JP3972744B2 - Control device for spark ignition type 4-cycle engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火花点火式4サイクルエンジンの制御装置に関し、より詳しくは、多気筒のエンジンにおいて燃費改善及びエミッション向上のために各気筒の燃焼状態を制御する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、火花点火式エンジンにおいて、各気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比とした状態で燃焼を行わせることにより燃費改善を図る技術が知られており、例えば特開平10−274085号公報に示されるように、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、低回転低負荷域等では上記燃料噴射弁から圧縮行程で燃料を噴射することにより成層燃焼を行わせ、これによって超リーン燃焼を実現するようにしたものが知られている。
【0003】
このようなエンジンにおいては、排気ガス浄化用の触媒として通常の三元触媒(HC,CO及びNOxに対して理論空燃比付近で浄化性能の高い触媒)だけではリーン運転時にNOxに対して充分な浄化性能が得られないため、上記公報にも示されるように、酸素過剰雰囲気でNOxを吸着して酸素濃度低下雰囲気でNOxの離脱、還元を行うリーンNOx触媒を設けている。そして、このようなリーンNOx触媒を用いる場合、リーン運転中にリーンNOx触媒のNOx吸着量が増大したときは、例えば上記公報に示されるように主燃焼以外に膨張行程中に追加燃料を噴射することで排気ガスの空燃比をリッチ化するとともにCOを生成し、これによってNOxの離脱、還元を促進するようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のリーン運転を行うエンジンでは、リーン運転中のNOx浄化性能の確保のために上記リーンNOx触媒が必要となってコスト的に不利である。また、上記リーンNOx触媒の浄化性能を維持するためには、上述のようにNOx吸着量増大時にNOxの離脱、還元のため追加燃料の供給等による一時的な空燃比のリッチ化を行う必要があり、さらに、使用燃料が硫黄分を多く含む場合、上記リーンNOx触媒の硫黄被毒の解消のために触媒の加熱及び還元材供給等のリジェネレーション処理が必要となり、これらによって燃費改善効果が低下する。
【0005】
しかも、空燃比がある程度以上にリーンになると、燃焼速度が遅くなりすぎてその終期に近い燃焼が仕事に寄与しなくなるため、成層燃焼でのリーン化による燃費改善には限界があった。
【0006】
また、燃費改善のための別の手法として、圧縮自己着火が研究されており、この圧縮自己着火は、ディーゼルエンジンと同様に圧縮行程終期に燃焼室内を高温、高圧にして燃料を自己着火させるようにするものであり、空燃比が超リーンの状態や多量のEGRが導入されている状態でもこのような圧縮自己着火が行われれば燃焼室全体が一気に燃焼するため、仕事に寄与しない遅い燃焼が避けられ、燃費改善に有利となる。しかし、通常の火花点火式エンジン(ガソリンエンジン)では燃焼のために強制点火が必要であって、圧縮自己着火を行わせるためには燃焼室内の温度または圧力を大幅に高めるための格別の工夫が必要となり、高負荷域でのノッキングを避けつつ、燃費改善が要求される部分負荷域で圧縮自己着火を生じさせる程度まで燃焼室内の温度または圧力を高めることが困難であった。
【0007】
そこで、本出願人は、リーン燃焼と圧縮自己着火とを併用して大幅な燃費改善効果をもたせるべく、エンジンの部分負荷域で、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程にある先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程にある後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入される2気筒接続状態とするとともに、先行気筒では空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比にして、強制点火により燃焼を行わせ、後続気筒では先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して圧縮自己着火により燃焼を行わせるようにした火花点火式エンジンの制御装置に関する技術を出願している(特願2002−29836号)。
【0008】
本発明は、このような技術に基づき、さらに広い運転域で効果的に後続気筒での圧縮自己着火による燃焼を行わせることができるようにし、燃費及びエミッションの改善効果を高めることができる火花点火式4サイクルエンジンの制御装置を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、各気筒の燃焼サイクルが所定の位相差をもって行われるようになっている多気筒の火花点火式4サイクルエンジンにおいて、エンジンの部分負荷域でエンジンの吸・排気及び燃焼状態についての制御モードを特殊運転モードとし、この特殊運転モードでは、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程にある先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程にある後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出されるガスが排気通路に導かれるような2気筒接続状態としつつ、先行気筒では空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比で燃焼を行わせ、後続気筒では先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して燃焼を行わせるようにした制御装置であって、上記特殊運転モードとされる運転領域のうちの少なくとも一部の運転領域で、上記後続気筒における燃焼の際の空燃比が実質的に理論空燃比となるようにしつつ、先行気筒では強制点火により燃焼を行わせ、後続気筒では圧縮自己着火により燃焼を行わせるようにするとともに、上記特殊運転モードで後続気筒が圧縮自己着火とされる運転領域のうちの中速域では、先行気筒における燃焼の際の空燃比を理論空燃比の2倍より大きい値とし、上記特殊運転モードで後続気筒が圧縮自己着火とされる運転領域のうちの上記中速域よりも低速側の運転域および上記中速域よりも高速側の運転域では、先行気筒における燃焼の際の空燃比を理論空燃比の2倍より小さい値とするように先行、後続の両気筒に対する燃料供給量を制御する燃焼状態制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【0010】
この発明によると、上記特殊運転モードとされるとともに後続気筒で圧縮自己着火により燃焼が行われる場合に、上記先行気筒ではリーン燃焼による熱効率向上およびポンピングロス低減により燃費改善効果が得られ、後続気筒では圧縮自己着火による燃焼効率の向上及びポンピングロス低減により燃費改善効果が得られる。また、後続気筒から排気通路に排出されるガスは理論空燃比であるため、三元触媒だけで充分に排気ガスの浄化が達成される。
【0012】
特に、上記特殊運転モードで後続気筒が圧縮自己着火とされる運転領域のうちの中速域では、先行気筒における燃焼の際の空燃比を理論空燃比の2倍より大きい値とすることにより、上記中速域で燃費改善効果が高められる。
【0013】
また、上記特殊運転モードで後続気筒が圧縮自己着火とされる運転領域のうちの中速域よりも低速側の運転域では、先行気筒における燃焼の際の空燃比を理論空燃比の2倍より小さい値とすることにより、先行気筒から後続気筒へ導入されるガス温度が高められ、この低速側の運転域で自己着火性が向上される。
【0014】
また、上記特殊運転モードで後続気筒が圧縮自己着火とされる運転領域のうちの中速域よりも高速側の運転域では、先行気筒における燃焼の際の空燃比を理論空燃比の2倍より小さい値とすることにより、後続気筒へ導入されるガス中のEGRに相当する既燃ガス成分が増大する等によってノッキングの発生が抑制される。
【0015】
また、請求項2に係る発明は、各気筒の燃焼サイクルが所定の位相差をもって行われるようになっている多気筒の火花点火式4サイクルエンジンにおいて、エンジンの部分負荷域でエンジンの吸・排気及び燃焼状態についての制御モードを特殊運転モードとし、この特殊運転モードでは、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程にある先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程にある後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出されるガスが排気通路に導かれるような2気筒接続状態としつつ、先行気筒では空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比で燃焼を行わせ、後続気筒では先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して燃焼を行わせるようにした制御装置であって、上記特殊運転モードとされる運転領域のうちの少なくとも一部の運転領域で、上記後続気筒における燃焼の際の空燃比が実質的に理論空燃比となるようにしつつ、先行気筒では強制点火により燃焼を行わせ、後続気筒では圧縮自己着火により燃焼を行わせるようにするとともに、上記特殊運転モードで後続気筒が圧縮自己着火とされる運転領域のうちの中負荷域では、先行気筒における燃焼の際の空燃比を理論空燃比の2倍より大きい値とし、上記特殊運転モードで後続気筒が圧縮自己着火とされる運転領域のうちの上記中負荷域よりも低負荷側の運転域および上記中負荷域よりも高負荷側の運転域では、先行気筒における燃焼の際の空燃比を理論空燃比の2倍より小さい値とするように先行、後続の両気筒に対する燃料供給量を制御する燃焼状態制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【0016】
このようにすると、特殊運転モードとされる運転領域のうちで燃焼室内の温度が比較的低い低負荷域等では、先行気筒から後続気筒へ導かれるガスの温度が上昇することで圧縮自己着火が可能となり、ノッキングが生じやすい高負荷域等では後続気筒の発生エネルギーが少なくなることでノッキングが抑制される。また、上記中負荷域で燃費改善効果が高められる。
【0018】
なお、エンジン温度が低いときには、上記特殊運転モードで後続気筒が圧縮自己着火とされる運転領域の全域で、先行気筒における燃焼の際の空燃比を理論空燃比の2倍より小さい値とすること(請求項3)が好ましい。このようにすると、エンジン低温時にも圧縮自己着火が可能となる。
【0019】
また、請求項4に係る発明は、各気筒の燃焼サイクルが所定の位相差をもって行われるようになっている多気筒の火花点火式4サイクルエンジンにおいて、エンジンの部分負荷域でエンジンの吸・排気及び燃焼状態についての制御モードを特殊運転モードとし、この特殊運転モードでは、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程にある先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程にある後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出されるガスが排気通路に導かれるような2気筒接続状態としつつ、先行気筒では空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比で燃焼を行わせ、後続気筒では先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して燃焼を行わせるようにした制御装置であって、上記特殊運転モードとされる運転領域のうちの少なくとも一部の領域で、上記後続気筒における燃焼の際の空燃比が実質的に理論空燃比となるようにしつつ、先行気筒における燃焼の際の空燃比を、理論空燃比より大きくてその2倍以下となる範囲で、エンジン回転数が低いほど小さくするように、先行、後続の両気筒に対する燃料供給量を制御するとともに、先行気筒では強制点火により燃焼を行わせ、後続気筒では圧縮自己着火により燃焼を行わせるように制御する燃焼状態制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【0020】
