JP4778879B2 - Supercharging pressure control device for internal combustion engine - Google Patents
Supercharging pressure control device for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP4778879B2 JP4778879B2 JP2006315755A JP2006315755A JP4778879B2 JP 4778879 B2 JP4778879 B2 JP 4778879B2 JP 2006315755 A JP2006315755 A JP 2006315755A JP 2006315755 A JP2006315755 A JP 2006315755A JP 4778879 B2 JP4778879 B2 JP 4778879B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion mode
- stratified
- value
- ignition
- self
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
本発明は、混合気を自己着火および火花点火により燃焼させるターボチャージャ付きの内燃機関において、過給圧を制御する内燃機関の過給圧制御装置に関する。 The present invention relates to a supercharging pressure control device for an internal combustion engine that controls supercharging pressure in an internal combustion engine with a turbocharger that burns an air-fuel mixture by self-ignition and spark ignition.
従来、内燃機関の制御装置として、特許文献1に記載されたものが知られている。この内燃機関は、混合気を自己着火により燃焼させる自己着火燃焼モードと、火花点火により燃焼させる火花点火燃焼モードとに切り換えて運転可能なものであり、図1に示す例では、内燃機関は、吸入空気量を変化させるスロットル弁機構と、吸気弁および排気弁のリフトやバルブタイミングを変化させる可変バルブ機構などを備えている。また、制御装置は、ドライバ意図、車両の走行状態および機関運転条件を検出するための、エアフローセンサ、アクセル開度センサ、ブレーキ踏力センサ、車速センサ、クランク角センサ、冷却水温度センサ、排気温度センサ、空燃比センサおよび吸気温度センサなどの各種のセンサと、これらの各種のセンサが接続されたECUを備えている。
Conventionally, what was described in
このECUは、クランク角センサおよびアクセル開度センサの検出信号に基づいて、機関回転数およびアクセル開度をそれぞれ算出し、これらの算出値に基づいて、内燃機関の出力トルクを決定し、燃料噴射量および吸入空気量を決定し、決定した吸入空気量に基づいて、可変バルブ機構およびスロットル弁機構を制御する(7ページの24〜29行)。また、図2の制御処理では、上述した各種のセンサの検出信号に応じて、自己着火燃焼モードおよび火花点火燃焼モードの一方が燃焼モードとして選択される。そして、自己着火燃焼モードが選択された場合、自己着火に必要な熱量を確保すべく、排気開口面積を狭くして既燃ガスを燃焼室内に所定量残留させるために、図4に示す制御手法では、排気弁のリフトが、エアフローセンサおよび空燃比センサの検出信号に基づいて、火花点火燃焼モードのときよりも小さい値に制御される。以下、本明細書では、既燃ガスを燃焼室内に残留させることを「内部EGR」といい、その残留量を「内部EGR量」といい、燃焼室内の総ガス量における内部EGR量の割合を「内部EGR率」という。また、図5に示す制御手法では、図4の手法と同様に、内部EGRを確保するために、排気弁の開弁時間が、エアフローセンサおよび空燃比センサの検出信号に基づいて、火花点火燃焼モードのときよりも小さい値に制御される。
The ECU calculates the engine speed and the accelerator opening based on the detection signals of the crank angle sensor and the accelerator opening sensor, determines the output torque of the internal combustion engine based on the calculated values, and performs fuel injection. The amount and the intake air amount are determined, and the variable valve mechanism and the throttle valve mechanism are controlled based on the determined intake air amount (
また、特許文献1の図29に示す内燃機関には、吸気通路のスロットル弁機構よりも上流側に過給機が設けられている。この制御装置では、ECUにより、前述した各種のセンサの検出信号に基づいて、ドライバ意図、車両の走行状態および機関運転条件が検出されるとともに、吸入空気量を制御するために、ドライバ意図、車両の走行状態および機関運転条件に応じて、過給機およびスロットル弁機構が制御される。このように、スロットル弁機構に加えて過給機を用いるのは、高負荷高回転の機関運転条件下において、燃焼室内の混合気温度を内部EGRで制御しようとした場合、スロットル弁機構のみでは、必要な吸入空気量を確保できないことで、混合気温度を適切に制御できなくなるおそれがあるので、そのような状態を回避するためである。
Further, in the internal combustion engine shown in FIG. 29 of
一般に、自己着火燃焼で運転される内燃機関の場合、燃焼室内の混合気を自己着火させるのに必要な熱量を過不足なく適切に確保しなければならないので、それを達成すべく、内部EGR量を精度よく制御する必要がある。ここで、過給機としてターボチャージャを備えた内燃機関の場合、ターボチャージャによる過給動作が実行されているときには、排気タービンが流路抵抗となり、排気通路内の排気圧が上昇するので、それに起因して、内部EGR量または内部EGR率が増大側に変化する。例えば、ウエストゲート弁付きのターボチャージャの場合にはウエストゲート弁の開度変化に伴って、可変ノズル式のターボチャージャの場合にはノズルベーンの開度変化に伴って、内部EGR量または内部EGR率がそれぞれ変化する。これに対して、上記従来の制御装置の図29に示す例では、上述したような、過給動作中の内部EGR量または内部EGR率の変化が考慮されていないため、過給機としてターボチャージャを用いた場合には、内部EGRの制御精度が低下することによって、燃焼状態が不安定になり、排ガス特性や運転性が悪化するおそれがある。この問題は、上述したような、燃焼室内における熱量確保の理由により、自己着火燃焼モードのときの方が火花点火燃焼モードよりも顕著になる。 In general, in the case of an internal combustion engine that is operated by self-ignition combustion, the amount of heat necessary to self-ignite the air-fuel mixture in the combustion chamber must be adequately secured without excess or deficiency. Need to be controlled accurately. Here, in the case of an internal combustion engine equipped with a turbocharger as a supercharger, when a turbocharging operation is performed by the turbocharger, the exhaust turbine becomes a flow path resistance, and the exhaust pressure in the exhaust passage rises. As a result, the internal EGR amount or the internal EGR rate changes to the increasing side. For example, in the case of a turbocharger with a wastegate valve, the internal EGR amount or the internal EGR rate in accordance with the change in the opening degree of the wastegate valve, and in the case of a variable nozzle type turbocharger, in accordance with the change in the opening degree of the nozzle vane. Changes. On the other hand, in the example shown in FIG. 29 of the conventional control device, since the change in the internal EGR amount or the internal EGR rate during the supercharging operation as described above is not taken into consideration, the turbocharger is used as the supercharger. When the is used, the control accuracy of the internal EGR is lowered, so that the combustion state becomes unstable, and the exhaust gas characteristics and the drivability may be deteriorated. This problem becomes more prominent in the self-ignition combustion mode than in the spark ignition combustion mode for the reason for securing the heat quantity in the combustion chamber as described above.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、内部EGR度合を変更可能で自己着火燃焼モードを含む複数の燃焼モードで運転可能なターボチャージャ付きの内燃機関において、複数の燃焼モードのいずれにおいても、良好な燃焼状態を確保することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. In an internal combustion engine with a turbocharger that can change the internal EGR degree and can be operated in a plurality of combustion modes including a self-ignition combustion mode, a plurality of combustion modes are provided. In any case, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can ensure a good combustion state.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、気筒3a内で発生した既燃ガスの気筒3a内での残留量を自在に変更可能であるとともに、成層混合気を自己着火により燃焼させる成層自己着火燃焼モードと、成層混合気を火花点火により燃焼させる成層火炎伝播燃焼モードと、成層混合気および均質混合気の双方を含む混合気を形成し、成層混合気を火花点火により燃焼させるとともに、燃焼する成層混合気を火種として均質混合気を自己着火燃焼させる火種自己着火燃焼モードと、均質混合気を火花点火により燃焼させる均質火炎伝播燃焼モードとを含む複数の燃焼モードの間で切り換えて運転可能なターボチャージャ13付きの内燃機関3において、ターボチャージャ13による過給圧を制御する内燃機関3の過給圧制御装置1であって、ターボチャージャ13が排ガスから受け取る運動エネルギを変更する可変機構(可変ノズル機構14)と、内燃機関3の運転状態を表す運転状態パラメータ(エンジン回転数NE、アクセル開度AP)を検出する運転状態パラメータ検出手段(ECU2、クランク角センサ20、アクセル開度センサ31)と、検出された運転状態パラメータに応じて、複数の燃焼モードのうちのいずれかを選択する燃焼モード選択手段(ECU2、ステップ4)と、選択された燃焼モードに応じて、可変機構の作動量(ノズル開度指令値LVNT_CMD)を決定することにより、過給圧を制御する過給圧制御手段(ECU2、ステップ5,7,12〜14,30〜40)と、を備え、過給圧制御手段(ECU2)は、火種自己着火燃焼モードが選択されたときには、成層自己着火燃焼モードが選択されたときよりも気筒内での既燃ガスの残留度合が小さくなるように、可変機構(可変ノズル機構14)の作動量(ノズル開度指令値LVNT_CMD)を決定する(ステップ14,30〜32,36〜38)とともに、内燃機関3の始動後、排ガス浄化用の触媒(触媒装置17)に供給される排ガスの熱容量が高くなるように内燃機関3が運転されているとき(ステップ11の判別結果がYESのとき)には、ターボチャージャ13が排ガスから受け取る運動エネルギが最小になるように、可変機構(可変ノズル機構14)の作動量(ノズル開度指令値LVNT_CMD)を決定する(ステップ18)ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
この内燃機関の過給圧制御装置によれば、内燃機関の運転状態を表す運転状態パラメータに応じて、成層自己着火燃焼モードと成層火炎伝播燃焼モードと火種自己着火燃焼モードと均質火炎伝播燃焼モードとを含む複数の燃焼モードのいずれかが選択され、選択された燃焼モードに応じて、可変機構の作動量が決定されることにより、過給圧が制御される。この可変機構は、ターボチャージャが排ガスから受け取る運動エネルギを変更するものであるので、可変機構の作動量に応じて、排気通路内の排気圧が変化することになり、それに起因して、内部EGR量または内部EGR率が変化することになる。すなわち、この過給圧制御装置によれば、選択された燃焼モードに応じて、排気圧を制御することができ、それにより、燃焼モードに応じて、燃焼室から排出される排ガス量、言い換えれば内部EGR量または内部EGR率を制御することができる。その結果、ターボチャージャ付きの内燃機関において、複数の燃焼モードのいずれにおいても、吸入空気量に加えて、内部EGR量または内部EGR率を過不足なく適切に確保することができ、それにより、良好な燃焼状態を確保できるとともに、良好な排ガス特性や運転性を確保することができる。 According to the supercharging pressure control device for an internal combustion engine, the stratified self-ignition combustion mode, the stratified flame propagation combustion mode, the fire type self-ignition combustion mode, and the homogeneous flame propagation combustion mode are selected in accordance with the operation state parameter representing the operation state of the internal combustion engine. Are selected, and the operation amount of the variable mechanism is determined according to the selected combustion mode, whereby the supercharging pressure is controlled. Since this variable mechanism changes the kinetic energy that the turbocharger receives from the exhaust gas, the exhaust pressure in the exhaust passage changes according to the amount of operation of the variable mechanism, resulting in the internal EGR. The quantity or internal EGR rate will change. That is, according to this supercharging pressure control device, it is possible to control the exhaust pressure according to the selected combustion mode, and thereby, according to the combustion mode, the amount of exhaust gas discharged from the combustion chamber, in other words, The internal EGR amount or the internal EGR rate can be controlled. As a result, in an internal combustion engine with a turbocharger, in any of a plurality of combustion modes, in addition to the intake air amount, the internal EGR amount or the internal EGR rate can be appropriately secured without excess or deficiency. A good combustion state and good exhaust gas characteristics and operability.
