JP4240943B2 - Apparatus for determining the steady state of an internal combustion engine - Google Patents

Apparatus for determining the steady state of an internal combustion engine Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、機関燃焼モードを複数の燃焼モードの間で切り替えるようにした内燃機関の定常運転状態判定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
燃料噴射弁から燃焼室内に直接燃料を噴射供給するようにした筒内噴射式内燃機関等、その機関燃焼モードを機関運転状態に基づいて複数の燃焼モードの間で切り替えるようにした内燃機関が知られている。こうした内燃機関では、例えば、低負荷低回転領域では機関燃焼モードとして成層燃焼モードが選択され、機関熱効率を高めて燃費の向上が図られる。その一方、高負荷高回転領域では機関燃焼モードとして均質燃焼モードが選択され、燃料噴射時間をより長く確保して所定の機関出力が確保される。
【0003】
また、このように機関燃焼モードを複数の燃焼モードの間で切り替える内燃機関にあっては、その機関負荷の大きさを最も的確に示すパラメータがそれら燃焼モードに応じて異なっている。例えば、均質燃焼モードでは、実際の吸入空気量(或いはこれと相関を有する吸気圧)を示すパラメータが機関負荷として用いられる。一方、成層燃焼モードでは、吸入空気量は機関負荷との相関が低く、これを示すパラメータを機関負荷として用いるのは妥当ではない。
【0004】
このため、例えば特開2000−297688号公報等に記載のものでは、機関燃焼モードを仮に均質燃焼モードに設定した場合に成層燃焼モードと同等の機関出力が得られる吸入空気量(或いは吸気圧)を求め、これを成層燃焼モードでの仮想的な吸入空気量(或いは仮想的な吸気圧)としている。そして、成層燃焼モードでは、この仮想吸入空気量を示すパラメータを機関負荷として使用するようにしている。
【0005】
尚、ここで、成層燃焼モードでの機関負荷として用いるパラメータとして例えば内燃機関のアクセル操作量を採用することも可能ではあるが、この場合には均質燃焼モードと成層燃焼モードとで全く異なる物理量であるパラメータが機関負荷として用いられることとなる。このため、機関燃焼モードを均質燃焼モードとしたときの各種機関制御と、成層燃焼モードとしたときの各種機関制御とを各別に構築する必要が生じるようになる。
【0006】
この点、上述したように、各燃焼モードにおいて機関負荷として用いるパラメータを、実際のものであれ、或いは仮想的のものであれ、吸入空気量(或いは吸気圧)といった同じ物理量に統一することにより、機関制御の構築に伴う各種適合作業についてその効率化を図ることができるようになる。
【0007】
ところで、こうした機関燃焼モードの切り替えは基本的に機関運転状態に基づいて行われるが、所定の条件が満たされたことや特定の切替要求に基づいてその切り替えが行われる場合もある。
【0008】
例えば、機関排気系にNOx吸蔵還元型触媒装置(NOx触媒装置)を備える内燃機関にあっては、NOx吸蔵量が所定量を上回り、NOx吸蔵能力が低下している旨判断されたときに、空燃比を理論空燃比よりもリッチにした均質燃焼モードに機関燃焼モードを切り替える処理、リッチスパイク処理が行われる。因みに、機関燃焼モードを成層燃焼モードに設定して燃料濃度の極めて希薄な空燃比のもとで運転を行う内燃機関にあっては、成層燃焼モード時に多量のNOxが発生するため、通常、排気の一部を吸気通路に再循環させる排気再循環機構が設けられている。この排気再循環機構では、排気再循環により混合気の熱容量を増大させ、その燃焼温度を低下させることにより、NOx排出量の低減を図るようにしている。上記NOx吸蔵還元型触媒装置では、こうした排気再循環によってもなお排出されるNOxを浄化するために設けられている。
【0009】
その他、例えば、内燃機関の制御装置は上記NOx触媒装置等、機関排気系に設けられた触媒装置の温度を監視している。そして、この触媒装置の温度が所定温度以下にまで低下し、その後、更に温度低下が進行すると所定の排気浄化能力が確保できなくなると判断すると、同触媒装置を昇温するために機関燃焼モードの切替要求が上記制御装置から出力される。そして、こうした切替要求があると、仮に機関運転状態に基づいて設定される機関燃焼モードが成層燃焼モードであっても、同成層燃焼モードよりも排気温度が高くなる均質燃焼モードに機関燃焼モードが強制的に切り替えられる。
【0010】
また、こうした触媒装置の昇温要求に基づく機関燃焼モードの切替処理に際しては通常、内燃機関が定常運転状態にあるか否か、具体的には機関負荷が低負荷領域にある状態が所定時間経過している否かが監視され、同所定時間が経過している旨判断されるのを条件に機関燃焼モードの切り替えが行われる。このように定常運転状態にあることを条件にしているのは、機関運転状態が中負荷領域或いは高負荷領域にあるときには、そもそも排気温度が高いため、仮に現在の触媒装置の温度が低い場合であってもその後の温度上昇が期待できるからである。また更に、こうした機関燃焼モードの切り替えに際しては、僅かながら機関出力の変動が生じることがある。このため、これにより運転者に意図しないショック感を与えるのを避けるうえでは、不必要な機関燃焼モードの切り替えの実行を極力抑制する必要があるからである。
【0011】
このように従来の内燃機関にあっては、基本的に機関運転状態に基づいてその機関燃焼モードを切り替えるようにしている他、所定の条件が満たされたときや特定の切替要求が生じたときにもこうした機関燃焼モードの切り替えを適宜行うようにしている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、機関燃焼モードについて、こうしたリッチスパイク処理に伴う切替処理と触媒昇温要求に基づく切替処理とが並行して実施される場合には、以下のような問題も無視できないものとなる。
【0013】
即ち、リッチスパイク処理に伴って機関燃焼モードが成層燃焼モードが均質燃焼モードに切り替わると、機関負荷として用いるパラメータも仮想吸入空気量から実際の吸入空気量に切り替えられるようになる。ここで、成層燃焼モードでの機関負荷を示す仮想吸入空気量は、機関燃焼モードを仮に均質燃焼モードとした場合に同じ機関出力が得られるものとして設定してあるものの、あくまでもそれは成層燃焼モード時における定常運転時の出力特性に基づくものであり、同特性を模擬するものでしかない。
【0014】
即ち、機関燃焼モードが成層燃焼モードから均質燃焼モードに切り替えられた場合、その切り替え直後から定常運転がなされれば、機関出力の変動等は殆ど発生しない。しかしながら、実際には、成層燃焼モードから均質燃焼モードに切り替えた直後には、主に吸入空気量の変化に応答遅れが存在しているため、均質燃焼モード時における吸入空気量が定常運転時のものよりも一時的に多くなる期間が存在する。そして、こうした吸入空気量変化の応答遅れがあると、一時的に機関負荷が増大するようになるため、上述した触媒装置の昇温要求に基づく機関燃焼モードの切替処理では、内燃機関が定常運転状態にない旨の判定がなされるようになる。従って、本来であれば触媒装置の昇温を行うべきところ、リッチスパイク処理に伴う一時的な機関負荷の増大によって同昇温処理が適切に実行されないといった不都合が生じることとなる。
【0015】
図7はこうしたリッチスパイク処理に伴う吸入空気量等の時間的推移を示すタイミングチャートである。以下、同図7を参照して、こうした吸入空気量変化の応答遅れについて更に詳細に説明する。
【0016】
リッチスパイク処理に際しては、まず、排気再循環機構による排気再循環(同図(b))が停止される(タイミングt71)。次に、スロットル弁(同図(c))が所定量閉じられるとともに、燃料噴射時期が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切り替えられ(同図(a))、機関燃焼モードが均質燃焼モードに切り替えられる。但し、このように機関燃焼モードが均質燃焼モードに切り替えられるのに合わせてスロットル弁が閉じられても、吸入空気量(同図(d))は応答遅れをもって徐々にしか減少しない。一方、機関負荷(同図(e))として用いるパラメータは、機関燃焼モードが均質燃焼モードに切り替えられるのに合わせて、仮想吸入空気量から実吸入空気量に変更される。このため、その変更時から吸入空気量が減少して定常運転時の量にまで減少するまでの期間(タイミングt72〜t74)は、機関負荷が一時的に増大するようになる。
【0017】
そして、このように機関負荷が一時的に増大すると、これが機関運転状態が低負荷領域にあるか否かを判断する閾値を上回るようになる結果、内燃機関が定常運転状態にある期間を示すカウント値(同図(f))が「0」にリセットされてしまうようになる(タイミングt72〜t73)。従って、こうしたリッチスパイク処理に伴う上記カウンタ値のリセット処理が頻繁に行われると、触媒装置が温度低下してその昇温要求が生じているにもかかわらず、その昇温処理の実行に移行できなくなる。
【0018】
ここで、こうした不都合を解消するために、例えば、こうした吸入空気量変化の応答遅れを予め見越して、同吸入空気量が定常運転時の量に低下する時期(例えばタイミングt74)まで機関燃焼モードを均質燃焼モードに切り替える時期を遅らせるといった制御方法を採用することも考えられる。しかしながら、この場合には、排気再循環を停止した状態で機関燃焼モードを成層燃焼モードとする期間(例えばタイミングt71〜t74)が長くなり、NOx排出量の大幅な増大が避けきれなくなる。
【0019】
また、こうしたNOx排出量の増大を避けるために、上記の場合において更に、機関燃焼モードを均質燃焼モードに切り替える時期(例えばタイミングt74)まで排気再循環を継続させるようにすると、排気再循環を行いつつ、更に吸入空気量を減少させることになる。このため、成層燃焼モードとしては、混合気の空燃比、特に点火プラグ周辺における混合気の空燃比が極めて過濃になり、燃焼状態の悪化、ひいては失火を招くこととなる。
【0020】
従って、こうしたリッチスパイク処理を行いつつ、定常運転状態が所定時間継続していることを条件に、触媒装置を昇温させるべく機関燃焼モードを均質燃焼モードに切り替える処理を行う内燃機関にあっては、上述したような不都合が避けきれない状況にある。
【0021】
尚、こうした吸入空気量変化の応答遅れに起因する不都合は、上述したような機関燃焼モードについてリッチスパイク処理に伴う切替処理と定常運転状態であるのを条件に触媒昇温要求に基づく切替処理とを並行して実行する内燃機関において極めて顕著である。しかしながら、同様の不都合は、実際の吸入空気量を示すパラメータを機関負荷として用いる燃焼モードとその他の燃焼モードとの間で機関燃焼モードが切り替え可能であって、その機関負荷に基づき内燃機関の定常運転状態を判定する判定装置において概ね共通したものとなっている。
【0022】
この発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機関燃焼モードの切り替えに伴って吸入空気量変化の応答遅れが生じる場合であっても、その影響を極力排除して適切な判定を行うことのできる内燃機関の定常運転状態判定装置を提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための構成及びその作用効果について以下に記載する。
(1)請求項1に記載の発明は、実際の吸入空気量を示すパラメータを機関負荷として用いる特定燃焼モードを少なくとも含む複数の燃焼モードの間で機関燃焼モードが切り替え可能な内燃機関についてその機関負荷が安定状態にあることを判断し、同安定状態が継続していることをもって内燃機関が定常運転状態にある旨判定する判定手段を備える内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記複数の燃焼モードのうち前記特定燃焼モード以外の他の燃焼モードから同特定燃焼モードに機関燃焼モードが切り替えられるのに際して生じた機関負荷の変動について、これが同機関燃焼モードの切り替えにともなう一時的な吸入空気量の変化の応答遅れに起因するものであるか否かを判定し、吸入空気量の変化の応答遅れに起因するものである旨の判定結果が得られるときにはこの結果に基づいて、前記機関負荷の変動が前記判定手段による前記機関負荷の安定状態にかかる判断に対して及ぼす影響すなわち同判断の結果を誤ったものにすることを抑制する処理を実行する抑制手段を備え、前記内燃機関は、機関燃焼モードを所定の条件のもとで前記他の燃焼モードから前記特定燃焼モードに切り替える第1の燃焼モード切替処理と、機関燃焼モードについてその切替要求があるときに、前記判定手段により内燃機関が定常運転状態にある旨の判定がなされているのを条件として機関燃焼モードを前記複数の燃焼モードのうち前記切替要求に見合う燃焼モードに切り替える第2の燃焼モード切替処理とがそれぞれ実行されるものであり、前記第1の燃焼モード切替処理は、空燃比を理論空燃比よりもリッチに設定した均質燃焼モードを前記特定燃焼モードとし、機関排気系のNOx触媒装置におけるNOx吸蔵量に基づいて設定される所定の周期をもって機関燃焼モードを前記他の燃焼モードとしての成層燃焼モードから前記均質燃焼モードに切り替えるリッチスパイク処理であり、前記抑制手段は、前記第1の燃焼モード切替処理による機関燃焼モードの切り替えに際して前記抑制処理を実行するものであることを要旨としている。
【0024】
上記発明によれば、特定燃焼モード以外の他の燃焼モードから特定燃焼モードに機関燃焼モードが切り替えられるのに際して、その切り替えに起因した一時的な吸入空気量変化の応答遅れにより生じる機関負荷の変動が生じる場合でも、同機関負荷の変動がその安定状態にかかる判断に対して影響を及ぼすのが抑制される。従って、機関燃焼モードの切り替えに伴って吸入空気量変化の応答遅れが生じる場合に、内燃機関が定常運転状態にあるにもかかわらず、非定常運転状態にあるとの誤った判定がなされるのを極力回避して適切な判定を行うことができるようになる。尚、上記パラメータは、吸入空気量センサ等の検出手段により検出される実際の吸入空気量そのものは勿論、例えば実際の吸気圧等、吸入空気量と相関を有し、同様の応答遅れが存在するものであれば、特定燃焼モードにおける機関負荷を示すものとしてこれを採用することができる。
【0025】
また、上記発明によれば、第1の燃焼モード切替処理を通じて機関燃焼モードが切り替えられるのに際して、内燃機関が定常運転状態にあるにもかかわらず、吸入空気量変化の応答遅れに起因して同内燃機関が非定常運転状態にあるとの誤った判断がなされるのが極力回避されて適切な定常運転状態の判定が行われる。その結果、内燃機関が定常運転状態にある旨の判定がなされているのを条件として行われる第2の燃焼モード切替処理についても、その切替要求に応じて適切な時期にこれを行うことができるようになる。
【0026】
通常、均質燃焼モードでは、実際の吸入空気量を示すパラメータがその機関負荷として用いられる一方、成層燃焼モードでは仮想的な吸入空気量を示すパラメータが機関負荷として用いられる。従って、上記発明では、第1の燃焼モード切替処理の実行にあたり、成層燃焼モードから空燃比を理論空燃比よりもリッチに設定した均質燃焼モード(リッチ均質燃焼モード)に切り替えられ、これに合わせて機関負荷として用いるパラメータも仮想的な吸入空気量を示すパラメータから実際の吸入空気量を示すパラメータに切り替えられるようになる。また、これら両燃焼モードにおいて同等の機関出力を得ようとする場合、機関燃焼モードが成層燃焼モードに設定されているときよりも、均質燃焼モードに設定されているときのほうが、実際の吸入空気量は相対的に少なくなる。従って、この第1の燃焼モード切替処理に際しては、実際の吸入空気量は減少するようになり、その応答遅れに起因して機関負荷は一時的に増大するようになる。
この点、上記発明では、こうした吸入空気量変化の応答遅れに起因する機関負荷の一時的な増大が生じた場合であっても、それによる誤判定が極力回避されて適切な定常運転状態の判定が行われる。従って、第2の燃焼モード切替処理に先立ち第1の燃焼モード切替処理としてのリッチスパイク処理が頻繁に実行されるような場合であっても、この第2の燃焼モード切替処理をその切替要求に応じて適切に行うことができるようになる。
【0027】
(2)請求項2に記載の発明は、実際の吸入空気量を示すパラメータを機関負荷として用いる特定燃焼モードを少なくとも含む複数の燃焼モードの間で機関燃焼モードが切り替え可能な内燃機関についてその機関負荷が安定状態にあることを判断し、同安定状態が継続していることをもって内燃機関が定常運転状態にある旨判定する判定手段を備える内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記複数の燃焼モードのうち前記特定燃焼モード以外の他の燃焼モードとしての成層燃焼モードから前記特定燃焼モードとしての均質燃焼モードに機関燃焼モードが切り替えられるのに際して生じた機関負荷の変動について、これが同機関燃焼モードの切り替えにともなう一時的な吸入空気量の変化の応答遅れに起因するものであるか否かを判定し、吸入空気量の変化の応答遅れに起因するものである旨の判定結果が得られるときにはこの結果に基づいて、前記機関負荷の変動が前記判定手段による前記機関負荷の安定状態にかかる判断に対して及ぼす影響を抑制する処理を実行する抑制手段を備え、前記抑制手段は、前記影響を抑制する処理として、機関燃焼モードを切り替えた後に生じた機関負荷の変動が機関燃焼モードの切り替えに起因した一時的な吸入空気量変化の応答遅れによるものであるとき、当該機関負荷の変動をもって機関負荷が安定状態にない旨判断することを禁止することを要旨としている。
【0028】
(3)請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記判定手段は、機関燃焼モードを切り替えた後に生じた機関負荷の変動がアクセルペダルの操作によるものであるか否かを判定し、アクセルペダルの操作によるものでない旨の判定結果がえられたことをもって、当該機関負荷の変動が機関燃焼モードの切り替えに起因した一時的な吸入空気量変化の応答遅れによるものである旨判定することを要旨としている。
【0029】
(4)請求項4に記載の発明は、請求項2または3に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記内燃機関は、機関燃焼モードを所定の条件のもとで前記他の燃焼モードから前記特定燃焼モードに切り替える第1の燃焼モード切替処理と、機関燃焼モードについてその切替要求があるときに、前記判定手段により内燃機関が定常運転状態にある旨の判定がなされているのを条件として機関燃焼モードを前記複数の燃焼モードのうち前記切替要求に見合う燃焼モードに切り替える第2の燃焼モード切替処理とがそれぞれ実行されるものであり、前記抑制手段は前記第1の燃焼モード切替処理による機関燃焼モードの切り替えに際して前記抑制処理を実行するものであることを要旨としている。
【0030】
(5)請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記第1の燃焼モード切替処理は、空燃比を理論空燃比よりもリッチに設定した均質燃焼モードを前記特定燃焼モードとし、機関排気系のNOx触媒装置におけるNOx吸蔵量に基づいて設定される所定の周期をもって機関燃焼モードを前記他の燃焼モードとしての成層燃焼モードから前記均質燃焼モードに切り替えるリッチスパイク処理であることを要旨としている。
【0031】
(6)請求項6に記載の発明は、請求項1または5に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記第2の燃焼モード切替処理は、前記NOx触媒装置の昇温要求があるときに、機関燃焼モードを前記複数の燃焼モードのうち排気温度が相対的に高くなる昇温燃焼モードに切り替えるものであることを要旨としている。
【0032】
通常、NOx触媒装置(正確にはその内部の触媒本体)は、そのNOx吸蔵可能量について温度依存性が存在しており、それが低温であるほど同NOx吸蔵可能量が低下する傾向がある。このため、例えば成層燃焼モード等、排気温度の低い燃焼モードでの機関運転が長期間にわたって継続されると、NOx触媒装置の温度が低下してNOx吸蔵能力が低下するようになる。このため、上述したように、こうしたNOx触媒装置を備える内燃機関ではその温度(触媒床温)を常に監視しており、これが所定の温度以下にまで低下した場合にはその昇温要求が出され、機関燃焼モードが均質燃焼モード等、排気温度が相対的に高くなる昇温燃焼モードに設定される。
【0033】
上記発明によれば、上記誤判定がなされるのを極力回避することにより、こうした昇温要求に基づいて内燃機関が定常運転状態であるときには、機関燃焼モードを速やかに昇温燃焼モードに移行させることができ、NOx触媒装置のNOx吸蔵能力を好適に維持することができるようになる。また、内燃機関が定常運転状態ではない場合には、機関負荷が中負荷や高負荷にも移行するようになり、排気温度は適度に高められるようになる。従って、その後におけるNOx触媒装置の温度上昇が期待できるようになる。上記構成では、内燃機関が定常運転状態であることを条件にして機関燃焼モードを昇温燃焼モードに移行させるようにしているため、このように、NOx触媒装置の温度上昇が期待できる場合には機関燃焼モードの切り替えを避けて、それに伴うショック感の発生等についてもこれを未然に回避することができるようになる。
【0034】
(7)請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記昇温燃焼モードは均質燃焼モードであることを要旨としている。
上記発明によれば、排気温度を高めることにより、NOx触媒装置を速やかに温度上昇させることができるようになる。
(8)請求項8に記載の発明は、請求項1〜7のいずれか一項に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記判定手段は、機関負荷が第1の所定範囲内にあるときに同機関負荷が安定状態であると判断し同安定状態の継続期間が所定の判定期間を超えたことをもって内燃機関が定常運転状態にある旨判定するものであることを要旨としている。
【0035】
(9)請求項9に記載の発明は、実際の吸入空気量を示すパラメータを機関負荷として用いる特定燃焼モードを少なくとも含む複数の燃焼モードの間で機関燃焼モードが切り替え可能な内燃機関についてその機関負荷が安定状態にあることを判断し、同安定状態が継続していることをもって内燃機関が定常運転状態にある旨判定する判定手段を備える内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記複数の燃焼モードのうち前記特定燃焼モード以外の他の燃焼モードから同特定燃焼モードに機関燃焼モードが切り替えられるのに際して生じた機関負荷の変動について、これが同機関燃焼モードの切り替えにともなう一時的な吸入空気量の変化の応答遅れに起因するものであるか否かを判定し、吸入空気量の変化の応答遅れに起因するものである旨の判定結果が得られるときにはこの結果に基づいて、前記機関負荷の変動が前記判定手段による前記機関負荷の安定状態にかかる判断に対して及ぼす影響すなわち同判断の結果を誤ったものにすることを抑制する処理を実行する抑制手段を備え、前記判定手段は、機関負荷が第1の所定範囲内にあるときに同機関負荷が安定状態であると判断し同安定状態の継続期間が所定の判定期間を超えたことをもって内燃機関が定常運転状態にある旨判定するものであることを要旨としている。
【0036】
(10)請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記内燃機関は、機関燃焼モードを所定の条件のもとで前記他の燃焼モードから前記特定燃焼モードに切り替える第1の燃焼モード切替処理と、機関燃焼モードについてその切替要求があるときに、前記判定手段により内燃機関が定常運転状態にある旨の判定がなされているのを条件として機関燃焼モードを前記複数の燃焼モードのうち前記切替要求に見合う燃焼モードに切り替える第2の燃焼モード切替処理とがそれぞれ実行されるものであり、前記抑制手段は前記第1の燃焼モード切替処理による機関燃焼モードの切り替えに際して前記抑制処理を実行するものであることを要旨としている。
【0037】
