JP4876557B2 - Control device for spark ignition gasoline engine - Google Patents
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Description
本発明は火花点火式ガソリンエンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a spark ignition gasoline engine.
一般に予混合圧縮自己着火燃焼(HCCI:Homogeneous−Charge Compression−Ignition combustion。この明細書で「圧縮自己着火」という)を実行するに当たり、特許文献1に示すように、排気行程と吸気行程が重なる一対の気筒間において排気行程にある先行気筒でリーン燃焼させた既燃ガスを吸気行程にある後続気筒にそのまま導入したり、特許文献2に示すように、所定の運転領域において、排気弁の閉弁タイミングと吸気弁の開弁タイミングとを変更することにより、既燃ガスを燃焼室に残留させる技術(いわゆるネガティブオーバラップ)が知られている。特に、特許文献1には、圧縮自己着火を促進するために、少なくとも所定の低負荷側で圧縮上死点前に火花点火を実行する着火アシストが開示されている。
In general, when performing premixed compression auto-ignition combustion (HCCI: Homogeneous-Charge Compression-Ignition Combustion, referred to as “compression self-ignition” in this specification), as shown in
ところで、圧縮自己着火は、非特許文献1、2に示されているように、自発火(Autoignition)という現象を意図的に発生させて、NOxの低減、およびポンピングロスの低減等を図る技術である。この自発火は、非特許文献1または2に記載されているように、スロー反応、多段反応、一段反応を段階的に有している。
Incidentally, as shown in
スロー反応は、低圧力、低温(200℃以下)の領域で生じ、通常のエンジンでは生じない。多段反応は、スロー反応が生じるよりも高温領域(約300℃〜約400℃の温度領域)において、比較的僅かな温度上昇で燃焼し、ホルムアルデヒドを生成する「冷炎」と、冷炎の後に比較的短時間発生し、急速に温度上昇してCOを生成する「青炎」と、青炎の後に発生し、急速に高温に変化する「熱炎」とを段階的に生じる燃焼反応である。一段反応は、多段反応よりも高温領域で生じる現象であり、着火後、直ちに熱炎を生じる現象である。 The slow reaction occurs in a region of low pressure and low temperature (200 ° C. or lower), and does not occur in a normal engine. The multi-stage reaction is a “cold flame” that burns with a relatively slight temperature rise in a higher temperature range (a temperature range of about 300 ° C. to about 400 ° C.) than that in which a slow reaction occurs, and forms formaldehyde. It is a combustion reaction that occurs in a relatively short time and causes a “blue flame” that rapidly rises in temperature to generate CO and a “hot flame” that occurs after the blue flame and changes rapidly to a high temperature in stages. . The one-stage reaction is a phenomenon that occurs in a higher temperature region than the multistage reaction, and is a phenomenon that generates a hot flame immediately after ignition.
図1はイソオクタンの着火限界を示すダイアグラムである。 FIG. 1 is a diagram showing the ignition limit of isooctane.
図1を参照して、同図のLRで示す領域(約300℃〜約400℃の温度領域)では、多段反応を起こして、冷炎が生じることにより、混合気が自発火する。他方、図1のHRで示すように、それ以外の高温/高圧領域では、一段反応を起こすことが知られている。 With reference to FIG. 1, in the region indicated by LR (temperature region of about 300 ° C. to about 400 ° C.) in FIG. 1, a multistage reaction occurs and a cool flame is generated, whereby the air-fuel mixture is self-ignited. On the other hand, as shown by HR in FIG. 1, it is known that a one-step reaction occurs in other high temperature / high pressure regions.
他方、自発火が生じる時間は、非特許文献1または2に記載されているように、アレニウスの式(Arrhenius function)により、
On the other hand, as described in
(但し、τD は着火遅れ、tは終端ガス(end-gas)が圧縮されるまでの経過時間、tiは、自発火時間。)
によって求めることが可能であり、式(1)中の着火遅れτDは、
τd ={A×exp(B/T)}/PC (2)
(但し、A、B、Cは、混合気に依存するパラメータ、Tは温度、Pは圧力。)
を時間関数にすることによって求められる。
The ignition delay τ D in equation (1) is
τ d = {A × exp (B / T)} / P C (2)
(However, A, B, and C are parameters that depend on the gas mixture, T is temperature, and P is pressure.)
Is a time function.
ところで、上述した着火アシストは、多段反応が生じている比較的不安定な運転状態においては、熱炎反応を刺激するタイミングに実行することが好ましいことが本件発明者の鋭意研究により、明らかになってきた。 By the way, the inventors of the present invention have clarified that the above-described ignition assist is preferably performed at a timing for stimulating the thermal flame reaction in a relatively unstable operation state in which a multistage reaction occurs. I came.
他方、式(1)から明らかなように、自発火は、着火遅れτDに依存する関数である。この着火遅れτDは、式(2)から明らかなように、筒内の温度Tや圧力Pに依存しており、運転状態によって刻々と変化する。従って、着火アシストもまた、筒内の温度Tや圧力Pの変化に応じてリタードさせることが必要となる。 On the other hand, as is clear from the equation (1), the self-ignition is a function depending on the ignition delay τ D. As is apparent from the equation (2), this ignition delay τ D depends on the temperature T and pressure P in the cylinder and changes every moment depending on the operating state. Therefore, the ignition assist must also be retarded according to changes in the temperature T and pressure P in the cylinder.
ところが、固定タイミングで着火アシストを実行した場合、外気温が下がる等の原因により、着火遅れが生じると、失火が発生することになる。この失火により、当該気筒の筒内温度、筒内圧力は、さらに急速に低下することとなり、着火遅れτDも大きくなる。このような着火遅れτDの変化が、多段反応領域で生じると、熱炎反応を促進可能なタイミングよりも早い段階で火花点火が実行されてしまうこととなり、失火が繰り返される。他方、失火が繰り返されることにより、燃焼室内での燃料の偏在は、失火の度に顕著になる。その後、着火遅れτDがさらに大きくなることにより、着火アシストが冷炎反応を促進するタイミングに実行されることとなり、燃焼室内における燃料の偏在と相俟って、ヘビーノッキングが生じることがわかってきた。特に、圧縮自己着火を特許文献2のようにいわゆるネガティブオーバラップで実現する場合、失火が繰り返されることでネガティブオーバラップによって筒内の空燃比がリッチになるので、着火時のノッキングがさらに著しくなることもわかってきた。
However, if ignition assist is executed at a fixed timing, misfire will occur if an ignition delay occurs due to a decrease in the outside air temperature or the like. As a result of this misfire, the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure of the cylinder are further rapidly reduced, and the ignition delay τ D is also increased. If such a change in the ignition delay τ D occurs in the multistage reaction region, spark ignition is executed at an earlier stage than the timing at which the hot flame reaction can be promoted, and misfire is repeated. On the other hand, when misfire is repeated, the uneven distribution of fuel in the combustion chamber becomes significant each time the misfire occurs. Thereafter, by further increasing the ignition delay τ D , the ignition assist is executed at the timing of promoting the cold flame reaction, and it has been found that heavy knocking occurs due to the uneven distribution of fuel in the combustion chamber. It was. In particular, when the compression self-ignition is realized with a so-called negative overlap as in
しかるに従来は、専ら、運転状態における負荷要求とエンジン速度との関係のみで着火アシストを実行していたので、適切な着火アシストのタイミングを制御することができなかった。 However, conventionally, since the ignition assist is executed exclusively based on the relationship between the load demand in the driving state and the engine speed, it has been impossible to control the timing of the appropriate ignition assist.
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、適切なタイミングで着火アシストを実行し、ヘビーノッキングを回避し、不安定な燃焼状態にある運転領域においても、確実に圧縮自己着火運転を実現することのできる火花点火式ガソリンエンジンの制御装置を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and performs ignition assist at an appropriate timing, avoids heavy knocking, and reliably realizes compression self-ignition operation even in an operation region in an unstable combustion state. It is an object of the present invention to provide a control device for a spark ignition gasoline engine that can be used.
上記課題を解決するために本発明は、複数の気筒を有する火花点火式ガソリンエンジンの制御装置であって、運転状態を判定する運転状態判定手段と、判定された運転状態に基づいて、少なくともエンジンの部分負荷運転領域で圧縮自己着火運転を実行するHCCI実行手段と、少なくとも前記エンジンの部分負荷運転領域で圧縮自己着火運転を実行する際に着火アシストを実行する着火アシスト手段とを備え、前記運転状態判定手段は、失火を検出する失火検出手段を有し、前記着火アシスト手段は、前記失火検出手段により、圧縮自己着火運転を実行している気筒において失火が検出されなかった場合には、当該気筒に対し、圧縮行程の上死点前の圧縮行程後半に設定された基準アシストタイミングで火花点火を実行する一方、前記気筒で失火が検出された場合には、当該気筒に対し、前記基準アシストタイミングよりもリタードしたタイミングで火花点火を実行するものであることを特徴とする火花点火式ガソリンエンジンの制御装置である。この態様では、エンジンの部分負荷運転領域において圧縮自己着火運転を実行する際に、着火アシスト手段が所定の基準アシストタイミングで火花点火を実行することにより、自発火を促進し、確実に圧縮自己着火運転を実現することが可能になる。一方、圧縮自己着火運転を実行している気筒で失火が生じた場合には、火花点火のタイミングをリタードさせることにより、失火によって生じる筒内温度低下や圧力低下を見越して着火アシストのタイミングを設定することができるので、失火の繰り返しやそれによって誘発されるヘビーノッキングを防止することが可能になる。
In order to solve the above-described problems, the present invention is a control device for a spark ignition gasoline engine having a plurality of cylinders, and includes at least an engine based on operating state determining means for determining an operating state and determined operating state. and HCCI execution means for executing the compression-ignition operation at partial load operation region of an ignition assistance means for performing the ignition assistance in performing the compression-ignition operation at partial load operation region of at least the engine, the operating The state determination means has misfire detection means for detecting misfire, and when the misfire detection means does not detect misfire in the cylinder performing the compression self-ignition operation , the ignition assist means to cylinder while performing the spark ignition at a set reference assist timing in the latter half of the compression stroke before top dead center of the compression stroke, the cylinder If a misfire is detected, it compared the cylinder, as the control device for the spark-ignition gasoline engine, characterized in that at a timing retarded than the reference assist timing is to perform a spark ignition. In this aspect, when performing the compression self-ignition operation in the partial load operation region of the engine, the ignition assist means executes spark ignition at a predetermined reference assist timing, thereby promoting self-ignition and reliably performing compression self-ignition. It becomes possible to realize driving . On the other hand, if a misfire occurs in a cylinder that is performing compression self-ignition operation, the ignition timing is set in anticipation of in-cylinder temperature drop or pressure drop caused by misfire by retarding the spark ignition timing. Therefore, it is possible to prevent repeated misfires and heavy knocking induced thereby.