また、火種自己着火燃焼モードが選択されたときには、成層自己着火燃焼モードが選択されたときよりも気筒内での既燃ガスの残留度合が小さくなるように、可変機構の作動量が決定される。これらの成層自己着火燃焼モードおよび火種自己着火燃焼モードを比較した場合、火種自己着火燃焼モードでは、火花点火により成層混合気を燃焼させるとともに、燃焼する成層混合気を火種として均質混合気を自己着火燃焼させるので、成層混合気のみを自己着火燃焼させる成層自己着火燃焼モードと比べて、混合気の燃焼によって発生する熱エネルギが高くなり、その結果、燃焼室内における熱エネルギを確保するのに必要な内部EGR量も少なくて済むことになる。したがって、この過給圧制御装置によれば、そのような2つの燃焼モード間の熱エネルギの差に応じて、可変機構の作動量を適切に決定できるので、成層自己着火燃焼モードおよび火種自己着火燃焼モードの双方において、内部EGR量を過不足なく適切に確保することができる。さらに、内燃機関の始動後、排ガス浄化用の触媒に供給される排ガスの熱容量が高くなるように内燃機関が運転されているときには、ターボチャージャが排ガスから受け取る運動エネルギが最小になるように、可変機構の作動量が決定されるので、排ガスを、その熱エネルギ損失を最小に抑制しながら触媒に供給することができ、それにより、触媒を迅速に活性化することができる。Further, when the ignition type self-ignition combustion mode is selected, the operation amount of the variable mechanism is determined so that the residual degree of burned gas in the cylinder becomes smaller than when the stratified self-ignition combustion mode is selected. . Comparing these stratified self-ignition combustion mode and fire type self-ignition combustion mode, in the fire type self-ignition combustion mode, the stratified mixture is burned by spark ignition and the homogeneous mixture is self-ignited using the combusted stratified mixture as a fire type. Compared with the stratified self-ignition combustion mode in which only the stratified mixture is self-ignited and combusted, the thermal energy generated by the combustion of the mixture becomes higher, and as a result, it is necessary to secure the thermal energy in the combustion chamber. The amount of internal EGR can be reduced. Therefore, according to this supercharging pressure control device, the operating amount of the variable mechanism can be appropriately determined according to the difference in thermal energy between the two combustion modes, so that the stratified self-ignition combustion mode and the fire type self-ignition In both of the combustion modes, the internal EGR amount can be appropriately secured without excess or deficiency. Further, after the internal combustion engine is started, when the internal combustion engine is operated so that the heat capacity of the exhaust gas supplied to the exhaust gas purification catalyst is increased, the kinetic energy received from the exhaust gas by the turbocharger is variable. Since the operating amount of the mechanism is determined, the exhaust gas can be supplied to the catalyst while minimizing its heat energy loss, and thus the catalyst can be activated quickly.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の内燃機関3の過給圧制御装置1において、過給圧制御手段(ECU2)は、成層自己着火燃焼モードおよび成層火炎伝播燃焼モードの一方が選択されたときには、均質火炎伝播燃焼モードが選択されたときよりも気筒3a内での既燃ガスの残留度合が大きくなるように、可変機構(可変ノズル機構14)の作動量(ノズル開度指令値LVNT_CMD)を決定する(ステップ14,30〜36,39,40)ことを特徴とする。
The invention according to
この場合、成層自己着火燃焼モードおよび成層火炎伝播燃焼モードでは、均質火炎伝播燃焼モードと比べて、燃焼室内における熱エネルギを確保するのに必要な内部EGR量が多くなる。これに対して、この内燃機関の過給圧制御装置によれば、成層自己着火燃焼モードまたは成層火炎伝播燃焼モードが選択されたときには、均質火炎伝播燃焼モードが選択されたときよりも気筒内での既燃ガスの残留度合が大きくなるように、可変機構の作動量が決定されるので、成層自己着火燃焼モードおよび成層火炎伝播燃焼モードの双方において、内部EGR量を過不足なく適切に確保することができる。 In this case, in the stratified self-ignition combustion mode and the stratified flame propagation combustion mode, the amount of internal EGR necessary for securing thermal energy in the combustion chamber is larger than in the homogeneous flame propagation combustion mode. On the other hand, according to the supercharging pressure control apparatus for an internal combustion engine, when the stratified self-ignition combustion mode or the stratified flame propagation combustion mode is selected, the internal combustion engine has a higher pressure in the cylinder than when the homogeneous flame propagation combustion mode is selected. Since the amount of operation of the variable mechanism is determined so that the degree of residual burned gas remains, the internal EGR amount is adequately secured in both the stratified self-ignition combustion mode and the stratified flame propagation combustion mode. be able to.
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る内燃機関の過給圧制御装置について説明する。図2に示すように、この過給圧制御装置1は、ECU2を備えており、このECU2は、後述するように、内燃機関(以下「エンジン」という)3の運転状態に応じて、過給圧制御処理などの各種の制御処理を実行する。
Hereinafter, an internal combustion engine supercharging pressure control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 2, the supercharging
図1および図3に示すように、エンジン3は、4組の気筒3aおよびピストン3b(1組のみ図示)を有する直列4気筒ガソリンエンジンであり、図示しない車両に搭載されているとともに、各気筒3aのピストン3bとシリンダヘッド3cとの間に燃焼室3gが形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
エンジン3は、気筒3a毎に設けられた一対の吸気弁4,4(1つのみ図示)および一対の排気弁7,7(1つのみ図示)と、吸気カムシャフト5および吸気カム6を有するとともに各吸気弁4を開閉駆動する吸気側動弁機構40と、排気カムシャフト8および排気カム9を有するとともに各排気弁7を開閉駆動する排気側動弁機構60と、燃料噴射弁10(図2参照)と、点火プラグ11(図2参照)などを備えている。
The
吸気弁4は、そのステム4aがガイド4bに摺動自在に嵌合しており、このガイド4bは、シリンダヘッド3cに固定されている。さらに、吸気弁4は、上下のスプリングシート4c,4dと、これらの間に設けられたバルブスプリング4eとにより、閉弁方向に付勢されている。
The
また、吸気カムシャフト5および排気カムシャフト8はそれぞれ、図示しないホルダを介して、シリンダヘッド3cに回動自在に取り付けられているとともに、気筒3aの配列方向に沿って延びている。この吸気カムシャフト5の一端部上には、吸気スプロケット(図示せず)が同軸に配置され、回転自在に設けられている。
Each of the
この吸気スプロケットは、図示しないタイミングチェーンを介してクランクシャフト3dに連結され、後述する吸気カム位相可変機構50を介して吸気カムシャフト5に連結されている。以上の構成により、吸気カムシャフト5は、クランクシャフト3dが2回転する毎に1回転する。また、吸気カム6は、気筒3a毎に吸気カムシャフト5上にこれと一体に回転するように設けられている。
The intake sprocket is connected to the
さらに、吸気側動弁機構40は、クランクシャフト3dの回転に伴う吸気カムシャフト5の回転により、各気筒3aの吸気弁4を開閉駆動するものであり、後述するように、吸気弁4のバルブタイミングを無段階に変更する可変式の動弁機構で構成されている。
Further, the intake
一方、排気弁7は、そのステム7aがガイド7bに摺動自在に嵌合しており、このガイド7bは、シリンダヘッド3cに固定されている。さらに、排気弁7は、上下のスプリングシート7c,7dと、これらの間に設けられたバルブスプリング7eとにより、閉弁方向に付勢されている。
On the other hand, the
また、排気カムシャフト8の一端部上には、排気スプロケット(図示せず)が同軸に配置され、回転自在に設けられている。この排気スプロケットは、図示しないタイミングチェーンを介してクランクシャフト3dに連結され、後述する排気カム位相可変機構90を介して排気カムシャフト8に連結されている。以上の構成により、排気カムシャフト8は、クランクシャフト3dが2回転する毎に1回転する。さらに、排気カム9は、排気カムシャフト8上にこれと一体に回転するように気筒3a毎に設けられている。
An exhaust sprocket (not shown) is coaxially disposed on one end of the
さらに、排気側動弁機構60は、クランクシャフト3dの回転に伴う排気カムシャフト8の回転により、各気筒3aの排気弁7を開閉駆動するものであり、後述するように、排気弁7の最大リフトおよびバルブタイミングを無段階に変更する可変式の動弁機構で構成されている。なお、本実施形態では、「排気弁7の最大リフト(以下「排気リフト」という)」は、排気弁7の最大揚程を表すものとする。
Further, the exhaust
一方、燃料噴射弁10は、気筒3a毎に設けられ、燃料を燃焼室3g内に直接噴射するようにシリンダヘッド3cに取り付けられている。すなわち、エンジン3は直噴エンジンとして構成されている。また、燃料噴射弁10は、ECU2に電気的に接続されており、ECU2により、後述する燃料噴射タイミングに基づいて、開閉タイミングが制御される。
On the other hand, the
また、点火プラグ11も、気筒3a毎に設けられ、シリンダヘッド3cに取り付けられている。点火プラグ11は、ECU2に電気的に接続されており、ECU2により、後述する点火時期IG_LOGに応じたタイミングで燃焼室3g内の混合気を火花点火するように、放電状態が制御される。
A
一方、エンジン3には、クランク角センサ20および水温センサ21が設けられている。このクランク角センサ20は、マグネットロータおよびMREピックアップで構成されており、クランクシャフト3dの回転に伴い、いずれもパルス信号であるCRK信号およびTDC信号をECU2に出力する。
On the other hand, the
このCRK信号は、所定クランク角(例えば10゜)毎に1パルスが出力され、ECU2は、このCRK信号に基づき、エンジン3の回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを算出する。また、TDC信号は、各気筒3aのピストン3bが吸気行程のTDC位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角毎に1パルスが出力される。なお、本実施形態では、クランク角センサ20が運転状態パラメータ検出手段に相当し、エンジン回転数NEが運転状態パラメータに相当する。
The CRK signal is output at one pulse every predetermined crank angle (for example, 10 °), and the
さらに、水温センサ21は、エンジン3のシリンダブロック3e内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温TWを検出して、それを表す検出信号を、ECU2に出力する。
Further, the
一方、エンジン3の吸気管12には、上流側から順に、エアフローセンサ22、ターボチャージャ13およびスロットル弁機構14がそれぞれ設けられている。このエアフローセンサ22は、熱線式エアフローメータで構成されており、吸気管12内を流れる新気の流量(以下「新気流量」という)GINを検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。