(11)請求項11に記載の発明は、請求項10に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記第1の燃焼モード切替処理は、空燃比を理論空燃比よりもリッチに設定した均質燃焼モードを前記特定燃焼モードとし、機関排気系のNOx触媒装置におけるNOx吸蔵量に基づいて設定される所定の周期をもって機関燃焼モードを前記他の燃焼モードとしての成層燃焼モードから前記均質燃焼モードに切り替えるリッチスパイク処理であることを要旨としている。
【0038】
(12)請求項12に記載の発明は、請求項11に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記第2の燃焼モード切替処理は、前記NOx触媒装置の昇温要求があるときに、機関燃焼モードを前記複数の燃焼モードのうち排気温度が相対的に高くなる昇温燃焼モードに切り替えるものであることを要旨としている。
(13)請求項13に記載の発明は、請求項12に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記昇温燃焼モードは均質燃焼モードであることを要旨としている。
【0039】
(14)請求項14に記載の発明は、請求項8〜13のいずれか一項に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記判定手段は、機関負荷が所定値未満であるときに同機関負荷が安定状態である旨判断するものであることを要旨としている。
上記発明によれば、特に定常運転状態のうち、機関負荷が低負荷領域に維持されたままになっている状態を判定することができるようになる。従って、上記発明を請求項6または7または12または13に記載の発明に適用した場合には、排気温度が低温のまま維持され、その後のNOx触媒装置の温度上昇が期待できないときにのみ、機関燃焼モードを均質燃焼モード等、昇温燃焼モードに切り替える処理がなされるようになる。従って、不必要な機関燃焼モードの切り替えの実行を極力抑制することができるようになる。
【0040】
(15)請求項15に記載の発明は、請求項8〜14のいずれか一項に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記判定手段は、前記安定状態の継続時間を計時するカウンタ処理を行い、同カウンタ処理を通じて求められるカウンタ値が所定の判定値を超えたことをもって内燃機関が定常運転状態にある旨判定するものであり、前記抑制手段は、前記機関負荷が前記第1の所定範囲から外れたときに行われる前記カウンタ値のリセット処理を禁止する処理を実行するものであることを要旨としている。
上記発明によれば、安定状態の継続時間に相当するカウンタ値についてそのリセット処理の禁止を通じて前記抑制処理を実行することができるようになる。
【0041】
(16)請求項16に記載の発明は、請求項15に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記抑制手段は、前記機関負荷が前記第1の所定範囲から外れてから所定期間が経過していないことを前記禁止処理の実行条件とするものであることを要旨としている。
【0042】
吸入空気量変化の応答遅れは、機関燃焼モードが前記他の燃焼モードから特定燃焼モードに切り替えられた直後に最も大きく、その切り替えから時間が経過するのに伴って小さくなる。従って、こうした応答遅れに起因して生じる機関負荷についても同様に、機関燃焼モードの切り替え直後に最も大きくなり、その後徐々に減少するようになる。従って、仮に機関負荷が前記第1の所定範囲から外れた場合でも、所定時間が経過すれば減少し、機関負荷は定常運転時の値、換言すれば、機関燃焼モードを切り替える前の機関負荷の値に収束するようになる。これに対して、例えばアクセル操作部材の操作に基づいて機関負荷が変動し、前記第1の所定範囲から外れた場合には、再びアクセル操作部材の操作がなされない限り、機関負荷が時間の経過に伴って元の状態に収束することはない。
【0043】
上記発明は、この点に着目したものであり、その構成によれば、機関燃焼モードの切り替えに際して生じた吸入空気量変化の応答遅れによって機関負荷が一時的に変動したとしても、それによって上記カウンタ値のリセット処理が行われる可能性は少なくなる。このため、こうした機関負荷の一時的な変動がカウンタ値のカウンタ処理に影響を及ぼすのを抑制することができ、同カウンタ値に基づいて内燃機関が定常運転状態にある旨の判定を一層的確に行うことができるようになる。
【0044】
(17)請求項17に記載の発明は、請求項16に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記抑制手段は、機関回転速度に基づき同機関回転速度が高くなるほど前記所定期間を短く設定するものであることを要旨としている。
【0045】
吸入空気量変化の応答遅れが生じている時間は、機関吸気系を流れる吸入空気の流速により変化し、またこの流速は機関回転速度が高くなるほど大きくなる。従って、機関燃焼モードの切り替えに伴う吸入空気量変化の応答遅れによって機関負荷が一時的に変動した場合、機関回転速度が高いときほど、同機関負荷が機関燃焼モードを切り替える前の値に収束するまでの時間が短くなる。このため、上記所定時間についても機関回転速度が高いときほどこれを短く設定するのが望ましい。
上記発明は、この点に着目したものであり、その構成によれば、上記所定期間を機関回転速度に基づいて、機関負荷の一時的な変動がカウンタ値のカウンタ処理に影響を及ぼすのを抑制するうえで好適な長さに設定することができるようになる。
【0046】
(18)請求項18に記載の発明は、請求項15〜17のいずれか一項に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記抑制手段は、前記機関負荷が前記第1の所定範囲よりも大きく設定された第2の所定範囲内にあることを前記禁止処理の実行条件とするものであることを要旨としている。
【0047】
機関燃焼モードの切り替えに際して生じた吸入空気量変化の応答遅れによって機関負荷が一時的に変動する場合、その変動幅はアクセル操作部材の操作によって生じる機関負荷の変動幅よりも一般に小さい可能性が極めて高い。
上記発明は、この点に着目したものであり、その構成によれば、第1の所定範囲に対して第2の所定範囲をこれよりも大きく適切に設定することにより、機関燃焼モードの切り替えに際して生じた吸入空気量変化の応答遅れによって機関負荷が一時的に変動したとしても、それによって上記カウンタ値のリセット処理が行われる可能性が少なくなる。このため、こうした機関負荷の一時的な変動がカウンタ値のカウンタ処理に影響を及ぼすのを抑制することができ、同カウンタ値に基づいて内燃機関が定常運転状態にある旨の判定を一層的確に行うことができるようになる。
【0048】
(19)請求項19に記載の発明は、請求項1〜18のいずれか一項に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、前記他の燃焼モードは機関燃焼モードを前記特定燃焼モードに設定した場合に同特定燃焼モードにおいて前記他の燃焼モードと同等の機関出力が得られるとして設定される仮想的な吸入空気量を示すパラメータを機関負荷として用いるものであることを要旨としている。
【0049】
上記発明では、機関負荷として、特定燃焼モードでは、その変化に応答遅れを含む実際の吸入空気量を示すパラメータが用いられる一方、他の燃焼モードでは、仮想的な吸入空気量を示すパラメータが用いられる。このため、上述したような吸入空気量変化の応答遅れに起因する不都合が極めて顕著になる傾向がある。上記請求項2記載の発明では、こうした前提構成を備えるため、上記各請求項に記載の発明により奏せられる効果を一層意味のあるものとすることができるようになる。尚、特定燃焼モードでの機関負荷として用いるパラメータとしては、実際の吸入空気量の他、例えば実際の吸気圧等、その相関値を採用できる点については上述した。上記発明において、このように特定燃焼モードでの機関負荷として用いるパラメータとして実際の吸気圧を採用する場合には、上記他の燃焼モードでの機関負荷として用いるパラメータとしても仮想的な吸気圧が採用される。
【0052】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図1〜図6を参照して説明する。
図1は本実施形態にかかる定常運転状態判定装置及び同装置の判定対象となる筒内噴射式の車載内燃機関(ガソリンエンジン)の構成を概略的に示している。
【0053】
同図1に示されるように、内燃機関10の燃焼室12(同図にはその一つのみを示す)には、吸気通路11及び排気通路13がそれぞれ接続されている。吸気通路11にはモータ27により開閉駆動されるスロットル弁26が設けられている。このスロットル弁26により調量された吸入空気が吸気バルブ21の開弁に伴って燃焼室12に導入される。燃料噴射弁20から燃焼室12に直接噴射される燃料は、この導入された吸入空気と混合された後、点火プラグ22により点火され、燃焼した後、排気バルブ23の開弁に伴って排気通路13に排出される。
【0054】
排気通路13には排気浄化機能を有する触媒装置16が設けられている。この触媒装置16は、三元触媒装置とNOx吸蔵還元触媒装置といった2つの触媒装置によって構成されている(図1ではこれら各触媒装置を1つにまとめて図示している)。三元触媒装置は、主に排気に含まれる炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、及び窒素酸化物(NOx)をその酸化還元作用を通じて浄化する機能を有している。これに対して、NOx吸蔵還元触媒装置は、成層燃焼モード時等のリーン空燃比のもとで燃焼が行われているときに排気中のNOxを一時的に吸蔵する。そして、この吸蔵されたNOxをリッチ空燃比或いは理論空燃比のもとで燃焼が行われているときの排気に含まれる還元成分(HC及びCO)によって還元してこれを浄化している。
【0055】
燃料噴射弁20は、各気筒の燃焼室12内に燃料を直接噴射供給する筒内噴射式の電磁弁であり、デリバリパイプ24から高圧の燃料が供給されている。デリバリパイプ24は、図示しない高圧ポンプを介してフィードポンプ、燃料タンクに順に接続されており、同高圧ポンプにより加圧された燃料が供給される。
【0056】
また、内燃機関10には、NOxの排出を抑制するための排気再循環機構70が設けられている。この排気再循環機構70は、排気通路13と吸気通路11においてスロットル弁26の下流側部分とを接続する再循環通路71と、同再循環通路71に設けられた流量制御弁72とを備えている。再循環通路71を通じて吸気通路11に戻される排気の量、即ち排気再循環量は、この流量制御弁72の開度に応じて調節される。
【0057】
その他、内燃機関10には、機関運転状態等を検出するための各種センサが設けられている。例えば、吸気通路11においてスロットル弁26よりも上流側の部分には、吸入空気量を検出する吸入空気量センサ42が設けられている。機関ピストン14にコネクティングロッド18を介して連結されたクランクシャフト(図示略)の近傍には、その回転速度(機関回転速度)と回転位相(クランク角)を検出するクランクセンサ43が設けられている。また、アクセルペダル60の近傍にはその踏込量(アクセル開度)を検出するアクセルセンサ44が設けられている。また、車両駆動系に設けられたドライブシャフト(図示略)の近傍には車両の走行速度を検出する車速センサ45が設けられている。
【0058】
これら各センサ42〜45の検出信号は内燃機関10の各種制御を統括して実行する電子制御装置50に取り込まれる。電子制御装置50は、これら検出信号に基づいて、燃料噴射弁20、点火プラグ22、スロットル弁26を駆動するモータ27、流量制御弁72等のアクチュエータを駆動することにより、機関燃焼モードの切替制御等の各種制御を実行する。電子制御装置50は、これら各種制御にかかる制御プログラムやその実行に必要となる関数マップ、並びにそれに基づく制御結果を記憶するためのメモリ52を備えている。
【0059】
上記各種制御のうち、機関燃焼モードの切替制御では、内燃機関10の機関燃焼モードが成層燃焼モードと均質燃焼モードとの間で切り替えられる。
例えば、機関運転状態が低負荷低回転領域にあるときには、機関燃焼モードが基本的に成層燃焼モードに切り替えられる。この成層燃焼モードでは、空燃比が理論空燃比よりもリーンに設定されるとともに、燃料噴射時期が圧縮行程後期に設定される。また、機関出力を同一とした条件のもとで比較すると、この成層燃焼モード時には、均質燃焼モード時よりもスロットル弁26の開度が大きく設定され、相対的に多い量の吸入空気が燃焼室12に導入される。
【0060】
更に、この成層燃焼モード時には、排気再循環機構70の流量制御弁72の開度が相対的に大きく設定され、再循環通路71を通じて比較的多量の排気が機関運転状態に応じて吸気通路11に再循環される。こうした排気再循環が行われることにより、燃焼室12における混合気の熱容量が増大して燃焼が緩慢になり、その燃焼温度が低下するため、NOx排出量の低減が図られるようになる。
【0061】
これに対して、機関運転状態が機関始動時や高負荷高回転領域にあるときには、機関燃焼モードが基本的に均質燃焼モードに切り替えられる。従って、例えば車両加速時等においては、通常、機関負荷が高負荷領域に移行するため、機関燃焼モードは均質燃焼モードに設定される。この均質燃焼モードでは、空燃比が理論空燃比近傍或いはそれよりもリッチに設定されるとともに、燃料噴射時期が吸気行程時に設定される。また、この均質燃焼モード時では吸入空気量が成層燃焼モード時よりも少なくなるため、例えば機関燃焼モードが成層燃焼モードから均質燃焼モードに切り替えられると、スロットル弁26は閉じ側に制御され、それに伴って吸入空気量は応答遅れをもって減少するようになる。
【0062】
更に、均質燃焼モード時には、排気再循環機構70の流量制御弁72が閉じられて再循環通路71が閉鎖され、排気再循環は停止されるようになる。ここで、機関燃焼モードが成層燃焼モードから均質燃焼モードに切り替えられる場合、その切り替え、即ちスロットル弁26の閉じ込みや、燃料噴射時期及び燃料噴射量の変更に先立ち、排気の再循環は停止される。
【0063】
これは、均質燃焼モード時、特に空燃比を理論空燃比よりもリッチに設定したリッチ均質燃焼モード時に、吸気通路11内に残留している排気が燃焼室12に流入すると燃焼状態の悪化を招くためである。即ち、こうした燃焼状態の悪化を避けるために、予め排気再循環を停止して吸気通路11に残留している排気を燃焼モードの切り替えがなされるまでに全て掃気するようにしている。
【0064】
これら各燃焼モードにおいて、その燃焼制御状態を決定する基本量となる機関負荷は以下のようにして決定されている。
即ち、機関燃焼モードが均質燃焼モードであるときには、機関負荷として用いるパラメータとして実際の吸入空気量(実吸入空気量)が用いられる。従って、均質燃焼モードに合わせた各補正が行われるものの、均質燃焼モード時における各種制御量は基本的にはこの実吸入空気量に基づいて算出される。
【0065】
一方、機関燃焼モードが成層燃焼モードであるときには、機関負荷として用いるパラメータとして仮想的な吸入空気量(仮想吸入空気量)が用いられる。この仮想吸入空気量は、機関燃焼モードを均質燃焼モードに設定したと仮定した場合、これら両燃焼モードにおいて同等の機関出力が得られるように設定された吸入空気量である。
【0066】
具体的には、成層燃焼モード時においてアクセル開度を所定の開度に維持したときに得られる機関出力と、同じアクセル開度のまま機関燃焼モードを均質燃焼モードに切り替えたときに得られる機関出力とが同等となるときの吸入空気量が求められ、これが成層燃焼モードの仮想吸入空気量として設定される。従って、機関燃焼モードを成層燃焼モードから均質燃焼モードに切り替えたとき、同一の機関回転速度のもとで、その機関負荷として用いるパラメータ、即ち実吸入空気量と仮想吸入空気量とがその切り替え前後で等しければ、その切り替えに際して機関出力の変動は発生しないこととなる。そして、成層燃焼モード時には、同モードに合わせた各補正が行われるものの、基本的にこの仮想吸入空気量に基づいて各種制御量が算出される。
【0067】
このように、各燃焼モードにおいて機関負荷といて用いるパラメータを、実吸入空気量や仮想吸入空気量といった同じ物理量に統一することにより、機関制御の構築に伴う各種適合作業についてその効率化を図ることができるようになる点については上述したとおりである。
【0068】
また、機関燃焼モードの切り替えは基本的には機関運転状態、換言すれば例えば運転者によるアクセル操作に基づいて行われるが、先の触媒装置16の排気浄化性能を維持するために、こうしたアクセル操作等とは無関係に機関燃焼モードの切り替えが実行される場合がある。
【0069】
例えば、触媒装置16(NOx触媒装置)におけるNOx吸蔵量がその限界量近傍の所定量以上にまで増大したときには、機関燃焼モードを強制的にリッチ均質燃焼モードに切り替えるリッチスパイク処理が実行される。こうしたリッチスパイク処理が実行されることにより、排気に含まれる還元成分、即ちHC及びCOによって触媒装置16の触媒に吸蔵されているNOxが還元されて放出されるようになるため、NOx吸蔵量が徐々に減少するようになる。
【0070】
また、成層燃焼モード時には排気温度が低下する傾向があり、同燃焼モードでの運転が長期間にわたってなされると、触媒装置16の触媒床温が低下してNOx吸蔵能力が低下するようになる。このため、電子制御装置50は機関運転状態に基づいてこの触媒床温を監視しており、同触媒床温が所定の温度以下にまで低下した場合には、成層燃焼モードよりも排気温度が高くなる均質燃焼モードに機関燃焼モードを強制的に切り替える触媒昇温処理が実行される。以下、これらリッチスパイク処理及び触媒昇温処理について順次説明する。
【0071】
図2は、リッチスパイク処理の実行手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置50により割込処理として所定時間毎に繰り返し実行される。
【0072】
このリッチスパイク処理では、まず、現在の機関燃焼モードが成層燃焼モードに設定されているか否かが判断される(ステップS100)。ここで、現在の機関燃焼モードが成層燃焼モードである場合には(ステップS100:YES)、次にNOx吸蔵量ΣNOxについてその増大値β(>0)が機関運転状態(機関負荷及び機関回転速度)に基づいて算出される(ステップS125)。この吸蔵量増大値βは、基本的に、触媒装置16(NOx触媒装置)の触媒本体に時間当たりに接触するNOx量が多くなる機関運転状態にあるときほど大きな値に設定される。また、この設定に際しては排気再循環機構70による排気再循環量についても考慮される。こうした吸蔵量増大値βと機関運転状態との関係は予め実験等によって求められ、関数データとして電子制御装置50のメモリ52に記憶されている。尚、この増大値βは一定値であってもよい。この場合には、触媒装置16(NOx触媒装置)の触媒本体に時間当たりに接触するNOx量の最大量を基準にしてこの吸蔵量増大値βを設定するのが望ましい。
【0073】
このようにして吸蔵量増大値βが算出されると、現在のNOx吸蔵量ΣNOxに対して吸蔵量増大値βが加算され、その加算値(ΣNOx+β)が新たなNOx吸蔵量ΣNOxとして設定される(ステップS135)。因みに、この場合、その加算値(ΣNOx+β)が触媒装置16に吸蔵可能な限界量を上回るときには、これを限界量と等しく設定する、いわゆる上限ガード処理が併せて実行される。
【0074】
次に、現在のNOx吸蔵量ΣNOxとその上限値ΣNOxMAXとが比較される(ステップS145)。この上限値ΣNOxMAXは、NOx吸蔵量ΣNOxが触媒装置16において吸蔵可能な限界量近傍にまで増大している旨の判断するための値である。即ち、NOx吸蔵量ΣNOxがこの上限値ΣNOxMAXを超えた場合には、NOx吸蔵量ΣNOxが限界量近傍にあり、リッチスパイク処理を実行することによってNOx吸蔵量ΣNOxを速やかに減少させ必要が生じると判断することができる。従って、このNOx吸蔵量ΣNOxがこの上限値ΣNOxMAXを超えている旨の判断がなされると(ステップS145:YES)、リッチスパイク処理を実行すべく、その要求フラグXRSPが「オン」に設定される(ステップS155)。
【0075】
一方、先のステップS100において、現在の機関燃焼モードが成層燃焼モードではない、即ち均質燃焼モードである旨判断された場合(ステップS100:NO)、更に、リッチスパイク処理が既に実行されているか否かが判断される(ステップS110)。そして、リッチスパイク処理が実行中である場合には(ステップS110:YES)、次にNOx吸蔵量ΣNOxについてその減少値α(>0)が機関運転状態(機関負荷及び機関回転速度)に基づいて算出される(ステップS120)。この吸蔵量減少値αは、基本的に、触媒装置16(NOx触媒装置)の触媒本体に時間当たりに接触する還元成分(HC及びCO)が多くなる機関運転状態(例えば、高負荷時や高回転時)にあるときほど大きな値に設定される。こうした吸蔵量減少値αと機関運転状態との関係は予め実験等によって求められ、関数データとして電子制御装置50のメモリ52に記憶されている。尚、この減少値αは一定値であってもよい。この場合には、触媒装置16(NOx触媒装置)の触媒本体に時間当たりに接触する還元成分の最小量を基準にしてこの吸蔵量減少値αを設定するのが望ましい。
【0076】
このようにして吸蔵量減少値αが算出されると、現在のNOx吸蔵量ΣNOxから吸蔵量減少値αが減算され、その減算値(ΣNOx−α)が新たなNOx吸蔵量ΣNOxとして設定される(ステップS130)。因みに、この場合、その減算値(ΣNOx−α)が「0」を下回るときには、これを「0」と等しく設定する、いわゆる下限ガード処理が併せて実行される。
【0077】
次に、現在のNOx吸蔵量ΣNOxとその下限値ΣNOxMINとが比較される(ステップS140)。この下限値ΣNOxMINは、NOx吸蔵量ΣNOxが減少して触媒装置16のNOx吸蔵能力に十分な余裕のある状態に移行したことを判断するための値である。即ち、NOx吸蔵量ΣNOxがこの下限値ΣNOxMINを下回った場合には、NOx吸蔵量ΣNOxがリッチスパイク処理を通じてNOx吸蔵量ΣNOxが減少したため、同リッチスパイク処理を更に継続する必要がないと判断することができる。従って、このNOx吸蔵量ΣNOxがこの下限値ΣNOxMINを下回っている旨の判断がなされると(ステップS140:YES)、リッチスパイク処理の要求フラグXRSPが「オフ」に設定される(ステップS150)。因みに、このリッチスパイク処理の実行及び停止が頻繁に繰り返される、いわゆるハンチング現象の発生を抑制するために、上記下限値ΣNOxMINは先の上限値ΣNOxMAXよりも十分に小さな値(ΣNOxMIN<ΣNOxMAX)に設定されている。
【0078】
このようにしてリッチスパイク処理の要求フラグXRSPがオン操作(ステップS150)又はオフ操作(ステップS155)された場合、次にリッチスパイク処理の要求フラグXRSPが「オン」に設定されているか否かが判断される(ステップS160)。また、NOx吸蔵量ΣNOxがその上下限値ΣNOxMAX,ΣNOxMINとの間の範囲(ΣNOxMIN≦ΣNOx≦ΣNOxMAX)にある旨判断された場合にも(ステップS140,145:NO)、リッチスパイク処理の要求フラグXRSPにかかる上記判断がなされる。
【0079】
ここで、リッチスパイク処理の要求フラグXRSPが「オン」である場合には(ステップS160:YES)、上述したリッチスパイク処理が実行される(ステップS170)。一方、リッチスパイク処理の要求フラグXRSPが「オフ」である場合には(ステップS160:NO)、リッチスパイク処理が停止され、機関燃焼モードは機関運転状態に基づく燃焼モードに切り替えられる(ステップS175)。また、先のステップS110においてリッチスパイク処理の実行中ではない旨判断された場合(ステップS110:NO)、この一連の処理は一旦終了される。
【0080】
次に、触媒昇温処理について図3及び図4を併せ参照して説明する。
図3は、触媒昇温処理の実行手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置50により割込処理として所定時間毎に繰り返し実行される。また、図4はこのフローチャートに示される処理手順に基づく制御態様の一例を示すタイミングチャートである。
【0081】
この触媒昇温処理では、まず、現在の機関運転状態に基づいて定常運転時の触媒床温Tが算出される(ステップS200)。この触媒床温Tは、その機関運転状態のもとで長期間、内燃機関10を運転を継続した場合に、触媒床温が収束する温度である。この触媒床温Tは、実験等によりも予め求められ、関数データとして電子制御装置50のメモリ52に記憶されている。尚、図4では、この触媒床温Tの変化を実線で示している。
【0082】