好ましい態様において、前記HCCI実行手段は、部分負荷運転領域のうち所定の低負荷側の運転領域では、特定の気筒のみが圧縮自己着火運転する減筒運転を実行する一方、部分負荷運転領域のうち前記所定の低負荷を越える高負荷側の運転領域では、稼働気筒数を増やして圧縮自己着火運転を実行するものであり、前記着火アシスト手段は、減筒運転時に休止していた気筒が圧縮自己着火運転で稼働する際には、前記基準アシストタイミングよりもリタードしたタイミングで火花点火を実行するものである。この態様では、部分負荷運転領域のうち、所定の低負荷側の運転領域では、特定の気筒のみにおいて圧縮自己着火運転が実行されることにより、燃費や排気性能の向上を図ることができる。しかも、この圧縮自己着火運転は、特定の気筒のみが稼働する減筒運転であるので、稼働中の気筒一つ当たりの負荷が増幅されるため、比較的吸気温度が低温であっても、筒内温度が速やかに高くなり、燃焼安定性が向上する。この結果、圧縮自己着火運転が最も不安定になりやすいエンジン低負荷運転領域において、比較的低い吸気温度で圧縮自己着火を実現することが可能になり、吸気温度を高めることによる過早着火を回避し、燃費の向上を低負荷運転領域で維持することが可能になる。他方、運転状態が部分負荷運転領域のうち前記所定の低負荷を越える高負荷側の運転領域に移行した場合には、稼働率を上げるようにしているので、減筒運転時に稼働していた気筒でのノッキングを防止することが可能になるとともに、減筒運転時に休止していた気筒が圧縮自己着火運転を実行する際には、当該気筒の筒内温度、筒内圧力に応じて着火アシストのタイミングをリタードさせることができるので、気筒の稼働率を増加させた時の比較的不安定な運転状態においても、失火を確実に防止することが可能になる。 In a preferred aspect, the HCCI execution means executes a reduced-cylinder operation in which only a specific cylinder performs a compression self-ignition operation in a predetermined low-load operation region in the partial load operation region, while in the partial load operation region. In the operating region on the high load side exceeding the predetermined low load, the number of operating cylinders is increased and the compression self-ignition operation is executed. When operating in the ignition operation, spark ignition is executed at a timing retarded from the reference assist timing. In this aspect, in the predetermined low load side operation region in the partial load operation region, the compression self-ignition operation is executed only in a specific cylinder, thereby improving fuel consumption and exhaust performance. Moreover, since this compression self-ignition operation is a reduced-cylinder operation in which only a specific cylinder is operated, the load per operating cylinder is amplified, so that even if the intake air temperature is relatively low, the cylinder The internal temperature rises quickly and combustion stability is improved. As a result, it is possible to realize compression self-ignition at a relatively low intake air temperature in the engine low-load operation region where compression self-ignition operation is most likely to be unstable, avoiding premature ignition by raising the intake air temperature. In addition, it becomes possible to maintain the improvement in fuel consumption in the low load operation region. On the other hand, when the operation state shifts to a high load side operation region that exceeds the predetermined low load in the partial load operation region, the operating rate is increased, so the cylinder that was operating during the reduced cylinder operation It is possible to prevent knocking at the same time, and when a cylinder that has been inactive during reduced-cylinder operation performs compression self-ignition operation, ignition assist is performed according to the in-cylinder temperature and in-cylinder pressure of the cylinder. Since the timing can be retarded, misfire can be reliably prevented even in a relatively unstable operating state when the operating rate of the cylinder is increased.
好ましい態様において、前記着火アシスト手段は、冷炎反応を含む多段反応が生じる運転領域においては、前記基準アシストタイミングとして、圧縮行程の上死点前の圧縮行程後半に冷炎反応を促進させる第1の火花点火を実行し、この第1の火花点火の所定時間後に熱炎反応を促進させる第2の火花点火を実行するものであり、前記所定の運転条件下では、第2の火花点火を、当該所定の運転条件に応じて前記基準アシストタイミングよりもリタードするものである。この態様では、多段反応が生じる不安定な運転領域において、冷炎反応、熱炎反応のそれぞれに対応した着火アシストを実行することができるとともに、所定の運転条件下では、熱炎反応の着火遅れに対応して着火アシストタイミングを制御することができるので、確実な圧縮自己着火を実現することが可能になる。 In a preferred embodiment, the ignition assisting means promotes a cold flame reaction in the latter half of the compression stroke before the top dead center of the compression stroke as the reference assist timing in an operation region where a multistage reaction including a cold flame reaction occurs. The second spark ignition is executed to promote the thermal flame reaction after a predetermined time of the first spark ignition. Under the predetermined operating conditions, the second spark ignition is performed. According to the predetermined operating condition, retarding is performed with respect to the reference assist timing. In this aspect, ignition assistance corresponding to each of the cold flame reaction and the hot flame reaction can be executed in an unstable operation region where the multistage reaction occurs, and under the predetermined operating conditions, the ignition delay of the hot flame reaction is delayed. Since the ignition assist timing can be controlled in response to the above, reliable compression self-ignition can be realized.
以上説明したように、本発明は、圧縮自己着火運転を実行している気筒で失火が生じた場合に、着火遅れを考慮したタイミングで着火アシストを実現することが可能になるので、専ら要求負荷とエンジン回転数のみで決定されていた運転状態では充分に防止することのできなかった失火やその繰り返しによるヘビーノッキングを確実に防止して燃焼安定性を高め、もって、不安定な燃焼状態にある運転領域においても、確実に圧縮自己着火運転を実現することが可能になるという顕著な効果を奏する。
As described above, according to the present invention, when a misfire occurs in a cylinder that is performing the compression self-ignition operation, it becomes possible to realize the ignition assist at a timing that takes into account the ignition delay. In the operating state determined only by the engine speed, misfires that could not be prevented sufficiently and heavy knocking due to repeated repetitions are reliably prevented to improve combustion stability, so that it is in an unstable combustion state Even in the operation region, there is a remarkable effect that the compression self-ignition operation can be surely realized.