On the other hand, an
また、ターボチャージャ13は、可変容量式のものであり、吸気管12のエアフローセンサ22よりも下流側に設けられたコンプレッサブレード13aと、排気管16の途中に設けられ、コンプレッサブレード13aと一体に回転するタービンブレード13bと、可変ノズル機構14と、これらを収容するハウジングなどを備えている。
The
このターボチャージャ13では、排気管16内を流れる排ガスによってタービンブレード13bが回転駆動されると、これと一体のコンプレッサブレード13aも同時に回転することにより、吸気管12内の空気が加圧される。すなわち、過給動作が実行される。
In the
また、可変ノズル機構14(可変機構)は、ターボチャージャ13が発生する過給圧を変化させるためのものであり、複数の可変ノズルベーン14a(2つのみ図示)と、可変ノズルベーン14aを駆動するベーンアクチュエータ14bなどを備えている。可変ノズルベーン14aは、ハウジングのタービンブレード13bを収容する部分の壁に回動自在に取り付けられている。また、ベーンアクチュエータ14bは、ECU2に電気的に接続されているとともに、可変ノズルベーン14aに機械的に連結されている。
The variable nozzle mechanism 14 (variable mechanism) is for changing the supercharging pressure generated by the
ECU2は、ベーンアクチュエータ14bを介して可変ノズルベーン14aの開度(以下「ノズル開度」という)LVNTを変化させ、タービンブレード13bに吹き付けられる排ガス量を変化させることによって、タービンブレード13bが排ガスから受け取る運動エネルギを変化させる。それにより、タービンブレード13bの回転速度すなわちコンプレッサブレード13aの回転速度が変化することで、過給圧が変更される。
The
さらに、スロットル弁機構15は、スロットル弁15aおよびこれを開閉駆動するTHアクチュエータ15bなどを備えている。スロットル弁15aは、吸気管12の途中に回動自在に設けられており、回動に伴う開度の変化により吸気管12内の新気流量を変化させる。THアクチュエータ15bは、ECU2に接続されたモータにギヤ機構(いずれも図示せず)を組み合わせたものであり、ECU2からの制御入力信号によって駆動されることにより、スロットル弁15aの開度を変化させる。
Further, the
また、吸気管12のスロットル弁機構15よりも下流側には、吸気温センサ23および吸気管内圧センサ24(いずれも図2参照)が設けられている。この吸気温センサ23は、吸気管12内を流れる空気の温度(以下「吸気温」という)TAを検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。
Further, an intake
吸気管内圧センサ24は、例えば半導体圧力センサなどで構成され、吸気管12内の圧力(以下「吸気管内圧」という)PBAを検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。この吸気管内圧PBAは、絶対圧として検出される。
The intake pipe
一方、エンジン3の排気管16には、上流側から順に、LAFセンサ25および触媒装置17(触媒)がそれぞれ設けられている。LAFセンサ25は、ジルコニアおよび白金電極などで構成され、理論空燃比よりもリッチなリッチ領域から極リーン領域までの広範囲な空燃比の領域において、排気管16内を流れる排ガス中の酸素濃度をリニアに検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。ECU2は、このLAFセンサ25の検出信号の値に基づき、排ガス中の空燃比を表す検出空燃比KACTを算出する。
On the other hand, the
また、エンジン3には、排気還流機構18が設けられている。この排気還流機構18は、排気管16内の排ガスを吸気管12側に還流させるものであり、吸気管12および排気管16の間に接続されたEGR管18aと、このEGR管18aを開閉するEGR制御弁18bなどで構成されている。EGR管18aの一端は、排気管16の触媒装置15よりも上流側の部分に開口し、他端は、吸気管12のスロットル弁機構13よりも下流側の部分に開口している。
The
また、EGR制御弁18bは、リニア電磁弁タイプのもので、ECU2からの制御入力信号に応じて、そのリフト(以下「EGRリフト」という)が最大値と最小値との間でリニアに変化するように構成されており、それにより、EGR管18aの開度すなわち排気還流量(以下「外部EGR量」という)を変化させる。
The
このEGR制御弁18bには、EGRリフトセンサ26が取り付けられており、EGRリフトセンサ26は、EGR制御弁18bの実際のEGRリフトLACTを検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。ECU2は、後述するように、EGR制御弁18bを介して、EGRリフトLACTが目標EGRリフトLCMDに収束するように、外部EGR量を制御する。なお、以下の説明では、排気還流機構18により排気を還流させることを「外部EGR」という。
An
次に、前述した吸気側動弁機構40について説明する。この吸気側動弁機構40は、図4に示すように、吸気カムシャフト5、吸気カム6、ロッカアームシャフト42、2つのロッカアーム43,43および吸気カム位相可変機構50などを備えている。この吸気弁側動弁機構40では、吸気カムシャフト5が回転すると、ロッカアームシャフト42を中心として、2つのロッカアーム43,43が回動し、それにより、吸気弁4が開閉駆動される。
Next, the intake
また、吸気カム位相可変機構50は、吸気カムシャフト5のクランクシャフト3dに対する相対的な位相(以下「吸気カム位相」という)CAINを無段階に進角側または遅角側に変更するものであり、本出願人が特開2005−315161号公報で既に提案したものと同様に構成されているので、以下、その概略を簡単に説明する。
The intake cam phase
この吸気カム位相可変機構50は、吸気カムシャフト5の吸気スプロケット側の端部に設けられており、吸気カム位相電磁弁51と、これを介して油圧が供給される進角室および遅角室などを備えている。この吸気カム位相電磁弁51は、ECU2に接続されており、ECU2からの制御入力信号に応じて、進角室および遅角室に供給する油圧を変化させることで、吸気カム位相CAINを所定の最遅角値と所定の最進角値との間で無段階に連続的に変化させる。それにより、吸気弁4のバルブタイミングは、図6に実線で示す最遅角タイミングと、図6に2点鎖線で示す最進角タイミングとの間で無段階に変更される。
The intake cam phase
一方、吸気カムシャフト5の吸気カム位相可変機構50と反対側の端部には、吸気カム角センサ27(図2参照)が設けられている。この吸気カム角センサ27は、例えばマグネットロータおよびMREピックアップで構成されており、吸気カムシャフト5の回転に伴い、パルス信号であるINCAM信号を所定のカム角(例えば1゜)ごとにECU2に出力する。ECU2は、このINCAM信号および前述したCRK信号に基づき、吸気カム位相CAINを算出する。
On the other hand, an intake cam angle sensor 27 (see FIG. 2) is provided at the end of the
次に、前述した排気側動弁機構60について説明する。この排気側動弁機構60は、図5に示すように、排気カムシャフト8、排気カム9、排気リフト可変機構70および排気カム位相可変機構90などを備えている。
Next, the exhaust
この排気リフト可変機構70は、クランクシャフト3dの回転に伴う排気カムシャフト8の回転により排気弁7を開閉駆動するとともに、排気リフトを値0と所定の最大値LEXMAX(図7参照)との間で無段階に変更するものであり、本出願人が特願2005−288057号で既に提案したものと同様に構成されているので、以下、その概略を簡単に説明する。
The variable
この排気リフト可変機構70は、コントロールシャフト71およびロッカアームシャフト72と、これらのシャフト71,72上に気筒3a毎に設けられたロッカアーム機構73と、これらのロッカアーム機構73を同時に駆動する排気リフトアクチュエータ80(図2参照)などを備えている。
The variable
このロッカアーム機構73は、リンク74a、ローラ軸74b、ローラ74c、ロッカアーム75などを備えている。また、排気リフトアクチュエータ80は、モータおよび減速ギヤ機構(いずれも図示せず)などを組み合わせたものであり、ECU2に電気的に接続されており、ECU2からの制御入力信号によって駆動されると、コントロールシャフト71を回動させ、それにより、リンク74aをローラ軸74bを中心として回動させる。
The
このリンク74aが図5に実線で示すゼロリフト位置にある場合、排気カム9が回転し、そのカムノーズによりローラ74cがロッカアームシャフト72側に押されると、リンク74aはコントロールシャフト71を中心として、図5の時計回りに回動する。その際、ロッカアーム75の案内面75aがコントロールシャフト71を中心とする円弧と一致するような形状を有しているので、バルブスプリング7eの付勢力により、ロッカアーム75は図5に示す閉弁位置に保持される。それにより、排気リフトは値0に保持され、排気弁7は閉弁状態に保持される。
When the
一方、リンク74aがゼロリフト位置から最大リフト位置(図5の破線で示す位置)側の位置まで回動し、その位置に保持されている状態では、排気カム9の回転により、リンク74aがコントロールシャフト71を中心として図5の時計回りに回動すると、ロッカアーム75は、バルブスプリング7eの付勢力に抗しながら、図5に示す閉弁位置から下方に回動し、排気弁7を開放する。その際、ロッカアーム75の回動量すなわち排気リフトは、リンク74aが最大リフト位置側に近い位置にあるほど、より大きくなる。
On the other hand, when the
以上の理由により、排気弁7は、リンク74aが最大リフト位置側に近い位置にあるほど、より大きなリフトで開弁し、具体的には、排気カム9の回転中、排気弁7は、リンク74aが最大リフト位置にあるときには、図7に実線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、排気リフトは、その最大値LEXMAXを示す。したがって、この排気リフト可変機構70では、排気リフトアクチュエータ80を介して、リンク74aをゼロリフト位置と最大リフト位置との間で回動させることにより、排気リフトを値0と所定の最大値LEXMAXとの間で無段階に変化させることができる。
For the above reasons, the
また、排気リフト可変機構70には、回動角センサ28が設けられており(図2参照)、この回動角センサ28は、コントロールシャフト71の回動角SAAEXを検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。
Further, the exhaust
次に、排気カム位相可変機構90について説明する。この排気カム位相可変機構90は、排気カムシャフト8のクランクシャフト3dに対する相対的な位相(以下「排気カム位相」という)CAEXを無段階に進角側または遅角側に変更するものであり、排気カムシャフト8の排気スプロケット側の端部に設けられている。
Next, the exhaust cam
この排気カム位相可変機構90は、前述した吸気カム位相可変機構50と同様に構成されているので、その詳細な説明は省略するが、排気カム位相電磁弁91などを備えており、ECU2からの制御入力信号により排気カム位相電磁弁91が駆動されると、排気カム位相CAEXを、所定の最遅角値と所定の最進角値との間で連続的に変化させる。それにより、排気弁7のバルブタイミングは、図6に実線で示す最遅角タイミングと、図6に2点鎖線で示す最進角タイミングとの間で無段階に変更される。
Since the exhaust cam phase
一方、排気カムシャフト8の排気カム位相可変機構90と反対側の端部には、排気カム角センサ29(図2参照)が設けられている。この排気カム角センサ29は、例えばマグネットロータおよびMREピックアップで構成されており、排気カムシャフト8の回転に伴い、パルス信号であるEXCAM信号を所定のカム角(例えば1゜)ごとにECU2に出力する。ECU2は、このEXCAM信号および前述したCRK信号に基づき、排気カム位相CAEXを算出する。
On the other hand, an exhaust cam angle sensor 29 (see FIG. 2) is provided at the end of the
以上のように、このエンジン3では、吸気側動弁機構40により、吸気弁4のバルブタイミングを無段階に変更できるとともに、排気側動弁機構60により、排気弁7のリフトおよびバルブタイミングを無段階に変更でき、それにより、気筒3a内に残留する既燃ガスの量すなわち内部EGR量を、2つの動弁機構40,60により自在に変更できるように構成されている。この既燃ガスは、排気還流機構16により還流される排ガスよりも高い温度を示す。
As described above, in the
なお、以下の説明では、吸気カム位相可変機構50、排気リフト可変機構70および排気カム位相可変機構90をまとめて「3つの可変機構50,70,90」という。
In the following description, the intake cam phase
さらに、ECU2には、大気圧センサ30、アクセル開度センサ31、スロットル弁開度センサ32およびイグニッション・スイッチ(以下「IG・SW」という)33が接続されている。この大気圧センサ30は、半導体圧力センサで構成されており、大気圧PAを検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。アクセル開度センサ31は、図示しないアクセルペダルの操作量であるアクセル開度APを検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。なお、本実施形態では、アクセル開度センサ31が運転状態パラメータ検出手段に相当し、アクセル開度APが運転状態パラメータに相当する。
Further, an
また、スロットル弁開度センサ32は、ポテンショメータで構成され、スロットル弁14bの開度(以下「スロットル弁開度」という)THを検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。さらに、IG・SW33は、イグニッションキー(図示せず)操作によりON/OFFされるとともに、そのON/OFF状態を表す信号をECU2に出力する。
The throttle
一方、ECU2は、CPU、RAM、ROMおよびI/Oインターフェース(いずれも図示せず)などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ20〜32の検出信号およびIG・SW33のON/OFF信号などに応じて、エンジン3の運転状態を判別するとともに、各種の制御処理を実行する。
On the other hand, the
具体的には、ECU2は、エンジン3の運転状態に応じて、後述するように、燃料噴射制御処理、過給圧制御処理、点火時期制御処理および可変機構制御処理などを実行する。これらの制御処理により、エンジン3は、後述する燃焼モード値STS_BURNCMDに応じて、成層自己着火燃焼モード、成層火炎伝播燃焼モード、火種自己着火燃焼モードおよび均質火炎伝播燃焼モードのいずれかの燃焼モードで運転される。
Specifically, the