次に、以下の式(1)に基づいて現制御周期での実触媒床温TS(i)が算出(推定)される(ステップS210)。
TS(i)←{(n−1)TS(i−1)+T(i)}/n ・・・(1)
n:2以上の整数
TS(i−1):前制御周期の実触媒床温
上式(1)に示されるように、ここでは、徐変処理として機関運転状態に基づいて求められる定常運転時の触媒床温Tに対して加重平均処理、いわゆる、なまし処理を行うことにより実触媒床温TS(i)を求めるようにしている。具体的には、前制御周期において求められた実触媒床温TS(i−1)に対して「(n−1)/n」、現制御周期での触媒床温T(i)に対して「1/n」をそれぞれ乗じて重み付けを行い、それらの加算値を現制御周期の実触媒床温TS(i)として算出するようにしている。このような処理を行うようにしているのは、機関運転状態の変化に対して実際の触媒床温は所定の応答遅れをもって変化するためである。尚、上記係数nはこの触媒床温変化の応答遅れの大きさに合わせて実験等に基づいて予め求めらるものであり、一般には、上記応答遅れ量が大きい場合ほど、同係数nは大きな値に設定される。図4では、この実触媒床温TS(i)の変化を一点鎖線で示している。
【0083】
次に、この実触媒床温TS(i)とその第1の判定温度TSLとが比較される(ステップS220)。この第1の判定温度TSLは、触媒装置16(NOx触媒装置)の温度低下によってそのNOx吸蔵能力が低下しつつある状況にある旨を判断するための値である。即ち、図4に示されるように、機関負荷等の低下に伴って触媒床温Tが低下すると、実触媒床温TS(i)も所定の応答遅れを有しながら徐々に低下するようになる(図4:例えばタイミングt41〜t43の期間)。実触媒床温TS(i)がこの第1の判定温度TSLを下回った場合には(図4:タイミングt42)、その後、排気温度が上昇しない状態が更に継続されると、触媒装置16においてNOx吸蔵能力が確保できないようになる。従って、この実触媒床温TS(i)がこの第1の判定温度TSLを下回っている旨の判断がなされると(ステップS220:YES)、触媒装置16を昇温すべく昇温要求フラグXHが「オン」に設定される(ステップS230)。
【0084】
一方、実触媒床温TS(i)が第1の判定温度TSL以上である旨の判断がなされた場合には(ステップS220:NO)、更にこの実触媒床温TS(i)が第2の判定温度TSHを上回っているか否かが判断される(ステップS225)。この第2の判定温度TSHは、実触媒床温TS(i)が触媒装置16における所定のNOx吸蔵能力が確保できるようになるまで十分に温度上昇したことを判断するための値である。従って、この実触媒床温TS(i)がこの第2の判定温度TSHを上回っている旨の判断がなされると(ステップS225:YES)、昇温要求フラグXHが「オフ」に設定される(ステップS235)。
【0085】
このように実触媒床温TS(i)と第1の判定温度TSLとの比較に基づいて昇温要求フラグXHが「オン」に設定された場合、次にこの昇温要求フラグXHが「オン」に設定されている否かが判断される(ステップS240)。また、実触媒床温TS(i)が第2の判定温度TSH以下である旨判断された場合にも(ステップS225:NO)、昇温要求フラグXHにかかる上記判断がなされる。ここで、昇温要求フラグXHが「オフ」である場合には(ステップS240:NO)、触媒装置16に対して昇温処理を行う必要がないため、この一連の処理は一旦終了される。
【0086】
一方、昇温要求フラグXHが「オン」に設定されている場合には(ステップS240:YES)、次に内燃機関10が低負荷領域での定常運転状態にあるか否かが判断される(ステップS250)。具体的には、内燃機関10が同状態にある旨を示す定常運転フラグXSTが「オン」に設定されているか否かが判断される。即ち、このステップS240及びステップS250の各処理を通じて、触媒装置16の温度低下によってそのNOx吸蔵能力が低下しつつあり、しかもその後、排気温度が上昇する見込みがない状況に内燃機関10がある旨の判断がなされる。尚、定常運転フラグXSTの操作等、内燃機関10の定常運転状態判定処理にかかる制御については後述する。
【0087】
ここで、定常運転フラグXSTが「オフ」である場合には(ステップS250:NO)、機関負荷が中負荷領域以上で排気温度が高く、その後の触媒装置16の温度上昇が見込めるため、触媒装置16の昇温処理についてその実行は保留され、この一連の処理は一旦終了される(図4:タイミングt42〜t43の期間)。
【0088】
一方、ここで、定常運転フラグXSTが「オン」である場合には(ステップS250:YES)、触媒装置16の温度低下によるNOx吸蔵能力の低下がその後に発生すると判断され、同触媒装置16の昇温処理が実行される(ステップS260)。即ち、機関運転状態に基づいて設定される機関燃焼モードが仮に成層燃焼モードである場合であっても、同機関燃焼モードは強制的に均質燃焼モードに切り替えられるようになる。
【0089】
また、実触媒床温TS(i)と第2の判定温度TSHとの比較に基づいて昇温要求フラグXHが「オフ」に設定された場合、触媒装置16の昇温制御が停止される(ステップS265)。即ち、こうした昇温処理は、機関燃焼モードの切り替えに伴って実触媒床温TS(i)が第2の判定温度TSHにまで上昇するまで実行される(図4:タイミングt43〜t44の期間)。
【0090】
次に、内燃機関10の定常運転状態判定処理にかかる制御について図5及び図6を参照して説明する。
図5は、定常運転状態判定処理の実行手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置50により割込処理として所定時間毎に繰り返し実行される。また、図6はこのフローチャートに示される処理手順に基づく制御態様の一例を示すタイミングチャートである。
【0091】
この定常運転状態判定処理では、まず、機関負荷が低負荷領域にある期間を監視し、この期間が所定の判定期間を超えたときに、内燃機関10が定常運転状態にある旨の判定をするようにしている。具体的には、機関負荷が低負荷領域にあるときに定常運転カウンタ値CSTをカウントアップする一方、同機関負荷が低負荷領域から外れたときに、この定常運転カウンタ値CSTを「0」にリセットするようにしている。そして、この定常運転カウンタ値CSTが上記判定期間に相当する判定値CSTJを超えたことを条件に、内燃機関10が定常運転状態にある旨の判定をするようにしている。
【0092】
また特に、このカウンタ処理に際しては、機関燃焼モードの切り替え時に生じる吸入空気量変化の応答遅れに起因して一時的な機関負荷の変動が生じた場合であっても、その変動によって上記リセット処理がなされるのを極力回避するようにしている。
【0093】
この一連の処理に際しては、まず、現在の機関負荷が所定値QL未満であるか否かが判断される(ステップS300)。尚、ここで機関負荷として用いるパラメータとしては、機関燃焼モードが成層燃焼モードに設定されている場合には仮想吸入空気量が、均質燃焼モードに設定されている場合には実吸入空気量が用いられる。またここで、上記所定値QLは、機関負荷が低負荷領域にあることを判定するためのものである。従って、機関負荷がこの所定値QL未満である場合には、時間当たりの機関負荷の変動幅は最大でも、この所定値QLとアイドル運転時における機関負荷の値QIDL(アイドル機関負荷)との差として定まる範囲を超えることはない。従って、機関負荷が所定値QL未満であることをもって、同機関負荷が低負荷領域にあり且つ安定状態にある旨判断することができる。
【0094】
ここで機関負荷が低負荷安定状態にはない旨判断された場合には(ステップS300:NO)、次に、経過時間カウンタ値CLPがカウントアップ(CLP→CLP+1)される(ステップS310)。経過時間カウンタ値CLPは、機関負荷が所定値QL以上にまで上昇してからの経過時間、換言すれば機関負荷が所定範囲(所定値QL−アイドル機関負荷QIDL)を外れてからの経過時間に相当するものである。
【0095】
ここで、こうした経過時間に相当する経過時間カウンタ値CLPを算出するようにしているのは以下の理由による。
上述したようなリッチスパイク処理(図6:タイミングt62〜t65の期間)が実行されると、まず、機関燃焼モードの切り替えに先立ち、排気再循環機構70の流量制御弁72(図6(c))が閉じられる(図6:タイミングt61)。そして、このように流量制御弁72が閉じられて排気再循環が停止されてから所定期間後にスロットル弁26(図6(d))が所定量だけ閉じ込まれるとともに、機関燃焼モード(図6(b))が成層燃焼モードからリッチ均質燃焼モードに切り替えられる。そして、こうした機関燃焼モードの切り替えに合わせて、機関負荷(図6(f))として用いるパラメータは仮想吸入空気量から実吸入空気量に切り替えられる(図6:タイミングt62)。
【0096】
但し、上述したように、スロットル弁26が閉じ込まれても、吸入空気量(図6(e))は、このスロットル弁26の変化よりも所定の応答遅れをもって変化するため、スロットル弁26の開度に応じた量よりも一時的に吸入空気量が増大する期間が存在するようになる(図6:タイミングt62〜t64の期間)。その結果、機関負荷が一時的に増大するようになる。
【0097】
ここで、こうした吸入空気量変化の応答遅れは、機関燃焼モードが切り替えられた直後に最も大きく、その切り替えから時間が経過するのに伴い小さくなる。従って、こうした応答遅れに起因して生じる機関負荷の変動についても同様に、機関燃焼モードの切り替え直後に最も大きくなり、その後徐々に減少するようになる。従って、仮に機関負荷が変動して上記所定値QLを超えた場合でも、所定時間が経過すればその変動は減衰し、機関負荷は定常運転時の値、換言すれば、機関燃焼モードを切り替える前の機関負荷の値に収束するようになる。
【0098】
これに対して、例えばアクセルペダル60の操作に基づいて機関負荷が変動し、上記所定値QLを超えた場合には、再びアクセル操作部材の操作がなされない限り、機関負荷が時間の経過に伴って元の状態に収束することはない。
【0099】
従って、この定常運転状態判定処理では、経過時間カウンタ値CLP(図6(g))を算出するようにしている。そして、この経過時間カウンタ値CLPが所定の判定値CLPJ未満である間は、その後、応答遅れ量の減少に伴って機関負荷が収束し、これが所定値QL未満にまで低下する可能性があるため、定常運転カウンタ値CSTのリセット処理を禁止するようにしている(図6:タイミングt62〜t63の期間)。一方、アクセルペダル60が操作されること等により、機関負荷が上記所定値QLを超える状態が判定値CLPJに相当する期間を超えて継続する場合には、こうしたリセット処理の禁止を解除して同処理を実行するようにしている。
【0100】
一方、先のステップS300において、機関負荷が所定値QL未満である場合には、同機関負荷の低負荷領域にあって安定している旨判断され(ステップS300:YES)、経過時間カウンタ値CLPが「0」にリセット処理される(ステップS315 図6:タイミングt63)。
【0101】
因みに、上述したように、リッチスパイク処理の実行に際して機関燃焼モードが成層燃焼モードからリッチ均質燃焼モードに切り替えられると、吸入空気量変化の応答遅れによって一時的な機関負荷の増大が発生するが、それに起因する機関出力の増大については点火時期を遅角させることにより抑えられる。具体的には、電子制御装置50により、機関燃焼モードを切り替える直前の機関負荷と切り替え後の機関負荷との差に基づいて機関出力の上昇量が算出され、その機関出力の上昇量と点火時期の遅角に伴う機関出力の低下量とが等しくなるように、その遅角量が設定される。そして、その他の機関運転状態に基づいて設定される点火プラグ22の点火時期がその遅角量分だけ遅角側に設定される。従って、機関負荷の一時的な増大に起因する機関出力の上昇についてはこれが抑制されるようになる。このように機関出力の上昇が抑えられることにより、それに起因するショック感の発生や、運転者の意図しない車速(図6(a))の変化(加速感)についても抑制することができるようになる。
【0102】
次に、以下の各式(2),(3)に示される条件のいずれか一方が成立しているか否かが判断される(ステップS320)。
CLP≧CLPJ ・・・(2)
機関負荷≧QH(但しQH>QL) ・・・(3)
ここで、上式(2)に示される条件については、上述したように機関負荷が所定値QLを超えてから所定の判定期間が経過したか否かを判断するためのものである。尚、上記判定値CLPJはこれを一定の値に設定することもできるが、本実施形態にかかる装置では、これを機関回転速度の関数として同機関回転速度が高いときほど小さく設定するようにしている。これは主に以下の理由による。
【0103】
即ち、上述したような吸入空気量変化の応答遅れが生じている時間(応答遅れ時間)は、機関吸気系の総容積の他、同吸気系を流れる吸入空気の流速により変化し、同流速が大きいときほど、この応答遅れ時間は短くなる。また、機関吸気系を流れる吸入空気の流速は機関回転速度が高くなるほど大きくなる。
【0104】
従って、機関燃焼モードの切り替えに伴う吸入空気量変化の応答遅れによって機関負荷が一時的に変動した場合、そのときの機関回転速度が高いときほど、同機関負荷が機関燃焼モードを切り替える前の値に収束するまでの時間が短くなる。このため、現在生じている機関負荷の変動が、機関燃焼モードの切り替えに伴う吸入空気量変化の応答遅れに起因する一時的なものであるのか、或いはアクセルペダル60の操作等に起因するものかをより正確に判定する上では、上記判定値CLPJについてもこれを機関回転速度に基づいて設定するのが望ましい。このため、本実施形態にかかる装置では、機関回転速度が高いときほど、この判定値CLPJを小さく設定するようにしている。
【0105】
一方、上式(3)に示される条件については、以下に示すように、機関負荷の変動が機関燃焼モードの切り替えに伴う吸入空気量変化の応答遅れに起因するものか、或いはアクセルペダル60の操作等によるものかを判断するためのものである。即ち、上述したように機関燃焼モードの切り替えに伴う吸入空気量変化の応答遅れによって機関負荷が変動するが、その変動幅はアクセルペダル60の操作により生じる機関負荷の変動幅に対して小さくなる可能性が極めて高い。
【0106】
従って、上式(3)に示される条件が満たされる場合には、機関負荷の変動が大きく、その変動は機関燃焼モードの切り替えによって生じたものではないと判断することができる。尚、こうした判断を適切に行うべく、上式(3)に示される所定値QHは、機関燃焼モードの切り替えによって変動する機関負荷の最大値、換言すれば吸入空気量変化の応答遅れ量が最大になるときの機関負荷の値よりも大きな値に設定されている。
【0107】
上記各式(2),(3)に示される条件のいずれか一方が満たされている場合には(ステップS320:YES)、機関負荷の変動が機関燃焼モードの切り替えにより生じる吸入空気量変化の応答遅れに起因するものではないと判断される。換言すれば、機関負荷が低負荷領域で安定した状態にはない旨の判断がなされる。そして、こうした判断がなされると、定常運転カウンタ値CSTのリセット処理が行われるとともに(ステップS335)、定常運転フラグXSTが「オフ」に設定される(ステップS355)。そして、この一連の処理は一旦終了される。
【0108】
これに対して、上記各式(2),(3)に示される条件のいずれもが満たされていない場合、即ち経過時間カウンタ値CLPが上記判定値CLPJ未満であり、且つ、機関負荷が上記所定値QH未満であるときには(ステップS320:NO)、上記定常運転カウンタ値CST(図6(h))のリセット処理を禁止することなく、そのカウントアップ処理を実行する(ステップS330 図6:タイミングt62〜t63の期間)。即ち、本実施形態にかかる装置では、機関負荷が所定値QLを超えてから所定期間が経過していないこと、並びに機関負荷が所定値QLよりも大きく設定された所定値QH未満であることの双方を経過時間カウンタ値CLPのリセット処理についてその禁止をする条件としている。
【0109】
このように定常運転カウンタ値CSTのカウントアップ処理を実行した後、次に、定常運転カウンタ値CSTが判定値CSTJを上回っているか否かが判断される(ステップS340)。そして、この定常運転カウンタ値CSTが判定値CSTJを上回っている場合には(ステップS340:YES)、定常運転フラグXST(図6(i))が「オン」に設定される(ステップS350 図6:タイミングt66)。一方、定常運転カウンタ値CSTが判定値CSTJ以下である場合には(ステップS340:NO)、この一連の処理は一旦終了される。
【0110】
以上説明した制御態様をもって内燃機関10の定常運転状態を判定するようにした本実施形態にかかる装置によれば、以下の作用効果を奏することができる。・機関燃焼モードが成層燃焼モードから均質燃焼モードに切り替えられるのに際して、その切り替えに起因した一時的な吸入空気量変化の応答遅れにより生じる機関負荷の変動が生じる場合でも、同機関負荷の変動がその安定状態にかかる判断に対して影響を及ぼすのが抑制される。従って、機関燃焼モードの切り替えに伴って吸入空気量変化の応答遅れが生じる場合に、内燃機関10が定常運転状態にあるにもかかわらず、非定常運転状態にあるとの誤った判定がなされるのを極力回避して適切な判定を行うことができるようになる。
【0111】
・また、機関負荷として用いるパラメータとして、均質燃焼モードでは、その変化に応答遅れを含む実際の吸入空気量が用いられる一方、成層燃焼モードでは、仮想的な吸入空気量が用いられる。このため、上述したような吸入空気量変化の応答遅れに起因する誤判定のなされる可能性が高いが、こうした装置において上記作用効果を奏することができるため、これを一層意味のあるものとすることができるようになる。
【0112】
・特に、本実施形態にかかる装置では、リッチスパイク処理の実行に伴って機関燃焼モードがリッチ均質燃焼モードに切り替える際に、その吸入空気量変化の応答遅れに起因する一時的な機関負荷の変動によって内燃機関10が非定常運転状態にあると誤判定されるのを避けることができる。このため、こうしたリッチスパイク処理が頻繁に行われ、それに起因する上記誤判定によって、触媒昇温処理に移行できなくなるのを極力回避することができる。そして、このように触媒昇温処理が適切な時期をもって実行されることにより、触媒装置16における排気浄化能力、特にNOx触媒装置におけるNOx吸蔵能力の低下を抑えてこれを確保することができるようになる。
【0113】
・更に、内燃機関10が定常運転状態にあることを触媒床温処理の実行条件としている。即ち、機関負荷が中負荷や高負荷に移行する可能性があり、それに伴う排気温度の上昇によって触媒装置16の排気浄化能力、特にNOx触媒装置におけるNOx吸蔵能力が確保できる可能性のある非定常運転時には、敢えてこうした触媒昇温処理を実行しないようにしている。このため、不必要な機関燃焼モードの切り替えを極力避けて、それに伴うショック感の発生等についてもこれを未然に回避することができるようになる。
【0114】
・更に、この定常運転状態として、特に機関負荷が低負荷領域に維持されたままになっている状態をその判定対象として特定するようにしている。このため、従って、上述したような、不必要な機関燃焼モードの切り替えの実行、更にはそれに伴うショック感の発生等についても一層好適にこれを回避することができるようになる。
【0115】
・また、機関負荷が所定値QLを超えてからの所定期間が経過していないこと、具体的にはその経過時間に相当する経過時間カウンタ値CLPが判定値CLPJに達していないことを条件に、定常運転カウンタ値CSTのリセット処理を禁止するようにしている。このため、リッチスパイク処理での機関燃焼モードの切り替えに際して生じた機関負荷の一時的な変動よって上記リセット処理が行われる可能性が少なくなる。従って、こうした機関負荷の一時的な変動が定常運転カウンタ値CSTのカウンタ処理に影響を及ぼすのを抑制することができ、同カウンタ値CSTに基づいて内燃機関10が定常運転状態にある旨の判定を一層的確に行うことができるようになる。
【0116】
・更に、上記所定期間に相当する判定値CLPJを機関回転速度の関数とし、同機関回転速度が高くなるほど判定値CLPJを小さく設定するようにしている。従って、吸入空気量変化の応答遅れに起因する機関負荷の一時的な変動が定常運転カウンタ値CSTのカウンタ処理に影響を及ぼすのを抑制するうえで好適な大きさに上記判定値CLPJの大きさを設定することができるようになる。
【0117】
・また、機関負荷が所定値QLよりも更に大きく設定された別の所定値QH未満であることを条件に、定常運転カウンタ値CSTのリセット処理を禁止するようにしている。このため、リッチスパイク処理での機関燃焼モードの切り替えに際して生じた機関負荷の一時的な変動よって上記リセット処理が行われる可能性が少なくなる。従って、こうした機関負荷の一時的な変動が定常運転カウンタ値CSTのカウンタ処理に影響を及ぼすのを抑制することができ、同カウンタ値CSTに基づいて内燃機関10が定常運転状態にある旨の判定を一層的確に行うことができるようになる。
【0118】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、同実施形態は以下のようにその構成を変更することもできる。
・上記実施形態では、機関負荷のみを監視し、その変化態様に基づいてその変動が機関燃焼モードの切り替えに伴う吸入空気量変化の応答遅れに起因するものであるのか、或いはアクセルペダル60の操作等によるものであるのかを判断するようにした。これに対して例えば以下のような構成を付加することにより、同判断を更に正確に行うことができるようになる。
【0119】
(a)図5のフローチャートに示される定常運転状態判定処理において、ステップS300とステップS310との間に、リッチスパイク処理が実行中であること等、実際に機関燃焼モードの切り替えが行われたことを判断する判断処理を付加する。そして、この判断処理において肯定判断された場合にはステップS310に、否定判断されたステップS315に移行するようにする。
【0120】
(b)同じく、図5のフローチャートに示される定常運転状態判定処理において、ステップS300とステップS310との間に、アクセルペダル60の踏み込み操作が終了してから所定期間が経過したこと等、機関負荷の増大が運転者による加速要求に基づくものでないことを判断する判断処理を付加する。そして、この判断処理において肯定判断された場合にはステップS310に、否定判断されたステップS315に移行するようにする。
【0121】
(c)同じく、図5のフローチャートに示される定常運転状態判定処理において、ステップS300とステップS310との間に、車速センサ45により検出される車速の変化幅が所定値以内であることを判断する判断処理を付加する。そして、この判断処理において肯定判断された場合にはステップS310に、否定判断されたステップS315に移行するようにする。
【0122】
(d)同じく、図5のフローチャートに示される定常運転状態判定処理において、ステップS300とステップS310との間に、点火時期の遅角処理が実行されていないことを判断する判断処理を付加する。そして、この判断処理において肯定判断された場合にはステップS310に、否定判断されたステップS315に移行するようにする。
【0123】
・上記実施形態において、機関燃焼モードが成層燃焼モードと均質燃焼モードとの間で切り替えられる内燃機関10を例示したが、例えばこれら各燃焼モードに加えて、上記成層燃焼モードよりも成層強度を低下させた亜成層燃焼モードが行われる内燃機関10に本発明を適用することもできる。
【0124】
・上記実施形態では、機関負荷として用いるパラメータとして吸入空気量を採用したが、これに替えて例えば吸気圧を採用することもできる。即ち、成層燃焼モードにおいては仮想的な吸気圧、均質燃焼モードにおいては実際の吸気圧を上記パラメータとして採用する。尚、この仮想吸気圧は、上記仮想吸入空気量と同様の手順に従ってこれを求めることができる。
【0125】
・上記実施形態では、定常運転状態として特に機関負荷が低負荷領域にあって安定している状態を判定するようにしたが、例えば、こうした機関負荷が中負荷領域や高負荷領域等にあって安定している状態を定常運転状態として判定することもできる。更に、こうした機関負荷の大きさに関わらず、その変動幅が小さい状態にあることのみをもって内燃機関10が定常運転状態にある旨の判定をすることもできる。
【0126】
・上記実施形態では、内燃機関として筒内噴射式のガソリンエンジンを例示したが、この発明は吸気ポート噴射式のガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等、機関燃焼モードの切り替えに伴って機関負荷として用いるパラメータが吸入空気量変化の応答遅れを有するものに変更されるものであれば適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる定常運転状態判定装置及びその判定対象となる内燃機関についてその概要を示す概略構成図。