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図2は、本発明の実施の一形態に係る制御装置10の概略構成を示す構成図であり、図3は図2に係る4サイクルガソリンエンジン20の一つの気筒の構造を示す断面略図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a schematic configuration of the
図2および図3を参照して、図示の制御装置10は、4サイクルガソリンエンジン20と、このエンジン20を制御するためのコントロールユニット100とを備えている。
With reference to FIGS. 2 and 3, the illustrated
エンジン20は、クランクシャフト21を回転自在に支持するシリンダブロック22と、シリンダブロック22の上部に配置されたシリンダヘッド23とを一体的に有しており、これらシリンダブロック22およびシリンダヘッド23には、クランクシャフト21の長手方向に並ぶ4つの気筒24A〜24Dが形成されている。
The
各気筒24A〜24Dには、コンロッド25を介して前記クランクシャフト21に連結された4つのピストン26が嵌挿されている。本実施形態において、気筒列方向の一端側から第1気筒24A、第2気筒24B、第3気筒24C、第4気筒24Dと呼ぶと、このピストン26が各気筒24A〜24D内にて昇降する行程は、表1に示すように、当該気筒24A〜24Dの燃焼サイクルが、第1気筒24A、第3気筒24C、第4気筒24D、第2気筒24Bの順になるように、クランク角で180°ずつの位相差が設定されている。
Four
各気筒24A〜24D内には、燃焼室27が形成されている。この際、排気行程と吸気行程とが重なる2つ一組の気筒(第1気筒24Aと第2気筒24B、第3気筒24Cと第4気筒24D)間において、本実施形態では、排気行程側の気筒(本実施形態ではこれを先行気筒と呼ぶ)24A、24Dから吸気行程側の気筒(本実施形態ではこれを後続気筒と呼ぶ)24B、24Cへ既燃ガスをそのまま導くような配管構造が構成されている。そして、先行気筒24A、24Dの幾何学的圧縮比は、14から16の範囲に設定される一方、後続気筒24B、24Cの幾何学的圧縮比は、11から12の間に設定される。
A
図4は気筒24A〜24Dを拡大して示す平面略図である。
FIG. 4 is a schematic plan view showing the
図3および図4を参照して、シリンダヘッド23の下面には、気筒24A〜24D毎に燃焼室27の天井部が構成され、この天井部は中央部分からシリンダヘッド23の下端まで延びる2つの傾斜面を有するいわゆるペントルーフ型となっている。
With reference to FIGS. 3 and 4, a ceiling portion of the
上述したように、先行気筒24A、24Dから後続気筒24B、24Cへ既燃ガスをそのまま導くような配管構造を構成するに当たり、先行気筒24A、24Dには、2つ一組の吸気ポート28が形成されているとともに、後続気筒24B、24Cには、吸気系統からの吸気を導入する一対の吸気ポート28aと、先行気筒24A、24Dからの既燃ガスを導入する吸気ポート28bがそれぞれ形成されている。他方、先行気筒24A、24Dには、既燃ガスをそのまま排気系統に排出するための排気ポート29aと、後続気筒24B、24Cへ既燃ガスを導くための排気ポート29bがそれぞれ一つずつ形成されているとともに、後続気筒24B、24Cには、既燃ガスをそのまま排気系統に排出するための排気ポート29のみが一つずつ形成されている。また、先行気筒24A、24Dの排気ポート29bは、気筒間ガス通路54によって、対応する後続気筒(図示の例では、第1気筒24Aについては第2気筒24B、第4気筒24Dについては第3気筒24C)の吸気ポート28bと連通可能に接続されている。
As described above, in configuring the piping structure that guides the burned gas from the preceding
さらに、各吸気ポート28、28a、28bと、各排気ポート29、29a、29bには、それぞれ吸気弁30、30a、30bと、排気弁31、31a、31bが設けられている。各吸気弁30、30a、30bと、各排気弁31、31a、31bは、カムシャフト37、38等を含む周知の動弁機構により、所定のタイミングで開閉するように駆動される。
Furthermore, the
各気筒24A〜24Dの吸気弁30、30a、30bと、排気弁31、31a、31bには、それぞれ公知のタペットユニット36が設けられている。タペットユニット36は、シリンダヘッド23に設けられた動弁機構のカムシャフト37、38のカム37a、38aによって、周期的に駆動されるものである。
A known
さらに、これらの各弁30a〜30b、31a〜31bのうち、先行気筒24A、24Dの排気弁31a、31bと、後続気筒24B、24Cの吸気弁30a、30bのタペットユニット36には、各弁30〜30b、31〜31bを作動状態と停止状態とに切り換える弁停止機構が設けられている。この弁停止機構の構造自体は、いわゆるロストモーション機構として従来から知られているため詳しい図示は省略する。
Further, among these
図5は、弁停止機能を有するタペットユニット36を制御するための回路構成を示す平面略図である。
FIG. 5 is a schematic plan view showing a circuit configuration for controlling the
図5を参照して、コントロールユニット100には、先行気筒24A、24Dの排気弁31aと、後続気筒24B、24Cの吸気弁30aのタペットユニット36に作動油を供給する作動油回路110のコントロール弁111が出力要素として接続されているとともに、先行気筒24A、24Dの排気弁31bと後続気筒24B、24Cの吸気弁30bのタペットユニット36に作動油を供給する作動油回路112のコントロール弁113が出力要素として接続されている。そして、各弁30a、30b、31a、31bは、コントロールユニット100によって、選択的に開閉されるよう構成されている。この結果、コントロールユニット100は、エンジン20を圧縮自己着火運転(減筒運転、全筒運転)や、強制着火運転等の複数の運転モードを実行することが可能になっている。
Referring to FIG. 5, the
次に、図3を参照して、燃焼室27の側部には、コントロールユニット100からの燃料噴射パルスを受けて、このパルス幅に対応する燃料を燃焼室27に噴射する燃料噴射弁32が設けられている。この燃料噴射弁32は、図略のニードル弁及びソレノイドを内蔵し、コントロールユニット100からパルス信号が入力されることにより、そのパルス入力時期にパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を噴射するように構成されている。なお、この燃料噴射弁32には図外の燃料ポンプにより燃料供給通路等を介して燃料が供給され、かつ、圧縮行程での燃焼室27内の圧力よりも高い燃料圧力を与え得るように燃料供給系統が構成されている。
Next, referring to FIG. 3, a
図4を参照して、各気筒24A〜24Dには、シリンダヘッド23に固定され、燃焼室27内にスパークを発する3個の点火プラグ34が配設されている。各点火プラグ34は、ピストン26の稜線部分と平行なシリンダ直径沿いに並んでおり、中央のものがシリンダボア中心Z上に配置され、両側のものが燃焼室27の側縁に配置されている。各点火プラグ34には、電子制御による点火タイミングのコントロールが可能な点火回路35が接続されており、この点火回路35がコントロールユニット100に制御されることにより、点火プラグ34は、選択的に点火制御されるようになっている。
Referring to FIG. 4, each of the cylinders 24 </ b> A to 24 </ b> D is provided with three
次に、図2および図3を参照して、エンジン20の吸気ポート28、28aには、インテークマニホールド42の分岐吸気管43が接続している。分岐吸気管43は、気筒24A〜24D毎に設けられており、それぞれがインテークマニホールド42に等長の吸気経路を形成した状態で接続されている。図示の実施形態において、各気筒24A〜24Dの吸気ポート28、28aは、それぞれクランクシャフト方向に沿って配設されており、前記分岐吸気管43の下流端は、各気筒24A〜24Dの吸気ポート28、28aに対応して二股に形成されている。分岐吸気管43の上流側合流部分には、開閉弁44が設けられている。開閉弁44は、三方電磁弁で具体化されたものであり、アクチュエータ45によって、個別に分岐吸気管43の集合部分を所望量だけ開閉できるように構成されている。
Next, referring to FIG. 2 and FIG. 3, a
インテークマニホールド42の上流側には、新気をインテークマニホールド42内部に導入するための吸気通路46が接続されている。この吸気通路46には、スロットルバルブ47が設けられている。
An
排気ポート29、29aには、分岐排気管51が接続されている。各分岐排気管51の下流端は、エキゾーストマニホールド52に接続されている。このエキゾーストマニホールド52には、既燃ガスを排出する排気通路53が接続されている。この排気通路53には、排気浄化のために三元触媒55が設けられている。この三元触媒55は、一般に知られているように、排気ガスの空燃比が理論空燃比(つまり空気過剰率λ=1)付近にあるときにHC,CO及びNOxに対して高い浄化性能を示す触媒である。
A
次に、インテークマニホールド42、エキゾーストマニホールド52の間には、排気された既燃ガスをインテークマニホールド42に還流させる外部EGRシステム60が設けられている。外部EGRシステム60は、インテークマニホールド42とエキゾーストマニホールド52との間に形成された還流通路61に接続され、EGRクーラ62と、EGR弁63と、EGR弁63を駆動するアクチュエータ64とを備えた公知のバルブシステムである。
Next, an
図6は図2の実施形態に係る吸気加熱手段としての吸気加熱システム70の構成を示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing a configuration of an intake
図6を参照して、吸気通路46には、スロットルバルブ47の上流側に三方電磁弁48が設けられており、この三方電磁弁48に接続されたバイパス通路49には、ヒータ50が設けられている。この三方電磁弁48は、開閉弁44と同様に、コントロールユニット100の制御により、開弁割合を変更可能に構成されている。従って、三方電磁弁48を切り換えることにより、所望の割合で外気をインテークマニホールド42に導入したり、ヒータ50で加温された空気をインテークマニホールド42に導入したりすることができるようになっている。
Referring to FIG. 6, a three-
さらに吸気通路46には、加熱通路71が分岐接続されている。この加熱通路71の途中には、冷却水熱交換器72と、排気熱交換器73が接続されている。
Further, a
加熱通路71は、各熱交換器72、73を経て吸熱した熱を吸気側に還流するためのものである。加熱通路71の下流側には、気筒24A〜24D毎に分岐した分岐管71aが設けられ、各分岐管71aは、対応する開閉弁44の吸気側のポートに接続されている。
The
冷却水熱交換器72は、エンジン20の水冷システム74に接続されて、エンジン20からラジエータ(図示せず)に還流する冷却水が吸収した熱を、加熱通路71を通る吸気に吸収させるためのものである。
The cooling
排気熱交換器73は、エンジン20の排気通路53に接続されて、既燃ガスの熱を、加熱通路71を通る吸気に吸収させるためのものである。排気熱交換器73は、加熱通路71において、冷却水熱交換器72の下流側に配置されている。
The
本実施形態において、上述したヒータ50と、これら熱交換器72、73が、吸気加熱システム70の主要部を構成している。
In the present embodiment, the
図2を参照して、エンジン20の運転状態を検出するために、吸気通路46には、エアフローセンサSW1が設けられ、開閉弁44の下流には吸気温度Tを予測するための吸気温度センサSW2(図3参照)が設けられている。また、シリンダブロック22には、クランクシャフト21の回転数を検出する回転数センサSW3および冷却水の温度を検出するエンジン水温センサSW4が設けられている(図3参照)。さらに、排気通路53には、上述した三元触媒55の上流側に設けられて空燃比を制御するための酸素濃度センサSW5が設けられている。さらにヒータ50および排気熱交換器73には、それぞれ温度センサSW7、SW8が設けられており、ヒータ50で加熱されたバイパス通路49内の吸気の温度と、加熱通路71内の吸気の温度とを検出することができるようになっている。さらに、エンジン20には、筒内圧力を検出するための圧力センサSW10が設けられている(図3参照)。本実施形態においては、クランク角度CAと筒内圧力から、失火が生じているか否かを判定する失火検出手段が、回転数センサSW3および圧力センサSW10によって具体化されている。
Referring to FIG. 2, in order to detect the operating state of
エンジン20には、制御手段としてのコントロールユニット100が設けられている。このコントロールユニット100には、エアフローセンサSW1、吸気温度センサSW2、回転数センサSW3、エンジン水温センサSW4、酸素濃度センサSW5、エンジン負荷を検出するためのアクセル開度センサSW6、並びに温度センサSW7、SW8、圧力センサSW10が入力要素として接続されている。これら各センサSW1〜SW10は、何れも本実施形態における運転状態検出手段の具体例である。他方、コントロールユニット100には、点火プラグ34の点火回路35、開閉弁44のアクチュエータ45、スロットルバルブ47のアクチュエータ、吸気通路46の三方電磁弁48、ヒータ50が制御要素として接続されている。
The
図2を参照して、コントロールユニット100は、CPU101、メモリ102、インターフェース103並びにこれらのユニット101〜103を接続するバス104を有するものであり、メモリ102に記憶されるプログラム並びにデータによって、運転状態を判定する運転状態判定手段を機能的に構成している。
Referring to FIG. 2, the
図7は、図2の実施形態に係る運転状態に応じた制御を行うための運転領域設定の一例を示す特性図である。 FIG. 7 is a characteristic diagram illustrating an example of operation region setting for performing control according to the operation state according to the embodiment of FIG. 2.