この成層自己着火燃焼モードは、燃料を圧縮行程のみで噴射することにより成層混合気を生成し、これを自己着火燃焼させるものであり、エンジン3の運転状態が所定の第1運転域にあるとき、より具体的には、エンジン回転数NEが所定の低回転域にあり、かつ後述する要求トルクPMCMDが所定の低負荷域にあるときに実行される。なお、この成層自己着火燃焼モードの場合、成層混合気が自己着火燃焼するような状態で生成されるので、火花点火は本質的に不要であるが、失火防止と、自己着火燃焼タイミングを適切に制御することを目的として、本実施形態の後述する点火時期制御処理では、成層自己着火燃焼モードでも、点火プラグ11による火花点火が実行される。
In this stratified self-ignition combustion mode, a stratified mixture is generated by injecting fuel only in the compression stroke, and this is self-ignited and combusted. When the operating state of the
また、成層火炎伝播燃焼モードは、燃料を圧縮行程のみで噴射することにより成層混合気を生成し、これを火花点火により火炎伝播燃焼させるものであり、エンジン3の運転状態が所定の第2運転域(低中回転域かつ上記第1運転域よりも低負荷側の領域で、成層混合気が自己着火燃焼しないような領域)にあるときに実行される。
In the stratified flame propagation combustion mode, a stratified mixture is generated by injecting fuel only in the compression stroke, and this is subjected to flame propagation combustion by spark ignition. The operation state of the
さらに、火種自己着火燃焼モードは、燃料を吸気行程で噴射することにより、均質混合気を生成した後、燃料を圧縮行程で極少量噴射することにより、均質混合気と成層混合気の双方を含む混合気を生成し、そのうちの成層混合気を火花点火により火炎伝播燃焼させることにより、これを火種として均質混合気を自己着火燃焼させるものである。この火種自己着火燃焼モードは、エンジン3の運転状態が所定の第3運転域(低中回転域で上記第1運転域よりも高負荷側の領域)にあるときに実行される。
Furthermore, the self-ignition combustion mode includes both a homogeneous mixture and a stratified mixture by injecting fuel in the intake stroke to generate a homogeneous mixture and then injecting a very small amount of fuel in the compression stroke. An air-fuel mixture is generated, and the stratified air-fuel mixture is subjected to flame propagation combustion by spark ignition, and the homogeneous air-fuel mixture is self-ignited and combusted using this as a fire type. This fire type self-ignition combustion mode is executed when the operating state of the
一方、均質火炎伝播燃焼モードは、燃料を吸気行程で噴射することにより、均質混合気を生成し、これを火花点火により火炎伝播燃焼させるものであり、エンジン3の運転状態が上記の第1〜3運転域以外の所定の第4運転域にあるときに実行される。 On the other hand, in the homogeneous flame propagation combustion mode, a homogeneous mixture is generated by injecting fuel in the intake stroke, and this is subjected to flame propagation combustion by spark ignition. It is executed when the vehicle is in a predetermined fourth operation region other than the three operation regions.
なお、本実施形態では、ECU2が、運転状態パラメータ検出手段、燃焼モード選択手段および過給圧制御手段に相当する。
In the present embodiment, the
以下、図8を参照しながら、ECU2において、タイマ設定により所定周期(例えば10msec)で実行される制御処理について説明する。なお、以下の制御処理において算出または設定される各種の値は、ECU2のRAM内に記憶されるものとする。
Hereinafter, the control process executed in the
この処理では、まず、ステップ1(図では「S1」と略す。以下同じ)で、エンジン回転数NE、要求トルクPMCMD、燃焼モード値STS_BURNCMD、後述する目標吸気カム位相CAINCMD、後述する目標回動角SAAEXCMDおよび後述する目標排気カム位相CAEXCMDなどの各種のデータを読み込む。 In this process, first, in Step 1 (abbreviated as “S1” in the figure, the same applies hereinafter), the engine speed NE, the required torque PMCMD, the combustion mode value STS_BURNCMD, a target intake cam phase CAINCMD described later, and a target rotation angle described later. Various data such as SAAEXCMD and a target exhaust cam phase CAEXCMD described later are read.
次いで、ステップ2に進み、エンジン始動フラグF_ENGSTARTの設定処理を実行する。このエンジン始動フラグF_ENGSTARTの設定は、エンジン回転数NEおよびIG・SW33のON/OFF状態に基づいて、エンジン始動制御中すなわちクランキング中であるか否かを判定し、その判定結果に基づいて実行される。具体的には、エンジン始動フラグF_ENGSTARTは、エンジン始動制御中であるときには「1」に、それ以外のときには「0」にそれぞれ設定される。
Next, the process proceeds to step 2, and an engine start flag F_ENGSTART setting process is executed. The engine start flag F_ENGSTART is set based on the engine speed NE and the ON / OFF state of the IG /
ステップ2に続くステップ3で、触媒暖機フラグF_FIREONの設定処理を実行する。この触媒暖機フラグF_FIREONの設定は、エンジン始動後の経過時間、エンジン水温TWおよびアクセル開度APなどに基づいて、触媒装置17内の触媒をエンジン始動後に急速に活性化させる触媒暖機制御の実行条件が成立しているか否かを判定し、その判定結果に基づいて実行される。具体的には、触媒暖機フラグF_FIREONは、触媒暖機制御の実行条件が成立していることで、触媒暖機制御が実行されるときには「1」に、それ以外のときには「0」にそれぞれ設定される。
In
次いで、ステップ4で、燃焼モード値STS_BURNCMDの設定処理を実行する。この燃焼モード値STS_BURNCMDは、前述したように、エンジン3の燃焼モードとして、前述した4つの燃焼モードのいずれが選択されているのかを表すものであり、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDに応じて、図示しないマップを検索することにより設定される。
Next, in
より具体的には、燃焼モード値STS_BURNCMDは、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDが前述した所定の第1運転域にあることで、エンジン3の燃焼モードとして成層自己着火燃焼モードが選択されたときには「1」に設定され、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDが前述した所定の第2運転域にあることで、成層火炎伝播燃焼モードが選択されたときには「2」に設定される。さらに、燃焼モード値STS_BURNCMDは、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDが前述した所定の第3運転域にあることで、火種自己着火燃焼モードが選択されたときには「3」に設定され、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDが前述した所定の第4運転域にあることで、均質火炎伝播燃焼モードが選択されたときには「4」に設定される。
More specifically, the combustion mode value STS_BURNCMD is obtained when the stratified self-ignition combustion mode is selected as the combustion mode of the
ステップ4に続くステップ5で、過給圧制御処理を実行する。この過給圧制御処理は、ノズル開度指令値LVNT_CMD(可変機構の作動量)を算出するものであり、その詳細については後述する。
In
次いで、ステップ6で、アクセル開度APおよび要求トルクPMCMDに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標スロットル弁開度THCMDを算出する。
Next, at
次に、ステップ7に進み、可変機構制御処理を実行する。この可変機構処理は、以下に述べるように、可変ノズル機構14、スロットル弁機構15、排気還流機構18、吸気カム位相可変機構50、排気リフト可変機構70および排気カム位相可変機構90をそれぞれ制御するための制御入力信号の値を算出するものである。
Next, it progresses to step 7 and a variable mechanism control process is performed. This variable mechanism process controls the
この処理では、まず、可変ノズル機構14への制御入力信号の値が、前述したノズル開度指令値LVNT_CMDに基づいて算出され、そのように算出された制御入力信号が可変ノズル機構14のベーンアクチュエータ14bに供給されることにより、ノズル開度LVNTがフィードフォワード制御される。その結果、過給圧が制御される。この場合、ノズル開度指令値LVNT_CMDが大きいほど、ターボチャージャ13のタービンブレード13bが排ガスから受け取る運動エネルギがより小さくなり、それにより、過給圧がより小さくなるように制御される。
In this process, first, the value of the control input signal to the
また、スロットル弁機構15への制御入力信号の値が、スロットル弁開度THが目標スロットル弁開度THCMDに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムにより算出され、そのように算出された制御入力信号がスロットル弁機構15のTHアクチュエータ15bに供給されることにより、スロットル弁開度THがフィードバック制御される。その結果、吸入空気量が制御される。
Further, the value of the control input signal to the
さらに、排気還流機構18への制御入力信号の値が、EGRリフトLACTが目標EGRリフトLCMDに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムにより算出され、そのような算出された制御入力信号が排気還流機構18のEGR制御弁18bに供給されることにより、外部EGRが制御される。その結果、外部EGR割合が後述する算出値EGRDIVEXになるように制御される。
Further, the value of the control input signal to the exhaust
一方、吸気カム位相可変機構50への制御入力信号の値が、吸気カム位相CAINが目標吸気カム位相CAINCMDに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムにより算出され、そのように算出された制御入力信号が吸気カム位相可変機構50の吸気カム位相電磁弁51に供給されることにより、吸気カム位相CAINがフィードバック制御される。
On the other hand, the value of the control input signal to the intake cam phase
また、排気リフト可変機構70への制御入力信号の値が、回動角SAAEXが目標回動角SAAEXCMDに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムにより算出され、そのように算出された制御入力信号が排気リフト可変機構70の排気リフトアクチュエータ80に供給されることにより、排気リフトがフィードバック制御される。
Further, the value of the control input signal to the variable
さらに、排気カム位相可変機構90への制御入力信号の値が、排気カム位相CAEXが目標排気カム位相CAEXCMDに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムにより算出され、、そのように算出された制御入力信号が排気カム位相可変機構90の排気カム位相電磁弁91に供給されることにより、排気カム位相CAEXがフィードバック制御される。以上のように、吸気カム位相CAIN、排気リフトおよび排気カム位相CAEXがそれぞれ制御されることにより、内部EGRが制御され、その結果、内部EGR割合が後述する算出値EGRDIVINになるように制御される。
Further, the value of the control input signal to the exhaust cam phase
ステップ7の可変機構制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。
After executing the variable mechanism control process of
次に、図9を参照しながら、前述した過給圧制御処理について説明する。この処理では、まず、ステップ10で、前述したエンジン始動フラグF_ENGSTARTが「1」であるか否かを判別する。
Next, the above-described supercharging pressure control process will be described with reference to FIG. In this process, first, in