【図2】リッチスパイク処理についてその実行手順を示すフローチャート。
【図3】触媒昇温処理についてその実行手順を示すフローチャート。
【図4】定常運転時の触媒床温及び実触媒床温の変化等を示すタイミングチャート。
【図5】定常運転状態判定処理についてその実行手順を示すフローチャート。
【図6】本実施形態において、機関燃焼モードの切り替え時における吸入空気量及び定常運転カウンタ値の推移等を示すタイミングチャート。
【図7】従来例において、機関燃焼モードの切り替え時における吸入空気量及び定常運転カウンタ値の推移等を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
10…内燃機関、11…吸気通路、12…燃焼室、13…排気通路、14…機関ピストン、16…触媒装置、18…コネクティングロッド、20…燃料噴射弁、21…吸気バルブ、22…点火プラグ、23…排気バルブ、24…デリバリパイプ、26…スロットル弁、27…モータ、42…吸入空気量センサ、43…クランクセンサ、44…アクセルセンサ、45…車速センサ、50…電子制御装置(判定手段、抑制手段)、52…メモリ、60…アクセルペダル、70…排気再循環機構、71…再循環通路、72…流量制御弁。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine steady operation state determination device that switches an engine combustion mode between a plurality of combustion modes.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An internal combustion engine in which the engine combustion mode is switched between a plurality of combustion modes based on the engine operating state, such as a direct injection internal combustion engine in which fuel is directly injected into a combustion chamber from a fuel injection valve, is known. It has been. In such an internal combustion engine, for example, the stratified combustion mode is selected as the engine combustion mode in the low load and low rotation region, and the engine thermal efficiency is improved and the fuel efficiency is improved. On the other hand, in the high-load high-rotation region, the homogeneous combustion mode is selected as the engine combustion mode, and a longer fuel injection time is secured to ensure a predetermined engine output.
[0003]
Further, in such an internal combustion engine that switches the engine combustion mode between a plurality of combustion modes, the parameter that most accurately indicates the magnitude of the engine load differs depending on the combustion mode. For example, in the homogeneous combustion mode, a parameter indicating the actual intake air amount (or the intake pressure having a correlation therewith) is used as the engine load. On the other hand, in the stratified combustion mode, the intake air amount has a low correlation with the engine load, and it is not appropriate to use a parameter indicating this as the engine load.
[0004]
For this reason, for example, in the device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-297688, when the engine combustion mode is set to the homogeneous combustion mode, an intake air amount (or intake pressure) that can obtain an engine output equivalent to the stratified combustion mode is obtained. This is used as the virtual intake air amount (or virtual intake pressure) in the stratified combustion mode. In the stratified combustion mode, a parameter indicating this virtual intake air amount is used as the engine load.
[0005]
Here, for example, the accelerator operation amount of the internal combustion engine can be adopted as a parameter used as the engine load in the stratified combustion mode. In this case, however, the physical quantity is completely different between the homogeneous combustion mode and the stratified combustion mode. A certain parameter will be used as the engine load. For this reason, it becomes necessary to construct various engine controls when the engine combustion mode is the homogeneous combustion mode and various engine controls when the engine combustion mode is the stratified combustion mode.
[0006]
In this regard, as described above, the parameters used as the engine load in each combustion mode, whether actual or virtual, are unified to the same physical quantity such as the intake air amount (or intake pressure), It is possible to improve the efficiency of various adaptation work accompanying the construction of engine control.
[0007]
By the way, such switching of the engine combustion mode is basically performed based on the engine operating state, but there are cases where the switching is performed based on a predetermined condition being satisfied or a specific switching request.
[0008]
For example, in an internal combustion engine provided with a NOx occlusion reduction type catalyst device (NOx catalyst device) in the engine exhaust system, when it is determined that the NOx occlusion amount exceeds a predetermined amount and the NOx occlusion capacity is reduced, Processing for switching the engine combustion mode to the homogeneous combustion mode in which the air-fuel ratio is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio, rich spike processing is performed. Incidentally, in an internal combustion engine that operates under an air-fuel ratio with a very lean fuel concentration with the engine combustion mode set to the stratified combustion mode, a large amount of NOx is generated during the stratified combustion mode. An exhaust gas recirculation mechanism for recirculating a part of the exhaust gas to the intake passage is provided. In this exhaust gas recirculation mechanism, the NOx emission amount is reduced by increasing the heat capacity of the air-fuel mixture by exhaust gas recirculation and lowering its combustion temperature. The NOx occlusion reduction type catalyst device is provided to purify NOx that is still exhausted by such exhaust gas recirculation.
[0009]
In addition, for example, a control device for an internal combustion engine monitors the temperature of a catalyst device provided in the engine exhaust system such as the NOx catalyst device. Then, when it is determined that the predetermined exhaust purification capacity cannot be secured if the temperature of the catalyst device decreases to a predetermined temperature or less and then further decreases in temperature, the engine combustion mode is increased to raise the temperature of the catalyst device. A switching request is output from the control device. If there is such a switching request, even if the engine combustion mode set based on the engine operating state is the stratified combustion mode, the engine combustion mode is changed to the homogeneous combustion mode in which the exhaust temperature is higher than that of the stratified combustion mode. It is forcibly switched.
[0010]
In addition, when the engine combustion mode is switched based on the temperature increase request of the catalyst device, it is usually determined whether the internal combustion engine is in a steady operation state, specifically, a state where the engine load is in a low load region. The engine combustion mode is switched on the condition that it is determined whether or not the predetermined time has elapsed. The condition that the engine is in the steady operation state as described above is that when the engine operation state is in the middle load region or the high load region, the exhaust gas temperature is high in the first place, so that the current temperature of the catalyst device is low. This is because the temperature rise can be expected thereafter. Further, when the engine combustion mode is switched, the engine output may slightly vary. For this reason, in order to avoid giving an unintentional shock to the driver, it is necessary to suppress unnecessary switching of the engine combustion mode as much as possible.
[0011]
As described above, in the conventional internal combustion engine, the engine combustion mode is basically switched based on the engine operating state, and when a predetermined condition is satisfied or when a specific switching request is generated. In addition, the engine combustion mode is appropriately switched.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the engine combustion mode, when the switching process associated with the rich spike process and the switching process based on the catalyst temperature increase request are performed in parallel, the following problems cannot be ignored.
[0013]
That is, when the engine combustion mode is switched from the stratified combustion mode to the homogeneous combustion mode along with the rich spike processing, the parameter used as the engine load is also switched from the virtual intake air amount to the actual intake air amount. Here, the virtual intake air amount indicating the engine load in the stratified combustion mode is set so that the same engine output can be obtained if the engine combustion mode is set to the homogeneous combustion mode. This is based on the output characteristics at the time of steady operation in and only simulates the characteristics.
[0014]
That is, when the engine combustion mode is switched from the stratified combustion mode to the homogeneous combustion mode, the engine output hardly fluctuates if a steady operation is performed immediately after the switching. However, in actuality, immediately after switching from the stratified combustion mode to the homogeneous combustion mode, there is a response delay mainly in the change in the intake air amount. There is a period that is temporarily larger than the one. If there is a response delay of such a change in intake air amount, the engine load temporarily increases. Therefore, in the above-described engine combustion mode switching process based on the temperature increase request of the catalyst device, the internal combustion engine is in steady operation. It is determined that there is no state. Therefore, if the temperature of the catalyst device should be raised originally, there is a disadvantage that the temperature raising process is not properly executed due to a temporary increase in the engine load accompanying the rich spike process.
[0015]
FIG. 7 is a timing chart showing temporal transition of the intake air amount and the like accompanying such rich spike processing. Hereinafter, the response delay of the intake air amount change will be described in more detail with reference to FIG.
[0016]
In the rich spike process, first, exhaust gas recirculation (FIG. 5B) by the exhaust gas recirculation mechanism is stopped (timing t71). Next, the throttle valve ((c) in the figure) is closed by a predetermined amount, the fuel injection timing is switched from the compression stroke injection to the intake stroke injection ((a) in the same figure), and the engine combustion mode is switched to the homogeneous combustion mode. It is done. However, even if the throttle valve is closed as the engine combustion mode is switched to the homogeneous combustion mode in this way, the intake air amount ((d) in the figure) only gradually decreases with a response delay. On the other hand, the parameter used as the engine load ((e) in the figure) is changed from the virtual intake air amount to the actual intake air amount as the engine combustion mode is switched to the homogeneous combustion mode. For this reason, the engine load temporarily increases during the period (timing t72 to t74) from when the change is made until the intake air amount decreases to the amount during steady operation.