図7を参照して、図示の実施形態では、エンジン回転数Nが所定回転数N1以下の部分負荷運転領域Dにおいて、圧縮自己着火運転を実行し、残余の領域では、火花点火による強制着火運転を実行するように設定されている。さらに、圧縮自己着火運転を実行する部分負荷運転領域Dにおいて、所定の低負荷側の運転領域D1では、減筒運転を実行する一方、前記所定の低負荷を越える高負荷側の運転領域D2では、全筒運転を実行するようになっている。 Referring to FIG. 7, in the illustrated embodiment, the compression self-ignition operation is executed in the partial load operation region D where the engine speed N is equal to or less than the predetermined engine speed N1, and the forced ignition operation by spark ignition is performed in the remaining region. Is set to run. Further, in the partial load operation region D in which the compression self-ignition operation is performed, in the predetermined low load side operation region D 1 , while the reduced cylinder operation is performed, the high load side operation region D exceeding the predetermined low load is performed. In 2 , all-cylinder operation is executed.
コントロールユニット100は、メモリ102に記憶されている図7の制御用マップに基づき、前記回転数センサSW3及びアクセル開度センサSW6等からの信号により調べられるエンジンの運転状態(エンジン回転数及びエンジン負荷)が何れの運転領域にあるかを判別するようになっている。
The
圧縮自己着火運転を実行する場合、コントロールユニット100は、気筒間ガス通路54を介して先行気筒24A、24Dの既燃ガスを後続気筒24B、24Cに導入させる2気筒接続状態とする。
When executing the compression self-ignition operation, the
この状態で、減筒運転を実行する際、コントロールユニット100は、吸気加熱システム70を作動しつつ、後続気筒24B、24Cの吸気弁30aを閉じて後続気筒24B、24Cへの吸気を遮断し、なおかつ燃料供給や火花点火を休止して、専ら先行気筒24A、24Dのみを稼働する。この減筒運転を実行することにより、アイドル運転時等、燃焼安定性の悪い低負荷側において、稼働中の一気筒当たりの負荷を相対的に増加することができ、吸気温度Tを上昇させるまでもなく、圧縮自己着火運転による燃焼安定性を向上することが可能になる。
In this state, when executing the reduced cylinder operation, the
また、コントロールユニット100は、部分負荷運転領域Dで、先行気筒24A、24Dの減筒運転を実行する際、圧縮自己着火を促進するため、少なくとも所定の低負荷側で圧縮上死点前に先行気筒24A、24Dの着火アシストを実行するように点火回路35を駆動する。
Further, when the
他方、前記所定負荷よりも高負荷側の運転領域D2では、全気筒24A〜24Dが稼働する全筒運転が実行される。この全筒運転では、先行気筒24A、24Dと後続気筒24B、24Cとを連通する。全筒運転では、先行気筒24A、24Dでの既燃ガスが気筒間ガス通路54を経由して後続気筒24B、24Cに導入され、さらに後続気筒24B、24Cにおいても圧縮自己着火運転が実行されることになる。また、全筒運転時においても、コントロールユニット100は、前記吸気加熱システム70を作動させ、エンジン負荷に応じて吸気温度を調整する。
On the other hand, in the operation region of the high load side than the predetermined load D 2, all-cylinder operation to all
吸気温度の調整方法としては、予めメモリ102にエンジン運転状態に基づく目標吸気温度Tと吸気量とを制御マップとして記憶しておき、エアフローセンサSW1、吸気温度センサSW2、アクセル開度センサSW6、温度センサSW7、SW8の検出値から筒内への吸気温度Tと目標吸気量になるように、制御マップから値を読取って、スロットルバルブ47、開閉弁44、三方電磁弁48の開量を調整することにより実現される。
As a method for adjusting the intake air temperature, the target intake air temperature T and the intake air amount based on the engine operating state are previously stored in the
他方、強制着火運転を実行する際は、各気筒24A〜24Dにそれぞれ新気を導入させる各気筒独立状態とするように吸排気流通状態を変更すべくコントロールユニット100が作動油回路110、112のコントロール弁111、113を駆動して、タペットユニット36を制御する。
On the other hand, when the forced ignition operation is executed, the
また、コントロールユニット100は、判定した運転状態に応じて燃料噴射弁32からの噴射量及び噴射タイミングを制御する。
Further, the
図8は各気筒24A〜24Dに対する燃料噴射量とエンジン負荷との関係を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the fuel injection amount and the engine load for each of the
図8を参照して、コントロールユニット100のメモリ102には、図8に基づく制御マップが記憶されている。この制御マップにおいて、減筒運転が実行される低負荷側の運転領域D1では、負荷の増大に伴って先行気筒24A、24Dへの燃料噴射量を増加するように設定されている。他方、高負荷側の運転領域D2では、後続気筒24B、24Cでの圧縮自己着火運転の開始時に当該後続気筒24B、24Cへ所定量の燃料を供給するとともに、先行気筒24A、24Dへの燃料供給量を前記所定量だけ減量するように設定されている。
Referring to FIG. 8, a control map based on FIG. 8 is stored in
さらに、後続気筒24B、24Cが運転を開始した後は、先行気筒24A、24Dへの燃料噴射量は、減量後の一定量に維持され、後続気筒24B、24Cへの燃料噴射量のみがエンジン負荷の増加に伴って増量するように設定されている。
Further, after the
図9は1500rpmのときの図示平均有効圧力(IMEP)と図示燃料消費率(ISFC)の関係を示すグラフである。 FIG. 9 is a graph showing the relationship between the indicated mean effective pressure (IMEP) and the indicated fuel consumption rate (ISFC) at 1500 rpm.
図9を参照して、低負荷側の運転領域D1において、外部EGRのない状態で仮に全気筒24A〜24Dを稼働させて運転した場合、図示燃料消費率は、200近くになってしまう。これに対して、運転領域D1において、減筒運転を実行した場合、一気筒当たりの負荷の増加によって、図示燃料消費率は、大幅に低減する。 Referring to FIG. 9, when the operation is performed by operating all the cylinders 24 </ b> A to 24 </ b> D without any external EGR in the low load side operation region D 1 , the illustrated fuel consumption rate becomes close to 200. In contrast, in the operating region D 1, if you perform a reduced-cylinder operation, the increase in the load per cylinder, the illustrated fuel consumption rate, is significantly reduced.
以上の構成によれば、運転状態が低負荷側の運転領域D1であると判定された場合、コントロールユニット100は、後続気筒24B、24Cに係る吸気弁30aを閉じて、先行気筒24A、24Dのみを稼働し、燃料噴射を行う。これにより、先行気筒24A、24Dにおいて、圧縮自己着火運転が実行され、既燃ガスが後続気筒24B、24Cに導入される。この際、先行気筒24A、24Dへの燃料噴射量は、エンジン負荷の増大に伴って増加される。さらに、この減筒運転時において、少なくとも低負荷側では、先行気筒24A、24Dでの着火をアシストするための点火が実行される。これにより、先行気筒24A、24Dでの圧縮自己着火運転が確実に実行され、燃焼安定性が向上する。
According to the above configuration, when the operating state is determined to be operating region D 1 of the low-load side, the
次に、エンジン負荷が増大し、運転状態が高負荷側の運転領域D2であると判定された場合、コントロールユニット100は、全気筒24A〜24Dに燃料噴射を行い、全気筒を稼働させて、圧縮自己着火運転を実行する。この際、先行気筒24A、24Dへの燃料噴射量が減量されるとともに、後続気筒24B、24Cへの燃料噴射量を先行気筒24A、24Dでの減量分に設定して運転を開始する。これとともに、後続気筒24B、24Cが運転を開始した後は、先行気筒24A、24Dへの燃料噴射量は、一定量に維持され、後続気筒24B、24Cへの燃料噴射量のみがエンジン負荷の増加に伴って増量される。
Then, the engine load is increased, when the operating state is determined to be operating region D 2 of the high-load side, the
次に、本実施形態における着火アシスト制御の詳細について説明する。 Next, details of the ignition assist control in the present embodiment will be described.
図10は、本件発明者が実施した失火とノッキングとの関係を示すグラフであり、より詳細には、エンジン回転速度N=1500rpmで、いわゆるネガティブオーバラップを実施し、着火アシストタイミングとして4通りのタイミングTS1〜TS4を試験した結果を示している。ネガティブオーバラップの条件としては、排気弁を早閉じ(EXクローズ=上死点前90°CA)にし、吸気弁を遅開き(INオープン=上死点後80°CA)にしている。また図10において、横軸は同一気筒のサイクル数、縦軸は、最大圧力(MPa)である。 FIG. 10 is a graph showing the relationship between misfire and knocking performed by the present inventor. More specifically, the engine rotation speed N = 1500 rpm, so-called negative overlap is performed, and four types of ignition assist timing are shown. The result of having tested timing TS1-TS4 is shown. As conditions for negative overlap, the exhaust valve is closed early (EX closed = 90 ° CA before top dead center), and the intake valve is opened slowly (IN open = 80 ° CA after top dead center). In FIG. 10, the horizontal axis represents the number of cycles of the same cylinder, and the vertical axis represents the maximum pressure (MPa).