この判別結果がYESで、エンジン始動制御中であるときには、ステップ18に進み、ノズル開度指令値LVNT_CMDを所定の最大値LVNT_LMTH(例えば100%)に設定した後、本処理を終了する。このように、ノズル開度指令値LVNT_CMDが所定の最大値LVNT_LMTHに設定された場合、ターボチャージャ13のタービンブレード13bが排ガスから受け取る運動エネルギが最小になることで、過給がほとんど行われない状態となる。
If the determination result is YES and the engine start control is being performed, the process proceeds to step 18 where the nozzle opening command value LVNT_CMD is set to a predetermined maximum value LVNT_LMTH (for example, 100%), and then this process is terminated. As described above, when the nozzle opening command value LVNT_CMD is set to the predetermined maximum value LVNT_LMTH, the kinetic energy received from the exhaust gas by the
一方、ステップ10の判別結果がNOのときには、ステップ11に進み、前述した触媒暖機フラグF_FIREONが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、触媒暖機制御中であるときには、前述したように、ステップ18を実行した後、本処理を終了する。
On the other hand, when the determination result of
一方、ステップ11の判別結果がNOのときには、ステップ12に進み、ノズル開度指令値の基本値LVNT_BASEを算出する。この基本値LVNT_BASEは、具体的には、図10に示すように算出される。まず、ステップ30で、燃焼モード値STS_BURNCMDが「1」であるか否かを判別する。
On the other hand, when the determination result of
この判別結果がYESで、エンジン3の燃焼モードとして成層自己着火燃焼モードが選択されているときには、ステップ31に進み、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDに応じて、図11に示すマップを検索することにより、ノズル開度指令値の成層自己着火燃焼用値LVNT_HCCIを算出する。同図の記号i,jは、正の整数を示しており、この点は以下の説明においても同様である。
If the determination result is YES and the stratified self-ignition combustion mode is selected as the combustion mode of the
次いで、ステップ32に進み、基本値LVNT_BASEを成層自己着火燃焼用値LVNT_HCCIに設定した後、本処理を終了する。 Next, the routine proceeds to step 32, where the basic value LVNT_BASE is set to the stratified self-ignition combustion value LVNT_HCCI, and then this processing is terminated.
一方、ステップ30の判別結果がNOのときには、ステップ33に進み、燃焼モード値STS_BURNCMDが「2」であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、成層火炎伝播燃焼モードが選択されているときには、ステップ34に進み、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDに応じて、図12に示すマップを検索することにより、ノズル開度指令値の成層火炎伝播燃焼用値LVNT_DISCを算出する。
On the other hand, when the determination result of
次いで、ステップ35に進み、基本値LVNT_BASEを成層火炎伝播燃焼用値LVNT_DISCに設定した後、本処理を終了する。 Next, the routine proceeds to step 35, where the basic value LVNT_BASE is set to the stratified flame propagation combustion value LVNT_DISC, and then this processing is terminated.
一方、ステップ33の判別結果がNOのときには、ステップ36に進み、燃焼モード値STS_BURNCMDが「3」であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、火種自己着火燃焼モードが選択されているときには、ステップ37に進み、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDに応じて、図13に示すマップを検索することにより、ノズル開度指令値の火種自己着火燃焼用値LVNT_CCを算出する。
On the other hand, when the determination result of
次いで、ステップ38に進み、基本値LVNT_BASEを火種自己着火燃焼用値LVNT_CCに設定した後、本処理を終了する。 Next, the routine proceeds to step 38, where the basic value LVNT_BASE is set to the value LVNT_CC for fire type self-ignition combustion, and then this process is terminated.
一方、ステップ33の判別結果がNOで、均質火炎伝播燃焼モードが選択されているときには、ステップ39に進み、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDに応じて、図14に示すマップを検索することにより、ノズル開度指令値の均質火炎伝播燃焼用値LVNT_STKを算出する。
On the other hand, when the determination result in
次いで、ステップ40に進み、基本値LVNT_BASEを均質火炎伝播燃焼用値LVNT_STKに設定した後、本処理を終了する。 Next, the routine proceeds to step 40, where the basic value LVNT_BASE is set to the homogeneous flame propagation combustion value LVNT_STK, and then this processing is terminated.
以上の図11〜14の各マップにおいて、ノズル開度指令値の3種類の値LVNT_HCCI,LVNT_CC,LVNT_STKは、図15に示すような関係に設定されている。なお、成層火炎伝播燃焼用値LVNT_DISCは、図15中には示されていないが、成層自己着火燃焼用値LVNT_HCCIとほぼ同じ値に設定されている。 In each of the maps of FIGS. 11 to 14 described above, the three types of values LVNT_HCCI, LVNT_CC, and LVNT_STK of the nozzle opening command value are set to have a relationship as shown in FIG. Although the stratified flame propagation combustion value LVNT_DISC is not shown in FIG. 15, it is set to substantially the same value as the stratified self-ignition combustion value LVNT_HCCI.
同図は、エンジン回転数NEが低回転域の所定値NEX(例えば2000rpm)にあるときの、要求トルクPMCMDに対する3種類の値LVNT_HCCI,LVNT_CC,LVNT_STKの関係を示しており、図中の値LVNT_LMTLは、所定の最小値(例えば0%)を表している。 This figure shows the relationship between the three types of values LVNT_HCCI, LVNT_CC, and LVNT_STK with respect to the required torque PMCMD when the engine speed NE is at a predetermined value NEX (for example, 2000 rpm) in the low speed range, and the value LVNT_LMTL in the figure. Represents a predetermined minimum value (for example, 0%).
同図に示すように、均質火炎伝播燃焼用値LVNT_STKは、要求トルクPMCMDの大小にかかわらず、最大値LVNT_MAXに設定される。これは、均質火炎伝播燃焼モードの場合、低回転域では、内部EGR量が多いと燃焼状態が不安定になるので、ノズル開度LVNTをできるだけ大きな値に制御し、排気圧の上昇を抑制することで、内部EGR量の増大を回避し、燃焼状態の安定性を確保するためである。 As shown in the figure, the homogeneous flame propagation combustion value LVNT_STK is set to the maximum value LVNT_MAX regardless of the magnitude of the required torque PMCMD. This is because, in the homogeneous flame propagation combustion mode, the combustion state becomes unstable when the internal EGR amount is large in the low rotation range, so the nozzle opening LVNT is controlled to a value as large as possible to suppress the increase in exhaust pressure. This is to avoid an increase in the amount of internal EGR and to ensure the stability of the combustion state.
また、成層自己着火燃焼用値LVNT_HCCIは、低負荷域では、最小値LVNT_LMTLに設定されている。これは、低負荷域では、排気圧を高め、内部EGR量を増大させることで、燃焼室内の温度を成層混合気が適切に自己着火燃焼するような値まで上昇させるためである。これに加えて、成層自己着火燃焼用値LVNT_HCCIは、中高負荷域では、要求トルクPMCMDが大きいほど、より大きい値に設定されている。これは、中高負荷域では、要求トルクPMCMDが大きいほど、より大きなエンジン出力を確保すべく、過給圧をより高める必要があることによる。 Further, the stratified self-ignition combustion value LVNT_HCCI is set to the minimum value LVNT_LMTL in the low load region. This is because, in the low load region, the exhaust pressure is increased and the internal EGR amount is increased, so that the temperature in the combustion chamber is raised to a value at which the stratified mixture appropriately performs self-ignition combustion. In addition, the stratified self-ignition combustion value LVNT_HCCI is set to a larger value as the required torque PMCMD is larger in the middle and high load range. This is because, in the middle and high load range, as the required torque PMCMD is larger, it is necessary to increase the supercharging pressure in order to ensure a larger engine output.
さらに、火種自己着火燃焼用値LVNT_CCは、極低負荷域および極高負荷域では、成層自己着火燃焼用値LVNT_HCCIと同じ値に設定されているとともに、それ以外の負荷域では、成層自己着火燃焼用値LVNT_HCCIと同じような傾向で、これよりも若干大きな値に設定されている。これは、火種自己着火燃焼モードの場合、成層自己着火燃焼モードと比べると、火種となる成層混合気の燃焼に伴って熱エネルギが発生し、燃焼室内の温度が上昇するので、排気圧を低下させることで、その温度上昇分、内部EGR量を減少させるためである。 Further, the value LVNT_CC for the ignition type self-ignition combustion is set to the same value as the value LVNT_HCCI for the stratified self-ignition combustion in the extremely low load region and the extremely high load region, and the stratified self-ignition combustion in the other load regions. It has the same tendency as the utility value LVNT_HCCI, and is set to a value slightly larger than this. This is because, in the self-ignition combustion mode, compared with the stratified self-ignition combustion mode, thermal energy is generated with the combustion of the stratified mixture that becomes the fire species, and the temperature in the combustion chamber rises, so the exhaust pressure decreases. This is to reduce the internal EGR amount by the temperature rise.