[0017]
Then, when the engine load temporarily increases in this way, this exceeds a threshold value for determining whether or not the engine operating state is in the low load region, and as a result, the count indicating the period during which the internal combustion engine is in the steady operating state. The value ((f) in the figure) is reset to “0” (timing t72 to t73). Therefore, if reset processing of the counter value associated with such rich spike processing is frequently performed, it is possible to shift to execution of the temperature increase processing even though the temperature of the catalyst device is lowered and the temperature increase request is generated. Disappear.
[0018]
Here, in order to eliminate such inconvenience, for example, the engine combustion mode is changed until the time when the intake air amount is reduced to the amount during normal operation (for example, timing t74) in anticipation of the response delay of the intake air amount change. It is also conceivable to employ a control method such as delaying the timing for switching to the homogeneous combustion mode. However, in this case, the period during which the engine combustion mode is set to the stratified combustion mode with the exhaust gas recirculation stopped (for example, timings t71 to t74) becomes long, and a significant increase in the NOx emission cannot be avoided.
[0019]
Further, in order to avoid such an increase in the NOx emission amount, if the exhaust gas recirculation is continued until the time when the engine combustion mode is switched to the homogeneous combustion mode (for example, timing t74) in the above case, the exhaust gas recirculation is performed. However, the amount of intake air is further reduced. For this reason, in the stratified combustion mode, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture, particularly the air-fuel ratio of the air-fuel mixture around the spark plug becomes extremely rich, leading to deterioration of the combustion state and eventually misfire.
[0020]
Therefore, in an internal combustion engine that performs processing to switch the engine combustion mode to the homogeneous combustion mode in order to raise the temperature of the catalyst device on the condition that the steady operation state continues for a predetermined time while performing such rich spike processing. The inconvenience as described above cannot be avoided.
[0021]
The inconvenience caused by the response delay of the intake air amount change includes the switching process associated with the rich spike process for the engine combustion mode as described above and the switching process based on the catalyst temperature increase request on condition that the engine is in a steady operation state. This is extremely remarkable in an internal combustion engine that executes the above in parallel. However, the same inconvenience is that the engine combustion mode can be switched between a combustion mode in which a parameter indicating the actual intake air amount is used as the engine load and other combustion modes, and the steady state of the internal combustion engine is determined based on the engine load. The determination apparatus for determining the driving state is generally common.
[0022]
The present invention has been made in view of these conventional situations, and its purpose is to eliminate the influence as much as possible even when a response delay of intake air amount change occurs due to switching of the engine combustion mode. It is another object of the present invention to provide a steady operation state determination device for an internal combustion engine that can make an appropriate determination.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
  The configuration for achieving the above object and the effects thereof will be described below.
  (1) The invention described in claim 1 relates to an internal combustion engine in which the engine combustion mode can be switched between a plurality of combustion modes including at least a specific combustion mode using a parameter indicating an actual intake air amount as an engine load. In the steady operation state determination device for an internal combustion engine, the steady combustion state determination device includes determination means for determining that the load is in a stable state and determining that the internal combustion engine is in a steady operation state when the stable state is continued. When the engine combustion mode is switched from the combustion mode other than the specific combustion mode to the specific combustion modeIt is determined whether the fluctuations in engine load that occurred are due to a temporary response delay in the change in intake air amount due to switching of the engine combustion mode, and the response delay in the change in intake air amount When a determination result indicating that it is caused is obtained, based on this result,An internal combustion engine, comprising: suppression means for executing a process for suppressing the influence of fluctuations in engine load on the determination relating to the stable state of the engine load by the determination means, that is, making the result of the determination incorrect. The first combustion mode switching process for switching the engine combustion mode from the other combustion mode to the specific combustion mode under a predetermined condition, and when there is a switching request for the engine combustion mode, the determination means A second combustion mode switching process for switching the engine combustion mode to a combustion mode that meets the switching request among the plurality of combustion modes is performed on condition that it is determined that the internal combustion engine is in a steady operation state. In the first combustion mode switching process, the homogeneous combustion mode in which the air-fuel ratio is set richer than the stoichiometric air-fuel ratio is specified. In rich spike processing, the engine combustion mode is switched from the stratified combustion mode as the other combustion mode to the homogeneous combustion mode with a predetermined period set based on the NOx occlusion amount in the NOx catalyst device of the engine exhaust system. The gist of the present invention is that the suppression means executes the suppression process when the engine combustion mode is switched by the first combustion mode switching process.
[0024]
  The above inventionAccording to the above, when the engine combustion mode is switched from the combustion mode other than the specific combustion mode to the specific combustion mode, the engine load fluctuates due to a temporary response delay of the intake air amount change caused by the switching. Even in this case, the influence of the fluctuation of the engine load on the determination relating to the stable state is suppressed. Therefore, when there is a response delay of the change in the intake air amount due to the switching of the engine combustion mode, it is erroneously determined that the internal combustion engine is in an unsteady operation state even though it is in a steady operation state. This makes it possible to make an appropriate determination while avoiding as much as possible.The above parameters correlate with the intake air amount such as the actual intake air pressure as well as the actual intake air amount detected by the detection means such as the intake air amount sensor, and there is a similar response delay. If it is a thing, this can be employ | adopted as what shows the engine load in specific combustion mode.
[0025]
  Further, according to the above invention, when the engine combustion mode is switched through the first combustion mode switching process, the engine combustion mode is switched due to a response delay of the intake air amount change even though the internal combustion engine is in a steady operation state. An erroneous determination that the internal combustion engine is in an unsteady operation state is avoided as much as possible, and an appropriate steady operation state determination is made. As a result, the second combustion mode switching process that is performed on the condition that it is determined that the internal combustion engine is in the steady operation state can be performed at an appropriate time according to the switching request. It becomes like this.
[0026]
  Normally, in the homogeneous combustion mode, a parameter indicating the actual intake air amount is used as the engine load, whereas in the stratified combustion mode, a parameter indicating the virtual intake air amount is used as the engine load. Therefore, in the above invention, when executing the first combustion mode switching process, the stratified combustion mode is switched to the homogeneous combustion mode (rich homogeneous combustion mode) in which the air-fuel ratio is set richer than the stoichiometric air-fuel ratio. The parameter used as the engine load can be switched from the parameter indicating the virtual intake air amount to the parameter indicating the actual intake air amount. Also, when trying to obtain the same engine output in both combustion modes, the actual intake air is set when the homogeneous combustion mode is set rather than when the engine combustion mode is set to the stratified combustion mode. The amount is relatively small. Therefore, in the first combustion mode switching process, the actual intake air amount decreases, and the engine load temporarily increases due to the response delay.
In this regard, in the above-described invention, even when the engine load temporarily increases due to the response delay of the intake air amount change, erroneous determination due to this is avoided as much as possible, and determination of an appropriate steady state of operation is made. Is done. Therefore, even when the rich spike process as the first combustion mode switching process is frequently executed prior to the second combustion mode switching process, the second combustion mode switching process is used as the switching request. It will be possible to do it appropriately.
[0027]
  (2) The invention described in claim 2 relates to an internal combustion engine in which the engine combustion mode can be switched between a plurality of combustion modes including at least a specific combustion mode using a parameter indicating an actual intake air amount as an engine load. In the steady operation state determination device for an internal combustion engine, the steady combustion state determination device includes determination means for determining that the load is in a stable state and determining that the internal combustion engine is in a steady operation state when the stable state is continued. When the engine combustion mode is switched from the stratified combustion mode as the combustion mode other than the specific combustion mode among the modes to the homogeneous combustion mode as the specific combustion modeIt is determined whether the fluctuations in engine load that occurred are due to a temporary response delay in the change in intake air amount due to switching of the engine combustion mode, and the response delay in the change in intake air amount When a determination result indicating that it is caused is obtained, based on this result,And a suppression unit that executes a process of suppressing an influence of a change in the engine load on the determination on the stable state of the engine load by the determination unit. When the change in engine load that occurs after switching the mode is due to a temporary response delay in intake air amount change caused by switching the engine combustion mode, the engine load is not in a stable state due to the change in the engine load. The gist is to prohibit judgment.
[0028]
  (3) A third aspect of the present invention is the internal combustion engine steady state determination apparatus according to the second aspect, wherein the determination means is configured to detect fluctuations in the engine load generated after switching the engine combustion mode. Temporary intake air amount due to the change of engine load due to the change of engine combustion mode when it is determined whether it is due to operation and the determination result that it is not due to accelerator pedal operation is obtained The gist is to determine that the change is due to a delay in response.
[0029]
  (4) The invention described in claim 4 is the internal combustion engine steady state determination device according to claim 2 or 3, wherein the internal combustion engine sets the engine combustion mode to the other combustion under a predetermined condition. When the first combustion mode switching process for switching from the mode to the specific combustion mode and when there is a request for switching the engine combustion mode, the determination means determines that the internal combustion engine is in a steady operation state. As a condition, a second combustion mode switching process for switching the engine combustion mode to a combustion mode commensurate with the switching request among the plurality of combustion modes is executed, and the suppression means switches the first combustion mode switching. The gist is that the suppression process is executed when the engine combustion mode is switched by the process.
[0030]
  (5) The invention according to claim 5 is the steady operation state determination device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the first combustion mode switching process sets the air-fuel ratio to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. The homogeneous combustion mode is set as the specific combustion mode, and the engine combustion mode is changed from the stratified combustion mode as the other combustion mode to the homogeneous combustion mode with a predetermined period set based on the NOx occlusion amount in the NOx catalyst device of the engine exhaust system. The gist is that it is rich spike processing to switch to.
[0031]
  (6) The invention according to claim 6 is the steady operation state determination device for an internal combustion engine according to claim 1 or 5, wherein the second combustion mode switching process requires a temperature increase request of the NOx catalyst device. Sometimes, the gist is that the engine combustion mode is switched to the temperature rising combustion mode in which the exhaust temperature is relatively high among the plurality of combustion modes.
[0032]
  Usually, the NOx catalyst device (more precisely, the catalyst main body in the NOx) has temperature dependency with respect to the NOx storable amount, and the NOx storable amount tends to decrease as the temperature decreases. For this reason, if the engine operation in the combustion mode with a low exhaust temperature such as the stratified combustion mode is continued for a long period of time, the temperature of the NOx catalyst device is lowered and the NOx occlusion capability is lowered. For this reason, as described above, in an internal combustion engine equipped with such a NOx catalyst device, its temperature (catalyst bed temperature) is constantly monitored, and when this temperature falls below a predetermined temperature, a temperature increase request is issued. The engine combustion mode is set to the temperature rising combustion mode in which the exhaust temperature is relatively high, such as the homogeneous combustion mode.
[0033]
  According to the above invention, by avoiding the erroneous determination as much as possible, when the internal combustion engine is in a steady operation state based on such a temperature increase request, the engine combustion mode is quickly shifted to the temperature increase combustion mode. Thus, the NOx storage capacity of the NOx catalyst device can be suitably maintained. In addition, when the internal combustion engine is not in a steady operation state, the engine load shifts to a medium load or a high load, and the exhaust temperature is appropriately increased. Therefore, the temperature increase of the NOx catalyst device can be expected thereafter. In the above configuration, the engine combustion mode is shifted to the temperature rising combustion mode on condition that the internal combustion engine is in a steady operation state. Thus, when the temperature increase of the NOx catalyst device can be expected in this way, By avoiding switching of the engine combustion mode, it is possible to avoid the occurrence of a shock feeling associated therewith.
[0034]
  (7) The invention according to claim 7 is characterized in that, in the steady operation state determination device for an internal combustion engine according to claim 6, the temperature increase combustion mode is a homogeneous combustion mode.
According to the above invention, the temperature of the NOx catalyst device can be quickly raised by increasing the exhaust gas temperature.
(8) The invention according to claim 8 is the steady operation state determination device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the determination means has an engine load within a first predetermined range. The gist is that the engine load is determined to be in a stable state at a certain time, and the internal combustion engine is determined to be in a steady operation state when the duration of the stable state exceeds a predetermined determination period.
[0035]
  (9) The invention according to claim 9 relates to an internal combustion engine in which the engine combustion mode can be switched between a plurality of combustion modes including at least a specific combustion mode using a parameter indicating an actual intake air amount as an engine load. In the steady operation state determination device for an internal combustion engine, the steady combustion state determination device includes determination means for determining that the load is in a stable state and determining that the internal combustion engine is in a steady operation state when the stable state is continued. When the engine combustion mode is switched from the combustion mode other than the specific combustion mode to the specific combustion modeIt is determined whether the fluctuations in engine load that occurred are due to a temporary response delay in the change in intake air amount due to switching of the engine combustion mode, and the response delay in the change in intake air amount When a determination result indicating that it is caused is obtained, based on this result,The determination means comprises a suppression means for executing a process for suppressing the influence of the fluctuation of the engine load on the determination on the stable state of the engine load by the determination means, that is, making the result of the determination incorrect. Determines that the engine load is in a stable state when the engine load is within the first predetermined range, and the internal combustion engine is in a steady operation state when the duration of the stable state exceeds a predetermined determination period. The gist is that it is to determine the effect.
[0036]
  (10) The invention according to claim 10 is the apparatus for determining the steady operating state of the internal combustion engine according to claim 9, wherein the internal combustion engine changes the engine combustion mode from the other combustion mode under a predetermined condition. On condition that the determination means determines that the internal combustion engine is in a steady operation state when there is a request for switching the first combustion mode to the specific combustion mode and the engine combustion mode. A second combustion mode switching process for switching the engine combustion mode to a combustion mode commensurate with the switching request among the plurality of combustion modes is performed, and the suppression means is based on the first combustion mode switching process. The gist is that the suppression process is executed when the engine combustion mode is switched.
[0037]
  (11) According to an eleventh aspect of the present invention, in the steady state determination device for an internal combustion engine according to the tenth aspect, the first combustion mode switching process sets the air-fuel ratio to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. The homogeneous combustion mode is set as the specific combustion mode, and the engine combustion mode is changed from the stratified combustion mode as the other combustion mode to the homogeneous combustion mode with a predetermined period set based on the NOx occlusion amount in the NOx catalyst device of the engine exhaust system. The gist is that it is rich spike processing to switch to.
[0038]
  (12) The invention according to claim 12 is the steady operation state determination device for an internal combustion engine according to claim 11, wherein the second combustion mode switching process is performed when there is a temperature increase request of the NOx catalyst device. The gist of the invention is that the engine combustion mode is switched to the temperature rising combustion mode in which the exhaust temperature is relatively high among the plurality of combustion modes.
(13) The invention according to claim 13 is characterized in that, in the steady operation state determination device for an internal combustion engine according to claim 12, the temperature-rise combustion mode is a homogeneous combustion mode.
[0039]
  (14) The invention according to claim 14 is the steady operation state determination apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 8 to 13, wherein the determination means is configured such that the engine load is less than a predetermined value. The gist is that the engine load is judged to be stable.
According to the above invention, it is possible to determine a state in which the engine load is maintained in the low load region, particularly in the steady operation state. Therefore, when the above invention is applied to the invention described in claim 6 or 7 or 12 or 13, the engine is maintained only when the exhaust gas temperature is maintained at a low temperature and the subsequent temperature rise of the NOx catalyst device cannot be expected. Processing to switch the combustion mode to the temperature rising combustion mode such as the homogeneous combustion mode is performed. Therefore, it is possible to suppress unnecessary execution of engine combustion mode switching as much as possible.
[0040]
  (15) The invention according to claim 15 is the steady operation state determination device for an internal combustion engine according to any one of claims 8 to 14, wherein the determination means is a counter for measuring the duration of the stable state. The control means determines that the internal combustion engine is in a steady operation state when the counter value obtained through the counter process exceeds a predetermined determination value, and the suppression means has the engine load as the first load. The gist of the invention is that a process for prohibiting the reset process of the counter value performed when the value falls outside the predetermined range is executed.
According to the above invention, the suppression process can be executed for the counter value corresponding to the duration of the stable state through the prohibition of the reset process.
[0041]
  (16) In the sixteenth aspect of the invention, in the steady operation state determination device for an internal combustion engine according to the fifteenth aspect, the suppressing means has a predetermined period after the engine load has deviated from the first predetermined range. The gist is that the execution condition of the prohibition process is that the time has not elapsed.
[0042]
  The response delay of the intake air amount change is greatest immediately after the engine combustion mode is switched from the other combustion mode to the specific combustion mode, and decreases as time elapses from the switching. Accordingly, the engine load caused by such a response delay is also the largest immediately after switching the engine combustion mode, and gradually decreases thereafter. Accordingly, even if the engine load deviates from the first predetermined range, the engine load decreases when the predetermined time elapses, and the engine load is the value at the time of steady operation, in other words, the engine load before switching the engine combustion mode. It will converge to the value. On the other hand, for example, when the engine load fluctuates based on the operation of the accelerator operation member and deviates from the first predetermined range, the engine load is not passed until the operation of the accelerator operation member is performed again. As a result, it does not converge to the original state.
[0043]
  The present invention pays attention to this point, and according to the configuration, even if the engine load fluctuates temporarily due to the response delay of the change in the intake air amount caused when the engine combustion mode is switched, the counter The possibility of the value reset process is reduced. For this reason, it is possible to suppress the temporary fluctuation of the engine load from affecting the counter processing of the counter value, and more accurately determine that the internal combustion engine is in the steady operation state based on the counter value. Will be able to do.
[0044]
  (17) The invention according to claim 17 is the steady operation state determination device for an internal combustion engine according to claim 16, wherein the suppression means shortens the predetermined period as the engine rotation speed increases based on the engine rotation speed. The gist is that it is to be set.
[0045]
  The time during which the response delay of the intake air amount change occurs varies depending on the flow velocity of the intake air flowing through the engine intake system, and this flow velocity increases as the engine rotational speed increases. Therefore, when the engine load temporarily fluctuates due to the response delay of the intake air amount change accompanying the switching of the engine combustion mode, the higher the engine speed, the more the engine load converges to the value before switching the engine combustion mode. The time until is shortened. For this reason, it is desirable to set the predetermined time shorter as the engine speed is higher.
The present invention focuses on this point, and according to the configuration, based on the engine speed during the predetermined period, the temporary fluctuation of the engine load is suppressed from affecting the counter processing of the counter value. In doing so, it can be set to a suitable length.
[0046]
  (18) The invention according to claim 18 is the steady operation state determination apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 15 to 17, wherein the suppression means is configured such that the engine load is in the first predetermined range. The gist is that the execution condition of the prohibition process is set to be within a second predetermined range that is set larger than that.
[0047]
  When the engine load temporarily fluctuates due to a response delay of the change in intake air amount that occurs when the engine combustion mode is switched, the fluctuation range is generally very likely to be smaller than the fluctuation range of the engine load caused by the operation of the accelerator operation member. high.
The present invention focuses on this point, and according to the configuration, the second predetermined range is appropriately set larger than the first predetermined range, thereby switching the engine combustion mode. Even if the engine load temporarily fluctuates due to the response delay of the change in the intake air amount that occurs, the possibility that the counter value reset process will be performed is thereby reduced. For this reason, it is possible to suppress the temporary fluctuation of the engine load from affecting the counter processing of the counter value, and more accurately determine that the internal combustion engine is in the steady operation state based on the counter value. Will be able to do.
[0048]
  (19) The invention according to claim 19 is the steady operation state determination device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 18, wherein the other combustion mode is set to the specific combustion mode. The gist of the invention is that a parameter indicating a virtual intake air amount that is set to obtain an engine output equivalent to that in the other combustion modes in the same specific combustion mode is used as the engine load.
[0049]
  In the above invention, as the engine load, in the specific combustion mode, a parameter indicating an actual intake air amount including a response delay in the change is used, while in another combustion mode, a parameter indicating a virtual intake air amount is used. It is done. For this reason, the inconvenience due to the response delay of the intake air amount change as described above tends to become very remarkable. In the invention according to the second aspect, since the premise configuration is provided, it is possible to make the effect exerted by the invention according to the respective claims more meaningful. As described above, the parameter used as the engine load in the specific combustion mode can employ the correlation value such as the actual intake air pressure as well as the actual intake air pressure. In the above invention, when the actual intake pressure is employed as the parameter used as the engine load in the specific combustion mode, the virtual intake pressure is also employed as the parameter used as the engine load in the other combustion mode. Is done.