従来、着火アシストは、TS3のタイミングで固定されていた。この場合、一度、失火が生じると、2、3回の失火を繰り返した後、ヘビーノッキングが発生することが確認された。また、TS2、TS4の場合でも、それぞれ数回失火を繰り返した後、ヘビーノッキングが生じている。 Conventionally, the ignition assist has been fixed at the timing of TS3. In this case, once a misfire occurred, it was confirmed that heavy knocking occurred after repeating a few misfires. Even in the case of TS2 and TS4, heavy knocking occurs after misfires are repeated several times.
他方、失火が生じた後、TS1のように、火花点火のタイミングを圧縮上死点に近づけるようにリタードすると、自発火が適切に生じ、その後は幾分不安定なものの、ノッキングの生じない燃焼特性が得られることがわかった。 On the other hand, when the ignition timing is retarded so as to be close to the compression top dead center as in TS1, after the misfire has occurred, spontaneous combustion occurs appropriately, and then combustion that does not cause knocking although it is somewhat unstable. It was found that characteristics were obtained.
これらの現象について、詳細な理由はまだ明確につかめていないが、本件発明者は以下の理由によるものと推測している。 Although the detailed reason for these phenomena has not been clearly grasped yet, the inventor presumes that the reason is as follows.
図11は、多段反応を示すグラフであり、(A)は多段反応領域の場合、(B)は一段反応領域の場合である。 FIG. 11 is a graph showing a multistage reaction, where (A) shows the case of a multistage reaction region and (B) shows the case of a single stage reaction region.
図11(A)を参照して、多段反応が生じる場合における熱炎反応HTRが生じるまでの着火遅れτD は、物理的着火遅れτph(燃料の微粒化、加熱、蒸発など反応を伴わない期間)をも考慮すると、
τD =τph+τd1+τd2 (3)
であり、各着火遅れτph、τd1、τd2は、課題欄で説明した式(2)で演算されるものであるから、何れも筒内圧力と筒内温度に依存している。
Referring to FIG. 11A, the ignition delay τ D until the thermal flame reaction HTR occurs when the multistage reaction occurs is the physical ignition delay τ ph (no reaction such as fuel atomization, heating, evaporation). Time period)
τ D = τ ph + τ d1 + τ d2 (3)
Since each ignition delay τ ph , τ d1 , τ d2 is calculated by the equation (2) described in the problem column, all depend on the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature.
ところで、失火の原因は、筒内温度や筒内圧力が低下していることにあり、例えば、上述したような減筒運転時に休止していた気筒を稼働させる場合や、稼働中であっても、急に冷たい外気を吸入した場合等に生じやすい現象である。このため、失火が生じている時点で、筒内温度は下がっていると考えられることから、式(2)より、着火遅れτDの値が大きくなっている。この結果、本来ならば、図11(A)で示す熱炎反応HTRを活性化するのに好適なタイミングが圧縮上死点にリタードしてしまい、失火が繰り返されると考えられる。 By the way, the cause of misfire is that the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure are lowered. For example, even when the cylinder that has been stopped during the reduced cylinder operation as described above is operated or is in operation This phenomenon is likely to occur when suddenly cold air is inhaled. For this reason, since it is considered that the in-cylinder temperature is lowered at the time when misfire occurs, the value of the ignition delay τ D is larger from the equation (2). As a result, it is considered that the timing suitable for activating the hot flame reaction HTR shown in FIG. 11 (A) is retarded to the compression top dead center, and misfires are repeated.
この失火の繰り返しにより、筒内温度や筒内圧力は、ますます低下するとともに、ネガティブオーバラップによって、筒内の空燃比がリッチ化する。加えて、筒内温度の低下によって燃料の偏在化が進行する。この状態で、さらに、着火遅れτDの値が大きくなると、熱炎反応を刺激するために設定された火花点火のタイミングが、冷炎反応を刺激するタイミングと合致し、この時点で急激な燃焼が生じてヘビーノッキングが生じることとなる、と考えられる。 By repeating this misfire, the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure further decrease, and the air-fuel ratio in the cylinder becomes rich due to the negative overlap. In addition, the uneven distribution of fuel proceeds due to a decrease in the in-cylinder temperature. In this state, if the ignition delay τ D is further increased, the spark ignition timing set for stimulating the hot flame reaction coincides with the timing for stimulating the cold flame reaction. Is considered to cause heavy knocking.
以上の考察から、本実施形態においては、HCCI運転領域において、失火が生じた場合に、失火の繰り返しを回避し、安定燃焼運転に速やかに復帰するための制御プログラムをコントロールユニット100にインストールしている(図12〜図14参照)。
From the above consideration, in the present embodiment, when a misfire occurs in the HCCI operation region, a control program for avoiding repeated misfires and quickly returning to stable combustion operation is installed in the
次に、失火が生じなかった場合の着火アシストタイミングについて考察する。 Next, the ignition assist timing when no misfire has occurred will be considered.
多段反応領域においては、酸化反応が開始されてから、所定時間(着火遅れτd1)経過後に青炎を伴う冷炎反応LTRが発生する。一般に冷炎反応と青炎反応とは、通常、識別が困難であることから、図示の例では、両者を併せて冷炎反応LTRとしている。この冷炎反応LTRが生じている期間(着火遅れτd2)では、化学エネルギの5%〜10%が遊離されるが、その燃焼生成物として多量のホルムアルデヒドが生成され、これが中間生成物としてさらに分枝連鎖反応(chain-branching reactions)に大きな役割を果たすことになる。このホルムアルデヒドの分枝連鎖反応は、爆発性を有しており、いわゆる分枝連鎖爆発(chain-branching explosion)を引き起こして、青炎を生成する。この時点(冷炎反応LTRが生じる領域と熱炎反応HTRが生じる領域の境界)では、青炎によって、元の炭化水素は全てCOに酸化する。この青炎の発生時において、温度が充分高く、活性中心の濃度が充分に高ければ、熱炎HTRを発生し、炭化水素の酸化反応は最終段階に移行する。そこで、本実施形態では、このような多段反応を効果的に促進するために、圧縮行程の上死点前の圧縮行程後半に冷炎反応LTRを促進させる第1の火花点火F1を実行し、この第1の火花点火F1の所定時間後に熱炎反応HTRを促進させる第2の火花点火F2を実行するように設定されている。 In the multistage reaction region, a cold flame reaction LTR with a blue flame occurs after a predetermined time (ignition delay τ d1 ) has elapsed since the start of the oxidation reaction. In general, since the cold flame reaction and the blue flame reaction are usually difficult to distinguish, in the example shown in the drawing, both are used as the cold flame reaction LTR. In the period during which the cold flame reaction LTR occurs (ignition delay τ d2 ), 5% to 10% of the chemical energy is liberated, but a large amount of formaldehyde is generated as a combustion product, which is further added as an intermediate product. It will play a major role in chain-branching reactions. The branched chain reaction of formaldehyde is explosive and causes a so-called chain-branching explosion to produce a blue flame. At this point (the boundary between the region where the cold flame reaction LTR occurs and the region where the hot flame reaction HTR occurs), all of the original hydrocarbons are oxidized to CO by the blue flame. When the blue flame is generated, if the temperature is sufficiently high and the concentration of the active center is sufficiently high, a hot flame HTR is generated, and the oxidation reaction of hydrocarbon shifts to the final stage. Therefore, in the present embodiment, in order to effectively promote such a multistage reaction, the first spark ignition F1 that promotes the cold flame reaction LTR is executed in the latter half of the compression stroke before the top dead center of the compression stroke, It is set to execute the second spark ignition F2 that promotes the thermal flame reaction HTR after a predetermined time of the first spark ignition F1.
第1の火花点火F1の点火タイミングCA1としては、圧縮上死点前20msecから15msecが、いわゆる「基準アシストタイミング」として好ましい。また、第2の火花点火F2の点火タイミングCA2としては、圧縮上死点前7msecから5msecの範囲が、いわゆる「基準アシストタイミング」として好ましい。これは本件発明者が鋭意研究の結果、図示平均有効圧力の変動率(この明細書で「COV(Coefficient Of Variability)」という)を低減するために好適な範囲として見出されたものである。 The ignition timing CA1 of the first spark ignition F1 is preferably 20 to 15 msec before compression top dead center as the so-called “reference assist timing”. Further, as the ignition timing CA2 of the second spark ignition F2, a range from 7 msec to 5 msec before the compression top dead center is preferable as a so-called “reference assist timing”. This has been found as a suitable range for the inventors of the present invention as a result of diligent research to reduce the fluctuation rate of the indicated mean effective pressure (referred to herein as “COV (Coefficient Of Variability)”).
他方、図11(B)を参照して、運転領域が一段反応領域である場合、所定の着火遅れτd が経過した後、速やかに熱炎反応が発生し、冷炎はもはや存在しなくなる。そのような場合に図11(A)のような着火アシストを複数回実行すると、却って燃焼特性が悪くなり、燃費や排気性能の低下が懸念されることとなる。そこで、本実施形態では、低負荷側では、図11(B)の破線で示す通常の着火アシストFを実行し、高負荷側では、図11(B)の実線で示すように、第2の火花点火F2のみをバックアップ点火として実行することとしている。さらに、本実施形態においては、このバックアップ運転領域が高負荷側にあるときには、図示の通り、第2の火花点火F2の点火タイミングCA2を圧縮上死点付近(圧縮上死点後を含む)に設定している。これにより、熱炎反応HTRを促進し、熱発生率を圧縮上死点以降に高めて急速燃焼を実現し、燃費の向上を促進することが可能になる。 On the other hand, referring to FIG. 11B, when the operation region is a one-step reaction region, a hot flame reaction occurs promptly after a predetermined ignition delay τ d elapses, and the cold flame no longer exists. In such a case, if the ignition assist as shown in FIG. 11 (A) is executed a plurality of times, the combustion characteristics are worsened, and there is a concern that the fuel consumption and the exhaust performance will deteriorate. Therefore, in the present embodiment, the normal ignition assist F indicated by the broken line in FIG. 11B is executed on the low load side, and the second load is indicated on the high load side as indicated by the solid line in FIG. Only spark ignition F2 is executed as backup ignition. Furthermore, in this embodiment, when this backup operation region is on the high load side, as shown in the figure, the ignition timing CA2 of the second spark ignition F2 is near the compression top dead center (including after the compression top dead center). It is set. As a result, the hot flame reaction HTR is promoted, the heat generation rate is increased after the compression top dead center, the rapid combustion is realized, and the improvement of fuel consumption can be promoted.