この発明によっても、特殊運転モードとされるとともに後続気筒で圧縮自己着火により燃焼が行われる場合に、上記先行気筒でリーン燃焼による熱効率向上およびポンピングロス低減により燃費改善効果が得られる一方、後続気筒で圧縮自己着火による燃焼効率の向上及びポンピングロス低減により燃費改善効果が得られ、また、排気通路において三元触媒だけで充分に排気ガスの浄化が達成される。
【0021】
また、エンジン回転数が低いほど、先行気筒の空燃比が小さくなるように燃料供給量が制御されることにより、先行気筒から後続気筒へ導入されるガスの温度が高められて自己着火性が向上される。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【0025】
図1は本発明の一実施形態によるエンジンの概略構成を示し、図2はエンジン本体1の一つの気筒とそれに対して設けられた吸・排気弁等の構造を概略的に示している。これらの図において、エンジン本体1は複数の気筒を有し、図示の実施形態では4つの気筒2A〜2Dを有している。各気筒2A〜2Dにはピストン3が嵌挿され、ピストン3の上方に燃焼室4が形成されている。
【0026】
各気筒2の燃焼室4の頂部には点火プラグ7が装備され、そのプラグ先端が燃焼室4内に臨んでいる。この点火プラグ7には、電子制御による点火時期のコントロールが可能な点火回路8が接続されている。
【0027】
燃焼室4の側方部には、燃焼室4内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁9が設けられている。この燃料噴射弁9は、図略のニードル弁及びソレノイドを内蔵し、後述のパルス信号が入力されることにより、そのパルス入力時期にパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を噴射するように構成されている。なお、この燃料噴射弁9には図外の燃料ポンプにより燃料供給通路等を介して燃料が供給され、かつ、圧縮行程での燃焼室内の圧力よりも高い燃料圧力を与え得るように燃料供給系統が構成されている。
【0028】
また、各気筒2A〜2Dの燃焼室4に対して吸気ポート11、11a,11b及び排気ポート12、12a,12bが開口し、これらのポートに吸気通路15、排気通路20等が接続されるとともに、各ポートが吸気弁31、31a,31b及び排気弁32、32a,32bにより開閉されるようになっている。
【0029】
そして、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなるサイクルを行うようになっており、4気筒エンジンの場合、気筒列方向一端側から1番気筒2A、2番気筒2B、3番気筒2C、4番気筒2Dと呼ぶと、図5に示すように上記サイクルが1番気筒2A、3番気筒2C、4番気筒2D、2番気筒2Bの順にクランク角で180°ずつの位相差をもって行われるようになっている。なお、図5において、EXは排気行程、INは吸気行程であり、また、Fは燃料噴射、Sは強制点火を表し、図中の星マークは圧縮自己着火が行われることを表している。
【0030】
排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間には、排気行程と吸気行程が重なるときの排気行程側の気筒(当明細書ではこれを先行気筒と呼ぶ)から吸気行程側の気筒(当明細書ではこれを後続気筒と呼ぶ)へ既燃ガスをそのまま導くことができるように、気筒間ガス通路22が設けられている。当実施形態の4気筒エンジンでは、図5に示すように1番気筒2Aの排気行程(EX)と2番気筒2Bの吸気行程(IN)とが重なり、また4番気筒2Dの排気行程(EX)と3番気筒2Cの吸気行程(IN)が重なるので、1番気筒2Aと2番気筒2B、及び、4番気筒2Dと3番気筒2Cがそれぞれ一対をなし、1番気筒2A及び4番気筒2Dが先行気筒、2番気筒2B及び3番気筒2Cが後続気筒となる。
【0031】
各気筒の吸・排気ポートとこれに接続される吸気通路、排気通路及び気筒間ガス通路は、具体的には次のように構成されている。
【0032】
先行気筒である1番気筒2A及び4番気筒2Dには、それぞれ、新気を導入するための吸気ポート11と、既燃ガス(排気ガス)を排気通路に送り出すための第1排気ポート12aと、既燃ガスを後続気筒に導出するための第2排気ポート12bとが配設されている。また、後続気筒である2番気筒2B及び3番気筒2Cには、それぞれ、新気を導入するための第1吸気ポート11aと、先行気筒からの既燃ガスを導入するための第2吸気ポート11bと、既燃ガスを排気通路に送り出すための排気ポート32とが配設されている。
【0033】
図1に示す例では、1番,4番気筒2A,2Dにおける吸気ポート11および2番,3番気筒2B,2Cにおける第1吸気ポート11aが、1気筒当り2個ずつ、燃焼室の左半部側に並列的に設けられる一方、1番,4番気筒2A,2Dにおける第1排気ポート12a及び第2排気ポート12bならびに2番,3番気筒2B,2Cにおける第2吸気ポート11b及び排気ポート12が、燃焼室の右半部側に並列的に設けられている。
【0034】
1番,4番気筒2A,2Dにおける吸気ポート11および2番,3番気筒2B,2Cにおける第1吸気ポート11aには、吸気通路15における気筒別の分岐吸気通路16の下流端が接続されている。各分岐吸気通路16の下流端近傍には、共通の軸を介して互いに連動する多連スロットル弁17が設けられており、この多連スロットル弁17は制御信号に応じてアクチュエータ18により駆動され、吸入空気量を調節するようになっている。なお、吸気通路15における集合部より上流の共通吸気通路には吸気流量を検出するエアフローセンサ19が設けられている。
【0035】
1番,4番気筒2A,2Dにおける第1排気ポート12aおよび2番,3番気筒2B,2Cにおける排気ポート12には、排気通路20における気筒別の分岐排気通路21の上流端が接続されている。また、1番気筒2Aと2番気筒2Bとの間及び3番気筒2Cと4番気筒2Dとの間にそれぞれ気筒間ガス通路22が設けられ、先行気筒である1番,4番気筒2A,2Dの第2排気ポート12bに気筒間ガス通路22の上流端が接続されるとともに、後続気筒である2番,3番気筒2B,2Cの第2吸気ポート11bに気筒間ガス通路22の下流端が接続されている。
【0036】
上記気筒間ガス通路22は、互いに隣接する気筒間を接続する比較的短い通路であり、先行気筒から排出されるガスがこの通路22を通る間の放熱は比較的小さく抑えられるようになっている。
【0037】
排気通路20における分岐排気通路21の下流の集合部には排気ガス中の酸素濃度を検出することにより空燃比を検出するO2センサ23が設けられている。さらにO2センサ23の下流の排気通路21には排気浄化のために三元触媒24が設けられている。この三元触媒24は、一般に知られているように、排気ガスの空燃比が理論空燃比(つまり空気過剰率λがλ=1)付近にあるときにHC,CO及びNOxに対して高い浄化性能を示す触媒である。
【0038】
各気筒の吸・排気ポートを開閉する吸・排気弁とこれらに対する動弁機構は、次のようになっている。
【0039】
1番,4番気筒2A,2Dにおける吸気ポート11、第1排気ポート12a及び第2排気ポート12bにはそれぞれ吸気弁31、第1排気弁32a及び第2排気弁32bが設けられ、また、2番,3番気筒2B,2Cにおける第1吸気ポート11a、第2吸気ポート11b及び排気ポート12にはそれぞれ第1吸気弁31a、第2吸気弁31b及び排気弁32が設けられている。そして、各気筒の吸気行程や排気行程が上述のような所定の位相差をもって行われるように、これら吸・排気弁がそれぞれカムシャフト33,34等からなる動弁機構により所定のタイミングで開閉するように駆動される。
【0040】
さらに、これらの吸・排気弁のうちで第1排気弁32a、第2排気弁32b、第1吸気弁31a及び第2吸気弁31bに対しては、各弁を作動状態と停止状態とに切換える弁停止機構35が設けられている。この弁停止機構35は、従来から知られているため詳しい図示は省略するが、例えば、カムシャフト33,34のカムと弁軸との間に介装されたタペットに作動油の給排が可能な油圧室が設けられ、この油圧室に作動油が供給されている状態ではカムの作動が弁に伝えられて弁が開閉作動され、油圧室から作動油が排出されたときにはカムの作動が弁に伝えられなくなることで弁が停止されるようになっている。
【0041】
上記第1排気弁32aの弁停止機構35と第1吸気弁31aの弁停止機構35とに対する作動油給排用の通路36には第1コントロール弁37が、また第2排気弁32bの弁停止機構35と第2吸気弁31bの弁停止機構35とに対する作動油給排用の通路38には第2コントロール弁39がそれぞれ設けられている(図3参照)。
【0042】
図3は駆動、制御系統の構成を示している。この図において、マイクロコンピュータ等からなるエンジン制御用のECU(コントロールユニット)40には、エアフローセンサ19及びO2センサ23からの信号が入力され、さらに運転状態を判別するためにエンジン回転数を検出する回転数センサ47及びアクセル開度(アクセルペダル踏込み量)を検出するアクセル開度センサ48等からの信号も入力されている。また、このECU40から、各燃料噴射弁9と、多連スロットル弁17のアクチュエータ18と、上記第1,第2のコントロール弁39とに対して制御信号が出力されている。
【0043】
上記ECU40は、運転状態判別手段41、弁停止機構制御手段42、吸入空気量制御手段43及び燃焼状態制御手段44を備えている。
【0044】
運転状態判別手段41は、図4に示すようにエンジンの運転領域が低負荷低回転側の運転領域A(部分負荷域)と高負荷側ないし高回転側の運転領域Bとに分けられた制御用マップを有し、上記回転数センサ45及びアクセル開度センサ46等からの信号により調べられるエンジンの運転状態(エンジン回転数及びエンジン負荷)が上記運転領域A,Bのいずれの領域にあるかを判別する。そして、この判別に基づき、低負荷低回転側の運転領域Aでは、排気行程にある先行気筒から排出される既燃ガスをそのまま吸気行程にある後続気筒に導入して燃焼させる特殊運転モードが選択され、高負荷側ないし高回転側の運転領域Bでは、各気筒をそれぞれ独立させ燃焼させる通常運転モードが選択されるようになっている。
【0045】
さらに運転状態判別手段41は、特殊運転モードが選択される運転領域Aにある場合に、この領域Aのうちの低速域A1、中速域A2、高速域A3のいずれにあるかを判別するようになっている。
【0046】
弁停止機構制御手段42は、特殊運転モードでは気筒間ガス通路22を介して先行気筒の既燃ガスを後続気筒に導入させる2気筒接続状態とし、通常運転モードでは各気筒にそれぞれ新気を導入させる各気筒独立状態とするように吸・排気流通状態を変更すべく弁停止機構制35を制御するもので、具体的には運転状態が運転領域A,Bのいずれにあるかに応じ、上記各コントロール弁37,39を制御することにより、各弁停止機構35を次のように制御する。
【0047】
運転領域A:第1排気弁32a及び第1吸気弁31aを停止状態
第2排気弁32b及び第2吸気弁31bを作動状態
運転領域B:第1排気弁32a及び第1吸気弁31aを作動状態
第2排気弁32b及び第2吸気弁31bを停止状態
