is discharged. Therefore, it is necessary to operate the fuel cell while avoiding combustion in this region.

このように、「HCCI燃焼ノック領域」と「失火領域」での燃焼を避けて運転を行なうことが必要である。したがって、「SIストイキ燃焼領域」のSI燃焼制御モードから「HCCIリーン燃焼領域」のHCCI燃焼制御モードに切り換える場合においては、混合気の筒内ガス燃料比(G/F)が大きく異なるために、特許文献1のように燃料カットや実効圧縮比の増大といった切り換え制御を行なうことが有効である。   As described above, it is necessary to operate while avoiding combustion in the “HCCI combustion knock region” and the “misfire region”. Therefore, when switching from the SI combustion control mode of the “SI stoichiometric combustion region” to the HCCI combustion control mode of the “HCCI lean combustion region”, the in-cylinder gas fuel ratio (G / F) of the air-fuel mixture is significantly different. It is effective to perform switching control such as fuel cut or increase of the effective compression ratio as in Patent Document 1.

しかしながら、燃料噴射弁11や可変バルブ機構等の各種アクチュエータの応答性から、即座に「SIストイキ燃焼領域」、或いは「SIリーン燃焼領域」のSI燃焼制御モードから「HCCIリーン燃焼領域」のHCCI燃焼制御モードに切換えることは困難である。このため、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードに移行する時に、実効圧縮比の増大を行なうにしても燃料カットの影響(掃気による)によって、燃焼室内の環境温度が急激に低下してHCCI燃焼を実行する環境条件が成立しない恐れがあり、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの移行が良好に行えない状態を惹起する。   However, due to the responsiveness of various actuators such as the fuel injection valve 11 and the variable valve mechanism, the HCCI combustion in the "SI stoichiometric combustion region" or the SI combustion control mode in the "SI lean combustion region" is immediately performed. It is difficult to switch to the control mode. For this reason, when shifting from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode, even if the effective compression ratio is increased, the environmental temperature in the combustion chamber sharply drops due to the effect of the fuel cut (by scavenging) and the HCCI combustion There is a possibility that the environmental condition for executing the control may not be satisfied, which may cause a state in which the transition from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode cannot be performed well.

したがって、「SIストイキ燃焼領域」或いは「SIリーン燃焼領域」のSI燃焼制御モードから「HCCIリーン燃焼領域」のHCCI燃焼制御モードに切り換える場合においては、HCCI燃焼を実行する環境条件、特に圧縮端温度を適切に制御してやることが必要である。   Therefore, when switching from the SI combustion control mode of the "SI stoichiometric combustion region" or the "SI lean combustion region" to the HCCI combustion control mode of the "HCCI lean combustion region", the environmental conditions for executing HCCI combustion, particularly, the compression end temperature Needs to be properly controlled.

図3は、位相可変型の可変バルブ機構とリフト可変型の可変バルブ機構の動作を示している。図3(A)は、位相可変型の可変バルブ機構の例を示しており、バルブの開いている期間(バルブ作動角)を一定として、開閉位相のみを変化させることができる。また、図3(B)は、リフト可変型の可変バルブ機構の例を示しており、バルブリフトと作動角とを同時に変化させることができる。更に、図3(C)は、位相可変バルブ機構とリフト可変バルブ機構との両方を用いる例を示しており、バルブ開時期、またはバルブ閉時期のいずれかを固定した状態で、バルブ閉時期またはバルブ開時期とリフトとを同時に変化させることができる。   FIG. 3 shows the operation of the variable valve mechanism of the variable phase type and the variable valve mechanism of the variable lift type. FIG. 3A shows an example of a variable valve mechanism of a variable phase type, in which only the open / close phase can be changed while the valve open period (valve operating angle) is constant. FIG. 3B shows an example of a variable valve mechanism of a variable lift type, in which the valve lift and the operating angle can be changed simultaneously. Further, FIG. 3C shows an example in which both the variable phase valve mechanism and the variable lift valve mechanism are used. In the state where either the valve opening timing or the valve closing timing is fixed, the valve closing timing or the valve closing timing is set. The valve opening timing and the lift can be changed simultaneously.

本実施形態は、これらの可変バルブ機構を用いて実効圧縮比を高める制御を併用している。つまり、本実施形態では、位相可変型の可変バルブ機構とリフト可変機構型の可変バルブ機構とを用いて実効圧縮比を高める制御を実行することで、燃焼室内の環境温度を上昇させるようにしている。   In the present embodiment, control for increasing the effective compression ratio using these variable valve mechanisms is also used. That is, in the present embodiment, the environmental temperature in the combustion chamber is increased by executing control to increase the effective compression ratio using the variable valve mechanism of the variable phase type and the variable valve mechanism of the variable lift mechanism. I have.

この環境温度を高める簡単な理由を図4において説明する。図4において、EVOは排気バルブの開時期、EVCは排気バルブの閉時期、IVOは吸気バルブの開時期、IVCは吸気バルブの閉時期を表している。そして、位相可変型の可変バルブ機構とリフト可変機構型の可変バルブ機構とを用いて、位相とリフトとを同時に操作することで、図4(A)のバルブ開閉特性から、図4(B)のバルブ開閉特性になるように、吸気バルブと排気バルブの位相及びリフトを変化させることができる。   A simple reason for increasing the environmental temperature will be described with reference to FIG. In FIG. 4, EVO represents the exhaust valve opening timing, EVC represents the exhaust valve closing timing, IVO represents the intake valve opening timing, and IVC represents the intake valve closing timing. By simultaneously operating the phase and the lift by using the variable valve mechanism of the variable phase type and the variable valve mechanism of the variable lift mechanism type, the valve opening / closing characteristics of FIG. The phase and lift of the intake valve and the exhaust valve can be changed so as to achieve the valve opening / closing characteristics described above.

図4(B)にある通り、本実施形態では、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードに移行する時に、排気バルブの閉時期EVCと吸気バルブの開時期IVOとの間には、ネガティブバルブオーバーラップ(以下、N-O/Lと表記する)区間が形成される。尚、図4(A)では、排気バルブの閉時期EVCと吸気バルブの開時期IVOとが重なり、ポジティブバルブオーバーラップ(P-O/Lと表記する)区間が形成される。   As shown in FIG. 4 (B), in the present embodiment, when shifting from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode, the negative valve overflow occurs between the exhaust valve closing timing EVC and the intake valve opening timing IVO. A wrap (hereinafter, referred to as NO / L) section is formed. In FIG. 4A, the closing timing EVC of the exhaust valve and the opening timing IVO of the intake valve overlap each other, and a positive valve overlap (denoted by PO / L) section is formed.

このN−O/Lが形成されると、排気行程から吸気行程に至る過程で、排気バルブと吸気バルブが閉じられているため、排気ガスは燃焼室に閉じ込められて内部EGR(残留燃焼ガス)の量が多くなる。図4(C)は内部EGR量を示しており、N−O/Lが形成される状態(実線で表示)の方が、N−O/Lが形成されない状態(破線で表示)に比べて内部EGR量が多くなっている。   When this NO / L is formed, the exhaust valve and the intake valve are closed in the process from the exhaust stroke to the intake stroke, so that the exhaust gas is confined in the combustion chamber and internal EGR (residual combustion gas). The amount increases. FIG. 4C shows the internal EGR amount. The state in which NO / L is formed (shown by a solid line) is compared with the state in which NO / L is not formed (shown by a broken line). The internal EGR amount has increased.

このため、図4(D)にある通り、N−O/Lが形成される状態(実線で表示)の方が、N−O/Lが形成されない状態(破線で表示)に比べて燃焼室の環境温度の低下が少なくなっている。更に、N−O/L区間でピストン7Pによって燃焼室内の残留燃焼ガスが圧縮されるため、燃焼室の環境温度は更に高くなる。これによって、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードに移行する時の燃焼室の環境温度を高めて、HCCI燃焼制御モードが実行できる環境に近づけることができる。尚、いうまでもないが、N−O/L区間がある場合の方が、SI燃焼及びHCCI燃焼での圧縮端温度が増加するものである。   Therefore, as shown in FIG. 4D, the state in which NO / L is formed (indicated by a solid line) is greater than the state in which NO / L is not formed (indicated by a broken line). Of the ambient temperature is reduced. Further, since the residual combustion gas in the combustion chamber is compressed by the piston 7P in the NO / L section, the ambient temperature of the combustion chamber is further increased. This makes it possible to increase the environmental temperature of the combustion chamber when shifting from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode, and to approach an environment in which the HCCI combustion control mode can be executed. Needless to say, the compression end temperature in SI combustion and HCCI combustion increases when there is an NO / L section.

図5Aは、噴射パルス幅に対する噴射量を示しており、噴射パルス幅が増大すると共に噴射量は増大するが、噴射パルス幅が一定値(TQmin)に満たないと、噴射パルス幅に対する噴射流量は誤差が増大して要求噴射流量を満たすことができない。本実施形態では、図5Aにおいて、要求噴射流量を満たす時の最少噴射流量をQmin、噴射パルス幅を最少噴射パルス幅TQminと定義する。また、最少噴射パルス幅TQmin未満の噴射パルス(区間Tにおける噴射パルス)が1回または複数回発生しても、本実施形態では噴射が停止したと見做している。   FIG. 5A shows the injection amount with respect to the injection pulse width. The injection amount increases as the injection pulse width increases. However, if the injection pulse width does not reach a certain value (TQmin), the injection flow rate with respect to the injection pulse width becomes The error increases and the required injection flow rate cannot be satisfied. In this embodiment, in FIG. 5A, the minimum injection flow rate when satisfying the required injection flow rate is defined as Qmin, and the injection pulse width is defined as the minimum injection pulse width TQmin. In addition, in the present embodiment, it is considered that the injection has stopped even if the injection pulse (the injection pulse in the section T) having a width smaller than the minimum injection pulse width TQmin is generated once or more than once.

図5Bは、圧縮端温度と混合気の筒内ガス燃料比(G/F)に基づく混合気の燃焼可能性を示している。燃焼過程のノッキングは、混合気の未燃焼部分(=未燃混合気)が混合気の燃焼部分(=既燃混合気)の圧力上昇の影響で圧縮され、自己着火することが一因である。図5Bに示す自己着火限界とは混合気が自己着火を生じて燃焼する限界であり、圧縮端温度が上昇すると混合気が自己着火する傾向にあることを示している。尚、噴射パルス幅が大きくなって、混合気の空燃比がリッチ側に移行して行くと、圧縮端温度が低くても自己着火限界が低下していき自己着火しやすくなっている。   FIG. 5B shows the combustibility of the air-fuel mixture based on the compression end temperature and the in-cylinder gas-fuel ratio (G / F) of the air-fuel mixture. Knocking in the combustion process is partly due to the fact that the unburned portion of the mixture (= unburned mixture) is compressed by the effect of the pressure increase in the burned portion of the mixture (= burned mixture), and self-ignition occurs. . The self-ignition limit shown in FIG. 5B is a limit at which the air-fuel mixture generates self-ignition and burns, and indicates that when the compression end temperature increases, the air-fuel mixture tends to self-ignite. When the injection pulse width becomes large and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture shifts to the rich side, the self-ignition limit is lowered even if the compression end temperature is low, and self-ignition becomes easy.