コントロールユニット100は、メモリ102に記憶されている図7に対応する制御用マップに基づき、前記回転数センサSW3及びアクセル開度センサSW6等からの信号により調べられるエンジンの運転状態(エンジン回転数及びエンジン負荷)が何れの運転領域にあるかを判別するようになっている。そして、図11(A)(B)に対応する制御マップに基づき、着火アシスト運転領域では、図11(A)に示すタイミングで、バックアップ点火運転領域では、図11(B)に示すタイミングで、それぞれ点火回路35を駆動するように構成されている。
The
他方、強制着火運転を実行する際は、各気筒24A〜24Dにそれぞれ新気を導入させる各気筒独立状態とするように吸排気流通状態を変更すべくコントロールユニット100が上述した各作動油回路のコントロール弁を駆動して、タペットユニット36を制御するように構成されている。
On the other hand, when the forced ignition operation is executed, the
また、コントロールユニット100は、判定した運転状態に応じて燃料噴射弁32からの噴射量及び噴射タイミングを制御する。
Further, the
図12〜図14は、本実施形態に係る制御プログラムのフローチャートである。 12 to 14 are flowcharts of the control program according to the present embodiment.
まず、図12を参照して、コントロールユニット100は、上述した各入力要素からの信号に基づき、運転状態を判定し、現在の運転状態がHCCI運転領域Dであるか否かを判定する(ステップS100)。仮にHCCI運転領域Dでない場合には、各気筒24A〜24Dにそれぞれ新気を導入させる各気筒独立状態とするように吸排気流通状態を変更し、通常の強制着火運転モードに切り換え(ステップS101)、その後はステップS100に移行する。
First, referring to FIG. 12, the
他方、ステップS100において、HCCI運転領域Dであると判定された場合には、先行気筒24A、24Dと後続気筒24B、24Cとを連通し、HCCI運転モードに移行する(ステップS102)。そして、上述した運転条件に基づいて、低負荷側では減筒運転が実行され、高負荷側では、全筒運転が実行される。
On the other hand, if it is determined in step S100 that it is in the HCCI operation region D, the preceding
次いで、コントロールユニット100は、回転数センサSW3および圧力センサSW10の検出値に基づいて、圧縮上死点経過後に稼働中の気筒24A〜24Dに失火が生じているか否かを判定し(ステップS103)、失火が生じている場合には、いわゆる「所定の運転条件」が成立したものとして、ステップS104以下のフローを実行する。なお、減筒運転から全筒運転に移行した際、減筒運転時に休止していた後続気筒24B、24Cを稼働させる際においても、本実施形態では、このステップS103において、ステップS104以下のフローを実行することとしている。
Next, the
ステップS103において、失火検出がYESである場合、すなわち、「所定の運転条件」が成立していると判定された場合には、まず、当該気筒において、HCCI運転が実行可能かどうか、運転状態が判定される(ステップS104)。この判定により、コントロールユニット100は、運転状態の検証を実施することになる。
If the misfire detection is YES in step S103, that is, if it is determined that the “predetermined operating condition” is satisfied, first, whether or not the HCCI operation can be executed in the cylinder, whether the operating state is Determination is made (step S104). With this determination, the
ステップS105において、仮にHCCI運転が実行不能と判定された場合には、コントロールユニット100は、速やかに運転モードをSI運転に切り換える。他方、HCCI運転が可能であると判定された場合には、さらに運転領域が多段反応領域であるか否かが判定される(ステップS106)。図11(A)(B)にて説明したように、仮に運転領域が多段反応領域である場合には、多段反応を効果的に促進するために、圧縮行程の上死点前の圧縮行程後半に冷炎反応LTRを促進させる第1の火花点火F1を実行し、この第1の火花点火F1の所定時間後に熱炎反応HTRを促進させる第2の火花点火F2を実行するように設定されている。そこで、多段反応領域での運転時に失火が生じた場合には、まず、τd1、τd2 を演算し(ステップS107)、予め実験等で決定された遅れ時間と着火アシストタイミングを決定する制御マップM11から第2の火花点火F2のタイミングを読み取って、リタード量を設定し(ステップS108)、設定されたタイミングに基づいて、第1、第2の火花点火F1、F2が実行される(ステップS109)。
If it is determined in step S105 that the HCCI operation cannot be performed, the
図15は失火が生じた場合の着火アシストのタイミングを示すタイミングチャートであり、(A)は多段反応領域における制御、(B)は一段反応領域における制御をそれぞれ示している。 FIGS. 15A and 15B are timing charts showing the timing of ignition assist when misfiring occurs. FIG. 15A shows the control in the multi-stage reaction region, and FIG. 15B shows the control in the single-step reaction region.
図15(A)を参照して、多段反応が生じている場合、本実施形態においては、第1の火花点火F1が、圧縮上死点前20msecから15msecの着火タイミングで、第2の火花点火F2が、圧縮上死点前7msecから5msecの着火タイミングで実行される。ここで、仮に失火が生じた場合には、上述したフローにより、第2の火花点火F2が着火遅れτD に応じてリタードされるので、図示の通り、失火の繰り返しを可及的に防止することが可能になっている。また、リタード量を着火遅れτD に応じて決定することにより、実質的に筒内温度や筒内圧力に応じて熱炎反応を好適なタイミングで刺激することが可能になり、この点からも失火を確実に防止することが可能になる。 Referring to FIG. 15A, when the multistage reaction occurs, in the present embodiment, the first spark ignition F1 is the second spark ignition at an ignition timing of 20 msec to 15 msec before compression top dead center. F2 is executed at an ignition timing of 7 msec to 5 msec before compression top dead center. Here, if misfire occurs, the second spark ignition F2 is retarded according to the ignition delay τ D by the above-described flow, so that repeated misfire is prevented as much as possible. It is possible. Further, by determining the retard amount according to the ignition delay τ D , it becomes possible to stimulate the thermal flame reaction at a suitable timing substantially according to the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure. Misfires can be reliably prevented.
図12に戻って、ステップS106において、運転領域が一段反応領域である場合、図15(B)に示すように、低負荷側では、通常の着火アシストFが実行されている。このような運転領域で失火が生じた場合には、まず、τd が演算され(ステップS110)、予め実験等で決定された遅れ時間と着火アシストタイミングを決定する制御マップM12から火花点火Fのタイミングを読み取って、リタード量を設定し(ステップS111)、設定されたタイミングに基づいて、火花点火Fが実行される(ステップS112)。 Returning to FIG. 12, when the operation region is the one-step reaction region in step S106, as shown in FIG. 15B, the normal ignition assist F is executed on the low load side. When a misfire occurs in such an operating region, first, τ d is calculated (step S110), and the spark ignition F is determined from the control map M12 that determines the delay time and ignition assist timing determined in advance through experiments or the like. The timing is read, a retard amount is set (step S111), and spark ignition F is executed based on the set timing (step S112).
図15(B)を参照して、一段反応が生じる低負荷側の運転領域では、火花点火Fが実行される。ここで、仮に失火が生じた場合には、上述したフローにより、火花点火Fが着火遅れτd に応じて設定されるので、図示の通り、失火の繰り返しを可及的に防止することが可能になっている。また、設定量を着火遅れτd に応じて決定することにより、実質的に筒内温度や筒内圧力に応じて熱炎反応を好適なタイミングで刺激することが可能になり、この点からも失火を確実に防止することが可能になる。 Referring to FIG. 15B, spark ignition F is executed in the low load side operation region where the one-stage reaction occurs. Here, if misfire occurs, the spark ignition F is set according to the ignition delay τ d by the above-described flow, so that it is possible to prevent repeated misfire as much as possible as shown in the figure. It has become. Also, by determining the set amount according to the ignition delay τ d , it becomes possible to stimulate the thermal flame reaction at a suitable timing substantially according to the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure. Misfires can be reliably prevented.
ステップS109またはステップS112の後、コントロールユニット100は、再度、ステップS103に復帰し、失火の繰り返しを未然に防止することとしている。
After step S109 or step S112, the
次に、図13を参照して、前記ステップS103において、失火が生じていない場合、コントロールユニット100は、後続気筒24B、24Cの筒内圧力を推定し、筒内温度を検出することによって、運転状態が多段反応領域であるか否かを判定する(ステップS121)。この判定により、運転状態が多段反応領域であると判定された場合には、コントロールユニット100は、現在のエンジン回転数Nとトルクτとを算出し(ステップS122)、算出されたエンジン回転数Nとトルクτとをそれぞれ目標エンジン回転数Nt、目標トルクτtとして、メモリ102に記憶する(ステップS123)。
Next, referring to FIG. 13, if no misfire has occurred in step S103, the
次いで、コントロールユニット100は、図示平均有効圧力を演算し、その変化をモニタすることにより、COVを算出し(ステップS124)、基準値(本実施形態では、5%)以下であるか否かを判定する(ステップS125)。ここで、演算されたCOVが仮に5%を越える場合には、図11(A)のタイミングチャートに基づく制御マップM1から、第1の火花点火F1と第2の火花点火F2の点火時期を設定し(ステップS126)、設定された点火時期でそれぞれ火花点火F1、F2を実行する(ステップS127)。
Next, the
これにより、第1の火花点火F1が実行されることで、図11(A)に示す冷炎反応LTRが促進され、さらに、第2の火花点火F2が実行されることで、熱炎反応HTRが促進され、確実に圧縮自己着火を実現することが可能になる。また、この圧縮自己着火においては、COVが大幅に低減され、燃焼安定性の高い圧縮自己着火運転を実現可能になる。 Thus, the first spark ignition F1 is executed to promote the cold flame reaction LTR shown in FIG. 11A, and further, the second spark ignition F2 is executed to cause the hot flame reaction HTR. Is promoted, and compression self-ignition can be reliably realized. In this compression self-ignition, COV is greatly reduced, and compression self-ignition operation with high combustion stability can be realized.