上記吸入空気量制御手段43は、アクチュエータ18を制御することによりスロットル弁17の開度(スロットル開度)を制御するものであり、運転状態に応じてマップ等から目標吸入空気量を求め、その目標吸入空気量に応じてスロットル開度を制御する。この場合、特殊運転モードとされる運転領域Aでは、後続気筒(2番、3番気筒2B,2C)においては分岐吸気通路16からの吸気導入が遮断された状態で先行気筒から導入されるガス中の過剰空気と新たに供給される燃料との比がリーン空燃比とされつつ燃焼が行われるので、先行、後続の2気筒分の要求トルクに応じた燃料の燃焼に必要な量の空気(2気筒分の燃料の量に対して理論空燃比となる量の空気)が先行気筒(1番、4番気筒2A,2D)に供給されるように、スロットル開度が調節される。
【0048】
上記燃焼状態制御手段44は、燃料噴射制御手段45と点火制御手段46とからなっており、燃料噴射制御手段45により、各気筒2A〜2Dに設けられた燃料噴射弁9からの燃料噴射量及び噴射タイミングをエンジンの運転状態に応じて制御するとともに、点火制御手段46により運転状態に応じた点火時期の制御及び点火停止等の制御を行う。そして、特に運転状態が図4中の運転領域Aにある場合と運転領域Bにある場合とで燃焼状態の制御(燃料噴射の制御及び点火の制御)が変更される。
【0049】
すなわち、運転状態が低負荷低回転側の運転領域Aにある場合、特殊運転モードでの制御として、先行気筒(1番、4番気筒2A,2D)に対しては、空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比とするように燃料噴射量を制御するとともに、圧縮行程で燃料を噴射して混合気の成層化を行わせるように噴射タイミングを設定し、かつ、圧縮上死点付近で強制点火を行わせるように点火タイミングを設定する。一方、後続気筒(2番、3番気筒2B,2C)に対しては、先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに対して燃料を供給し、実質的に理論空燃比となるように燃料噴射量を制御するとともに、吸気行程で燃料を噴射するように噴射タイミングを設定し、かつ、圧縮自己着火を行わせるべく、強制点火を停止させる。
【0050】
さらにこの運転領域Aにおいて、一対の気筒の両方に対する燃料噴射量の和が先行気筒に導入される空気の量に対して理論空燃比となる量に調整されつつ、後続気筒での圧縮自己着火が良好に行われるように、先行気筒(1番、4番気筒2A,2D)に対する燃料噴射量と後続気筒(2番、3番気筒2B,2C)に対する燃料噴射量との割合が運転状態に応じて変更される。
【0051】
具体的には、この運転領域Aのうちの中速域A2では、先行気筒に対する燃料噴射量と後続気筒に対する燃料噴射量とを略同一に、ないしは後続気筒側の燃料噴射量を少し多くすることにより、先行気筒での燃焼の際の空燃比が理論空燃比の2倍程度(A/F≒30、空気過剰率λで表せばλ=2程度)ないしは理論空燃比の2倍より大(空気過剰率λがλ>2)となるようにする。また、運転領域Aのうちの低速域A1では先行気筒に対する燃料噴射量を後続気筒に対する燃料噴射量よりも多くすることにより、先行気筒での燃焼の際の空燃比が理論空燃比の2倍より小(空気過剰率λが1<λ<2)となるようにし、例えばA/F≒25となるようにする。一方、運転領域Aのうちの高速域A3でも、先行気筒に対する燃料噴射量を後続気筒に対する燃料噴射量よりも多くすることにより、先行気筒での燃焼の際の空燃比が理論空燃比の2倍より小(空気過剰率λが1<λ<2)となるようにし、例えばA/F≒25となるようにする。
【0052】
また、運転状態が高負荷側ないし高回転側の運転領域Bにある場合には、通常運転モードでの制御として、各気筒2A〜2Dの空燃比を理論空燃比もしくはそれ以下とするように燃料噴射量を制御し、例えばこの運転領域Bのうちの大部分の領域において理論空燃比とし、全開負荷及びその付近の運転領域で理論空燃比よりリッチとする。そして、この場合に、各気筒2A〜2Dに対して吸気行程で燃料を噴射して混合気を均一化するように噴射タイミングを設定し、かつ、各気筒2A〜2Dとも強制点火を行わせるようにする。
【0053】
以上のような当実施形態の装置の作用を、図5〜図7を参照しつつ説明する。
【0054】
低負荷低回転側の運転領域Aでは特殊運転モードとされ、前述のように第1排気弁32a及び第1吸気弁31aが停止状態、第2排気弁32b及び第2吸気弁31bが作動状態とされることにより、実質的な新気及びガスの流通経路は図6に示すようになり、先行気筒(1番,4番気筒)2A,2Dから排出される既燃ガスがそのまま気筒間ガス通路22を介して後続気筒(2番,3番気筒)2B,2Cに導入されるとともに、この後続気筒2B,2Cから排出されるガスのみが排気通路20に導かれるような2気筒接続状態とされる。
【0055】
この状態において、先行気筒2A,2Dにそれぞれ吸気行程で吸気通路15から新気が導入され(図6中の矢印a)、先行気筒2A,2Dでは空燃比が理論空燃比よりも大きくて、理論空燃比の略2倍ないしそれより小さい値となるように燃料噴射量が制御されつつ圧縮行程で燃料が噴射され、かつ、所定点火時期に点火が行われて、リーン空燃比での成層燃焼が行われる(図5参照)。
【0056】
それから、先行気筒2A,2Dの吸気行程と後続気筒2B,2Cの排気行程が重なる期間に、先行気筒2A,2Dから排出された既燃ガスがガス通路22を通って後続気筒2B,2Cに導入される(図5中の白抜き矢印及び図6中の矢印b)。そして、後続気筒2B,2Cでは、先行気筒2A,2Dから導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料が供給されて、理論空燃比となるように燃料噴射量が制御されつつ、吸気行程で燃料が噴射された後、圧縮行程の上死点付近で燃焼室内の圧力、温度の上昇により圧縮自己着火が行われる。
【0057】
この場合、先行気筒2A,2Dから排出された高温の既燃ガスが短い気筒間ガス通路22を通って後続気筒2B,2Cに直ちに導入されるため、後続気筒2B,2Cでは吸気行程で燃焼室内の温度が高くなり、この状態からさらに圧縮行程で圧力、温度が上昇することにより、圧縮行程終期の上死点付近では混合気が自己着火し得る程度まで燃焼室内の温度が上昇する。しかも、上記既燃ガスは先行気筒2A,2Dから排出されて後続気筒2B,2Cに導入されるまでの間に充分にミキシングされて均一に分布し、さらに吸気行程で噴射された燃料も圧縮行程終期までの間に燃焼室全体に均一に分散するため、理想的な同時圧縮自己着火条件を満たすような均一な混合気分布状態が得られる。そして、同時圧縮自己着火により燃焼が急速に行われ、これにより熱効率が大幅に向上される。
【0058】
このように、先行気筒2A,2Dでは、リーンでの成層燃焼により熱効率が高められるとともに、成層燃焼を行わない通常のエンジンと比べて吸気負圧が小さくなることでポンピングロスが低減され、一方、後続気筒2B,2Cでは、空燃比が略理論空燃比とされつつ、均一な混合気分布状態で圧縮自己着火が行われることにより熱効率が高められるとともに、先行気筒2A,2Dから押出されたガスが送り込まれるため先行気筒2A,2Dよりもさらにポンピングロスが低減される。これらの作用により、燃費が大幅に改善される。
【0059】
しかも、後続気筒2B,2Cから排気通路20に排出されるガスは理論空燃比であるため、従来のリーンバーンエンジンのようにリーンNOx触媒を設ける必要がなく、三元触媒24だけで充分に排気浄化性能が確保される。
【0060】
そして、リーンNOx触媒を設ける必要がないことから、リーンNOx触媒のNOx吸蔵量増大時におけるNOxの放出、還元のための一時的な空燃比のリッチ化を行う必要がなく、燃費改善の目減りが避けられる。さらに、リーンNOx触媒の硫黄被毒の問題が生じることもない。
【0061】
また、先行気筒2A,2Dでは理論空燃比の略2倍もしくはそれに近いリーン空燃比とされることでNOx発生量が比較的少なく抑えられる。一方、後続気筒2B,2Cでは、先行気筒2A,2Dから既燃ガスが導入されることで多量のEGRが行われているのと同等の状態となるとともに、同時圧縮自己着火による急速燃焼が行われると可及的に酸素と窒素との反応が避けられることから、NOxの発生が充分に抑制される。このような点からもエミッションの向上に有利となる。
【0062】
また、後続気筒2B,2Cでの圧縮自己着火が先行気筒2A,2Dから排出される既燃ガスの熱を利用して達成されるため、格別の加熱手段を用いたりエンジンの圧縮比を極端に高くしたりする必要がなく、容易に圧縮自己着火を達成することができる。とくに、特殊運転モードでの先行気筒(1番、4番気筒2A,2D)に対する燃料噴射量と後続気筒(2番、3番気筒2B,2C)に対する燃料噴射量との割合が運転状態に応じて前述のように調整されることにより、広い運転領域にわたり、有効に圧縮自己着火を行わせることができる。
【0063】
すなわち、特殊運転モードとされる運転領域Aのうちの低速域A1では、中・高速域A2,A3と比べると本来的に燃焼室内の温度が低いため圧縮自己着火が行われにくい条件下にあるが、この低速域A1では、後続気筒における燃焼の際の空燃比が実質的に理論空燃比となるように調整されつつ、先行気筒に対する燃料噴射量が後続気筒より多くされて、先行気筒の空燃比が理論空燃比の2倍より小さい値となるように制御されているため、先行気筒の空燃比が理論空燃比の2倍(先行気筒と後続気筒とが同じ噴射量)とされる場合と比べ、先行気筒から後続気筒へ導かれるガスの温度が上昇する。このため、低速域A1でも効果的に圧縮自己着火が行われる。
【0064】
また、特殊運転モードとされる運転領域Aのうちの高速域A3では、燃焼温度が過度に上昇してノッキングが生じ易くなるが、この領域でも、先行気筒に対する燃料噴射量が後続気筒より多くされて、先行気筒の空燃比が理論空燃比の2倍より小さい値となるように制御される。これにより、先行気筒の空燃比が理論空燃比の2倍(先行気筒と後続気筒とが同じ噴射量)とされる場合と比べ、後続気筒に導入されるガスの温度は上昇するものの、後続気筒に導入されるガス中のEGRに相当する既燃ガス成分が増大するとともに、後続気筒に対する燃料噴射量が少なくなることによって後続気筒での燃焼により発生するエネルギーが小さくなるため、ノッキングが抑制される。
【0065】
このように、先行気筒に対する燃料噴射量が後続気筒より多くされて、先行気筒の空燃比が理論空燃比の2倍より小さい値となるように制御されると、先行気筒の空燃比が理論空燃比の2倍(先行気筒と後続気筒とが同じ噴射量)とされる場合と比べ、圧縮自己着火やノッキング抑制の面では有利となるが、その反面、先行気筒での成層リーンバーンによる燃費改善効果や先行、後続気筒のトルクバランスの面では多少不利となる。そこで、特殊運転モードにより後続気筒の圧縮自己着火が容易に可能で、かつノッキングが生じにくい中速域A2では、燃費改善効果やトルクバランスの面で有利なように、先行気筒の空燃比が理論空燃比の略2倍もしくはそれより大きい値となるように燃料噴射量が制御される。
【0066】
一方、高負荷側ないし高回転側の運転領域Bでは通常運転モードとされ、前述のように第1排気弁32a及び第1吸気弁31aが作動状態、第2排気弁32b及び第2吸気弁31bが停止状態とされることにより、実質的な新気及びガスの流通経路は図7に示すようになり、各気筒2A〜2Dの吸気ポート31,31a及び排気ポート12a,12が独立し、吸気通路15から各気筒2A〜2Dの吸気ポート31,31aに新気が導入されるとともに各気筒2A〜2Dの排気ポート31,31aから排気通路20に既燃ガスが排出される。そしてこの場合は、理論空燃比もしくはそれよりリッチとなるように吸入空気量及び燃料噴射量が制御されることにより、出力性能が確保される。
【0067】
なお、本発明の装置の具体的構成は上記実施形態に限定されず、種々変更可能である。他の実施形態を以下に説明する。
【0068】
▲1▼上記の基本実施形態では、特殊運転モードとされる運転領域Aを低速域A1、中速域A2及び高速域A3に分けて、先行気筒の空燃比(先行気筒に対する燃料噴射量と後続気筒に対する燃料噴射量との割合)を上記各域A1,A2,A3で変更しているが、図8に示すように、特殊運転モードとされる運転領域Aを低負荷域A11、中負荷域A12及び高負荷域A13に分けるようにしてもよい。この場合、上記中負荷域A12では先行気筒の空燃比を理論空燃比の略2倍もしくはそれより大きい値とし、上記低負荷域A11及び高負荷域A13では先行気筒の空燃比を理論空燃比の2倍より小さい値(例えばA/F≒25)とするように燃料噴射量を制御する。