火炎伝播限界とは、混合気が点火プラグの放電により着火する限界であり、火炎伝播限界以上の噴射パルス幅で燃料が噴射された場合、混合気が着火して火炎伝播することを示している。また、圧縮端温度の増大で、火炎伝播限界が噴射パルスの減少側に増大することを示している。ここで、図5Bの火炎伝播限界や自己着火限界は、回転数及び要求トルクにより変動する。   The flame propagation limit is a limit at which the air-fuel mixture is ignited by the discharge of the spark plug, and indicates that when the fuel is injected with an injection pulse width greater than the flame propagation limit, the air-fuel mixture ignites and propagates the flame. . Further, it is shown that the flame propagation limit increases toward the decreasing side of the injection pulse as the compression end temperature increases. Here, the flame propagation limit and the self-ignition limit in FIG. 5B vary depending on the rotation speed and the required torque.

そして、自己着火及び火炎伝播が不可能な領域(図5Bの実線で囲まれた領域)は燃焼が発生しない、或いは燃焼が発生しても火炎が安定して形成されない領域となる。本実施形態では、図5Bの実線で囲まれた領域を失火領域と定義している。また、図5Bにおいて、図5Aで定義した区間Tにおける噴射パルス幅を重ねるとわかるように、区間Tにおける噴射パルスが1回または複数回発生しても、失火領域に入るため、燃焼が発生しないことが分かる。   A region where self-ignition and flame propagation are impossible (a region surrounded by a solid line in FIG. 5B) is a region where combustion does not occur or a flame is not stably formed even if combustion occurs. In the present embodiment, a region surrounded by a solid line in FIG. 5B is defined as a misfire region. Further, in FIG. 5B, even if the injection pulse width in the section T defined in FIG. 5A is overlapped, even if the injection pulse is generated once or plural times in the section T, the combustion pulse does not enter the misfiring region, so that no combustion occurs. You can see that.

次に、本発明の代表的な実施形態となる、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの切り換え時の制御フローについて図6を用いて説明する。尚、この制御フローは1燃焼サイクル毎に実行されるものである。   Next, a control flow when switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode, which is a typical embodiment of the present invention, will be described with reference to FIG. This control flow is executed for each combustion cycle.

≪ステップS10≫
ステップS10においては、各種センサから内燃機関の動作状態量を検出する。例えば、吸気温度/圧力センサ9、バルブポジションセンサ14、15、空燃比センサ19、及びこれら以外の必要なセンサから内燃機関の状態量を検出する。内燃機関の動作状態量が検出されるとステップS11に移行する。
{Step S10}
In step S10, the operation state amount of the internal combustion engine is detected from various sensors. For example, the state quantity of the internal combustion engine is detected from the intake temperature / pressure sensor 9, the valve position sensors 14, 15, the air-fuel ratio sensor 19, and other necessary sensors. When the operation state amount of the internal combustion engine is detected, the process proceeds to step S11.

≪ステップS11≫
ステップS11では、吸気温度、吸気圧力及び吸気バルブの開時期と閉時期から筒内に流入する筒内空気量を推定する。尚、これ以外のセンサ情報から筒内空気量を求めることも可能である。更に、求められた筒内空気量、目標筒内ガス燃料比(G/F)、及び目標トルク等から必要とする燃料噴射量を決定する。ここで、燃料噴射量は噴射パルス幅に置き換えられる。
{Step S11}
In step S11, the in-cylinder air amount flowing into the cylinder is estimated from the intake air temperature, the intake pressure, and the opening timing and closing timing of the intake valve. The in-cylinder air amount can be obtained from other sensor information. Further, the required fuel injection amount is determined from the obtained in-cylinder air amount, target in-cylinder gas-fuel ratio (G / F), target torque, and the like. Here, the fuel injection amount is replaced by the injection pulse width.

更に、ステップS11では、吸気温度、吸気圧力、排気バルブの閉時期から燃焼室内の圧縮端温度Tcを推定する。圧縮端温度Tcは、先ず吸気温度、吸気圧力、排気バルブの閉時期とから内部EGRガス量を推定する。尚、この推定は物理モデルを構築することで求めることができる。   Further, in step S11, the compression end temperature Tc in the combustion chamber is estimated from the intake air temperature, the intake pressure, and the closing timing of the exhaust valve. As the compression end temperature Tc, first, the internal EGR gas amount is estimated from the intake air temperature, the intake pressure, and the closing timing of the exhaust valve. This estimation can be obtained by constructing a physical model.

内部EGR量が推定されると、吸気バルブの閉時期における燃焼室容積と上死点における燃焼室容積の比により定義される実効圧縮比を求める。更に、吸気バルブの閉時期における筒内温度と比熱比から断熱圧縮を仮定した演算によって圧縮端温度の推定値Tcを推定する。この圧縮端温度の推定値Tcも物理モデルを構築することで求めることができる。燃料噴射量、圧縮端温度Tc、実効圧縮比を求めるとステップS12に移行する。   When the internal EGR amount is estimated, an effective compression ratio defined by a ratio between the combustion chamber volume at the closing timing of the intake valve and the combustion chamber volume at the top dead center is obtained. Further, an estimated value Tc of the compression end temperature is estimated by a calculation assuming adiabatic compression from the in-cylinder temperature and the specific heat ratio when the intake valve is closed. The estimated value Tc of the compression end temperature can also be obtained by constructing a physical model. When the fuel injection amount, the compression end temperature Tc, and the effective compression ratio are obtained, the process proceeds to step S12.

≪ステップS12≫
ステップS12では、目標筒内ガス燃料比(G/F)、及び圧縮端温度Tcを読み込み、更に吸気側のポジションセンサ14と排気側のポジションセンサ15から、現在の吸排気バルブの位相角と作動角を求める。これらのパラメータが求まるとステップS13に移行する。
{Step S12}
In step S12, the target in-cylinder gas-fuel ratio (G / F) and the compression end temperature Tc are read, and the current intake air / exhaust valve phase angle and operation are obtained from the intake side position sensor 14 and the exhaust side position sensor 15. Find the corner. When these parameters are determined, the process moves to step S13.

≪ステップS13≫
ステップS13においては、現在の内燃機関の燃焼モードが変更されるかどうかの判定を行なっている。燃焼モードの変更が要請されていない場合はステップ14に移行し、燃焼モードの変更が要請されている場合はステップS15に移行する。
{Step S13}
In step S13, it is determined whether or not the current combustion mode of the internal combustion engine is changed. If the change in the combustion mode has not been requested, the process proceeds to step S14, and if the change in the combustion mode has been requested, the process proceeds to step S15.

≪ステップS14≫
ステップS14においては、現在の内燃機関の燃焼モードの変更が要請されていないので、現在の燃焼モードを継続する。本実施形態では、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードに移行する場合を想定しているので、ステップS14ではSI燃焼制御モードを継続する。尚、このステップS14で実行される燃焼モードは、後述の図7で説明するモード1に該当するものである。SI燃焼制御モードを継続すると、エンドに抜けて次の燃焼サイクルの起動タイミングを待つことになる。
{Step S14}
In step S14, since the change of the current combustion mode of the internal combustion engine is not requested, the current combustion mode is continued. In the present embodiment, since it is assumed that the mode shifts from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode, the SI combustion control mode is continued in step S14. The combustion mode executed in step S14 corresponds to mode 1 described later with reference to FIG. If the SI combustion control mode is continued, the process goes to the end and waits for the start timing of the next combustion cycle.

≪ステップS15≫
ステップS13で燃焼モードの変更が要請されていると判定されているので、ステップS15では、現在の燃焼モードがSI燃焼制御モードかどうかを判定している。この判定には、次の判定条件を満たすかどうかによって、SI燃焼制御モードかどうかを判定することができる。
{Step S15}
Since it is determined in step S13 that a change in the combustion mode has been requested, it is determined in step S15 whether the current combustion mode is the SI combustion control mode. In this determination, it can be determined whether or not the mode is the SI combustion control mode depending on whether or not the following determination conditions are satisfied.

(1)第1の判定条件は、ステップS12で読み込まれた目標筒内ガス燃料比(G/F)が量論混合比の近傍に制御されていることである。(図2参照)
(2)第2の判定条件は、圧縮端温度TcがSI燃焼でのノッキング限界温度Tknockを下回ることである。(図2参照)
(3)第3の判定条件は、次の燃焼サイクルに吸排気バルブの位相角と作動角が、HCCI燃焼での目標操作値に移行できないと判定されることである。
(4)第4の判定条件は、次の燃焼サイクルの吸排気バルブの位相角と作動角から推定される圧縮端温度Tcと噴射パルス幅の関係から、図5Bに示す自己着火限界を下回ることである。
(1) The first determination condition is that the target in-cylinder gas fuel ratio (G / F) read in step S12 is controlled to be close to the stoichiometric mixture ratio. (See Fig. 2)
(2) The second determination condition is that the compression end temperature Tc is lower than a knocking limit temperature Tknock in SI combustion. (See Fig. 2)
(3) The third determination condition is that it is determined that the phase angle and the operating angle of the intake and exhaust valves cannot shift to the target operation value in HCCI combustion in the next combustion cycle.
(4) The fourth determination condition is that the temperature falls below the self-ignition limit shown in FIG. 5B from the relationship between the compression end temperature Tc estimated from the phase angle and the operating angle of the intake / exhaust valve in the next combustion cycle and the injection pulse width. It is.

そして、上記の各判定基準の全てを満たす場合に限り、SI燃焼制御モードと判定している。SI燃焼制御モードと判定されるとステップS16に移行し、SI燃焼制御モードと判定されないとステップS19に移行する。   Only when all of the above criteria are satisfied, the SI combustion control mode is determined. If it is determined that the mode is the SI combustion control mode, the process proceeds to step S16. If it is not determined that the mode is the SI combustion control mode, the process proceeds to step S19.

≪ステップS16≫
ステップS16では、ステップS12で求められた目標筒内ガス燃料比(G/F)及び圧縮端温度Tcから、「昇温SI燃焼制御モード」が可能か判定する。この判定には、次の判定条件を満たすかどうかによって、昇温SI燃焼制御モードが可能かどうかを判定することができる。尚、昇温SI燃焼制御モードとは、SI燃焼のもとで燃焼室の環境温度を高める制御を意味している。この昇温SI燃焼制御モードについては後述する。
{Step S16}
In step S16, it is determined from the target in-cylinder gas fuel ratio (G / F) and the compression end temperature Tc obtained in step S12 whether or not the "temperature-increase SI combustion control mode" is possible. In this determination, it can be determined whether or not the temperature-increase SI combustion control mode is possible, depending on whether or not the following determination conditions are satisfied. The temperature-increased SI combustion control mode refers to control for increasing the environmental temperature of the combustion chamber under SI combustion. This temperature-increase SI combustion control mode will be described later.