図9に戻り、ステップ12で以上のように基本値LVNT_BASEを算出した後、ステップ13に進み、フィードバック補正項LVNT_FBを以下に述べるように算出する。まず、エンジン回転数NEに応じて、図示しないテーブルを検索することにより、吸気管内圧PBA(すなわち過給圧)の目標値PBA_CMDを算出する。そして、吸気管内圧PBAが目標値PBA_CMDに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムにより、フィードバック補正項LVNT_FBが算出される。
Returning to FIG. 9, after calculating the basic value LVNT_BASE in
次いで、ステップ14で、ノズル開度指令値LVNT_CMDを、基本値とフィードバック補正項の和LVNT_BASE+LVNT_FBに設定する。その後、ステップ15〜18で、ノズル開度指令値LVNT_CMDのリミット処理を実行する。
Next, in
すなわち、ステップ15で、ノズル開度指令値LVNT_CMDが最小値LVNT_LMTL以下であるか否かを判別する。この判別結果がYESのときには、ステップ17で、ノズル開度指令値LVNT_CMDを最小値LVNT_LMTLに設定した後、本処理を終了する。
That is, in
一方、ステップ15の判別結果がNOのときには、ステップ16に進み、ノズル開度指令値LVNT_CMDが最大値LVNT_LMTH以上であるか否かを判別する。この判別結果がYESのときには、前述したように、ステップ18で、ノズル開度指令値LVNT_CMDを最大値LVNT_LMTHに設定した後、本処理を終了する。
On the other hand, when the determination result of
一方、ステップ16の判別結果がNOで、LVNT_LMTL<LVNT_CMD<LVNT_LMTHのときには、そのまま本処理を終了する。
On the other hand, when the determination result of
以下、図16を参照しながら、ECU2において、TDC信号の発生に同期する制御周期で実行される制御処理について説明する。この処理では、まず、ステップ50で、エンジン回転数NE、アクセル開度AP、エンジン始動フラグF_ENGSTART、触媒暖機フラグF_FIREONおよび燃焼モード値STS_BURNCMDなどの各種のデータを読み込む。
Hereinafter, with reference to FIG. 16, a control process that is executed in the
次いで、ステップ51で、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じて、図17に示すマップを検索することにより、要求トルクPMCMDを算出する。このマップでは、要求トルクPMCMDは、エンジン回転数NEが高いほど、またはアクセル開度APが大きいほど、より大きな値に設定されている。これは、エンジン回転数NEが高いほど、またはアクセル開度APが大きいほど、エンジン負荷がより大きい状態になるので、それに対応するためである。
Next, at
ステップ51に続くステップ52で、燃料噴射制御処理を実行する。この制御処理は、燃料噴射弁10を介して気筒3a内に噴射すべき燃料量(以下「燃料噴射量」という)TOUTおよびその噴射タイミングなどを算出するものであり、その詳細については後述する。
In
次に、ステップ53で、EGR制御処理を実行する。この制御処理は、排気還流機構18を介して外部EGR量を制御するための、目標EGRリフトLCMDを算出し、3つの可変機構50,70,90を介して内部EGR量を制御するための、目標回動角SAAEXCMD、目標排気カム位相CAEXCMDおよび目標吸気カム位相CAINCMDを算出するものであり、その詳細については後述する。
Next, in
次いで、ステップ54で、後述するように、点火時期制御処理を実行した後、本処理を終了する。 Next, at step 54, as will be described later, after executing the ignition timing control process, this process is terminated.
次に、図18を参照しながら、前述した燃料噴射制御処理について説明する。同図に示すように、この処理では、まず、ステップ60で、前述したエンジン始動フラグF_ENGSTARTが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、エンジン始動制御中であるときには、ステップ61に進み、エンジン始動用の燃料噴射制御処理を実行する。この処理では、燃料噴射量TOUTが、エンジン水温TWなどの各種の運転状態パラメータに基づいて算出され、その算出値に基づいて、燃料噴射弁10の開閉タイミングすなわち燃料噴射タイミングが算出される。その後、本処理を終了する。
Next, the above-described fuel injection control process will be described with reference to FIG. As shown in the figure, in this process, first, in
一方、ステップ60の判別結果がNOのときには、ステップ62に進み、触媒暖機フラグF_FIREONが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、触媒暖機制御中であるときには、ステップ63に進み、触媒暖機制御用の燃料噴射制御処理を実行する。この処理では、燃料噴射量TOUTが、エンジン水温TWなどの各種の運転状態パラメータに基づいて算出され、その算出値に基づいて、燃料噴射タイミングが算出される。その後、本処理を終了する。
On the other hand, when the determination result of
一方、ステップ62の判別結果がNOのときには、ステップ64に進み、通常用の燃料噴射制御処理を実行した後、本処理を終了する。この通常用の燃料噴射制御処理は、具体的には、図19に示すように実行される。 On the other hand, when the determination result of step 62 is NO, the process proceeds to step 64, and after executing the normal fuel injection control process, this process is terminated. Specifically, the normal fuel injection control process is executed as shown in FIG.
まず、ステップ70で、新気流量GIN、エンジン回転数NE、吸気カム位相CAIN、エンジン水温TW、吸気温TA、検出空燃比KACTおよび要求トルクPMCMDなどの各種の運転状態パラメータを用いて、マップ検索を含む所定の演算手法により、燃料噴射量TOUTを算出する。
First, in
次いで、ステップ71に進み、燃焼モード値STS_BURNCMDが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、成層自己着火燃焼モードが選択されているときには、ステップ72に進み、燃料噴射量TOUTおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、成層自己着火燃焼用の燃料噴射タイミングを算出する。この成層自己着火燃焼用の燃料噴射タイミングは、圧縮行程中のタイミングとして算出される。その後、本処理を終了する。 Next, the routine proceeds to step 71, where it is determined whether or not the combustion mode value STS_BURNCMD is “1”. If the determination result is YES and the stratified self-ignition combustion mode is selected, the routine proceeds to step 72, where a stratified self-ignition combustion is performed by searching a map (not shown) according to the fuel injection amount TOUT and the engine speed NE. The fuel injection timing is calculated. The fuel injection timing for stratified self-ignition combustion is calculated as the timing during the compression stroke. Thereafter, this process is terminated.
一方、ステップ71の判別結果がNOのときには、ステップ73に進み、燃焼モード値STS_BURNCMDが「2」であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、成層火炎伝播燃焼モードが選択されているときには、ステップ74に進み、燃料噴射量TOUTおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、成層火炎伝播燃焼用の燃料噴射タイミングを算出する。この成層火炎伝播燃焼用の燃料噴射タイミングも、成層自己着火燃焼用の燃料噴射タイミングと同様に、圧縮行程中のタイミングとして算出される。その後、本処理を終了する。
On the other hand, when the determination result of
一方、ステップ73の判別結果がNOのときには、ステップ75に進み、燃焼モード値STS_BURNCMDが「3」であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、火種自己着火燃焼モードが選択されているときには、ステップ76に進み、燃料噴射量TOUTおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索するとともに、その検索値を用いた所定の演算式により、火種自己着火燃焼用の燃料噴射タイミングを算出する。この火種自己着火燃焼用の燃料噴射タイミングは、吸気行程中および圧縮行程中の2つのタイミングとして算出される。その後、本処理を終了する。
On the other hand, when the determination result of
一方、ステップ75の判別結果がNOで、均質火炎伝播燃焼モードが選択されているときには、ステップ77に進み、燃料噴射量TOUTおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、均質火炎伝播燃焼用の燃料噴射タイミングを算出する。この均質火炎伝播燃焼用の燃料噴射タイミングは、吸気行程中のタイミングとして算出される。その後、本処理を終了する。
On the other hand, when the determination result in
次に、図20を参照しながら、前述したEGR制御処理について説明する。同図に示すように、この処理では、まず、ステップ80で、要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標新気率KEGRCMDを算出する。
Next, the EGR control process described above will be described with reference to FIG. As shown in the figure, in this process, first, in
次いで、ステップ81に進み、内部EGR割合EGRDIVINを算出する。この内部EGR割合EGRDIVINは、具体的には、図21に示すように算出される。すなわち、まず、ステップ90で、燃焼モード値STS_BURNCMDが「1」であるか否かを判別する。
Next, the routine proceeds to step 81, where the internal EGR ratio EGRDIVIN is calculated. Specifically, the internal EGR ratio EGRDIVIN is calculated as shown in FIG. That is, first, at
この判別結果がYESで、エンジン3の燃焼モードとして成層自己着火燃焼モードが選択されているときには、ステップ91に進み、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDに応じて、図22に示すマップを検索することにより、内部EGR割合の成層自己着火燃焼用値EGRDIVIN_HCCIを算出する。
If the determination result is YES and the stratified self-ignition combustion mode is selected as the combustion mode of the
次いで、ステップ92に進み、内部EGR割合EGRDIVINを成層自己着火燃焼用値EGRDIVIN_HCCIに設定した後、本処理を終了する。 Next, the routine proceeds to step 92, where the internal EGR ratio EGRDIVIN is set to the value for stratified self-ignition combustion EGRDIVIN_HCCI, and then this processing is terminated.
一方、ステップ90の判別結果がNOのときには、ステップ93に進み、燃焼モード値STS_BURNCMDが「2」であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、成層火炎伝播燃焼モードが選択されているときには、ステップ94に進み、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDに応じて、図23に示すマップを検索することにより、内部EGR割合の成層火炎伝播燃焼用値EGRDIVIN_DISCを算出する。
On the other hand, when the determination result of
次いで、ステップ95に進み、内部EGR割合EGRDIVINを成層火炎伝播燃焼用値EGRDIVIN_DISCに設定した後、本処理を終了する。 Next, the routine proceeds to step 95, where the internal EGR ratio EGRDIVIN is set to the stratified flame propagation combustion value EGRDIVIN_DISC, and then this processing is terminated.
一方、ステップ93の判別結果がNOのときには、ステップ96に進み、燃焼モード値STS_BURNCMDが「3」であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、火種自己着火燃焼モードが選択されているときには、ステップ97に進み、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDに応じて、図24に示すマップを検索することにより、内部EGR割合の火種自己着火燃焼用値EGRDIVIN_CCを算出する。 On the other hand, when the determination result of step 93 is NO, the process proceeds to step 96 to determine whether or not the combustion mode value STS_BURNCMD is “3”. If the determination result is YES and the fire type self-ignition combustion mode is selected, the routine proceeds to step 97, where the internal EGR ratio is searched by searching the map shown in FIG. 24 according to the engine speed NE and the required torque PMCMD. The value EGRDIVIN_CC for self-ignition combustion is calculated.
次いで、ステップ98に進み、内部EGR割合EGRDIVINを火種自己着火燃焼用値EGRDIVIN_CCに設定した後、本処理を終了する。 Next, the routine proceeds to step 98, where the internal EGR ratio EGRDIVIN is set to the value for ignition type self-ignition combustion EGRDIVIN_CC, and then this processing is terminated.