【0069】
あるいは図9に示すように、特殊運転モードとされる運転領域Aのうち、中速中負荷域A20で先行気筒の空燃比を理論空燃比の略2倍もしくはそれより大きい値とし、それ以外の運転域で先行気筒の空燃比を理論空燃比の2倍より小さい値とするように制御してもよい。
【0070】
これらの例でも、特殊運転モードとされる運転領域Aのうちで燃焼室内の温度が比較的低い低負荷域等では、先行気筒から後続気筒へ導かれるガスの温度が上昇することで圧縮自己着火が可能となり、ノッキングが生じやすい高負荷域等では後続気筒の発生エネルギーが少なくなることでノッキングが抑制され、また、中負荷域A12または中速中負荷域A20では、燃費改善効果やトルクバランスに有利な状態となる。
【0071】
▲2▼上記の基本実施形態や図8、図9に示す例では、特殊運転モードとされる運転領域A内の複数の運転域で、先行気筒の空燃比を理論空燃比の略2倍もしくはそれより大きい値とそれより小さい値とに切換えているが、先行気筒の空燃比を、理論空燃比よりは大きくしつつ運転状態に応じて次第に変化させるようにしてもよい。
【0072】
この場合、運転領域Aのうちの少なくとも低負荷域で、低負荷側ほど、先行気筒における燃焼の際の空燃比を小さくする。あるいは、運転領域Aのうちの少なくとも低速域で、低速側ほど、先行気筒における燃焼の際の空燃比を小さくする。
【0073】
例えば、気筒間ガス通路22に冷却手段を設けることなどにより特殊運転モードとされる運転領域Aの高速高負荷側でもノッキングが生じにくくなっている場合は、図10に示すように、特殊運転モードとされる運転領域Aの高速高負荷側で先行気筒の空燃比を理論空燃比の略2倍もしくはそれより大きい値とし、エンジン回転数及び負荷が低くなるにつれて先行気筒の空燃比をリッチ側に変化させるようにすればよい。
【0074】
このようにすると、特殊運転モードとされる運転領域A内で、エンジン回転数(及び負荷)が低くなるにつれて後続気筒の燃焼室内の温度が低くなる傾向を補うように、先行気筒から後続気筒に導かれるガスの温度が高められ、圧縮自己着火可能な状態が確保される。
【0075】
また、図11に示すように、特殊運転モードとされる運転領域Aのうちの中速中負荷域A20で先行気筒の空燃比を理論空燃比の略2倍もしくはそれより大きい値とし、この領域から低速低負荷側(矢印a方向)または高速高負荷側(矢印b方向)へ遠ざかるほど、先行気筒における燃焼の際の空燃比を小さくするように制御してもよい。
【0076】
このようにすると、特殊運転モードとされる運転領域Aのうちの低速低負荷側において圧縮自己着火可能な状態を確保する作用、及び高速高負荷側においてノッキングを抑制する作用が、良好に得られる。
【0077】
▲3▼上記のような特殊運転モードとされる運転領域Aでの運転状態に応じた制御に加え、エンジンの温度状態に応じて先行気筒の空燃比を変更するようにしてもよい。例えば、エンジンの暖機後であってもエンジン温度が低いとき(エンジン冷却水の温度が所定温度以下のとき)には、特殊運転モードとされる運転領域A内の全域で、先行気筒の空燃比を理論空燃比の2倍より小さくすることが好ましい。このようにすれば、比較的エンジン温度が低いときにも、先行気筒から後続気筒へ導入されるガスの温度を高めて圧縮自己着火可能な状態を確保することができる。
【0078】
▲4▼上記各実施形態では、特殊運転モードとされる運転領域Aの全域で、後続気筒を圧縮自己着火により燃焼させるようにしているが、特殊運転モードとされる運転領域Aのうちの一部、例えば燃焼室内の温度、圧力が圧縮自己着火可能な状態に達しにくい極低速低負荷の領域では、後続気筒に対して所定の点火時期に点火プラグ7による点火を行わせ、強制点火により燃焼させるようにしてもよい。あるいはまた、エンジン温度が低いときに、後続気筒を強制点火により燃焼させるようにしてもよい。
【0079】
▲5▼基本実施形態では弁停止機構を用いて2気筒接続状態と各気筒独立状態とに吸・排気流通状態を切換可能としているが、吸・排気通路及び気筒間ガス通路に開閉弁を設けてこれらの通路の開閉により2気筒接続状態と各気筒独立状態とに切換え得るようにしておいてもよい。
【0080】
▲6▼本発明の装置は4気筒以外の多気筒エンジンにも適用可能である。そして、例えば6気筒等では1つの気筒の排気行程と別の気筒の吸気行程が完全に重なり合うことはないが、このような場合は、一方の気筒の排気行程が他方の気筒の吸気行程より先行するとともに、両行程が部分的に重なり合う2つの気筒を先行、後続の一対の気筒とすればよい。
【0081】
【発明の効果】
以上のように本発明の制御装置によると、特殊運転モードとされた場合に、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒のうちの先行気筒ではリーン空燃比で燃焼を行わせ、後続気筒では先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して、圧縮自己着火により燃焼を行わせるようにしているため、先行気筒ではリーン燃焼による熱効率向上およびポンピングロス低減により、また後続気筒では圧縮自己着火による燃焼効率の向上及びポンピングロス低減により、燃費を改善することができる。しかも、後続気筒における燃焼の際の空燃比が実質的に理論空燃比となるようにしているため、排気通路での排気ガスの浄化を三元触媒だけで充分に行うことでき、リーンNOx触媒が不要となる。
【0082】
そして、特に本発明では、上記特殊運転モードとされる運転領域のうちの少なくとも一部の運転領域で、先行、後続の両気筒に対する燃料供給量を先行気筒の方が多くなるように制御することにより先行気筒の空燃比を理論空燃比の2倍より小さい値としているため、先行気筒から後続気筒へ導入されるガスの温度を高めて後続気筒での自己着火性を向上し、かつ、このガス中のEGRに相当する既燃ガス成分の増大によりノッキングを抑制することができる。このため、圧縮自己着火領域を大幅に拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による制御装置を備えたエンジン全体の概略平面図である。
【図2】エンジン本体等の概略断面図である。
【図3】制御系統のブロック図である。
【図4】運転状態に応じた制御を行うための運転領域設定の一例を示す説明図である。
【図5】各気筒の排気行程、吸気行程、燃料噴射時期および点火時期等を示す図である。
【図6】低負荷低回転時の実質的な新気およびガスの流通経路を示す説明図である。
【図7】高負荷、高低回転側の運転領域にある時の実質的な新気およびガスの流通経路を示す説明図である。
【図8】運転状態に応じた制御を行うための運転領域設定についての第2の例を示す説明図である。
【図9】運転状態に応じた制御を行うための運転領域設定についての第3の例を示す説明図である。
【図10】運転状態に応じた制御を行うための運転領域設定についての第4の例を示す説明図である。
【図11】運転状態に応じた制御を行うための運転領域設定についての第5の例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 エンジン本体
2A〜2D 気筒
9 燃料噴射弁
11 吸気ポート
11a 第1吸気ポート
11b 第2吸気ポート
12 排気ポート
12a 第1排気ポート
12b 第2排気ポート
15 吸気通路
20 排気通路
22 気筒間ガス通路
35 弁停止機構
40 ECU
41 運転状態判別手段
42 弁停止機構制御手段
43 吸入空気量制御手段
44 燃焼状態制御手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spark ignition type four-cycle engine control device, and more particularly to a device for controlling the combustion state of each cylinder in a multi-cylinder engine to improve fuel consumption and emissions.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a spark ignition engine, a technique for improving fuel efficiency by performing combustion in a state where the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in each cylinder is set to a lean air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio is known. As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-274085, a stratified combustion is provided by injecting fuel directly into a combustion chamber and injecting fuel from the fuel injection valve in a compression stroke in a low rotation and low load region. It is known that the super lean combustion is realized by this.
[0003]
In such an engine, an ordinary three-way catalyst (a catalyst having a high purification performance in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio with respect to HC, CO, and NOx) alone as an exhaust gas purification catalyst is sufficient for NOx during lean operation. Since purification performance cannot be obtained, a lean NOx catalyst is provided that adsorbs NOx in an oxygen-excessive atmosphere and removes and reduces NOx in an oxygen-concentrated atmosphere as shown in the above publication. When such a lean NOx catalyst is used, if the NOx adsorption amount of the lean NOx catalyst increases during the lean operation, for example, as shown in the above publication, additional fuel is injected during the expansion stroke in addition to the main combustion. As a result, the air-fuel ratio of the exhaust gas is enriched and CO is generated, thereby promoting NOx separation and reduction.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The engine that performs the conventional lean operation as described above is disadvantageous in cost because the lean NOx catalyst is required to ensure the NOx purification performance during the lean operation. Further, in order to maintain the purification performance of the lean NOx catalyst, it is necessary to temporarily enrich the air-fuel ratio by removing additional NOx or supplying additional fuel for reduction when the NOx adsorption amount increases as described above. In addition, if the fuel used contains a large amount of sulfur, regenerative processing such as heating the catalyst and supplying reducing material is required to eliminate sulfur poisoning of the lean NOx catalyst. To do.