(1)第1の判定条件は、次の燃焼サイクルの昇温SI制御モードで圧縮端温度TcがSI燃焼でのノッキング限界温度Tknockを超える(Tc>Tknock)ことである。
(2)第2の判定条件は、3燃焼サイクル後に吸排気バルブの位相角と作動角がHCCI燃焼における目標操作値の近傍に到達できることである。尚、第2の判定条件では、3燃焼サイクル後に吸排気バルブの位相角と作動角がHCCI燃焼における目標操作値の近傍に到達できると判定された場合としたが、必ずしも3燃焼サイクルに限らず、3燃焼サイクルより前、或いは後の燃焼サイクルで判定しても良いものである。
(3)第3の判定条件は、3燃焼サイクル後の吸排気バルブの位相角と作動角から推定される圧縮端温度Tcと噴射パルス幅の関係から、図5Bに示す自己着火限界を上回ることである。
(1) The first determination condition is that the compression end temperature Tc exceeds the knocking limit temperature Tknock in SI combustion (Tc> Tknock) in the temperature increase SI control mode of the next combustion cycle.
(2) The second determination condition is that the phase angle and the operating angle of the intake and exhaust valves can reach near the target operation value in HCCI combustion after three combustion cycles. Note that the second determination condition is a case where it is determined that the phase angle and the operating angle of the intake and exhaust valves can reach the vicinity of the target operation value in HCCI combustion after three combustion cycles, but is not necessarily limited to three combustion cycles. Alternatively, the determination may be made in a combustion cycle before or after the three combustion cycles.
(3) The third determination condition is that the self-ignition limit shown in FIG. 5B is exceeded from the relationship between the compression end temperature Tc estimated from the phase angle and the operating angle of the intake and exhaust valves after three combustion cycles and the injection pulse width. It is.

そして、上記の判定基準の全てを満たさない場合は、昇温SI燃焼制御モードを実行できると判定してステップS17に移行する。また、上記の判定基準の何れか少なくとも一つ満たす場合は、昇温SI燃焼制御モードを実行できないとしてステップS18に移行する。   If all of the above criteria are not satisfied, it is determined that the temperature-increase SI combustion control mode can be executed, and the process proceeds to step S17. If at least one of the above criteria is satisfied, the process proceeds to step S18 on the assumption that the temperature-increase SI combustion control mode cannot be executed.

≪ステップS17≫
ステップS16で昇温SI燃焼制御モードを実行することが可能と判定されているので、ステップS17においては、昇温SI燃焼制御モードを実行する。この昇温SI燃焼制御モードは、SI燃焼のもとで燃焼室の環境温度を高める制御を行なうものであり、その具体的な方法は図7で詳細に説明する。尚、このステップS17で実行される燃焼モードは、後述の図7で説明するモード2に該当するものである。昇温SI燃焼制御モードを実行するとエンドに抜けて次の燃焼サイクルの起動タイミングを待つことになる。
{Step S17}
Since it is determined that the temperature-increase SI combustion control mode can be executed in step S16, the temperature-increase SI combustion control mode is executed in step S17. In the temperature-rising SI combustion control mode, control for increasing the environmental temperature of the combustion chamber under SI combustion is performed, and a specific method thereof will be described in detail with reference to FIG. The combustion mode executed in step S17 corresponds to mode 2 described later with reference to FIG. When the temperature-increase SI combustion control mode is executed, the process ends and waits for the start timing of the next combustion cycle.

≪ステップS18≫
一方、ステップS16で昇温SI燃焼制御モードを実行することができないと判定されているので、ステップS18においては、「昇温中間燃焼制御モード」を実行する。この昇温中間燃焼制御モードは、昇温SI燃焼制御で実行していた燃料噴射制御、及び点火制御を停止させると共に、吸排気バルブをHCCI燃焼の目標操作値に移行させる制御を行なうものであり、その具体的な方法は図7で詳細に説明する。尚、このステップS18で実行される昇温中間燃焼制御モードは、後述の図7で説明するモード3に該当するものである。昇温中間燃焼制御モードを実行するとエンドに抜けて次の燃焼サイクルの起動タイミングを待つことになる。
{Step S18}
On the other hand, since it is determined in step S16 that the temperature-increase SI combustion control mode cannot be executed, the "temperature-increase intermediate combustion control mode" is executed in step S18. In the heating intermediate combustion control mode, the fuel injection control and the ignition control, which were performed in the heating SI combustion control, are stopped, and the control for shifting the intake and exhaust valves to the target operating value of HCCI combustion is performed. The specific method will be described in detail with reference to FIG. The temperature-raising intermediate combustion control mode executed in step S18 corresponds to mode 3 described later with reference to FIG. When the temperature-rising intermediate combustion control mode is executed, the process ends and waits for the start timing of the next combustion cycle.

≪ステップS19≫
ステップS15でSI燃焼領域ではないと判定されているので、ステップS19においては、昇温中間燃焼制御モードを実施しているかどうかを判定している。図6に示す制御フローは、上述したように燃焼サイクル毎に起動されているので、ステップ19が実行される前の起動タイミングでは、ステップS18の昇温中間燃焼制御モードが実行されている。したがって、ステップS19では前の燃焼サイクルの燃焼状態が判定される。以下の制御ステップにおいても同様である。
{Step S19}
Since it is determined in step S15 that the temperature is not in the SI combustion region, in step S19, it is determined whether the temperature increase intermediate combustion control mode is being performed. Since the control flow shown in FIG. 6 is started for each combustion cycle as described above, at the start timing before step 19 is executed, the temperature rising intermediate combustion control mode of step S18 is executed. Therefore, in step S19, the combustion state of the previous combustion cycle is determined. The same applies to the following control steps.

ここで、ステップS19では、昇温中間燃焼制御モードかどうかが判定されており、その判定基準は次の通りである。
(1)第1の判定条件は、圧縮端温度Tcと図5Bにおける噴射パルスが失火領域に入るように制御されていることである。
(2)第2の判定条件は、吸排気バルブの位相角と作動角が、HCCI燃焼制御モードの目標操作値への移行過程に制御されていることである。
Here, in step S19, it is determined whether or not the mode is the temperature rising intermediate combustion control mode, and the determination criteria are as follows.
(1) The first determination condition is that the compression end temperature Tc and the injection pulse in FIG. 5B are controlled to enter the misfire range.
(2) The second determination condition is that the phase angle and the operating angle of the intake and exhaust valves are controlled during the transition to the target operation value in the HCCI combustion control mode.

そして、上記の判定基準の全てを満たす場合は、昇温中間燃焼制御モードであると判定してステップS20に移行する。また、上記の判定基準の何れか少なくとも一つを満たさない場合は、昇温中間燃焼制御モードでは無いとしてステップS22に移行する。   If all of the above criteria are satisfied, it is determined that the mode is the temperature-rising intermediate combustion control mode, and the process proceeds to step S20. If at least one of the above criteria is not satisfied, it is determined that the mode is not the temperature-rising intermediate combustion control mode, and the process proceeds to step S22.

≪ステップS20≫
ステップS19で昇温中間燃焼制御モードであると判定されているので、ステップS20においては、HCCI燃焼が可能かどうかを判定している。その判定基準は次の通りである。
(1)現在の吸排気バルブの位相角と作動角から2燃焼サイクル後に吸排気バルブの位相角と作動角がHCCI燃焼の目標操作値に移行できることである。
{Step S20}
Since it is determined in step S19 that the mode is the temperature increase intermediate combustion control mode, it is determined in step S20 whether HCCI combustion is possible. The criteria are as follows.
(1) The phase angle and the operating angle of the intake and exhaust valves can be shifted to the target operation value of HCCI combustion after two combustion cycles from the current phase angle and the operating angle of the intake and exhaust valves.

そして、HCCI燃焼の目標操作値に移行できると判定された場合、HCCI燃焼制御モードで運転できると判定してステップS21に移行する。一方、HCCI燃焼制御モードで運転できないと判定されると、ステップS18に移行して昇温中間燃焼制御モードを継続する。   When it is determined that the operation can be shifted to the target operation value for HCCI combustion, it is determined that the operation can be performed in the HCCI combustion control mode, and the process proceeds to step S21. On the other hand, if it is determined that the operation cannot be performed in the HCCI combustion control mode, the process shifts to step S18 to continue the temperature rising intermediate combustion control mode.

≪ステップS21≫
ステップS20でHCCI燃焼制御モードを実行することができると判定されているので、ステップS21においては、「昇温切り換え燃焼制御モード」を実行する。この昇温切り換え燃焼制御モードは、昇温中間燃焼制御モードの目標操作値を維持したまま、燃料噴射制御及び点火制御を再開させ、混合気の筒内ガス燃料比(G/F)を量論混合比の近傍に保持してSI燃焼を実行するものであり、その具体的な方法は図7で詳細に説明する。
{Step S21}
Since it is determined in step S20 that the HCCI combustion control mode can be executed, in step S21, the "temperature-increase switching combustion control mode" is executed. In the heating-up switching combustion control mode, fuel injection control and ignition control are restarted while maintaining the target operating value of the heating-up intermediate combustion control mode, and the in-cylinder gas fuel ratio (G / F) of the air-fuel mixture is stoichiometrically determined. The SI combustion is performed while the mixture ratio is kept in the vicinity of the mixing ratio.

尚、このステップS21で実行される昇温切り換え燃焼制御モードは、後述の図7で説明するモード4に該当するものである。昇温切り換え燃焼制御モードを実行するとエンドに抜けて次の燃焼サイクルの起動タイミングを待つことになる。   The temperature change switching combustion control mode executed in step S21 corresponds to mode 4 described later with reference to FIG. When the temperature increase switching combustion control mode is executed, the process ends and waits for the start timing of the next combustion cycle.

≪ステップS22≫
ステップS19の判定基準によって昇温中間燃焼制御モードかどうかが判定され、昇温中間燃焼制御モードでは無いと判定されるとステップS22のHCCI燃焼制御モードが実行される。
{Step S22}
It is determined based on the determination criterion in step S19 whether or not the mode is the temperature-rising intermediate combustion control mode. If it is determined that the mode is not the temperature-rising intermediate combustion control mode, the HCCI combustion control mode in step S22 is executed.

尚、このステップS22で実行されるHCCI燃焼制御モードは、後述の図7で説明するモード5に該当するものである。HCCI燃焼制御モードを実行するとエンドに抜けて次の燃焼サイクルの起動タイミングを待つことになる。   The HCCI combustion control mode executed in step S22 corresponds to a mode 5 described later with reference to FIG. When the HCCI combustion control mode is executed, the process exits to the end and waits for the start timing of the next combustion cycle.

以上の通り、図6に示す制御フローは1燃焼サイクル毎に起動されるので、基本的には、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの切り換え過程においては、SI燃焼制御モード(モード1)⇒昇温SI燃焼制御モード(モード2)⇒昇温中間燃焼制御モード(モード3)⇒昇温切り換え燃焼制御モード(モード4)⇒HCCI燃焼制御モード(モード5)の順に実行されるものである。ただ、燃焼サイクルカウンタを設けて、複数の燃焼サイクル、例えば、2燃焼サイクル毎に割り込みをかけて上述の制御フローを実行することも可能である。この場合、連続する燃焼サイクルは同じ燃焼制御モードを実行することになる。   As described above, since the control flow shown in FIG. 6 is started every combustion cycle, basically, in the process of switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode, the SI combustion control mode (mode 1) ⇒ Heating SI combustion control mode (Mode 2) ⇒ Heating intermediate combustion control mode (Mode 3) ⇒ Heating switching combustion control mode (Mode 4) ⇒ HCCI combustion control mode (Mode 5) . However, it is also possible to provide a combustion cycle counter and execute the above-described control flow by interrupting a plurality of combustion cycles, for example, every two combustion cycles. In this case, successive combustion cycles execute the same combustion control mode.