コントロールユニット100は、各火花点火F1、F2後に再度、COVを演算し、COVが5%以下に低減したか否かを判定する(ステップS128)。仮にCOVが安定しない場合、すなわち、5%を越えている場合には、ステップS100に戻して、運転状態を判定させ、場合によってはSI運転に切り換える。なお、別の実施形態としては、このステップ110でCOVが5%を越えていると判定された場合に、ステップS126に戻って、再度、第1、第2の火花点火F1、F2による着火アシストが実行されるようにしてもよい。
The
ステップS128において、COVが5%以下に低減したと判定される場合には、再度、エンジン回転数N、トルクτを算出する(ステップS129)。この算出は、着火アシストによって、エンジン20の回転数Nやトルクτが、ステップS105で設定した目標エンジン回転数Nt、目標トルクτtに対して変化しているか否かを検証するためのステップである。ステップS129の算出が終了すると、コントロールユニット100は、各値N、τをそれぞれステップS105で設定した目標エンジン回転数Nt、目標トルクτtと比較し(ステップS130、S131)、何れかの演算値Nまたはτが変動している場合には、所定の制御マップM2に基づいて燃料噴射量を設定し(ステップS132)、設定された燃料噴射量に基づいて燃料噴射量を変更する(ステップS133)。その後、制御はステップS100に戻る。
If it is determined in step S128 that the COV has been reduced to 5% or less, the engine speed N and the torque τ are calculated again (step S129). This calculation is a step for verifying whether or not the engine speed N and the torque τ have changed with respect to the target engine speed Nt and the target torque τt set in step S105 by the ignition assist. . When the calculation in step S129 ends, the
次に、ステップS123において、HCCI運転領域Dではあるが、多段反応領域ではない場合のフローについて説明する。 Next, the flow in the case where it is the HCCI operation region D but not the multistage reaction region in step S123 will be described.
HCCI運転領域Dの主として高負荷側、或いは温間側では、一段反応が生じるため、この領域では、バックアップ点火が必要な運転状態であるか否かが判定される(ステップS141)。仮にバックアップ点火が不要であると判定された場合には、図12のステップS100に復帰する。他方、バックアップ点火が必要であると判定された場合には、図11(B)のタイミングチャートに基づく制御マップM3に基づき、バックアップ点火のタイミングを設定し(ステップS142)、設定されたタイミングでバックアップ点火を実行する(ステップS143)。図11(B)に示すように、このバックアップ点火は、第2の火花点火F2を圧縮上死点の近傍で実行することにより実現されるものである。このバックアップ点火により、着火不良の場合の補償が確実となる。 Since a one-step reaction occurs mainly on the high load side or the warm side of the HCCI operation region D, it is determined in this region whether or not the operation state requires backup ignition (step S141). If it is determined that the backup ignition is unnecessary, the process returns to step S100 in FIG. On the other hand, when it is determined that the backup ignition is necessary, the backup ignition timing is set based on the control map M3 based on the timing chart of FIG. 11B (step S142), and the backup is performed at the set timing. Ignition is executed (step S143). As shown in FIG. 11B, this backup ignition is realized by executing the second spark ignition F2 in the vicinity of the compression top dead center. This backup ignition ensures compensation in the case of poor ignition.
以上説明したように本実施形態では、エンジン20の部分負荷運転領域Dにおいて圧縮自己着火運転を実行する際に、コントロールユニット100が所定の基準アシストタイミングで火花点火を実行することにより、自発火を促進し、確実に圧縮自己着火運転を実現することが可能になるとともに、少なくとも筒内温度と筒内圧力とによって決定される所定の運転条件下(失火時や、減筒運転で休止していた気筒を稼働させる場合等)では、着火遅れτD 、τd を考慮したタイミングで着火アシストを実現することが可能になる。
As described above, in the present embodiment, when the compression self-ignition operation is performed in the partial load operation region D of the
また、本実施形態では、部分負荷運転領域Dのうち所定の低負荷側の運転領域D1では、先行気筒24A、24Dのみが圧縮自己着火運転する減筒運転を実行する一方、部分負荷運転領域Dのうち所定の低負荷を越える高負荷側の運転領域D2では、後続気筒24B、24Cをも稼働し、全気筒24A〜24Dで圧縮自己着火運転を実行するものであり、コントロールユニット100は、減筒運転時に休止していた後続気筒24B、24Cが圧縮自己着火運転で稼働する際には、ステップS103により、基準アシストタイミングよりもリタードしたタイミングで火花点火を実行するものである(図15(A)参照)。このため本実施形態では、部分負荷運転領域Dのうち、所定の低負荷側の運転領域D1では、先行気筒24A、24Dのみにおいて圧縮自己着火運転が実行されることにより、燃費や排気性能の向上を図ることができる。しかも、この圧縮自己着火運転は、先行気筒24A、24Dのみが稼働する減筒運転であるので、稼働中の気筒一つ当たりの負荷が増幅されるため、比較的吸気温度が低温であっても、筒内温度が速やかに高くなり、燃焼安定性が向上する。この結果、圧縮自己着火運転が最も不安定になりやすい低負荷運転領域において、比較的低い吸気温度で圧縮自己着火を実現することが可能になり、吸気温度を高めることによる過早着火を回避し、燃費の向上を低負荷運転領域で維持することが可能になる。
In the present embodiment, in the predetermined low load side operation region D 1 in the partial load operation region D, only the preceding
他方、運転状態が部分負荷運転領域Dのうち所定の低負荷を越える高負荷側の運転領域D2に移行した場合には、稼働率を上げるようにしているので、減筒運転時に稼働していた先行気筒24A、24Dでのノッキングを防止することが可能になるとともに、減筒運転時に休止していた後続気筒24B、24Cが圧縮自己着火運転を実行する際には、当該後続気筒24B、24Cの筒内温度、筒内圧力に応じて着火アシストのタイミングをリタードさせることができるので、気筒24A〜24Dの稼働率を増加させた時の比較的不安定な運転状態においても、失火を確実に防止することが可能になる。
On the other hand, when the operation state shifts to the high load side operation region D 2 exceeding the predetermined low load in the partial load operation region D, the operation rate is increased, so that the operation state is reduced. It is possible to prevent knocking in the preceding
また、本実施形態では、コントロールユニット100が失火を検出する失火検出手段としての機能を有し、コントロールユニット100は、失火を検出した際、当該失火した気筒を所定の運転条件下にあるものとして火花点火をリタードさせるものである。このため本実施形態では、失火によって生じる筒内温度低下や圧力低下を見越して着火アシストのタイミングをリタードさせることができるので、失火の繰り返しやそれによって誘発されるヘビーノッキングを防止することが可能になる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、多段反応が生じる運転領域においては、基準アシストタイミングとして、圧縮行程の上死点前の圧縮行程後半に冷炎反応LTRを促進させる第1の火花点火F1を実行し、この第1の火花点火F1の所定時間後に熱炎反応HTRを促進させる第2の火花点火F2を実行するものであり、所定の運転条件下では、第2の火花点火F2を、当該所定の運転条件に応じて基準アシストタイミングよりもリタードするものである。このため本実施形態では、多段反応が生じる不安定な運転領域において、冷炎反応LTR、熱炎反応HTRのそれぞれに対応した着火アシストを実行することができるとともに、所定の運転条件下では、熱炎反応HTRの着火遅れτD 、τd に対応して着火アシストタイミングを制御することができるので、確実な圧縮自己着火を実現することが可能になる。 In the present embodiment, in the operation region where the multistage reaction occurs, the first spark ignition F1 that promotes the cold flame reaction LTR is performed as the reference assist timing in the second half of the compression stroke before the top dead center of the compression stroke, The second spark ignition F2 for promoting the thermal flame reaction HTR is executed after a predetermined time after the first spark ignition F1, and the second spark ignition F2 is applied to the predetermined operation under predetermined operating conditions. Depending on the conditions, the retard is performed more than the reference assist timing. For this reason, in the present embodiment, in the unstable operation region where the multistage reaction occurs, it is possible to execute the ignition assist corresponding to each of the cold flame reaction LTR and the hot flame reaction HTR. Since the ignition assist timing can be controlled in accordance with the ignition delays τ D and τ d of the flame reaction HTR, it is possible to realize reliable compression self-ignition.
上述した実施の形態は、本発明の好ましい具体例に過ぎず、本発明は上述した実施の形態に限定されない。 The above-described embodiments are merely preferred specific examples of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiments.
例えば、一段反応が生じている運転領域で失火が生じた場合においては、図12のステップS110からステップS112の制御に代えて、図16のような制御を採用してもよい。 For example, when a misfire occurs in an operation region where a one-step reaction occurs, control as shown in FIG. 16 may be adopted instead of the control from step S110 to step S112 in FIG.