[0005]
Moreover, when the air-fuel ratio becomes leaner than a certain level, the combustion speed becomes too slow and combustion near the end does not contribute to work, so there is a limit to fuel efficiency improvement by leaning in stratified combustion.
[0006]
In addition, compression self-ignition has been studied as another method for improving fuel efficiency. This compression self-ignition, like a diesel engine, causes the combustion chamber to self-ignite at a high temperature and high pressure at the end of the compression stroke. Even if the air-fuel ratio is super lean or a large amount of EGR is introduced, if such compression self-ignition is performed, the entire combustion chamber burns at once, so slow combustion that does not contribute to work It can be avoided, which is advantageous for improving fuel economy. However, in a normal spark ignition engine (gasoline engine), forced ignition is required for combustion, and in order to perform compression self-ignition, special measures are taken to significantly increase the temperature or pressure in the combustion chamber. Therefore, it has been difficult to increase the temperature or pressure in the combustion chamber to such an extent that compression self-ignition occurs in a partial load region where fuel consumption improvement is required, while avoiding knocking in a high load region.
[0007]
Therefore, the present applicant is in the exhaust stroke between a pair of cylinders in which the exhaust stroke and the intake stroke overlap in a partial load region of the engine in order to have a significant fuel efficiency improvement effect by using both lean combustion and compression self-ignition. The burned gas discharged from the preceding cylinder is in a two-cylinder connection state in which the burned gas discharged from the preceding cylinder is directly introduced into the succeeding cylinder in the intake stroke via the inter-cylinder gas passage. A spark ignition type engine in which combustion is performed by forced ignition at a fuel ratio and fuel is supplied to the burned gas having a lean air-fuel ratio introduced from the preceding cylinder in the subsequent cylinder and combustion is performed by compression self-ignition. A technology related to the control device has been filed (Japanese Patent Application No. 2002-29836).
[0008]
Based on such a technique, the present invention enables spark ignition by compression self-ignition in a subsequent cylinder effectively in a wider operating range, and can improve fuel efficiency and emission improvement effect. A control device for a four-cycle engine is provided.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to
[0010]
According to the present invention, when the special operation mode is set and combustion is performed by compression self-ignition in the succeeding cylinder, the fuel efficiency improvement effect is obtained in the preceding cylinder by improving the thermal efficiency by lean combustion and reducing the pumping loss. In this case, fuel efficiency can be improved by improving combustion efficiency and reducing pumping loss through compression self-ignition. Further, since the gas discharged from the succeeding cylinder to the exhaust passage has the stoichiometric air-fuel ratio, the exhaust gas can be sufficiently purified only with the three-way catalyst.
[0012]
In particular, in the following cylinder in the special operation mode speed range in one of the operating region that is compression ignition, by the air-fuel ratio during combustion in the preceding cylinders with greater than twice the stoichiometric air-fuel ratio, The fuel efficiency improvement effect is enhanced in the medium speed range.
[0013]
Further, 2 times the special Subsequent cylinders in operation mode operation range of low-speed side than the speed range in one of the operating region that is compressed self-ignition, stoichiometric air fuel ratio during combustion in the preceding cylinders By setting it to a smaller value, the temperature of the gas introduced from the preceding cylinder to the succeeding cylinder is increased, and the self-ignitability is improved in this low speed operation region.
[0014]
Further, 2 times the special In the following cylinders in the operation mode is the operation range of the high-speed side than the speed range in one of the operating region that is compressed self-ignition, stoichiometric air fuel ratio during combustion in the preceding cylinders By setting it to a smaller value, the occurrence of knocking is suppressed due to an increase in the burned gas component corresponding to EGR in the gas introduced into the subsequent cylinder .