次に、各燃焼制御モードの具体的な燃焼制御について図7、図8に基づき説明する。図7は、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの切換え過程での各アクチュエータの制御目標値の変化を示している。そして、横軸に時間経過を示し、縦軸に吸気管圧力、燃料噴射量、点火時期、吸排気バルブタイミング、及びオルタネータアシストの各制御目標値を示している。   Next, specific combustion control in each combustion control mode will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows a change in the control target value of each actuator in the process of switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode. The abscissa indicates the passage of time, and the ordinate indicates the control target values of the intake pipe pressure, fuel injection amount, ignition timing, intake / exhaust valve timing, and alternator assist.

同様に、図8には、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの切換え過程での各状態量の変化を示しており、横軸に時間経過を示し、縦軸に吸気量、筒内ガス燃料比(G/F)、圧縮端温度、燃料噴射量、点火時期、及び機関トルクの各制御状態量を示している。   Similarly, FIG. 8 shows a change in each state quantity in the process of switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode, in which the abscissa indicates the passage of time, the ordinate indicates the intake air amount, and the cylinder gas. The figure shows each control state quantity such as fuel ratio (G / F), compression end temperature, fuel injection quantity, ignition timing, and engine torque.

尚、図7、図8において、SI燃焼制御モードは「モード1」、昇温SI燃焼制御モードは「モード2」、昇温中間燃焼制御モードは「モード3」、昇温切り換え燃焼制御モードは「モード4」、HCCI燃焼制御モードは「モード5」と表記している。   7 and 8, the SI combustion control mode is “mode 1”, the temperature-increased SI combustion control mode is “mode 2”, the temperature-increased intermediate combustion control mode is “mode 3”, and the temperature-increase switching combustion control mode is “mode 1”. “Mode 4” and the HCCI combustion control mode are described as “mode 5”.

≪SI燃焼制御モード(モード1)≫
SI燃焼制御モードは通常の点火プラグを使用した予混合火花点火燃焼を実行するもので、内燃機関の動作状態に合わせた燃料噴射量、点火時期、吸排気バルブタイミングで動作されている。尚、吸排気バルブタイミングは、バルブオーバーラップを有するポジティブバルブオーバーラップ(P-O/L)に設定されている。
{SI combustion control mode (mode 1)}
The SI combustion control mode executes premixed spark ignition combustion using a normal spark plug, and is operated with a fuel injection amount, ignition timing, and intake / exhaust valve timing in accordance with the operation state of the internal combustion engine. The intake and exhaust valve timing is set to a positive valve overlap (PO / L) having a valve overlap.

≪昇温SI燃焼制御モード(モード2)≫
次に、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼の昇温切り換え燃焼制御モードに移行する際に、準備段階として図7に示すように昇温SI燃焼制御モードを実行する。
温 SI heating control mode (mode 2) ≫
Next, when shifting from the SI combustion control mode to the temperature-increase switching combustion control mode for HCCI combustion, the temperature-rising SI combustion control mode is executed as shown in FIG. 7 as a preparation stage.

先ず、図4(A)から図4(B)にあるように、SI燃焼制御モードの吸気バルブの開時期(IVO)を遅角し、排気バルブの閉時期(EVC)を進角する。つまり、圧縮端温度Tcを推定しながらSI燃焼のノッキング限界温度Tknockより低い場合、上述の吸排気バルブの操作を行い、ノッキング限界温度Tknockを超えない所定の位置で操作を終了する。   First, as shown in FIGS. 4A to 4B, the opening timing (IVO) of the intake valve in the SI combustion control mode is retarded, and the closing timing (EVC) of the exhaust valve is advanced. That is, when the temperature is lower than the knocking limit temperature Tknock of SI combustion while estimating the compression end temperature Tc, the above-described intake / exhaust valve is operated, and the operation is ended at a predetermined position not exceeding the knocking limit temperature Tknock.

可変バルブ機構を駆動してN−O/L量を増大すると、内部EGR量が増えることで燃焼室の環境温度が上昇する結果、圧縮端温度Tcが増大する。更に、吸気バルブの作動角を増加しつつ、吸気バルブの閉時期を下死点近傍に近づけることによって、N−O/L量が更に大きくなって実圧縮比が増大して圧縮端温度Tcが高くなる。   When the variable valve mechanism is driven to increase the amount of NO / L, the internal temperature of the combustion chamber increases due to an increase in the amount of internal EGR, so that the compression end temperature Tc increases. Furthermore, by increasing the operating angle of the intake valve and bringing the closing timing of the intake valve closer to the vicinity of the bottom dead center, the NO / L amount further increases, the actual compression ratio increases, and the compression end temperature Tc decreases. Get higher.

また、吸気バルブの作動角を増大すると吸気量が増加するが、燃料噴射量も増加させて、混合気の空燃比変動を抑制する。更に、混合気量の増加に基づくトルク変動が大きくならないように点火時期をSI燃焼制御モードの場合より遅角する。これによって、図8に示す通り、混合気量(吸気量)を増やし、筒内ガス燃料比(G/F)をストイキ近傍に維持して発熱量を多くすると共に、点火時期の遅角によってトルク変動の発生による運転性の悪化を抑制している。   When the operating angle of the intake valve is increased, the amount of intake air is increased, but the amount of fuel injection is also increased to suppress the air-fuel ratio fluctuation of the air-fuel mixture. Further, the ignition timing is retarded from that in the SI combustion control mode so that the torque fluctuation based on the increase of the air-fuel mixture does not increase. As a result, as shown in FIG. 8, the amount of air-fuel mixture (intake amount) is increased, the in-cylinder gas fuel ratio (G / F) is maintained near stoichiometry to increase the amount of heat generated, and the ignition timing is retarded to retard Deterioration of drivability due to fluctuations is suppressed.

上述の制御によって、図8に示す通りHCCI燃焼制御モードに移行する前に、予め混合量を増大すると共に、実効圧縮比の増大によって、圧縮端温度Tcを高めることができるので、後述の昇温中間燃焼制御モードへの期間を短縮することができる。この結果、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの切り換え期間を短縮することができる。昇温SI燃焼制御モードが完了すると、昇温中間燃焼制御モードが実行される。尚、昇温SI燃焼ができない場合は、この昇温SI燃焼制御モードは実行されなく、昇温中間燃焼制御モードが実行される。   By the above-described control, as shown in FIG. 8, before the transition to the HCCI combustion control mode, the mixing amount is increased in advance, and the compression end temperature Tc can be increased by increasing the effective compression ratio. The period to the intermediate combustion control mode can be shortened. As a result, the switching period from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode can be shortened. When the heating SI combustion control mode is completed, the heating intermediate combustion control mode is executed. If the temperature-increase SI combustion cannot be performed, the temperature-increase SI combustion control mode is not executed, and the temperature-increase intermediate combustion control mode is executed.

≪昇温中間燃焼制御モード(モード3)≫
SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードに移行する際に、昇温SI燃焼制御モード、或いはHCCI燃焼制御モードで運転できない場合は昇温中間燃焼制御モードを実行する。この場合、昇温SI燃焼制御モードの目標操作値を使用しないで、燃料噴射制御及び点火制御を停止させると共に、吸排気バルブをHCCI燃焼制御モードの目標操作値に移行させる。この場合、吸排気バルブの目標操作値は、昇温SI燃焼制御モードの場合と同じに設定しているが、これとは異なる目標操作値であっても良いものである。
<< Heating intermediate combustion control mode (mode 3) >>
When shifting from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode, if the operation cannot be performed in the temperature-increased SI combustion control mode or the HCCI combustion control mode, the temperature-rising intermediate combustion control mode is executed. In this case, the fuel injection control and the ignition control are stopped without using the target operation value in the temperature-rising SI combustion control mode, and the intake / exhaust valve is shifted to the target operation value in the HCCI combustion control mode. In this case, the target operation value of the intake / exhaust valve is set to be the same as that in the temperature rise SI combustion control mode, but may be a different target operation value.

これによって、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの移行時において実効圧縮比が増大することに伴って圧縮端温度Tcが上昇する。ただ、燃料噴射制御及び点火制御が停止されているので、図5Bの失火領域に入ることになる。尚、失火しても、そもそも燃料が存在しないので排気有害成分の増加を招かないものである。このように、圧縮端温度Tcが上昇しても、混合気の燃焼が行われないことで、昇温SI燃焼制御モードで維持していた高温の内部EGRを掃気させることができ、燃焼室内の環境温度をノック限界温度Tnock以下に低下させることができる。これによって、次の燃焼サイクルのHCCI燃焼の昇温切り換え燃焼制御モードでの圧縮端温度Tcを低下して、SIストイキ燃焼領域での燃焼制御モードを実行できるようにしている。   As a result, the compression end temperature Tc increases as the effective compression ratio increases when shifting from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode. However, since the fuel injection control and the ignition control have been stopped, the vehicle enters the misfire region of FIG. 5B. It should be noted that even if a misfire occurs, there is no fuel in the first place, and therefore no increase in exhaust harmful components is caused. Thus, even if the compression end temperature Tc rises, the combustion of the air-fuel mixture is not performed, so that the high-temperature internal EGR maintained in the temperature-rising SI combustion control mode can be scavenged, and the inside of the combustion chamber can be scavenged. The environmental temperature can be lowered to the knock limit temperature Tknock or lower. As a result, the compression end temperature Tc in the HCCI combustion temperature-increase switching combustion control mode in the next combustion cycle is reduced, and the combustion control mode in the SI stoichiometric combustion region can be executed.

つまり、圧縮端温度Tcが高いままSIストイキ燃焼を実行すると、SI燃焼ノック領域(図2参照)に移行してノッキングを発生する恐れが出てくるので、燃料噴射制御及び点火制御を停止して混合気の燃焼を行なわないことで、圧縮端温度Tcをノック限界温度Tnock以下に低下しているものである。   In other words, if SI stoichiometric combustion is performed with the compression end temperature Tc being high, there is a danger that knocking will occur due to a shift to the SI combustion knock region (see FIG. 2), so that fuel injection control and ignition control are stopped. By not performing the combustion of the air-fuel mixture, the compression end temperature Tc is lowered to the knock limit temperature Tnock or lower.

尚、この時には、混合気の燃焼が行われないので機関トルクが低下する現象が発生するが、モータ機能付きオルタネータによって、機関トルク低下分のトルクアシストを行なって、トルク変動を抑制するようにしている。昇温中間燃焼制御モードが完了すると、HCCI燃焼の昇温切り換え燃焼制御モードが実行される。   At this time, since the combustion of the air-fuel mixture is not performed, a phenomenon occurs in which the engine torque decreases. However, the alternator with a motor function performs the torque assist for the engine torque reduction to suppress the torque fluctuation. I have. When the temperature increase intermediate combustion control mode is completed, a temperature increase switching combustion control mode for HCCI combustion is executed.

≪昇温切り換え燃焼制御モード(モード4)≫
昇温中間燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードに移行する際に、準備段階として図7に示すようにHCCI燃焼への昇温切り換え燃焼制御モードを実行する。この昇温切り換え燃焼制御モードにおいては、昇温中間燃焼制御モードに切り替わる前の昇温SI燃焼制御モードの目標操作値を用いて燃料噴射制御及び点火制御を再開させ、筒内ガス燃料比(G/F)を量論混合比の近傍に制御してSI燃焼を実行する。
<< Temperature changeover combustion control mode (mode 4) >>
When shifting from the temperature increase intermediate combustion control mode to the HCCI combustion control mode, a temperature increase switching combustion control mode for HCCI combustion is executed as a preparation stage as shown in FIG. In this temperature-increase switching combustion control mode, fuel injection control and ignition control are restarted using the target operation value of the temperature-increase SI combustion control mode before switching to the temperature-increase intermediate combustion control mode, and the in-cylinder gas fuel ratio (G / F) is controlled close to the stoichiometric mixture ratio to perform SI combustion.