[0052]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 schematically shows a configuration of a steady operation state determination device according to the present embodiment and a cylinder injection on-vehicle internal combustion engine (gasoline engine) which is a determination target of the device.
[0053]
As shown in FIG. 1, an intake passage 11 and an exhaust passage 13 are connected to a combustion chamber 12 of the internal combustion engine 10 (only one of them is shown in the figure). A throttle valve 26 that is opened and closed by a motor 27 is provided in the intake passage 11. The intake air metered by the throttle valve 26 is introduced into the combustion chamber 12 when the intake valve 21 is opened. The fuel directly injected from the fuel injection valve 20 into the combustion chamber 12 is mixed with the introduced intake air, ignited by the spark plug 22 and burned, and then the exhaust passage 23 is opened as the exhaust valve 23 is opened. 13 is discharged.
[0054]
A catalyst device 16 having an exhaust purification function is provided in the exhaust passage 13. The catalyst device 16 is composed of two catalyst devices such as a three-way catalyst device and a NOx storage reduction catalyst device (in FIG. 1, these catalyst devices are collectively shown as one). The three-way catalyst device has a function of mainly purifying hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas through its redox action. On the other hand, the NOx occlusion reduction catalyst device temporarily occludes NOx in the exhaust when combustion is performed under a lean air-fuel ratio such as in the stratified combustion mode. The stored NOx is reduced and purified by reducing components (HC and CO) contained in the exhaust when combustion is performed under a rich air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio.
[0055]
The fuel injection valve 20 is an in-cylinder injection type electromagnetic valve that directly injects fuel into the combustion chamber 12 of each cylinder, and high-pressure fuel is supplied from a delivery pipe 24. The delivery pipe 24 is sequentially connected to a feed pump and a fuel tank via a high pressure pump (not shown), and fuel pressurized by the high pressure pump is supplied.
[0056]
Further, the internal combustion engine 10 is provided with an exhaust gas recirculation mechanism 70 for suppressing NOx emission. The exhaust gas recirculation mechanism 70 includes a recirculation passage 71 that connects the exhaust passage 13 and the downstream portion of the throttle valve 26 in the intake passage 11, and a flow rate control valve 72 provided in the recirculation passage 71. Yes. The amount of exhaust gas that is returned to the intake passage 11 through the recirculation passage 71, that is, the exhaust gas recirculation amount is adjusted according to the opening degree of the flow control valve 72.
[0057]
In addition, the internal combustion engine 10 is provided with various sensors for detecting the engine operating state and the like. For example, an intake air amount sensor 42 that detects an intake air amount is provided in a portion upstream of the throttle valve 26 in the intake passage 11. A crank sensor 43 for detecting the rotational speed (engine rotational speed) and rotational phase (crank angle) is provided in the vicinity of a crankshaft (not shown) connected to the engine piston 14 via a connecting rod 18. . An accelerator sensor 44 that detects the amount of depression (accelerator opening) is provided in the vicinity of the accelerator pedal 60. A vehicle speed sensor 45 that detects the traveling speed of the vehicle is provided in the vicinity of a drive shaft (not shown) provided in the vehicle drive system.
[0058]
Detection signals from these sensors 42 to 45 are taken into an electronic control unit 50 that performs various controls of the internal combustion engine 10 in an integrated manner. Based on these detection signals, the electronic control unit 50 drives the actuator such as the fuel injection valve 20, the spark plug 22, the motor 27 that drives the throttle valve 26, the flow control valve 72, and the like, thereby controlling the switching of the engine combustion mode. Various controls such as are executed. The electronic control unit 50 includes a memory 52 for storing a control program related to these various controls, a function map necessary for executing the control program, and a control result based on the function map.
[0059]
Among the various controls described above, in engine combustion mode switching control, the engine combustion mode of the internal combustion engine 10 is switched between the stratified combustion mode and the homogeneous combustion mode.
For example, when the engine operating state is in the low load and low rotation region, the engine combustion mode is basically switched to the stratified combustion mode. In this stratified combustion mode, the air-fuel ratio is set to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the fuel injection timing is set to the late stage of the compression stroke. Further, when compared under the condition where the engine output is the same, the opening degree of the throttle valve 26 is set larger in this stratified combustion mode than in the homogeneous combustion mode, and a relatively large amount of intake air is generated in the combustion chamber. 12 is introduced.
[0060]
Further, in this stratified combustion mode, the opening degree of the flow rate control valve 72 of the exhaust gas recirculation mechanism 70 is set to be relatively large, and a relatively large amount of exhaust gas passes through the recirculation passage 71 to the intake passage 11 according to the engine operating state. Recirculated. By performing such exhaust gas recirculation, the heat capacity of the air-fuel mixture in the combustion chamber 12 increases and the combustion becomes slow, and the combustion temperature decreases, so that the amount of NOx emission can be reduced.
[0061]
On the other hand, when the engine operating state is at the time of starting the engine or in a high load high rotation region, the engine combustion mode is basically switched to the homogeneous combustion mode. Therefore, for example, at the time of vehicle acceleration or the like, the engine combustion mode normally shifts to a high load region, so the engine combustion mode is set to the homogeneous combustion mode. In this homogeneous combustion mode, the air-fuel ratio is set near the stoichiometric air-fuel ratio or richer than that, and the fuel injection timing is set during the intake stroke. Further, since the intake air amount is smaller in the homogeneous combustion mode than in the stratified combustion mode, for example, when the engine combustion mode is switched from the stratified combustion mode to the homogeneous combustion mode, the throttle valve 26 is controlled to the closed side. Along with this, the intake air amount decreases with a response delay.
[0062]
Further, in the homogeneous combustion mode, the flow control valve 72 of the exhaust gas recirculation mechanism 70 is closed, the recirculation passage 71 is closed, and the exhaust gas recirculation is stopped. When the engine combustion mode is switched from the stratified combustion mode to the homogeneous combustion mode, the exhaust gas recirculation is stopped prior to the switching, that is, before the throttle valve 26 is closed or the fuel injection timing and the fuel injection amount are changed. The
[0063]
This is because, when exhaust gas remaining in the intake passage 11 flows into the combustion chamber 12 in the homogeneous combustion mode, particularly in the rich homogeneous combustion mode in which the air-fuel ratio is set richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the combustion state deteriorates. Because. That is, in order to avoid such deterioration of the combustion state, exhaust gas recirculation is stopped in advance, and all the exhaust gas remaining in the intake passage 11 is scavenged until the combustion mode is switched.
[0064]
In each of these combustion modes, the engine load that is a basic amount for determining the combustion control state is determined as follows.
That is, when the engine combustion mode is the homogeneous combustion mode, the actual intake air amount (actual intake air amount) is used as a parameter used as the engine load. Therefore, although various corrections are made in accordance with the homogeneous combustion mode, various control amounts in the homogeneous combustion mode are basically calculated based on the actual intake air amount.
[0065]
On the other hand, when the engine combustion mode is the stratified combustion mode, a virtual intake air amount (virtual intake air amount) is used as a parameter used as the engine load. This virtual intake air amount is an intake air amount set so that an equivalent engine output can be obtained in both combustion modes, assuming that the engine combustion mode is set to the homogeneous combustion mode.
[0066]
Specifically, the engine output obtained when the accelerator opening is maintained at a predetermined opening in the stratified combustion mode, and the engine obtained when the engine combustion mode is switched to the homogeneous combustion mode with the same accelerator opening. The intake air amount when the output is equivalent is obtained, and this is set as the virtual intake air amount in the stratified combustion mode. Therefore, when the engine combustion mode is switched from the stratified combustion mode to the homogeneous combustion mode, the parameters used as the engine load under the same engine speed, that is, the actual intake air amount and the virtual intake air amount are before and after the switching. If they are equal, the engine output does not fluctuate when switching. In the stratified combustion mode, although various corrections are made in accordance with the mode, various control amounts are basically calculated based on the virtual intake air amount.
[0067]
In this way, the parameters used for the engine load in each combustion mode are unified to the same physical quantity such as the actual intake air quantity and the virtual intake air quantity, thereby improving the efficiency of various adaptation work associated with the construction of engine control. As described above, it is possible to perform the above.
[0068]
The engine combustion mode is basically switched based on the engine operating state, in other words, based on the accelerator operation by the driver, for example. In order to maintain the exhaust purification performance of the previous catalyst device 16, such accelerator operation is performed. The engine combustion mode may be switched regardless of the above.
[0069]
For example, when the NOx occlusion amount in the catalyst device 16 (NOx catalyst device) increases to a predetermined amount or more near the limit amount, rich spike processing for forcibly switching the engine combustion mode to the rich homogeneous combustion mode is executed. By executing such rich spike processing, the NOx occluded in the catalyst of the catalyst device 16 is reduced and released by the reducing components contained in the exhaust gas, that is, HC and CO. It gradually decreases.
[0070]
Further, the exhaust gas temperature tends to decrease during the stratified combustion mode, and when the operation in the combustion mode is performed for a long period of time, the catalyst bed temperature of the catalyst device 16 decreases and the NOx occlusion capability decreases. For this reason, the electronic control unit 50 monitors the catalyst bed temperature based on the engine operating state, and when the catalyst bed temperature falls below a predetermined temperature, the exhaust temperature is higher than that in the stratified combustion mode. A catalyst temperature raising process for forcibly switching the engine combustion mode to the homogeneous combustion mode is executed. Hereinafter, the rich spike process and the catalyst temperature raising process will be described sequentially.
[0071]
FIG. 2 is a flowchart showing the execution procedure of the rich spike process. A series of processing shown in this flowchart is repeatedly executed at predetermined time intervals as interruption processing by the electronic control unit 50.
[0072]
In this rich spike processing, first, it is determined whether or not the current engine combustion mode is set to the stratified combustion mode (step S100). Here, when the current engine combustion mode is the stratified combustion mode (step S100: YES), the increase value β (> 0) of the NOx occlusion amount ΣNOx is then set to the engine operating state (engine load and engine speed). ) Based on (step S125). The occlusion amount increase value β is basically set to a larger value as the engine is in an operating state where the amount of NOx contacting the catalyst body of the catalyst device 16 (NOx catalyst device) per unit time increases. In this setting, the exhaust gas recirculation amount by the exhaust gas recirculation mechanism 70 is also taken into consideration. The relationship between the occlusion amount increase value β and the engine operating state is obtained in advance through experiments or the like, and is stored in the memory 52 of the electronic control unit 50 as function data. The increase value β may be a constant value. In this case, it is desirable to set the storage amount increase value β based on the maximum amount of NOx that contacts the catalyst body of the catalyst device 16 (NOx catalyst device) per time.
[0073]
When the storage amount increase value β is calculated in this way, the storage amount increase value β is added to the current NOx storage amount ΣNOx, and the added value (ΣNOx + β) is set as a new NOx storage amount ΣNOx. (Step S135). Incidentally, in this case, when the added value (ΣNOx + β) exceeds the limit amount that can be stored in the catalyst device 16, a so-called upper limit guard process is performed in which this is set equal to the limit amount.
[0074]
Next, the current NOx occlusion amount ΣNOx and its upper limit value ΣNOxMAX are compared (step S145). This upper limit value ΣNOxMAX is a value for determining that the NOx occlusion amount ΣNOx has increased to the vicinity of the limit amount that can be occluded in the catalyst device 16. That is, when the NOx occlusion amount ΣNOx exceeds the upper limit value ΣNOxMAX, the NOx occlusion amount ΣNOx is in the vicinity of the limit amount, and it is necessary to quickly reduce the NOx occlusion amount ΣNOx by executing the rich spike process. Judgment can be made. Therefore, when it is determined that the NOx occlusion amount ΣNOx exceeds the upper limit value ΣNOxMAX (step S145: YES), the request flag XRSP is set to “ON” to execute the rich spike processing. (Step S155).
[0075]
On the other hand, when it is determined in the previous step S100 that the current engine combustion mode is not the stratified combustion mode, that is, the homogeneous combustion mode (step S100: NO), whether or not the rich spike processing has already been executed. Is determined (step S110). If the rich spike process is being executed (step S110: YES), then the decrease value α (> 0) of the NOx occlusion amount ΣNOx is based on the engine operating state (engine load and engine speed). Calculated (step S120). This occlusion amount decrease value α is basically an engine operating state (for example, at high load or high) in which reducing components (HC and CO) that contact the catalyst body of the catalyst device 16 (NOx catalyst device) per unit time increase. It is set to a larger value when it is in rotation. The relationship between the occlusion amount decrease value α and the engine operating state is obtained in advance through experiments or the like, and is stored in the memory 52 of the electronic control unit 50 as function data. The decrease value α may be a constant value. In this case, it is desirable to set the occlusion amount decrease value α based on the minimum amount of the reducing component that contacts the catalyst body of the catalyst device 16 (NOx catalyst device) per time.
[0076]
When the storage amount decrease value α is calculated in this way, the storage amount decrease value α is subtracted from the current NOx storage amount ΣNOx, and the subtraction value (ΣNOx−α) is set as a new NOx storage amount ΣNOx. (Step S130). Incidentally, in this case, when the subtraction value (ΣNOx−α) is less than “0”, a so-called lower limit guard process for setting this equal to “0” is also executed.
[0077]
Next, the current NOx occlusion amount ΣNOx and its lower limit value ΣNOxMIN are compared (step S140). This lower limit value ΣNOxMIN is a value for determining that the NOx occlusion amount ΣNOx has decreased and has shifted to a state where the NOx occlusion capacity of the catalyst device 16 has a sufficient margin. That is, when the NOx occlusion amount ΣNOx falls below the lower limit value ΣNOxMIN, it is determined that the NOx occlusion amount ΣNOx has decreased through the rich spike process and the rich spike process need not be continued further. Can do. Accordingly, when it is determined that the NOx occlusion amount ΣNOx is below the lower limit value ΣNOxMIN (step S140: YES), the rich spike processing request flag XRSP is set to “off” (step S150). Incidentally, the lower limit value ΣNOxMIN is set to a value sufficiently smaller than the upper limit value ΣNOxMAX (ΣNOxMIN <ΣNOxMAX) in order to suppress the occurrence of the so-called hunting phenomenon in which the execution and stop of the rich spike processing are frequently repeated. Has been.
[0078]
When the rich spike processing request flag XRSP is turned on (step S150) or off (step S155) in this way, whether or not the rich spike processing request flag XRSP is set to “ON” next. Determination is made (step S160). Further, when it is determined that the NOx occlusion amount ΣNOx is in a range between the upper and lower limits ΣNOxMAX and ΣNOxMIN (ΣNOxMIN ≦ ΣNOx ≦ ΣNOxMAX) (steps S140 and 145: NO), a request flag for the rich spike process The above determination regarding XRSP is made.
[0079]
If the rich spike processing request flag XRSP is “ON” (step S160: YES), the rich spike processing described above is executed (step S170). On the other hand, when the rich spike processing request flag XRSP is “OFF” (step S160: NO), the rich spike processing is stopped and the engine combustion mode is switched to the combustion mode based on the engine operating state (step S175). . If it is determined in step S110 that the rich spike process is not being executed (step S110: NO), this series of processes is temporarily terminated.
[0080]
Next, the catalyst temperature raising process will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a flowchart showing an execution procedure of the catalyst temperature raising process. A series of processing shown in this flowchart is repeatedly executed at predetermined time intervals as interruption processing by the electronic control unit 50. FIG. 4 is a timing chart showing an example of a control mode based on the processing procedure shown in this flowchart.
[0081]
In this catalyst temperature raising process, first, the catalyst bed temperature T during steady operation is calculated based on the current engine operating state (step S200). The catalyst bed temperature T is a temperature at which the catalyst bed temperature converges when the internal combustion engine 10 is continuously operated for a long time under the engine operation state. The catalyst bed temperature T is obtained in advance by experiments or the like and is stored in the memory 52 of the electronic control unit 50 as function data. In FIG. 4, the change in the catalyst bed temperature T is indicated by a solid line.
[0082]
Next, the actual catalyst bed temperature TS (i) in the current control cycle is calculated (estimated) based on the following equation (1) (step S210).
TS (i) ← {(n−1) TS (i−1) + T (i)} / n (1)
n: integer greater than or equal to 2
TS (i-1): Actual catalyst bed temperature in the previous control cycle
As shown in the above equation (1), here, by performing a weighted average process, a so-called annealing process, on the catalyst bed temperature T at the time of steady operation obtained based on the engine operation state as a gradual change process. The actual catalyst bed temperature TS (i) is obtained. Specifically, for the actual catalyst bed temperature TS (i-1) obtained in the previous control cycle, "(n-1) / n", for the catalyst bed temperature T (i) in the current control cycle. Weighting is performed by multiplying each by “1 / n”, and the added value is calculated as the actual catalyst bed temperature TS (i) in the current control cycle. The reason why such a process is performed is that the actual catalyst bed temperature changes with a predetermined response delay with respect to changes in the engine operating state. The coefficient n is obtained in advance based on experiments or the like according to the magnitude of the response delay of the catalyst bed temperature change. Generally, the coefficient n increases as the response delay amount increases. Set to a value. In FIG. 4, the change in the actual catalyst bed temperature TS (i) is indicated by a one-dot chain line.
[0083]
Next, the actual catalyst bed temperature TS (i) and the first determination temperature TSL are compared (step S220). The first determination temperature TSL is a value for determining that the NOx occlusion capability is decreasing due to a temperature decrease of the catalyst device 16 (NOx catalyst device). That is, as shown in FIG. 4, when the catalyst bed temperature T decreases with a decrease in engine load or the like, the actual catalyst bed temperature TS (i) gradually decreases with a predetermined response delay. (FIG. 4: For example, the period from timing t41 to t43). When the actual catalyst bed temperature TS (i) falls below the first determination temperature TSL (FIG. 4: timing t42), after that, when the state in which the exhaust gas temperature does not rise further continues, NOx in the catalyst device 16 It becomes impossible to secure the storage capacity. Therefore, if it is determined that the actual catalyst bed temperature TS (i) is lower than the first determination temperature TSL (step S220: YES), the temperature increase request flag XH is required to increase the temperature of the catalyst device 16. Is set to “ON” (step S230).
[0084]
On the other hand, when it is determined that the actual catalyst bed temperature TS (i) is equal to or higher than the first determination temperature TSL (step S220: NO), the actual catalyst bed temperature TS (i) is further set to the second determination temperature TSL. It is determined whether or not the temperature exceeds the determination temperature TSH (step S225). The second determination temperature TSH is a value for determining that the actual catalyst bed temperature TS (i) has sufficiently increased until a predetermined NOx storage capacity in the catalyst device 16 can be secured. Therefore, when it is determined that the actual catalyst bed temperature TS (i) is higher than the second determination temperature TSH (step S225: YES), the temperature increase request flag XH is set to “off”. (Step S235).
[0085]
As described above, when the temperature increase request flag XH is set to “ON” based on the comparison between the actual catalyst bed temperature TS (i) and the first determination temperature TSL, the temperature increase request flag XH is set to “ON”. Is determined (step S240). In addition, when it is determined that the actual catalyst bed temperature TS (i) is equal to or lower than the second determination temperature TSH (step S225: NO), the above determination regarding the temperature increase request flag XH is made. Here, when the temperature increase request flag XH is “OFF” (step S240: NO), it is not necessary to perform the temperature increase process on the catalyst device 16, and thus this series of processes is temporarily ended.