[0015]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a multi-cylinder spark ignition type four-cycle engine in which the combustion cycle of each cylinder is performed with a predetermined phase difference. In this special operation mode, the burned gas discharged from the preceding cylinder in the exhaust stroke is in the intake stroke as it is between a pair of cylinders in which the exhaust stroke and the intake stroke overlap. A lean cylinder in which the air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio in the preceding cylinder while the two cylinders are connected to the succeeding cylinder through the inter-cylinder gas passage and the gas discharged from the succeeding cylinder is led to the exhaust passage. A control device that performs combustion at a fuel ratio and supplies fuel to the burned gas having a lean air-fuel ratio introduced from the preceding cylinder in the subsequent cylinder. In the preceding cylinder, the air-fuel ratio at the time of combustion in the subsequent cylinder is substantially equal to the stoichiometric air-fuel ratio in at least a part of the operation area in the special operation mode. Combustion is performed by forced ignition, combustion is performed by compression self-ignition in the subsequent cylinder, and in the middle load region of the operation region in which the subsequent cylinder is subjected to compression self-ignition in the special operation mode, the preceding cylinder The air-fuel ratio at the time of combustion in the combustion chamber is set to a value larger than twice the stoichiometric air-fuel ratio, and the operating region on the lower load side than the middle load region in the operating region in which the subsequent cylinder is subjected to compression self-ignition in the special operation mode In the operating range higher than the medium load range, the fuel supply amount to both the preceding and succeeding cylinders so that the air-fuel ratio at the time of combustion in the preceding cylinder is smaller than twice the theoretical air-fuel ratio. It is characterized in that it comprises a combustion state control means for controlling to.
[0016]
In this way, in a low load region where the temperature in the combustion chamber is relatively low in the operation region in which the special operation mode is set, the temperature of the gas guided from the preceding cylinder to the succeeding cylinder rises, thereby causing compression self-ignition. In a high load range where knocking is likely to occur, knocking is suppressed by reducing the energy generated in the subsequent cylinder. Further, fuel economy improvement effect is enhanced by the medium load region.
[0018]
When the engine temperature is low, the air-fuel ratio at the time of combustion in the preceding cylinder is set to a value smaller than twice the stoichiometric air-fuel ratio in the entire operation region where the subsequent cylinder is subjected to compression self-ignition in the special operation mode. (Claim 3 ) is preferable. If it does in this way, compression self-ignition will be attained also at the time of engine low temperature.
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a multi-cylinder spark ignition type four-cycle engine in which the combustion cycle of each cylinder is performed with a predetermined phase difference. In this special operation mode, the burned gas discharged from the preceding cylinder in the exhaust stroke is in the intake stroke as it is between a pair of cylinders in which the exhaust stroke and the intake stroke overlap. A lean cylinder in which the air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio in the preceding cylinder while the two cylinders are connected to the succeeding cylinder through the inter-cylinder gas passage and the gas discharged from the succeeding cylinder is led to the exhaust passage. A control device that performs combustion at a fuel ratio and supplies fuel to the burned gas having a lean air-fuel ratio introduced from the preceding cylinder in the subsequent cylinder. The combustion in the preceding cylinder is performed so that the air-fuel ratio at the time of combustion in the subsequent cylinder is substantially the stoichiometric air-fuel ratio in at least a part of the operation region set to the special operation mode. The fuel supply amount to both the preceding and succeeding cylinders is controlled so that the air-fuel ratio at the time is larger than the stoichiometric air-fuel ratio and less than twice the stoichiometric air-fuel ratio as the engine speed decreases. Is characterized in that it is provided with combustion state control means for performing control so that combustion is performed by forced ignition, and combustion is performed by compression self-ignition in the subsequent cylinders.
[0020]
According to the present invention, when the special operation mode is set and combustion is performed by compression self-ignition in the succeeding cylinder, the fuel efficiency improvement effect can be obtained by improving the thermal efficiency and reducing the pumping loss by the lean combustion in the preceding cylinder. Thus, an improvement in fuel efficiency can be obtained by improving the combustion efficiency by compression self-ignition and reducing the pumping loss, and exhaust gas can be sufficiently purified by using only the three-way catalyst in the exhaust passage.
[0021]
In addition, by controlling the fuel supply amount so that the air-fuel ratio of the preceding cylinder becomes smaller as the engine speed is lower, the temperature of the gas introduced from the preceding cylinder to the succeeding cylinder is raised and self-ignitability is improved. Is done.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 1 shows a schematic configuration of an engine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 schematically shows a structure of one cylinder of an
[0026]
A spark plug 7 is provided at the top of the
[0027]
A
[0028]
Further,
[0029]
Each cylinder performs a cycle consisting of intake, compression, expansion, and exhaust strokes with a predetermined phase difference. In the case of a four-cylinder engine, the
[0030]
Between a pair of cylinders in which the exhaust stroke and the intake stroke overlap, a cylinder on the intake stroke side (this specification is referred to as a preceding cylinder) from the cylinder on the exhaust stroke side when the exhaust stroke and the intake stroke overlap (this specification is referred to as a preceding cylinder) The
[0031]
The intake / exhaust port of each cylinder and the intake passage, exhaust passage, and inter-cylinder gas passage connected to the cylinder are specifically configured as follows.
[0032]
The
[0033]
In the example shown in FIG. 1, the
[0034]
The
[0035]
An upstream end of a
[0036]
The
[0037]
An O 2 sensor 23 that detects the air-fuel ratio by detecting the oxygen concentration in the exhaust gas is provided at the downstream of the
[0038]
The intake / exhaust valves for opening and closing the intake / exhaust ports of each cylinder and the valve operating mechanism for these valves are as follows.
[0039]
The
[0040]
Further, among these intake / exhaust valves, the
[0041]
The
[0042]
FIG. 3 shows the configuration of the drive and control system. In this figure, signals from the
[0043]
The
[0044]
As shown in FIG. 4, the operating state discriminating means 41 is a control in which the operating range of the engine is divided into an operating range A (partial load range) on the low load low rotation side and an operating range B on the high load side or high rotation side. Whether the operating state of the engine (engine speed and engine load) is in the operating range A or B, which has a map for the engine and is examined by signals from the
[0045]
Furthermore, when the operation
[0046]
The valve stop mechanism control means 42 is in a two-cylinder connection state in which the burned gas of the preceding cylinder is introduced into the succeeding cylinder via the
[0047]
Operating region A: The
[0048]
The combustion state control means 44 is composed of a fuel injection control means 45 and an ignition control means 46. The fuel injection control means 45 causes the fuel injection amount from the
[0049]
That is, when the operation state is in the operation region A on the low load and low rotation side, the air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio for the preceding cylinders (first and
[0050]
Further, in this operation region A, the sum of the fuel injection amounts for both of the pair of cylinders is adjusted to an amount that is the stoichiometric air-fuel ratio with respect to the amount of air introduced into the preceding cylinder, while the compression self-ignition in the subsequent cylinder is performed. The ratio between the fuel injection amount for the preceding cylinder (No. 1, 4
[0051]
Specifically, in the medium speed region A2 of this operation region A, the fuel injection amount for the preceding cylinder and the fuel injection amount for the subsequent cylinder are substantially the same, or the fuel injection amount on the subsequent cylinder side is slightly increased. Thus, the air-fuel ratio at the time of combustion in the preceding cylinder is about twice the theoretical air-fuel ratio (A / F≈30, about λ = 2 in terms of excess air ratio λ) or larger than twice the theoretical air-fuel ratio (air The excess rate λ is set to satisfy λ> 2). Further, in the low speed region A1 of the operation region A, the fuel injection amount for the preceding cylinder is made larger than the fuel injection amount for the subsequent cylinder, so that the air-fuel ratio at the time of combustion in the preceding cylinder is more than twice the stoichiometric air-fuel ratio. It is set to be small (the excess air ratio λ is 1 <λ <2), for example, A / F≈25. On the other hand, even in the high speed region A3 in the operation region A, by making the fuel injection amount for the preceding cylinder larger than the fuel injection amount for the subsequent cylinder, the air-fuel ratio at the time of combustion in the preceding cylinder is twice the stoichiometric air-fuel ratio. The air excess ratio λ is set to be smaller (1 <λ <2), for example, A / F≈25.
[0052]
Further, when the operation state is in the operation region B on the high load side or the high rotation side, the control is performed in the normal operation mode so that the air-fuel ratio of each
[0053]
The operation of the apparatus of the present embodiment as described above will be described with reference to FIGS.
[0054]
In the operation region A on the low load and low rotation side, the special operation mode is set, and as described above, the
[0055]
In this state, fresh air is introduced into the preceding
[0056]
Then, burned gas discharged from the preceding
[0057]
In this case, since the high-temperature burned gas discharged from the preceding
[0058]
In this way, in the preceding
[0059]
Moreover, since the gas discharged from the succeeding
[0060]
Since there is no need to provide a lean NOx catalyst, there is no need to temporarily enrich the air-fuel ratio for NOx release and reduction when the NOx storage amount of the lean NOx catalyst is increased, thereby reducing fuel consumption improvement. can avoid. Furthermore, the problem of sulfur poisoning of the lean NOx catalyst does not occur.