このように、筒内ガス燃料比(G/F)を量論混合比の近傍に維持することで、発熱量を多くして燃焼温度を大きく高め、また、N−O/Lの設定によって更に高温の内部EGRを保持するようにしている。これによって、次の燃焼サイクルでの燃焼室の環境温度を上昇させることで圧縮端温度Tcを高めて、HCCI燃焼が成立する環境条件を形成している。HCCI燃焼の昇温切り換え燃焼制御モード完了すると、HCCI燃焼制御モードが実行される。   As described above, by maintaining the in-cylinder gas fuel ratio (G / F) near the stoichiometric mixture ratio, the calorific value is increased, and the combustion temperature is greatly increased. The internal EGR at a high temperature is maintained. As a result, the environmental temperature of the combustion chamber in the next combustion cycle is increased to increase the compression end temperature Tc, thereby forming an environmental condition for achieving HCCI combustion. When the temperature increase switching combustion control mode of HCCI combustion is completed, the HCCI combustion control mode is executed.

≪HCCI燃焼制御モード(モード5)≫
HCCI燃焼制御モードは点火プラグによらずに圧縮による予混合自己着火燃焼を実行するもので、点火制御は停止されるが内燃機関の動作状態に合わせた燃料噴射量、吸排気バルブタイミングで動作されている。尚、筒内ガス燃料比(G/F)は失火領域を飛び越えてリーン側に制御され、吸排気バルブタイミングは、バルブオーバーラップを有さないN-O/Lとされている。
{HCCI combustion control mode (mode 5)}
The HCCI combustion control mode performs premixed self-ignition combustion by compression without using a spark plug.Ignition control is stopped but operation is performed with the fuel injection amount and intake / exhaust valve timing in accordance with the operation state of the internal combustion engine. ing. The in-cylinder gas-fuel ratio (G / F) is controlled to be lean over the misfire region, and the intake / exhaust valve timing is set to N-O / L without valve overlap.

更に、図8に基づいてSI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの切り換えを実行した場合の状態量の変化について説明する。   Further, a change in the state quantity when the switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode is executed will be described with reference to FIG.

昇温SI燃焼制御モードでは、吸気量の増加に合せて燃料噴射量を増加することによって筒内ガス燃料比(G/F)を量論混合比の近傍に保持し、更に点火時期を遅角して排気損失を増加させることで、出力を低下させて機関トルクの変動を抑制している。   In the heating SI combustion control mode, the in-cylinder gas fuel ratio (G / F) is kept close to the stoichiometric mixture ratio by increasing the fuel injection amount in accordance with the increase in the intake air amount, and further, the ignition timing is retarded. As a result, the exhaust loss is increased, thereby lowering the output and suppressing fluctuations in the engine torque.

次に、昇温中間燃焼制御モードでは、燃料噴射制御と点火制御を停止させることで、ノッキング及び混合気の自己着火燃焼の発生を無くして、実効圧縮比の増大に伴う異常燃焼の発生を抑制して昇温切り換え燃焼制御モードに切り換えることができる。   Next, in the temperature rise intermediate combustion control mode, the fuel injection control and the ignition control are stopped to eliminate the occurrence of knocking and self-ignition combustion of the air-fuel mixture, and to suppress the occurrence of abnormal combustion accompanying an increase in the effective compression ratio. Thus, the mode can be switched to the temperature increase switching combustion control mode.

次に、昇温切り換え燃焼制御モードでは、燃料噴射制御及び点火制御を復帰させ、吸気量の増加と燃料噴射量の増加によって筒内ガス燃料比(G/F)を量論混合比の近傍に保持して発熱量を増加し、更に、点火時期を遅角して排気損失を増加させて出力を低下させることによって、機関トルクの変動を抑制している。   Next, in the temperature rise switching combustion control mode, the fuel injection control and the ignition control are returned, and the in-cylinder gas fuel ratio (G / F) is brought close to the stoichiometric mixture ratio by increasing the intake air amount and the fuel injection amount. The variation in engine torque is suppressed by increasing the calorific value while maintaining the temperature, and further delaying the ignition timing to increase the exhaust loss and reduce the output.

最後に、HCCI燃焼制御モードでは、燃料噴射量を減少して混合気の筒内ガス燃料比(G/F)を急速にリーン化すると共に、点火プラグによる点火制御を停止することで、ノッキングの発生を抑制して良好なHCCI燃焼を行なうことができる。   Lastly, in the HCCI combustion control mode, the fuel injection amount is reduced to rapidly make the in-cylinder gas fuel ratio (G / F) of the air-fuel mixture lean, and the ignition control by the ignition plug is stopped to thereby reduce knocking. It is possible to perform good HCCI combustion by suppressing the generation.

このような制御を実行することによって、燃焼室内の圧縮端温度Tcは、昇温SI燃焼制御モード、昇温中間燃焼制御モード、昇温切り換え燃焼制御モードを経過していく過程で、ノッキングや失火を含む異常燃焼が発生するのを抑制しながら、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードに移行して行く過程で順次高くなるように制御することができる。   By executing such control, the compression end temperature Tc in the combustion chamber is knocked or misfired in the course of passing through the temperature-rising SI combustion control mode, the temperature-rising intermediate combustion control mode, and the temperature-rising switching combustion control mode. Can be controlled so as to become higher sequentially in the process of shifting from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode while suppressing the occurrence of abnormal combustion including.

次に、上述した制御フローにしたがった制御モードと燃焼領域について説明する。図9は、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの切り換えを実行した場合の、筒内ガス燃料比(G/F)と圧縮端温度Tc、及び燃焼領域の関係を、図2を基に示している。尚、「●」印はSI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードに移行する期間の燃焼サイクルの通過点を例示的に示している。   Next, a control mode and a combustion region according to the above-described control flow will be described. FIG. 9 shows the relationship between the in-cylinder gas fuel ratio (G / F), the compression end temperature Tc, and the combustion region when switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode is performed based on FIG. Is shown. In addition, "●" mark exemplarily shows a passing point of the combustion cycle during a transition from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode.

SI燃焼制御モード(モード1)から昇温SI燃焼制御モード(モード2)に移行する場合は、筒内ガス燃料比(G/F)を量論混合比の近傍に維持して点火時期を遅角し、更にN-O/Lを設定することで、燃焼サイクルが増える毎に圧縮端温度Tcが高くなっている。   When shifting from the SI combustion control mode (mode 1) to the temperature-increase SI combustion control mode (mode 2), the ignition timing is delayed while maintaining the in-cylinder gas fuel ratio (G / F) near the stoichiometric mixture ratio. By setting N / O / L, the compression end temperature Tc increases every time the combustion cycle increases.

次に、昇温SI燃焼制御モード(モード2)から中間燃焼制御(モード3)に移行する場合は、燃料噴射制御を停止するため筒内ガス燃料比(G/F)が無限大(≒空気)になり、筒内ガス燃料比(G/F)が量論混合比の近傍の状態に比べて、比熱比が低下するため圧縮端温度Tcが高くなる。加えて、実効圧縮比が増大しているため圧縮端温度Tcは更に高くなる。   Next, when shifting from the temperature-rising SI combustion control mode (mode 2) to the intermediate combustion control (mode 3), the in-cylinder gas fuel ratio (G / F) is infinite (大 air ), The compression end temperature Tc becomes higher because the specific heat ratio is lower than in the state where the in-cylinder gas fuel ratio (G / F) is close to the stoichiometric mixture ratio. In addition, the compression end temperature Tc is further increased because the effective compression ratio is increased.

次に、昇温中間燃焼制御モード(モード3)から昇温切り換え燃焼制御モード(モード4)に移行する場合は、筒内ガス燃料比(G/F)が量論混合比の近傍になるように、燃料噴射量を設定する。尚、前の燃焼サイクルで燃料噴射制御を停止しているため、N−O/Lの設定によって保持されていた内部EGRは掃気されることで、圧縮前の燃焼室内の混合気の温度はノック限界温度Tnockより低下されるようになる。   Next, when shifting from the temperature rising intermediate combustion control mode (mode 3) to the temperature rising switching combustion control mode (mode 4), the in-cylinder gas fuel ratio (G / F) becomes close to the stoichiometric mixture ratio. , The fuel injection amount is set. Since the fuel injection control was stopped in the previous combustion cycle, the internal EGR held by the setting of NO / L is scavenged, and the temperature of the air-fuel mixture in the combustion chamber before compression is knocked. The temperature becomes lower than the limit temperature Tnock.

仮に、昇温中間燃焼制御モードで新気による掃気を行なわないで昇温切り換え燃焼制御モードに移行すると、昇温切り換え燃焼制御モードは「○」印で示した圧縮端温度Tcになって、SI燃焼ノック領域に入ってしまい、ノックキングを発生することになる。これに対して、昇温中間燃焼制御モードを実行して、圧縮前の燃焼室内の燃焼室の環境温度を低下させているので、SI燃焼ノック領域での燃焼を回避してSIストイキ燃焼領域で燃焼を継続することができる。   If the mode is switched to the temperature-increase switching combustion control mode without performing scavenging with fresh air in the temperature-increase intermediate combustion control mode, the temperature-increase switching combustion control mode becomes the compression end temperature Tc indicated by “○”, and the SI The engine enters the combustion knock region, and knocking occurs. On the other hand, since the temperature rise intermediate combustion control mode is executed to reduce the environmental temperature of the combustion chamber in the combustion chamber before the compression, the combustion in the SI combustion knock region is avoided to prevent the combustion in the SI stoichiometric combustion region. Combustion can be continued.

次に、昇温切り換え燃焼制御モード(モード4)からHCCI燃焼制御モード(モード5)に移行する場合は、目標操作値がHCCI燃焼制御モードでの目標操作値に移行しているため、リーン側の目標筒内ガス燃料比(G/F)でHCCI燃焼が実行される。尚、前の燃焼サイクルの昇温切り換え燃焼制御モードのN−O/Lの設定によって、昇温切り換え燃焼制御モードでの高温の排気ガスが保持されているので、HCCI燃焼制御モードへ移行するための圧縮端温度Tcを更に高くすることができる。   Next, when shifting from the temperature-increase switching combustion control mode (mode 4) to the HCCI combustion control mode (mode 5), the target operation value has shifted to the target operation value in the HCCI combustion control mode. HCCI combustion is performed at the target in-cylinder gas fuel ratio (G / F). Since the high-temperature exhaust gas in the temperature-increase switching combustion control mode is held by setting NO-O / L in the temperature-increase switching combustion control mode in the previous combustion cycle, the mode is shifted to the HCCI combustion control mode. Can further increase the compression end temperature Tc.

以上説明した通り、本実施形態によれば、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードに切り換える時に、少なくとも可変バルブ機構の開閉位相、燃料噴射量、及び点火時期を適切に調整して昇温制御を実行することで、HCCI燃焼に移行する過程で燃焼室内の混合気の圧縮端温度を高めてHCCI燃焼制御モードに移行させている。   As described above, according to this embodiment, when switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode, at least the opening / closing phase of the variable valve mechanism, the fuel injection amount, and the ignition timing are appropriately adjusted to perform the temperature increase control. By executing, the process shifts to the HCCI combustion control mode by increasing the compression end temperature of the air-fuel mixture in the combustion chamber in the process of shifting to the HCCI combustion.