[0086]
On the other hand, when the temperature increase request flag XH is set to “ON” (step S240: YES), it is next determined whether or not the internal combustion engine 10 is in a steady operation state in a low load region ( Step S250). Specifically, it is determined whether or not the steady operation flag XST indicating that the internal combustion engine 10 is in the same state is set to “ON”. That is, through the processes of Step S240 and Step S250, the NOx occlusion capacity is decreasing due to the temperature decrease of the catalyst device 16, and the exhaust gas temperature is not expected to increase thereafter, the internal combustion engine 10 is in a situation that is not expected. Judgment is made. The control related to the steady operation state determination process of the internal combustion engine 10 such as the operation of the steady operation flag XST will be described later.
[0087]
Here, when the steady operation flag XST is “OFF” (step S250: NO), the exhaust gas temperature is high when the engine load is equal to or higher than the medium load region, and a subsequent temperature increase of the catalyst device 16 can be expected. The execution of the 16 temperature raising processes is suspended, and this series of processes is temporarily terminated (FIG. 4: period from timing t42 to t43).
[0088]
On the other hand, here, when the steady operation flag XST is “ON” (step S250: YES), it is determined that the NOx occlusion capacity is lowered due to the temperature drop of the catalyst device 16, and the catalyst device 16 A temperature raising process is executed (step S260). That is, even if the engine combustion mode set based on the engine operating state is the stratified combustion mode, the engine combustion mode is forcibly switched to the homogeneous combustion mode.
[0089]
Further, when the temperature increase request flag XH is set to “off” based on the comparison between the actual catalyst bed temperature TS (i) and the second determination temperature TSH, the temperature increase control of the catalyst device 16 is stopped ( Step S265). That is, such a temperature raising process is executed until the actual catalyst bed temperature TS (i) rises to the second determination temperature TSH with the switching of the engine combustion mode (FIG. 4: period from timing t43 to t44). .
[0090]
Next, control related to the steady operation state determination process of the internal combustion engine 10 will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
FIG. 5 is a flowchart showing an execution procedure of the steady operation state determination process. A series of processing shown in this flowchart is repeatedly executed at predetermined time intervals as interruption processing by the electronic control unit 50. FIG. 6 is a timing chart showing an example of a control mode based on the processing procedure shown in this flowchart.
[0091]
In this steady operation state determination process, first, a period in which the engine load is in a low load region is monitored, and when this period exceeds a predetermined determination period, it is determined that the internal combustion engine 10 is in a steady operation state. I am doing so. Specifically, the steady operation counter value CST is counted up when the engine load is in the low load region, while the steady operation counter value CST is set to “0” when the engine load deviates from the low load region. I try to reset it. Then, it is determined that the internal combustion engine 10 is in a steady operation state on the condition that the steady operation counter value CST exceeds a determination value CSJ corresponding to the determination period.
[0092]
In particular, in this counter process, even if a temporary engine load fluctuation occurs due to a response delay of the intake air amount change that occurs when the engine combustion mode is switched, the reset process is performed due to the fluctuation. I try to avoid doing as much as possible.
[0093]
In this series of processing, it is first determined whether or not the current engine load is less than a predetermined value QL (step S300). The parameter used as the engine load here is the virtual intake air amount when the engine combustion mode is set to the stratified combustion mode, and the actual intake air amount when the homogeneous combustion mode is set. It is done. Here, the predetermined value QL is for determining that the engine load is in a low load region. Therefore, when the engine load is less than the predetermined value QL, the difference between the predetermined value QL and the engine load value QIDL (idle engine load) during idle operation is maximum even if the fluctuation range of the engine load per hour is maximum. Does not exceed the range determined by. Therefore, when the engine load is less than the predetermined value QL, it can be determined that the engine load is in a low load region and is in a stable state.
[0094]
If it is determined that the engine load is not in the low load stable state (step S300: NO), then the elapsed time counter value CLP is counted up (CLP → CLP + 1) (step S310). The elapsed time counter value CLP is the elapsed time after the engine load increases to a predetermined value QL or more, in other words, the elapsed time after the engine load deviates from the predetermined range (predetermined value QL−idle engine load QIDL). It is equivalent.
[0095]
Here, the reason why the elapsed time counter value CLP corresponding to such elapsed time is calculated is as follows.
When the rich spike processing as described above (FIG. 6: period from timing t62 to t65) is executed, first, before switching the engine combustion mode, the flow rate control valve 72 of the exhaust gas recirculation mechanism 70 (FIG. 6C). ) Is closed (FIG. 6: timing t61). Then, after the flow rate control valve 72 is closed and exhaust gas recirculation is stopped, the throttle valve 26 (FIG. 6 (d)) is closed by a predetermined amount after a predetermined period, and the engine combustion mode (FIG. b)) is switched from the stratified combustion mode to the rich homogeneous combustion mode. In accordance with such switching of the engine combustion mode, the parameter used as the engine load (FIG. 6 (f)) is switched from the virtual intake air amount to the actual intake air amount (FIG. 6: timing t62).
[0096]
However, as described above, even if the throttle valve 26 is closed, the intake air amount (FIG. 6 (e)) changes with a predetermined response delay from the change of the throttle valve 26. There is a period in which the intake air amount temporarily increases compared to the amount corresponding to the opening (FIG. 6: period from timing t62 to t64). As a result, the engine load temporarily increases.
[0097]
Here, the response delay of such an intake air amount change is greatest immediately after the engine combustion mode is switched, and becomes smaller as time elapses from the switching. Accordingly, the fluctuation of the engine load caused by such a response delay is also the largest immediately after switching the engine combustion mode, and gradually decreases thereafter. Therefore, even if the engine load fluctuates and exceeds the predetermined value QL, the fluctuation is attenuated when a predetermined time elapses, and the engine load is a value at the time of steady operation, in other words, before switching the engine combustion mode. It will converge to the value of the engine load.
[0098]
On the other hand, for example, when the engine load fluctuates based on the operation of the accelerator pedal 60 and exceeds the predetermined value QL, the engine load increases with time unless the accelerator operation member is operated again. Will not converge to the original state.
[0099]
Therefore, in this steady operation state determination process, the elapsed time counter value CLP (FIG. 6 (g)) is calculated. Then, while the elapsed time counter value CLP is less than the predetermined determination value CLPJ, the engine load subsequently converges as the response delay amount decreases, and this may decrease to less than the predetermined value QL. The reset processing of the steady operation counter value CST is prohibited (FIG. 6: period from timing t62 to t63). On the other hand, when the state where the engine load exceeds the predetermined value QL continues beyond the period corresponding to the determination value CLPJ due to the operation of the accelerator pedal 60 or the like, the prohibition of such reset processing is canceled and the same operation is performed. The process is executed.
[0100]
On the other hand, when the engine load is less than the predetermined value QL in the previous step S300, it is determined that the engine load is stable in the low load region of the engine load (step S300: YES), and the elapsed time counter value CLP is determined. Is reset to “0” (step S315, FIG. 6: timing t63).
[0101]
Incidentally, as described above, when the engine combustion mode is switched from the stratified combustion mode to the rich homogeneous combustion mode during the execution of the rich spike processing, a temporary increase in engine load occurs due to a response delay of the intake air amount change. The increase in engine output resulting from this can be suppressed by retarding the ignition timing. Specifically, the increase amount of the engine output is calculated by the electronic control unit 50 based on the difference between the engine load immediately before switching the engine combustion mode and the engine load after the switch, and the increase amount of the engine output and the ignition timing are calculated. The amount of retardation is set so that the amount of decrease in engine output accompanying the retardation of is equal. Then, the ignition timing of the spark plug 22 set based on other engine operating states is set to the retard side by the retard amount. Accordingly, an increase in engine output caused by a temporary increase in engine load is suppressed. By suppressing the increase in engine output in this way, it is possible to suppress the occurrence of a shock caused by the engine output and the change (acceleration feeling) of the vehicle speed (FIG. 6A) unintended by the driver. Become.
[0102]
Next, it is determined whether or not any one of the conditions shown in the following equations (2) and (3) is satisfied (step S320).
CLP ≧ CLPJ (2)
Engine load ≧ QH (QH> QL) (3)
Here, the condition shown in the above equation (2) is for determining whether or not a predetermined determination period has elapsed after the engine load exceeds the predetermined value QL as described above. The determination value CLPJ can be set to a constant value. However, in the apparatus according to this embodiment, the determination value CLPJ is set to be smaller as the engine rotation speed is higher as a function of the engine rotation speed. Yes. This is mainly due to the following reasons.
[0103]
That is, the time when the response delay of the intake air amount change as described above (response delay time) occurs depends on the flow rate of the intake air flowing through the intake system in addition to the total volume of the engine intake system. The larger the value, the shorter the response delay time. Further, the flow velocity of the intake air flowing through the engine intake system increases as the engine rotational speed increases.
[0104]
Therefore, when the engine load temporarily fluctuates due to the response delay of the intake air amount change accompanying the switching of the engine combustion mode, the value before the engine load switches the engine combustion mode as the engine rotation speed at that time increases. The time until convergence is shortened. For this reason, whether the fluctuation of the engine load currently occurring is temporary due to the response delay of the change in the intake air amount accompanying the switching of the engine combustion mode, or due to the operation of the accelerator pedal 60, etc. In order to determine the accuracy more accurately, it is desirable to set the determination value CLPJ based on the engine speed. For this reason, in the apparatus according to the present embodiment, the determination value CLPJ is set to be smaller as the engine rotational speed is higher.
[0105]
On the other hand, with respect to the condition shown in the above equation (3), as shown below, whether the fluctuation of the engine load is caused by the response delay of the change in the intake air amount accompanying the switching of the engine combustion mode, or the accelerator pedal 60 It is for judging whether it is due to an operation or the like. That is, as described above, the engine load fluctuates due to the response delay of the intake air amount change accompanying switching of the engine combustion mode, but the fluctuation range can be smaller than the fluctuation range of the engine load caused by the operation of the accelerator pedal 60. The nature is extremely high.
[0106]
Therefore, when the condition expressed by the above equation (3) is satisfied, it can be determined that the fluctuation of the engine load is large and that the fluctuation is not caused by switching of the engine combustion mode. In order to make such a determination appropriately, the predetermined value QH shown in the above equation (3) is the maximum value of the engine load that fluctuates by switching the engine combustion mode, in other words, the response delay amount of the intake air amount change is the maximum. It is set to a value larger than the value of the engine load when
[0107]
If any one of the conditions shown in the above formulas (2) and (3) is satisfied (step S320: YES), the change in the intake air amount caused by the change in the engine combustion mode due to the change in the engine load. It is determined that it is not caused by response delay. In other words, it is determined that the engine load is not stable in the low load region. When such a determination is made, the steady operation counter value CST is reset (step S335), and the steady operation flag XST is set to “off” (step S355). Then, this series of processes is temporarily terminated.
[0108]
On the other hand, when none of the conditions shown in the above equations (2) and (3) are satisfied, that is, the elapsed time counter value CLP is less than the determination value CLPJ, and the engine load is When it is less than the predetermined value QH (step S320: NO), the count-up process is executed without prohibiting the reset process of the steady operation counter value CST (FIG. 6 (h)) (step S330, FIG. 6: timing). (period from t62 to t63). That is, in the apparatus according to the present embodiment, the predetermined period has not elapsed since the engine load exceeds the predetermined value QL, and the engine load is less than the predetermined value QH set larger than the predetermined value QL. Both are conditions for prohibiting the reset processing of the elapsed time counter value CLP.
[0109]
After performing the count-up process of the steady operation counter value CST in this way, it is next determined whether or not the steady operation counter value CST exceeds the determination value CSJ (step S340). If the steady operation counter value CST exceeds the determination value CSJ (step S340: YES), the steady operation flag XST (FIG. 6 (i)) is set to “ON” (step S350 FIG. 6). : Timing t66). On the other hand, when the steady operation counter value CST is equal to or less than the determination value CSJ (step S340: NO), this series of processes is temporarily ended.
[0110]
According to the apparatus according to this embodiment in which the steady operation state of the internal combustion engine 10 is determined with the control mode described above, the following operational effects can be obtained.・ When the engine combustion mode is switched from the stratified combustion mode to the homogeneous combustion mode, even if the engine load fluctuates due to a temporary response delay of the intake air amount change due to the switching, the engine load fluctuates. The influence on the determination relating to the stable state is suppressed. Therefore, when there is a response delay of the intake air amount change accompanying the switching of the engine combustion mode, it is erroneously determined that the internal combustion engine 10 is in an unsteady operation state despite the steady operation state. This makes it possible to make an appropriate determination while avoiding the above.
[0111]
In addition, as a parameter used as an engine load, in the homogeneous combustion mode, an actual intake air amount including a response delay in the change is used, whereas in the stratified combustion mode, a virtual intake air amount is used. For this reason, there is a high possibility that an erroneous determination due to the response delay of the intake air amount change as described above is made. However, since the above-described effects can be achieved in such a device, this is more meaningful. Will be able to.
[0112]
In particular, in the apparatus according to the present embodiment, when the engine combustion mode is switched to the rich homogeneous combustion mode in accordance with the execution of the rich spike process, the fluctuation of the temporary engine load due to the response delay of the intake air amount change Therefore, it can be avoided that the internal combustion engine 10 is erroneously determined to be in an unsteady operation state. For this reason, it is possible to avoid as much as possible that such rich spike processing is frequently performed and it becomes impossible to shift to the catalyst temperature increase processing due to the erroneous determination caused by the rich spike processing. In this way, by performing the catalyst temperature raising process at an appropriate time, it is possible to suppress the exhaust gas purification capacity in the catalyst device 16, particularly the NOx storage capacity in the NOx catalyst device, and to ensure this. Become.
[0113]
Further, the condition that the internal combustion engine 10 is in a steady operation state is an execution condition of the catalyst bed temperature process. That is, there is a possibility that the engine load shifts to a medium load or a high load, and the exhaust gas purifying capability of the catalyst device 16, particularly the NOx occlusion capability in the NOx catalyst device, may be ensured by the accompanying increase in exhaust gas temperature. During operation, such a catalyst temperature raising process is not executed. For this reason, unnecessary switching of the engine combustion mode is avoided as much as possible, and the occurrence of a shock feeling associated therewith can be avoided in advance.
[0114]
Further, as the steady operation state, a state in which the engine load is maintained in the low load region is specified as the determination target. Therefore, it is possible to more suitably avoid the execution of the unnecessary switching of the engine combustion mode as described above and the generation of a shock feeling associated therewith.
[0115]
Further, on the condition that the predetermined period after the engine load exceeds the predetermined value QL has not elapsed, specifically, the elapsed time counter value CLP corresponding to the elapsed time has not reached the determination value CLPJ. The reset processing of the steady operation counter value CST is prohibited. For this reason, the possibility that the reset process is performed due to a temporary fluctuation of the engine load caused when the engine combustion mode is switched in the rich spike process is reduced. Therefore, it is possible to suppress such a temporary fluctuation of the engine load from affecting the counter processing of the steady operation counter value CST, and it is determined based on the counter value CST that the internal combustion engine 10 is in the steady operation state. Can be performed more accurately.
[0116]
Further, the determination value CLPJ corresponding to the predetermined period is used as a function of the engine rotation speed, and the determination value CLPJ is set smaller as the engine rotation speed increases. Accordingly, the magnitude of the determination value CLPJ is set to a magnitude suitable for suppressing the temporary fluctuation of the engine load caused by the response delay of the intake air amount change from affecting the counter processing of the steady operation counter value CST. Will be able to set.
[0117]
Further, reset processing of the steady operation counter value CST is prohibited on condition that the engine load is less than another predetermined value QH which is set to be larger than the predetermined value QL. For this reason, the possibility that the reset process is performed due to a temporary fluctuation of the engine load caused when the engine combustion mode is switched in the rich spike process is reduced. Therefore, it is possible to suppress such a temporary fluctuation of the engine load from affecting the counter processing of the steady operation counter value CST, and it is determined based on the counter value CST that the internal combustion engine 10 is in the steady operation state. Can be performed more accurately.
[0118]
The embodiment of the present invention has been described above, but the configuration of the embodiment can be changed as follows.
In the above embodiment, only the engine load is monitored, and whether the fluctuation is caused by the response delay of the intake air amount change accompanying switching of the engine combustion mode based on the change mode, or the operation of the accelerator pedal 60 Judgment whether it is due to etc. On the other hand, for example, by adding the following configuration, the determination can be made more accurately.
[0119]
(A) In the steady operation state determination process shown in the flowchart of FIG. 5, the engine combustion mode is actually switched between step S300 and step S310, such as the rich spike process being executed. Judgment processing for judging is added. If an affirmative determination is made in this determination process, the process proceeds to step S310, and to a negative determination step S315.
[0120]
(B) Similarly, in the steady operation state determination process shown in the flowchart of FIG. 5, the engine load such as that a predetermined period has elapsed between the step S300 and the step S310 after the depression operation of the accelerator pedal 60 is completed. A determination process is added to determine that the increase is not based on the driver's acceleration request. If an affirmative determination is made in this determination process, the process proceeds to step S310, and to a negative determination step S315.
[0121]
(C) Similarly, in the steady operation state determination process shown in the flowchart of FIG. 5, it is determined between step S300 and step S310 that the change width of the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 45 is within a predetermined value. Add decision processing. If an affirmative determination is made in this determination process, the process proceeds to step S310, and to a negative determination step S315.
[0122]
(D) Similarly, in the steady operation state determination process shown in the flowchart of FIG. 5, a determination process for determining that the ignition timing retardation process is not executed is added between step S300 and step S310. If an affirmative determination is made in this determination process, the process proceeds to step S310, and to a negative determination step S315.
[0123]
In the above embodiment, the internal combustion engine 10 in which the engine combustion mode is switched between the stratified combustion mode and the homogeneous combustion mode has been exemplified. For example, in addition to each of the combustion modes, the stratified strength is reduced as compared with the stratified combustion mode. The present invention can also be applied to the internal combustion engine 10 in which the substratified combustion mode is performed.
[0124]
In the above embodiment, the intake air amount is adopted as a parameter used as the engine load. However, for example, intake pressure can be adopted instead. That is, the virtual intake pressure is adopted as the parameter in the stratified combustion mode and the actual intake pressure is adopted in the homogeneous combustion mode. The virtual intake pressure can be obtained according to the same procedure as the virtual intake air amount.
[0125]
In the above embodiment, the steady operation state is determined in particular in a state where the engine load is stable in the low load region. For example, such an engine load is in the medium load region or the high load region. A stable state can also be determined as a steady operation state. Further, it can be determined that the internal combustion engine 10 is in a steady operation state only when the fluctuation range is small regardless of the magnitude of the engine load.
[0126]
In the above embodiment, an in-cylinder injection type gasoline engine is exemplified as the internal combustion engine. However, in the present invention, a parameter used as an engine load when the engine combustion mode is switched, such as an intake port injection type gasoline engine, a diesel engine, etc. Any device that can be changed to one that has a response delay of the intake air amount change can be applied.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an outline of a steady operation state determination device and an internal combustion engine that is a determination target according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an execution procedure for rich spike processing;
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for executing the catalyst temperature raising process.
FIG. 4 is a timing chart showing changes in catalyst bed temperature and actual catalyst bed temperature during steady operation.
FIG. 5 is a flowchart showing an execution procedure for steady operation state determination processing;
FIG. 6 is a timing chart showing changes in intake air amount and steady operation counter value at the time of switching between engine combustion modes in the present embodiment.
FIG. 7 is a timing chart showing a transition of an intake air amount and a steady operation counter value at the time of switching between engine combustion modes in a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 11 ... Intake passage, 12 ... Combustion chamber, 13 ... Exhaust passage, 14 ... Engine piston, 16 ... Catalyst device, 18 ... Connecting rod, 20 ... Fuel injection valve, 21 ... Intake valve, 22 ... Spark plug , 23 ... exhaust valve, 24 ... delivery pipe, 26 ... throttle valve, 27 ... motor, 42 ... intake air amount sensor, 43 ... crank sensor, 44 ... accelerator sensor, 45 ... vehicle speed sensor, 50 ... electronic control device (determination means) , Suppression means), 52 ... memory, 60 ... accelerator pedal, 70 ... exhaust gas recirculation mechanism, 71 ... recirculation passage, 72 ... flow control valve.