一方、ステップ96の判別結果がNOで、均質火炎伝播燃焼モードが選択されているときには、ステップ99に進み、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDに応じて、図25に示すマップを検索することにより、内部EGR割合の均質火炎伝播燃焼用値EGRDIVIN_STKを算出する。
On the other hand, when the determination result in
次いで、ステップ100に進み、内部EGR割合EGRDIVINを均質火炎伝播燃焼用値EGRDIVIN_STKに設定した後、本処理を終了する。 Next, the routine proceeds to step 100 where the internal EGR ratio EGRDIVIN is set to the homogeneous flame propagation combustion value EGRDIVIN_STK, and then the present process is terminated.
以上の図22〜25の各マップにおいて、内部EGR割合の4種類の値EGRDIVIN_HCCI,EGRDIVIN_DISC,EGRDIVIN_CC,EGRDIVIN_STKは、以下のような関係に設定されている。すなわち、所定の低回転域では、成層自己着火燃焼用値EGRDIVIN_HCCIと成層火炎伝播燃焼用値EGRDIVIN_DISCがほぼ同じ値に設定されているとともに、火種自己着火燃焼用値EGRDIVIN_CCは、前述した熱エネルギの差異に起因して、成層自己着火燃焼用値EGRDIVIN_HCCIよりも小さい値に設定されている。さらに、均質火炎伝播燃焼用値EGRDIVIN_STKは、前述したように、燃焼の安定性を確保するために、内部EGR量がほぼ値0になるような小さい値に設定されている。 22 to 25, the four types of values EGRDIVIN_HCCI, EGRDIVIN_DISC, EGRDIVIN_CC, and EGRDIVIN_STK of the internal EGR ratio are set as follows. That is, in the predetermined low rotation range, the stratified self-ignition combustion value EGRDIVIN_HCCI and the stratified flame propagation combustion value EGRDIVIN_DISC are set to substantially the same value, and the fire type self-ignition combustion value EGRDIVIN_CC is the difference in the thermal energy described above. Therefore, the value is set to be smaller than the value for stratified self-ignition combustion EGRDIVIN_HCCI. Further, as described above, the homogeneous flame propagation combustion value EGRDIVIN_STK is set to a small value so that the internal EGR amount becomes substantially 0 in order to ensure the stability of combustion.
図20に戻り、ステップ81で、以上のように内部EGR割合EGRDIVINを算出した後、ステップ82に進み、外部EGR割合EGRDIVEXを、値1から内部EGR割合EGRDIVINを減算した値に設定する。 Returning to FIG. 20, after calculating the internal EGR ratio EGRDIVIN as described above in step 81, the process proceeds to step 82 where the external EGR ratio EGRDIVEX is set to a value obtained by subtracting the internal EGR ratio EGRDIVIN from 1.
次いで、ステップ83に進み、内部EGR割合EGRDIVINおよび目標新気率KEGRCMDに基づき、下式(1)により、内部EGR目標値KEGRCMDINを算出する。
EGRDIVIN=1−(1−KEGRCMD)・EGRDIVIN ……(1)
Next, the routine proceeds to step 83, where the internal EGR target value KEGRCMDIN is calculated by the following equation (1) based on the internal EGR ratio EGRDIVIN and the target fresh air rate KEGRCMD.
EGRDIVIN = 1- (1-KEGRCMD) · EGRDIVIN (1)
ステップ83に続くステップ84で、外部EGR割合EGRDIVEXおよび目標新気率KEGRCMDに基づき、下式(2)により、外部EGR目標値KEGRCMDEXを算出する。
EGRDIVEX=1−(1−KEGRCMD)・EGRDIVEX ……(2)
In
EGRDIVEX = 1- (1-KEGRCMD) · EGRDIVEX (2)
次に、ステップ85で、内部EGR目標値KEGRCMDINおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標回動角SAAEXCMDを算出する。その後、ステップ86で、内部EGR目標値KEGRCMDINおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標排気カム位相CAEXCMDを算出する。
Next, in
ステップ86に続くステップ87で、内部EGR目標値KEGRCMDINおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標吸気カム位相CAINCMDを算出する。 In step 87 subsequent to step 86, a target intake cam phase CAINCMD is calculated by searching a map (not shown) according to the internal EGR target value KEGRCMDIN and the engine speed NE.
次いで、ステップ88で、外部EGR割合EGRDIVEXおよび吸気管内ゲージ圧HPBGAに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標EGRリフトLCMDを算出した後、本処理を終了する。この吸気管内ゲージ圧HPBGAは、吸気管内圧PBAおよび大気圧PAに基づいて算出される。
Next, at
次に、図26を参照しながら、前述した点火時期制御処理について説明する。同図に示すように、この処理では、まず、ステップ110で、エンジン始動フラグF_ENGSTARTが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、エンジン始動制御中であるときには、ステップ111に進み、点火時期IG_LOGを、所定のエンジン始動用値IG_CRKに設定した後、本処理を終了する。
Next, the ignition timing control process described above will be described with reference to FIG. As shown in the figure, in this process, first, in
一方、ステップ110の判別結果がNOのときには、ステップ112に進み、触媒暖機フラグF_FIREONが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、触媒暖機制御中であるときには、ステップ113に進み、点火時期の触媒暖機制御用値IG_FIREを算出する。この触媒暖機制御用値IG_FIREは、所定のフィードバック制御アルゴリズムを含む算出式により、エンジン回転数NEが所定の触媒暖機制御用の回転数に保持され、かつ排ガスの熱容量が大きくなるような遅角側の値として算出される。
On the other hand, when the determination result of
次いで、ステップ114で、点火時期IG_LOGを、触媒暖機制御用値IG_FIREに設定した後、本処理を終了する。 Next, in step 114, the ignition timing IG_LOG is set to the catalyst warm-up control value IG_FIRE, and then this process is terminated.
一方、ステップ112の判別結果がNOのときには、ステップ115に進み、通常点火時期制御処理を実行した後、本処理を終了する。この通常点火時期制御処理は、具体的には、図27に示すように実行される。
On the other hand, when the determination result in
まず、ステップ120で、燃焼モード値STS_BURNCMDが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、エンジン3の燃焼モードとして成層自己着火燃焼モードが選択されているときには、ステップ121に進み、成層自己着火燃焼用の燃料噴射タイミングおよびエンジン回転数NEなどに基づき、所定の演算手法により、点火時期の成層自己着火燃焼用値IG_HCCIを算出する。この成層自己着火燃焼用値IG_HCCIは、前述したように、成層自己着火燃焼モードにおける失火を防止できるとともに、自己着火燃焼タイミングを適切に制御できるような値に算出される。
First, in
次いで、ステップ122に進み、点火時期IG_LOGを成層自己着火燃焼用値IG_HCCIに設定した後、本処理を終了する。 Next, the routine proceeds to step 122, where the ignition timing IG_LOG is set to the stratified self-ignition combustion value IG_HCCI, and then this processing is terminated.
一方、ステップ120の判別結果がNOのときには、ステップ123に進み、燃焼モード値STS_BURNCMDが「2」であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、成層火炎伝播燃焼モードが選択されているときには、ステップ124に進み、成層火炎伝播燃焼用の燃料噴射タイミングおよびエンジン回転数NEなどに基づき、所定の演算手法により、点火時期の成層火炎伝播燃焼用値IG_DISCを算出する。
On the other hand, when the determination result of
次いで、ステップ125に進み、点火時期IG_LOGを成層火炎伝播燃焼用値IG_DISCに設定した後、本処理を終了する。 Next, the routine proceeds to step 125, where the ignition timing IG_LOG is set to the stratified flame propagation combustion value IG_DISC, and then this processing is terminated.
一方、ステップ123の判別結果がNOのときには、ステップ126に進み、燃焼モード値STS_BURNCMDが「3」であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、火種自己着火燃焼モードが選択されているときには、ステップ127に進み、火種自己着火燃焼用の圧縮行程での燃料噴射タイミングおよびエンジン回転数NEなどに基づき、所定の演算手法により、点火時期の火種自己着火燃焼用値IG_CCを算出する。
On the other hand, when the determination result of
次いで、ステップ128に進み、点火時期IG_LOGを火種自己着火燃焼用値IG_CCに設定した後、本処理を終了する。 Next, the routine proceeds to step 128, where the ignition timing IG_LOG is set to the ignition type self-ignition combustion value IG_CC, and then this process is terminated.
一方、ステップ126の判別結果がNOで、均質火炎伝播燃焼モードが選択されているときには、ステップ129に進み、エンジン回転数NE、要求トルクPMCMDおよびエンジン水温TWなどの各種の運転状態パラメータに応じて、マップ検索などの所定の演算手法により、点火時期の均質火炎伝播燃焼用値IG_STKを算出する。
On the other hand, if the determination result in
次いで、ステップ130に進み、点火時期IG_LOGを均質火炎伝播燃焼用値IG_STKに設定した後、本処理を終了する。 Next, the routine proceeds to step 130, where the ignition timing IG_LOG is set to the homogeneous flame propagation combustion value IG_STK, and then this processing is terminated.