これによれば、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードとの切り換える過程で、燃料噴射と点火、及び吸排気バルブの開閉位相が適切に制御されてシリンダ内の混合気の圧縮端温度がHCCI燃焼に適した温度に設定でき、ノッキングや失火等の異常燃焼を避けながら、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの移行を良好に行うことができる。   According to this, in the process of switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode, the fuel injection, ignition, and the opening / closing phase of the intake / exhaust valve are appropriately controlled, and the compression end temperature of the air-fuel mixture in the cylinder is reduced. The temperature can be set to a suitable temperature, and the transition from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode can be performed satisfactorily while avoiding abnormal combustion such as knocking or misfire.

また、吸気バルブの作動角によって吸気量を制御し、排気バルブの閉時期によって内部EGR量を制御し、吸気バルブの作動角から推定される吸気量に基づき燃料噴射量を制御して目標空燃比に補正するので、吸排気バルブの動作によって、筒内ガス燃料比(G/F)及び圧縮端温度が推定できる。このため、目標操作値等の制御量の演算動作が軽減されるので、高速、高精度の制御を実現できる。   The target air-fuel ratio is controlled by controlling the intake air amount by the operating angle of the intake valve, controlling the internal EGR amount by the closing timing of the exhaust valve, and controlling the fuel injection amount based on the intake air amount estimated from the operating angle of the intake valve. The in-cylinder gas fuel ratio (G / F) and the compression end temperature can be estimated by the operation of the intake and exhaust valves. Therefore, the operation of calculating the control amount such as the target operation value is reduced, so that high-speed and high-precision control can be realized.

また、SI燃焼からHCCI燃焼に切り換える過渡時において、推定された圧縮端温度と筒内ガス燃料比(G/F)とに基づいて、燃焼制御モードを判断することができるので、燃焼制御モードに則した可変バルブ機構の開閉位相、燃料噴射量、及び点火時期の適切な制御が可能となる。   In addition, during the transition from SI combustion to HCCI combustion, the combustion control mode can be determined based on the estimated compression end temperature and the in-cylinder gas fuel ratio (G / F). Accordingly, it is possible to appropriately control the opening / closing phase of the variable valve mechanism, the fuel injection amount, and the ignition timing.

次に、本発明の第2の実施形態について図10、図11を用いて説明するが、第1の実施形態と共通する構成、及び作用、効果については、必要である場合を除いてその説明を省略する。第3の実施形態においては、ターボ過給機4を使用して吸気圧を正圧側に上昇させることで、燃焼室内の環境温度を高めることを目的としている。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11, but the configuration, operation, and effects common to the first embodiment will be described unless necessary. Is omitted. The third embodiment aims to increase the ambient temperature in the combustion chamber by increasing the intake pressure to the positive pressure side by using the turbocharger 4.

尚、ターボ過給機4は、コンプレッサ側のバイパスバルブやタービン側のウエストゲートバルブ等によって作動時期を選択することができるので、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの移行が実行される運転領域で作動するように構成すると有利である。   The operation time of the turbocharger 4 can be selected by a bypass valve on the compressor side, a waste gate valve on the turbine side, or the like, so that the operation is switched from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode. Advantageously, it is configured to operate in the area.

図10、図11において、SI燃焼制御モードから昇温SI燃焼制御モードに移行すると、ターボ過給機4の動作を開始することによって、吸気圧力及び吸気密度が増加する。このため、燃焼室内の環境温度が上昇して圧縮端温度Tcが高くなる。このようにターボ過給機4を活用することによって、HCCI燃焼に必要な圧縮端温度Tcに早く到達させることができるので、SI燃焼制御モードとHCCI燃焼制御モードの切り換え期間を短縮することができる。   In FIGS. 10 and 11, when the mode shifts from the SI combustion control mode to the temperature-increased SI combustion control mode, the operation of the turbocharger 4 is started, so that the intake pressure and the intake density are increased. Therefore, the environmental temperature in the combustion chamber increases, and the compression end temperature Tc increases. By utilizing the turbocharger 4 in this manner, the compression end temperature Tc required for HCCI combustion can be quickly reached, so that the switching period between the SI combustion control mode and the HCCI combustion control mode can be shortened. .

つまり、昇温SI燃焼制御モードにおいては、ターボ過給機4による吸気量の増加及び実効圧縮比の増加に伴う圧縮端温度Tcの増大効果のみならず、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードの切り換え過程の昇温中間燃焼制御モードへの期間を短縮する効果を奏するものである。   That is, in the temperature-increase SI combustion control mode, not only the effect of increasing the intake air amount by the turbocharger 4 and the effect of increasing the compression end temperature Tc due to the increase in the effective compression ratio, but also from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode. This has the effect of shortening the period of the switching process to the temperature rising intermediate combustion control mode.

また、昇温中間燃焼制御モードにおいては、昇温SI燃焼制御モードより更にターボ過給機4による吸気圧力及び吸気密度が増大する。その際に、燃料噴射制御及び点火制御を停止して、図5Bの失火領域に入るように制御する。その結果、圧縮端温度Tcを更に上昇させることができるようになる。ただ、この場合は燃焼が行われないので高温の内部EGRを掃気させることができ、燃焼室内の環境温度をノック限界温度Tnock以下に低下させることができる。   Further, in the temperature increase intermediate combustion control mode, the intake pressure and the intake density by the turbocharger 4 are further increased as compared with the temperature increase SI combustion control mode. At this time, the fuel injection control and the ignition control are stopped, and control is performed so as to enter the misfire region of FIG. 5B. As a result, the compression end temperature Tc can be further increased. However, in this case, since combustion is not performed, high-temperature internal EGR can be scavenged, and the environmental temperature in the combustion chamber can be reduced to the knock limit temperature Tnock or lower.

また、昇温切り換え燃焼制御モードにおいても、ターボ過給機4の動作によって吸気圧力及び吸気密度が増大するため、環境温度が上昇して次の燃焼サイクルの圧縮端温度Tcが上昇するようになる。このような動作により、HCCI燃焼を実行する環境を早期に成立させることができる。   Also in the temperature increase switching combustion control mode, since the intake pressure and the intake density increase due to the operation of the turbocharger 4, the environmental temperature rises and the compression end temperature Tc of the next combustion cycle rises. . Such an operation makes it possible to quickly establish an environment in which HCCI combustion is performed.

次に、本発明の第3の実施形態について図12〜図15を用いて説明するが、本実施形態は第2の実施形態を基本としている。このため、第2の実施形態と共通する構成、及び作用、効果については、必要である場合を除いてその説明を省略する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 to 15, but this embodiment is based on the second embodiment. For this reason, descriptions of configurations, operations, and effects that are common to the second embodiment will be omitted unless necessary.

第3の実施形態においては、ターボ過給機4を使用した時にインタークーラ5を通過する空気量と、インタークーラ5を通過しない空気量の割合を変えて、高い温度の空気によって燃焼室内の環境温度を高めることを目的としている。また、昇温切り換え燃焼制御モードでの燃料消費量を低減し、更に排気損失を低減して燃費を向上することを目的としている。   In the third embodiment, when the turbocharger 4 is used, the ratio of the amount of air passing through the intercooler 5 to the amount of air not passing through the intercooler 5 is changed so that the high-temperature air causes the environment inside the combustion chamber to change. The aim is to increase the temperature. It is another object of the present invention to reduce fuel consumption in the temperature-increase switching combustion control mode, and further reduce exhaust loss to improve fuel efficiency.

図12は、第3の実施形態の内燃機関システムの構成を示しており、基本的な構成は図1で説明した内燃機関システムと同じ構成である。ただ、コンプレッサ3よりも下流側の構成が図1のものとは異なっている。   FIG. 12 shows a configuration of an internal combustion engine system according to the third embodiment. The basic configuration is the same as that of the internal combustion engine system described in FIG. However, the configuration downstream of the compressor 3 is different from that of FIG.

コンプレッサ3の下流は2つの流路に分岐しており、第1流路22にはインタークーラ5が備えられている。インタークーラ5の下流には、吸気流路を絞りシリンダ7Cに流入する吸入空気量を制御するための第1スロットル弁6が組付けられている。また、第2流路23には、吸気流路を絞りシリンダ7に流入する吸入空気量を制御するための第2スロットル弁24が組み付けられている。   The downstream of the compressor 3 is branched into two flow paths, and the first flow path 22 is provided with the intercooler 5. Downstream of the intercooler 5, a first throttle valve 6 for restricting the intake passage and controlling the amount of intake air flowing into the cylinder 7C is mounted. A second throttle valve 24 for restricting the intake passage and controlling the amount of intake air flowing into the cylinder 7 is attached to the second passage 23.

2つのスロットル弁6、24は、アクセルペダル踏込量に応じて弁開度を制御することができる電子制御式スロットル弁である。そして、第1流路22と第2流路23とは、スロットル弁6、24の下流で合流しており、その下流には吸気マニホールド8が接続されている。したがって、第1スロットル弁6の開度と、第2スロットル弁24の開度との比率を変化させることによって、シリンダ7Cに供給される吸気温度を制御することができる。   The two throttle valves 6 and 24 are electronically controlled throttle valves that can control the valve opening in accordance with the accelerator pedal depression amount. The first flow path 22 and the second flow path 23 join at the downstream of the throttle valves 6 and 24, and the intake manifold 8 is connected to the downstream thereof. Therefore, by changing the ratio between the opening of the first throttle valve 6 and the opening of the second throttle valve 24, the temperature of the intake air supplied to the cylinder 7C can be controlled.

つまり、第1流路22を通過する空気はインタークーラ5で冷却されるのに対し、第2流路23を通過する空気は冷却されず高い温度を保っている。このため、第1流路22を流れる空気の量を第1スロットル6で減少させ、第2流路23を流れる空気の量を第2スロットル6で増大すると、シリンダ7Cに供給される全体の空気の温度は高くなる。一方第1流路22を流れる空気の量を第1スロットル6で増大させ、第2流路23を流れる空気の量を第2スロットル6で減少すると、シリンダ7Cに供給される全体の空気の温度は低くなる。したがって、SI燃焼制御モードからHCCI燃制御モードに移行する過程で、第1流路22を流れる空気の量を第1スロットル6で減少させ、第2流路23を流れる空気の量を第2スロットル6で増大すると、吸気温度が高くなるので燃焼室内の環境温度を高めることが可能となる。   That is, while the air passing through the first flow path 22 is cooled by the intercooler 5, the air passing through the second flow path 23 is not cooled and maintains a high temperature. Therefore, if the amount of air flowing through the first flow path 22 is reduced by the first throttle 6 and the amount of air flowing through the second flow path 23 is increased by the second throttle 6, the total air supplied to the cylinder 7C is reduced. Temperature rises. On the other hand, when the amount of air flowing through the first flow path 22 is increased by the first throttle 6 and the amount of air flowing through the second flow path 23 is reduced by the second throttle 6, the temperature of the whole air supplied to the cylinder 7C is reduced. Will be lower. Therefore, in the process of shifting from the SI combustion control mode to the HCCI fuel control mode, the amount of air flowing through the first flow path 22 is reduced by the first throttle 6, and the amount of air flowing through the second flow path 23 is reduced by the second throttle 6. When it is increased at 6, the intake air temperature becomes higher, so that the environmental temperature in the combustion chamber can be raised.