[0061]
In addition, in the preceding
[0062]
Further, since the compression self-ignition in the succeeding
[0063]
That is, in the low speed region A1 of the operation region A set as the special operation mode, the temperature in the combustion chamber is inherently lower than that in the middle / high speed regions A2 and A3, so that compression self-ignition is not easily performed. However, in this low speed region A1, the air-fuel ratio at the time of combustion in the succeeding cylinder is adjusted so as to be substantially the stoichiometric air-fuel ratio, while the fuel injection amount for the preceding cylinder is made larger than that for the succeeding cylinder. Since the fuel ratio is controlled to be a value smaller than twice the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the preceding cylinder is twice the stoichiometric air-fuel ratio (the preceding cylinder and the succeeding cylinder have the same injection amount). In comparison, the temperature of the gas guided from the preceding cylinder to the succeeding cylinder increases. For this reason, compression self-ignition is effectively performed even in the low speed region A1.
[0064]
Further, in the high speed region A3 in the operation region A that is set to the special operation mode, the combustion temperature rises excessively and knocking is likely to occur. In this region, the fuel injection amount for the preceding cylinder is made larger than that for the subsequent cylinder. Thus, the air-fuel ratio of the preceding cylinder is controlled to be a value smaller than twice the theoretical air-fuel ratio. As a result, the temperature of the gas introduced into the succeeding cylinder rises as compared with the case where the air-fuel ratio of the preceding cylinder is twice the stoichiometric air-fuel ratio (the preceding cylinder and the succeeding cylinder have the same injection amount). As the burned gas component corresponding to EGR in the gas introduced into the cylinder increases, the amount of fuel injected into the succeeding cylinder decreases, so that the energy generated by combustion in the succeeding cylinder decreases, so that knocking is suppressed. .
[0065]
Thus, when the fuel injection amount for the preceding cylinder is made larger than that for the succeeding cylinder and the air / fuel ratio of the preceding cylinder is controlled to be smaller than twice the stoichiometric air / fuel ratio, the air / fuel ratio of the preceding cylinder becomes the stoichiometric air / fuel ratio. Compared to the case where the fuel ratio is twice (the same injection amount in the preceding cylinder and the succeeding cylinder), it is advantageous in terms of compression self-ignition and knocking suppression, but on the other hand, the fuel consumption improvement by stratified lean burn in the preceding cylinder It is somewhat disadvantageous in terms of effect, torque balance between the preceding and subsequent cylinders. Therefore, the air-fuel ratio of the preceding cylinder is theoretically determined so that it is advantageous in terms of fuel efficiency improvement effect and torque balance in the medium speed range A2 where the compression operation of the subsequent cylinder can be easily performed by the special operation mode and knocking hardly occurs. The fuel injection amount is controlled so as to be a value approximately twice or larger than the air-fuel ratio.
[0066]
On the other hand, in the operation region B on the high load side or the high rotation side, the normal operation mode is set. As described above, the
[0067]
In addition, the specific structure of the apparatus of this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible. Other embodiments are described below.
[0068]
(1) In the basic embodiment described above, the operation region A that is in the special operation mode is divided into the low speed region A1, the medium speed region A2, and the high speed region A3, and the air-fuel ratio of the preceding cylinder (the fuel injection amount and the succeeding cylinder for the preceding cylinder). The ratio of the fuel injection amount to the cylinder) is changed in each of the above regions A1, A2, and A3. As shown in FIG. 8, the operation region A in the special operation mode is changed to the low load region A11 and the medium load region. You may make it divide into A12 and high load area A13. In this case, in the medium load region A12, the air-fuel ratio of the preceding cylinder is set to a value approximately twice or larger than the theoretical air-fuel ratio, and in the low load region A11 and high load region A13, the air-fuel ratio of the preceding cylinder is set to the theoretical air-fuel ratio. The fuel injection amount is controlled to be a value smaller than twice (for example, A / F≈25).
[0069]
Alternatively, as shown in FIG. 9, the air-fuel ratio of the preceding cylinder is set to a value that is approximately twice or larger than the theoretical air-fuel ratio in the medium-speed medium load region A20 in the operation region A that is set to the special operation mode. The air-fuel ratio of the preceding cylinder may be controlled to be a value smaller than twice the theoretical air-fuel ratio in the operating range.
[0070]
Also in these examples, in the low load region where the temperature in the combustion chamber is relatively low in the operation region A in the special operation mode, the compression self-ignition is performed by increasing the temperature of the gas led from the preceding cylinder to the subsequent cylinder. In a high load range where knocking is likely to occur, knocking is suppressed by reducing the energy generated in the subsequent cylinder, and in the middle load range A12 or the medium speed middle load range A20, the fuel efficiency improvement effect and torque balance are improved. This is an advantageous state.
[0071]
(2) In the basic embodiment and the examples shown in FIGS. 8 and 9, the air-fuel ratio of the preceding cylinder is approximately twice the stoichiometric air-fuel ratio in the plurality of operation areas within the operation area A that is set to the special operation mode. Although the value is switched between a larger value and a smaller value, the air-fuel ratio of the preceding cylinder may be gradually changed according to the operating state while being larger than the theoretical air-fuel ratio.
[0072]
In this case, at least in the low load region of the operation region A, the air-fuel ratio at the time of combustion in the preceding cylinder is reduced toward the lower load side. Alternatively, the air-fuel ratio at the time of combustion in the preceding cylinder is reduced as the speed decreases in at least the low speed region of the operation region A.
[0073]
For example, when it is difficult for knocking to occur even on the high-speed and high-load side of the operation region A that is set to the special operation mode by providing a cooling means in the
[0074]
In this way, in the operation region A in the special operation mode, the temperature in the combustion chamber of the succeeding cylinder decreases from the preceding cylinder to the succeeding cylinder so as to compensate for a decrease in the temperature of the succeeding cylinder as the engine speed (and load) decreases. The temperature of the introduced gas is increased, and a state in which compression self-ignition is possible is ensured.
[0075]
Further, as shown in FIG. 11, the air-fuel ratio of the preceding cylinder is set to a value approximately twice or larger than the stoichiometric air-fuel ratio in the medium-speed medium load region A20 in the operation region A in the special operation mode. The air-fuel ratio at the time of combustion in the preceding cylinder may be reduced as the distance from the low-speed low-load side (arrow a direction) or the high-speed high-load side (arrow b direction) is increased.
[0076]
In this way, it is possible to satisfactorily obtain the effect of ensuring a state in which compression self-ignition is possible on the low speed and low load side of the operation region A that is set to the special operation mode and the effect of suppressing knocking on the high speed and high load side. .
[0077]
(3) In addition to the control according to the operation state in the operation region A in the special operation mode as described above, the air-fuel ratio of the preceding cylinder may be changed according to the engine temperature state. For example, when the engine temperature is low even after the engine is warmed up (when the temperature of the engine cooling water is equal to or lower than a predetermined temperature), the preceding cylinder is emptied in the entire operation area A in the special operation mode. It is preferable to make the fuel ratio smaller than twice the theoretical air-fuel ratio. In this way, even when the engine temperature is relatively low, the temperature of the gas introduced from the preceding cylinder to the succeeding cylinder can be increased to ensure a state where compression self-ignition is possible.
[0078]
(4) In each of the above embodiments, the subsequent cylinders are combusted by compression self-ignition over the entire operation region A in the special operation mode, but one of the operation regions A in the special operation mode is used. In a region of extremely low speed and low load where the temperature and pressure in the combustion chamber, for example, are difficult to reach a state in which compression self-ignition is possible, the subsequent cylinder is ignited by the spark plug 7 at a predetermined ignition timing and burned by forced ignition You may make it make it. Alternatively, when the engine temperature is low, the subsequent cylinder may be burned by forced ignition.
[0079]
(5) In the basic embodiment, the intake / exhaust flow state can be switched between the two-cylinder connected state and the individual cylinder independent state by using a valve stop mechanism, but an open / close valve is provided in the intake / exhaust passage and the inter-cylinder gas passage. Thus, the two-cylinder connected state and each cylinder independent state may be switched by opening and closing these passages.
[0080]
(6) The apparatus of the present invention can be applied to multi-cylinder engines other than four-cylinder engines. For example, in the case of six cylinders, the exhaust stroke of one cylinder and the intake stroke of another cylinder do not completely overlap. In such a case, the exhaust stroke of one cylinder precedes the intake stroke of the other cylinder. In addition, two cylinders in which both strokes partially overlap may be used as a pair of preceding and succeeding cylinders.
[0081]
【The invention's effect】
As described above, according to the control device of the present invention, when the special operation mode is set, the preceding cylinder of the pair of cylinders in which the exhaust stroke and the intake stroke overlap with each other performs combustion at the lean air-fuel ratio, and the preceding cylinder performs the preceding operation. Since fuel is supplied to the burned gas with a lean air-fuel ratio introduced from the cylinder and combustion is performed by compression self-ignition, in the preceding cylinder, thermal efficiency is improved by lean combustion and pumping loss is reduced. Then, fuel efficiency can be improved by improving combustion efficiency by compression self-ignition and reducing pumping loss. In addition, since the air-fuel ratio at the time of combustion in the subsequent cylinder is substantially the stoichiometric air-fuel ratio, the exhaust gas in the exhaust passage can be sufficiently purified with only the three-way catalyst, and the lean NOx catalyst is It becomes unnecessary.
[0082]
In particular, in the present invention, the fuel supply amount to both the preceding and succeeding cylinders is controlled to be larger in the preceding cylinders in at least a part of the operating regions set as the special operation mode. As a result, the air-fuel ratio of the preceding cylinder is set to a value smaller than twice the stoichiometric air-fuel ratio, so that the temperature of the gas introduced from the preceding cylinder to the succeeding cylinder is increased to improve the self-ignitability in the succeeding cylinder, and this gas Knocking can be suppressed by increasing the burned gas component corresponding to the EGR inside. For this reason, the compression self-ignition region can be greatly expanded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view of an entire engine including a control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an engine body and the like.