Claims (19)

実際の吸入空気量を示すパラメータを機関負荷として用いる特定燃焼モードを少なくとも含む複数の燃焼モードの間で機関燃焼モードが切り替え可能な内燃機関についてその機関負荷が安定状態にあることを判断し、同安定状態が継続していることをもって内燃機関が定常運転状態にある旨判定する判定手段を備える内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記複数の燃焼モードのうち前記特定燃焼モード以外の他の燃焼モードから同特定燃焼モードに機関燃焼モードが切り替えられるのに際して生じた機関負荷の変動について、これが同機関燃焼モードの切り替えにともなう一時的な吸入空気量の変化の応答遅れに起因するものであるか否かを判定し、吸入空気量の変化の応答遅れに起因するものである旨の判定結果が得られるときにはこの結果に基づいて、前記機関負荷の変動が前記判定手段による前記機関負荷の安定状態にかかる判断に対して及ぼす影響すなわち同判断の結果を誤ったものにすることを抑制する処理を実行する抑制手段を備え、
前記内燃機関は、機関燃焼モードを所定の条件のもとで前記他の燃焼モードから前記特定燃焼モードに切り替える第1の燃焼モード切替処理と、機関燃焼モードについてその切替要求があるときに、前記判定手段により内燃機関が定常運転状態にある旨の判定がなされているのを条件として機関燃焼モードを前記複数の燃焼モードのうち前記切替要求に見合う燃焼モードに切り替える第2の燃焼モード切替処理とがそれぞれ実行されるものであり、
前記第1の燃焼モード切替処理は、空燃比を理論空燃比よりもリッチに設定した均質燃焼モードを前記特定燃焼モードとし、機関排気系のNOx触媒装置におけるNOx吸蔵量に基づいて設定される所定の周期をもって機関燃焼モードを前記他の燃焼モードとしての成層燃焼モードから前記均質燃焼モードに切り替えるリッチスパイク処理であり、
前記抑制手段は、前記第1の燃焼モード切替処理による機関燃焼モードの切り替えに際して前記抑制処理を実行するものである
ことを特徴とする内燃機関の定常運転状態判定装置。
It is determined that the engine load is stable for an internal combustion engine in which the engine combustion mode can be switched between a plurality of combustion modes including at least a specific combustion mode using a parameter indicating the actual intake air amount as the engine load. In a steady operation state determination device for an internal combustion engine comprising determination means for determining that the internal combustion engine is in a steady operation state when the stable state continues.
Of the plurality of combustion modes, fluctuations in the engine load that occur when the engine combustion mode is switched from the combustion mode other than the specific combustion mode to the specific combustion mode are temporarily associated with the switching of the engine combustion mode. It is determined whether or not it is caused by a response delay of a change in intake air amount, and when a determination result indicating that it is caused by a response delay in change of intake air amount is obtained, based on this result, comprising a suppression means for performing processing to suppress that those variations in the engine load is the wrong result of the engine load according to a stable state on respect determining influence that same determination of by the determining means,
The internal combustion engine has a first combustion mode switching process for switching the engine combustion mode from the other combustion mode to the specific combustion mode under a predetermined condition, and when there is a switching request for the engine combustion mode, A second combustion mode switching process for switching the engine combustion mode to a combustion mode that meets the switching request among the plurality of combustion modes on the condition that the determination means determines that the internal combustion engine is in a steady operation state. Are executed respectively.
In the first combustion mode switching process, the homogeneous combustion mode in which the air-fuel ratio is set to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio is set as the specific combustion mode, and a predetermined value set based on the NOx occlusion amount in the NOx catalyst device of the engine exhaust system. Rich spike processing for switching the engine combustion mode from the stratified combustion mode as the other combustion mode to the homogeneous combustion mode with a period of
The said suppression means performs the said suppression process at the time of switching of the engine combustion mode by the said 1st combustion mode switching process. The steady operation state determination apparatus of the internal combustion engine characterized by the above-mentioned.
実際の吸入空気量を示すパラメータを機関負荷として用いる特定燃焼モードを少なくとも含む複数の燃焼モードの間で機関燃焼モードが切り替え可能な内燃機関についてその機関負荷が安定状態にあることを判断し、同安定状態が継続していることをもって内燃機関が定常運転状態にある旨判定する判定手段を備える内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記複数の燃焼モードのうち前記特定燃焼モード以外の他の燃焼モードとしての成層燃焼モードから前記特定燃焼モードとしての均質燃焼モードに機関燃焼モードが切り替えられるのに際して生じた機関負荷の変動について、これが同機関燃焼モードの切り替えにともなう一時的な吸入空気量の変化の応答遅れに起因するものであるか否かを判定し、吸入空気量の変化の応答遅れに起因するものである旨の判定結果が得られるときにはこの結果に基づいて、前記機関負荷の変動が前記判定手段による前記機関負荷の安定状態にかかる判断に対して及ぼす影響を抑制する処理を実行する抑制手段を備え、
前記抑制手段は、前記影響を抑制する処理として、機関燃焼モードを切り替えた後に生じた機関負荷の変動が機関燃焼モードの切り替えに起因した一時的な吸入空気量変化の応答遅れによるものであるとき、当該機関負荷の変動をもって機関負荷が安定状態にない旨判断することを禁止する
ことを特徴とする内燃機関の定常運転状態判定装置。
It is determined that the engine load is stable for an internal combustion engine in which the engine combustion mode can be switched between a plurality of combustion modes including at least a specific combustion mode using a parameter indicating the actual intake air amount as the engine load. In a steady operation state determination device for an internal combustion engine comprising determination means for determining that the internal combustion engine is in a steady operation state when the stable state continues.
Regarding engine load fluctuations that occur when the engine combustion mode is switched from the stratified combustion mode as the combustion mode other than the specific combustion mode to the homogeneous combustion mode as the specific combustion mode among the plurality of combustion modes. Judgment result of whether or not it is caused by a response delay of a change in the intake air amount temporarily due to switching of the engine combustion mode, and a determination result that it is caused by a response delay of a change in the intake air amount Is obtained based on this result, the suppression means for executing a process for suppressing the influence of the fluctuation of the engine load on the determination on the stable state of the engine load by the determination means,
The suppression means, as a process of suppressing the influence, when the fluctuation of the engine load caused after switching the engine combustion mode is due to a response delay of a temporary intake air amount change caused by switching the engine combustion mode And determining that the engine load is not in a stable state due to fluctuations in the engine load.
請求項2に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記判定手段は、機関燃焼モードを切り替えた後に生じた機関負荷の変動がアクセルペダルの操作によるものであるか否かを判定し、アクセルペダルの操作によるものでない旨の判定結果がえられたことをもって、当該機関負荷の変動が機関燃焼モードの切り替えに起因した一時的な吸入空気量変化の応答遅れによるものである旨判定する
ことを特徴とする内燃機関の定常運転常置判定装置。
In the internal combustion engine steady state determination device according to claim 2,
The determination means determines whether or not a change in engine load caused after switching the engine combustion mode is due to an operation of an accelerator pedal, and a determination result indicating that the change is not due to an operation of an accelerator pedal has been obtained. And determining that the fluctuation of the engine load is due to a response delay of a temporary intake air amount change caused by switching of the engine combustion mode.
請求項2または3に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記内燃機関は、機関燃焼モードを所定の条件のもとで前記他の燃焼モードから前記特定燃焼モードに切り替える第1の燃焼モード切替処理と、機関燃焼モードについてその切替要求があるときに、前記判定手段により内燃機関が定常運転状態にある旨の判定がなされているのを条件として機関燃焼モードを前記複数の燃焼モードのうち前記切替要求に見合う燃焼モードに切り替える第2の燃焼モード切替処理とがそれぞれ実行されるものであり、
前記抑制手段は前記第1の燃焼モード切替処理による機関燃焼モードの切り替えに際して前記抑制処理を実行するものである
ことを特徴とする内燃機関の定常運転状態判定装置。
In the steady operation state determination device for an internal combustion engine according to claim 2 or 3,
The internal combustion engine has a first combustion mode switching process for switching the engine combustion mode from the other combustion mode to the specific combustion mode under a predetermined condition, and when there is a switching request for the engine combustion mode, A second combustion mode switching process for switching the engine combustion mode to a combustion mode that meets the switching request among the plurality of combustion modes on the condition that the determination means determines that the internal combustion engine is in a steady operation state. Are executed respectively.
The apparatus for determining a steady operating state of an internal combustion engine, wherein the suppression means executes the suppression process when the engine combustion mode is switched by the first combustion mode switching process.
請求項4に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記第1の燃焼モード切替処理は、空燃比を理論空燃比よりもリッチに設定した均質燃焼モードを前記特定燃焼モードとし、機関排気系のNOx触媒装置におけるNOx吸蔵量に基づいて設定される所定の周期をもって機関燃焼モードを前記他の燃焼モードとしての成層燃焼モードから前記均質燃焼モードに切り替えるリッチスパイク処理である
ことを特徴とする内燃機関の定常運転状態判定装置。
In the steady operation state determination device for an internal combustion engine according to claim 4,
In the first combustion mode switching process, the homogeneous combustion mode in which the air-fuel ratio is set to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio is set as the specific combustion mode, and a predetermined value set based on the NOx occlusion amount in the NOx catalyst device of the engine exhaust system A rich spike process for switching the engine combustion mode from the stratified combustion mode as the other combustion mode to the homogeneous combustion mode with a period of.
請求項1または5に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記第2の燃焼モード切替処理は、前記NOx触媒装置の昇温要求があるときに、機関燃焼モードを前記複数の燃焼モードのうち排気温度が相対的に高くなる昇温燃焼モードに切り替えるものである
ことを特徴とする内燃機関の定常運転状態判定装置。
In the internal combustion engine steady operation state determination device according to claim 1 or 5,
The second combustion mode switching process switches the engine combustion mode to the temperature rising combustion mode in which the exhaust gas temperature becomes relatively higher among the plurality of combustion modes when there is a temperature rising request of the NOx catalyst device. An apparatus for determining a steady operating state of an internal combustion engine, comprising:
請求項6に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記昇温燃焼モードは均質燃焼モードである
ことを特徴とする内燃機関の定常運転状態判定装置。
The steady state determination device for an internal combustion engine according to claim 6,
The temperature rising combustion mode is a homogeneous combustion mode.
請求項1〜7のいずれか一項に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記判定手段は、機関負荷が第1の所定範囲内にあるときに同機関負荷が安定状態であると判断し同安定状態の継続期間が所定の判定期間を超えたことをもって内燃機関が定常運転状態にある旨判定するものである
ことを特徴とする内燃機関の定常運転状態判定装置。
In the steady operation state determination device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7,
The determination means determines that the engine load is in a stable state when the engine load is within a first predetermined range, and the internal combustion engine is in steady operation when the duration of the stable state exceeds a predetermined determination period. An apparatus for determining a steady operating state of an internal combustion engine, characterized in that it is determined that the engine is in a state.
実際の吸入空気量を示すパラメータを機関負荷として用いる特定燃焼モードを少なくとも含む複数の燃焼モードの間で機関燃焼モードが切り替え可能な内燃機関についてその機関負荷が安定状態にあることを判断し、同安定状態が継続していることをもって内燃機関が定常運転状態にある旨判定する判定手段を備える内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記複数の燃焼モードのうち前記特定燃焼モード以外の他の燃焼モードから同特定燃焼モードに機関燃焼モードが切り替えられるのに際して生じた機関負荷の変動について、これが同機関燃焼モードの切り替えにともなう一時的な吸入空気量の変化の応答遅れに起因するものであるか否かを判定し、吸入空気量の変化の応答遅れに起因するものである旨の判定結果が得られるときにはこの結果に基づいて、前記機関負荷の変動が前記判定手段による前記機関負荷の安定状態にかかる判断に対して及ぼす影響すなわち同判断の結果を誤ったものにすることを抑制する処理を実行する抑制手段を備え、
前記判定手段は、機関負荷が第1の所定範囲内にあるときに同機関負荷が安定状態であると判断し同安定状態の継続期間が所定の判定期間を超えたことをもって内燃機関が定常運転状態にある旨判定するものである
ことを特徴とする内燃機関の定常運転状態判定装置。
It is determined that the engine load is stable for an internal combustion engine in which the engine combustion mode can be switched between a plurality of combustion modes including at least a specific combustion mode using a parameter indicating the actual intake air amount as the engine load. In a steady operation state determination device for an internal combustion engine comprising determination means for determining that the internal combustion engine is in a steady operation state when the stable state continues.
Of the plurality of combustion modes, fluctuations in the engine load that occur when the engine combustion mode is switched from the combustion mode other than the specific combustion mode to the specific combustion mode are temporarily associated with the switching of the engine combustion mode. It is determined whether or not it is caused by a response delay of a change in intake air amount, and when a determination result indicating that it is caused by a response delay in change of intake air amount is obtained, based on this result, comprising a suppression means for performing processing to suppress that those variations in the engine load is the wrong result of the engine load according to a stable state on respect determining influence that same determination of by the determining means,
The determination means determines that the engine load is in a stable state when the engine load is within a first predetermined range, and the internal combustion engine is in steady operation when the duration of the stable state exceeds a predetermined determination period. An apparatus for determining a steady operating state of an internal combustion engine, characterized in that it is determined that the engine is in a state.
請求項9に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記内燃機関は、機関燃焼モードを所定の条件のもとで前記他の燃焼モードから前記特定燃焼モードに切り替える第1の燃焼モード切替処理と、機関燃焼モードについてその切替要求があるときに、前記判定手段により内燃機関が定常運転状態にある旨の判定がなされているのを条件として機関燃焼モードを前記複数の燃焼モードのうち前記切替要求に見合う燃焼モードに切り替える第2の燃焼モード切替処理とがそれぞれ実行されるものであり、
前記抑制手段は前記第1の燃焼モード切替処理による機関燃焼モードの切り替えに際して前記抑制処理を実行するものである
ことを特徴とする内燃機関の定常運転状態判定装置。
In the steady operation state determination device for an internal combustion engine according to claim 9,
The internal combustion engine has a first combustion mode switching process for switching the engine combustion mode from the other combustion mode to the specific combustion mode under a predetermined condition, and when there is a switching request for the engine combustion mode, A second combustion mode switching process for switching the engine combustion mode to a combustion mode that meets the switching request among the plurality of combustion modes on the condition that the determination means determines that the internal combustion engine is in a steady operation state. Are executed respectively.
The apparatus for determining a steady operating state of an internal combustion engine, wherein the suppression means executes the suppression process when the engine combustion mode is switched by the first combustion mode switching process.
請求項10に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記第1の燃焼モード切替処理は、空燃比を理論空燃比よりもリッチに設定した均質燃焼モードを前記特定燃焼モードとし、機関排気系のNOx触媒装置におけるNOx吸蔵量に基づいて設定される所定の周期をもって機関燃焼モードを前記他の燃焼モードとしての成層燃焼モードから前記均質燃焼モードに切り替えるリッチスパイク処理である
ことを特徴とする内燃機関の定常運転状態判定装置。
In the internal-combustion-engine steady operation state determination device according to claim 10,
In the first combustion mode switching process, the homogeneous combustion mode in which the air-fuel ratio is set to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio is set as the specific combustion mode, and a predetermined value set based on the NOx occlusion amount in the NOx catalyst device of the engine exhaust system A rich spike process for switching the engine combustion mode from the stratified combustion mode as the other combustion mode to the homogeneous combustion mode with a period of.
請求項11に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記第2の燃焼モード切替処理は、前記NOx触媒装置の昇温要求があるときに、機関燃焼モードを前記複数の燃焼モードのうち排気温度が相対的に高くなる昇温燃焼モードに切り替えるものである
ことを特徴とする内燃機関の定常運転状態判定装置。
In the internal combustion engine steady state determination device according to claim 11,
The second combustion mode switching process switches the engine combustion mode to the temperature rising combustion mode in which the exhaust gas temperature becomes relatively higher among the plurality of combustion modes when there is a temperature rising request of the NOx catalyst device. An apparatus for determining a steady operating state of an internal combustion engine, comprising:
請求項12に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記昇温燃焼モードは均質燃焼モードである
ことを特徴とする内燃機関の定常運転状態判定装置。
In the steady operation state determination device for an internal combustion engine according to claim 12,
The temperature rising combustion mode is a homogeneous combustion mode.
請求項8〜13のいずれか一項に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記判定手段は、機関負荷が所定値未満であるときに同機関負荷が安定状態である旨判断するものである
ことを特徴とする内燃機関の定常運転状態判定装置。
In the steady operation state determination device for an internal combustion engine according to any one of claims 8 to 13,
The determination means is for determining that the engine load is in a stable state when the engine load is less than a predetermined value.
請求項8〜14のいずれか一項に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記判定手段は、前記安定状態の継続時間を計時するカウンタ処理を行い、同カウンタ処理を通じて求められるカウンタ値が所定の判定値を超えたことをもって内燃機関が定常運転状態にある旨判定するものであり、
前記抑制手段は、前記機関負荷が前記第1の所定範囲から外れたときに行われる前記カウンタ値のリセット処理を禁止する処理を実行するものである
ことを特徴とする内燃機関の定常運転状態判定装置。
In the steady operation state determination device for an internal combustion engine according to any one of claims 8 to 14,
The determination means performs a counter process for measuring the duration of the stable state, and determines that the internal combustion engine is in a steady operation state when a counter value obtained through the counter process exceeds a predetermined determination value. Yes,
The suppression means executes a process for prohibiting a reset process of the counter value that is performed when the engine load deviates from the first predetermined range. apparatus.
請求項15に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記抑制手段は、前記機関負荷が前記第1の所定範囲から外れてから所定期間が経過していないことを前記禁止処理の実行条件とするものである
ことを特徴とする内燃機関の定常運転状態判定装置。
The steady state determination device for an internal combustion engine according to claim 15,
The suppression means uses the prohibition process as an execution condition that a predetermined period of time has not elapsed since the engine load deviated from the first predetermined range. Judgment device.
請求項16に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記抑制手段は、機関回転速度に基づき同機関回転速度が高くなるほど前記所定期間を短く設定するものである
ことを特徴とする内燃機関の定常運転状態判定装置。
The internal combustion engine steady operation state determination device according to claim 16,
The said suppression means sets the said predetermined period short, so that the engine rotational speed becomes high based on an engine rotational speed. The steady operation state determination apparatus of the internal combustion engine characterized by the above-mentioned.
請求項15〜17のいずれか一項に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記抑制手段は、前記機関負荷が前記第1の所定範囲よりも大きく設定された第2の所定範囲内にあることを前記禁止処理の実行条件とするものである
ことを特徴とする内燃機関の定常運転状態判定装置。
In the steady operation state determination device for an internal combustion engine according to any one of claims 15 to 17,
The internal combustion engine characterized in that the suppression means sets the engine load within a second predetermined range set to be larger than the first predetermined range as an execution condition of the prohibition process. Steady operation state determination device.
請求項1〜18のいずれか一項に記載の内燃機関の定常運転状態判定装置において、
前記他の燃焼モードは機関燃焼モードを前記特定燃焼モードに設定した場合に同特定燃焼モードにおいて前記他の燃焼モードと同等の機関出力が得られるとして設定される仮想的な吸入空気量を示すパラメータを機関負荷として用いるものである
ことを特徴とする内燃機関の定常運転状態判定装置。
In the internal combustion engine steady operation state determination device according to any one of claims 1 to 18,
The other combustion mode is a parameter indicating a virtual intake air amount that is set so that an engine output equivalent to that of the other combustion mode can be obtained in the specific combustion mode when the engine combustion mode is set to the specific combustion mode. The engine is used as an engine load. A steady operation state determination device for an internal combustion engine.
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