図13、図14において、昇温SI燃焼制御モード、昇温中間燃焼制御モード、及び昇温切り換え燃焼制御モードに移行していく過程で、第1スロットル弁6の開度を徐々に減少させてインタークーラ5内に流入する空気量を減少し、逆に第2スロットル弁24の開度を徐々に増大させていくことで、内燃機関に吸入される空気の温度を高めることができる。これによって、燃焼室内の環境温度を高めることで、圧縮行程時の圧縮端温度Tcを更に高めることが可能となる。   13 and 14, the opening degree of the first throttle valve 6 is gradually reduced in the process of shifting to the temperature-rising SI combustion control mode, the temperature-rising intermediate combustion control mode, and the temperature-rising switching combustion control mode. By reducing the amount of air flowing into the intercooler 5 and gradually increasing the opening of the second throttle valve 24, the temperature of the air taken into the internal combustion engine can be increased. Thus, by increasing the environmental temperature in the combustion chamber, it is possible to further increase the compression end temperature Tc during the compression stroke.

尚、本実施形態では、昇温切り換え燃焼制御モードでは第2の実施例と異なり、図15の燃料噴射量の項目にある通り、燃料噴射量を減少してSIリーン燃焼領域で燃焼を行うようにしている。これによって燃料消費量を低減することができる。また、この時は点火時期の項目にある通り、リーン燃焼によるトルク低下を補償するため点火時期を進角側に制御している。更に、この点火時期の進角側への制御は、排気損失を低減して燃費を向上させることにも寄与している。   In the present embodiment, unlike the second embodiment, in the temperature-increasing switching combustion control mode, as shown in the item of the fuel injection amount in FIG. 15, the fuel injection amount is reduced to perform combustion in the SI lean combustion region. I have to. As a result, fuel consumption can be reduced. At this time, as described in the item of the ignition timing, the ignition timing is controlled to be advanced to compensate for a decrease in torque due to lean combustion. Further, the control of the ignition timing to the advanced side also contributes to reducing exhaust loss and improving fuel efficiency.

ここで、筒内ガス燃料比(G/F)をSIリーン燃焼領域に維持することで、量論混合比の近傍に維持する場合に比べて燃焼温度が低下する恐れがある。しかしながら、第1スロットル弁6の開度を徐々に全閉に近づけ、第2スロットル弁24の開度を徐々に全開に近づけていくことで、インタークーラ5内に流入する空気量を減少し、内燃機関に吸入される吸入空気の温度を高めたため、次の燃焼サイクルのHCCI燃焼での燃焼室の環境温度を上昇させ、圧縮端温度Tcを増加してHCCI燃焼を実行する環境条件を成立させている。   Here, by maintaining the in-cylinder gas fuel ratio (G / F) in the SI lean combustion region, there is a possibility that the combustion temperature may be reduced as compared with the case where the stoichiometric mixture ratio is maintained near. However, by gradually bringing the opening of the first throttle valve 6 close to fully closed and gradually approaching the opening of the second throttle valve 24 to fully open, the amount of air flowing into the intercooler 5 is reduced, Since the temperature of the intake air taken into the internal combustion engine has been increased, the environmental temperature of the combustion chamber in the HCCI combustion in the next combustion cycle is increased, and the environmental conditions for executing the HCCI combustion by increasing the compression end temperature Tc are established. ing.

図15は、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの切り換えを実行した場合の、筒内ガス燃料比(G/F)と圧縮端温度Tc、及び燃焼領域の関係を、図2を基に示している。尚、「●」印はSI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードに移行する期間の燃焼サイクルの通過点を例示的に示している。   FIG. 15 shows the relationship between the in-cylinder gas fuel ratio (G / F), the compression end temperature Tc, and the combustion region when switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode is performed based on FIG. Is shown. In addition, "●" mark exemplarily shows a passing point of the combustion cycle during a transition from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode.

基本的には、図9に示す動作と同じであるが、昇温切り換え燃焼制御モードにおいては、燃料噴射量が減少され、また、圧縮端温度Tcが低下しているので、「○」印で示すSI燃焼ノック領域からSIリーン燃焼領域に移行できるので、ノッキキング等の異常燃焼を避けることができる。更に、燃料噴射量を減少してリーン燃焼を行なうため燃料消費量を低減できる効果を奏する。加えて、点火時期が進角側に制御されているので、排気損失を低減して、更に燃費を向上させることができる。   Basically, the operation is the same as the operation shown in FIG. 9, but in the temperature-increase switching combustion control mode, since the fuel injection amount is reduced and the compression end temperature Tc is reduced, the symbol “で” is used. Since it is possible to shift from the SI combustion knock region to the SI lean combustion region, abnormal combustion such as knocking can be avoided. Furthermore, since the lean injection is performed by reducing the fuel injection amount, the fuel consumption can be reduced. In addition, since the ignition timing is controlled to be advanced, the exhaust loss can be reduced, and the fuel efficiency can be further improved.

以上述べた通り本発明によれば、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードに切り換える時に、少なくとも燃料噴射と点火、及び吸排気バルブの開閉位相による昇温制御を実行して、HCCI燃焼に移行する過程で燃焼室内の混合気の圧縮端温度を高めてHCCI燃焼制御モードに移行させる、構成とした。   As described above, according to the present invention, at the time of switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode, at least the fuel injection and ignition, and the temperature increase control based on the opening / closing phase of the intake / exhaust valve are executed to shift to HCCI combustion. In the process, the temperature of the compression end of the air-fuel mixture in the combustion chamber is raised to shift to the HCCI combustion control mode.

これによれば、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードとの切り換える過程で、燃料噴射と点火、及び吸排気バルブの開閉位相が適切に制御されてシリンダ内の混合気の圧縮端温度がHCCI燃焼に適した温度に設定でき、SI燃焼制御モードからHCCI燃焼制御モードへの移行を良好に行うことができる。   According to this, in the process of switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode, the fuel injection, ignition, and the opening / closing phase of the intake / exhaust valve are appropriately controlled, and the compression end temperature of the air-fuel mixture in the cylinder is reduced. Can be set to a temperature suitable for the combustion mode, and the transition from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode can be performed satisfactorily.

尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described above. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of one embodiment can be added to the configuration of another embodiment. Also, for a part of the configuration of each embodiment, it is possible to add, delete, or replace another configuration.

1…内燃機関、2…タービン、3…コンプレッサ、4…ターボ過給機、5…インタークーラ、6…スロットル弁、7…シリンダ7C、8…吸気マニホールド、9…吸気温度/圧力センサ、10…流動強化弁、11…燃料噴射弁、12…吸気バルブ、13…排気バルブ、14、15…バルブポジションセンサ、16…点火プラグ、17…クランク角度センサ、18…排気温度/圧力センサ、19…空燃比センサ、20…ECU。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine, 2 ... Turbine, 3 ... Compressor, 4 ... Turbocharger, 5 ... Intercooler, 6 ... Throttle valve, 7 ... Cylinder 7C, 8 ... Intake manifold, 9 ... Intake temperature / pressure sensor, 10 ... Flow enhancement valve, 11: fuel injection valve, 12: intake valve, 13: exhaust valve, 14, 15: valve position sensor, 16: spark plug, 17: crank angle sensor, 18: exhaust temperature / pressure sensor, 19: empty Fuel ratio sensor, 20 ... ECU.

Claims (9)

少なくとも、燃焼室に燃料を供給して可燃混合気を形成する燃料制御手段と、前記燃焼室の中の可燃混合気に点火する点火制御手段と、前記燃焼室に設けられた吸気バルブと排気バルブの開閉位相を変更する吸排気可変バルブ機構とを備えた内燃機関に使用され、前記点火制御手段による予混合火花点火燃焼(以下、SI燃焼と表記する)と、ピストンの圧縮作用による予混合圧縮着火燃焼(以下、HCCI燃焼と表記する)とを切り換えて制御する制御手段を備えた内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、前記SI燃焼を行なうSI燃焼制御モードから前記HCCI燃焼を行なうHCCI燃焼制御モードに切り換える時に、少なくとも、前記燃料制御手段による燃料噴射量、前記点火制御手段による点火時期、及び前記吸排気可変バルブ機構による開閉位相を制御して、前記HCCI燃焼に移行する過程で前記燃焼室内の混合気の圧縮端温度を高めてHCCI燃焼制御モードに移行させる昇温制御を実行する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
At least fuel control means for supplying a fuel to the combustion chamber to form a combustible mixture, ignition control means for igniting the combustible mixture in the combustion chamber, an intake valve and an exhaust valve provided in the combustion chamber Used in an internal combustion engine having an intake / exhaust variable valve mechanism for changing the opening / closing phase of premixed spark ignition combustion (hereinafter referred to as SI combustion) by the ignition control means, and premixed compression by a compression action of a piston. Ignition combustion (hereinafter, referred to as HCCI combustion) in the control device of the internal combustion engine provided with control means for switching and controlling,
When switching from the SI combustion control mode for performing the SI combustion to the HCCI combustion control mode for performing the HCCI combustion, the control means includes at least a fuel injection amount by the fuel control means, an ignition timing by the ignition control means, and Controlling the opening / closing phase of the variable exhaust valve mechanism to increase the compression end temperature of the air-fuel mixture in the combustion chamber in the process of shifting to the HCCI combustion and executing a temperature increase control for shifting to the HCCI combustion control mode. Control device for an internal combustion engine.
請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、
前記昇温制御は、
前記燃料制御手段による燃料の供給と、前記点火制御手段による点火と、前記吸排気可変バルブ機構によるネガティブバルブオーバーラップ(以下、N-O/Lと表記する)によって昇温を行なう昇温SI燃焼制御モードと、
前記燃料制御手段による燃料の停止と、前記点火制御手段による点火の停止と、前記吸排気可変バルブ機構によるN-O/Lによって昇温を行なう昇温中間燃焼制御モードと、
前記燃料制御手段による燃料の供給と、前記点火制御手段による点火と、前記吸排気可変バルブ機構によるN-O/Lによって昇温を行なう昇温切り換え燃焼制御モードと
からなり、
前記制御手段は、
前記SI燃焼制御モードから前記HCCI燃焼を行なうHCCI燃焼制御モードに切り換える時に、少なくとも前記SI燃焼制御モードから前記昇温中間燃焼制御モードに移行させ、前記昇温中間燃焼制御モードから前記昇温切り換え燃焼制御モードに移行させ、前記昇温切り換え燃焼制御モードから前記HCCI燃焼制御モードに移行させる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The temperature raising control includes:
Heated SI combustion in which fuel is supplied by the fuel control means, ignition by the ignition control means, and temperature rise by negative valve overlap (hereinafter referred to as NO / L) by the intake / exhaust variable valve mechanism. Control mode,
Stopping the fuel by the fuel control means, stopping the ignition by the ignition control means, and raising the temperature by N / O / L by the intake / exhaust variable valve mechanism;
A fuel supply switching by the fuel control means, an ignition by the ignition control means, and a temperature switching combustion control mode in which the temperature is raised by NO / L by the intake / exhaust variable valve mechanism;
The control means includes:
When switching from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode for performing the HCCI combustion, at least a transition is made from the SI combustion control mode to the temperature raising intermediate combustion control mode, and the temperature raising switching combustion is switched from the temperature raising intermediate combustion control mode. A control apparatus for an internal combustion engine, wherein the control mode is shifted to a control mode, and the mode is shifted from the temperature-increase switching combustion control mode to the HCCI combustion control mode.
請求項2に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記SI燃焼制御モードと前記昇温中間燃焼制御モードの間に、前記昇温SI燃焼制御モードを実行する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control device for an internal combustion engine according to claim 2,
The control means includes:
A control device for an internal combustion engine, wherein the temperature-rising SI combustion control mode is executed between the SI combustion control mode and the temperature-rising intermediate combustion control mode.
請求項2に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記昇温SI燃焼制御モードにおける可燃混合気の筒内ガス燃料比を、量論混合比の近傍の筒内ガス燃料比に制御し、また、前記昇温SI燃焼制御モードにおける点火時期を、前記SI燃焼制御モードでの点火時期より遅角した点火時期に制御し、
前記昇温切り換え燃焼制御モードにおける可燃混合気の筒内ガス燃料比を、量論混合比の近傍の筒内ガス燃料比に制御し、また、前記昇温切り換え燃焼制御モードにおける点火時期を、前記SI燃焼制御モードでの点火時期より遅角した点火時期に制御する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control device for an internal combustion engine according to claim 2,
The control means includes:
The in-cylinder gas fuel ratio of the combustible mixture in the temperature-increased SI combustion control mode is controlled to an in-cylinder gas-fuel ratio near the stoichiometric mixture ratio, and the ignition timing in the temperature-increased SI combustion control mode is The ignition timing is controlled to be delayed from the ignition timing in the SI combustion control mode,
The in-cylinder gas fuel ratio of the combustible mixture in the temperature-increase switching combustion control mode is controlled to a cylinder gas-fuel ratio near the stoichiometric mixture ratio, and the ignition timing in the temperature-increase switching combustion control mode is A control device for an internal combustion engine, which controls an ignition timing delayed from an ignition timing in an SI combustion control mode.
請求項4に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記昇温SI燃焼制御モードにおける点火時期と、前記昇温切り換え燃焼制御モードでの点火時期を同じに設定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control device for an internal combustion engine according to claim 4,
The control means includes:
A control device for an internal combustion engine, wherein an ignition timing in the temperature-rising SI combustion control mode and an ignition timing in the temperature-rising switching combustion control mode are set to be the same.
請求項2に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記昇温SI燃焼制御モードにおける可燃混合気の空燃比を、量論混合比の近傍の筒内ガス燃料比に制御し、また、前記昇温SI燃焼制御モードにおける点火時期を、前記SI燃焼制御モードでの点火時期より遅角した点火時期に制御し、
前記昇温切り換え燃焼制御モードにおける可燃混合気の筒内ガス燃料比を、量論混合比より希薄な筒内ガス燃料比に制御し、また、前記昇温切り換え燃焼制御モードにおける点火時期を、前記SI燃焼制御モードでの点火時期より遅角し、かつ前記昇温SI燃焼制御モードにおける点火時期より進角した点火時期にする制御する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control device for an internal combustion engine according to claim 2,
The control means includes:
The air-fuel ratio of the combustible air-fuel mixture in the temperature-increased SI combustion control mode is controlled to a cylinder gas fuel ratio near the stoichiometric mixture ratio, and the ignition timing in the temperature-increased SI combustion control mode is controlled by the SI combustion control. The ignition timing is controlled to be delayed from the ignition timing in the mode,
The in-cylinder gas fuel ratio of the combustible air-fuel mixture in the temperature rising switching combustion control mode is controlled to a cylinder gas fuel ratio leaner than the stoichiometric mixture ratio, and the ignition timing in the temperature rising switching combustion control mode is A control device for an internal combustion engine, wherein the ignition timing is controlled to be retarded from the ignition timing in the SI combustion control mode and advanced to the ignition timing in the temperature-increased SI combustion control mode.
請求項4或いは請求項6に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記SI燃焼制御モードから前記HCCI燃焼制御モードに移行する時に過給機を作動させる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control device for an internal combustion engine according to claim 4 or claim 6,
The control means includes:
A control device for an internal combustion engine, wherein a supercharger is operated when shifting from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode.
請求項4或いは請求項6に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記SI燃焼制御モードから前記HCCI燃焼制御モードに移行する時に、過給機の下流に設けたインタークーラを通った空気量を減少し、前記インタークーラを通らない空気量を増加する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control device for an internal combustion engine according to claim 4 or claim 6,
The control means includes:
When shifting from the SI combustion control mode to the HCCI combustion control mode, the amount of air passing through an intercooler provided downstream of the supercharger is reduced, and the amount of air not passing through the intercooler is increased. Control device for an internal combustion engine.
少なくとも、燃焼室に燃料を供給して可燃混合気を形成する燃料制御手段と、前記燃焼室の中の可燃混合気に点火する点火制御手段と、前記燃焼室に設けられた吸気バルブと排気バルブの開閉位相を変更する吸排気可変バルブ機構と、前記点火制御手段による予混合火花点火燃焼(以下、SI燃焼と表記する)と、ピストンの圧縮作用による予混合圧縮着火燃焼(以下、HCCI燃焼と表記する)とを切り換える制御手段を備えた内燃機関の制御方法において、
前記制御手段は、
前記SI燃焼を行なうSI燃焼制御モードから前記HCCI燃焼を行なうHCCI燃焼制御モードに切り換え、
前記HCCI燃焼に移行する過程で、少なくとも、前記燃料制御手段による燃料噴射量、前記点火制御手段による点火時期、及び前記吸排気可変バルブ機構による開閉位相を制御して前記燃焼室の中の混合気の圧縮端温度を順次高めてHCCI燃焼制御モードに移行させる
ことを特徴とする内燃機関の制御方法。
At least fuel control means for supplying a fuel to the combustion chamber to form a combustible mixture, ignition control means for igniting the combustible mixture in the combustion chamber, an intake valve and an exhaust valve provided in the combustion chamber Intake / exhaust variable valve mechanism for changing the opening / closing phase of the engine; premixed spark ignition combustion (hereinafter, referred to as SI combustion) by the ignition control means; and premixed compression ignition combustion (hereinafter, HCCI combustion) by the compression action of the piston. Notation) and the control method of the internal combustion engine provided with a control means for switching,
The control means includes:
Switching from the SI combustion control mode for performing the SI combustion to the HCCI combustion control mode for performing the HCCI combustion,
In the process of shifting to the HCCI combustion, at least the fuel injection amount by the fuel control means, the ignition timing by the ignition control means, and the opening / closing phase by the intake / exhaust variable valve mechanism are controlled to control the mixture in the combustion chamber. Characterized by sequentially increasing the compression end temperature of the internal combustion engine to shift to an HCCI combustion control mode.
JP2018154508A 2018-08-21 2018-08-21 CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND CONTROL METHOD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE Active JP7145006B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018154508A JP7145006B2 (en) 2018-08-21 2018-08-21 CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND CONTROL METHOD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
PCT/JP2019/031915 WO2020040014A1 (en) 2018-08-21 2019-08-14 Internal combustion engine control device and internal combustion engine control method
DE112019003685.8T DE112019003685T5 (en) 2018-08-21 2019-08-14 COMBUSTION ENGINE CONTROL DEVICE AND COMBUSTION ENGINE CONTROL METHOD

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018154508A JP7145006B2 (en) 2018-08-21 2018-08-21 CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND CONTROL METHOD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020029788A true JP2020029788A (en) 2020-02-27
JP7145006B2 JP7145006B2 (en) 2022-09-30

Family

ID=69592737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018154508A Active JP7145006B2 (en) 2018-08-21 2018-08-21 CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND CONTROL METHOD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7145006B2 (en)
DE (1) DE112019003685T5 (en)
WO (1) WO2020040014A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7468307B2 (en) * 2020-11-13 2024-04-16 マツダ株式会社 Engine System
CN112963256B (en) * 2021-03-22 2022-09-30 重庆邮电大学 HCCI/SI combustion mode switching process control method

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004239217A (en) * 2003-02-07 2004-08-26 Osaka Gas Co Ltd Premixed compression ignition engine
JP2004263663A (en) * 2003-03-04 2004-09-24 Osaka Gas Co Ltd Starting operation method of premixed compression ignition engine and premixed compression ignition engine
JP2011235726A (en) * 2010-05-10 2011-11-24 Honda Motor Co Ltd Device for control of hybrid vehicle
JP2011241716A (en) * 2010-05-17 2011-12-01 Mazda Motor Corp Device for control of spark-ignition type engine
JP2015098786A (en) * 2013-11-18 2015-05-28 三菱電機株式会社 Control device of internal combustion engine, and method of the same
JP2015140728A (en) * 2014-01-29 2015-08-03 本田技研工業株式会社 Hybrid vehicle control device
JP2018025120A (en) * 2016-08-08 2018-02-15 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004239217A (en) * 2003-02-07 2004-08-26 Osaka Gas Co Ltd Premixed compression ignition engine
JP2004263663A (en) * 2003-03-04 2004-09-24 Osaka Gas Co Ltd Starting operation method of premixed compression ignition engine and premixed compression ignition engine
JP2011235726A (en) * 2010-05-10 2011-11-24 Honda Motor Co Ltd Device for control of hybrid vehicle
JP2011241716A (en) * 2010-05-17 2011-12-01 Mazda Motor Corp Device for control of spark-ignition type engine
JP2015098786A (en) * 2013-11-18 2015-05-28 三菱電機株式会社 Control device of internal combustion engine, and method of the same
JP2015140728A (en) * 2014-01-29 2015-08-03 本田技研工業株式会社 Hybrid vehicle control device
JP2018025120A (en) * 2016-08-08 2018-02-15 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
DE112019003685T5 (en) 2021-05-06
WO2020040014A1 (en) 2020-02-27
JP7145006B2 (en) 2022-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4326044B2 (en) 4-cycle internal combustion engine
US7769525B2 (en) Apparatus and method for controlling a homogeneous charge compression-ignited internal-combustion engine
EP2264303B1 (en) Control method and device of engine and corresponding engine
JP4615491B2 (en) Operation method of premixed compression self-ignition engine
JP2001152919A (en) Compressed self-ignition gasoline engine
JP4062870B2 (en) Combustion control device for internal combustion engine
JP2008057407A (en) Method for operating premixed compression ignition type engine
JP5055245B2 (en) Control device for compression self-ignition internal combustion engine
JP4548183B2 (en) Control device for spark ignition engine
JP2009091995A (en) Combustion control device for internal combustion engine
JP5040772B2 (en) Engine intake valve control method and intake valve control apparatus
JP6531840B2 (en) Control method and control device for internal combustion engine
WO2020040014A1 (en) Internal combustion engine control device and internal combustion engine control method
JP4110836B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP4180995B2 (en) Control device for compression ignition internal combustion engine
JP4098684B2 (en) Control device for compression ignition internal combustion engine
JP2010216326A (en) Method for controlling switching of combustion method of internal combustion engine
JP5709738B2 (en) Control device for compression ignition internal combustion engine
JP2018096311A (en) Control device of internal combustion engine
JP2011241716A (en) Device for control of spark-ignition type engine
JP6738716B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2015004324A (en) Control device for internal combustion engine
JP2014114749A (en) Control device of direct-injection spark ignition type internal combustion engine
JP7238571B2 (en) Engine control method and engine control device
JP5756400B2 (en) Control device for compression ignition internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210521

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220308

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220418

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220830

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220916

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7145006

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150