FIG. 3 is a block diagram of a control system.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of operation region setting for performing control according to an operation state.
FIG. 5 is a diagram showing an exhaust stroke, an intake stroke, a fuel injection timing, an ignition timing, and the like of each cylinder.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing substantial fresh air and gas flow paths during low load and low rotation.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a substantial fresh air and gas flow path when in an operation region on a high load, high and low rotation side.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a second example of operation region setting for performing control according to an operation state.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a third example of operation region setting for performing control according to an operation state.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a fourth example of operation region setting for performing control according to an operation state.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a fifth example of operation region setting for performing control according to an operation state.
[Explanation of symbols]
1
41 Operating state determination means 42 Valve stop mechanism control means 43 Intake air amount control means 44 Combustion state control means
Claims (4)
エンジンの部分負荷域でエンジンの吸・排気及び燃焼状態についての制御モードを特殊運転モードとし、この特殊運転モードでは、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程にある先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程にある後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出されるガスが排気通路に導かれるような2気筒接続状態としつつ、先行気筒では空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比で燃焼を行わせ、後続気筒では先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して燃焼を行わせるようにした制御装置であって、
上記特殊運転モードとされる運転領域のうちの少なくとも一部の運転領域で、上記後続気筒における燃焼の際の空燃比が実質的に理論空燃比となるようにしつつ、先行気筒では強制点火により燃焼を行わせ、後続気筒では圧縮自己着火により燃焼を行わせるようにするとともに、上記特殊運転モードで後続気筒が圧縮自己着火とされる運転領域のうちの中速域では、先行気筒における燃焼の際の空燃比を理論空燃比の2倍より大きい値とし、上記特殊運転モードで後続気筒が圧縮自己着火とされる運転領域のうちの上記中速域よりも低速側の運転域および上記中速域よりも高速側の運転域では、先行気筒における燃焼の際の空燃比を理論空燃比の2倍より小さい値とするように先行、後続の両気筒に対する燃料供給量を制御する燃焼状態制御手段を備えたことを特徴とする火花点火式4サイクルエンジンの制御装置。In the multi-cylinder spark ignition type 4-cycle engine in which the combustion cycle of each cylinder is performed with a predetermined phase difference,
The special operation mode is the control mode for engine intake / exhaust and combustion conditions in the partial load range of the engine. In this special operation mode, exhaust is performed from the preceding cylinder in the exhaust stroke between a pair of cylinders where the exhaust stroke and the intake stroke overlap. In the preceding cylinder, the burned gas is introduced into the succeeding cylinder in the intake stroke as it is through the inter-cylinder gas passage, and the gas discharged from the succeeding cylinder is led to the exhaust passage. It is a control device that performs combustion at a lean air-fuel ratio in which the air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio, and in the subsequent cylinder, supplies fuel to the burned gas of the lean air-fuel ratio introduced from the preceding cylinder and performs combustion. There,
Combustion by forced ignition is performed in the preceding cylinder while the air-fuel ratio at the time of combustion in the subsequent cylinder is substantially the stoichiometric air-fuel ratio in at least a part of the operation area in the special operation mode. In the operation range where the subsequent cylinder is subjected to compression self-ignition in the special operation mode, in the middle speed region in the special operation mode, the combustion in the preceding cylinder is performed. The air-fuel ratio of the engine is set to a value larger than twice the stoichiometric air-fuel ratio, and the operation region on the lower speed side than the medium-speed region and the medium-speed region in the operation region where the subsequent cylinder is subjected to compression self-ignition in the special operation mode. the operation range of the high-speed side than the preceding fuel ratio during combustion in the preceding cylinders to twice a value smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, the combustion state control for controlling the fuel supply amount for a subsequent two cylinders Control apparatus for a spark ignition type 4-cycle engine, comprising the stages.
エンジンの部分負荷域でエンジンの吸・排気及び燃焼状態についての制御モードを特殊運転モードとし、この特殊運転モードでは、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程にある先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程にある後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出されるガスが排気通路に導かれるような2気筒接続状態としつつ、先行気筒では空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比で燃焼を行わせ、後続気筒では先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して燃焼を行わせるようにした制御装置であって、 The special operation mode is the control mode for engine intake / exhaust and combustion conditions in the partial load range of the engine. In this special operation mode, exhaust is performed from the preceding cylinder in the exhaust stroke between a pair of cylinders where the exhaust stroke and the intake stroke overlap. In the preceding cylinder, the burned gas is introduced into the succeeding cylinder in the intake stroke as it is through the inter-cylinder gas passage, and the gas discharged from the succeeding cylinder is led to the exhaust passage. It is a control device that performs combustion at a lean air-fuel ratio in which the air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio, and in the subsequent cylinder, supplies fuel to the burned gas of the lean air-fuel ratio introduced from the preceding cylinder and performs combustion. There,
上記特殊運転モードとされる運転領域のうちの少なくとも一部の運転領域で、上記後続気筒における燃焼の際の空燃比が実質的に理論空燃比となるようにしつつ、先行気筒では強制点火により燃焼を行わせ、後続気筒では圧縮自己着火により燃焼を行わせるようにするとともに、上記特殊運転モードで後続気筒が圧縮自己着火とされる運転領域のうちの中負荷域では、先行気筒における燃焼の際の空燃比を理論空燃比の2倍より大きい値とし、上記特殊運転モードで後続気筒が圧縮自己着火とされる運転領域のうちの上記中負荷域よりも低負荷側の運転域および上記中負荷域よりも高負荷側の運転域では、先行気筒における燃焼の際の空燃比を理論空燃比の2倍より小さい値とするように先行、後続の両気筒に対する燃料供給量を制御する燃焼状態制御手段を備えたことを特徴とする火花点火式4サイクルエンジンの制御装置。Combustion by forced ignition in the preceding cylinder while the air-fuel ratio at the time of combustion in the succeeding cylinder is substantially the stoichiometric air-fuel ratio in at least a part of the operation area in the special operation mode. In the operation range where the subsequent cylinder is subjected to compression self-ignition in the special operation mode, in the middle load region in the special operation mode, the combustion in the preceding cylinder is performed. The air-fuel ratio of the engine is set to a value larger than twice the theoretical air-fuel ratio, and the operation region on the lower load side than the intermediate load region in the operation region in which the subsequent cylinder is subjected to compression self-ignition in the special operation mode, and the intermediate load In the operating region on the higher load side than the region, the fuel for controlling the fuel supply amount to both the preceding and succeeding cylinders so that the air-fuel ratio at the time of combustion in the preceding cylinders is smaller than twice the theoretical air-fuel ratio. Control apparatus for a spark ignition type 4-cycle engine comprising the state control unit.
エンジンの部分負荷域でエンジンの吸・排気及び燃焼状態についての制御モードを特殊運転モードとし、この特殊運転モードでは、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程にある先行気筒から排出される既燃ガスがそのまま吸気行程にある後続気筒に気筒間ガス通路を介して導入され、この後続気筒から排出されるガスが排気通路に導かれるような2気筒接続状態としつつ、先行気筒では空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比で燃焼を行わせ、後続気筒では先行気筒から導入されたリーン空燃比の既燃ガスに燃料を供給して燃焼を行わせるようにした制御装置であって、
上記特殊運転モードとされる運転領域のうちの少なくとも一部の領域で、上記後続気筒における燃焼の際の空燃比が実質的に理論空燃比となるようにしつつ、先行気筒における燃焼の際の空燃比を、理論空燃比より大きくてその2倍以下となる範囲で、エンジン回転数が低いほど小さくするように、先行、後続の両気筒に対する燃料供給量を制御するとともに、先行気筒では強制点火により燃焼を行わせ、後続気筒では圧縮自己着火により燃焼を行わせるように制御する燃焼状態制御手段を備えたことを特徴とする火花点火式4サイクルエンジンの制御装置。In the multi-cylinder spark ignition type 4-cycle engine in which the combustion cycle of each cylinder is performed with a predetermined phase difference,
The special operation mode is the control mode for engine intake / exhaust and combustion conditions in the partial load range of the engine. In this special operation mode, exhaust is performed from the preceding cylinder in the exhaust stroke between a pair of cylinders where the exhaust stroke and the intake stroke overlap. In the preceding cylinder, the burned gas is introduced into the succeeding cylinder in the intake stroke as it is through the inter-cylinder gas passage, and the gas discharged from the succeeding cylinder is led to the exhaust passage. It is a control device that performs combustion at a lean air-fuel ratio in which the air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio, and in the subsequent cylinder, supplies fuel to the burned gas of the lean air-fuel ratio introduced from the preceding cylinder and performs combustion. There,
In at least a part of the operation region set to the special operation mode, the air-fuel ratio at the time of combustion in the subsequent cylinder is substantially the stoichiometric air-fuel ratio, while the air-fuel ratio at the time of combustion in the preceding cylinder is substantially reduced. The fuel supply amount to both the preceding and succeeding cylinders is controlled so as to decrease as the engine speed decreases within a range that is greater than the stoichiometric air-fuel ratio and less than twice that of the stoichiometric air-fuel ratio. A control apparatus for a spark ignition type four-cycle engine, comprising combustion state control means for controlling combustion so that combustion is performed by compression self-ignition in a subsequent cylinder.
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