図16は本発明の別の実施の形態に係るフローチャートである。なお、図16において、図12のステップS100〜ステップS105は、全く同様であるので、省略している。また、図17は、図16のフローに基づいて失火が生じた場合の着火アシストのタイミングを示すタイミングチャートであり、(A)は多段反応領域における制御、(B)は一段反応領域における制御をそれぞれ示している。 FIG. 16 is a flowchart according to another embodiment of the present invention. In FIG. 16, steps S100 to S105 in FIG. 12 are the same and are omitted. FIG. 17 is a timing chart showing the timing of ignition assist when a misfire occurs based on the flow of FIG. 16, wherein (A) shows the control in the multi-stage reaction region, and (B) shows the control in the single-step reaction region. Each is shown.
図16を参照して、一段反応が生じている運転領域で失火が生じた場合(ステップS106でNOの場合)、同図の実施形態では、着火遅れτd を演算し(ステップS210)、その後、演算された着火遅れτdに基づき、基準アシストタイミングに実行される火花点火Fの他に、この火花点火Fよりもアドバンスしたタイミングで点火される予備火花点火Faが設定され(ステップS211)、図17(B)に示すように、この予備火花点火Faが実行された後、基準アシストタイミングに実行される火花点火Fが実行されるように構成されている(ステップS212)。 Referring to FIG. 16, when a misfire occurs in the operation region where the one-step reaction occurs (NO in step S106), in the embodiment shown in FIG. 16, the ignition delay τ d is calculated (step S210), and thereafter Based on the calculated ignition delay τ d , in addition to the spark ignition F executed at the reference assist timing, a preliminary spark ignition Fa ignited at a timing advanced from the spark ignition F is set (step S211). As shown in FIG. 17B, after the preliminary spark ignition Fa is executed, the spark ignition F executed at the reference assist timing is executed (step S212).
予備火花点火Faは、冷炎反応を刺激するためのものであり、ステップS211で設定される際、予め実験等で決定された遅れ時間と着火アシストタイミングを決定する制御マップM22から火花点火Fのタイミングを読み取って、アドバンス量が設定される。 The preliminary spark ignition Fa is for stimulating the cold flame reaction. When the preliminary spark ignition Fa is set in step S211, the spark ignition F is determined from the control map M22 that determines the delay time and the ignition assist timing determined in advance through experiments or the like. The advance amount is set by reading the timing.
本態様においても、所定の運転条件下において、基準アシストタイミングで実行される火花点火Fの前に、当該基準アシストタイミングよりも所定量アドバンスした予備火花点火Faが実行されるので、失火等が生じやすい不安定な運転領域でも、予備火花点火による冷炎反応LTRが促進され、確実な圧縮自己着火を実現することが可能になる。 Also in this aspect, under the predetermined operating condition, the preliminary spark ignition Fa advanced by a predetermined amount from the reference assist timing is executed before the spark ignition F executed at the reference assist timing, so that misfiring or the like occurs. The cold flame reaction LTR by the preliminary spark ignition is promoted even in an unstable operation region that is easily unstable, and it is possible to realize reliable compression self-ignition.
なお、本発明は、特許文献2に開示されているようなネガティブオーバラップで圧縮自己着火を実現する形式のものについても、同様に適用することが可能である。また、ネガティブオーバラップで圧縮自己着火を実現する形式のものにおいて、多気筒エンジンである場合に減筒運転を実施し、稼働率を変更するようにした場合であっても、同様に本発明を適用することが可能である。
The present invention can be similarly applied to a type that realizes compression self-ignition with a negative overlap as disclosed in
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。 It goes without saying that various modifications can be made within the scope of the claims of the present invention.
10 制御装置
20 4サイクルガソリンエンジン
24A、24B 先行気筒
24C、24D 後続気筒
27 燃焼室
32 燃料噴射弁
34 点火プラグ(着火アシスト手段の一要素例)
35 点火回路(着火アシスト手段の一要素例)
100 コントロールユニット(運転状態判定手段、HCCI実行手段、着火アシスト手段、失火検出手段の一例)
CA1 点火タイミング
CA2 点火タイミング
D HCCI運転領域(部分負荷運転領域)
D1 部分負荷運転領域(減筒運転領域)
D2 部分負荷運転領域(全筒運転領域)
F 着火アシスト
F1 第1の火花点火
F2 第2の火花点火
N エンジン回転数
Nt 目標エンジン回転数
SW1 エアフローセンサ(運転状態判定手段の一要素例)
SW2 吸気温度センサ(運転状態判定手段の一要素例)
SW3 回転数センサ(運転状態判定手段の一要素例)
SW4 エンジン水温センサ(運転状態判定手段の一要素例)
SW5 酸素濃度センサ(運転状態判定手段の一要素例)
SW6 アクセル開度センサ(運転状態判定手段の一要素例)
SW10 圧力センサ(運転状態判定手段の一要素例)
DESCRIPTION OF
35 Ignition circuit (one element example of ignition assist means)
100 control unit (an example of operation state determination means, HCCI execution means, ignition assist means, misfire detection means)
CA1 ignition timing CA2 ignition timing D HCCI operation region (partial load operation region)
D 1 Partial load operation area (reduction cylinder operation area)
D 2 Partial load operation area (all cylinder operation area)
F ignition assist F1 first spark ignition F2 second spark ignition N engine speed Nt target engine speed SW1 air flow sensor (one example of operating state determination means)
SW2 intake air temperature sensor (one element example of operating state determination means)
SW3 Rotational speed sensor (Example of one element of the driving state determination means)
SW4 engine water temperature sensor (one element example of operation state determination means)
SW5 oxygen concentration sensor (an example of one element of the operation state determination means)
SW6 Accelerator opening sensor (one element example of driving state determination means)
SW10 pressure sensor (one element example of operating state determination means)
Claims (3)
運転状態を判定する運転状態判定手段と、
判定された運転状態に基づいて、少なくともエンジンの部分負荷運転領域で圧縮自己着火運転を実行するHCCI実行手段と、
少なくとも前記エンジンの部分負荷運転領域で圧縮自己着火運転を実行する際に着火アシストを実行する着火アシスト手段とを備え、
前記運転状態判定手段は、失火を検出する失火検出手段を有し、
前記着火アシスト手段は、前記失火検出手段により、圧縮自己着火運転を実行している気筒において失火が検出されなかった場合には、当該気筒に対し、圧縮行程の上死点前の圧縮行程後半に設定された基準アシストタイミングで火花点火を実行する一方、前記気筒で失火が検出された場合には、当該気筒に対し、前記基準アシストタイミングよりもリタードしたタイミングで火花点火を実行するものである
ことを特徴とする火花点火式ガソリンエンジンの制御装置。 A spark ignition gasoline engine control apparatus having a plurality of cylinders,
Driving state determination means for determining the driving state;
HCCI execution means for executing compression self-ignition operation at least in the partial load operation region of the engine based on the determined operating state;
Ignition assist means for performing ignition assist when performing compression self-ignition operation at least in the partial load operation region of the engine,
The operating state determination means includes misfire detection means for detecting misfire,
Said ignition assisting means, by the misfire detecting means, when a misfire in the cylinder running compression-ignition operation is not detected, to the cylinder, in the latter half of the compression stroke before top dead center of the compression stroke Spark ignition is executed at a set reference assist timing, and when a misfire is detected in the cylinder , spark ignition is executed for the cylinder at a timing retarded from the reference assist timing. A spark ignition gasoline engine control device.
前記HCCI実行手段は、部分負荷運転領域のうち所定の低負荷側の運転領域では、特定の気筒のみが圧縮自己着火運転する減筒運転を実行する一方、部分負荷運転領域のうち前記所定の低負荷を越える高負荷側の運転領域では、稼働気筒数を増やして圧縮自己着火運転を実行するものであり、
前記着火アシスト手段は、減筒運転時に休止していた気筒が圧縮自己着火運転で稼働する際には、前記基準アシストタイミングよりもリタードしたタイミングで火花点火を実行するものであることを特徴とする火花点火式ガソリンエンジンの制御装置。 In the control device of the spark ignition type gasoline engine according to claim 1,
The HCCI execution means executes a reduced-cylinder operation in which only a specific cylinder performs a compression self-ignition operation in a predetermined low-load operation region in the partial load operation region, while the predetermined low-load operation region in the partial load operation region. In the operating region on the high load side that exceeds the load, the number of operating cylinders is increased and the compression self-ignition operation is executed.
The ignition assist means is configured to execute spark ignition at a timing retarded from the reference assist timing when a cylinder that has been stopped during the reduced-cylinder operation is operated in a compression self-ignition operation. Control device for spark ignition gasoline engine.
前記着火アシスト手段は、冷炎反応を含む多段反応が生じる運転領域においては、前記基準アシストタイミングとして、圧縮行程の上死点前の圧縮行程後半に冷炎反応を促進させる第1の火花点火を実行し、この第1の火花点火の所定時間後に熱炎反応を促進させる第2の火花点火を実行するものであり、前記所定の運転条件下では、第2の火花点火を、当該所定の運転条件に応じて前記基準アシストタイミングよりもリタードするものである
ことを特徴とする火花点火式ガソリンエンジンの制御装置。
In the control device of the spark ignition type gasoline engine according to claim 1 or 2 ,
In the operation region where a multistage reaction including a cool flame reaction occurs, the ignition assist means performs a first spark ignition that promotes the cool flame reaction in the latter half of the compression stroke before the top dead center of the compression stroke as the reference assist timing. And performing a second spark ignition that promotes a thermal flame reaction after a predetermined time of the first spark ignition, and under the predetermined operating condition, the second spark ignition is performed in the predetermined operation. A control device for a spark ignition type gasoline engine, wherein the retarder is retarded from the reference assist timing according to conditions.
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