以上のように、本実施形態では、ECU2により、燃焼モード値STS_BURNCMDの値が、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDに応じて設定され、そのように設定された燃焼モード値STS_BURNCMDの値に応じて、成層自己着火燃焼モード、成層火炎伝播燃焼モード、火種自己着火燃焼モードおよび均質火炎伝播燃焼モードのいずれかの燃焼モードが選択されるとともに、その選択された燃焼モードでエンジン3を運転すべく、各種の制御処理が実行される。
As described above, in the present embodiment, the
その際、過給圧制御処理では、選択された燃焼モードに応じて、可変ノズル機構14のノズル開度指令値の基本値LVNT_BASEが、4つの値LVNT_HCCI,LVNT_DISC,LVNT_CC,LVNT_STKのいずれかに設定され、この基本値LVNT_BASEにフィードバック補正項LVNT_FBを加算することにより、ノズル開度指令値LVNT_CMDが算出される。この可変ノズル機構14は、ターボチャージャ13が排ガスから受け取る運動エネルギを変更するものであるので、ノズル開度指令値LVNT_CMDに応じて、排気管16内の排気圧が変化することになり、それに起因して、内部EGR量または内部EGR率が変化することになる。
At that time, in the supercharging pressure control process, the basic value LVNT_BASE of the nozzle opening command value of the
すなわち、この過給圧制御装置1によれば、選択された燃焼モードに応じて、排気圧を制御することができ、それにより、燃焼モードに応じて、燃焼室3gから排出される排ガス量、言い換えれば内部EGR量または内部EGR率を制御することができる。その結果、ターボチャージャ13付きの内燃機関3において、4つの燃焼モードのいずれにおいても、吸入空気量に加えて、内部EGR量または内部EGR率を過不足なく適切に確保することができ、それにより、良好な燃焼状態を確保でき、良好な排ガス特性や運転性を確保することができる。
That is, according to the supercharging
また、火種自己着火燃焼モードが選択されたときには、可変ノズル機構14のノズル開度指令値LVNT_CMDが、成層自己着火燃焼モードが選択されたときよりも小さい値に設定される。この場合、火種自己着火燃焼モードでは、火花点火により成層混合気を燃焼させるとともに、燃焼する成層混合気を火種として均質混合気を自己着火燃焼させるので、成層混合気のみを自己着火燃焼させる成層自己着火燃焼モードと比べて、混合気の燃焼によって発生する熱エネルギが高くなり、その結果、燃焼室3g内における熱エネルギを確保するのに必要な内部EGR量も少なくて済むことになる。したがって、上記のようにノズル開度指令値LVNT_CMDを設定することにより、2つの燃焼モード間での混合気の燃焼によって発生する熱エネルギの差に応じて、可変ノズル機構14のノズル開度指令値LVNT_CMDを適切に設定することができ、それにより、成層自己着火燃焼モードおよび火種自己着火燃焼モードの双方において、内部EGR量を過不足なく適切に確保することができる。
Further, when the fire type self-ignition combustion mode is selected, the nozzle opening command value LVNT_CMD of the
さらに、成層自己着火燃焼モードまたは成層火炎伝播燃焼モードが選択されたときには、ノズル開度指令値LVNT_CMDの基本値LVNT_BASEが、均質火炎伝播燃焼モードが選択されたときよりも小さい値に設定される。すなわち、気筒3a内での既燃ガスの残留度合がより大きくなるように、ノズル開度指令値LVNT_CMDが設定される。この場合、自着火を発生させるため、筒内温度を高くする必要があるので、均質火炎伝播燃焼モードと比べて、燃焼室内における熱エネルギを確保するのに必要な内部EGR量も多くなる。したがって、上記のようにノズル開度指令値LVNT_CMDを設定することにより、成層自己着火燃焼モードまたは成層火炎伝播燃焼モードが選択された場合には、均質火炎伝播燃焼モードが選択された場合よりも気筒内での既燃ガスの残留度合が大きくなるように、過給圧を制御できるので、成層自己着火燃焼モードおよび成層火炎伝播燃焼モードの双方において、内部EGR量を過不足なく適切に確保することができる。
Furthermore, when the stratified self-ignition combustion mode or the stratified flame propagation combustion mode is selected, the basic value LVNT_BASE of the nozzle opening command value LVNT_CMD is set to a smaller value than when the homogeneous flame propagation combustion mode is selected. That is, the nozzle opening degree command value LVNT_CMD is set so that the degree of residual burned gas in the
これに加えて、過給圧制御装置1によれば、エンジン3の始動後、触媒暖機制御処理が実行され、排ガス浄化用の触媒装置17に供給される排ガスの熱容量が高くなるようにエンジン3が運転されているときには、ターボチャージャ13が排ガスから受け取る運動エネルギが最小になるように、ノズル開度指令値LVNT_CMDがその最大値LVNT_LMTHに設定されるので、排ガスをその熱エネルギ損失を最小に抑制しながら触媒装置17に供給することができ、それにより、触媒装置17の触媒を迅速に活性化することができる。
In addition, according to the supercharging
なお、実施形態は、可変機構として可変ノズル機構14を用いた例である例であるが、本願発明の可変機構はこれに限らず、ターボチャージャが排ガスから受け取る運動エネルギを変更できるものであればよい。例えば、可変機構としてウエストゲート弁を用いてもよい。
The embodiment is an example in which the
また、実施形態は、内部EGR割合EGRDIVINすなわち内部EGR量を変更する機構として、3つの可変機構50,70,90を用いた例であるが、内部EGR量を変更する機構はこれらに限らず、内部EGR量を自在に変更できるものであればよい。
The embodiment is an example in which three
1 過給圧制御装置
2 ECU(運転状態パラメータ検出手段、燃焼モード選択手段、過給圧制御手段)
3 内燃機関
3a 気筒
13 ターボチャージャ
14 可変ノズル機構(可変機構)
17 触媒装置(触媒)
20 クランク角センサ(運転状態パラメータ検出手段)
31 アクセル開度センサ(運転状態パラメータ検出手段)
NE エンジン回転数(運転状態パラメータ)
AP アクセル開度(運転状態パラメータ)
LVNT_CMD ノズル開度指令値(可変機構の作動量)
EGRDIVIN 内部EGR割合(既燃ガスの残留量の割合)
DESCRIPTION OF
3
17 Catalytic device (catalyst)
20 Crank angle sensor (operating state parameter detecting means)
31 Accelerator opening sensor (operating state parameter detection means)
NE Engine speed (operating condition parameter)
AP accelerator opening (operating condition parameter)
LVNT_CMD Nozzle opening command value (operation amount of variable mechanism)
EGRDIVIN Internal EGR ratio (Ratio of residual amount of burned gas)
Claims (2)
前記ターボチャージャが排ガスから受け取る運動エネルギを変更する可変機構と、
前記内燃機関の運転状態を表す運転状態パラメータを検出する運転状態パラメータ検出手段と、
当該検出された運転状態パラメータに応じて、前記複数の燃焼モードのうちのいずれかを選択する燃焼モード選択手段と、
前記選択された燃焼モードに応じて、前記可変機構の作動量を決定することにより、前記過給圧を制御する過給圧制御手段と、
を備え、
当該過給圧制御手段は、前記火種自己着火燃焼モードが選択されたときには、前記成層自己着火燃焼モードが選択されたときよりも前記気筒内での前記既燃ガスの残留度合が小さくなるように、前記可変機構の作動量を決定するとともに、前記内燃機関の始動後、排ガス浄化用の触媒に供給される排ガスの熱容量が高くなるように当該内燃機関が運転されているときには、前記ターボチャージャが排ガスから受け取る運動エネルギが最小になるように、前記可変機構の作動量を決定することを特徴とする内燃機関の過給圧制御装置。 The residual amount of burned gas generated in the cylinder can be changed freely, and the stratified self-ignition combustion mode in which the stratified mixture is burned by self-ignition and the stratified mixture is burned by spark ignition. A stratified flame propagating combustion mode, and an air-fuel mixture including both a stratified mixture and a homogeneous mixture , and the stratified mixture is burned by spark ignition, and the homogeneous mixture is burned using the combusted stratified mixture as a fire type. In an internal combustion engine with a turbocharger that can be operated by switching between a plurality of combustion modes including a self-ignition combustion mode for self-ignition combustion and a homogeneous flame propagation combustion mode for combusting a homogeneous mixture by spark ignition, A supercharging pressure control device for an internal combustion engine for controlling a supercharging pressure by a turbocharger,
A variable mechanism for changing the kinetic energy received by the turbocharger from the exhaust gas;
An operating state parameter detecting means for detecting an operating state parameter representing an operating state of the internal combustion engine;
Combustion mode selection means for selecting one of the plurality of combustion modes according to the detected operating state parameter;
A supercharging pressure control means for controlling the supercharging pressure by determining an operation amount of the variable mechanism in accordance with the selected combustion mode;
Equipped with a,
The supercharging pressure control means is configured such that when the fire type self-ignition combustion mode is selected, the residual degree of the burned gas in the cylinder is smaller than when the stratified self-ignition combustion mode is selected. Determining the amount of operation of the variable mechanism, and after the internal combustion engine is started, when the internal combustion engine is operated so that the heat capacity of the exhaust gas supplied to the exhaust gas purification catalyst is increased, the turbocharger is A boost pressure control device for an internal combustion engine , wherein an operation amount of the variable mechanism is determined so that kinetic energy received from exhaust gas is minimized .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006315755A JP4778879B2 (en) | 2006-11-22 | 2006-11-22 | Supercharging pressure control device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006315755A JP4778879B2 (en) | 2006-11-22 | 2006-11-22 | Supercharging pressure control device for internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008128141A JP2008128141A (en) | 2008-06-05 |
JP4778879B2 true JP4778879B2 (en) | 2011-09-21 |
Family
ID=39554235
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006315755A Expired - Fee Related JP4778879B2 (en) | 2006-11-22 | 2006-11-22 | Supercharging pressure control device for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4778879B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7966814B2 (en) * | 2005-06-01 | 2011-06-28 | Emmanuel Buis | Internal combustion engine control method |
US7389173B1 (en) * | 2007-03-27 | 2008-06-17 | Southwest Research Institute | Control system for an internal combustion engine operating with multiple combustion modes |
EP2708721B1 (en) * | 2011-05-12 | 2020-02-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine control apparatus |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002364503A (en) * | 2001-06-01 | 2002-12-18 | Hitachi Ltd | Controller of internal combustion engine having turbocharger in exhaust system |
JP2003343312A (en) * | 2002-05-22 | 2003-12-03 | Hitachi Ltd | Control method of cylinder injection type internal combustion engine with turbocharger and cylinder injection type internal combustion engine with turbocharger |
JP4093074B2 (en) * | 2003-02-17 | 2008-05-28 | トヨタ自動車株式会社 | An internal combustion engine capable of self-ignition operation in which the air-fuel mixture is compressed and self-ignited |
JP4098684B2 (en) * | 2003-08-13 | 2008-06-11 | 本田技研工業株式会社 | Control device for compression ignition internal combustion engine |
JP4100401B2 (en) * | 2005-02-24 | 2008-06-11 | トヨタ自動車株式会社 | Internal combustion engine |
-
2006
- 2006-11-22 JP JP2006315755A patent/JP4778879B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008128141A (en) | 2008-06-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4421607B2 (en) | EGR control device for internal combustion engine | |
JP4475221B2 (en) | engine | |
JP5051201B2 (en) | Spark ignition type internal combustion engine control method and spark ignition type internal combustion engine system | |
JP4444275B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
EP1245815A2 (en) | Direct-injection spark-ignition engine with a turbo-charging device, engine control method , and computer-readable storage medium therefor | |
JP4792454B2 (en) | Ignition timing control device for internal combustion engine | |
JP2007100522A (en) | Exhaust gas recirculation control device of internal combustion engine | |
JP6583335B2 (en) | Control device for compression self-ignition engine | |
JP4468462B2 (en) | Internal EGR control device for internal combustion engine | |
JP4952732B2 (en) | Internal combustion engine control method and internal combustion engine control system | |
JP6432635B2 (en) | Control device for compression self-ignition engine | |
JP4778879B2 (en) | Supercharging pressure control device for internal combustion engine | |
WO2009122794A1 (en) | Internal egr control device for internal combustion engine | |
JP2008157104A (en) | Internal combustion engine | |
JP3771101B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP5381758B2 (en) | Engine control device | |
JP5303349B2 (en) | EGR control device for internal combustion engine | |
JP5925099B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP6614192B2 (en) | Control device for compression self-ignition engine | |
JP5293640B2 (en) | Engine valve timing control device | |
JP2004190539A (en) | Overhead-valve multi-cylinder engine capable of two cycle operation | |
JP2008101513A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP2000320355A (en) | Internal combustion engine controller | |
JP5293639B2 (en) | Engine valve timing control device | |
JP2005226492A (en) | Internal combustion engine equipped with turbocharger |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081127 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101224 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101228 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110127 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110607 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110704 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140708 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |